電廠電氣系統(tǒng)與設(shè)備

1、電廠電氣系統(tǒng)與設(shè)備,山西大學(xué)工程學(xué)院 閻曉霞,內(nèi) 容,電力系統(tǒng)基本概念 發(fā)電廠電氣系統(tǒng)與設(shè)備 電氣一次系統(tǒng)與設(shè)備 電氣二次系統(tǒng)與設(shè)備,電力系統(tǒng)基本概念,（一）電力系統(tǒng)定義,1、電力系統(tǒng)：是由發(fā)電機(jī)、變壓器、電力線路、用電設(shè)備等組成的用來(lái)生產(chǎn)、轉(zhuǎn)換、輸送、消費(fèi)電能的統(tǒng)一整體。,2、電力網(wǎng)：由變壓器、線路等組成的用來(lái)轉(zhuǎn)換、輸送、分配電能的整體。,電力系統(tǒng)基本概念,（一）電力系統(tǒng)定義,3、動(dòng)力系統(tǒng)：電力系統(tǒng)再加上發(fā)電廠的動(dòng)力部分。,電力系統(tǒng)基本概念,（二）電力系統(tǒng)運(yùn)行特點(diǎn)和基本要求,1、運(yùn)行特點(diǎn),(1) 電能不能大量?jī)?chǔ)存 (2) 過(guò)渡過(guò)程非常短促 (3) 與國(guó)民經(jīng)濟(jì)關(guān)系密切,電力系統(tǒng)基本概念,（二）

2、電力系統(tǒng)運(yùn)行特點(diǎn)和基本要求,2、基本要求,(1) 保證供電的可靠性 (2) 保證良好的電能質(zhì)量 (3) 提高運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性 (4) 保證生態(tài)環(huán)境的友好性,電力系統(tǒng)基本概念,（三）電力系統(tǒng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式,1、定義：星形接線的發(fā)電機(jī)、變壓器中性點(diǎn)的運(yùn)行方式。,2、運(yùn)行方式,直接接地,不直接接地,不接地,經(jīng)消弧線圈接地,經(jīng)高阻接地,中性點(diǎn)運(yùn)行方式,電力系統(tǒng)基本概念,（四）調(diào)頻和調(diào)壓,1、調(diào)頻,根據(jù),當(dāng)系統(tǒng)負(fù)荷PL變化時(shí)，PE變化，PM-PE出現(xiàn)差值，角速度及頻率f發(fā)生變化。,電力系統(tǒng)基本概念,PL的變化可看成是以下三類變化的組合,PI：變化周期短，變化幅度小,PII：變化周期較長(zhǎng)，變化幅度較大,PII

3、I：變化周期長(zhǎng)，變化幅度大,針對(duì)不同的負(fù)荷變化，采取相應(yīng)的有功功率調(diào)整（頻率調(diào)整）方式。,電力系統(tǒng)基本概念,PI變化引起f變化進(jìn)行的調(diào)整，由調(diào)速器完成。,一次調(diào)整,二次調(diào)整,PII變化引起f變化進(jìn)行的調(diào)整，由調(diào)頻器完成。,三次調(diào)整,PIII變化引起f變化進(jìn)行的調(diào)整，由各個(gè)發(fā)電廠按優(yōu)化原則分配負(fù)荷。,電力系統(tǒng)基本概念,一、二次調(diào)頻是通過(guò)調(diào)速器、調(diào)頻器改變蒸汽進(jìn)汽量達(dá)到改變PM，使之與PE趨于平衡實(shí)現(xiàn)。,所有發(fā)電機(jī)組只要有可調(diào)容量，都要參加一次調(diào)頻。 二次調(diào)頻由調(diào)峰（頻）電廠的調(diào)頻機(jī)組承擔(dān)。,電力系統(tǒng)基本概念,（四）調(diào)頻和調(diào)壓,2、調(diào)壓,根據(jù)電網(wǎng)壓損,系統(tǒng)電壓的大小與壓損有關(guān)。在XR時(shí)，要改變壓損

4、的大小，可通過(guò)改變電力系統(tǒng)輸送的無(wú)功功率來(lái)實(shí)現(xiàn)。,電力系統(tǒng)基本概念,具體的調(diào)壓措施有：,改變發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓（調(diào)節(jié)勵(lì)磁） 改變變壓器變比 改變無(wú)功功率分布（如并聯(lián)電容器、并聯(lián)電抗器、串聯(lián)電容器、SVC等）,電力系統(tǒng)基本概念,（五）電力系統(tǒng)穩(wěn)定性,電力系統(tǒng)隨時(shí)隨地都會(huì)有干擾發(fā)生。小干擾如負(fù)荷波動(dòng)，大干擾如短路、失磁和大元件的投切等。,電力系統(tǒng)穩(wěn)定性是指系統(tǒng)在某一正常運(yùn)行狀態(tài)下受到干擾后，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間恢復(fù)到穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)的能力。,電力系統(tǒng)基本概念,（五）電力系統(tǒng)穩(wěn)定性,電力系統(tǒng)穩(wěn)定性分為：靜態(tài)穩(wěn)定性 暫態(tài)穩(wěn)定性。,發(fā)電廠電氣系統(tǒng),（一）發(fā)電廠電氣一次系統(tǒng),1、發(fā)電廠一次主系統(tǒng),(1) 作用,(3) 系

5、統(tǒng)構(gòu)成原理,(2) 基本接線,基本主接線,單母線接線,單母分段接線,基本主接線,雙母線接線,基本主接線,3/2接線,發(fā)電廠電氣系統(tǒng),例：某2600MW發(fā)電廠一次主系統(tǒng),發(fā)電廠電氣系統(tǒng),2、廠用電系統(tǒng),(1) 作用,(2) 系統(tǒng)構(gòu)成原理,發(fā)電廠電氣系統(tǒng),例：某電廠600MW機(jī)組廠用電系統(tǒng),(3) 廠用電的切換,運(yùn)行狀態(tài),正常切換,在正常運(yùn)行時(shí)，由于運(yùn)行的需要，廠用母線從一個(gè)電源切換到另一個(gè)電源，對(duì)切換速度沒(méi)有特殊要求,事故切換,由于發(fā)生事故，廠用母線的工作電源被切除時(shí)，要求備用電源自動(dòng)投入，以實(shí)現(xiàn)盡快安全切換。,斷路器的動(dòng)作順序,并聯(lián)切換,在切換期間，工作電源和備用電源是短時(shí)并聯(lián)運(yùn)行的。,同時(shí)切

6、換,在切換時(shí)，切除一個(gè)電源和投入另一個(gè)電源的脈沖信號(hào)同時(shí)發(fā)出。,斷電切換 (串聯(lián)切換),其切換過(guò)程是，一個(gè)電源切除后，才允許投入另一個(gè)電源。,切換速度,快速切換,一般是指，在廠用母線上的電動(dòng)機(jī)反饋電壓與待投入電源電壓的相角差還沒(méi)有達(dá)到電動(dòng)機(jī)允許承受的合閘沖擊電流前合上備用電源。,慢速切換,主要是指殘壓切換，即工作電源切除后，當(dāng)母線殘壓下降到額定電壓的20%40%后合上備用電源。,發(fā)電廠電氣系統(tǒng),3、電氣設(shè)備,1) 發(fā)電機(jī),(1) 基本原理,3、電氣設(shè)備,(2) 結(jié)構(gòu),機(jī)座和端蓋,定子鐵芯,定子繞組,轉(zhuǎn)子鐵芯,轉(zhuǎn)子繞組,密封油系統(tǒng),水系統(tǒng),氫氣系統(tǒng),定子鐵芯、基座、端蓋,水內(nèi)冷定子線棒斷面,轉(zhuǎn)子

7、本體（轉(zhuǎn)軸）,軸向槽,橫向月牙槽,轉(zhuǎn)子繞組,密封油系統(tǒng),氫氣系統(tǒng)的供氣系統(tǒng),水冷系統(tǒng),發(fā)電廠電氣系統(tǒng),3、電氣設(shè)備,2) 變壓器,(1) 基本原理,發(fā)電廠電氣系統(tǒng),(2) 變壓器的基本分類,相數(shù),三相變壓器,單相變壓器,鐵芯結(jié)構(gòu),芯式,殼式,單相式,三相三柱式,三相五柱式,單相式,三相三柱式,三相五柱式,鐵芯結(jié)構(gòu),(a)單相芯式,(b)三相三柱式,(c)三相五柱式,(d)單相殼式式,鐵芯結(jié)構(gòu),(e)三相殼式,發(fā)電廠電氣系統(tǒng),按繞組分,雙繞組變壓器,三繞組變壓器,分裂繞組變壓器,自耦變壓器,變壓器基本分類,發(fā)電廠電氣系統(tǒng),按繞組接線組別分,YN,d11,按調(diào)壓方式分,無(wú)激磁調(diào)壓變壓器,有載調(diào)壓變

8、壓器,YN,yn,yn,YN,d,d,D,d,d,按冷卻方式分,強(qiáng)油循環(huán)風(fēng)冷變壓器,強(qiáng)油循環(huán)水冷變壓器,變壓器基本分類,發(fā)電廠電氣系統(tǒng),鐵芯,變壓器結(jié)構(gòu)特點(diǎn),繞組,變壓器油箱及油,儲(chǔ)油柜,防爆閥,瓦斯繼電器,冷卻裝置,套管,強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷式冷卻系統(tǒng),油水冷卻器結(jié)構(gòu),擋板式氣體（瓦斯）繼電器工作原理圖,發(fā)電廠電氣系統(tǒng),3) 斷路器,(1) 作用,(2) 結(jié)構(gòu)特點(diǎn),滅弧原理,變開(kāi)距滅弧室結(jié)構(gòu)示意圖,1-主靜觸頭；2-弧靜觸頭；3-噴嘴；4-弧動(dòng)觸頭；5-主動(dòng)觸頭 6-壓氣缸；7-逆止閥；8-壓氣室；9-固定活塞；19-中間觸頭,滅弧原理,變開(kāi)距滅弧室滅弧過(guò)程示意圖,操作結(jié)構(gòu),種類,電磁操作結(jié)構(gòu),彈

9、簧操作結(jié)構(gòu),液壓操作結(jié)構(gòu),氣動(dòng)操作結(jié)構(gòu),液壓操作結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖,1-儲(chǔ)壓筒 2-低壓油箱 3-兩級(jí)控制閥系統(tǒng) 4-合閘電磁鐵 5-分閘電磁鐵 6-工作缸 7-信號(hào)缸及輔助觸頭 8-安全閥 9-油泵 10-過(guò)濾器,4) 隔離開(kāi)關(guān),(1) 作用,分閘后，建立可靠的絕緣間隙，將需要檢修的線路或電氣設(shè)備與電源隔開(kāi)，以保證檢修人員及設(shè)備的安全。 根據(jù)運(yùn)行需要，切換電路。 可用來(lái)分、合小電流電路，如電壓互感器回路、消弧線圈回路等。,4) 隔離開(kāi)關(guān),(2) 結(jié)構(gòu)特點(diǎn),(a)雙柱式； (b)三柱式； (c)單柱式,5) 電流、電壓互感器,(1) 作用,(2) 運(yùn)行特點(diǎn),電氣隔離 大電流、高電壓變換為標(biāo)準(zhǔn)的小電流、低

10、電壓,電流互感器,電壓互感器 原理圖,電容式電壓互感器原理接線圖,發(fā)電廠電氣系統(tǒng),6) 避雷針及避雷器,(1) 作用,(2) 工作原理,避雷器工作原理示意圖,發(fā)電廠電氣系統(tǒng),7) 母線,(1) 作用,(2) 結(jié)構(gòu)特點(diǎn),裸母線,封閉母線,矩形,槽形,管形,封閉母線,全連式分相封閉母線,單個(gè)絕緣子支持的分相封閉母線,三個(gè)絕緣子支持的分相封閉母線,發(fā)電廠電氣系統(tǒng),（二）發(fā)電廠電氣二次系統(tǒng),1、控制系統(tǒng),(1) 作用,(2) 控制原理,斷路器控制信號(hào)電路示例,2、繼電保護(hù),(1) 作用,當(dāng)系統(tǒng)中的電氣設(shè)備異常時(shí)發(fā)出信號(hào)；當(dāng)故障時(shí)切斷故障回路或元件，保證完好部分正常運(yùn)行。,(2) 對(duì)繼電保護(hù)的基本要求,選擇性,是指相當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，保護(hù)裝置僅將故障元件切除，保證系統(tǒng)中非故障部分仍繼續(xù)運(yùn)行，使停電范圍盡量縮小的性能。,速動(dòng)性,快速切除故障。,(2) 對(duì)繼電保護(hù)的基本要求,靈敏性,是指對(duì)其保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)的反應(yīng)能力。,可靠性,是指在它的保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生屬于它動(dòng)作的故障時(shí)，應(yīng)可靠動(dòng)作，即不應(yīng)拒動(dòng)；而發(fā)生不屬于它動(dòng)作的情況時(shí)，則應(yīng)可靠不