發(fā)電廠電氣部分 第二章 發(fā)電、變電和輸電的電氣部分

1、第二章 發(fā)電、變電和輸電的電氣部分第一節(jié) 概述第二節(jié) 發(fā)電廠的電氣部分第三節(jié) 高壓交流輸變電第一節(jié) 概 述電氣設(shè)備的分類和功能電氣接線電能的生產(chǎn)：火電、水電和核電、各種新能源電能的傳輸： 交流架空線路或電纜 直流輸電電能的變換 和分配： 變電站電能的使用：各種形式的負(fù)荷將電能轉(zhuǎn)換成 其他形式的能源。電力系統(tǒng)的功能發(fā)電廠第一節(jié) 概 述一、電氣設(shè)備的分類和功能電氣設(shè)備一次設(shè)備二次設(shè)備生產(chǎn)、變換、輸送、分配和使用電能的設(shè)備（高壓部分）對一次設(shè)備和系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行測量、監(jiān)視、控制和保護(hù)（低壓部分）測量表計繼電保護(hù)、自動裝置及遠(yuǎn)動裝置直流電源設(shè)備操作電器、信號設(shè)備及控制電纜生產(chǎn)和轉(zhuǎn)換電能的設(shè)備接通或斷

2、開電路的開關(guān)電器限制短路電流和防御過電壓的保護(hù)電器載流導(dǎo)體接地裝置互感器無功補(bǔ)償設(shè)備一次設(shè)備：生產(chǎn)和轉(zhuǎn)換電能的設(shè)備發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)-機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能電動機(jī)-電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能變壓器封閉母線變壓器-電壓升高或降低，滿足輸配電需要一次設(shè)備：接通或斷開電路的開關(guān)電器高壓斷路器：正常運(yùn)行和故障情況下用作斷開或接通電路中的正常工作電流及開斷故障電流。隔離開關(guān)：建立明顯的絕緣間隙，轉(zhuǎn)換線路增加線路聯(lián)接的靈活性。一次設(shè)備：接通或斷開電路的開關(guān)電器負(fù)荷開關(guān)：只能開斷負(fù)載電流和一定過載電流。熔斷器：過載或短路時，起到開斷和保護(hù)的作用。熔斷器負(fù)荷開關(guān)傳動機(jī)構(gòu)彈簧脫扣機(jī)構(gòu)一次設(shè)備：接通或斷開電路的開關(guān)電器一次設(shè)備：限制故

3、障電流和防御過電壓的電器電抗器（串聯(lián)）-限制短路電流，維持母線殘壓。避雷器-保護(hù)電力系統(tǒng)和電氣設(shè)備的絕緣使其不受過電壓而損壞一次設(shè)備：載流導(dǎo)體：將電氣設(shè)備連接起來架空線路：終端線、聯(lián)絡(luò)線電纜：用于城市、廠站內(nèi)部或附近、穿越江河或海峽母線：匯集和分配電能。硬母線由絕緣子支撐220kV母線10kV母線軟母線由絕緣子串懸掛在桿塔上圖形符號一次設(shè)備：接地裝置變壓器中性點的工作接地接地刀閘閉合，保護(hù)檢修人員安全接地裝置埋入地下。與電力系統(tǒng)中性點的工作接地、防雷接地、保護(hù)接地、保護(hù)接零等相連。一次設(shè)備：互感器(電流互感器、電壓互感器)將一次系統(tǒng)的高電壓和大電流轉(zhuǎn)換為二次系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的低電壓和小電流，供給儀表和

4、保護(hù)裝置使用，使一次與二次系統(tǒng)可靠隔離。電流互感器電壓互感器一次設(shè)備：無功補(bǔ)償設(shè)備 如并聯(lián)電容器、串聯(lián)電容器和并聯(lián)電抗器，用來補(bǔ)償電力系統(tǒng) 的無功功率，以降低有功損耗和維持系統(tǒng)的穩(wěn)定性。電容器電抗器 并聯(lián)電容器 串聯(lián)電容器并聯(lián)電抗器二次設(shè)備：測量表計 繼電保護(hù)及自動裝置測量電路中的電氣參數(shù)：電壓表、電流表、功率因數(shù)表迅速反應(yīng)不正常情況并進(jìn)行監(jiān)控和調(diào)節(jié)二次設(shè)備：直流電源設(shè)備供給控制、保護(hù)和廠用直流負(fù)荷、事故照明的直流用電。 直流發(fā)電機(jī)組 蓄電池組 整流設(shè)備二次設(shè)備：操作電器、信號設(shè)備及控制電纜如各種類型的操作把手、按鈕等操作電器實現(xiàn)對電路的操作控制，信號設(shè)備給出信號或顯示運(yùn)行狀態(tài)標(biāo)志，控制電纜用

5、于連接二次設(shè)備 信號設(shè)備 控制電纜母線、導(dǎo)線、電力電纜W（電纜終端頭*）生產(chǎn)和轉(zhuǎn)換電能的設(shè)備開關(guān)電器限制短路電流和防御過電壓設(shè)備載流導(dǎo)體發(fā)電機(jī)G 變壓器T 電動機(jī)M斷路器QF 隔離開關(guān)QS 負(fù)荷開關(guān)Q 熔斷器FU電抗器L 避雷器F 火花間隙F 接地E互感器電流互感器TA電壓互感器TV主要電氣設(shè)備的圖形符號舊舊二、電氣接線-發(fā)電廠和變電站中，根據(jù)各種電氣設(shè)備的作用和要求，按一定方式用導(dǎo)體連接起來所形成的電路稱為電氣接線。電氣接線表明電能匯集和分配關(guān)系以及各種運(yùn)行方式對一次設(shè)備及系統(tǒng)進(jìn)行控制、監(jiān)察、測量和保護(hù)一次電路（電氣主接線）電氣主接線：由高壓電器通過連接線，按其功能要求組成接受和分配電能的電

6、路，成為傳輸強(qiáng)電流、高電壓的網(wǎng)絡(luò)，又稱為一次接線或電氣主接線。二次電路（二次接線）測量表計回路、斷路器控制和信號回路操作電源回路、繼電保護(hù)回路、自動裝置回路電氣主接線圖 -電氣主接線用一定的圖形符號和文字符號繪成的電路圖。-電氣主接線圖用單線圖表示三相電路實際電氣接線電氣主接線討論：分析圖2-1所示電廠電氣主接線的特點10kV母線為雙母三分段220kV母線為雙母線G3,T3 單元接線直接連接至220kV母線母線聯(lián)絡(luò)斷路器第二節(jié) 發(fā)電廠的電氣部分電氣系統(tǒng)電能生產(chǎn)系統(tǒng)電氣一次系統(tǒng)電氣二次系統(tǒng)通過與汽輪機(jī)同軸的發(fā)電機(jī)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能；通過高壓配電裝置將電能匯集并分配送往電力傳輸網(wǎng)絡(luò)；通過廠用供電

7、系統(tǒng)，保證廠用輔機(jī)供電；通過二次系統(tǒng)對一次系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視、測量、控制和保護(hù)。作用300MW發(fā)電機(jī)組電氣部分:電氣設(shè)備及接線發(fā)電機(jī)變壓器單元接線，無發(fā)電機(jī)出口斷路器和隔離開關(guān)；在主變低壓側(cè)引接一臺高壓廠用變壓器，供給廠用電；在發(fā)電機(jī)出口側(cè)，通過高壓熔斷器接有三組電壓互感器和一組避雷器；在發(fā)電機(jī)出口側(cè)和中性點側(cè)，每相裝有電流互感器；發(fā)電機(jī)中性點接有中性點接地變壓器。高壓廠用變壓器高壓側(cè)，每相裝有電流互感器。（1）發(fā)電機(jī)：額定功率300MW，額定電壓20KV，額定電流10189A，COS=0.85，額定轉(zhuǎn)速3000r/min。（2）主變壓器：額定容量360MVA，額定電壓24222.5%/20kV，額

8、定電流858.9/10392.3A，連接組別為YN,d11，P0177kW，I0%=0.3，Pk809kW，Uk=11（3）高壓廠用變壓器：額定容量40/20-20 MVA，額定電壓2022.5%/6.36.3kV，接線組別為Dd12，d12。（4）電壓互感器：JDZJ-20型,變比 kV;JDZ-20型,變比 kV; （5）高壓熔斷器：RN4-20型，額定電壓20kV,額定電流0.35A，最大開斷電流有效值20kA,三相最大開斷容量4500 MVA。（6）電流互感器：LRD-20型，變比12000/5A（7）中性點接地變壓器：干式、單相、額定電壓20/0.23kV，額定容量25 kVA，二次

9、側(cè)負(fù)載電阻為0.50.6,換算至變壓器一次側(cè)電阻值為37814537歐姆.發(fā)電機(jī)中性點實際為高電阻接地方式,用來限制電容電流。300MW發(fā)電機(jī)組主要電氣設(shè)備的參數(shù)600MW發(fā)電機(jī)組的電氣部分采用發(fā)電機(jī)-變壓器單元接線，無斷路器和隔離開關(guān)。主變壓器采用三相雙繞組變壓器。在主變壓器低壓側(cè)引接一臺高壓廠用變壓器和一臺高壓公用變壓器，供給廠用電。在發(fā)電機(jī)出口側(cè)，通過高壓熔斷器接有三組電壓互感器和一組避雷器。在發(fā)電機(jī)出口側(cè)和中性點測，每組裝有電流互感器。發(fā)電機(jī)中性點接有中性點接地變壓器.（1）發(fā)電機(jī)：額定功率600MW，額定電壓20KV，額定電流19245A，COS=0.9，額定轉(zhuǎn)速3000r/min。

10、（2）主變壓器：三相雙繞組變壓器，額定容量720MVA，額定電壓550/20kV，調(diào)壓范圍 kV,額定電流755.8/20784.6A（高壓/低壓），聯(lián)結(jié)組號YNd11， kW， kW, .（3）高壓廠用變壓器：額定容量50/31.531.5 MVA，額定電壓2081.25%/6.36.3kV，接線組別為Dyn1-yn1。（4）電壓互感器：JDZ-20型,變比 kV;JDZ-20型,變比 kV. （5）電流互感器：LRD-20型，變比12000/5A（6）中性點接地變壓器：干式、單相、額定電壓20/0.23kV，額定容量25 kVA，二次側(cè)接地電阻為0.5-0.6歐姆。（7）高壓熔斷器：RN4

11、-20型，額定電壓20kV，額定電流0.35A，最大開斷電流有效值20kA，三相最大開斷容量4500MVA.（8）避雷器：FCD2-20。600MW發(fā)電機(jī)組主要電氣設(shè)備的參數(shù)1000MW發(fā)電機(jī)組的電氣部分采用發(fā)電機(jī)-變壓器單元接線，無斷路器和隔離開關(guān)。發(fā)電機(jī)出口主封閉母線上有接地開關(guān)。主變壓器采用三臺單相雙繞組油浸式變壓器，在主變壓器低壓側(cè)引接兩臺容量相同的高壓廠用變壓器，供給廠用電。通過高壓熔斷器接有三組三相電壓互感器和一組避雷器。在發(fā)電機(jī)出口側(cè)和中性點側(cè)，每相裝有電流互感器。發(fā)電機(jī)中性經(jīng)隔離開關(guān)接有中性點接地變壓器。（1）發(fā)電機(jī)：額定功率1008MW，額定電壓27KV，額定電流23949A

12、，COS=0.9滯后，額定轉(zhuǎn)速3000r/min。（2）主變壓器：單相雙繞組變壓器，額定容量3380MVA，額定電壓525/27kV，調(diào)壓范圍 kV,額定電流1254/14074A（高壓/低壓），聯(lián)結(jié)組號YNd11， kW， kW, .（3）高壓廠用變壓器：額定容量68/3434 MVA，額定電壓2722.5%/10.510.5kV，接線組別為Dyn1-yn1。（4）電壓互感器：TEMP-500IU型單相、油浸、戶外、電容式電壓互感器，變比 kV;JDZJ-27型,變比 kV. （5）電流互感器：變比30000/5A（6）中性點接地變壓器：干式、單相、額定電壓27/0.23kV，額定容量100

13、 kVA，二次側(cè)接地電阻為0.30歐姆。1000MW發(fā)電機(jī)組主要電氣設(shè)備的參數(shù)超超臨界發(fā)電機(jī)組300MW發(fā)電機(jī)組：亞臨界火力發(fā)電機(jī)組600MW發(fā)電機(jī)組：超臨界火力發(fā)電機(jī)組1000MW發(fā)電機(jī)組：超超臨界火力發(fā)電機(jī)組 10KV35KV110KV220KV330KV500KV750KV1000KV第三節(jié) 高壓交流輸變電1、長距離輸送電能 表2-12、大容量輸送電能3、節(jié)省基建投資和運(yùn)行費用 表2-2 4、電力系統(tǒng)互聯(lián)500KV輸變電系統(tǒng) 500kV變電站是電力系統(tǒng)的樞紐站，在電力系統(tǒng)工程中地位極為重要，其安全可靠運(yùn)行將直接影響整個系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。因此，對500kV變電站供電可靠性要求較高。500

14、kV變電站主要電氣設(shè)備1.主變 500kV升壓變壓器：戶外油浸三相變壓器 500kV自耦變壓器(聯(lián)絡(luò)變和降壓變)：一般接成星形-星形，戶外油浸三相三繞組自耦變壓器2.斷路器我國500kV斷路器全部使用SF6斷路器。型號LW6-5003.隔離開關(guān)型號GW-5004.電壓互感器-電容式電壓互感器5.電流互感器6.避雷器目前500kV系統(tǒng)廣泛采用氧化鋅避雷器作過電壓保護(hù)，也采用磁吹閥式避雷器作過電壓保護(hù)。由西變公司研制成功的1000kV特高壓電抗器 由天威保變研制的1000MVA/1000kV特高壓交流變壓器1000kV晉東南-南陽-荊門特高壓交流試驗示范工程JTS1轉(zhuǎn)角塔特高壓工程1000kV支柱

15、絕緣子變壓器保護(hù)裝置是1000kV特高壓電力系統(tǒng)的重要繼電保護(hù)設(shè)備。SG T756變壓器保護(hù)在該1000kV特高壓電力系統(tǒng)成功投運(yùn)，提升了國電南自承擔(dān)國家重點工程的能力。2009年1月1日1月6日1000kV特高壓工程帶電試運(yùn)行，國電南自研制的SGT 756變壓器保護(hù)也在1000kV特高壓系統(tǒng)中成功投運(yùn)。1000kV荊門特高壓變電站500kV場電氣設(shè)備 運(yùn)行在湖北荊門變的氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備(HGIS)1000kV瓷套避雷器特高壓隔離開關(guān)正在安裝過程中的接地開關(guān)第二章 作業(yè)自學(xué) 第4節(jié) 高壓直流輸電以表格形式總結(jié)發(fā)電廠/變電站的主要電氣設(shè)備的圖形符號、文字符號、作用。2-12-3變電所（站

16、）的類型變電所：接受、變換和分配電能的場所，連接電廠和用戶，也連接各級電壓的電力網(wǎng)。1. 根據(jù)任務(wù)不同，可分為：a. 升壓變電所：發(fā)電機(jī)電壓 1到2個高電壓；一般在發(fā)電廠內(nèi)b. 降壓變電所：高電壓1到2個低電壓；一般靠近負(fù)荷中心補(bǔ)充：作者： 版權(quán)所有變電所的類型2、根據(jù)地位和作用不同，可分為：a. 樞紐變電所：匯集大容量和多電源，電壓等級330kV以上，進(jìn)出線回路多，地位重要。一旦停電，將引起系統(tǒng)解列甚至癱瘓。b. 中間變電所：高壓側(cè)以交換潮流為主，也稱“穿越變電所”。電壓等級220330kV。若停電，將引起區(qū)域電網(wǎng)解列。c. 地區(qū)變電所：向地區(qū)供電為主。若停電，該地區(qū)停電。220kV。d. 終端變電所：降壓后直接供電給用戶。110kV。作者： 版權(quán)所有變電所的類型 樞紐變電所 地區(qū)變電所 終端變電所 中間變電所 水電廠 火電廠 35kV10kV35kV110kV220kV110kV220kV環(huán)形電網(wǎng)500kV補(bǔ)充：電能生產(chǎn)系統(tǒng)電能生產(chǎn)系統(tǒng)發(fā)電機(jī)系統(tǒng)發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)定子系統(tǒng)