變電站電力系統(tǒng)課件

發(fā)電廠變電站電氣設(shè)備發(fā)電廠變電站電氣設(shè)備第一章緒論第二章電力系統(tǒng)中性點的運行方式第三章電弧及電氣觸頭的基本知識第四章低壓電器第五章熔斷器第六章高壓開關(guān)電器第七章互感器第八章母線、電力電纜及絕緣子第九章電力電容器和電抗器第十章電氣主接線第十一章自用電接線第十二章配電裝置第十三章接地裝置第十四章電氣設(shè)備的選擇

第一章緒論第一節(jié)我國電力工業(yè)發(fā)展簡況第二節(jié)發(fā)電廠和變電站概述第三節(jié)發(fā)電廠變電站電氣設(shè)備概述第四節(jié)電氣設(shè)備的主要參數(shù)本章小結(jié)思考練習(xí)

1.1我國電力工業(yè)發(fā)展簡況電力是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)不可缺少的動力,并廣泛應(yīng)用到一切生產(chǎn)部門和日常生活方面。電能有許多優(yōu)點:首先,它可簡便地轉(zhuǎn)換成另一種形式的能量。例如,電動機,是將電能轉(zhuǎn)換成機械能,拖動各種機械;又如我們?nèi)粘Ｊ褂玫碾姛?是將電能轉(zhuǎn)換為光能,滿足照明需要。其次,電能經(jīng)過高壓輸電線路,可輸送很遠的距離,供給遠方使用。另外,許多生產(chǎn)部門利用電能進行控制,更容易實現(xiàn)自動化,提高產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟效益。電力工業(yè)應(yīng)滿足國民經(jīng)濟發(fā)展的需要,因此,在國民經(jīng)濟中保持電力工業(yè)適度的超前發(fā)展是十分必要的。中國經(jīng)濟的持續(xù)快速發(fā)展大大推動了電力行業(yè)的發(fā)展?！笆濉保?001～2005年）后期至2020年,中國電力工業(yè)將進入一個新的發(fā)展時期,全國電力裝機容量將會實現(xiàn)大幅增長。截至2003年底,中國電力裝機容量達到3.8億kW,預(yù)計到2005年將達到4.5億kW以上,2010年將達到6.5億kW左右,2020年將達到9.5億kW左右。目前中國百萬千瓦以上的水、火、核電站的總數(shù)已達到107座,比2000年初增加27座。中國已形成以大型發(fā)電廠和高效大容量發(fā)電機組為骨干的電力生產(chǎn)體系。進入21世紀的中國電力工業(yè)發(fā)展已步入了大電網(wǎng)、大機組、高參數(shù)、超高壓和自動化、信息化及全國聯(lián)網(wǎng)的新階段。1.1我國電力工業(yè)發(fā)展簡況火電站中裝機容量最大的為福建漳州后石電廠,為360萬kW。水電站裝機容量最大的是在建的三峽水電站,為1820萬kW。核電站中裝機容量最大的為廣東嶺澳核電站,為198萬kW。新能源的開發(fā)方面,中國電力企業(yè)聯(lián)合會的統(tǒng)計顯示,經(jīng)過近10年以年均55%的快速增長后,至2003年底,中國內(nèi)地已建成的風(fēng)力電廠達40個,風(fēng)力發(fā)電機組達1042臺,累計裝機總?cè)萘繛?6.7萬kW。300MW火力機組已成為我國主力發(fā)電機組,目前我國已具備600MW級及以上容量火力發(fā)電機組的設(shè)備制造能力,單機容量為600MW機組的電廠目前已開始相繼投建。中國風(fēng)能資源非常豐富,尤其是西北、東北和沿海地區(qū)。為此,中國有關(guān)部門已作出規(guī)劃,到2005年中國風(fēng)力發(fā)電裝機總量將達到100萬kW,到2010年將達到400萬kW,到2020年將達到2000萬kW,屆時在全國電力能源結(jié)構(gòu)中的比例將占到2%。1.1我國電力工業(yè)發(fā)展簡況我國各地資源分布和經(jīng)濟發(fā)展很不平衡:從一次能源分布看,水能資源主要集中于西部和西南部地區(qū),可開發(fā)容量占全國83%,煤炭資源集中在于華北和西北部地區(qū),占全國80%;從各地區(qū)發(fā)展和電力消費水平看,中部和東部沿海地區(qū)經(jīng)濟總量占全國82%,電力消費占78%,而西部地區(qū)則分別只占18%和22%。這種資源和經(jīng)濟發(fā)展的不平衡客觀上要求必須加快全國聯(lián)網(wǎng),推動西電東送和南北互供,以促進全國范圍內(nèi)的資源優(yōu)化配置。早在1989年,就已形成了7個跨省電網(wǎng):東北電網(wǎng)、華北電網(wǎng)、華東電網(wǎng)、華中電網(wǎng)、西北電網(wǎng)、西南電網(wǎng)、南方互聯(lián)電網(wǎng)(含香港電網(wǎng)和澳門電網(wǎng))。在經(jīng)歷了從省網(wǎng)發(fā)展到大區(qū)電網(wǎng)的積累后,跨大區(qū)電網(wǎng)互聯(lián)工程大步推進。1989年9月,華中華東電網(wǎng)之間的±500kV超高壓直流輸電工程(1.2GW)投入運行,在中國首次實現(xiàn)非同步跨大區(qū)聯(lián)網(wǎng)?！笆濉逼陂g全國聯(lián)網(wǎng)取得實質(zhì)性進展。2005年前后,將以三峽工程為中心,以華中電網(wǎng)為依托,向東西南北四個方向輻射,建設(shè)四個方向的聯(lián)網(wǎng)和輸電線路,同時不斷擴大北中南三個主要西電東送通道規(guī)模。屆時,除新疆、西藏、海南、臺灣外,全國互聯(lián)電網(wǎng)格局基本形成。1.2發(fā)電廠和變電站概述一、發(fā)電廠發(fā)電廠是把各種一次能源轉(zhuǎn)換成電能的工廠。1火力發(fā)電廠燃料的化學(xué)能—蒸汽的熱能—機械能—電能火電廠布置圖1—煤場;2—鍋爐房;3—汽機房;4—主控制室;5—辦公樓;6—煙囪;7—屋外高壓配電裝置1.2發(fā)電廠和變電站概述2水力發(fā)電廠堤壩式（壩后式、河床式）壩后式水電廠1—壩;2—壓力水管;3—廠房河床式水電廠1—進水口;2—廠房;3—溢流壩1.2發(fā)電廠和變電站概述引水式引水式水電廠1—堰;2—引水渠;3—壓力水管;4—廠房1.2發(fā)電廠和變電站概述抽水蓄能電廠抽水蓄能電廠1—壓力水管;2—廠房;3—壩1.2發(fā)電廠和變變電站概述述3核電廠壓水堆核電電廠發(fā)電方方式示意圖圖1—核反應(yīng)堆;2—穩(wěn)壓器;3—蒸汽發(fā)生器器;4—汽輪發(fā)電機機組;5—給水加熱器器;6—給水泵;7—主循環(huán)泵4其它發(fā)電方方式利用其他一一次能源發(fā)發(fā)電的,有風(fēng)力發(fā)電電、潮汐發(fā)發(fā)電、地?zé)釤岚l(fā)電、太太陽能發(fā)電電等。此外外,還有直接將將熱能轉(zhuǎn)換換成電能的的磁流體發(fā)發(fā)電等。1.2發(fā)電廠和變變電站概述述2.變電站變電站是聯(lián)聯(lián)系發(fā)電廠廠和用戶的的中間環(huán)節(jié)節(jié),起著變換和和分配電能能的作用。。電力系統(tǒng)原原理接線圖圖1.2發(fā)電廠和變變電站概述述變電站根據(jù)據(jù)它在系統(tǒng)統(tǒng)中的地位位，可分為為下列幾類類：1樞紐變電所所2中間變電所所3地區(qū)變電所所4終端變電所所三峽水電站站伊泰普水電電站溪洛渡水電電站火電廠火電廠秦山核電站站大亞灣核電電站風(fēng)電廠太陽能發(fā)電電太陽能風(fēng)能能互補發(fā)電電返回1.3發(fā)電廠和變變電站電氣氣設(shè)備概述述1．

主要電電氣設(shè)備一次設(shè)備：：直接生產(chǎn)產(chǎn)和輸配電電能的設(shè)備備稱為一次次設(shè)備。二次設(shè)備：：對一次設(shè)設(shè)備的工作作進行監(jiān)察察測量和控控制保護的的輔助設(shè)備備成為二次次設(shè)備。2．

電氣主主接線一次設(shè)備連連成的電路路稱為電氣氣主接線或或一次電路路（主電路路）。二二次設(shè)備連連成的電路路成為二次次電路（副副電路）。。

電路圖圖是用一定定的圖形符符號描繪成成三線圖或或單線圖，，主接線圖圖通常畫成成單線圖。。

幾種典典型的主接接線（單母母線、雙母母線、橋式式接線、單單元接線））1.3發(fā)電廠和變變電站電氣氣設(shè)備概述述3．

主要電電氣設(shè)備母線：匯總總接受和分分配電能的的裝置。斷斷路器、、隔離開關(guān)關(guān)：斷路器器是用來接接通和斷開開電路。隔隔離開關(guān)不不能用于接接通或斷開開有負荷電電流的電路路，因其無無滅弧裝置置，作用是是使需要停停電設(shè)備與與帶電部分分可靠地隔隔開?；セジ衅鳎喊寻岩淮坞娐仿返母唠妷簤汉痛箅娏髁髯儞Q為二二次設(shè)備所所需要的低低電壓和小小電流，同同時實現(xiàn)了了一次與二二次的隔離離。

電容容器：補充充系統(tǒng)無功功功率缺額額的電氣設(shè)設(shè)備。思考題1.我國電力工工業(yè)發(fā)展的的方針是什什么?2.發(fā)電廠、變變電所的類類型有哪些些?各有什么特特點?3.哪些設(shè)備屬屬于一次設(shè)設(shè)備?其功能是什什么?第二章電力系統(tǒng)中中性點的運運行方式第一節(jié)中中性點不不接地的三三相系統(tǒng)第二節(jié)中中性點經(jīng)經(jīng)消弧線圈圈接地的三三相系統(tǒng)第三節(jié)中中性點直直接接地的的三相系統(tǒng)統(tǒng)第四節(jié)中中性點經(jīng)經(jīng)阻抗接地地的三相系系統(tǒng)第五節(jié)主主變壓器器和發(fā)電機機中性點接接地方式本章小結(jié)思考練習(xí)電力系統(tǒng)中中性點是三三相繞組作作星形連接接的變壓器器和發(fā)電機機的中性點點。電力系統(tǒng)中中性點與大大地間的電電氣連接方方式，稱為為電力系統(tǒng)統(tǒng)中性點接接地方式（（即中性點點運行方式式）。電力系統(tǒng)中中性點的運運行方式，，可分為中中性點非有有效接地和和中性點有有效接地兩兩大類。中性點非有有效接地包包括中性點點不接地、、中性點經(jīng)經(jīng)消弧線圈圈接地和中中性點經(jīng)高高電阻接地地的系統(tǒng)，，當(dāng)發(fā)生單單相接地時時，接地電電流被限制制到較小數(shù)數(shù)值，故又又稱為小接接地電流系系統(tǒng)；中性點有效接地地包括中性點直直接接地和中性性點經(jīng)小阻抗接接地的系統(tǒng)，因因發(fā)生單相接地地時接地電流很很大，故又稱為為大接地電流系系統(tǒng)。2.1中性點不接地的的三相系統(tǒng)一、正常運行情情況中性點不接地系系統(tǒng)的正常運行行情況時的電路路圖2.1中性點不接地的的三相系統(tǒng)電力系統(tǒng)正常運運行時，一般認認為三相系統(tǒng)是是對稱的，若三三相導(dǎo)線經(jīng)過完完全換位，則各各相的對地電容容相等，相對地地電壓分別為：：各相導(dǎo)線對地的的電容相等并等等于C，正常時各相對對地電容電流的的有效值也相等等，且有ICU＝ICV＝ICW＝ωCUph中性點不接地系系統(tǒng)的正常運行行情況時的相量量圖2.1中性點不接地的的三相系統(tǒng)一、單相接地故故障中性點不接地系系統(tǒng)的單相接地地時的電路圖2.1中性點不接地的的三相系統(tǒng)當(dāng)W相完全接地時，，故障相的對地地電壓為零，即即：則有：非故障相U相和V相的對地電壓分分別為：非故障相的對地地電壓升高到線線電壓，即升高高為相電壓的倍。系統(tǒng)三相的線電電壓仍保持對稱稱且大小不變。。因此，對接于于線電壓的用電電設(shè)備的工作并并無影響，無須須立即中斷對用用戶供電。2.1中性點不接地的的三相系統(tǒng)Ｗ相接地時，W相對地電容被短短接，Ｗ相的對對地電容電流為為零。未接地U、V相的對地電容電電流的有效值為為：此時三相對地電電容電流之和不不再等于零，大大地中有容性電電流流過，并通通過接地點形成成回路，接地電電流：單相接地電容電電流的實用計算算為：式中：IC—接地電容電流，，A；U—系統(tǒng)的線電壓，，kV；L1—架空線路的總長長度，km；L2—電纜線路的總長長度，km。2.1中性點不接地的的三相系統(tǒng)中性點不接地系系統(tǒng)的單相接地地時的相量圖當(dāng)發(fā)生不完全接接地時，即通過過一定的電阻接接地時，接地相相的相對地電壓壓大于零而小于于相電壓，未接接地相的對地電電壓大于相電壓壓而小于線電壓壓，中性點電壓壓大于零而小于于相電壓，線電電壓仍保持不變變，此時的接地地電流要比完全全接地時小一些些。2.1中性點不接地的的三相系統(tǒng)中性點不接地系系統(tǒng)發(fā)生單相接接地故障時產(chǎn)生生的影響：單相接地時，在在接地處有接地地電流流過，會會引起電弧，此此電弧的強弱與與接地電流的大大小成正比。當(dāng)接地電流不大大時，交流電流流過零時電弧將將自行熄滅，接接地故障隨之消消失，電網(wǎng)即可可恢復(fù)正常運行行；當(dāng)接地電流超過過一定值時，將將會產(chǎn)生穩(wěn)定的的電弧，形成持持續(xù)的電弧接地地，高溫的電弧弧可能損壞設(shè)備備，甚至可能導(dǎo)導(dǎo)致相間短路，，尤其在電機或或電器內(nèi)部發(fā)生生單相接地出現(xiàn)現(xiàn)電弧時最危險險；接地電流小于30A而大于5～10A時，有可能產(chǎn)生生一種周期性熄熄滅與復(fù)燃的間間歇性電弧，將將引起過電壓，，其幅值可達2.5～3倍的相電壓，這這個過電壓對于于正常電氣絕緣緣來說應(yīng)能承受受，但當(dāng)絕緣存存在薄弱點時，，可能發(fā)生擊穿穿而造成短路，，危及整個電網(wǎng)網(wǎng)的安全。2.1中性點不接地的的三相系統(tǒng)單相接地故障時時，由于線電壓壓保持不變，對對電力用戶沒有有影響，用戶可可繼續(xù)運行，提提高了供電可靠靠性。為防止由于接地地點的電弧及伴伴隨產(chǎn)生的過電電壓，引起故障障范圍擴大，在在這種系統(tǒng)中必必須裝設(shè)交流絕絕緣監(jiān)察裝置，，當(dāng)發(fā)生單相接接地故障時，立立即發(fā)出絕緣下下降的信號，通通知運行值班人人員及時處理。。電力系統(tǒng)的有關(guān)關(guān)規(guī)程規(guī)定：在在中性點不接地地的三相系統(tǒng)中中發(fā)生單相接地地時，允許繼續(xù)續(xù)運行的時間不不得超過2ｈ，并要加強監(jiān)監(jiān)視。系統(tǒng)中電氣設(shè)備備和線路的對地地絕緣必須按能能承受線電壓考考慮設(shè)計，從而而相應(yīng)地增加了了投資。2.1中性點不接地的的三相系統(tǒng)（１）3～10kV鋼筋混凝土或金金屬桿塔的架空空線路構(gòu)成的系系統(tǒng)和所有35kV、66kV系統(tǒng)，不直接連連接發(fā)電機的系系統(tǒng)；當(dāng)接地電電流IC＜10A時；（２）3～10kV非鋼筋混凝土或或非金屬桿塔的的架空線路構(gòu)成成的系統(tǒng)，電壓壓為3kV時，接地電流IC＜30A；電壓為6kV時，接地電流IC＜20A；（３）3～10kV電纜線路構(gòu)成的的系統(tǒng)，接地電電流IC＜30A；（４）與發(fā)電機機有直接電氣聯(lián)聯(lián)系的3～20kV系統(tǒng)，如果要求求發(fā)電機帶內(nèi)部部單相接地故障障運行，當(dāng)接地地電流不超過允允許值時。適用范圍2.2中性點經(jīng)消弧線線圈接地的三相相系統(tǒng)消弧線圈的結(jié)構(gòu)構(gòu)特點：①為了保持補償償電流與電壓之之間的線性關(guān)系系，采用滯氣隙隙鐵芯②氣隙沿整個鐵鐵芯均勻設(shè)置，，以減少漏磁③為了絕緣及散散熱，鐵芯和線線圈都浸在油中中④為適應(yīng)系統(tǒng)中中電容電流變化化特點，消弧線線圈中設(shè)有分接接頭（5～9個）中性點不接地系系統(tǒng)，具有單相相接地故障時可可繼續(xù)用戶供電電的優(yōu)點，即供供電可靠性比較較高，但當(dāng)接地地電流較大時電電弧不能自行熄熄滅則將造成危危害。3-66kV系統(tǒng)中，當(dāng)單相相接地故障電流流超過規(guī)定值時時應(yīng)采取措施減減小接地點的電電流。這時可采采用中性點經(jīng)消消弧線圈接地的的方式，在發(fā)生生單相接地故障障時，接地處流流過一個與容性性接地電流相反反的感性電流，，即消弧線圈對對接地電流起補補償作用，使接接地點處的電弧弧能自行熄滅。。2.2中性點經(jīng)消弧線線圈接地的三相相系統(tǒng)⒈正常運行（（理想）情況Ｕ0＝０→ＩL＝０，消弧線圈圈不起作用。⒉單相接地故故障(如C相完全接地)電壓及電流關(guān)系系分析①電壓關(guān)系與不不接地系統(tǒng)相同同；②在習(xí)慣規(guī)定方方向下,ＩL和ＩC在接地處相互抵抵消而實現(xiàn)補償償。2.2中性點經(jīng)消弧線線圈接地的三相相系統(tǒng)3適用范圍35kV及以下接地電流流不滿足中性點點絕緣系統(tǒng)規(guī)定定值時采用；雷雷害事故嚴重重的某些大城市市電網(wǎng)的110kV系統(tǒng)也可采用。。4補償方式⒈完全補償ＩＩL＝ＩC即１／ωＬ＝３ωＣ；串聯(lián)諧振過電壓壓危及絕緣。⒉欠補償ＩＩL＜ＩC；切除線路或頻率率下降可能諧振振。⒊過補償ＩＩL＞ＩC；⒋補償容量的的選擇Ｑh.e≥1.35ＩcＵx5.消弧線圈的安裝裝地點發(fā)電廠的發(fā)電機機或廠變的中性性點；變電所主主變的中性點。。2.3中性點直接接地地的三相系統(tǒng)中性點直接接地地，即中性點直直接與大地相連連。正常運行時，由于三相系統(tǒng)統(tǒng)對稱，中性點點的電壓為零，，中性點沒有電電流流過。發(fā)生單相接地時，由于接地相相直接通過大地地與電源構(gòu)成單單相回路，故稱稱這種故障為單單相短路。此時時供電中斷，可可靠性降低。但但是，該方式下下非故障相對地地電壓不變，電電氣設(shè)備絕緣水水平可按相電壓壓考慮。此外，，在380/220V低壓供電系統(tǒng)中中，線對地電壓壓為相電壓，可可接入單相負荷荷。2.3中性點點直接接接地地的三三相系系統(tǒng)優(yōu)點：：1、不外外加設(shè)設(shè)備即即可消消弧2、降低低電網(wǎng)網(wǎng)對地地絕緣緣，節(jié)節(jié)省造造價缺點：：1、供電電可靠靠性降降低改進：：裝自自動重重合閘閘裝置置、加加備備用電電源2、短路路電流流很大大改進：：中中性點點經(jīng)電電抗器器接地地、、僅僅部分分中性性點接接地3、產(chǎn)生生電磁磁干擾擾適用范范圍：：電壓為為110kV及以上上的系系統(tǒng)。。2.4中性點點經(jīng)阻阻抗接接地的的三相相系統(tǒng)統(tǒng)一、中中性點點經(jīng)低低電阻阻接地地的三三相系系統(tǒng)中性點點經(jīng)低低電阻阻接地地運