電力工程基礎(chǔ)：第三章 電氣設(shè)備的分類與系統(tǒng)

發(fā)電廠的分類火力發(fā)電廠水力發(fā)電廠風(fēng)力發(fā)電廠核電廠太陽能發(fā)電廠其他能源發(fā)電廠火力發(fā)電廠水力發(fā)電廠風(fēng)力發(fā)電廠核電廠太陽能發(fā)電廠我國能源分布圖3電氣設(shè)備的分類與系統(tǒng)3.1發(fā)電系統(tǒng)一、火力發(fā)電廠合肥工業(yè)大學(xué).電氣與自動化工程學(xué)院1、火電廠的分類按燃料分：燃煤、燃油、燃?xì)?、余熱、垃圾發(fā)電廠；按蒸汽壓力和溫度分：中低壓、高壓、超高壓、亞臨界、超臨界、超超臨界發(fā)電廠；按輸出能源分：凝汽式發(fā)電廠（效率較低）、熱電廠（效率較高）。火電廠超超臨界機組和超臨界機組指的是鍋爐內(nèi)工質(zhì)的壓力。鍋爐內(nèi)的工質(zhì)都是水，水的臨界壓力是:22.115MPA、347.15℃；在這個壓力和溫度時，水和蒸汽的密度是相同的，就叫水的臨界點，爐內(nèi)工質(zhì)壓力低于這個壓力就叫亞臨界鍋爐，大于這個壓力就是超臨界鍋爐，爐內(nèi)蒸汽溫度不低于593℃或蒸汽壓力不低于31MPa被稱為超超臨界。超臨界、超超臨界火電機組具有顯著的節(jié)能和改善環(huán)境的效果，超超臨界機組與超臨界機組相比，熱效率要提高1.2%，一年就可節(jié)約6000噸優(yōu)質(zhì)煤。什么叫臨界？合肥工業(yè)大學(xué).電氣與自動化工程學(xué)院2、火電廠電能生產(chǎn)過程燃燒系統(tǒng)火電廠概括分為燃燒系統(tǒng)、汽水系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)，一般由鍋爐、汽輪機、發(fā)電機及其輔助設(shè)備組成。

煤冷空氣煤斗磨煤機送風(fēng)機空氣預(yù)熱器排粉機鍋爐爐渣除塵器細(xì)灰沖灰水灰渣泵至灰場引風(fēng)機經(jīng)煙囪排出輸煤皮帶合肥工業(yè)大學(xué).電氣與自動化工程學(xué)院2、火電廠電能生產(chǎn)過程汽水系統(tǒng)火電廠概括分為燃燒系統(tǒng)、汽水系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)，一般由鍋爐、汽輪機、發(fā)電機及其輔助設(shè)備組成。

過熱器過熱蒸汽汽輪機發(fā)電機乏汽凝結(jié)器冷卻水循環(huán)水泵凝結(jié)水泵低壓加熱器除氧器生水水處理設(shè)備給水泵高壓加熱器省煤器汽包合肥工業(yè)大學(xué).電氣與自動化工程學(xué)院2、火電廠電能生產(chǎn)過程電氣系統(tǒng)火電廠概括分為燃燒系統(tǒng)、汽水系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)，一般由鍋爐、汽輪機、發(fā)電機及其輔助設(shè)備組成。

發(fā)電機主變壓器廠用高壓變壓器3、火電廠的主要系統(tǒng)4、火電廠的特點5、火電廠對環(huán)境的影響及防止措施二、水力發(fā)電廠合肥工業(yè)大學(xué).電氣與自動化工程學(xué)院水電廠的發(fā)電容量取決于水流的水位落差和水流的流量，發(fā)電效率較高。1、水電廠的分類按集中落差的方式分：堤壩式（壩后式、河床式）、引水式、混合式水電廠；按徑流調(diào)節(jié)的程度分：無調(diào)節(jié)、有調(diào)節(jié)水電廠；2、水電廠的特點3、抽水蓄能電廠工作原理：峰荷時發(fā)電、低谷時抽水；作用：調(diào)峰、填谷、備用、調(diào)頻、調(diào)相、黑啟動、蓄能；效益：容量、節(jié)能、環(huán)保、動態(tài)等效益。三、核能發(fā)電廠合肥工業(yè)大學(xué).電氣與自動化工程學(xué)院四、風(fēng)力發(fā)電廠五、太陽能發(fā)電廠六、其他能源發(fā)電廠大家自己回去自學(xué)吧。3.2輸變電系統(tǒng)合肥工業(yè)大學(xué).電氣與自動化工程學(xué)院一、輸變電系統(tǒng)組成輸變電系統(tǒng)包括變電站和輸電線路。輸變電系統(tǒng)中的主要設(shè)備按其功能和流程連接而成的電路稱為電氣主接線，也稱為電氣一次接線圖或一次系統(tǒng)。1、變壓器2、輸電線路3、母線4、開關(guān)電器5、其他電器又稱為匯流排，是進(jìn)線（電源）和出線（饋線）的中間環(huán)節(jié)，起著匯集和分配電能的作用。互感器、限流電抗器、并列電容器、避雷器等。斷路器、隔離開關(guān)、負(fù)荷開關(guān)、交流接觸器、熔斷器。架空線路和電纜線路。合肥工業(yè)大學(xué).電氣與自動化工程學(xué)院二、輸變電系統(tǒng)接線電力系統(tǒng)接線有地理接線和電氣接線兩種。電氣主接線按供電可靠性可分為無備用接線和有備用接線兩類。無備用包括單回路放射式、干線式和鏈?zhǔn)骄W(wǎng)絡(luò)；有備用接線包括雙回路、單環(huán)式、雙環(huán)式和兩端供電。電氣接線分為一次接線和二次接線，一般畫成單線圖（即用單相接線表示三相系統(tǒng)），但對三相接線不完全相同的局部畫面則畫成三相圖。電力網(wǎng)絡(luò)按職能可分為輸電網(wǎng)絡(luò)和配電網(wǎng)絡(luò)。地理接線指的是電力系統(tǒng)中各發(fā)電廠、變電站的相對地理位置和它們的連接關(guān)系。電氣接線表明電力系統(tǒng)中各主要元部件之間和廠站之間的電氣連接關(guān)系，它不反映發(fā)電廠、變電站的地理位置。合肥工業(yè)大學(xué).電氣與自動化工程學(xué)院三、電氣主接線（有匯流母線和無匯流母線兩大類）單母線WG1G2L2L1L3L4QF1QF2QS1QS3QS4母線隔離開關(guān)線路隔離開關(guān)接地開關(guān)停電操作順序：依次斷開QF2、QS3、QS2，待線路對側(cè)也停電后，再合上QS4。送電操作順序：在斷開QS4、QF2的情況下，依次合上QS2、QS3、QF2。QS2優(yōu)點：簡單清晰、設(shè)備少。缺點：供電可靠性不高。停送電如何操作？1、有匯流母線的接線合肥工業(yè)大學(xué).電氣與自動化工程學(xué)院單母分段接線母線分段的目的可以減少母線故障或檢修時的停電范圍（回路數(shù)）。母線分段斷路器重要用戶可以由分別接在兩段母線上的兩條線路供電。合肥工業(yè)大學(xué).電氣與自動化工程學(xué)院單母分段帶旁路接線QF4QF1QS2QS1QS4QS3QS6QS5QS7QS8W3分段斷路器兼作旁路斷路器分段QF不兼作旁路QF怎么畫？加裝旁路母線的目的是可不中斷地檢修該回路的斷路器檢修QF4完畢后，怎么操作恢復(fù)？不中斷負(fù)荷地檢修QF4，怎么操作？書中有詳細(xì)說明！母線檢修怎么辦？合肥工業(yè)大學(xué).電氣與自動化工程學(xué)院雙母線接線W1W2QS1QS2QF1母聯(lián)斷路器QF2QS3QS4QS5雙母線接線有三種運行方式（1）母聯(lián)斷開，一母線工作，另母線備用；（2）母聯(lián)斷口，兩組母線分段運行；（3）母聯(lián)閉合，兩組母線平均分配負(fù)荷。運行方式（1）時如何進(jìn)行母線切換操作？QF3QS6QS7QS8QF4QS9QS10合肥工業(yè)大學(xué).電氣與自動化工程學(xué)院雙母線分段接線這種為雙母三分段接線，還有雙母四分段接線的。電抗器限制短路電流的作用合肥工業(yè)大學(xué).電氣與自動化工程學(xué)院雙母帶旁母接線如何利用倒閘操作來不停電地檢修出線斷路器？旁路跨線的作用？合肥工業(yè)大學(xué).電氣與自動化工程學(xué)院一臺半斷路器接線為何叫一臺半接線？優(yōu)點：有高度的可靠性；運行調(diào)度靈活；操作檢修方便。缺點：投資大、二次控制接線和繼電保護(hù)配置復(fù)雜。有沒有三分之四接線的？兩組母線間，裝有三臺斷路器，引接兩個回路。有匯流母線與無匯流母線接線的區(qū)別？合肥工業(yè)大學(xué).電氣與自動化工程學(xué)院2、無匯流母線的接線單元接線發(fā)電機—雙繞組變壓器單元發(fā)電機—三繞組自耦變壓器單元發(fā)電機—三繞組變壓器單元發(fā)電機—變壓器—線路單元發(fā)電機—變壓器擴(kuò)大單元發(fā)電機—分裂繞組變壓器擴(kuò)大單元合肥工業(yè)大學(xué).電氣與自動化工程學(xué)院橋形接線內(nèi)橋形外橋形內(nèi)橋形接線適用于輸電線路較長，故障幾率較多，而變壓器又不需要經(jīng)常切換的情況。外橋形接線適用于線路較短，且變壓器需要經(jīng)常切換，或系統(tǒng)經(jīng)兩線路環(huán)網(wǎng)（有穿越功率）。為何內(nèi)外橋適用范圍不同？橋形接線可以發(fā)展成什么接線？兩個“變壓器—線路”單元接線相連構(gòu)成橋形接線。QS1QS2QS1QS2QS1、QS2的作用？QF3QF3QF1QF2QF1QF2合肥工業(yè)大學(xué).電氣與自動化工程學(xué)院角形接線優(yōu)點：較高的可靠性和靈活性；缺點：電器設(shè)備選擇困難，繼電保護(hù)整定復(fù)雜，也不便于擴(kuò)建。角形接線的斷路器數(shù)等于回路數(shù)，且每條回路都與兩臺斷路器相連接，檢修任何一臺斷路器都不至于中斷該回路的供電。四角形接線怎么畫？合肥工業(yè)大學(xué).電氣與自動化工程學(xué)院四、高壓直流輸電高壓直流輸電系統(tǒng)就是將送端系統(tǒng)的高壓交流電，經(jīng)換流變壓器變壓，由換流器將高壓交流轉(zhuǎn)換成高壓直流，通過直流輸電線路輸送到另一端換流站，再由換流器將高壓直流轉(zhuǎn)換成高壓交流，然后經(jīng)過換流變壓器與受端交流電網(wǎng)相連，將電能送至受端系統(tǒng)。通常將交流轉(zhuǎn)換成直流稱為整流，實現(xiàn)該功能的裝置稱為整流器；將直流轉(zhuǎn)換成交流稱為逆變，實現(xiàn)該功能的裝置稱為逆變器。兩者統(tǒng)稱為換流器。1、基本原理2、主要電氣設(shè)備3、優(yōu)點、缺點及應(yīng)用優(yōu)點：線路造價低、年運行費用??；沒有交流輸電的運行穩(wěn)定問題；能限制短路電流；調(diào)節(jié)速度快，運行可靠。應(yīng)用：遠(yuǎn)距離大容量輸電；海底電纜送電；交流系統(tǒng)的非同步聯(lián)絡(luò)；向用電密集的大城市供電。缺點：直流換流站投資大；消耗大量無功功率；產(chǎn)生諧波影響；缺乏直流斷路器。3.3配電系統(tǒng)合肥工業(yè)大學(xué).電氣與自動化工程學(xué)院一、配電系統(tǒng)的基本概念配電系統(tǒng)包括配電變電站、高低壓配電線路及接戶線在內(nèi)的整個配電網(wǎng)及其設(shè)備。1、供電可靠率2、網(wǎng)損率我國規(guī)定高壓電網(wǎng)網(wǎng)損率控制在8%以下，低壓電網(wǎng)網(wǎng)損率控制在12%以下。供電可靠率=1-（用戶平均停電時間/8760）×100%供電可靠率是指一年中對用戶有效供電時間與總時間之比，可表示為：網(wǎng)損率=（電力網(wǎng)電能損耗量/總供電量）×100%3、電壓合格率指電力系統(tǒng)某點電壓在統(tǒng)計時間內(nèi)電壓合格的時間占總時間的百分比。合肥工業(yè)大學(xué).電氣與自動化工程學(xué)院二、配電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)配電系統(tǒng)的發(fā)展需要考慮到主電源、配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和線路的線徑等問題。由于使用的電壓等級不同，配電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)也有所不同。1、以單一的10kV電壓供電2、以10kV、35kV電壓供電目前我國大多數(shù)中、小城市的配電網(wǎng)絡(luò)基本上屬于這種形式。目前一些較大的中等城市屬于此類。3、以10kV、110kV電壓供電在國外大多用于特大城市的配電系統(tǒng)，在我國比較少見，較典型的是武漢市采用這種。4、將220kV電壓引入市區(qū)的供電國內(nèi)的一些特大城市，比如上海采用。合肥工業(yè)大學(xué).電氣與自動化工程學(xué)院三、配電系統(tǒng)的運行特點一是電網(wǎng)保護(hù)配合問題，閉環(huán)運行的阻抗變化會影響上下級的保護(hù)整定。

二是元件選擇問題，閉環(huán)運行由于阻抗小，短路電流大（通常增大1倍），斷路器的開斷電流選擇會有困難。冷備用與熱備用的差別？閉環(huán)結(jié)構(gòu)、開環(huán)運行？為什么？合肥工業(yè)大學(xué).電氣與自動化工程學(xué)院四、配電系統(tǒng)的開關(guān)設(shè)備1、重合器重合器是具有多次重合功能和自具控制功能的斷路器。架空配電線路故障的80%是瞬間故障，重合器具有多次重合功能，能有效排除臨時性故障，大幅度提高供電可靠性。重合器具有自具功能。自具功能是指兩方面：一方面它自帶控制和操作電源，另一方面指它的操作不受外界繼電控制，而由微處理器控制。微處理器按事先編好的程序指令重合動作。自具功能：本身具備故障電流檢測和操作順序控制與執(zhí)行功能，無需提供附加繼電保護(hù)和操作裝置。配電系統(tǒng)采用重合器的優(yōu)點重合器的分類與技術(shù)參數(shù)重合器的動作特性其動作特性可分為瞬時動作特性（又稱快速動作特性）和延時動作特性（又稱慢速動作特性）兩種，通常采用時間-電流曲線關(guān)系來描述。何謂“一快二慢”？提高重合閘的成功率；縮小停電范圍；提高自動化程度；維修工作量??；節(jié)省變電站的綜合投資和運行費用。合肥工業(yè)大學(xué).電氣與自動化工程學(xué)院四、配電系統(tǒng)的開關(guān)設(shè)備2、分段器分段器是一種與電源側(cè)前級開關(guān)配合，在失壓或無電流情況下自動分閘的開關(guān)設(shè)備，分段器實質(zhì)是一種有記憶和識別功能的負(fù)荷隔離開關(guān)，它與重合器配合，隔離永久性故障線路，恢復(fù)供電。因此一般干線重合器與支線分段器配合使用。當(dāng)發(fā)生永久性故障時，電源側(cè)開關(guān)跳閘切斷故障線路，分段器的計數(shù)裝置進(jìn)行計數(shù)，當(dāng)達(dá)到預(yù)先整定的動作次數(shù)之后，分段器閉鎖于分閘狀態(tài)，從而達(dá)到其隔離故障線路區(qū)段的目的。若分段器未完成預(yù)訂次數(shù)的分合操作，表明故障已經(jīng)被其他設(shè)備切除了，則其將保持在合閘狀態(tài)，并經(jīng)一段時間的延時后恢復(fù)到預(yù)先的整定狀態(tài)，為下次故障做好準(zhǔn)備。分段器一般不能開斷短路電流。3.4電力系統(tǒng)負(fù)荷合肥工業(yè)大學(xué).電氣與自動化工程學(xué)院一、電力系統(tǒng)負(fù)荷的基本概念電力系統(tǒng)用戶電力設(shè)備在某一時刻消耗功率的總和稱為電力系統(tǒng)的負(fù)荷，又稱為用電負(fù)荷。工業(yè)用電、農(nóng)業(yè)用電、交通運輸用電和市政生活用電四大類。電力系統(tǒng)的供電負(fù)荷電力網(wǎng)的功率損耗發(fā)電廠的廠用電負(fù)荷電力系統(tǒng)的發(fā)電負(fù)荷1、按用電部門的屬性劃分第一產(chǎn)業(yè)用電、第二產(chǎn)業(yè)用電、第三產(chǎn)業(yè)用電。合肥工業(yè)大學(xué).電氣與自動化工程學(xué)院2、按供電的可靠性劃分一類負(fù)荷（一級負(fù)荷）對這類用戶供電必須保證高度的供電可靠性。一般應(yīng)由兩個獨立電源供電。二類負(fù)荷（二級負(fù)荷）對這類用戶可以采用雙回線路供電，重要的二類負(fù)荷也可提高供電可靠性。三類負(fù)荷（三級負(fù)荷）這類用戶的供電可靠性是比較低的。3、按負(fù)荷的大小劃分最大負(fù)荷（最高負(fù)荷、尖峰負(fù)荷）日最大負(fù)荷、月最大負(fù)荷、年最大負(fù)荷。最小負(fù)荷（最低負(fù)荷、低谷負(fù)荷、基荷）平均負(fù)荷合肥工業(yè)大學(xué).電氣與自動化工程學(xué)院二、電力系統(tǒng)負(fù)荷的用電特點1、農(nóng)業(yè)用電2、工業(yè)用電比重雖不大，但很重要。其特點是季節(jié)性很強。一般其比重在用電構(gòu)成中據(jù)首位。其特點是用電量大且比較穩(wěn)定。但在行業(yè)之間有差別，主要是生產(chǎn)工藝特點和生產(chǎn)班次的差異造成的。3、交通運輸業(yè)用電這類負(fù)荷比重不大，變化也不大。4、城鄉(xiāng)居民生活用電包括照明用電和家用電器用電。比重仍然不大，但其增長速度較快。合肥工業(yè)大學(xué).電氣與自動化工程學(xué)院三、電力系統(tǒng)負(fù)荷的表示方法1、負(fù)荷功率2、負(fù)荷曲線電力系統(tǒng)的負(fù)荷通常用復(fù)數(shù)功率或電流表示。某一段時間內(nèi)用電負(fù)荷大小隨時間變化的曲線稱為負(fù)荷曲線。日負(fù)荷曲線（日有功負(fù)荷曲線、日無功負(fù)荷曲線）日最小負(fù)荷、日最大負(fù)荷、峰谷差、基荷、腰荷、峰荷、日平均負(fù)荷。負(fù)荷率、最小負(fù)荷系數(shù)（都可以描述負(fù)荷曲線變化形狀的系數(shù)，越小表示負(fù)荷波動愈大）負(fù)荷曲線的形狀取決于哪些因素？有哪些作用？合肥工業(yè)大學(xué).電氣與自動化工程學(xué)院2、負(fù)荷曲線某一段時間內(nèi)用電負(fù)荷大小隨時間變化的曲線稱為負(fù)荷曲線。年負(fù)荷曲線（年最大負(fù)荷曲線、年持續(xù)負(fù)荷曲線）年最大負(fù)荷曲線是描述一年內(nèi)每月（或每日）最大有功負(fù)荷隨時間變化情況的曲線。裝機容量新裝機容量檢修機組容量年最大負(fù)荷曲線可以用來作為制定發(fā)電機檢修計劃的依據(jù)，也為有計劃地擴(kuò)建發(fā)電機組或新建發(fā)電廠提供依據(jù)。什么叫年持續(xù)負(fù)荷曲線？合肥工業(yè)大學(xué).電氣與自動化工程學(xué)院2、負(fù)荷曲線某一段時間內(nèi)用電負(fù)荷大小隨時間變化的曲線稱為負(fù)荷曲線。年負(fù)荷曲線（年最大負(fù)荷曲線、年持續(xù)負(fù)荷曲線）年持續(xù)負(fù)荷曲線是按一年內(nèi)系統(tǒng)負(fù)荷數(shù)值的大小及持續(xù)小時數(shù)依次由大至小排列繪制而成的曲線。什么叫年持續(xù)負(fù)荷曲線？年持續(xù)負(fù)荷曲線可以用來安排發(fā)電計劃及進(jìn)行可靠性估計。年最大負(fù)荷利用小時數(shù)年最大負(fù)荷利用小時數(shù)的大