復(fù)習(xí)第一章能源與發(fā)電

1、復(fù) 習(xí),緒論,1、電力工業(yè)現(xiàn)代化：超高壓、大系統(tǒng)、大機組、大電廠、高度自動化以及核電技術(shù)和直流輸電技術(shù)。 2、發(fā)展聯(lián)合電力系統(tǒng)的效益： （1）各系統(tǒng)間電負荷的錯峰效益 （2）提高供電可靠性、減少系統(tǒng)備用容量 （3）有利于安裝單機容量較大的機組 （4）進行電力系統(tǒng)的經(jīng)濟調(diào)度 （5）調(diào)峰能力互相支援,第一章 能源與發(fā)電,1、能量的形式：機械能、熱能、化學(xué)能、輻射能、核能、電能。 2、 能源的含義：人類取得能量的來源。包括已經(jīng)開發(fā)可供直接使用的自然資源和經(jīng)過加工活轉(zhuǎn)換的能量能源。 3、能源的分類方法： （1）按獲得的方法分為一次能源和二次能源 （2）按被利用的程度分為常規(guī)能源和新能源 （3）按能否再

2、生分為可再生能源和非再生能源 （4）按能源本身的性質(zhì)分為含能體能源和過程性能源 4、按一次能源的不同，發(fā)電廠分類： 火力發(fā)電廠、水力發(fā)電廠、核能發(fā)電廠、風(fēng)力發(fā)電廠、地?zé)岚l(fā)電廠、太陽能發(fā)電廠、潮汐發(fā)電廠。,5、火力發(fā)電廠 （1）能源轉(zhuǎn)換過程：化學(xué)能 熱能機械能電能 （2）分類：,(1)按燃料分,燃煤、燃油、燃氣、余熱發(fā)電廠,(2)按蒸汽壓力和溫度分,中低壓、高壓、超高壓發(fā)電廠 亞臨界、超臨界、超超臨界發(fā)電廠,(3)按原動機分：,凝汽式汽輪機、燃氣輪機、內(nèi)燃機、 蒸氣燃氣輪機發(fā)電廠,(4)按輸出能源分,凝汽式發(fā)電廠、熱電廠,(5)按發(fā)電廠總裝機容量的多少分,小容量、中容量、大中容量、大容量發(fā)電廠,

3、(3)生產(chǎn)過程中的三個系統(tǒng)： 燃燒系統(tǒng)：將燃料的化學(xué)能在鍋爐燃燒中轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽?加熱鍋爐中的水使之變?yōu)檎羝?汽水系統(tǒng)： 將鍋爐產(chǎn)生的蒸汽引進輸入汽輪機，沖動 汽輪機的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，把熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能。 電氣系統(tǒng)：由汽輪機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的機械能帶動發(fā)電機旋轉(zhuǎn)， 把機械能變?yōu)殡娔堋?(4)火電廠的特點： (1) 布局靈活 (2) 的一次性建造投資少 (3) 耗煤量大，發(fā)電成本高 (4) 動力設(shè)備繁多 (5)大型發(fā)電機組由停機到開機并帶滿負荷時間長，并附加 耗用大量燃料 (6) 擔(dān)負急劇升降的負荷時，必須付出附加燃料消耗的代價。 (7) 擔(dān)負調(diào)峰、調(diào)頻或事故備用，相應(yīng)的事故增多，強迫停運率增高，廠用電率增高

4、。 (8) 對空氣和環(huán)境的污染大。,6、水力發(fā)電廠 （1）能量轉(zhuǎn)換過程：水能 機械能 電能 水的能量與其流量和落差成正比，所以利用水能的關(guān)鍵是集中大量的水和造成大的水位落差。 （2）分類： 按集中落差的方式分類： 堤壩式水電廠（壩后式、河床式）、引水式水電廠、混合式水電廠 按徑流調(diào)節(jié)的程度分類： 無調(diào)節(jié)水電廠、有調(diào)節(jié)水電廠,（3）特點 (1)可綜合利用水能資源。 (2)發(fā)電成本低、效率高。 (3)運行靈活。 (4)水能可儲蓄和調(diào)節(jié)。 (5)水力發(fā)電不污染環(huán)境。 (6建設(shè)投資較大，工期較長。 (7)建設(shè)和生產(chǎn)都受到河流的地形、水量及季節(jié)氣象條件限制，發(fā)電不均衡。 (8)在一定程度破壞自然界的生態(tài)

5、平衡。,7、抽水蓄能電廠 （1）工作原理：兼?zhèn)涑樗桶l(fā)電兩類設(shè)施 （2）在電力系統(tǒng)中的作用 調(diào)峰、填谷、備用、調(diào)頻、調(diào)相 （3）功能 降低電力系統(tǒng)燃料損耗、提高火電設(shè)備利用率、可作為發(fā)電成本低的峰荷電源、無環(huán)境污染、可用于蓄能。 8、核能發(fā)電廠 （1）能量轉(zhuǎn)換過程：核能熱能（汽輪機）機械能 電能 （2）分類：壓水堆核電廠、沸水堆核電廠 （3）特點：a.核燃料用量小，儲存方便、安全，比較適合于長期、大量儲存。 b.燃燒時不需要空氣助燃 。 c.容量越大越經(jīng)濟。 d.有放射性污染,第二章 發(fā)電、變電和輸電的電氣部分,電力網(wǎng) = 變電所 + 送電線路 + 用戶 電力系統(tǒng) = 發(fā)電廠 + 變電所 +

6、輸電線路 + 用戶 動力系統(tǒng) = 電力系統(tǒng) + 動力裝置,1、一次電氣設(shè)備 定義： 通常把生產(chǎn)、變換、輸送、分配和使用電能的設(shè)備，如發(fā)電機、變壓器和斷路器等稱為一次設(shè)備。 (1)生產(chǎn)和轉(zhuǎn)換電能的設(shè)備。如發(fā)電機、電動機、變壓器。 (2)接通或斷開電路的開關(guān)電器。如斷路器、隔離開關(guān)、負荷開關(guān)，熔斷器、接觸器等，它們用于正?；蚴鹿蕰r，將電路閉合或斷開。 (3)限制故障電流和防御過電壓的保護電器。如限制短路電流的電抗器和防御過電壓的避雷器等。 (4)載流導(dǎo)體。如傳輸電能的裸導(dǎo)體、電纜等。 (5)接地裝置。無論是電力系統(tǒng)中性點的工作接地，還是保護人身安全的保護接地，均同埋入地中的接地裝置相連。,2、二次

7、設(shè)備 定義：對一次設(shè)備和系統(tǒng)的運行狀態(tài)進行測量、控制、監(jiān)視和保護的設(shè)備，稱為二次設(shè)備。 (1)儀用互感器，如電壓互感器和電流互感器，可將電路中的高電壓、大電流轉(zhuǎn)換成低電壓、小電流，供給測量儀表和保護裝置使用。 (2)測量表計，如電壓表、電流表、功率表和電能表等，用于測量電路中的電氣參數(shù)。 (3)繼電保護及自動裝置，這些裝置能迅速反應(yīng)系統(tǒng)不正常情況并進行監(jiān)控和調(diào)節(jié)或作用于斷路器跳閘，將故障切除。 (4)直流電源設(shè)備，包括直流發(fā)電機組、蓄電池組和硅整流裝置等，供給控制、保護用的直流電源和廠用直流負荷、事故照明用電等。 (5)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

8、路的操作控制，信號設(shè)備給出信號或顯示運行狀態(tài)標志，控制電纜用于連接二次設(shè)備。,3、電氣接線 電氣接線各種電氣設(shè)備依其電力生產(chǎn)中的作用、功能等要求連接成的電路。用規(guī)定的圖形、文字符號描述電氣設(shè)備，按一次（二次）電路的實際連接而繪制出的電路圖。一般畫成單線圖形式。 電氣主接線由一次設(shè)備，如發(fā)電機、變壓器、斷路器等，按預(yù)期生產(chǎn)流程所連成的電路（又稱為一次主回路，一次主接線） 二次接線由二次設(shè)備所連成的電路（或稱二次回路）,4、配電裝置 配電裝置根據(jù)電氣主接線的連接方式和要求，由開關(guān)電器、母線、保護和測量設(shè)備以及必要的輔助設(shè)備和建筑物組建而成的總體電氣裝置。是一次主回路及一次設(shè)備的實際、具體設(shè)施。 配

9、電裝置分類 （按電氣設(shè)備裝設(shè)地點不同可分為） 屋內(nèi)配電裝置； 屋外配電裝置。,5、300MW發(fā)電機組電氣部分,全連分相封閉母線的優(yōu)點 采用全連分相封閉母線，與敞露母線相比，具有以下優(yōu)點： (1)供電可靠 能有效地防止絕緣遭受灰塵、潮氣等污穢和外物造成的短路。 (2)運行安全 由于母線封閉在外殼內(nèi)，且外殼接地，使工作人員不會觸及帶電導(dǎo)體。 (3)減小母線電動力和母線周圍鋼構(gòu)件的發(fā)熱由于外殼的屏蔽作用，母線電動力大大減少，而且基本消除了母線周圍鋼構(gòu)件的發(fā)熱。 (4)運行維護工作量小,發(fā)電機中性點選用干式接地變壓器，其作用是： 1.高電阻接地，可以限制接地電流,還可以適當(dāng)減少接地 過電壓，但是沒有必

10、要弄一個很大的高電阻直接接到發(fā)電機 中性點與大地之間。而是弄一個小電阻，再弄一臺接地變壓 器，接地變壓器的原邊接中性點與地之間，副邊接上一個小 電阻即可，根據(jù)公式，一次側(cè)呈現(xiàn)的阻抗等于二次側(cè)電阻乘 以變壓器變比的平方，所以有接地變壓器，可以用一個小電 阻來發(fā)揮一個高電阻的作用。 2.發(fā)電機接地的時候，中性點對地有電壓，這個電壓等 于就加在了接地變壓器的原邊，那么副邊自然能感應(yīng)出一個 電壓，這個電壓可以做為發(fā)電機接地保護的判據(jù)，即可以用 接地變壓器抽取零序電壓。,6、600MW發(fā)電機組電氣部分,7、高壓交流輸變電 （1）電壓等級：10、35、110、220、500、750、1000kV （2）影

11、響電壓等級發(fā)展的因素： a長距離輸送電能的需要 b大容量輸送電能的需要 c節(jié)省基建投資和運行費用 輸送線路的總損耗隨輸電電壓等級的升高而降低。輸送相同容量電力的線路走廊的寬度，也隨電壓等級的升高而降低。 d電力系統(tǒng)互聯(lián)的要求。,8、500kV變電站的電氣主接線,500kV變電站的電氣主接線一般采用雙母四分段帶專用 旁路母線和3/2斷路器接線兩種接線方式。 廠用變壓器的容量除滿足預(yù)測廠用最大負荷外，留有 10%容量供負荷擴充用。 母線和線路上裝設(shè)三相電容式電壓互感器。,8、500kV變電站的主要電氣設(shè)備 （1）主變壓器 升壓變壓器：電壓等級高、傳輸容量大。 自耦變壓器：用于聯(lián)絡(luò)變和降壓變。增設(shè)一

12、個接成三角形的第三繞組，用于消除三次諧波及減小零序阻抗；還可以用于對附近地區(qū)供電，或者用于連接無功補償裝置。 （2）斷路器 作用： 在正常情況下控制各電力線路和設(shè)備的開斷及關(guān)合；在電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，自動切除短路電流，以保證電力系統(tǒng)正常運行。 分類（斷路器依據(jù)其使用的滅弧介質(zhì)）：可分為油斷路器、真空斷路器、空氣斷路器、六氟化硫（SF6）斷路器等。 SF6斷路器特點：滅弧能力強、開斷容量大、熄弧特性好，因而在超高壓輸電網(wǎng)中普遍使用。500kV斷路器全部使用SF6斷路器。,（3）隔離開關(guān) 主要用途有：設(shè)備檢修時，隔離開關(guān)用來隔離有電和無電部分，形成明顯的開斷點，以保證工作人員和設(shè)備的安全；隔離開關(guān)

13、和斷路器相配合，進行倒閘操作，以改變系統(tǒng)接線的運行方式。 （4）電壓互感器 主要用途： 供電量結(jié)算用，要求有0.2級準確等級，但輸出容量不大；繼電保護的電壓信號源，要求準確等級一般為0.5級及3P級，輸出容量一般較大；合閘或重合閘檢查同期、檢無壓信號，要求準確等級一般為1.0級和3.0級，輸出容量較大。 電壓互感器分為電磁式和電容式兩大類，目前在500kV電力系統(tǒng)中，大量使用的都是電容式電壓互感器。,（5）電流互感器 將大小懸殊的線路電流變換成大小相當(dāng)、便于測量的電流值。電流互感器的一、二次繞組之間有足夠的絕緣，從而保證所有低壓設(shè)備與高電壓相隔離。 （6）避雷器 變電站保護電氣設(shè)備免遭雷電沖擊

14、波襲擊的設(shè)備。 避雷器分五種： 保護間隙、管型避雷器、閥型避雷器、磁吹閥式避雷器和氧化鋅避雷器。 目前500kV系統(tǒng)中廣泛采用氧化鋅避雷器作過電壓保護，因它具有無間隙、無續(xù)流、殘壓低等優(yōu)點；也有采用磁吹閥式避雷器作過電壓保護的。,（7）并聯(lián)高壓電抗器和抽能并聯(lián)高壓電抗器 并聯(lián)電抗器在電網(wǎng)中的作用:補償高壓輸電線路的電容和吸收容性無功功率，防止電網(wǎng)輕負載時因容性功率過多而引起電壓升高。 限制工頻電壓升高; 降低操作過電壓; 消除發(fā)電機帶長線出現(xiàn)自勵磁; 避免長距離輸送無功功率并降低線損; 限制潛供電流，有利于單相自動重合閘; 抽能并聯(lián)電抗器： 作為500kV開關(guān)站的、主要站用電來源，可靠性高，電

15、壓穩(wěn)定。,（8）串聯(lián)電容器補償 采用串聯(lián)電容器補償可以大幅度地減低線路電抗，提高電力系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性，也是提高遠距離輸電線路的輸送能力的一種有效措施。,9、高壓直流輸電 優(yōu)點： （1）線路造價低、年運行費用省 （2）沒有穩(wěn)定性問題 （3）能限制短路電流 （4）調(diào)節(jié)速度快運行可靠 缺點： （1）換流裝置成本很高 （2）消耗大量的無功功率 （3）產(chǎn)生諧波影響 （4）缺乏直流斷路器 直流線路和交流線路不同，它只輸送有功功率，而不輸送無功功率。,第四章 電氣主接線及設(shè)計,1、電氣主接線基本要求：可靠性、靈活性和經(jīng)濟性三方面。 2、電氣主接線設(shè)計步驟： （1）對原始資料的分析， （2）主接線方案的擬定，

16、 （3）短路電流計算和主要電氣設(shè)備選擇， （4）繪制電氣主接線圖， （5）編制工程概算。,3、主接線基本接線形式（以電源和出線為主體）,單母線接線 有匯流母線的接線方式 雙母線接線 3/2、4/3接線 橋形接線 無匯流母線的接線方式 角形接線 單元接線,4、單母線接線 操作順序：（對WL2） 接通電路：QS21 QS22 QF2 切斷電路：QF2 QS22 QS21 遵循的兩個基本原則 .防止隔離開關(guān)帶負荷合閘或拉閘。 .在斷路器處于合閘狀態(tài)下（或雖 在分閘位置，但因絕緣介質(zhì)性能破 壞而導(dǎo)通），誤操作隔離開關(guān)的事 故不發(fā)生在母線側(cè)隔離開關(guān)上。,優(yōu)點： 接線簡單，操作方便、設(shè)備少、經(jīng)濟性好，并且

17、，母線便于向兩端伸，擴建方便。 缺點: 可靠性差。母線或母線隔離開關(guān)檢修或故障時，所有回路都要停止工作，也就是要造成全廠或全所長期停電。 調(diào)度不方便，電源只能并列運行，不能分列運行，并且線路側(cè)發(fā)生短路時，有較大的短路電流。 這種接線形式一般只用在出線回路少，并且沒有重要負荷的發(fā)電廠和變電站中。,5、單母線分段接線 用分段斷路器QFD進行分段 用隔離開關(guān)分段，任一段母線故璋時，將造成兩段母線同時停電，在判別故障后，拉開分段隔離開關(guān)，完好段即可恢復(fù)供電。減少母線故障停電線路數(shù) 低壓變電站采用單母分段接線時，低壓側(cè)母線分段斷路器處于斷開狀態(tài)，電源是分列運行。 分段的數(shù)目，通常以23段為宜 廣泛用于中

18、、小容量發(fā)電廠和變電站的6-10kV接線中,6、雙母線接線 兩組母線，互為備用。用母線聯(lián)絡(luò)斷路器（簡稱母聯(lián) 斷路器）QFC 連接。與單母線相比，投資增加，但運行可靠 性和靈活性提高。 特點： (1)供電可靠 輪流檢修一組母線而不致使供電中斷；一組母線故障，能 迅速恢復(fù)供電；檢修任一回路母線隔離開關(guān)，其它回路不斷電。 (2)調(diào)度靈活 可通過倒換操作組成各種運行方式：“單母線”運行、 “固定連接方式”運行、“雙母線”運行。 (3)擴建方便,倒母線操作基本順序（步驟）,假設(shè)W1母線運行，W2母線備用，母線由W1向W2切換過程。,（1）合上母聯(lián)隔離開關(guān)QS1； （2）合上母聯(lián)隔離開關(guān)QS2； （3）合

19、上母聯(lián)斷路器QFC（用 母聯(lián)斷路器向備用母線充電，檢 驗備用母線是否完好）； （4）依次合上所有W2母線側(cè)的母 線隔離開關(guān)（此時隔離開關(guān)等電位操作）； （5）依次斷開W1母線側(cè)的母線隔離開關(guān)（此時隔離開關(guān)等電位操作）； （6）斷開母聯(lián)斷路器； （7）斷開母聯(lián)隔離開關(guān)QS1； （8）斷開母聯(lián)隔離開關(guān)QS2；,操作原則：“先通后斷”,7、雙母線分段接線 可縮小母線故障的停電范圍。做到只是部分短時停電，而不是全部短時停電。 特點： （1）比雙母線接線的可靠性更高 （2）靈活性高 （3）投資大 主要適用于大容 量進出線較多的裝置中。,8、帶旁路母線的單母線和雙母線接線 （1）單母線分段帶旁路母線的接線

20、 （帶專用旁路斷路器）,正常工作時： QFP及各出線回路上的QSP斷開； WP不帶電； QSPP合閘，QSP1和QSP2二者之一合閘。 WL1上的QF3檢修： QFP合閘WP帶電QSP合閘QF3斷開QS31、QS32斷開,正常工作時： QS3、QS4斷開； QS1、QS2、QFD合閘； WP不帶電 WL1上的QF檢修： QSD合閘QFD、QS2斷開QS4合閘QFD合閘,（分段斷路器兼作旁路斷路器的接線）,正常工作時： QS1、QS3接通； QFP合閘； WP帶電 WL1上的QF檢修： QS2合閘QS3斷開,（旁路斷路器兼作分段斷路器的接線）,（2）雙母線帶旁路母線的接線,旁路母線設(shè)置的原則 1

21、10kV及以上高壓配電裝置中：110kV出線在6回及以上、 220kV出線在4回及以上時，宜采用專用旁路斷路器的旁路母線。 下列情況下，可不設(shè)置旁路設(shè)施： (1)當(dāng)系統(tǒng)條件允許斷路器停電檢修時（如雙回路供電的負荷）； (2)當(dāng)接線允許斷路器停電檢修時（每條回路有2臺斷路器供電，如角形、一臺半斷路器接線等）； (3)中小型水電站枯水季節(jié)允許停電檢修出線斷路器時； (4)采用高可靠性的六氟化硫（SF6）斷路器及全封閉組合電器（GIS）時； (5) 對于特殊需要，但又不便于設(shè)置旁路母線的情況，可設(shè)置臨時“跨條”。,9、3/2接線 可靠性： . 一母線故障或檢修，均不致停電； . 任一斷路器檢修也不引

22、起停電； . 在兩組母線同時故障（或一組母 線檢修另一組母線故障）的極端 情況下，功率仍能繼續(xù)輸送,交叉接線：將兩個同名元件分別布置在不同串上，并且分別靠近不同母線接入。 非交叉接線：將同名元件分別布置在不同串上，但所有同名元件都靠近某一母線一側(cè)。 交叉接線比非交叉接線具有更高的運行可靠性，可減少特殊運行方式下事故的擴大。但配電裝置的布置比較復(fù)雜，需增加一個間隔。,10、4/3接線和變壓器母線組接線,11、單元接線,12、橋形接線,內(nèi)橋： 適用于線路較長（相對 來說線路的故障幾率較大） 和變壓器不需要經(jīng)常切換 （如火電廠）的情況。,外橋： 適用于線路較短和變壓 器需要經(jīng)常切換的情況。 當(dāng)系統(tǒng)中

23、有穿越功率通過 主接線為橋形接線的發(fā)電或 變電站高壓側(cè)時，或者橋形 接線的2條線路接入環(huán)形電網(wǎng) 時，都應(yīng)該采用外橋接線。,13、角形接線 多角形接線的斷路器數(shù)等于電源回路和出線回路的總數(shù)，斷路器接成環(huán)形電路，電源回路和出線回路都接在2臺斷路器之間，多角形接線的“角”數(shù)等于回路數(shù)，也就等于斷路器數(shù)。,14、變電站電氣主接線 設(shè)計要求基本上和發(fā)電廠相同，即根據(jù)變電站在電力系統(tǒng)中 的地位、負荷性質(zhì)、出線回路數(shù)等條件和具體情況確定。 高壓側(cè)：應(yīng)采用斷路器數(shù)目較大的接線，以節(jié)省投資，隨出線數(shù)的不同，可采用橋型、單母線、雙母線及角型接線等。 特高壓：宜采用雙母分段帶旁路接線或采用一臺半斷路器接線。 低壓側(cè)

24、：常采用單母線分段接線或雙母線接線，以便于擴建。 6l0kV饋線：應(yīng)選輕型斷路器，若不能滿足開斷電流及動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定要求時，應(yīng)采用限流措施。在變電站中最簡單的限制短路電流方法，是使變壓器低壓側(cè)分列運行；若分列運行仍不能滿足要求，則可裝設(shè)分裂電抗器或出線電抗器，一般盡可能不裝限流效果較小的母線電抗器。,15、主變壓器的選擇 （1）容量和臺數(shù)的確定原則 a、單元接線的主變壓器 b、具有發(fā)電機電壓母線接線的主變壓器、 c、連接兩種升高電壓母線的聯(lián)絡(luò)變壓器 d、變電站主變壓器 （2）型式和結(jié)構(gòu)的選擇原則 相數(shù)、繞組數(shù)與結(jié)構(gòu)、繞組聯(lián)結(jié)組號、阻抗和調(diào)壓方式、冷卻方法。,16、限制短路電流的方法 目的：能合理地選擇電氣設(shè)備。 限制短路電流的措施： （1）裝設(shè)限流電抗器 （2）采用低壓分裂繞組變壓器 （3）采用不同的主接線形式和運行方式,第五章 廠用電接線及設(shè)計,1、廠用電 發(fā)電廠在啟動、運轉(zhuǎn)、停運、檢修過程（生產(chǎn)過程）中 所使用到的機械設(shè)備(通常稱為輔機)的拖動電動機的耗電量， 以及全廠的運行、操作、試驗、檢修、照明 等其他用電設(shè)備 的耗電量的總和。 2、廠用電率 廠用電率廠用電耗電量占發(fā)電廠全部發(fā)電量的百分數(shù)