電力系統(tǒng)及水電站概述

1、1 1、電力系統(tǒng)、電力系統(tǒng)= =發(fā)電廠(chǎng)發(fā)電廠(chǎng)+ +變電所變電所+ +輸電線(xiàn)路輸電線(xiàn)路+ +用戶(hù)用戶(hù)2 2、動(dòng)力系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)= =電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)+ +動(dòng)力裝置動(dòng)力裝置3 3、電力網(wǎng)、電力網(wǎng)= =變壓器變壓器+ +輸電線(xiàn)路輸電線(xiàn)路+ +用戶(hù)用戶(hù)電力系統(tǒng)中，由升壓電力系統(tǒng)中，由升壓降壓變電所降壓變電所各種不同電壓等級(jí)的各種不同電壓等級(jí)的送電線(xiàn)路連接在一起的部分送電線(xiàn)路連接在一起的部分 電力網(wǎng)電力網(wǎng) 二、電力系統(tǒng)的構(gòu)成及各部分的作用二、電力系統(tǒng)的構(gòu)成及各部分的作用（一）、電廠(chǎng)類(lèi)型（一）、電廠(chǎng)類(lèi)型1、火力發(fā)電廠(chǎng)、火力發(fā)電廠(chǎng)燃燒系統(tǒng)燃燒的化學(xué)能在鍋爐中轉(zhuǎn)變成熱能，加熱鍋爐中的水使之變成蒸汽。汽水系統(tǒng)鍋

2、爐中產(chǎn)生的蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)，沖動(dòng)汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，將熱能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能。電氣系統(tǒng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能帶動(dòng)發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，使機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。 分類(lèi)分類(lèi) 凝氣式火力發(fā)電廠(chǎng)凝氣式火力發(fā)電廠(chǎng) 只向外供應(yīng)電能的發(fā)電廠(chǎng)。效率一般為30%-40%。 供熱式火力發(fā)電廠(chǎng)供熱式火力發(fā)電廠(chǎng) 供應(yīng)電能和熱能。效率一般為60%-70%。 特點(diǎn)特點(diǎn) 1、布局靈活，裝機(jī)容量的大小可按需要決定。 2、一次性建造投資少，僅為同容量水電廠(chǎng)的一半左右。 3、火電廠(chǎng)動(dòng)力設(shè)備繁多，發(fā)電機(jī)組控制操作復(fù)雜，廠(chǎng)用電量和運(yùn)行人員都多于水電廠(chǎng)，運(yùn)行費(fèi)用高。 4、大型發(fā)電機(jī)組由停機(jī)到開(kāi)機(jī)并帶滿(mǎn)負(fù)荷需要幾個(gè)小時(shí)乃至幾十個(gè)小時(shí)，并附加耗用大量燃料。 5、

3、對(duì)空氣和環(huán)境的污染大。 2、水力發(fā)電廠(chǎng)、水力發(fā)電廠(chǎng) 分類(lèi)分類(lèi) 按集中落差的方式分類(lèi)按集中落差的方式分類(lèi) 1）、堤壩式水電廠(chǎng) 在河流中落差較大的適宜地段攔河建壩，形成水庫(kù)，將水積蓄起來(lái)，提高上游水位，形成發(fā)電水頭，又分為壩后式和河床式。 2）、引水式水電廠(chǎng)（徑流式） 水電廠(chǎng)建立在山區(qū)水流湍急的河道上，或河床坡度較陡的地方。而且一般不需要修壩或只修低堰。沒(méi)有調(diào)節(jié)水庫(kù)。 水電站形式及廠(chǎng)房布置水電站形式及廠(chǎng)房布置 水電站壩后式河床式引水式地下式溢流式壩內(nèi)式廠(chǎng)房與大壩關(guān)系 水電站是一個(gè)把水力能源轉(zhuǎn)換為電能的的發(fā)電工廠(chǎng)。水電站是一個(gè)把水力能源轉(zhuǎn)換為電能的的發(fā)電工廠(chǎng)。 圖 壩后式水電廠(chǎng) 圖 河床式水電廠(chǎng) 1

4、壩；2壓力鋼管；3廠(chǎng)房 1進(jìn)水口；2廠(chǎng)房；3溢流壩 圖徑流式水電廠(chǎng)圖抽水蓄能電站1堰；2引水渠；3壓力水管；4廠(chǎng)房1壓力水管；2廠(chǎng)房；3壩 按徑流調(diào)節(jié)的程度分類(lèi)按徑流調(diào)節(jié)的程度分類(lèi) 1）、無(wú)調(diào)節(jié)電廠(chǎng) 沒(méi)有水庫(kù)，主要取決于天然來(lái)水流量。往往枯水期出力很小，洪水期產(chǎn)生棄水。如引水式。 2）、有調(diào)節(jié)電廠(chǎng) 取水口上游有較大水庫(kù)，能按照發(fā)電用水要求對(duì)天然來(lái)水進(jìn)行調(diào)節(jié)。 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 1、可綜合利用水資源。 2、發(fā)電成本低，效率高。 3、運(yùn)行靈活。 4、水能可儲(chǔ)存和調(diào)節(jié)。 5、水力發(fā)電不污染環(huán)境。 6、水電廠(chǎng)建設(shè)投資較大，工期較長(zhǎng)。 7、建設(shè)和生產(chǎn)都受到河流的地形、水量及季節(jié)氣象調(diào)節(jié)限制，因而發(fā)電不均衡。

5、 8、由于水庫(kù)的興建，淹沒(méi)土地，移民搬遷，給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)一些不利，還可能在一定程度破壞自然界的生態(tài)平衡。二灘水電站二灘水電站 葛洲壩水電站葛洲壩水電站 棉花灘電站棉花灘電站水口電站 小浪底水電站小浪底水電站 新安江水電站新安江水電站 廠(chǎng)房主廠(chǎng)房副廠(chǎng)房發(fā)電機(jī)層水泵層尾水管層水輪機(jī)層蝸殼層調(diào)速器及油壓裝置 主閥管道繼電保護(hù)室中央控制室高壓配電室廠(chǎng)用配電室蓄電池室水泵室油泵室空壓機(jī)室變壓器升壓場(chǎng)平面布置 抽水蓄能電廠(chǎng)上下游均需水庫(kù)以容蓄能量轉(zhuǎn)換所需水量。兼具抽水和發(fā)電兩類(lèi)設(shè)施。3、核電廠(chǎng)、核電廠(chǎng)廣東廣東大亞灣大亞灣核電站核電站 4、風(fēng)力發(fā)電廠(chǎng)、風(fēng)力發(fā)電廠(chǎng) 是利用風(fēng)力帶動(dòng)風(fēng)車(chē)葉片旋轉(zhuǎn)，再透過(guò)增速機(jī)將旋

6、轉(zhuǎn)的速度提升，來(lái)促使發(fā)電機(jī)發(fā)電。依據(jù)目前的風(fēng)車(chē)技術(shù)，大約是每秒三公尺的微風(fēng)速度（微風(fēng)的程度），便可以開(kāi)始發(fā)電。 風(fēng)力發(fā)電機(jī)因風(fēng)量不穩(wěn)定，故其輸出的是1325V變化的交流電，須經(jīng)充電器整流，再對(duì)蓄電瓶充電，使風(fēng)力發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電能變成化學(xué)能。然后用有保護(hù)電路的逆變電源，把電瓶里的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成交流220V市電，才能保證穩(wěn)定使用。 （二）、變電所類(lèi)型和作用（二）、變電所類(lèi)型和作用1、 樞紐變電站2 、中間變電站3 、地區(qū)變電站4 、企業(yè)變電站5 、終端變電站三、電力系統(tǒng)的額定電壓及電壓等級(jí)三、電力系統(tǒng)的額定電壓及電壓等級(jí)額定電壓的定義：是國(guó)家根據(jù)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，技術(shù)經(jīng)是國(guó)家根據(jù)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，

7、技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理性及電機(jī)、電器制造因素等所規(guī)定濟(jì)合理性及電機(jī)、電器制造因素等所規(guī)定的電氣設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)的電壓等級(jí)，是一種標(biāo)的電氣設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)的電壓等級(jí)，是一種標(biāo)準(zhǔn)電壓，是電氣設(shè)備設(shè)計(jì)時(shí)所依據(jù)的電壓準(zhǔn)電壓，是電氣設(shè)備設(shè)計(jì)時(shí)所依據(jù)的電壓值值。某一受電器某一受電器( (電動(dòng)機(jī)、電燈等電動(dòng)機(jī)、電燈等) )發(fā)電機(jī)和變壓器等在正常運(yùn)行時(shí)發(fā)電機(jī)和變壓器等在正常運(yùn)行時(shí)具有最大經(jīng)濟(jì)效益時(shí)的電壓具有最大經(jīng)濟(jì)效益時(shí)的電壓 額定電額定電壓壓 我國(guó)規(guī)定的額定電壓分類(lèi)：第一類(lèi)：100V及其以下的額定電壓第二類(lèi)：1001000V之間的額定電壓第三類(lèi)：1000V及其以上的電壓等級(jí)我國(guó)電力網(wǎng)額定電壓等級(jí)：0.38/0.22kV、3kV、

8、6kV、10kV、110kV、220kV、330kV、500kV、750kV等。 用電設(shè)備一般允許電壓偏移5，而沿線(xiàn)的電壓降一般為l0，這就要求線(xiàn)路始端電壓為額定值的105，以使其末端電壓不低于額定值的95%。發(fā)電機(jī)接于線(xiàn)路始端，因此，發(fā)電機(jī)的額定電壓取為電力網(wǎng)額定電壓的105。傳輸電壓(1).doc 四、電氣一次和二次的劃分四、電氣一次和二次的劃分一次設(shè)備一次設(shè)備直接參與電能的生產(chǎn)、運(yùn)輸和分配直接參與電能的生產(chǎn)、運(yùn)輸和分配的電氣設(shè)備：的電氣設(shè)備： 發(fā)電機(jī)、變壓器、電動(dòng)機(jī)、接通和開(kāi)斷電路的發(fā)電機(jī)、變壓器、電動(dòng)機(jī)、接通和開(kāi)斷電路的開(kāi)關(guān)設(shè)備：開(kāi)關(guān)設(shè)備：QF、QS、FU、負(fù)荷開(kāi)關(guān)，交換電、負(fù)荷開(kāi)關(guān)，

9、交換電路電氣量，隔離高壓的設(shè)備：路電氣量，隔離高壓的設(shè)備：PT（電壓）、（電壓）、CT（電流）限制電流和防止過(guò)電壓的設(shè)備：電（電流）限制電流和防止過(guò)電壓的設(shè)備：電抗器、避雷器?？蛊?、避雷器。二次設(shè)備二次設(shè)備對(duì)一次設(shè)備、其它設(shè)備的工對(duì)一次設(shè)備、其它設(shè)備的工作進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制保護(hù)的設(shè)備作進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制保護(hù)的設(shè)備 用于反映不正常工作狀態(tài)用于反映不正常工作狀態(tài)繼電器、繼電器、信號(hào)裝置，測(cè)量電氣參數(shù)的設(shè)備：儀表、信號(hào)裝置，測(cè)量電氣參數(shù)的設(shè)備：儀表、示波器、錄波器控制及自動(dòng)裝置：控制開(kāi)示波器、錄波器控制及自動(dòng)裝置：控制開(kāi)關(guān)，同期及自動(dòng)裝置連接電路的導(dǎo)體：控關(guān)，同期及自動(dòng)裝置連接電路的導(dǎo)體：控制電纜、小母線(xiàn)、

10、連接線(xiàn)制電纜、小母線(xiàn)、連接線(xiàn) 1、水輪發(fā)電機(jī)組其輔助設(shè)備系統(tǒng)進(jìn)水閘門(mén)引水管渦殼導(dǎo)水葉轉(zhuǎn)輪室尾水閘門(mén)尾水管水庫(kù)閥門(mén)大壩下游河道某某電電站站立立式式水水輪輪發(fā)發(fā)電電機(jī)機(jī)組組水水力力機(jī)機(jī)械械系系統(tǒng)統(tǒng)關(guān)關(guān)系系圖圖 2 2、 水力機(jī)械的幾大系統(tǒng)水力機(jī)械的幾大系統(tǒng) 3 3、電氣部分八大系統(tǒng)、電氣部分八大系統(tǒng) 1 1）、電氣主接線(xiàn)系統(tǒng)）、電氣主接線(xiàn)系統(tǒng) 包括一個(gè)水電站全部發(fā)電機(jī)、變壓器、開(kāi)關(guān)，電流互包括一個(gè)水電站全部發(fā)電機(jī)、變壓器、開(kāi)關(guān)，電流互感器，電壓互感器及與電網(wǎng)相聯(lián)的并網(wǎng)出線(xiàn)回路。這個(gè)系感器，電壓互感器及與電網(wǎng)相聯(lián)的并網(wǎng)出線(xiàn)回路。這個(gè)系統(tǒng)是全電站（變電站）的運(yùn)行生產(chǎn)主干系統(tǒng)總圖，反映電統(tǒng)是全電站（變電

11、站）的運(yùn)行生產(chǎn)主干系統(tǒng)總圖，反映電站的全貌。站的全貌。 2 2）、廠(chǎng)用（站用）電系統(tǒng)）、廠(chǎng)用（站用）電系統(tǒng) 廠(chǎng)用電變壓器一般接自電氣主接線(xiàn)發(fā)電機(jī)母線(xiàn)上，包括廠(chǎng)用電變壓器一般接自電氣主接線(xiàn)發(fā)電機(jī)母線(xiàn)上，包括廠(chǎng)用變壓器及全部廠(chǎng)用電的供電回路，廠(chǎng)用供電用戶(hù)為：廠(chǎng)用變壓器及全部廠(chǎng)用電的供電回路，廠(chǎng)用供電用戶(hù)為：水泵、油泵，供直流電源設(shè)備等。水泵、油泵，供直流電源設(shè)備等。3 3）、直流系統(tǒng)）、直流系統(tǒng) 由廠(chǎng)用電系統(tǒng)廠(chǎng)用母線(xiàn)的供電回路引出經(jīng)整流成直流由廠(chǎng)用電系統(tǒng)廠(chǎng)用母線(xiàn)的供電回路引出經(jīng)整流成直流送入直流母線(xiàn)和蓄電池，一般情況下由蓄電池供直流負(fù)送入直流母線(xiàn)和蓄電池，一般情況下由蓄電池供直流負(fù)荷用電，直流供電

12、回路包括合閘回路、控制保護(hù)用電回荷用電，直流供電回路包括合閘回路、控制保護(hù)用電回路等。路等。4 4）、廠(chǎng)房照明系統(tǒng)）、廠(chǎng)房照明系統(tǒng) 它引自廠(chǎng)用電供電圖回路，包括正常照明和事故照明它引自廠(chǎng)用電供電圖回路，包括正常照明和事故照明 。5 5）、防雷過(guò)電壓保護(hù)系統(tǒng)）、防雷過(guò)電壓保護(hù)系統(tǒng) 包括防直擊雷和侵入波過(guò)電壓防護(hù)系統(tǒng)，由避雷針包括防直擊雷和侵入波過(guò)電壓防護(hù)系統(tǒng)，由避雷針（線(xiàn)）和避雷器及獨(dú)立接地體組成。（線(xiàn)）和避雷器及獨(dú)立接地體組成。6 6）、接地系統(tǒng)）、接地系統(tǒng) 在水電站及變電站里由專(zhuān)門(mén)的埋入地下的接地體和房在水電站及變電站里由專(zhuān)門(mén)的埋入地下的接地體和房屋中鋼筋相焊成一個(gè)接地網(wǎng)，所有電氣設(shè)備外殼及

13、變壓器屋中鋼筋相焊成一個(gè)接地網(wǎng)，所有電氣設(shè)備外殼及變壓器中性點(diǎn)接在這個(gè)接地網(wǎng)上中性點(diǎn)接在這個(gè)接地網(wǎng)上7）、繼電保護(hù)和二次系統(tǒng)8）、通訊系統(tǒng) 它包括電站的測(cè)量、控制、保護(hù)、信號(hào)及計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)是保證電站安全自動(dòng)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)生產(chǎn)最重要的部分，這個(gè)系統(tǒng)與電氣一次系統(tǒng)有磁的聯(lián)系 包括電站（變電站）內(nèi)部各生產(chǎn)管理部門(mén)及崗位之間的電話(huà)通訊聯(lián)系，及與電網(wǎng)調(diào)度部門(mén)的通訊電話(huà)聯(lián)系部分。電站電氣幾大系統(tǒng)關(guān)系方框圖電站電氣幾大系統(tǒng)關(guān)系方框圖 六、變壓器基本知識(shí)六、變壓器基本知識(shí)330KV330KV變壓器變壓器110KV110KV變壓器變壓器 220KV220KV變壓器變壓器 直流變壓器直流變壓器 油浸式電力變

14、壓器在運(yùn)行中，繞組和鐵芯的熱量油浸式電力變壓器在運(yùn)行中，繞組和鐵芯的熱量先傳給油，然后通過(guò)油傳給冷卻介質(zhì)。油浸式電先傳給油，然后通過(guò)油傳給冷卻介質(zhì)。油浸式電力變壓器的冷卻方式，按容量的大小，可分為以力變壓器的冷卻方式，按容量的大小，可分為以下幾種：下幾種：1、自然油循環(huán)自然冷卻（油浸自冷式）、自然油循環(huán)自然冷卻（油浸自冷式）2、自然油循環(huán)風(fēng)冷（油浸風(fēng)冷式）、自然油循環(huán)風(fēng)冷（油浸風(fēng)冷式）3、強(qiáng)迫油循環(huán)水冷卻、強(qiáng)迫油循環(huán)水冷卻4、強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷卻、強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷卻變壓器的基本結(jié)構(gòu)變壓器的基本結(jié)構(gòu)二、變壓器的基本結(jié)構(gòu)二、變壓器的基本結(jié)構(gòu)鐵心鐵心 繞組繞組其他部件（油箱、冷卻裝置、其他部件（油箱、冷卻

15、裝置、絕緣套管和保護(hù)裝置等絕緣套管和保護(hù)裝置等 ）1、結(jié)構(gòu)型式：結(jié)構(gòu)型式：心式和殼式心式和殼式一）鐵芯一）鐵芯圖 芯式變壓器結(jié)構(gòu)示意圖芯式變壓器：其鐵芯被繞組包圍著芯式變壓器：其鐵芯被繞組包圍著圖 殼式變壓器結(jié)構(gòu)示意圖殼式變壓器：它的特點(diǎn)是鐵芯包圍線(xiàn)圈。2、作用：、作用：鐵芯是變壓器的主磁路，又是它的支撐鐵芯是變壓器的主磁路，又是它的支撐骨架。骨架。鐵芯由鐵芯柱和鐵軛鐵芯由鐵芯柱和鐵軛2部分組成部分組成.鐵芯柱上套繞組鐵芯柱上套繞組;鐵軛作用是使整個(gè)磁路閉合。鐵軛作用是使整個(gè)磁路閉合。4、材料：、材料：鐵芯用鐵芯用0.35mm厚厚表面涂有絕緣漆表面涂有絕緣漆的硅鋼片疊成。的硅鋼片疊成。二）繞組

16、二）繞組 繞組是變壓器的電路部分繞組是變壓器的電路部分1、作用：、作用：2、型式：、型式：同心式同心式:交疊式交疊式:高低壓繞組同心套在鐵心柱上高低壓繞組同心套在鐵心柱上低壓繞組靠近鐵心低壓繞組靠近鐵心,高壓繞組在外面高壓繞組在外面高低壓繞組交替套在鐵心柱上高低壓繞組交替套在鐵心柱上(a)(a)外形外形 (b)(b)縱剖面導(dǎo)線(xiàn)排列縱剖面導(dǎo)線(xiàn)排列2、油箱的結(jié)構(gòu)與變壓器的容量、發(fā)熱情況密切、油箱的結(jié)構(gòu)與變壓器的容量、發(fā)熱情況密切相關(guān)。相關(guān)。 三）油箱和冷卻裝置三）油箱和冷卻裝置1、變壓器油既是絕緣介質(zhì)，又是冷卻介質(zhì)。、變壓器油既是絕緣介質(zhì)，又是冷卻介質(zhì)。四）絕緣套管四）絕緣套管1、作用：、作用：變

17、壓器繞組的引出線(xiàn)必須穿過(guò)絕緣套管，使引出變壓器繞組的引出線(xiàn)必須穿過(guò)絕緣套管，使引出線(xiàn)之間及引出線(xiàn)與變壓器外線(xiàn)之間及引出線(xiàn)與變壓器外 殼之間絕緣，同時(shí)起固定引出線(xiàn)的殼之間絕緣，同時(shí)起固定引出線(xiàn)的作用作用 2、結(jié)構(gòu)型式、結(jié)構(gòu)型式:主要決定于電壓等級(jí)主要決定于電壓等級(jí)1KV以下采用純瓷套管以下采用純瓷套管1035KV采用空心充氣或充油套管采用空心充氣或充油套管110KV以上采用電容式套管以上采用電容式套管1)無(wú)載分接開(kāi)關(guān)無(wú)載分接開(kāi)關(guān):2)有載分接開(kāi)關(guān)有載分接開(kāi)關(guān): 可以在帶負(fù)荷的情況下進(jìn)行切換、調(diào)整電壓?？梢栽趲ж?fù)荷的情況下進(jìn)行切換、調(diào)整電壓。五）分接開(kāi)關(guān)五）分接開(kāi)關(guān)1、作用：、作用：變壓器為了調(diào)壓而在高壓繞組引出分接頭的，用變壓器為了調(diào)