發(fā)電輸電變電的電氣部分

發(fā)電輸電變電的電氣部分第1頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月第二章發(fā)電、變電和輸電的電氣部分學習目的：通過本節(jié)的學習，使學生熟悉發(fā)電廠、變電站中常用電氣設備的類型和各種電氣設備的作用；掌握電氣接線的概念。本章主要內容：?概述（發(fā)電廠、變電站的電氣設備及電氣接線）?發(fā)電廠、變電站的電氣部分?高壓直流輸變電?高壓交流輸變電

第2頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月火電廠的電氣主接線圖第3頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)概述一、電氣設備根據電氣設備作用的不同，分兩種類型：?一次設備?二次設備第4頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月一次設備一次設備的類型：

1、生產和轉換電能的設備。

2、接通和斷開電路的開關電器。

3、限制故障電流和防御過電壓的保護電器。

4、載流導體。

5、接地裝置。一次設備的概念：生產、變換、輸送、分配和使用電能的設備稱為一次設備。第5頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月1、生產和轉換電能的設備發(fā)電機：機械能轉化為電能；電動機：電能轉化為機械能；變壓器：將電壓升高或降低；GMT發(fā)電機第6頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月2、接通或斷開電路的開關電器

開關電器作用：?正常運行時合、分電路；?事故（短路）時能在繼電保護裝置控制下切斷故障回路；?檢修時使被檢修設備與電源可靠隔離。

上述功能決定了開關電器在電力系統(tǒng)中起著非常重要的作用，占60%以上！!第7頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月2、接通或斷開電路的開關電器開關電器的分類：（按電壓等級的高低）

高壓開關電器低壓開關電器第8頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月高壓斷路器?作用：①正常狀況下，控制各電力線路和設備的開斷與閉合。②電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，能自動切除短路電流，保證電力系統(tǒng)正常運行。具有滅弧裝置?？勺霾僮麟娖?！?文字符號：QF?圖形符號：QF?類型：（按滅弧介質的不同分類）油斷路器、壓縮空氣斷路器、SF6斷路器、真空斷路器第9頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月隔離開關?作用：①設備檢修時，隔離開關用來隔離有電和無電部分，形成明顯的開端點，以保證工作人員和設備的安全。②一般與斷路器配合使用，進行倒閘操作，以改變電力系統(tǒng)的運行方式。無滅弧裝置，不能開斷電流，故不可做操作電器！?文字符號與圖形符號：QSQSQFQS第10頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月隔離開關與斷路器配合使用：第11頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月高、低壓熔斷器?作用：流過短路電流或較長時間過電流時熔斷，來保護電器設備。注意事項：

6kV熔斷器只能用于6kV，不能用于3kV。

10kV熔斷器只能用于10kV，不能用于6kV。?文字符號與圖形符號：FUFU第12頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月低壓斷路器（自動空氣斷路器、自動空氣開關）?作用：①對低壓配電電路實行通斷操作。②當電路內出現故障時，能在自身開關所帶保護元件作用下自動斷開主回路。

?文字符號與圖形符號：QA

是低壓配電系統(tǒng)中的主要開關。

萬能式低壓斷路器第13頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月接地開關?作用：檢修設備時起隔離電源的作用。?文字符號與圖形符號：

QE

高壓接地開關第14頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月接地開關的使用：第15頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月3、限制過電流和防御過電壓的保護電器（1）電抗器。

作用：限制電力系統(tǒng)中短路電流。

文字符號與圖形符號：L（2）避雷器

作用：防御電力系統(tǒng)過電壓。

避雷器類型：保護間隙、管型避雷器、閥型避雷器、磁吹式避雷器、氧化鋅避雷器等。第16頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月電抗器的安裝地點第17頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月避雷器的安裝地點第18頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月4、載流導體作用：連接各種電氣設備（使發(fā)電、輸電、用電成為一個可靈活調度的系統(tǒng)）。分類：

電纜：自身包括有絕緣的導體

裸導體：無絕緣的導體。需要絕緣子支撐與懸掛，穿過建筑物時需要穿墻套管。第19頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月5、接地裝置作用：是電力系統(tǒng)正常運行的需要，也是安全用電的有效措施。它是埋入地中的金屬導體或與電氣設備相連的金屬線。分類：工作接地保護接地防雷保護接地第20頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月工作接地作用：為了保證電氣設備在正常與故障情況下可靠的工作而進行的接地。包括：中性點直接接地、中性點非直接接地。ABC0第21頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月保護接地概念：

電氣設備的金屬外殼、鋼筋混凝土桿、金屬桿塔、互感器的二次繞組等由于帶電導體絕緣損壞，有可能使其帶有危險的高壓，為了防止這種電壓危及人身和設備的安全而設的接地，叫保護接地。包括：

電機、變壓器等電器的底座和外殼；互感器的二次繞組；配電屏與控制屏的框架。第22頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月防雷保護接地避雷針、避雷器等。第23頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月二次設備

概念：對一次設備的工作進行監(jiān)察、測量、控制和保護的設備稱二次設備。分類：

1、測量表計

2、繼電保護及自動裝置

3、直流電源

4、互感器第24頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月二次設備1、測量表計作用：測量電路中的參數。

例：電流表、電壓表、功率表、電能表等。

2、繼電保護及自動裝置作用：電力系統(tǒng)故障時，這些裝置能迅速反應，并進行自動監(jiān)控和調節(jié)。3、直流電源設備作用：供保護用或事故時照明用。

例：直流發(fā)電機、蓄電池等第25頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月4、一種特殊的設備——互感器作用：

將一次接線系統(tǒng)的高電壓、大電流變換成標準等級的低電壓（100V）和小電流（5A/1A），向二次測量、控制與調節(jié)裝置及儀表提供電壓、電流信號。

因此互感器是連接一次回路與二次回路的設備，它是一次回路與二次回路的分界線。類型：電壓互感器、電流互感器。第26頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月互感器符號圖：電壓互感器

TV雙繞組三繞組電流互感器

TA單次級雙次級第27頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月互感器的使用示意圖：第28頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月二、電氣接線

電氣接線的概念：

在發(fā)電廠和變電站中，根據各種電氣設備作用和要求，按一定的方式用導線連接起來所形成的電路。類型：

1、電氣主接線（一次接線）

2、二次接線第29頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月1、電氣主接線

電氣主接線概念：

由一次設備按照預期的生產流程所連成的回路，稱一次回路，又叫一次接線、電氣主接線。主接線圖：

一次電路中，各設備元件按規(guī)定的圖形符號表示的電路圖稱一次電路圖，又叫主接線圖。舉例（見下頁）注意：電氣主接線圖一般用單線圖表示三相電路！!第30頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月火電廠電氣主接線圖第31頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月母線：發(fā)電廠、變電站中通常出線和發(fā)電機電源數目教多，為了便于二者的連接，常用母線將電源和出線連接起來。作用：匯集、分配、傳輸電能。W

表示方法：第32頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月配電裝置

概念：

根據電氣主接線的要求，由開關電器、母線、保護和測量設備以及必要的輔助設備和建筑物組成的整體。分類（按照安裝地點的不同）屋內配電裝置屋外配電裝置第33頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月屋內配電裝置屋外配電裝置第34頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月2、二次接線

二次接線概念：

二次設備連成的電路，稱二次電路，又稱二次接線。二次接線圖概念：二次接線中，各元件按規(guī)定的圖形符號表示的電路圖。二次接線作用：為了保證一次接線安全、可靠、經濟的運行，對一次接線中的設備實施測量、控制、調節(jié)。第35頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)發(fā)電廠的電氣部分一、300MW機組電氣部分1、電氣主接線2、主要電氣設備二、600MW機組電氣部分三、1000MW機組電氣部分第36頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月(1)發(fā)電機：額定功率300MW，額定電壓20kV，額定電流10189A，cosΦ＝0.85，額定轉速=3000r／min。(2)主變壓器：額定容量360MV.A，額定電壓242±2×2.5%/20kV，額定電流858.9／10392.3A，連接組別為YN，d11。(3)高壓廠用變壓器：額定容量40／20-20MVA，額定電壓20±2×2.5％／6.3-6.3kV，接線組別為D，d12，d12(4)電壓互感器：JDZJ-20型，(5)高壓熔斷器：RN4-20型,額定電流20KA，額定容量4500MV.A(6)避雷器(7)電流互感器：LRD-20型，變比1200／5A.(8)中性點接地變壓器：型式為干式、單相、額定電壓20／0.23kV，額定容量為25kV·A，二次側負載電阻為0.5~0.6Ω，換算至變壓器一次側電阻值為3781~4537Ω可見發(fā)電機中性點實際為高電阻接地方式，用來限制電容電流。第37頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月全連分相封閉母線的優(yōu)點：

(1)供電可靠。封閉母線有效地防止了絕緣遭受灰塵、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，且外殼接地，使工作人員不會觸及帶電導體。

(3)出于外殼的屏蔽作用，母線電動力大大減少。而且基本消除了母線周圍鋼構件的發(fā)熱。

(4)運行維爐工作量小。第38頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月第39頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)高壓交流輸電一、概述采用高壓交流輸電的原因：1、長距離輸送電能；2、大容量輸送電能；3、節(jié)省基建投資和運行費用；4、電力系統(tǒng)互連。電壓等級(kV)輸送距離(km)輸送容量(MW)106~200.2~23520~252~1511050~10010~50220100~300100~500第40頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月二、我國330kV及以上超高壓輸電線路?我國第一回330kV線路正式投運。

1972年，使劉家峽水電站的電力送入了西北電力系統(tǒng)。線路全長約534千米。?我國第一回500kV線路正式投運。

1981年，在華中電力系統(tǒng)建成。?我國第一回750kV線路正式開工。

2003年9月在西北開工，可促進西電東送。線路全長約595千米。?我國第一回1000KV線路正式開工.

2006年8月19日，我國首條1000kV特高壓示范線路工程開工建設。線路全長約653.8千米。第41頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月三、500kV變電站電氣主接線1、升壓變電站第42頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月500kV變電站電氣主接線2、降壓變電站第43頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月主要設備1、主變壓器

2、斷路器

3、隔離開關

4、電壓互感器

5、電流互感器

6、避雷器

7、并聯(lián)高壓電抗器和抽能并聯(lián)高壓電抗器第44頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月

并聯(lián)高壓電抗器和抽能并聯(lián)高壓電抗器1）輕空載或輕負荷線路上的電容效應，以降低工頻暫態(tài)過電壓2)改善長輸電線路上的電壓分布。防止操作過電壓。3)在大機組與系統(tǒng)并列時降低高壓母線上工頻穩(wěn)態(tài)電壓，便于發(fā)電機同期并列。4)防止發(fā)電機帶長線路可能出現的自勵磁諧振現象。

5)使輕負荷時線路中的無功功率盡可能就地平衡，防止無功功率不合理流動同時也減輕了線路上的功率損失。6)當采用電抗器中性點經小電抗接地裝置時，還可用小電抗器補償線路相間及相地電容，以加速潛供電流自動熄滅，便于采用。第45頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月第四節(jié)高壓直流輸電一、高壓直流輸電概述1、直流輸電發(fā)展概況1882年：1.5～2kV直流電壓，57km輸電線路。1912年：100kV，功率為15MW，190km1954年：100kV，功率為20MW，96km

（采用汞弧閥做換流裝置，發(fā)展較慢）1976年：采用晶閘管做換流裝置，發(fā)展迅速。第46頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月第四節(jié)高壓直流輸電世界直流輸電：輸送容量最大的直流輸電（巴西）：±600kV，長度806km，容量為6300MW電壓等級最高：（前蘇聯(lián)）±750kV，長度2414km，容量為6000MW我國直流輸電：1、葛洲壩－上海南橋：（1990年8月）

±500kV，長度1045.7km，容量為1200MW2、天生橋-廣東，三峽-華東，三峽-廣東等

±500kV第47頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月我國直流輸電：3、四川±800千伏特高壓直流輸電四川特高壓工程三大項目：（1）向家壩―上?！?00千伏特高壓直流輸電示范工程是我國自主設計、自主建設的世界上第一個特高壓直流工程，

這是目前開工建設的世界上電壓等級最高、輸送距離最遠、容量最大的直流輸電工程

工程額定輸送功率640萬千瓦，最大輸送功率700萬千瓦。已于2010年7月竣工，投入運行。第48頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月我國直流輸電：（2）四川第二個±800千伏特高壓直流輸電工程――錦屏-蘇南工程，在2008年11月14日得到了國家發(fā)改委的核準。工程起點于四川西昌裕隆換流站，落點為江蘇同里換流站，線路長度2095千米，輸送容量達720萬千瓦。該工程預計于2011年單極投運。（3）四川第三個±800千伏特高壓直流輸電工程——溪洛渡-浙西工程，已于2009年底開工建設。目前四川省電力公司在國家電網公司統(tǒng)一安排下，已開始辦理該項目的選址意見書、用地預審等項目核準支持性文件。水土保持、地災壓礦、環(huán)評等前期工作正在開展，初步設計已開始進行。第49頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月2、直流輸電的優(yōu)點

（1）線路造價低、年運行費用省A、如果輸電線路建設費用相等，則直流輸送的功率可為交流輸送功率的1.5倍。B、在導線截面相等并輸送同樣功率時，直流線路發(fā)生的功率損耗約比交流線路少1／3。C、雙極直流線路的年平均損耗僅為相同交流線路的50～60％。D、直流電纜比交流電纜的造價在同樣電壓等級下要低得多。第50頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月2、直流輸電的優(yōu)點（2）沒有運行穩(wěn)定問題

用直流輸電線路連接兩個交流系統(tǒng)，就不受距離的限制，兩端交流系統(tǒng)不需要同步運行，各自的電壓、頻率、相角與對側無關。(3)能限制短路電流。