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(yè)，課件共55頁(yè)，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(xué)習(xí)目的：通過(guò)本節(jié)的學(xué)習(xí)，使學(xué)生熟悉發(fā)電廠、變電站中常用電氣設(shè)備的類型和各種電氣設(shè)備的作用；掌握電氣接線的概念。本章主要內(nèi)容：?概述（發(fā)電廠、變電站的電氣設(shè)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(yè)，課件共55頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月火電廠的電氣主接線圖第3頁(yè)，課件共55頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)概述一、電氣設(shè)備根據(jù)電氣設(shè)備作用的不同，分兩種類型：?一次設(shè)備?二次設(shè)備第4頁(yè)，課件共55頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一次設(shè)備一次設(shè)備的類型：

1、生產(chǎn)和轉(zhuǎn)換電能的設(shè)備。

2、接通和斷開(kāi)電路的開(kāi)關(guān)電器。

3、限制故障電流和防御過(guò)電壓的保護(hù)電器。

4、載流導(dǎo)體。

5、接地裝置。一次設(shè)備的概念：生產(chǎn)、變換、輸送、分配和使用電能的設(shè)備稱為一次設(shè)備。第5頁(yè)，課件共55頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1、生產(chǎn)和轉(zhuǎn)換電能的設(shè)備發(fā)電機(jī)：機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能；電動(dòng)機(jī)：電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；變壓器：將電壓升高或降低；GMT發(fā)電機(jī)第6頁(yè)，課件共55頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、接通或斷開(kāi)電路的開(kāi)關(guān)電器

開(kāi)關(guān)電器作用：?正常運(yùn)行時(shí)合、分電路；?事故（短路）時(shí)能在繼電保護(hù)裝置控制下切斷故障回路；?檢修時(shí)使被檢修設(shè)備與電源可靠隔離。

上述功能決定了開(kāi)關(guān)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(yè)，課件共55頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、接通或斷開(kāi)電路的開(kāi)關(guān)電器開(kāi)關(guān)電器的分類：（按電壓等級(jí)的高低）

高壓開(kāi)關(guān)電器低壓開(kāi)關(guān)電器第8頁(yè)，課件共55頁(yè)，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(shè)備的開(kāi)斷與閉合。②電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，能自動(dòng)切除短路電流，保證電力系統(tǒng)正常運(yùn)行。具有滅弧裝置?？勺霾僮麟娖鳎?文字符號(hào)：QF?圖形符號(hào)：QF?類型：（按滅弧介質(zhì)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(yè)，課件共55頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月隔離開(kāi)關(guān)?作用：①設(shè)備檢修時(shí)，隔離開(kāi)關(guān)用來(lái)隔離有電和無(wú)電部分，形成明顯的開(kāi)端點(diǎn)，以保證工作人員和設(shè)備的安全。②一般與斷路器配合使用，進(jìn)行倒閘操作，以改變電力系統(tǒng)的運(yùn)行方式。無(wú)滅弧裝置，不能開(kāi)斷電流，故不可做操作電器！?文字符號(hào)與圖形符號(hào)：QSQSQFQS第10頁(yè)，課件共55頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月隔離開(kāi)關(guān)與斷路器配合使用：第11頁(yè)，課件共55頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月高、低壓熔斷器?作用：流過(guò)短路電流或較長(zhǎng)時(shí)間過(guò)電流時(shí)熔斷，來(lái)保護(hù)電器設(shè)備。注意事項(xiàng)：

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(hào)與圖形符號(hào)：FUFU第12頁(yè)，課件共55頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月低壓斷路器（自動(dòng)空氣斷路器、自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)）?作用：①對(duì)低壓配電電路實(shí)行通斷操作。②當(dāng)電路內(nèi)出現(xiàn)故障時(shí)，能在自身開(kāi)關(guān)所帶保護(hù)元件作用下自動(dòng)斷開(kāi)主回路。

?文字符號(hào)與圖形符號(hào)：QA

是低壓配電系統(tǒng)中的主要開(kāi)關(guān)。

萬(wàn)能式低壓斷路器第13頁(yè)，課件共55頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月接地開(kāi)關(guān)?作用：檢修設(shè)備時(shí)起隔離電源的作用。?文字符號(hào)與圖形符號(hào)：

QE

高壓接地開(kāi)關(guān)第14頁(yè)，課件共55頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月接地開(kāi)關(guān)的使用：第15頁(yè)，課件共55頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3、限制過(guò)電流和防御過(guò)電壓的保護(hù)電器（1）電抗器。

作用：限制電力系統(tǒng)中短路電流。

文字符號(hào)與圖形符號(hào)：L（2）避雷器

作用：防御電力系統(tǒng)過(guò)電壓。

避雷器類型：保護(hù)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(yè)，課件共55頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月電抗器的安裝地點(diǎn)第17頁(yè)，課件共55頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月避雷器的安裝地點(diǎn)第18頁(yè)，課件共55頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4、載流導(dǎo)體作用：連接各種電氣設(shè)備（使發(fā)電、輸電、用電成為一個(gè)可靈活調(diào)度的系統(tǒng)）。分類：

電纜：自身包括有絕緣的導(dǎo)體

裸導(dǎo)體：無(wú)絕緣的導(dǎo)體。需要絕緣子支撐與懸掛，穿過(guò)建筑物時(shí)需要穿墻套管。第19頁(yè)，課件共55頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5、接地裝置作用：是電力系統(tǒng)正常運(yùn)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(dǎo)體或與電氣設(shè)備相連的金屬線。分類：工作接地保護(hù)接地防雷保護(hù)接地第20頁(yè)，課件共55頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月工作接地作用：為了保證電氣設(shè)備在正常與故障情況下可靠的工作而進(jìn)行的接地。包括：中性點(diǎn)直接接地、中性點(diǎn)非直接接地。ABC0第21頁(yè)，課件共55頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月保護(hù)接地概念：

電氣設(shè)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(dǎo)體絕緣損壞，有可能使其帶有危險(xiǎn)的高壓，為了防止這種電壓危及人身和設(shè)備的安全而設(shè)的接地，叫保護(hù)接地。包括：

電機(jī)、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(yè)，課件共55頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月防雷保護(hù)接地避雷針、避雷器等。第23頁(yè)，課件共55頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二次設(shè)備

概念：對(duì)一次設(shè)備的工作進(jìn)行監(jiān)察、測(cè)量、控制和保護(hù)的設(shè)備稱二次設(shè)備。分類：

1、測(cè)量表計(jì)

2、繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置

3、直流電源

4、互感器第24頁(yè)，課件共55頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二次設(shè)備1、測(cè)量表計(jì)作用：測(cè)量電路中的參數(shù)。

例：電流表、電壓表、功率表、電能表等。

2、繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置作用：電力系統(tǒng)故障時(shí)，這些裝置能迅速反應(yīng)，并進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)控和調(diào)節(jié)。3、直流電源設(shè)備作用：供保護(hù)用或事故時(shí)照明用。

例：直流發(fā)電機(jī)、蓄電池等第25頁(yè)，課件共55頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4、一種特殊的設(shè)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(biāo)準(zhǔn)等級(jí)的低電壓（100V）和小電流（5A/1A），向二次測(cè)量、控制與調(diào)節(jié)裝置及儀表提供電壓、電流信號(hào)。

因此互感器是連接一次回路與二次回路的設(shè)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(yè)，課件共55頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月互感器符號(hào)圖：電壓互感器

TV雙繞組三繞組電流互感器

TA單次級(jí)雙次級(jí)第27頁(yè)，課件共55頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月互感器的使用示意圖：第28頁(yè)，課件共55頁(yè)，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(jù)各種電氣設(shè)備作用和要求，按一定的方式用導(dǎo)線連接起來(lái)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(yè)，課件共55頁(yè)，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(shè)備按照預(yù)期的生產(chǎn)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(shè)備元件按規(guī)定的圖形符號(hào)表示的電路圖稱一次電路圖，又叫主接線圖。舉例（見(jiàn)下頁(yè)）注意：電氣主接線圖一般用單線圖表示三相電路！!第30頁(yè)，課件共55頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月火電廠電氣主接線圖第31頁(yè)，課件共55頁(yè)，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(jī)電源數(shù)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(lái)。作用：匯集、分配、傳輸電能。W

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

概念：

根據(jù)電氣主接線的要求，由開(kāi)關(guān)電器、母線、保護(hù)和測(cè)量設(shè)備以及必要的輔助設(shè)備和建筑物組成的整體。分類（按照安裝地點(diǎn)的不同）屋內(nèi)配電裝置屋外配電裝置第33頁(yè)，課件共55頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月屋內(nèi)配電裝置屋外配電裝置第34頁(yè)，課件共55頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、二次接線

二次接線概念：

二次設(shè)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(hào)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(jīng)濟(jì)的運(yùn)行，對(duì)一次接線中的設(shè)備實(shí)施測(cè)量、控制、調(diào)節(jié)。第35頁(yè)，課件共55頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)發(fā)電廠的電氣部分一、300MW機(jī)組電氣部分1、電氣主接線2、主要電氣設(shè)備二、600MW機(jī)組電氣部分三、1000MW機(jī)組電氣部分第36頁(yè)，課件共55頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(1)發(fā)電機(jī)：額定功率300MW，額定電壓20kV，額定電流10189A，cosΦ＝0.85，額定轉(zhuǎn)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(diǎn)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(cè)負(fù)載電阻為0.5~0.6Ω，換算至變壓器一次側(cè)電阻值為3781~4537Ω可見(jiàn)發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)實(shí)際為高電阻接地方式，用來(lái)限制電容電流。第37頁(yè)，課件共55頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月全連分相封閉母線的優(yōu)點(diǎn)：

(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(yùn)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(huì)觸及帶電導(dǎo)體。

(3)出于外殼的屏蔽作用，母線電動(dòng)力大大減少。而且基本消除了母線周?chē)摌?gòu)件的發(fā)熱。

(4)運(yùn)行維爐工作量小。第38頁(yè)，課件共55頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第39頁(yè)，課件共55頁(yè)，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(zhǎng)距離輸送電能；2、大容量輸送電能；3、節(jié)省基建投資和運(yùn)行費(fèi)用；4、電力系統(tǒng)互連。電壓等級(jí)(kV)輸送距離(km)輸送容量(MW)106~200.2~23520~252~1511050~10010~50220100~300100~500第40頁(yè)，課件共55頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、我國(guó)330kV及以上超高壓輸電線路?我國(guó)第一回330kV線路正式投運(yùn)。

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(zhǎng)約534千米。?我國(guó)第一回500kV線路正式投運(yùn)。

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

2003年9月在西北開(kāi)工，可促進(jìn)西電東送。線路全長(zhǎng)約595千米。?我國(guó)第一回1000KV線路正式開(kāi)工.

2006年8月19日，我國(guó)首條1000kV特高壓示范線路工程開(kāi)工建設(shè)。線路全長(zhǎng)約653.8千米。第41頁(yè)，課件共55頁(yè)，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(yè)，課件共55頁(yè)，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(yè)，課件共55頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月主要設(shè)備1、主變壓器

2、斷路器

3、隔離開(kāi)關(guān)

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(yè)，課件共55頁(yè)，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(fù)荷線路上的電容效應(yīng)，以降低工頻暫態(tài)過(guò)電壓2)改善長(zhǎng)輸電線路上的電壓分布。防止操作過(guò)電壓。3)在大機(jī)組與系統(tǒng)并列時(shí)降低高壓母線上工頻穩(wěn)態(tài)電壓，便于發(fā)電機(jī)同期并列。4)防止發(fā)電機(jī)帶長(zhǎng)線路可能出現(xiàn)的自勵(lì)磁諧振現(xiàn)象。

5)使輕負(fù)荷時(shí)線路中的無(wú)功功率盡可能就地平衡，防止無(wú)功功率不合理流動(dòng)同時(shí)也減輕了線路上的功率損失。6)當(dāng)采用電抗器中性點(diǎn)經(jīng)小電抗接地裝置時(shí)，還可用小電抗器補(bǔ)償線路相間及相地電容，以加速潛供電流自動(dòng)熄滅，便于采用。第45頁(yè)，課件共55頁(yè)，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(yè)，課件共55頁(yè)，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(zhǎng)度806km，容量為6300MW電壓等級(jí)最高：（前蘇聯(lián)）±750kV，長(zhǎng)度2414km，容量為6000MW我國(guó)直流輸電：1、葛洲壩－上海南橋：（1990年8月）

±500kV，長(zhǎng)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(yè)，課件共55頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月我國(guó)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(xiàng)目：（1）向家壩―上?！?00千伏特高壓直流輸電示范工程是我國(guó)自主設(shè)計(jì)、自主建設(shè)的世界上第一個(gè)特高壓直流工程，

這是目前開(kāi)工建設(shè)的世界上電壓等級(jí)最高、輸送距離最遠(yuǎn)、容量最大的直流輸電工程

工程額定輸送功率640萬(wàn)千瓦，最大輸送功率700萬(wàn)千瓦。已于2010年7月竣工，投入運(yùn)行。第48頁(yè)，課件共55頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月我國(guó)直流輸電：（2）四川第二個(gè)±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(guó)家發(fā)改委的核準(zhǔn)。工程起點(diǎn)于四川西昌裕隆換流站，落點(diǎn)為江蘇同里換流站，線路長(zhǎng)度2095千米，輸送容量達(dá)720萬(wàn)千瓦。該工程預(yù)計(jì)于2011年單極投運(yùn)。（3）四川第三個(gè)±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(kāi)工建設(shè)。目前四川省電力公司在國(guó)家電網(wǎng)公司統(tǒng)一安排下，已開(kāi)始辦理該項(xiàng)目的選址意見(jiàn)書(shū)、用地預(yù)審等項(xiàng)目核準(zhǔn)支持性文件。水土保持、地災(zāi)壓礦、環(huán)評(píng)等前期工作正在開(kāi)展，初步設(shè)計(jì)已開(kāi)始進(jìn)行。第49頁(yè)，課件共55頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、直流輸電的優(yōu)點(diǎn)

（1）線路造價(jià)低、年運(yùn)行費(fèi)用省A、如果輸電線路建設(shè)費(fèi)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(dǎo)線截面相等并輸送同樣功率時(shí)，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(jià)在同樣電壓等級(jí)下要低得多。第50頁(yè)，課件共55頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、直流輸電的優(yōu)點(diǎn)（2）沒(méi)有運(yùn)行穩(wěn)定問(wèn)題

用直流輸電線路連接兩個(gè)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(yùn)行，各自的電壓、頻率、相角與對(duì)側(cè)無(wú)關(guān)。(3)能限制短路電流。