發(fā)電廠電氣部分-第二章 發(fā)電、變電的電氣部分

第二章發(fā)電、變電和輸電的電氣部分

北方民族大學(xué)電信學(xué)院電氣工程系主要內(nèi)容概述發(fā)電廠的電氣部分目標(biāo)和要求：了解發(fā)電廠和變電站中電氣設(shè)備的分類，掌握常用電氣設(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；掌握300MW、600MW和1000MW發(fā)電機(jī)組電氣部分接線特點(diǎn)及使用的主要電氣設(shè)備。重點(diǎn)：一次接線和二次接線的概念及作用；300MW、600MW和1000MW發(fā)電機(jī)組電氣部分接線特點(diǎn)。本章學(xué)習(xí)要點(diǎn)一、電氣設(shè)備

為了滿足電力生產(chǎn)和保證電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性，發(fā)電廠和變電站中安裝有各種電氣設(shè)備其主要任務(wù)是啟停機(jī)組、調(diào)整負(fù)荷、切換設(shè)備和線路、監(jiān)視主要設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、發(fā)生異常故障時(shí)及時(shí)處理等。 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)備第一節(jié)概述一次設(shè)備概念：直接生產(chǎn)、變換和分配電能的設(shè)備。類型生產(chǎn)和轉(zhuǎn)換電能的設(shè)備；接通或斷開電路的開關(guān)設(shè)備；載流導(dǎo)體；儀用互感器；保護(hù)電器；接地裝置；無(wú)功補(bǔ)償設(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：將電壓升高或降低以滿足輸配電需要。1.生產(chǎn)和轉(zhuǎn)換電能的設(shè)備

發(fā)電機(jī)分類直流發(fā)電機(jī)、交流發(fā)電機(jī)（同步發(fā)電機(jī)、異步發(fā)電機(jī)）

工作原理基于電磁感應(yīng)定律和電磁力定律

文字符號(hào)：G圖形符號(hào)：舊

電動(dòng)機(jī)分類直流電動(dòng)機(jī)、交流電動(dòng)機(jī)工作原理磁場(chǎng)對(duì)電流受力的作用，使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)文字符號(hào)：M圖形符號(hào)：

變壓器分類升壓變壓器，降壓變壓器主要作用升壓變壓器將一種電壓升高另一種（兩種）電壓。降壓變壓器將一種電壓升高另一種（兩種）電壓。文字符號(hào)：T圖形符號(hào)：2、接通或斷開電路的開關(guān)設(shè)備開關(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。！上述功能決定了開關(guān)電器在電力系統(tǒng)中起著非常重要的作用，占60%以上！開關(guān)電器的分類（按電壓等級(jí)的高低）高壓開關(guān)電器低壓開關(guān)電器

高壓斷路器主要作用：是發(fā)電廠或變電所中 最重要的電氣設(shè)備之一正常狀況下，控制各電力線路的開斷與閉合；事故時(shí)在繼電保護(hù)裝置控制下能自動(dòng)切除短路電流；

具有滅弧裝置，可做操作電器!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；文字符號(hào)：QF圖形符號(hào)：

隔離開關(guān)主要作用： 隔離電壓、切換電路、拉合小電流回路。

無(wú)滅弧裝置，不能開斷電流，故不可做操作電器！文字符號(hào)：QS圖形符號(hào)：負(fù)荷開關(guān)介于斷路器與隔離開關(guān)之間的一種簡(jiǎn)易電器開關(guān)。主要作用：專門用來(lái)接通或斷開正常工作時(shí)的負(fù)荷電流，但不能切斷短路電流！具有滅弧柵；一般與熔斷器配合使用。由熔斷器切斷過(guò)載及短路電流，由負(fù)荷開關(guān)接通或斷開負(fù)荷電流；文字符號(hào)：QL圖形符號(hào)：高、低壓熔斷器主要作用：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)：FU圖形符號(hào)：自動(dòng)空氣開關(guān)（自動(dòng)空氣斷路器、低壓斷路器）主要作用：

對(duì)低壓配電電路實(shí)行通斷操作；當(dāng)電路內(nèi)出現(xiàn)故障時(shí)，能在自身開關(guān)所帶保護(hù)元件作用下自動(dòng)斷開主回路。文字符號(hào)：QA圖形符號(hào)：是低壓配電系統(tǒng)中主要開關(guān)！接地開關(guān)主要作用：檢修設(shè)備時(shí)起隔離電源的作用。文字符號(hào)：QE圖形符號(hào)：3.載流導(dǎo)體主要作用：連接各種電氣設(shè)備（使發(fā)電、輸電和用電成為一個(gè)可靈活調(diào)度的系統(tǒng)）。分類：母線：匯集和分配電能；電纜：自身包括有絕緣的導(dǎo)體；架空線：無(wú)絕緣的導(dǎo)體；注意：需要絕緣子支撐與懸掛，穿過(guò)建筑物時(shí)需要穿墻套管。4.儀用互感器主要作用：

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。分類：電壓互感器、電流互感器電壓互感器主要作用：將一次回路高電壓降為二次回路標(biāo)準(zhǔn)低電壓，使測(cè)量?jī)x表和保護(hù)裝置標(biāo)準(zhǔn)化、小型化。使二次設(shè)備與高壓部分隔離，其二次側(cè)均接地，保證設(shè)備和人身安全。文字符號(hào)：TV圖形符號(hào)：電流互感器主要作用：將一次回路大電流降為二次回路標(biāo)準(zhǔn)小電流使測(cè)量?jī)x表和保護(hù)裝置標(biāo)準(zhǔn)化、小型化。使二次設(shè)備與高壓部分隔離，其二次側(cè)均接地，保證設(shè)備和人身安全。文字符號(hào)：TA圖形符號(hào)：5.保護(hù)電器（1）電抗器

主要作用：限制電力系統(tǒng)中短路電流。

文字符號(hào)：L

圖形符號(hào)：（2）避雷器主要作用：用來(lái)限制作用于電氣設(shè)備上的大氣過(guò)電壓的一種防雷保護(hù)設(shè)備。文字符號(hào)：F圖形符號(hào)：6.接地裝置 主要作用： 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)接地工作接地主要作用：

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。保護(hù)接地定義：

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機(jī)人身和設(shè)備的安全而設(shè)置的接地。包括：電機(jī)、變壓器等點(diǎn)起的底座和外殼；互感器的二次繞組；配電屏與控制屏的框架。防雷保護(hù)接地 避雷針、避雷器等。7.無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備分類：

調(diào)相機(jī)、電力電容器、消弧線圈、并聯(lián)電抗器等。作用：

用來(lái)補(bǔ)償系統(tǒng)的無(wú)功功率、補(bǔ)償小電流接地系統(tǒng)中的單相接地電容電流、吸收系統(tǒng)過(guò)剩的無(wú)功功率等。二次設(shè)備概念：對(duì)一次設(shè)備的工作進(jìn)行測(cè)量、控制、保護(hù)和監(jiān)察的設(shè)備。類型測(cè)量表計(jì)；繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置；直流設(shè)備；操作電器、信號(hào)設(shè)備及控制電纜；1、測(cè)量表計(jì)作用：測(cè)量電路中的電氣參數(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、硅整流裝置等。4、操作電器、信號(hào)設(shè)備及控制電纜控制設(shè)備是指對(duì)斷路器進(jìn)行手動(dòng)或自動(dòng)的開、合操作控制的設(shè)備。信號(hào)設(shè)備有光子牌信號(hào)、反映斷路器和隔離開關(guān)位置的信號(hào)、主控制的中央信號(hào)燈?？刂齐娎|是連接二次設(shè)備的電纜。二、電氣接線概念：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)多形成的電路。類型電氣主接線（一次接線）；二次接線；1、電氣主接線注意：電氣主接線圖一般用單線圖表示三相電路！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，稱為一次回路，又叫一次接線、電氣主接線。主接線圖：定義：一次回路中，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。包括：?jiǎn)尉€圖和三線圖。單線圖——一相設(shè)備的連接圖三線圖——各相的所有設(shè)備的全圖2、二次接線概念：二次設(shè)備連成的電路，稱為二次電路，又稱為二次接線。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、控制和調(diào)節(jié)。3、配電裝置概念：根據(jù)電氣主接線的要求，由開關(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）1.屋內(nèi)配電裝置2.屋外配電裝置電氣主接線通常用電氣主接線圖來(lái)表示電氣主接線圖是用規(guī)定的圖形符號(hào)和文字符號(hào)表示電氣設(shè)備連接關(guān)系的一種圖。電氣主接線表明電能匯集和分配的關(guān)系。電氣主接線圖通常采用單線圖表示，只有需要時(shí)才繪制三線圖。W4W5W3G1G2W1W2WL4QF4T2~WL3QF3T1~QF2QF1G3QF5T3~WL1WL2220kV10kV第二節(jié)

發(fā)電廠電氣部分一、300MW發(fā)電機(jī)組電氣部分采用發(fā)電機(jī)─變壓器單元接線。由于額定電流很大，采用全連式分相封閉母線。1.電氣主接線一、300MW發(fā)電機(jī)組電氣部分2.主要電氣設(shè)備發(fā)電機(jī)主變壓器高壓廠用變壓器電壓互感器高壓熔斷器避雷器電流互感器中性點(diǎn)接地變壓器一、300MW發(fā)電機(jī)組電氣部分采用發(fā)電機(jī)─變壓器單元接線，無(wú)發(fā)電機(jī)出口斷路器和隔離開關(guān)。在主變壓器低壓側(cè)引接一臺(tái)高壓廠用變壓器，供給廠用電。在發(fā)電機(jī)出口側(cè)，通過(guò)高壓熔斷器接三組電壓互感器和一組避雷器。在發(fā)電機(jī)出口側(cè)和中性點(diǎn)側(cè)，每相裝有電流互感器4只。3.接線特點(diǎn)一、300MW發(fā)電機(jī)組電氣部分高壓廠用變壓器高壓側(cè)每相裝有電流互感器4只。3.接線特點(diǎn)發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)接有中性點(diǎn)接地變壓器。一、300MW發(fā)電機(jī)組電氣部分供電可靠。封閉母線有效地防止了灰塵、潮氣等污穢和外物造成的短路。運(yùn)行安全。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。由于外殼的屏蔽作用，母線電動(dòng)力大大減少，而且基本消除了母線周圍鋼構(gòu)件的發(fā)熱。運(yùn)行維護(hù)工作量小。4.封閉母線的優(yōu)點(diǎn)二、600MW發(fā)電機(jī)組電氣部分1.電氣主接線采用發(fā)電機(jī)─變壓器單元接線。由于額定電流（19245A）很大，采用全連式分相封閉母線。二、600MW發(fā)電機(jī)組電氣部分發(fā)電機(jī)主變壓器高壓廠用變壓器電壓互感器電容器避雷器電流互感器中性點(diǎn)接地變壓器2.主要電氣設(shè)備二、600MW發(fā)電機(jī)組電氣部分采用發(fā)電機(jī)─變壓器單元接線，無(wú)發(fā)電機(jī)出口斷路器和隔離開關(guān)。主變壓器采用三個(gè)單相雙繞組變壓器接成三相組，低壓側(cè)繞組接成三角形，高壓側(cè)繞組接成星形。在主變壓器低壓側(cè)引接一臺(tái)高壓廠用變壓器，供給廠用電。3.接線特點(diǎn)二、600MW發(fā)電機(jī)組電氣部分在發(fā)電機(jī)出口側(cè)和中性點(diǎn)側(cè)，每相裝有電流互感器3只。發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)接有中性點(diǎn)接地變壓器。高壓廠用變壓器高壓側(cè)和低壓側(cè)，每相裝有電流互感器4只。3.接線特點(diǎn)在發(fā)電機(jī)出口側(cè)，接有二組電壓互感器、一組避雷器和一組電容器。二、600MW發(fā)電機(jī)組電氣部分主變壓器高壓側(cè)引出線，每相裝有電流互感器3只。3.接線特點(diǎn)具有以下特點(diǎn)：發(fā)電機(jī)－變壓器單元接線發(fā)電機(jī)出口主封閉母線上有接地開關(guān)三臺(tái)單相雙繞組變壓器，低壓側(cè)接成三角形，