電氣設(shè)備及運(yùn)行維護(hù)

姓名:齊山成教研室:供電教研室(綜1401)第一章緒論第一節(jié)我國電力工業(yè)開展概略第三節(jié)發(fā)電廠和變電所電氣設(shè)備簡述第二節(jié)發(fā)電廠和變電所的根本類型本章方案學(xué)時：3~4學(xué)時第一章緒論我國電力工業(yè)開展概略:我國自1882年有電力以來至1949年底，經(jīng)過67年開展裝機(jī)容量只到達(dá)185萬kW，年發(fā)電量43億kW·h，分別居世界第21位和第25位。2003年全國總裝機(jī)容量到達(dá)38450萬kW，年發(fā)電量19080億kW·h。從1996年起，我國發(fā)電機(jī)裝機(jī)容量和年發(fā)電量均居世界第二位，2004年全國總裝機(jī)容量到達(dá)44700萬kW。電力開展和運(yùn)用的程度，是衡量國民經(jīng)濟(jì)開展程度和社會現(xiàn)代化程度高低的重要標(biāo)志之一。電力開展必需超前國民經(jīng)濟(jì)的增長。第一節(jié)我國電力工業(yè)開展概略目前我國最大的汽輪發(fā)電機(jī)組容量為90萬kW，安裝在外高橋第二發(fā)電廠(最大萬kW)；最大的水輪發(fā)電機(jī)組容量為70萬kW，安裝在三峽水力發(fā)電廠(最大80萬kW)；最大的核電發(fā)電機(jī)組容量為100萬kW，安裝在嶺澳核電廠(最大145萬kW)。最高交流輸電電壓為750kV，如全長146km的青海官亭—蘭州東750kV輸電示范工程(世界上最高為1150kV)。最高直流輸電電壓為±500kV,如湖北宜昌葛洲壩到上海南橋的±500kV直流輸電線路(世界上最高為±750kV)。我國電力工業(yè)的幾個之最：目前我國最大的水力發(fā)電廠，也是世界上最大的水力發(fā)電廠是三峽水力發(fā)電廠，裝有26臺單機(jī)容量為70萬kW的水輪發(fā)電機(jī)組，總裝機(jī)容量1820萬kW，年均發(fā)電量847億kW·h。三峽大壩采用混凝重力壩，壩高185m，壩長(軸線長)2309m，壩頂總長3035m，總投資約2039億。我國最大的火力發(fā)電廠是北倉港電廠，裝機(jī)容量300萬kW，單機(jī)容量60萬kW。我國最大的核能發(fā)電廠是嶺澳核電廠，裝機(jī)容量200萬kW，單機(jī)容量100萬kW。這些都闡明我國電力工業(yè)已進(jìn)入大機(jī)組、大電廠、大電網(wǎng)、超高壓、高度自動化的開展時期和向跨大區(qū)聯(lián)網(wǎng)、推進(jìn)全國聯(lián)網(wǎng)的新階段。第二節(jié)發(fā)電廠和變電所的根本類型一次能源是指直接由自然界采用的能源，如：煤、石油、天然氣、水利資源、核原料等。二次能源是由一次能源經(jīng)加工轉(zhuǎn)換而獲得的另一種形狀的能源，如電力、煤氣、蒸汽、焦碳等。一、發(fā)電廠的根本類型發(fā)電廠是把各種一次能源轉(zhuǎn)換成二次能源〔即電能〕的場所。按照發(fā)電廠所耗費(fèi)一次能源的不同，發(fā)電廠分為以下幾種。1.火力發(fā)電廠以煤炭、石油、天然氣等為燃料。⑴凝汽式火電廠：只消費(fèi)電能，熱效率低，僅為30%~40%。火電廠外景熱電廠外景⑵熱電廠:既消費(fèi)電能又消費(fèi)熱能。熱電廠的熱效率高達(dá)60%~70%。⑶燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電廠：燃?xì)廨啓C(jī)與汽輪機(jī)任務(wù)原理類似，所不同的是燃?xì)廨啓C(jī)的工質(zhì)是高溫高壓的氣體而不是蒸汽。這些作為工質(zhì)的氣體可以是用清潔煤技術(shù)將煤炭轉(zhuǎn)化成的清潔煤氣，也可以是天然氣等。2．水力發(fā)電廠水電廠是將水的位能和動能轉(zhuǎn)換成電能的場所，也稱水電站。水電站的類型可以分為：(1)堤壩式:普通河流水位的落差沿河流是分散的，為提高落差就需求在河流的上游建筑攔河壩，將水積存、提高水頭，進(jìn)展發(fā)電。通常這類水電站又細(xì)分為壩后式和河床式兩種。壩后式水電站:發(fā)電機(jī)廠房建在壩后，全部水頭的壓力由壩體接受，水庫的水由壓力水管引入廠房，推進(jìn)水輪發(fā)電機(jī)發(fā)電。圖1-2壩后式水電站表示圖圖1-3河床式水電站表示圖河床式水電站:發(fā)電機(jī)廠房和擋水堤連成一體，廠房也起擋水作用。由于廠房建筑在河床中，故稱河床式。圖1-4引水式水電站表示圖3．抽水蓄能電站抽水蓄能電站是一種特殊方式的水電站，具有水輪機(jī)-發(fā)電機(jī)和電動機(jī)-水泵兩種可逆的任務(wù)方式。⑵引水式水電站:建在山區(qū)水流湍急的河道上或河床坡度較陡的地段，由引水渠道提供水頭，普通不需求建筑堤壩，或只修低堰，適用于水頭比較高的情況。(1)夜晚或周末低負(fù)荷時，抽水蓄能電站的機(jī)組作為電動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，利用電力系統(tǒng)富余的電能將下庫的水抽到上庫，以位能的方式將電能儲存起來。(2)在電力系統(tǒng)的峰荷期間，抽水蓄能電站的機(jī)組又作為發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，將上庫的水放下來經(jīng)過水輪機(jī)發(fā)電，用以擔(dān)任電力系統(tǒng)峰荷中的尖峰部分，即起到調(diào)峰作用。圖1-5抽水蓄能電站表示圖核電廠發(fā)電的原理與火電廠類似，都要有一個熱源，將水加熱成蒸汽，進(jìn)而推進(jìn)汽輪機(jī)旋轉(zhuǎn)并帶動發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動而發(fā)出電能。不同的是核電廠所用的熱源不是煤或石油，它的熱源是原子核的裂變能。4．核電廠核電是一種平安清潔的能源，利用它可以大大地節(jié)約煤和減少污染。一個1000MW的火電廠一天熄滅的煤是9600t，而相應(yīng)1000MW的核電廠，一天只需3.3kg的U235，同樣容量的電廠其用燃料量竟相差300萬倍。利用鈾(或钚〕在反響堆核裂變熱能→〔汽輪機(jī)〕機(jī)械能→電能我國核電建立規(guī)模目前，中國有4座核電站11臺機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)浙江秦山核電站廣東大亞灣核電站江蘇田灣核電站嶺澳核電站中國在建中核電站廣東陽江核電站浙江南部的三門核電站遼寧紅沿河核電廠江西彭澤核電廠a.耗費(fèi)熄滅少b.熄滅時不需求空氣助燃c.容量越大越經(jīng)濟(jì)d.有放射性污染核電站特點(diǎn)：大亞灣核電站核電站遠(yuǎn)景①太陽能熱發(fā)電：它是將吸收的太陽輻射熱能轉(zhuǎn)換成電能的安裝，其根本組成與常規(guī)火力電廠類似。

②太陽能光發(fā)電：太陽能光發(fā)電不經(jīng)過熱過程而直接將太陽的光能轉(zhuǎn)換成電能，其中光伏電池是一種主要的太陽能光發(fā)電方式，也叫光伏發(fā)電。光伏發(fā)電是把照射到太陽能電池上的光直接變換成電能的一種發(fā)電方式，它是目前太陽能發(fā)電研討的方向?！?〕太陽能發(fā)電5．新能源發(fā)電太陽能發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、地?zé)岚l(fā)電、潮汐發(fā)電、生物質(zhì)能發(fā)電及渣滓電廠等。太陽能發(fā)電——光伏發(fā)電將風(fēng)能轉(zhuǎn)換成電能的發(fā)電方式稱為風(fēng)力發(fā)電。風(fēng)能屬于再生能源，又是一種過程性的能源，無法直接儲存，還具有隨機(jī)性，所以對風(fēng)能的運(yùn)用技術(shù)上比較復(fù)雜。圖1-８是風(fēng)力發(fā)電安裝的表示圖。由此圖可以看出風(fēng)力發(fā)電機(jī)消費(fèi)過程的簡單描畫?！?〕風(fēng)力發(fā)電圖1-8風(fēng)力發(fā)電安裝的表示圖1—風(fēng)力機(jī)2—升速齒輪箱3—發(fā)電機(jī)4—控制系統(tǒng)5—改動方向的驅(qū)動安裝6—底板7—塔架8—控制和維護(hù)安裝9—根底10—電纜線路11—配電安裝風(fēng)力發(fā)電廠內(nèi)蒙古風(fēng)能儲量全國第一目前，內(nèi)蒙古建有輝騰錫勒、達(dá)里、錫林浩特等幾個大型風(fēng)力發(fā)電廠。截至2004年底，全區(qū)累計推行小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)15.8萬臺，處理了15萬散居牧戶的根本生活用電。截至2005年底，內(nèi)蒙古風(fēng)力發(fā)電廠總裝機(jī)容量到達(dá)16.6萬千瓦，居全國第一位，2006年風(fēng)力發(fā)電總裝機(jī)容量開展到100萬千瓦。據(jù)內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)能源與動力工程學(xué)院劉志璋教授引見，內(nèi)蒙古10米高度可開發(fā)利用的風(fēng)能儲量為1.01億千瓦，占全國總儲量的40%，居全國首位；50米高度可開發(fā)利用的風(fēng)能儲量為2.02億千瓦，占全國總儲量的40%。但是，由于風(fēng)電本錢高、投資大、價錢尚未確定以及缺乏自主研發(fā)的大型風(fēng)機(jī)制造技術(shù)等，內(nèi)蒙古目前曾經(jīng)開發(fā)利用的風(fēng)能還不到風(fēng)能總儲量的1%。內(nèi)蒙古風(fēng)電開發(fā)正處在開展時期，到2021年方案開展為400萬千瓦。地球本身是個大熱庫，地?zé)豳Y源遍及世界各地。僅地表10公里以內(nèi)就有可供開采的熱能，地?zé)崮艿膬α亢艽?，它的總量大約是煤炭的一億七千萬倍。但是，目前世界上實(shí)踐能利用的地?zé)豳Y源很少，主要限于蒸汽田和熱水田，這兩者統(tǒng)稱為地?zé)崽?。地?zé)犭娬臼乔鍧嵉哪茉?。它的發(fā)電本錢比水電和火電都低，而且地?zé)岚l(fā)電后排出的熱水還可以供采暖、醫(yī)療、提取化學(xué)物質(zhì)等利用，所以目前地?zé)岚l(fā)電開展很快?！?〕地?zé)岚l(fā)電地?zé)岚l(fā)電廠〔4〕潮汐發(fā)電利用潮汐的落差推進(jìn)水輪機(jī)而發(fā)電稱之為潮汐發(fā)電。即在海灣或河流入?？谔幹鸬虊?，漲潮時蓄水，高潮時封鎖。退潮時構(gòu)成足以使水輪機(jī)任務(wù)的落差時才開場放水，將蓄水放出，驅(qū)動水輪發(fā)電機(jī)發(fā)電。

潮汐能是地球在自轉(zhuǎn)過程中，海水受月流重力牽引產(chǎn)生的。還有小部分潮汐是受太陽引力牽引構(gòu)成的。海水漲落的周期為12小時25分鐘，同時在海底呵斥三角流。潮汐發(fā)電示意圖中國最大的潮汐發(fā)電站：浙江江廈潮汐電站，Pe=3200KW世界最大的潮汐發(fā)電站：法國北部LaRance河，Pe=240MW

世界最高的潮汐發(fā)電站：加拿大Fundy高達(dá)39英尺，Pe=20MW

世界首座海底潮汐發(fā)電站：挪威北部KvalsundPe=300KW二、變電所的根本類型變電所起著變換和分配電能的作用。從發(fā)電廠送出的電能普通經(jīng)過升壓遠(yuǎn)間隔保送，再經(jīng)過多次降壓后才供應(yīng)用戶運(yùn)用，所以電力系統(tǒng)中的變電所的數(shù)量多于發(fā)電廠，變壓器的容量約是發(fā)電機(jī)容量的7~10倍。變電所分為發(fā)電廠的變電所〔升壓變電所〕和電力網(wǎng)的變電所〔降壓變電所〕，根據(jù)變電所在電力系統(tǒng)的位置與供電范圍，可以將其分為以下幾類。1.樞紐變電所1)樞紐變電所位于電力系統(tǒng)的樞紐點(diǎn)，聚集著電力系統(tǒng)中多個大電源和多回大容量的聯(lián)絡(luò)線，銜接著電力系統(tǒng)的多個大電廠和大區(qū)域。2)電壓等級普通為330~500kV。3)樞紐變電所在系統(tǒng)中的位置非常重要，假設(shè)發(fā)生全所停電事故，將引起系統(tǒng)解列，甚至系統(tǒng)解體的災(zāi)難局面。2.中間變電所1)中間變電所高壓側(cè)與樞紐變電所銜接，以穿越功率為主，在系統(tǒng)中起交換功率的作用，或使高壓長間隔輸電線路分段，它普通聚集2~3個電源，這樣的變電所主要起中間環(huán)節(jié)作用。2)電壓等級多為220~330kV，其中壓側(cè)普通是110~220kV，供應(yīng)所在的多個地域用電并接入一些中小型電廠。3)當(dāng)全所停電時，將引起區(qū)域電網(wǎng)解列，影響面也比較大。3.地域變電所1)地域變電所主要義務(wù)是給地域的用戶供電，它是一個地域或城市的主要變電所。2)電壓等級普通為110~220kV。3)假設(shè)發(fā)生全所停電事故，只造本錢地域或城市停電。4.終端變電所1)終端變電所位于輸電線路的末端，接近負(fù)荷點(diǎn)。2)高壓側(cè)電壓多為110kV或者更低〔如35kV〕，經(jīng)過變壓器降壓為6~10kV電壓后直接向用戶送電。3)假設(shè)發(fā)生全所停電事故，只是所供電的用戶停電，影響面較小。分為：輸電線路、配電線路三、電力線路電力系統(tǒng)的優(yōu)越性：〔1〕提高了電力網(wǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性〔2〕提高了供電的穩(wěn)定性〔3〕提高了發(fā)電的經(jīng)濟(jì)性對電力系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的特點(diǎn)根本要求：特點(diǎn)：〔1〕消費(fèi)、分配、保送、再分配具有同時性；〔2〕正常輸電過程和缺點(diǎn)過程都非常迅速；〔3〕電力系統(tǒng)的地域性特點(diǎn)較強(qiáng)，組成情況不盡一樣；〔4〕電能消費(fèi)與國民經(jīng)濟(jì)、人民生活的關(guān)系親密。根本要求：〔1〕保證供電的平安可靠性Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類負(fù)荷〔2〕保證電能的良好質(zhì)量〔3〕保證足夠的發(fā)電功率和發(fā)電量〔4〕保證電力系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性〔5〕保證電力系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的經(jīng)濟(jì)性電壓和頻率線路額定電壓正常運(yùn)轉(zhuǎn)電壓允許變化范圍35kv及以上±5%UN10kv及以下±7%UN低壓照明及農(nóng)業(yè)用電(+5%~-10%)Ue我國規(guī)定的電力系統(tǒng)的額定頻率為50HZ大容量系統(tǒng)允許頻率偏向±0.2HZ中小容量系統(tǒng)允許頻率偏向±0.5HZ。電壓的允許變化范圍見表線路額定電壓正常運(yùn)行電壓允許變化范圍35kv及以上±5%UN10kv及以下±7%UN低壓照明及農(nóng)業(yè)用電(+5%~-10%)UN

頻率主要取決于有功功率的平衡。電壓主要取決于無功功率的平衡?？山?jīng)過調(diào)頻、調(diào)壓和無功補(bǔ)償?shù)却胧﹣肀ＷC頻率和電壓的穩(wěn)定。電力系統(tǒng)的供電電壓〔或電流〕的波形為嚴(yán)厲的正弦形。第三節(jié)發(fā)電廠和變電所電氣設(shè)備簡述1．電氣一次設(shè)備直接消費(fèi)、轉(zhuǎn)換和輸配電能的設(shè)備稱為電氣一次設(shè)備。一、主要電氣設(shè)備它們主要有以下幾種：(1)消費(fèi)和轉(zhuǎn)換電能的設(shè)備如發(fā)電機(jī)、電動機(jī)、變壓器等，它們是直接消費(fèi)和轉(zhuǎn)換電能的最主要的電氣設(shè)備。(2)接通或斷開電路的開關(guān)電器為滿足運(yùn)轉(zhuǎn)、操作或事故處置的需求，將電路接通或斷開的設(shè)備，如斷路器、隔分開關(guān)、接觸器、熔斷器等。(3)限制缺點(diǎn)電流和防御過電壓的電器如用于限制短路電流的電抗器和防御過電壓的避雷器、避雷針、避雷線等。(4)接地安裝用來保證電力系統(tǒng)正常任務(wù)的任務(wù)接地或維護(hù)人身平安的維護(hù)接地，它們均與埋入地中的金屬接地體或接成接地網(wǎng)的接地安裝銜接。(5)載流導(dǎo)體電氣設(shè)備必需經(jīng)過載流導(dǎo)體按照消費(fèi)和分配電能的順序或者說按照設(shè)計要求銜接起來，常見的載流導(dǎo)體如母線、架空線、電力電纜等。(6)補(bǔ)償安裝如調(diào)相機(jī)、電力電容器、消弧線圈、并聯(lián)電抗器等。它們分別用來補(bǔ)償系統(tǒng)的無功功率、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)過剩的無功功率等。(7)儀用互感器如電壓互感器和電流互感器，它們將一次回路中的高電壓和大電流變成低電壓和小電流，供應(yīng)丈量儀表和繼電維護(hù)安裝用。2．電氣二次設(shè)備對電氣一次設(shè)備進(jìn)展丈量、控制、監(jiān)視和維護(hù)用的設(shè)備，稱為電氣二次設(shè)備。它們主要有：(1)丈量儀表如電壓表、電流表、功率表、電能表等，它們用以丈量一次回路的運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)。(2)繼電維護(hù)及自動安裝它們用以迅速反響電氣缺點(diǎn)或不正常運(yùn)轉(zhuǎn)情況，并根據(jù)要求切除缺點(diǎn)、發(fā)出信號或作相應(yīng)的調(diào)理。(3)直流設(shè)備直流設(shè)備主要用于供應(yīng)維護(hù)、操作、信號以及事故照明等設(shè)備的直流供電，它們有直流發(fā)電機(jī)組、蓄電池、硅整流安裝等。(4)控制和信號設(shè)備及其控制電纜控制設(shè)備是指對斷路器進(jìn)展手動或自動的開、合操作控制的設(shè)備。信號設(shè)備有光字牌信號、反映斷路器和隔分開關(guān)位置的信號、主控制室的中央信號等?？刂齐娎|是銜接二次設(shè)備的電纜。(5)絕緣監(jiān)察安裝用以監(jiān)察交流和直流系統(tǒng)的絕緣情況。二、電氣設(shè)備的額定參數(shù)電氣設(shè)備的額定參數(shù)------用以闡明電氣設(shè)備在一定條件下的長期任務(wù)最正確運(yùn)轉(zhuǎn)形狀的特征量的值叫做額定參數(shù)。主要有額定電壓、額定電流和額定容量。

額定電壓-----電氣設(shè)備的額定電壓是按長期正常任務(wù)時具有最大經(jīng)濟(jì)效果所規(guī)定的電壓。為使電氣設(shè)備實(shí)現(xiàn)規(guī)范化和系列化消費(fèi)，國家規(guī)定了規(guī)范電壓系列如表1-5所示。額定電流-----電氣設(shè)備的額定電流是指周圍介質(zhì)在額定環(huán)境溫度時，其絕緣和載流導(dǎo)體及其銜接的長期發(fā)熱溫度不超越極限值所允許長期經(jīng)過的最大電流值?！参覈鶞?zhǔn)環(huán)境溫度的規(guī)定40℃〕電力網(wǎng)的額定規(guī)范電壓(KV)：0.22、0.38〔低壓〕3、6、10、35、60、110、220〔高壓〕330、500〔超高壓〕750、1000〔特高壓〕額定電壓確實(shí)定方法用電設(shè)備和電力網(wǎng)的額定電壓我國用電設(shè)備的額定電壓與電力網(wǎng)的額定電壓是相等的。UN=(Ua+Ub)/2，±5%

發(fā)電機(jī)額定電壓 1〕可直配發(fā)電機(jī)〔≯100MW〕ＵG.N＝1.05ＵW.N〔0.4、6.3、10.5〕。2〕不可直配發(fā)電機(jī)〔＞100MW〕13.8、15.75、18、20kV等四種。變壓器額定電壓①Ｕd％≥7.5或高壓側(cè)為35kV及以上ＵT2.N＝1.10ＵW.N②阻抗電壓Ｕd％＜7.5或高壓側(cè)為35kV以下或短線路ＵT2.N＝1.05ＵW.N1〕一次繞組相當(dāng)于用戶①不與發(fā)電機(jī)直接相連〔降壓變〕ＵT1.N＝ＵW.N②與發(fā)電機(jī)直接相連〔升壓變、廠變〕ＵT1.N＝ＵG.N＝1.05Ｕw.N2〕二次繞組系指空載值我國交流電力網(wǎng)和電氣設(shè)備的額定電壓〔kv〕用電設(shè)備額定電壓與電力網(wǎng)額定電壓發(fā)電機(jī)額定電壓變壓器額定電壓原邊繞組副邊繞組接電力網(wǎng)接發(fā)電機(jī)0.230.220.230.230.400.380.400.4033.1533.153.15及3.366.366.36.3及6.61010.51010.510.5及11353538.5606066110110121220220242