發(fā)電廠電氣部分Lesson-05

1、發(fā)電廠電氣部分（第四版）,能源的分類(lèi),What is power system? Security and Adequacy,50Hz 1000kV 750kV 500kV 330kV 220kV,800kV,110kV 及以下,發(fā)電 變電 輸電 配電 用電 調(diào)度（dispatch）,電力系統(tǒng)的組成,電力網(wǎng),Generation Transformation Transmission Distribution Consumption,How to quantify the security and adequacy level of electric power system?,關(guān)鍵參數(shù)： V

2、oltage Frequency Active Power Reactive Power Generator Power Angle,重要方法： Power System Modeling Steady Simulation Dynamic Simulation Matrix Analysis Key Performance Index,關(guān)注分類(lèi)： Security Adequacy Reliability Stability,業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)： Planning Dispatch Operation Maintenance Marketing Regulatory and Pricing,What

3、is electric power flow of power system? See a visualization demo below:,這門(mén)課到底是關(guān)于什么的？,You should ask these questions :,發(fā)電廠(或變電站),電氣部分(含一次和二次),設(shè)計(jì)和運(yùn)行,達(dá)州500kV站,在模擬軟件中,達(dá)州500kV站,在官方方式數(shù)據(jù)中,達(dá)州500kV站,在SCADA/EMS系統(tǒng)中,達(dá)州500kV站,在實(shí)際中,具體包含哪些方面的內(nèi)容？,You should ask these questions :,電氣主接線設(shè)計(jì),廠用電設(shè)計(jì),電氣設(shè)備選擇,配電裝置設(shè)計(jì),常用計(jì)算的理論和

4、方法,電氣主接線運(yùn)行,廠用電運(yùn)行,變壓器運(yùn)行,發(fā)電機(jī)運(yùn)行,廠站的控制與信號(hào),發(fā)電廠電氣部分,這是門(mén)什么性質(zhì)的課程？ 必修課 專(zhuān)業(yè)核心課 先修課程：電路、電機(jī)學(xué)、電力系統(tǒng)分析 特點(diǎn)：理論與工程實(shí)際結(jié)合緊密,You should ask these questions :,和其它課程是什么關(guān)系？,You should ask these questions :,在電力傳輸領(lǐng)域，高壓的概念是不斷改變的，鑒于實(shí)際研究工作與運(yùn)行的需要，對(duì)電壓等級(jí)范圍的劃分，目前通常統(tǒng)一為： 35 kV及以下電壓等級(jí)稱配電電壓 110 kV220 kV電壓等級(jí)稱高壓 330 kV750 kV電壓等級(jí)稱超高壓 交流1000

5、kV、直流800kV及以上電壓等級(jí)稱特高壓,“高壓”的概念,增加投資及運(yùn)行費(fèi)用； 增加運(yùn)行復(fù)雜性； 交流同步電網(wǎng)的穩(wěn)定問(wèn)題；,為什么發(fā)展聯(lián)合電力系統(tǒng)？,問(wèn)題,最大的危險(xiǎn),大停電 blackout,基本電氣概念：,有功功率在交流電能的發(fā)輸用過(guò)程中，用于轉(zhuǎn)換成電磁形式的那部分能量叫做有功,無(wú)功功率在交流電能的發(fā)輸用過(guò)程中，用于電路內(nèi)電磁場(chǎng)交換的那部分能量叫做無(wú)功,操作過(guò)電壓因斷路器分合操作及短路或接地故障引起的暫態(tài)電壓升高，稱為操作過(guò)電壓。 由線路故障、空載線路投切、隔離開(kāi)關(guān)操作空載母線或空載變壓器或其它原因在引起的相對(duì)地或相間瞬態(tài)過(guò)電壓；其波形具有緩波前、持續(xù)時(shí)間短、單極性或振蕩、強(qiáng)衰減電壓特性

6、。,無(wú)功功率主要是指在發(fā)電廠、變電所、電力系統(tǒng)中，為滿足預(yù)定的功率傳送方式和運(yùn)行等要求而設(shè)計(jì)的、表明高壓電氣設(shè)備之間相互連接關(guān)系的傳送電能的電路。,基本電氣概念：,廠用電發(fā)電廠在啟動(dòng)、運(yùn)轉(zhuǎn)、停役、檢修過(guò)程中，有大量以電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)的機(jī)械設(shè)備，用以保證機(jī)組的主要設(shè)備和輸煤、碎煤、除灰、除塵及水處理等輔助設(shè)備的正常運(yùn)行。這些電動(dòng)機(jī)以及全廠的運(yùn)行、操作、試驗(yàn)、檢修、照明等用電設(shè)備都屬于廠用負(fù)荷，總的耗電量，統(tǒng)稱為廠用電。,母線母線起著匯集和分配電能作用，又稱匯流排。在原理上它是電路中的一個(gè)電氣節(jié)點(diǎn)，它決定了配電裝置設(shè)備的數(shù)量，并表明以什么方式來(lái)連接發(fā)電機(jī)、變壓器和線路，以及怎樣與系統(tǒng)連接來(lái)完成輸配電任務(wù)

7、。,互感器是電力系統(tǒng)中測(cè)量?jī)x表、繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置等二次設(shè)備獲取電氣一次回路信息的傳感器。互感器作用是將高電壓、大電流按比例變成低電壓和小電流。,基本電氣概念：,工作接地是為了保證電力系統(tǒng)正常運(yùn)行所需要的接地。例如中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中的變壓器中性點(diǎn)接地，其作用是穩(wěn)定電網(wǎng)對(duì)地電位，從而可使對(duì)地絕緣降低。,防雷接地是針對(duì)防雷保護(hù)的需要而設(shè)置的接地。例如避雷針(線)、避雷器的接地，目的是使雷電流順利導(dǎo)入大地，以利于降低雷過(guò)電壓，故又稱為過(guò)電壓保護(hù)接地。,保護(hù)接地也稱安全接地，是為了人身安全而設(shè)置的接地，即電氣設(shè)備的外殼(包括電纜皮)必須接地，以防外殼帶電危及人身安全。,儀控接地發(fā)電廠的熱力控制系統(tǒng)、

8、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、晶體管或微機(jī)型繼電保護(hù)系統(tǒng)和遠(yuǎn)動(dòng)通信系統(tǒng)等，為了穩(wěn)定電位、防止干擾而設(shè)置的接地。儀控接地亦稱電子系統(tǒng)接地。,基本概念,失磁同步發(fā)電機(jī)突然部分的或全部的失去勵(lì)磁稱為失磁,勵(lì)磁控制系統(tǒng)由勵(lì)磁調(diào)節(jié)器、勵(lì)磁功率單元和發(fā)電機(jī)本身一起組成的整個(gè)系統(tǒng)稱為勵(lì)磁控制系統(tǒng),六氟化硫斷路器采用具有優(yōu)良滅弧性能和絕緣性能的SF6氣體作滅弧介質(zhì)的斷路器，稱為SF6斷路器。具有開(kāi)斷能力強(qiáng)、體積小等特點(diǎn)，但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，金屬消耗量大、價(jià)格較貴,基本概念,真空斷路器利用真空的高介質(zhì)強(qiáng)度來(lái)滅弧的斷路器，稱真空斷路器。此種斷路器具有滅弧速度快、觸頭材料不易氧化、壽命長(zhǎng)、體積小等特點(diǎn),電力系統(tǒng)振蕩由于發(fā)

9、電廠引出線或線路開(kāi)關(guān)故障、跳閘等原因，使系統(tǒng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定受到破壞引起頻率表指示異常，負(fù)荷表、電壓表大幅度擺動(dòng)的不穩(wěn)定現(xiàn)象稱為電力系統(tǒng)振蕩,主變壓器的選擇：掌握主變?nèi)萘康挠?jì)算 掌握限制短路電流的方法 基本原理是什么？ 普通限流電抗器的作用和特點(diǎn) 分裂電抗器的原理和特點(diǎn) 低壓分裂繞組變壓器的原理和特點(diǎn) 了解電氣主接線的設(shè)計(jì)程序,第四章 第三、四、五節(jié),主變壓器的選擇,Power Transformer,Power Transformer,電力工人林躍用水槍給主變降溫 2011.08.09 華西都市報(bào)07版,Power Transformer,主變“沖涼”降溫 2013年08月21日 新華網(wǎng)四川頻道,2

10、013年8月20日，成都地區(qū)持續(xù)高濕濕熱天氣。14時(shí)29分，成都電網(wǎng)最大負(fù)荷824.4萬(wàn)千瓦，創(chuàng)歷史新高。,主變,主變壓器,主變,主變壓器,主變、聯(lián)絡(luò)變、廠用變,按相數(shù)分類(lèi),單相變壓器,三相變壓器,雙繞組 三繞組 自耦 低壓分裂繞組,按繞組數(shù)分類(lèi),無(wú)激磁調(diào)壓（無(wú)載調(diào)壓） 有激磁調(diào)壓（有載調(diào)壓）,按調(diào)壓方式分類(lèi),變壓器的主要參數(shù),110、220kV雙繞組變壓器技術(shù)數(shù)據(jù),變壓器型號(hào),高壓側(cè)電壓等級(jí)：kV,額定容量：kVA,設(shè)計(jì)序號(hào),相數(shù)：?jiǎn)蜗郉，三相S,繞組外絕緣介質(zhì)：變壓器油，空氣G（K），成型固體C,冷卻方式：油浸自冷J ，風(fēng)冷F，水冷S,油循環(huán)方式：自然循環(huán) ，強(qiáng)迫油導(dǎo)向循環(huán)D，強(qiáng)迫油循環(huán)P

11、,繞組數(shù)：雙繞組，三繞組S，分裂繞組F,調(diào)壓方式：無(wú)激磁調(diào)壓 ，有載調(diào)壓Z,繞組導(dǎo)線材料：銅 ，鋁（L）,繞組耦合方式：自耦O,注：自耦變作升壓用時(shí)，0列在型號(hào)后，作降壓用時(shí)O列在型號(hào)前,1,3,2,4,5,6,SFSZ9-31500/110 S三相 F風(fēng)冷 S三繞組 Z有載調(diào)壓 9設(shè)計(jì)序號(hào)9型 31500容量為31500kVA 110一次側(cè)額定電壓110kV,變壓器型號(hào)：例,容量： 考慮主接線形式及各種可能運(yùn)行方式 臺(tái)數(shù)： 相數(shù)：3相 or 單相 繞組數(shù)：雙繞組，三繞組，自耦 接線組別：Y/d 調(diào)壓方式：無(wú)載，有載 冷卻方式,主變壓器選擇的內(nèi)容,主變壓器容量計(jì)算,110kV,G3，100MW

12、，功率因數(shù)0.85，額定電壓10.5kV,單元接線接入110kV系統(tǒng)，廠用電率8%，選主變型號(hào)。 主變?nèi)萘?119MVA 雙繞組，110/10kV 選型：SFPL1-120000/110,主變壓器容量計(jì)算：例,110kV,主變壓器容量計(jì)算,有發(fā)電機(jī)電壓等級(jí)母線的主變,當(dāng)發(fā)電機(jī)電壓母線上負(fù)荷最小時(shí)，扣除廠用負(fù)荷后，主變壓器應(yīng)能將剩余有功和無(wú)功送往系統(tǒng)。,110kV,主變壓器容量計(jì)算：例,G1、G2均為50MW(額定電壓10.5kV，功率因數(shù)0.8)，廠用電率為10，發(fā)電機(jī)電壓最大綜合負(fù)荷70MW，最小綜合負(fù)荷40MW，功率因數(shù)0.9，剩余功率送110kV系統(tǒng)。選擇主變型號(hào)。 選型：SF7-400

13、00/110,110kV,限制短路電流的方法,主接線設(shè)計(jì)為什么關(guān)心短路電流,選擇和校驗(yàn) 電氣設(shè)備,A short circuit is simply a low resistance connection between the two conductors supplying electrical power to any circuit.,Whats is Short Circuit?,原理 增大電源至短路點(diǎn)的等效阻抗 具體的方法有： 加裝串聯(lián)的限流電抗器 使用低壓分裂繞組變壓器 選擇適當(dāng)?shù)闹鹘泳€形式和運(yùn)行方式,限制短路電流的方法,要減少并列，增加串聯(lián)。,限流電抗器,可以水平布置或垂直布置

14、（或“品”字形布置）,銅或鋁導(dǎo)線繞制而成的空心線圈 沒(méi)有鐵芯，所以其電抗 Xk 恒定不變 按安裝地點(diǎn)分為 出線電抗器 母線電抗器 參數(shù)：百分電抗,普通電抗器,電抗器的接法,普通電抗器：出線電抗器,限制電纜饋線回路發(fā)生短路時(shí)的短路電流,電抗大點(diǎn)兒好還是小點(diǎn)兒好？,普通電抗器：母線電抗器,限制發(fā)電機(jī)電壓等級(jí)回路的短路電流,電抗大點(diǎn)兒好還是小點(diǎn)兒好？,普通電抗器的矛盾,電抗大點(diǎn)兒好還是小點(diǎn)兒好？,希望限流電抗器： 正常運(yùn)行時(shí)電抗值小點(diǎn)兒， 短路發(fā)生時(shí)電抗值大點(diǎn)兒,分裂電抗器在正常運(yùn)行時(shí)，負(fù)荷電流所經(jīng)過(guò)的電抗小，所造成的壓降小；,分裂電抗器來(lái)解決這個(gè)矛盾,當(dāng)分裂電抗器某個(gè)臂電路發(fā)生故障時(shí)，短路電流所經(jīng)

15、過(guò)的電抗會(huì)增大好幾倍，則短路電流受到很大的限制。,分裂電抗器來(lái)解決這個(gè)矛盾,分裂電抗器在結(jié)構(gòu)上和普通的電抗器沒(méi)有大的區(qū)別。只是在電抗線圈的中間有一個(gè)抽頭，用來(lái)連接電源，一個(gè)電抗器形成兩個(gè)分支，此二分支可各接一個(gè)（如廠用母線），其額定電流相等。 正常運(yùn)行時(shí)，由于兩分支里電流方向相反，使兩分支的電抗減小，因而電壓損失減小。當(dāng)一分支出線發(fā)生短路時(shí)，該分支流過(guò)短路電流，另一分支的負(fù)荷電流相對(duì)于短路電流來(lái)說(shuō)很小，可以忽略其作用，則流過(guò)短路電流的分支電抗增大，壓降增大，使母線的殘余電壓較高。,優(yōu)點(diǎn)： （1）正常運(yùn)行時(shí)，分裂電抗器每個(gè)分段的電抗相當(dāng)于普通電抗器電抗的1/4，使負(fù)荷電流造成的電壓損失較普通電抗

16、器為小。 （2）當(dāng)分裂電抗器的分支端短路時(shí)，分裂電抗器每個(gè)分段電抗較正常運(yùn)行值增大四倍，故限制短路的作用比正常運(yùn)行值大，有限制短路電流的作用。 缺點(diǎn)： 當(dāng)兩個(gè)分支負(fù)荷不相等或者負(fù)荷變化過(guò)大時(shí)，將引起兩分段電壓偏差增大，使分段電壓波動(dòng)較大，造成用戶電動(dòng)機(jī)工作不穩(wěn)定，甚至分段出現(xiàn)過(guò)電壓。,分裂電抗器的原理,分裂電抗器的原理,分裂電抗器的原理,穿越電抗： 單臂型電抗： 分裂型電抗：,分裂電抗器來(lái)解決這個(gè)矛盾,正常運(yùn)行時(shí),單臂短路時(shí),符合要求： 正常運(yùn)行時(shí)電抗值小點(diǎn)兒， 短路發(fā)生時(shí)電抗值大點(diǎn)兒,分裂電抗器的配置,圖(a) 用于兩臺(tái)發(fā)電機(jī)構(gòu)成擴(kuò)大單元接線 圖(b) 用作大型機(jī)組的廠用高壓變壓器,低壓分裂

17、繞組變壓器,分裂式繞組變壓器是指每相由一個(gè)高壓繞組與兩個(gè)或多個(gè)電壓和容量均相同的低壓繞組構(gòu)成的多繞組電力變壓器。分裂變壓器正常的電能傳輸僅在高、低壓繞組之間進(jìn)行，而在故障時(shí)則具有限制短路電流的作用。 幾個(gè)分支容量相同，額定電壓相等或接近，可以單獨(dú)運(yùn)行或并聯(lián)運(yùn)行，可以承擔(dān)相同或不同負(fù)載。當(dāng)某一個(gè)低壓繞組上所連接的負(fù)荷或電源發(fā)生故障時(shí)，其余低壓繞組仍能正常運(yùn)行。各分裂繞組之間沒(méi)有電的聯(lián)系，磁的耦合也相對(duì)較弱。分裂支路之間應(yīng)具有較大的阻抗，而分裂路與不分裂繞組之間應(yīng)具有相同的阻抗。,低壓分裂繞組變壓器的限流原理,低壓分裂繞組變壓器的限流原理,低壓分裂繞組變壓器的限流原理,穿越電抗： 分裂電抗： 半穿越電抗：,低壓分裂繞組變壓器的限流原理,正常運(yùn)行時(shí),單側(cè)短路時(shí),符合要求： 正常運(yùn)行時(shí)電抗值小點(diǎn)兒， 短路發(fā)生時(shí)電抗值大點(diǎn)兒,單元接線 母線分段運(yùn)行 雙回線路單回運(yùn)行 環(huán)網(wǎng)開(kāi)環(huán)運(yùn)行,選擇適當(dāng)?shù)闹鹘泳€形式和運(yùn)行方式,計(jì)算阻抗大,電氣主接線設(shè)計(jì)舉例,標(biāo)準(zhǔn)（規(guī)程、規(guī)范、規(guī)定）,標(biāo)準(zhǔn)（規(guī)程、規(guī)范、規(guī)定）,標(biāo)準(zhǔn)（規(guī)程、規(guī)范、規(guī)定）,