第二章發(fā)電 變電和輸電的電氣部分 2020 3 21 計算機網絡技術及應用 1 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 2020 3 21 計算機網絡技術及應用 2 火電廠的電氣主接線圖 2020 3 21 計算機網絡技術及應用 3 第一節(jié)概述 一 電氣設備根據(jù)電氣設備作用的不同 分兩種類型 一次設備 二次設備 2020 3 21 計算機網絡技術及應用 4 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 2020 3 21 計算機網絡技術及應用 5 1 生產和轉換電能的設備 發(fā)電機 變壓器 電動機 2020 3 21 計算機網絡技術及應用 6 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 2020 3 21 計算機網絡技術及應用 7 高壓斷路器 作用 正常狀況下 控制各電力線路和設備的開斷與閉合 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 可做操作電器 文字符號 QF 圖形符號 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 2020 3 21 計算機網絡技術及應用 8 隔離開關 作用 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 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 2020 3 21 計算機網絡技術及應用 9 隔離開關與斷路器配合使用 2020 3 21 計算機網絡技術及應用 10 負荷開關 介于斷路器與隔離開關之間的一種簡易電器開關 作用 專門用來接通或斷開正常工作時的負荷電流 但不能切斷短路電流 具有滅弧柵 一般與熔斷器配合使用 由熔斷器切斷過載及短路電流 由負荷開關接通或斷開負荷電流 文字符號與圖形符號 2020 3 21 計算機網絡技術及應用 11 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 文字符號與圖形符號 FU 2020 3 21 計算機網絡技術及應用 12 低壓斷路器 自動空氣斷路器 自動空氣開關 作用 對低壓配電電路實行通斷操作 當電路內出現(xiàn)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 是低壓配電系統(tǒng)中的主要開關 萬能式低壓斷路器 2020 3 21 計算機網絡技術及應用 13 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 高壓接地開關 2020 3 21 計算機網絡技術及應用 14 接地開關的使用 2020 3 21 計算機網絡技術及應用 15 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 2020 3 21 計算機網絡技術及應用 16 電抗器的安裝地點 2020 3 21 計算機網絡技術及應用 17 2 防御過電壓設備 避雷線 避雷器 避雷針 3 限制過電流和防御過電壓的保護電器 2020 3 21 計算機網絡技術及應用 18 避雷器的安裝地點 2020 3 21 計算機網絡技術及應用 19 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 2020 3 21 計算機網絡技術及應用 20 5 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 2020 3 21 計算機網絡技術及應用 21 互感器 電流互感器 電壓互感器 電子式 電容式 電磁式 2020 3 21 計算機網絡技術及應用 22 互感器符號圖 電壓互感器TV 電流互感器TA 2020 3 21 計算機網絡技術及應用 23 互感器的使用示意圖 2020 3 21 計算機網絡技術及應用 24 6 無功補償設備 類型 并聯(lián)電容器 串聯(lián)電容器 并聯(lián)電抗器 作用 補償電力系統(tǒng)的無功功率 降低有功損耗和維持系統(tǒng)的穩(wěn)定性 并聯(lián)電抗器 電容器 2020 3 21 計算機網絡技術及應用 25 接地裝置 保護接地 工作接地 7 接地裝置 保護人身安全 保證電力系統(tǒng)正常工作 2020 3 21 計算機網絡技術及應用 26 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 操作電器 信號設備及控制電纜 2020 3 21 計算機網絡技術及應用 27 二次設備 1 測量表計作用 測量電路中的參數(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4 操作電器 信號設備及控制電纜 作用 實現(xiàn)對電路的操作控制 例 操作把手 按鈕 信號設備等 2020 3 21 計算機網絡技術及應用 28 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 2020 3 21 計算機網絡技術及應用 29 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 2020 3 21 計算機網絡技術及應用 30 火電廠電氣主接線圖 2020 3 21 計算機網絡技術及應用 31 母線 發(fā)電廠 變電站中通常出線和發(fā)電機電源數(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 作用 匯集 分配 傳輸電能 表示方法 2020 3 21 計算機網絡技術及應用 32 配電裝置 概念 根據(jù)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 2020 3 21 計算機網絡技術及應用 33 屋內配電裝置 屋外配電裝置 2020 3 21 計算機網絡技術及應用 34 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) 2020 3 21 計算機網絡技術及應用 35 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 2020 3 21 計算機網絡技術及應用 36 1 發(fā)電機 額定功率300Mw 額定電壓20kV 額定電流10189A cos 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 電流互感器 LRD 20型 變比1200 5A 7 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 6 換算至變壓器一次側電阻值為3781 4537 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 2020 3 21 計算機網絡技術及應用 37 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 2020 3 21 計算機網絡技術及應用 38 2020 3 21 計算機網絡技術及應用 39 四 數(shù)字化發(fā)電廠 2020 3 21 計算機網絡技術及應用 40 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 2020 3 21 計算機網絡技術及應用 41 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 2020 3 21 計算機網絡技術及應用 42 三 500kV變電站電氣主接線 1 升壓變電站 2020 3 21 計算機網絡技術及應用 43 500kV變電站電氣主接線 2 降壓變電站 2020 3 21 計算機網絡技術及應用 44 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 2020 3 21 計算機網絡技術及應用 45 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 2020 3 21 計算機網絡技術及應用 46 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 2020 3 21 計算機網絡技術及應用 47 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 上海 800千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6400萬千瓦 最大輸送功率700萬千瓦 已于2010年7月竣工 投入運行 2020 3 21 計算機網絡技術及應用 48 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 2020 3 21 計算機網絡技術及應用 49 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 2020 3 21 計算機網絡技術及應用 50 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 直流系統(tǒng)的定電流控制將快速地把短路電流限制到額定電流值 即使在暫態(tài)過程也不超過2倍額定值 直流輸電這種限制短路電流的功能對于兩個大系統(tǒng)的互聯(lián)具有很大的實用意