发电厂电气部分第二章a

1、发电厂电气部分第二章a 第二章第二章 发电、变电和输电的电气部分发电、变电和输电的电气部分 第一节第一节 概述概述 第二节第二节 发电厂的电气部分发电厂的电气部分 第三节第三节 高压交流输变电高压交流输变电 发电厂电气部分第二章a 第一节第一节 概概 述述 n电气设备的分类和功能电气设备的分类和功能 n电气接线电气接线 发电厂电气部分第二章a 电能的生产：火电、水电和核电、各种新能源电能的生产：火电、水电和核电、各种新能源 电能的传输：电能的传输： 交流架空线路或电缆交流架空线路或电缆 直流输电直流输电 电能的变换电能的变换 和分配：和分配： 变电站变电站 电能的使用：各种形式的负荷将电能转换

2、成电能的使用：各种形式的负荷将电能转换成 其他形式的能源。其他形式的能源。 电力系统的功能电力系统的功能 发电厂发电厂 第一节第一节 概概 述述 一、电气设备的分类和功能一、电气设备的分类和功能 电气设备电气设备 一一 次次 设设 备备 二次设备二次设备 生产、变换、输送、分配和使用电能的设备（高压部分）生产、变换、输送、分配和使用电能的设备（高压部分） 对一次设备和系统的运行状态进行对一次设备和系统的运行状态进行 测量、监视、控制和保护（低压部分）测量、监视、控制和保护（低压部分） 测量表计测量表计 继电保护、自动装置及远动装置继电保护、自动装置及远动装置 直流电源设备直流电源设备 操作电器

3、、信号设备及控制电缆操作电器、信号设备及控制电缆 生产和转换电能的设备生产和转换电能的设备 接通或断开电路的开关电器接通或断开电路的开关电器 限制短路电流和防御过电压的保护电器限制短路电流和防御过电压的保护电器 载流导体载流导体 接地装置接地装置 互感器互感器 无功补偿设备无功补偿设备 一次设备：生产和转换电能的设备一次设备：生产和转换电能的设备 发电机发电机 发电机发电机- -机械能转换为电能机械能转换为电能 电动机电动机- -电能转化为机械能电能转化为机械能 变压器变压器 封闭封闭 母线母线 变压器变压器- -电压升高或降低，满足输配电需要电压升高或降低，满足输配电需要 一次设备：接通或断

4、开电路的开关电器一次设备：接通或断开电路的开关电器 n高压断路器：正常运行和故障情况下用作断开或接通高压断路器：正常运行和故障情况下用作断开或接通 电路中的正常工作电流及开断故障电流。电路中的正常工作电流及开断故障电流。 n隔离开关：建立明显的绝缘间隙，转换线路增加线路隔离开关：建立明显的绝缘间隙，转换线路增加线路 联接的灵活性。联接的灵活性。 一次设备：接通或断开电路的开关电器一次设备：接通或断开电路的开关电器 n负荷开关：只能开断负载电流和一定过载电流。负荷开关：只能开断负载电流和一定过载电流。 n熔断器：过载或短路时，起到开断和保护的作用。熔断器：过载或短路时，起到开断和保护的作用。 熔

5、断器熔断器 负荷开关负荷开关 传动机构传动机构 弹簧脱扣弹簧脱扣 机构机构 一次设备：接通或断开电路的开关电器一次设备：接通或断开电路的开关电器 一次设备：限制故障电流和防御过电压的电器一次设备：限制故障电流和防御过电压的电器 电抗器（串联）电抗器（串联）- -限制短路电流，维持母线残压。限制短路电流，维持母线残压。 避雷器避雷器- -保护电力系统和电气设保护电力系统和电气设 备的绝缘使其不受过电压而损坏备的绝缘使其不受过电压而损坏 一次设备：载流导体：将电气设备连接起来一次设备：载流导体：将电气设备连接起来 架空线路：终端线、联络线架空线路：终端线、联络线 电缆：电缆：用于城市、厂站内部或附

6、近、穿越江河或海峡用于城市、厂站内部或附近、穿越江河或海峡 母线：汇集和分配电能。母线：汇集和分配电能。 硬母线由绝缘子支撑硬母线由绝缘子支撑 220220kVkV母母 线线 1010kVkV母母 线线 软母线由绝缘子串悬挂在杆塔上软母线由绝缘子串悬挂在杆塔上 图形图形 符号符号 一次设备：接地装置一次设备：接地装置 变压器中性点的工作接地变压器中性点的工作接地 接地刀闸闭接地刀闸闭 合，保护检合，保护检 修人员安全修人员安全 接地装置埋入地下。与电力系统中性点的工作接地、接地装置埋入地下。与电力系统中性点的工作接地、 防雷接地、保护接地、保护接零等相连。防雷接地、保护接地、保护接零等相连。

7、一次设备：一次设备：互感器互感器( (电流互感器、电压互感器电流互感器、电压互感器) ) 将一次系统的高电压和大电流转换为二次系统标准的低电压和小将一次系统的高电压和大电流转换为二次系统标准的低电压和小 电流，供给仪表和保护装置使用，使一次与二次系统可靠隔离。电流，供给仪表和保护装置使用，使一次与二次系统可靠隔离。 电流互感器电流互感器电压互感器电压互感器 一次设备：一次设备：无功补偿设备无功补偿设备 如并联电容器、串联电容器和并联电抗器，用来补偿电力系统如并联电容器、串联电容器和并联电抗器，用来补偿电力系统 的无功功率，以降低有功损耗和维持系统的稳定性。的无功功率，以降低有功损耗和维持系统的

8、稳定性。 电容器电容器电抗器电抗器 并联电容器 串联电容器 并联电抗器 二次设备：二次设备：测量表计测量表计 继电保护及自动装置继电保护及自动装置 测量电路中的电气参数：测量电路中的电气参数： 电压表、电流表、功率因数表电压表、电流表、功率因数表 迅速反应不正常情况并进行监控迅速反应不正常情况并进行监控 和调节和调节 二次设备：直流电源设备二次设备：直流电源设备 供给控制、保护和厂用直流负荷、事故照明的直流用电。供给控制、保护和厂用直流负荷、事故照明的直流用电。 直流发电机组直流发电机组 蓄电池组蓄电池组 整流设备整流设备 发电厂电气部分第二章a 二次设备：操作电器、信号设备及控制电缆二次设备

9、：操作电器、信号设备及控制电缆 如各种类型的操作把手、按钮等操作电器实现对电路的操作如各种类型的操作把手、按钮等操作电器实现对电路的操作 控制，信号设备给出信号或显示运行状态标志，控制电缆用控制，信号设备给出信号或显示运行状态标志，控制电缆用 于连接二次设备于连接二次设备 信号设备 控制电缆 母线、导线、电力电缆母线、导线、电力电缆WW（电缆终端头电缆终端头* *） 生产和转换生产和转换 电能的设备电能的设备 开关电器开关电器 限制短路电限制短路电 流和防御过流和防御过 电压设备电压设备 载流导体载流导体 发电机发电机G G 变压器变压器T T 电动机电动机MM 断路器断路器QF QF 隔离开

10、关隔离开关QS QS 负荷开关负荷开关Q Q 熔断器熔断器FUFU 电抗器电抗器L L 避雷器避雷器F F 火花间隙火花间隙F F 接地接地E E 互感器互感器 电流互感器电流互感器 TATA 电压互感器电压互感器 TVTV 主要电气设备的图形符号主要电气设备的图形符号 二、电气接线二、电气接线 -发电厂和变电站中，根据各种电气设备的作用和发电厂和变电站中，根据各种电气设备的作用和 要求，按一定方式用导体连接起来所形成的电路要求，按一定方式用导体连接起来所形成的电路 称为电气接线。称为电气接线。 电气接线电气接线 表明电能汇集和表明电能汇集和 分配关系以及各分配关系以及各 种运行方式种运行方式

11、 对一次设备及系对一次设备及系 统进行控制、监统进行控制、监 察、测量和保护察、测量和保护 一次电路（电气主接线）一次电路（电气主接线） 电气主接线：由高压电器通过连接线，按其功能要电气主接线：由高压电器通过连接线，按其功能要 求组成接受和分配电能的电路，成为传输强电流、求组成接受和分配电能的电路，成为传输强电流、 高电压的网络，又称为一次接线或电气主接线。高电压的网络，又称为一次接线或电气主接线。 二次电路（二次接线）二次电路（二次接线） 测量表计回路、断路器控制和信号回路测量表计回路、断路器控制和信号回路 操作电源回路、继电保护回路、自动装置回路操作电源回路、继电保护回路、自动装置回路 电

12、气主接线图电气主接线图 - -电气主接线用一定的图形符号和文字符电气主接线用一定的图形符号和文字符 号绘成的电路图。号绘成的电路图。 - -电气主接线图用单线图表示三相电路电气主接线图用单线图表示三相电路 实际电气接线实际电气接线 电气主接线电气主接线 发电厂电气部分第二章a 讨论：分析图讨论：分析图2-12-1所示电厂电气主接线的特点所示电厂电气主接线的特点 n发电机发电机G1G1和和G2G2发出的电发出的电 力力, ,经断路器经断路器QF1QF1，QF2QF2 和隔离开关和隔离开关QS1-QS4QS1-QS4送至送至 10kV10kV母线。母线。 n母线母线W1-W5W1-W5起汇集和分起

13、汇集和分 配电能的作用。配电能的作用。 n10KV10KV母线为双母三分段母线为双母三分段 n馈线馈线WL1WL1和和WL2WL2分别装分别装 有电抗器有电抗器L1L1和和L2L2，限制，限制 短路电流。短路电流。 n发电机发电机G3G3和变压器和变压器T3T3单单 独接成发电机独接成发电机- -变压器单变压器单 元接线元接线 n220KV220KV母线为双母线母线为双母线 母线联络母线联络 断路器断路器 发电厂电气部分第二章a 断路器断路器QF1QF1和和QF2QF2、隔离开关、隔离开关QS1QS4QS1QS4、母线、母线 W1W3W1W3、电抗器、电抗器L1L1和和L2L2以及馈线以及馈线

14、WL1WL1和和WL2WL2等构等构 成的配电装置在屋内，称为屋内配电装置又称发成的配电装置在屋内，称为屋内配电装置又称发 电机配电装置；电机配电装置； 断路器断路器QF3QF5QF3QF5、相应的隔离开关、母线、相应的隔离开关、母线W4W4和和 W5W5以及出线以及出线WL3WL3和和WL4WL4等构成的配电装置，称为等构成的配电装置，称为 屋外配电装置，又称高压配电。屋外配电装置，又称高压配电。 配电装置按电气设备装设地点不同，可分为：配电装置按电气设备装设地点不同，可分为： 屋内配电装置和屋外配电装置。屋内配电装置和屋外配电装置。 第二节第二节 发电厂的电气部分发电厂的电气部分 电电 气

15、气 系系 统统 电能生产系统电能生产系统 电气一次系统电气一次系统 电气二次系统电气二次系统 n通过与汽轮机同轴的发电机，将机械能转换为电能；通过与汽轮机同轴的发电机，将机械能转换为电能； n通过高压配电装置将电能汇集并分配送往电力传输网络；通过高压配电装置将电能汇集并分配送往电力传输网络； n通过厂用供电系统，保证厂用辅机供电；通过厂用供电系统，保证厂用辅机供电； n通过二次系统对一次系统进行监视、测量、控制和保护。通过二次系统对一次系统进行监视、测量、控制和保护。 作用作用 300300MWMW发电机组电气部分发电机组电气部分: :电气设备及接线电气设备及接线 n发电机变压器单元接线，发电

16、机变压器单元接线， 无发电机出口断路器和隔离无发电机出口断路器和隔离 开关；开关； n在主变低压侧引接一台高压在主变低压侧引接一台高压 厂用变压器，供给厂用电；厂用变压器，供给厂用电； n在发电机出口侧，通过高压在发电机出口侧，通过高压 熔断器接有三组电压互感器熔断器接有三组电压互感器 和一组避雷器；和一组避雷器； n在发电机出口侧和中性点侧，在发电机出口侧和中性点侧， 每相装有电流互感器每相装有电流互感器4 4只；只； n发电机中性点接有中性点接发电机中性点接有中性点接 地变压器。地变压器。 n高压厂用变压器高压侧，每高压厂用变压器高压侧，每 相装有电流互感器相装有电流互感器4 4只。只。

17、（1 1）发电机：额定功率）发电机：额定功率300300MWMW，额定电压额定电压2020KVKV，额定电流额定电流1018910189A A， COS=0.85COS=0.85，额定转速额定转速30003000r/minr/min。 （2 2）主变压器：额定容量主变压器：额定容量360360MVAMVA，额定电压额定电压2422422 22.5%/202.5%/20kVkV，额定额定 电流电流858.9/10392.3858.9/10392.3A A，连接组别为连接组别为YNd11YNd11，PP0 0177kW177kW，I I0 0%=0.3%=0.3，PPk k 809kW809kW，

18、U Uk k%=11%=11。 （3 3）高压厂用变压器：额定容量高压厂用变压器：额定容量40/20-20 40/20-20 MVAMVA，额定电压额定电压 20202 22.5%/6.32.5%/6.36.36.3kVkV，接线组别为接线组别为Dd12-d12Dd12-d12。 （4 4）电压互感器：电压互感器：JDZJ-20JDZJ-20型型, ,变比变比 kV;JDZ-20kV;JDZ-20型型, ,变比变比 kV; kV; （5 5）高压熔断器：高压熔断器：RN4-20RN4-20型，额定电压型，额定电压20kV,20kV,额定电流额定电流0.35A0.35A，最大开断电，最大开断电

19、流有效值流有效值20kA,20kA,三相最大开断容量三相最大开断容量4500 4500 MVAMVA。 （6 6）电流互感器：电流互感器：LRD-20LRD-20型，变比型，变比12000/512000/5A A （7 7）中性点接地变压器：干式、单相、额定电压中性点接地变压器：干式、单相、额定电压20/0.2320/0.23kVkV，额定容量额定容量25 25 kVAkVA，二次侧负载电阻为二次侧负载电阻为0.50.50.60.6, ,换算至变压器一次侧电阻值为换算至变压器一次侧电阻值为37813781 45374537欧姆欧姆. .发电机中性点实际为高电阻接地方式发电机中性点实际为高电阻接

20、地方式, ,用来限制电容电流。用来限制电容电流。 3 1 . 0 / 3 1 . 0 / 3 20 3 1 . 0 / 3 20 300300MWMW发电机组主要电气设备的参数发电机组主要电气设备的参数 600600MWMW发电机组的电气部发电机组的电气部 分分 n采用发电机采用发电机- -变压器单元接线，变压器单元接线， 无断路器和隔离开关。无断路器和隔离开关。 n主变压器采用三相双绕组变压器。主变压器采用三相双绕组变压器。 n在主变压器低压侧引接一台高压在主变压器低压侧引接一台高压 厂用变压器和一台高压公用变压厂用变压器和一台高压公用变压 器，供给厂用电。器，供给厂用电。 n在发电机出口侧

21、，通过高压熔断在发电机出口侧，通过高压熔断 器接有三组电压互感器和一组避器接有三组电压互感器和一组避 雷器。雷器。 n在发电机出口侧和中性点侧，每在发电机出口侧和中性点侧，每 相装有电流互感器相装有电流互感器4 4只；只； n发电机中性点接有中性点接地变发电机中性点接有中性点接地变 压器压器. . n高压厂用变压器高压侧，每相装高压厂用变压器高压侧，每相装 有电流互感器有电流互感器3 3只。只。 n主变压器高压侧每相各配置套管主变压器高压侧每相各配置套管 式电流互感器式电流互感器3 3只只, ,中性点配置电中性点配置电 流互感器流互感器1 1只只. . （1 1）发电机：额定功率）发电机：额定

22、功率600600MWMW，额定电压额定电压2020KVKV，额定电流额定电流1924519245A A， COS=0.9COS=0.9，额定转速额定转速30003000r/minr/min。 （2 2）主变压器：三相双绕组变压器，额定容量主变压器：三相双绕组变压器，额定容量720MV720MV A A，额定电压，额定电压 550/20kV550/20kV，调压范围，调压范围 kV,kV,额定电流额定电流755.8/20784.6A755.8/20784.6A（高压（高压/ /低压），低压）， 联结组号联结组号YNd11YNd11， kWkW， kW,kW, . . （3 3）高压厂用变压器：额

23、定容量高压厂用变压器：额定容量50/31.550/31.53 31.5 MVA1.5 MVA，额定电压额定电压 20208 81.25%/6.31.25%/6.36.36.3kVkV，接线组别为接线组别为Dyn1-yn1Dyn1-yn1。 （4 4）电压互感器：电压互感器：JDZ-20JDZ-20型型, ,变比变比 kV;JDZ-20kV;JDZ-20型型, ,变比变比 kV. kV. （5 5）电流互感器：电流互感器：LRD-20LRD-20型，变比型，变比12000/5A12000/5A （6 6）中性点接地变压器：干式、单相、额定电压中性点接地变压器：干式、单相、额定电压20/0.232

24、0/0.23kVkV，额定容量额定容量25 25 kVAkVA，二次侧接地电阻为二次侧接地电阻为0. 0.5-0.65-0.6欧姆。欧姆。 （7 7）高压熔断器：高压熔断器：RN4-20RN4-20型，额定电压型，额定电压20kV20kV，额定电流，额定电流0.35A0.35A，最大开断，最大开断 电流有效值电流有效值20kA20kA，三相最大开断容量，三相最大开断容量4500MVA.4500MVA. （8 8）避雷器：避雷器：FCD2-20FCD2-20。 3 1 . 0 / 3 20 600600MWMW发电机组主要电气设备的参发电机组主要电气设备的参 数数 %5 . 2313/550 4

25、 .278 0 P 1280,12. 0% 0 k PI 5 .13% k U 3 1 . 0 3 1 . 0 3 20 1000MW1000MW发电机组的电气部发电机组的电气部 分分 n采用发电机采用发电机- -变压器单元接线，无断路器变压器单元接线，无断路器 和隔离开关。和隔离开关。 n发电机出口主封闭母线上有接地开关。发电机出口主封闭母线上有接地开关。 n主变压器采用三台单相双绕组油浸式变主变压器采用三台单相双绕组油浸式变 压器，压器， n在主变压器低压侧引接两台容量相同的在主变压器低压侧引接两台容量相同的 高压厂用变压器，供给厂用电。高压厂用变压器，供给厂用电。 n通过高压熔断器接有三

26、组三相电压互感通过高压熔断器接有三组三相电压互感 器和一组避雷器。器和一组避雷器。 n在发电机出口侧和中性点侧，每相装有在发电机出口侧和中性点侧，每相装有 电流互感器电流互感器4 4只；只； n发电机中性经隔离开关接有中性点接地发电机中性经隔离开关接有中性点接地 变压器。变压器。 n高压厂用变压器高压侧，每相装有电流高压厂用变压器高压侧，每相装有电流 互感器互感器3 3只。只。 n主变压器高压侧每相各配置套管式电流主变压器高压侧每相各配置套管式电流 互感器互感器4 4只只, ,中性点配置电流互感器中性点配置电流互感器2 2只只. . （1 1）发电机：额定功率）发电机：额定功率1008MW10

27、08MW，额定电压额定电压2 27KV7KV，额定电流额定电流23949A23949A， COS=0.9COS=0.9滞后，额定转速滞后，额定转速30003000r/minr/min。 （2 2）主变压器：单相双绕组变压器，额定容量主变压器：单相双绕组变压器，额定容量3 3380MV380MV A A，额定电压，额定电压 525/27kV525/27kV，调压范围，调压范围 kV,kV,额定电流额定电流1254/14074A1254/14074A（高压（高压/ /低压），联低压），联 结组号结组号YNd11YNd11， kWkW， kW,kW, . . （3 3）高压厂用变压器：额定容量高压厂

28、用变压器：额定容量68/3468/343 34 MVA4 MVA，额定电压额定电压 2 27 72 22.5%/10.52.5%/10.510.5kV10.5kV，接线组别为接线组别为Dyn1-yn1Dyn1-yn1。 （4 4）电压互感器：电压互感器：TEMP-500IUTEMP-500IU型单相、油浸、户外、电容式电压互感器，型单相、油浸、户外、电容式电压互感器， 变比变比 kV;JDZJ-27kV;JDZJ-27型型, ,变比变比 kV. kV. （5 5）电流互感器：变比电流互感器：变比30000/5A30000/5A （6 6）中性点接地变压器：干式、单相、额定电压中性点接地变压器：

29、干式、单相、额定电压2 27/0.23kV7/0.23kV，额定容量额定容量100 100 kVAkVA，二次侧接地电阻为二次侧接地电阻为0. 0.3030欧姆。欧姆。 1 . 0 3 1 . 0 3 1 . 0 3 1 . 0 / 3 500 1000MW1000MW发电机组主要电气设备的参发电机组主要电气设备的参 数数 %5 . 2213/525 125 0 P396,15. 0% 0 k PI18% k U 3 1 . 0 3 1 . 0 3 1 . 0 3 27 发电厂电气部分第二章a 超超临界发电机组 n300MW300MW发电机组：亚临界火力发电机组发电机组：亚临界火力发电机组 n

30、600MW600MW发电机组：超临界火力发电机组发电机组：超临界火力发电机组 n1000MW1000MW发电机组：超超临界火力发电机组发电机组：超超临界火力发电机组 发电厂电气部分第二章a n10KV35KV110KV220KV10KV35KV110KV220KV 330KV500KV750KV1000KV330KV500KV750KV1000KV 第三节第三节 高压交流输变电高压交流输变电 1 1、长距离输送电能、长距离输送电能 表表2-12-1 2 2、大容量输送电能、大容量输送电能 3 3、节省基建投资和运行费用、节省基建投资和运行费用 表表2-2 2-2 4 4、电力系统互联、电力系统

31、互联 变电所：接受、变换和分配电能的场所，连接电厂和变电所：接受、变换和分配电能的场所，连接电厂和 用户，也连接各级电压的电力网。用户，也连接各级电压的电力网。 1. 1. 根据任务不同，可分为：根据任务不同，可分为： a. a. 升压变电所：升压变电所： 发电机电压发电机电压 1 1到到2 2个高电压；一般在发电厂内个高电压；一般在发电厂内 b. b. 降压变电所：降压变电所： 高电压高电压1 1到到2 2个低电压；一般靠近负荷中心个低电压；一般靠近负荷中心 作者： 版权所有 2 2、根据地位和作用不同，可分为：、根据地位和作用不同，可分为： a. a. 枢纽变电所：汇集大容量和多电源，电压

32、等级枢纽变电所：汇集大容量和多电源，电压等级330330 kVkV以上，进出线回路多，地位重要。一旦停电，将以上，进出线回路多，地位重要。一旦停电，将 引起系统解列甚至瘫痪。引起系统解列甚至瘫痪。 b. b. 中间变电所：高压侧以交换潮流为主，也称中间变电所：高压侧以交换潮流为主，也称“穿越穿越 变电所变电所”。电压等级。电压等级220220330kV330kV。若停电，将引起区。若停电，将引起区 域电网解列。域电网解列。 c. c. 地区变电所：向地区供电为主。若停电，该地区地区变电所：向地区供电为主。若停电，该地区 停电。停电。220kV220kV。 d. d. 终端变电所：降压后直接供电

33、给用户。终端变电所：降压后直接供电给用户。110kV110kV。 作者： 版权所有 500KV输变电系统 500kV500kV变电站是电力系统的枢变电站是电力系统的枢 纽站，在电力系统工程中地位纽站，在电力系统工程中地位 极为重要，其安全可靠运行将极为重要，其安全可靠运行将 直接影响整个系统的安全稳定直接影响整个系统的安全稳定 运行。因此，对运行。因此，对500kV500kV变电站变电站 供电可靠性要求较高。目前，供电可靠性要求较高。目前， 我国我国500kV500kV变电站的电气主接变电站的电气主接 线一般采用线一般采用3/23/2断路器和双母断路器和双母 线四分段带专用旁路母线两种线四分段带专用旁路母线两种 接线形式。接线形式。 发电厂电气部分第二章a n母线母线W1W1和和W2W2间有两串断路器，每间有两串断路器，每 一串的三组断路器之间接入两个一串的三组断路器之间接入两个 回路引出线（如回路引出线（如WL1WL1、WL2WL2） n600MW600MW汽轮发电机汽轮发电机G G与主变压器与主变压器T T 接成发电机接成发电机变压器单元接线变压器单元接线 方式，发电机出口不装断路器和方式，发电机出口不装断路器和 隔离开关。将额定电压隔离开关。将额定电压20kV20kV的发的发 电机经三台主变压器升高电压至电机经三台主变压器升高电压至