发电厂电气部分第二章

1、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第一节第一节 概概 述述n电气设备的分类和功电气设备的分类和功能能n电气接线电气接线电能电能的生产的生产：火电、水电和核电、各种新能源：火电、水电和核电、各种新能源电能电能的传输的传输： 交流交流架空线路或电缆架空线路或电缆 直流直流输电输电电能电能的变换的变换 和分配和分配： 变电站变电站电能电能的使用的使用：各种形式的：各种形式的负荷负荷将电能转换成将电能转换成 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

2、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、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

3、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一次设备：生产和转换电能的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：一次设备：接通或断开电路的开关电器接通或断开电路的开关电器n高压断路器高压断路器：正常运行和故障情况下用作断开或接通：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

4、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隔离开关隔离开关：建立明显的绝缘间隙，转换线路增加线路：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：一次设备：接通或断开电路的开关电器接通或断开电路的开关电器n负荷开关负荷开关：只能开断负载电流和一定过载电流。：只能开断负载电流和一定过载电流。n熔断器熔断器：过载或短路时，起到开断和保护的作用。：过载或短路时，起到开断和保护的作用。熔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：一次设备：接通或断开电路的开关电器接通或断开电路的开关电器一次设备：一次设备：限制故障电流和防御过电压的

5、电器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：一次设备：载流导体：将电气设备连接起来载流导体：将电气设备连接起来架空线路架空线路：终端线、联络线：终端线、联络线电缆电缆：用于城市、厂站内部或附近、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母线：汇集和分配电能。：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220kV母线母线10kV母线母线软母线由绝缘子串悬挂在杆塔上软母线

6、由绝缘子串悬挂在杆塔上图形图形符号符号一次设备：一次设备：接地装置接地装置变压器变压器中性点的工作接地中性点的工作接地接地刀接地刀闸闭合，闸闭合，保护检保护检修人员修人员安全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。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，电流，供给仪表和保护装置使用，供给仪表和保护装置使用

7、，使一次与二次系统可靠隔离。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

8、速反应不正常情况并进行监控和调节和调节二次设备：二次设备：直流电源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 整流设备整流设备二次设备：二次设备：操作电器、信号设备及控制电缆操作电器、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

9、、导线、电力电缆W（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 变压器变压器T 电动机电动机M断路器断路器QF 隔离开关隔离开关QS 负荷开关负荷开关Q 熔断器熔断器FU电抗器电抗器L 避雷器避雷器F 火花间隙火花间隙F 接地接地E互感器互感器电流互感器电流互感器TA电压互感器电压互感器TV主要电气设备的图形符号主要电气设备的图形符号旧旧二、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

10、所形成的用和要求，按一定方式用导体连接起来所形成的电路称为电气接线。电路称为电气接线。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）电气主接线电气主接线：由高压电器通过连接线，按其功能要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

11、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。-电气主接线图用电气主接线图用单线图单线图表示三相电路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讨论：分析图讨论：分析图2-1所示电厂电气主接线的特点所示电厂电气主接线的特点n10KV母线为双母线为双母三分段母三分段n220KV母线为母线为双母线双母线nG3为何未连接为何未连接至至10KV母线？母线？母线

12、联络母线联络断路器断路器讨论：分析图讨论：分析图2-1所示电厂电气主接线的特点所示电厂电气主接线的特点分段处装设有分段断路器QFd，母线分段电抗器L3及4台隔离开关为了使任一工作母线停运时，电抗器仍能起到限流作用，母线分段电抗器L3可以经分段断路器及隔离开关交叉接至备用母线上。 正常运行方式：Wl和W2两段母线经分段电抗器、断路器及隔离开关并列运行，W3备用。母线联络母线联络断路器断路器讨论：分析图讨论：分析图2-1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检修母线W1（或W2）时，通过倒闸操作使母线W2,W3两段经过分段断路器QFd及分段电抗器L保持并列运行.n优点：双母线三分段接线

13、在一段母线检修或发生故障时，没有停电的部分，仍可按双母线或单母线分段运行，仍具有较高的可靠性母线联络母线联络断路器断路器电气主接线图举例电气主接线图举例旁路断路器旁路断路器分段断路器分段断路器第二节第二节 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

14、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300MW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

15、；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。（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360360MVMVA A，额定电压额定电压2422422 22.5%/202.5%/20kVkV，额定电额定电流流858.9/10392.3858.9/10392

16、.3A A，连接组别为连接组别为YN,d11YN,d11，PP0 0177kW177kW，I I0 0%=0.3%=0.3，PPk k809kW809kW，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 4 0 / 2 0 - 2 0 4 0 / 2 0 - 2 0 M VM V A A ， 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Dd12Dd12，d12d12。（4 4）电压互感器：电压互感器：JDZJ-20JDZJ-20型型, ,

17、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 MVMVA A。（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

18、 25 kVkVA A，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3781378145374537欧姆欧姆. .发电机中性点实际为发电机中性点实际为高电阻接地方式高电阻接地方式, ,用来限制电容电流。用来限制电容电流。31 . 0/31 . 0/32031 . 0/320300MW发电机组发电机组主要电气设备的参数主要电气设备的参数600600MWMW发电机组的电气部分发电机组的电气部分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主变压器采

19、用三相双绕组变压器。器。n在主变压器低压侧引接一台高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压厂用变压器和一台高压公用变压器，供给厂用电。变压器，供给厂用电。n在发电机出口侧，通过高压熔在发电机出口侧，通过高压熔断器接有三组电压互感器和一断器接有三组电压互感器和一组避雷器。组避雷器。n在发电机出口侧和中性点测，在发电机出口侧和中性点测，每组装有电流互感器。每组装有电流互感器。n发电机中性点接有中性点接地发电机中性点接有中性点接地变压器变压器. .（1 1）发电机：额定功率）发电机：额定功率600600MWMW，额定电压额定电压2020KVKV，额定电流额定电流1924519245A

20、 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），联结组号低压），联结组号YNd11YNd11， kWkW， kW,kW, . .（3 3）高压厂用变压器：额定容量高压厂用变压器：额定容量50/31.550/31.53 31.5 MV1.5 MVA A，额定电压额定

21、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20/0.2320/0.23kVkV，额定容量额定容量25 25 kVkVA A，二次侧接地电阻为二次侧接地电阻为0.0.5-0

22、.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4500MV4500MVA.（8）避雷器：避雷器：FCD2-20。31 . 0/320600600MWMW发电机组发电机组主要电气设备的参数主要电气设备的参数%5 . 2313/5504 .2780P1280,12. 0%0kPI5 .13% kU31 . 031 . 03201000MW1000MW发电机组的电气部分发电机组的电气部分n采用

23、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发电机出口主封闭母线上有接发电机出口主封闭母线上有接地开关。地开关。n主变压器采用三台单相双绕组主变压器采用三台单相双绕组油浸式变压器，油浸式变压器，n在主变压器低压侧引接两台容在主变压器低压侧引接两台容量相同的高压厂用变压器，供量相同的高压厂用变压器，供给厂用电。给厂用电。n通过高压熔断器接有三组三相通过高压熔断器接有三组三相电压互感器和一组避雷器。电压互感器和一组避雷器。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。n发电机中性经隔离开关接有中发电

24、机中性经隔离开关接有中性点接地变压器。性点接地变压器。（1 1）发电机：额定功率）发电机：额定功率1008MW1008MW，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 3380MVMV 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/ /低低压），联结组号压），联结组

25、号YNd11YNd11， kWkW， kW,kW, . .（3 3 ）高压厂 用 变 压 器 ： 额 定 容 量高压厂 用 变 压 器 ： 额 定 容 量 6 8 / 3 46 8 / 3 4 3 3 4 M V4 M V A A ， 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

26、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：干式、单相、额定电压2 27/0.23kV7/0.23kV，额定容量额定容量100 100 kVkVA A，二次侧接地电阻为二次侧接地电阻为0.0.3030欧姆。欧姆。1 . 031 . 031 . 031 . 0/35001000MW1000MW发电机组发电机组主要电气设备的参数主要电气设备的参数%5 . 2213/5251250P396,15. 0%0kPI18% kU31 . 031 . 031 . 0327超超临界

27、发电机组n300MW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n600MW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n1000MW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n亚临界、超临界、超超临界发电机组，主要是就蒸汽的压力与温度参数而言：亚临界，170ata，535；超临界，240ata，560；超超临界，300ata，600。在超临界与超超临界状态，水由液态直接成为汽态（由湿蒸汽直接成为过热蒸汽、饱和蒸汽），热效率高。因此，超临界、超超临界发电机组已经成为国外，尤其是发达国家主力机组。 n10KV35KV110KV220KV330KV500K

28、V750KV1000KV第三节第三节 高压交流输变电高压交流输变电1、长距离输送电能、长距离输送电能 表表2-12、大容量输送电能、大容量输送电能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 4、电力系统互联、电力系统互联变电所：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

29、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：枢纽变电所：汇集大容量和多电源，电压等级汇集大容量和多电源，电压等级330330kVkV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：中间变电所：高压侧以交换潮流为主，也称高压侧以交换潮流为主，也称“穿穿越变电所越变电所”。电压等级。电压等级220220330kV330kV。若停电，将引起。若停电，将

30、引起区域电网解列。区域电网解列。c. c. 地区变电所：地区变电所：向地区供电为主。若停电，该地区向地区供电为主。若停电，该地区停电。停电。220kV220kV。d. d. 终端变电所：终端变电所：降压后直接供电给用户。降压后直接供电给用户。110kV110kV。作者： 版权所有500KV输变电系统 500kV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500kV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

31、高。目前，我国我国500kV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3/2断路器和双母断路器和双母线四分段带专用旁路母线线四分段带专用旁路母线两种两种接线形式。接线形式。 500kV变电站主要电气设备变电站主要电气设备1.主变主变 500kV升压变压器：户外油浸三相变压器升压变压器：户外油浸三相变压器 500kV自耦变压器自耦变压器(联络变和降压变联络变和降压变)：一般接成星形：一般接成星形-星形，户外油浸三星形，户外油浸三相三绕组自耦变压器相三绕组自耦变压器2.断路器断路器我国我国500kV断路器全部使用断路器全部使用SF6断路器。型号断路器。型号LW6-5003.隔离开关隔离开关型号型号GW-5004.电压互感器电压互感器-电容式电压互感器电容式电压互感器5.电流互感器电流互感器6.避雷器避雷器目前目前500kV系统广泛采用氧化锌避雷器作过电压保护，也采用磁吹阀式系统广泛采用氧化锌避雷器作过电压保护，也采用磁吹阀式避雷器作过电压保护。避雷器作过电压保护。由西变公司研制成功的由西变公司研制成功的1000kV特高压电抗器特高压电抗器 由天威保变研制的由天威保变研制的1000MVA/1000kV特高压交流变压器特高压交流变压