电气主接线及电气设备

1、1.1.电气主接线概念和基本要求电气主接线概念和基本要求2.2.常用的电气主接线形式、特点、应用范围常用的电气主接线形式、特点、应用范围3.3.电气设备电气设备4.4.汽轮式发电机汽轮式发电机5.5.变压器变压器6.6.高压开关及电力互感器高压开关及电力互感器汽轮式发电机汽轮式发电机电气主接线电气主接线1 1、定义、定义 电气主接线：由高压电器通过连接线，按其功能电气主接线：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、要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系统。高电压的网络，又称为一次接线或电气主系统。2 2、作用、作

2、用 电气主接线是发电厂、变电站电气部分的主体。电气主接线是发电厂、变电站电气部分的主体。主接线的拟定与设备的选择、配电装置的布置、继电主接线的拟定与设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定、运行可靠性、经济性以及电保护和自动装置的确定、运行可靠性、经济性以及电力系统的稳定性和调度灵活性等密切相关。力系统的稳定性和调度灵活性等密切相关。电气设备 发电厂一次电气设备-直接生产和输配电能的设备。包括生产和变换电能设备的发电机、变压器、电动机；接通和断开电路设备的断路器、隔离开关、熔断器；测量保护电路的电力互感器；限流限压设备的限流电抗器、避雷器；载流体；接地装置等。 发电厂二次电气设备-

3、对一次电气设备进行测量、保护、监视、控制的设备。包括各种测量仪表、继电器、自动装置、信号、直流系统等等。接地方式1、中性点不接地方式-供电可靠连续，单相接地时线电压仍对称，可继续运行2小时，同时由于接地电容电流小能自动熄弧，迅速恢复正常运行。但是单相接地时非故障相电压升高，因此中性点绝缘按线电压设计。2、中性点直接接地-可降低绝缘制造成本，但是当发生单相接地也要跳闸。3、中性点经消弧线圈接地-可补偿接地电容电流，防止弧光短路，保证安全供电。4、中性点经高电阻接地-当发生单相接地时故障点流过一固定电阻性电流，可吸收部分电弧能量、并有利于确保馈线的零序保护动作；若选择适当电阻可以抑制单相接地时非故

4、障相过电压倍数不超过规定值，避免故障扩大。电气主接线的基本要求电气主接线的基本要求 电气主接线的选择正确与否对电力系统的安全、经济运行，对电力系统的稳定和调度的灵活性，以及对电气设备的选择，配电装置的布置，继电保护及控制方式的拟定等都有重大的影响。在选择电气主接线时，应注意发电厂或变电所在电力系统中的地位、进出线回路数、电压等级、设备特点及负荷性质等条件，并应满足下列基本要求。电气主接线的基本要求电气主接线的基本要求 1 1）可靠性）可靠性分析可靠性要考虑：分析可靠性要考虑： 发电厂和变电站在电力系统中的地位和作用发电厂和变电站在电力系统中的地位和作用 用户的负荷性质和类别用户的负荷性质和类别

5、 类负荷、类负荷、类负荷 类负荷：即使短时停电也会造成人员伤亡和重大设备损坏，任何时间都不能停电类负荷：停电将造成减产，使用户蒙受较大的经济损失，仅在必要时可短时停电类负荷：、类负荷以外的其他负荷，停电不会造成大的影响，必要时可长时间停电 设备制造水平设备制造水平 运行经验运行经验电气主接线的基本要求电气主接线的基本要求2 2）灵活性）灵活性（1 1）操作的方便性）操作的方便性（2 2）调度的方便性）调度的方便性（3 3）扩建的方便性）扩建的方便性3 3）经济性）经济性（1 1）节省一次投资）节省一次投资（2 2）占地面积少）占地面积少（3 3）电能损耗少）电能损耗少电气主接线的基本接线形式电

6、气主接线的基本接线形式 双母线接线双母线接线有母线接线有母线接线无母线接线无母线接线单母线接线单母线接线一台半断路器接线一台半断路器接线单元接线单元接线桥形接线桥形接线角形接线角形接线单母线分段单母线分段 增设旁路增设旁路双母线分段双母线分段 增设旁路增设旁路扩大单元接线扩大单元接线内桥内桥/外桥外桥三角三角/四角四角/五角五角/六角六角1.电源回路及出线回路的开关电器的配置组合是：一回路（支路）一台断路器，断路器两侧（一侧）配置隔离开关。2.断路器有完善的灭弧装置,其功能是：正常情况时接通及断开电路；事故情况时自动切除故障。3.隔离开关没有灭弧装置,其功能是：对检修的电气设备实施检修隔离 有

7、母线类接线电气五防1.防止误分、合断路器；2.防止带负荷分、合隔离开关；3.防止带电挂接地线或合接地刀闸；4.防止带接地线（接地刀闸）合断路器（隔离开关）；5.防止误入带电间隔。倒闸操作程序示意图接受调令通告全值唱票复诵审核调令审核填操作票操作复查核对设备危险分析操作评价汇报调度实施操作模拟预演操作准备倒闸操作倒闸操作电气倒闸操作原则任何电气倒闸操作，均应首先执行模拟操作。停、送电操作原则：a)停电：先拉开开关、断开开关合闸电源，确认开关在断开后，再依次拉开负荷侧刀闸、电源侧刀闸，最后断开开关操作电源。b)送电时操作顺序与此相反。严禁带负荷拉、合刀闸。继电保护装置在设备投入运行前投入。 这都是

8、为了在万一发生错误操作时，借助于断路器的保护作用尽量缩小事故范围，避免人为扩大事故。停电时，在断开断路器之后，先断开线路侧隔离开关的原因是：如果停电中发生误操作，1、例如，断路器尚未断开电源，而先断开隔离开关，造成带负荷拉闸；2、或者虽然断路器已断开，但是当操作隔离开关时，又错拉了不应停的线路隔离开关，都将引起弧光短路。在这种情况下，如果先拉线路隔离开关，由于弧光短路点在断路器外侧，所以开关的保护装置会动作跳闸切除故障，缩小了事故范围。因此停电时，要在断路器断开之后，先断开线路侧隔离开关。 送电时，如果断路器误在合闸位置， 1、后合母线侧隔离开关时，等于母线侧带负荷送电，必将发生弧光短路，而使

9、故障扩大。 2、这种情况下，如先合母线侧隔离开关，后再合线路侧隔离开关，就等于用线路侧隔离开关带负荷合闸，一旦发生弧光短路，由于短路点在断路器外侧，故断路器保护即可动作跳闸，切除故障，缩小事故范围。 因此送电时要先合母线侧隔离开关。倒闸操作的一般规定任何作业人员（除严重危及人身、设备安全的情况下）都无权无票作业。运行的调整性操作以及程控实现的操作，可不使用操作票，按照运行规程执行；事故处理要按照运行规程和事故预案进行。发生下列紧急情况可以不使用操作票：a)现场发生人员触电，需要立即停电解救。g)现场发生火灾，需要立即进行隔离或扑救。h)设备、系统运行异常状态明显，保护拒动或没有保护装置，不立即

10、进行处理，可能造成损坏的。发电机 发电机三相交流隐极式同步发电机，型号为： QFSN-660-2。 发电机型号表示意义： Q汽轮机拖动 F发电机 S定子绕组水冷 N转子绕组氢内冷 660额定容量 2两极 20电压20KV 发电机出口电压20KV 水氢氢冷却方式：发电机采用整体全封闭、内部氢气循环、定子绕组水内冷、定子铁芯及端部结构件氢气表面冷却、转子绕组气隙取气径向斜流的冷却方式， 发电机定、转子绕组均采用F级绝缘。发电机出口电压20KV。 发电机、主变压器采用单元接线方式，发电机经变压器升压后通过升压站及两回架空线路接入变电站主要性能参数主要性能参数序号 项目单位设计数据1型式 三相交流隐极

11、式同步发电机2型号 QFSN2-660-23冷却方式 水氢氢6额定容量MVA733.37额定功率MW6608额定氢压MPa(g)0.59额定功率因数 0.9（滞后）10额定定子电压kV2011额定定子电流A2116917额定频率Hz5018额定转速r/min 300019相数 320定子绕组连接方式 YY21定子绕组出线端子数 622绝缘等级 F级发电机本体结构发电机剖视图发电机本体结构发电机本体结构一）定子：机座一）定子：机座 隔振结构隔振结构 铁心铁心 绕组绕组 出线出线 出线盒出线盒 定子水路定子水路 氢气冷却氢气冷却 端盖端盖 轴承轴承1、 机座:是用钢板焊成的壳体结构，它的作用主要是

12、支持和固定定子铁芯和定子绕组。此外，机座可以防止氢气泄漏和承受住氢气的爆炸力。2、 端盖:是发电机密封的一个组成部分，结构如图所示。为了安装、检修、拆装方便，端盖由水平分开的上下两半构成，并设有端盖轴承。在端盖的合缝面上还设有密封沟，沟内充以密封胶以保证良好的气密。 发电机端盖轴承结构图端部结构端部结构端部结构端部结构通风槽片通风槽片 定子铁芯是构成发电机磁路和固定定子绕组的重要部件。为了减少铁芯的磁滞和涡流损耗，定子铁芯采用导磁率高、损耗小、厚度为0.5mm的优质冷轧硅钢片冲制而成。 定子绕组 对于大型汽轮发电机主要采用三相双层绕组，并采用短距分布式叠绕组，双层绕组构成 注：叠绕组各线圈的末

13、边均返回至 邻近的次一个线圈的起边，整个绕组 呈环环相叠的形象，称为叠绕组 分布绕组为了散热，发电机定 子绕组均匀分布在整个定子的内表面 上，称为分布绕组出线盒出线盒水接头水接头主引线主引线并联接头并联接头封闭母线 封闭母线的有点 1.显著减少了周围钢结构中的损耗和发热 2.减少了相间故障机率，也大大削弱了母线相间短路后的电动力 3.运行可靠性高 4母线封闭后为通风冷却提供了条件，母线载流量可以做到很大转子转子 转轴本体转轴本体 转子绕组转子绕组 槽楔槽楔 阻尼系统阻尼系统 转子风路转子风路v护环护环v联轴器联轴器v风扇风扇v集电环集电环v轴承轴承发电机转子1）转子本体 发电机转子是由一根整体

14、合金钢锻件加工而成，在转子本体上径向地开有许多纵向槽用于安装转子绕组，同时作为磁路。转子绕组在槽内由铝合金和钢槽楔紧固以抵御离心力。这种磁性和非磁性两种槽楔的应用能够保证合理的磁通分布。这些槽楔均楔入了转子槽口处的鸽尾槽内。转子大齿上加工横向槽（即月牙槽），用于均衡大、小齿方向的刚度，以避免由于它们之间的较大差异而产生倍频振动。2）转子绕组 转子绕组由高强度含银铜线制成，具有较高的抗蠕变能力，从而提高了发电机承担调峰负荷的能力。为防止由于离心力的作用，对转子绕组端部产生破坏，转子线圈放入槽内后，槽口用铝合金槽楔和钢槽楔固紧，以抵御转子高速旋转产生的离心力。非磁性槽楔和磁性槽楔的应用，保证了合理

15、的磁通分布。采用了高强度、非磁性合金钢锻件加工而成的护环，热套在转子本体两端，采用悬挂式嵌装，一端与转子本体热套配合，另一端为悬挂式。转子绕组与护环之间采用模压的绝缘环绝缘。为了隔开和支撑端部线圈，限制它们之间由于温差和离心力引起的位移，端部绕组间隔块放置了模压的环氧玻璃布绝缘块。3）转子引线和集电环 通过转子引线与集电环以及电刷装置，可以给发电机提供额定出力及强励时所需的励磁电流。转子电流通过电刷通入热套在转子外伸端的集电环，再通过与集电环相联接的径向和轴向导电螺杆传到转子绕组。导电螺杆用高强度和高导电率的铜合金制成。导电螺杆与转轴之间有密封结构以防漏氢。 转子铁心构造示意图，在铁心圆周上开

16、有一些槽，嵌有励磁绕组，在圆周两侧各有一段槽距大的面称为大齿，就是磁极，励磁绕组两端通过集电环（滑环）接到励磁电源，在转子圆周两侧就形成北极与南极，旋转时就产生旋转磁场。v 集电环用耐磨合金钢制成，是一对带沟槽的钢环，经绝缘后热套在转子轴上的。在集电环与转轴之间设有绝缘套筒。集电环上加工有轴向和径向通风孔。表面的螺旋沟可以改善电刷与集电环的接触状况，使电刷之间的电流分配均匀。两集电环间设有同轴离心式风扇以冷却集电环和电刷。集电环装配集电环装配4）护环、中心环、阻尼环 因为转子旋转时，转子线圈端部受到很大的离心力的作用，为了防止对转子线圈端部的破坏，采用了非磁性、高强度合金钢（Mn18Cr18）

17、锻件加工而成的护环来保护转子线圈端部。护环分别装配在转子本体两端，与本体端热套配合，另一端热套在悬挂的中心环上。转子线圈与护环之间采用模压的绝缘环绝缘。为了隔开和支撑端部线圈，限制它们之间由于温差和离心力引起的位移，端部线圈间放置了模压的环氧玻璃布绝缘块。 中心环对护环起着与转轴同心的作用，当转子旋转时，轴的挠度不会使护环受到交变应力作用而损伤。中心环还有防止转子线圈端部轴向位移的作用。 为减少由于不平衡负荷产生的负序电流在转子上引起的发热，提高发电机承受不平衡负荷（负序电流和异步运行）的能力，采用了半阻尼绕组，在转子本体两端（护环下）设有阻尼绕组，该半阻尼绕组只在转子两端装梳齿状的用紫铜板制

18、成的阻尼环，其梳齿伸进每个槽及大齿上阻尼槽的槽楔下，由槽楔压紧。阻尼电流通路是由护环、槽楔、阻尼铜条形成的阻尼系统。端部线圈端部线圈通风孔通风孔转子风路示意图转子风路示意图端部进风端部进风端部进风端部进风出风区出风区进风区进风区出风区出风区进风孔进风孔出风孔出风孔5）碳刷 碳刷是将励磁电流投入高速旋转的转子绕组的关键部件。为了能在发电机运行时安全、迅速地更换电刷，采用了盒式刷握结构。每次可换一组（4个）电刷。 通入转子励磁电流的电刷是由天然石磨材料粘结制成。碳刷具有低的摩擦系数和自润滑作用。每个碳刷带有两柔性的铜引线（即刷辫）。采用恒压式弹簧径向地装在刷盒上，从而在电刷长度达到磨损极限之前没必

19、要调整弹簧压力。弹簧的压力施加在碳刷中心线上，弹簧是一种螺旋式的，压力是恒定的。刷架采用左右分瓣把合结构，由导电环、刷座及风罩等部件组成，对地绝缘，具体结构如下图所示。发电机定子和转子装配（穿转子）定子与转子的相对位置变压器一一. .变压器的工作原理变压器的工作原理 变压器-利用电磁感应原理，从一个电路向另一个电路传递电能或传输信号的一种电器 是电力系统中生产，输送，分配和使用电能的重要装置。 也是电力拖动系统和自动控制系统中 ，电能传递或作为信号传输的重要元件 1.1.变压器变压器 - - 静止静止的电磁装置的电磁装置 变压器可将一种电压的交流电能变换为同频率的另一种电压的交流电能 电压器的

20、主要部件是一个铁心和套在铁心上的两个绕组。变压器原理图变压器原理图 变压器的工作原理变压器的工作原理 与电源相连的线圈，接收交流电能，称为一次绕组 用U1 ，I1，E1，N1表示， 与负载相连的线圈，送出交流电能，称为二次绕组 用U2，I2，E2 ，N2表示。 同时交链一次，二次绕组的磁通量的相量为 Fm m ,该磁通量称为主磁通 请注意 图图各物理量的参考方向确定。变压器的工作原理 变压器基本结构一、铁心一、铁心变压器的主磁路，为了提高导磁性能和减少铁损，用0.35mm厚、表面涂有绝缘漆的硅钢片叠成。二、绕组二、绕组变压器的电路，一般用绝缘铜线或铝线绕制而成。三三、油箱、油箱油浸式变压器的器

21、身浸在变压器油的油箱中。油是冷却介质，又是绝缘介质。油箱侧壁有冷却用的管子（散热器或冷却器）。四四、绝缘套管、绝缘套管将线圈的高、低压引线引到箱外，是引线对地的绝缘，担负着固定的作用。此外，还有储油柜、吸湿器、安全气道、净油器和气体继电器。变压器型号一、型号一、型号型号表示一台变压器的结构、额定容量、电压等级、冷却方式等内容，表示方法为如OSFPSZ-250000/220表明自耦三相强迫油循环风冷三绕组铜线有载调压，额定容量250000kVA，高压额定电压220kV电力变压器。变压器分类 变压器的分类： 1、按冷却方式分类：有自然冷式、风冷式、水冷式、强迫油循环风（水）冷方式、及水内冷式等。

22、2、按防潮方式分类：开放式变压器、灌封式变压器、密封式变压器。 3、按铁芯或线圈结构分类：芯式变压器（插片铁芯、C型铁芯、铁氧体铁芯）、壳式变压器（插片铁芯、C型铁芯、铁氧体铁芯）、环型变压器、金属箔变压器、辐射式变压器等。 4、按电源相数分类：单相变压器、三相变压器、多相变压器。 5、按用途分类：有电力变压器、特种变压器（电炉变、整流变、工频试验变压器、调压器、矿用变、音频变压器、中频变压器、高频变压器、冲击变压器、仪用变压器、电子变压器、电抗器、互感器等）。 6、按冷却介质分类：有干式变压器、液（油）浸变压器及充气变压器等。 7、按线圈数量分类：有自耦变压器、双绕组、三绕组、多绕组变压器等

23、。 8、按导电材质分类：有铜线变压器、铝线变压器及半铜半铝、超导等变压器。 9、按调压方式分类：可分为无励磁调压变压器、有载调压变压器。 10、按中性点绝缘水平分类：有全绝缘变压器、半绝缘（分级绝缘）变压器。变压器常用的冷却方式有以下几种： 1、油浸自冷(ONAN)； 2、油浸风冷(ONAF)； 3、强迫油循环风冷(OFAF)； 4、强迫油循环水冷(OFWF)； 5、强迫导向油循环风冷(ODAF)； 6、强迫导向油循环水冷ODWF) 1、 油浸自冷 31500kVA及以下、35kV及以下的产品； 50000kVA及以下、110kV产品。 2 、油浸风冷 12500kVA63000kVA、35k

24、V110kV产品； 75000kVA以下、110kV产品； 40000kVA及以下、220kV产品。 3、 强迫油循环风冷 5000090000kVA、220kV产品。 4 、强迫油循环水冷 一般水力发电厂的升压变220kV及以上、60MVA及以上产品采用。 5 、强迫导向油循环风冷或水冷(ODAF或ODWF) 75000kVA及以上、110kV产品； 120000kVA及以上、220kV产品； 330kV级及500kV级产品。 变压器温度 (1) 强迫油循环风冷式变压器上层油温经常不应超过75，最高不得超过85，其最大温升不超过45（环境温度40）。绕组平均温升不超过62，铁心绕组外部的电气

25、连接或油箱中的结构件不超过80。 (2) 油浸风冷或油浸自冷式变压器，上层油温经常不超过85，最高不应超过95，其最大温升不应超过50。 (3) 干式变压器各部温度不应超过130。 高压开关电器高压开关电器 高压断路器 隔离开关 熔断器高压开关电器高压开关电器 断路器的作用：控制作用-正常时根据运行 要求，投入或退出电路。 保护作用-故障时切除故障回路，保证非故障部分继续运行。 断路器的分类：按绝缘介质分有油断路器、空气断路器、六氟化硫断路器、真空断路器等。 断路器的基本结构：开断部分； 操动和传动部分； 绝缘部分； 油断路器油断路器 多油断路器： 油是灭弧介质，又是绝缘介质。 少油断路器：

26、油是灭弧介质，绝缘采用瓷瓶。 压缩空气断路器压缩空气断路器 以压缩空气为灭弧、绝缘介质； 动作速度快，灭弧能力强，但结构复杂，噪声大； 主要用于330kV及以上电压等级； 逐渐被SF6断路器代替。真空断路器利用真空作为灭弧介质；灭弧速度快，触头材料不易氧化；主要用于35kV及以下电压等级； SFSF6 6断路器断路器 SF6：无色、无味、无毒、非燃烧性； 灭弧性能及绝缘性能优越； 灭弧速度快，开断能力强，安全可靠，无火灾； 工艺要求高，造价高； 得到越来越多的应用，特别是全封闭组合电器。220KV断路器结构灭弧室灭弧室支柱支柱控制箱控制箱传动箱传动箱接线板接线板接线板接线板 隔离开关的作用：

27、隔离电源保证检修安全 根据运行经验可进行等电位操作和接通断开小电流电路。 熔断器的作用： 熔断器串联在电路中，当发生短路或过负荷熔体熔断切断故障电路，设备免遭损坏，维持非故障部分继续运行。 注：注： 不能接通或断开正常负荷电流，更不能断开短路电流，否则不能接通或断开正常负荷电流，更不能断开短路电流，否则会发生会发生“带负荷拉刀闸带负荷拉刀闸”事故。事故。开关电器中的电弧开关电器中的电弧 存在及其危害 电弧形成的物理过程 灭弧的基本方法电弧存在及其危害电弧存在及其危害 存在： 开关开断电压为20V，电流为80100mA的电路时，开关的触头间就会产生电弧。危害： 电路不能正常开断； 破坏开关触头，引起电器烧毁，形成相间短路； 如电弧不熄灭，使空气急剧膨胀，爆炸；