发电厂电气部分-第二章

电力系统电力系统：由发电厂、升压变电所、输电线路、降压变电所及电力用户所组成的统一整体；动力系统：电力系统加上带动发电机转动的动力装置构成的整体。第二章发电、变电和输电的电气部分电力网：（1）定义：由各类升压变电所、输电线路、降压变电所组成的电能传输和分配的网络。（2）分类： 按供电范围、输送功率和电压等级分：地方电力网和区域电力网。按电压等级电力网分：低压（1kV及以下）、高压（1-330kV）、超高压（330-1000kV）和特高压（1000kV以上）几种第一节概述一、电气设备第二章发电、变电和输电的电气部分(一）一次设备通常把生产、变换、输送、分配和使用电能的设备，如发电机、变压器和断路器等称为一次设备。它们包括：

（1）生产和转换电能的设备。

（2）接通或断开电路的开关电器。

（3）限制故障电流和防御过电压的保护电器。

（4）载流导体。（5）互感器，包括电压互感器和电流互感器。

（6）无功补偿设备。（7）接地装置。常用一次设备名称及图形文字符号对一次设备和系统的运行状态进行测量、控制、监视和起保护作用的设备，称为二次设备。（1）测量表计，如电压表、电流表、频率表、功率表和电能表等，用于测量电路中的电气参数。

（2）继电保护、自动装置及远动装置。（3）直流电源设备，包括直流发电机组、蓄电池组和整流装置等。（4）操作电器、信号设备及控制电缆。（二）二次设备一次电路：由一次设备，例如发电机、变压器、断路器等，按预期生产流程所连成的电路，称为一次电路，或称电气主接线；二次电路：由二次设备所连成的电路称为二次电路，或称二次接线。图2-1是具有两种电压（发电机电压及升高电压）大容量发电厂的电气主接线图。二、电气接线和装置(一）电气接线在发电厂和变电站中，根据各种电气设备的作用及要求，按一定的方式用导体连接起来所形成的电路称为电气接线。图2-1火电厂的电气主接线图（二）配电装置根据电气主接线的要求，由开关电器、母线、保护盒测量设备以及必要的辅助设备和建筑物组成的整体即为配电装置。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。图2-1中，由断路器QF1和QF2，隔离开关QS1~QS4，母线W1~W3，电抗器L1和L2以及馈线WL1和WL2等，构成的配电装置，布置在屋内，称为屋内配电装置，又称发电机电压配电装置；而由断路器QF3~QF5，相应的隔离开关，母线W4和W5以及出线WL3和WL4等，构成的配电装置，称为屋外配电装置，又称高压配电装置。“十一五”国家级规划教材一、300MW发电机组电气部分（一）电气主接线300MW发电机组，采用发电机－变压器单元接线，如图2-2所示。变压器高压侧，经引线接入220kV系统。第二节发电厂的电气部分图2-2300MW发电机组电气主接线图1—发电机；2—主变压器；3—高压厂用变压器（为分裂绕组变压器）4—电压互感器；5—高压熔断器；6—避雷器；7—电流互感器；8—中性点接地变压器

由图2-2可看出，300MW发电机组电气主接线具有下述特点：

（1）发电机与主变压器的连接采用发电机－变压器单元接线，无发电机出口断路器和隔离开关。（2）在主变压器低压侧引接一台高压厂用变压器，供给厂用电。

（3）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雷器

（4）在发电机出口侧和中性点侧，每相装有电流互感器4只。（5）发电机中性点接有中性点接地变压器。

（6）高压厂用变压器高压侧，每相装有电流互感器4只。

“十一五”国家级规划教材

发电机和主变压器之间的连接母线及厂用分支母线均采用全连离相封闭母线。其具有以下优点：

（1）供电可靠。（2）运行安全。

（3）基本消除了母线周围钢构件的发热。

（4）施工安装简便，运行维护工作量小。

（二）主要电气设备（1）发电机。（5）高压熔断器。

（2）主变压器。

（6）电流互感器。（3）高压厂用变压器。（7）发电不均衡。（4）电压互感器。（8）中性点接地变压器。

“十一五”国家级规划教材二、600MW发电机组电气部分(一）电气主接线图2-3600MW发电机组电气主接线图1—发电机；2—主变压器；3—高压厂用变压器4—高压公用变压器；5—励磁变压器；6—中性点接地变压器；7—电压互感器；8—熔断器；9—高压避雷器“十一五”国家级规划教材由图2-3可看出，600MW发电机组电气主接线具有下述特点：（1）发电机与主变压器的连接采用发电机－变压器单元接线，发电机和主变压器之间没有断路器和隔离开关。

（2）主变压器采用三相双绕组变压器，低压侧绕组接成三角形，高压侧绕组接成星形。变压器高压侧中性点接地方式为直接接地。（3）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器，供给厂用电。（4）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雷器。

（5）在发电机出口侧和中性点侧，每相装有电流互感器4只。

（6）发电机中性点接有中性点接地变压器。

“十一五”国家级规划教材（7）高压厂用变压器高压侧，每相配置套管式电流互感器3只。

（8）主变压器高压侧每相各配置套管式电流互感器3只，中性点配置电流互感器1只

（二）主要电气设备

（1）发电机。（5）电流互感器。（2）主变压器。（6）中性点接地变压器。（3）高压厂用变压器。（7）高压熔断器。（4）电压互感器。（8）避雷器。

“十一五”国家级规划教材三、1000MW发电机组电气部分（一）电气主接线1000MW发电机组，采用发电机－变压器单元接线，如图2-4所示。变压器高压侧，经隔离开关和引线接入500kV系统，500kV侧采用一个半断路器接线方式。“十一暂五”国钱家级规库划教材图2-4落100携0MW抹发电机潮组电气笨主接线趋图1—发电机滨；2—主变压器咐；3、4—高压厂冠用变压对器；5—励磁变压损器；6—中性点接惧地变压器乌；7、8—电压互感排器；9—高压避雷茶器；10—隔离开关迷；11—电压互感料器“十一五泰”国家级务规划教材由图2虎-4可千看出，孕100惹0MW紧发电机办组电气担主接线摘具有下宿述特点挂：（1）然发电机嚼与主变庄压器的他连接采尾用发电左机－变耐压器单让元接线清，发电价机和主凑变压器煌之间没泪有断路残器和隔捆离开关假，但在唉主母线昼上设有非可拆连煌接点。（2）好发电机是出口主绞封闭母阵线上有雕接地刀问闸，母器线接地谋刀闸能五承受主舒回路动神、热稳觉定的要渣求。接榴地刀闸贫附近有兵观察接蛋地刀闸融位置的雁窥视孔校。（3）糖主变压棍器采用合三台单仇相双绕家组油浸线式变压松器，低杏压侧绕允组接成泛三角形允，高压拥侧绕组灰接成星拦形。变辜压器高女压侧中稼性点接武地方式驼为直接赠接地。（4）在床主变压器怪低压侧引咬接两台容循量相同的危高压厂用纱变压器，录供给厂用爪电。“十一五绘”国家级峰规划教材（5）受在发电弯机出口匠主封闭职母线有讲短路试颂验装置罩，主回鉴路T接眼引至电闷压互感显器柜，咏通过高贸压熔断括器接有伸三组三弊相电压抓互感器败和一组革避雷器朱。（6）在便发电机出傍口侧和中程性点侧，匙每相装有隙套管式电舌流互感器挽4只。（7）发闹电机中性粥点经隔离防开关接有福中性点接吉地变压器说。（8）高稠压厂用变闹压器高压能侧，每相泡配置套管武式电流互蓝感器3只太。（9）衔主变压酬器高压思侧每相型各配置铜套管式徒电流互置感器4际只，中饿性点配膏置电流维互感器蠢2只。（二）主轻要电气设誓备（1）发电机。（2）主变压要器。（3）高压厂用喝变压器。（4）电压互感滋器。（5）电流互感万器。（6）中性点接影地变压器资。“十一桌五”国庄家级规滑划教材（三）超宫超临界发股电机组的捐特点与问诊题前述300史MW发电机纲组为亚宪临界火劫力发电隐机组，600龟MW发电机拳组为超索临界火秃力发电冻机组，1000豪MW发电机询组为超赔超临界居火力发政电机组舅。超超临遮界火力虏发电机彩组和常误规发电皇机组相鞠比，具亲有无可丢比拟的属优越性骗。但是洋，发展治超超临歪界机组优，在设膝计和制你造方面歌还有许岂多关键怜技术问晨题有待育解决，嫁例如开虎发新材梦料就是胸关键的溜问题。“十一革五”国牵家级规阵划教材（一）数粗字化发电知厂概念四、数属字化发竭电厂数字化驼发电厂打是采用办数字方珍式映射愤的物理网电厂，呆把庞大扶的发电鉴厂通过踏数字0傻、1精如确地表逼示在电趣脑的桌愤面上。唱也就是龙说，从姻电厂前尖期可行花性研究么、设计滥、基建辟开始，志到生产膜运营、族企业管越理的全幅过程，乡丰全部采顽用数字窄描述和尼数字化庄存储。（二）隔数字化衬发电厂兔模式数字化发构电厂的模荐式有以下秩5种：（1）基于上化层网络俱模式（贞信息网股络）。（2）基于头下层网碗络模式如（FC麻S网络孔）。（3）基于控制央网络模式么（DCS秆网络）。（4）上中下盒网络合秤一模式利（3层犯网络）眼。（5）数字化担发电厂犯5层网苦络模型单。“十一恢五”国衣家级规糟划教材5层网茎络模型偷组成的僚数字化于发电厂顽：（1）一页次设备层欣。（2）D少CS层：拍控制系统颜。本层为族二次系统姓层。（3）今SIS警层：优妙化增值燥。（4）M级IS层：男高端信息辨。（5）I耀nter必net层出：网络媒治体。“十一奇五”国趟家级规躲划教材（三）记实现数闪字化发哪电厂的间核心技屿术（1）采用成末熟的FC圆S数字化煮仪表或装异置。（2）发电斥厂“炉醒、机、领电、辅雷”DC术S一体挠化控制奥和数字鼠化升压应站NC狡S。（3）数字化醒CCT赛V（工纹业）网险络图像江监视技乐术。（4）厂级运绵营优化麦增值服帐务技术暂。（5）涛信息层拍面的数且字化高戏端应用管。（6）系敢统工程、泥软件技术太、流程技爱术和先进斑的计算机漫辅助设计不（CAD嘴）、三维尚技术（3押D）等其罢它技术。一、高压革交流输变荐电概述影响输电羽电压等级半的发展主捡要有以下泥原因：由于大州容量发想电厂的使建设地剥点远离乌负荷中案心，如朽果采用赔低压输驼电，势榆必造成立输送功子率的巨闹大浪费贡和电能井质量的遮下降，上因此，五提高输交电电压早等级就躬成为必始然的选插择。不馆同电压见等级的拒输送功尘率和输罩送距离恭的关系烂如表2粮-1所附示。（一）猾长距离柱输送电鹅能第三节吨高压忆交流输洁变电电压等级（kV）输送功率（MW）输送距离（km）电压等级（kV）输送功率（MW）输送距离（km）100.2~220~6330200~800600~200352~1050~205001000~1500850~15011010~50150~507502000~2500500以上220100~500300~10010004000~5000500以上表2-蓬1不同电压周等级的输竞送功率和爆输送距离随着电经力系统吐发电容衣量的增恳大，特锅别是大平型坑口守电站和首核电站融的投产手，虽然笼输电距录离不长眠，但输跨送容量津很大，稻也需要沉采用较止高的电医压等级柱。（二）大镜容量输送呼电能电压等级（kV）导线截面（mm2）输送容量（MW）线损率（%）2201×5702502.753302×2707001.305004×57012000.957504×57025000.70如果以粘输送每扇km每健kW电出力的线师路造价仿作为单徐位造价漏，则在怖各级电胃压相应叶的经济伶输送容鸟量范围屋内，线腹路的单恳位造价含将随输伪送电压究等级的巨升高而朋降低。尤在相同纱的输送贸容量和间距离的包条件下证，输电午线的总蚕损耗（惭包括电壁阻损耗兆和电晕初损耗）仗随输电薄电压等钱级的升育高而降界低。如意表2-鸟2所示仰，75鼓0kV虚线路的是线损率歌约为3唤30k令V线路纲的1/拍2。表2-县2电压等圾级与线医损率的坊关系（三）丙节省基役建投资芽和运行载费用此外，输昏送相同容难量电力的扩线路走廊让的宽度，限也随着采榨用电压等白级的升高宰而降低。粮走廊用地呈在线路总乐造价中所阴占比重较馋大（如美束国本部地东区500窗kV线路恢约占15纪%~30艘%），为菜减少走廊争占地费用朋，采用超荣高压输电悼也就在所贷难免电力系购统的发蒙展，必锁然会打掉破历史启形成的嘉地方电越力系统糠的疆域猫，逐渐漂连成大辨区域或股跨区域能的联合况电力系墙统。为阁了增强顾电网输柄送能力叼，提高粪系统的胆运行稳催定性，币大区电丸网间的娘连接多矛采用5需00k罗V或7萝50k届V超高旨压电压遭等级，贝甚至采定用11政50k写V的特珠高压电乒压等级畏。（四）电职力系统互帐联二、50棋0kV输涝变电系统目前，乞我国5纷00k脊V变电鸟站的电芽气接线衫一般采哗用双母有线四分得段带专熟用旁路折母线和程3/2树断路器扔两种接驼线方式片。如图伯2-5疾所示，邀两组母肺线W1光和W2渠间有两抽串断路径器，每柜一串的宇三组断定路器之机间接入屿两个回数路引出饿线，如荡WL1呼、WL狂2，处喜于每串流中间部掠位的断营路器称拘为联络况断路器外（如Q睬F12叔），由乘于平均陆每条引沸出线装搜设一台章半断路烦器，故订称为一哑台半断忘路器接鲁线。（一）5解00kV万变电站电捎气主接线图2-5附500梳kV变预电站电翅气主接屯线“十一惨五”国菜家级规饥划教材（二）5乐00kV需变电站主脱要电气设辫备500锅kV超塔高压变跃电站的谎主要电冬气设备梦有：（1）体主变压素器：500抢kV升病压变压秘器和500浙kV自药耦变压才器。（2）柄断路器津。（3）底隔离开掉关。（4）电压互感挑器。（5）电竹流互感器漫。（6）避雷器挑。（三）阅并联高揉压电抗呼器和抽锻能并联钳高压电烟抗器（一）并联高压并电抗器的袭作用：（1）限制工坚频电压尝升高。（2）惧降低操绕作过电反压。（3）泳消除发防电机带滤长线出蓬现自励斜磁。（4）避免长散距离输倡送无功趣功率并陷降低线袖损。（5）婆限制潜筹供电流蒸，有利乘于单相摧自动重失合闸。（二）抽宣能并联高离压电抗器：500k刘V并联电抗粱器及抽能剑系统，如壤图2-7所示。图2-7料5磁00k怕V并联电长抗器及蚊抽能系粪统接线廊图（四）串联电壁容器补他偿（一）基本原拒理：高压输滥电线路汪的静态宫稳定输齿送功率哀可由下暴式表示励，即当线路颠中安装选有串联夺电容器宴补偿后社，线路茶的静态划稳定输张送功率递变为在同一个容相角差混的条件下迫，装有串波联电容器区补偿前后铅的稳定输畅送功率之社比为其中，KC=XC/XL为补偿度埋，补偿度舅一般取在25~友60%左右。因坟此，采用衣串联电容链器补偿可润以大幅度扬地减低线起路电抗，孝提高电力妙系统的运嫂行稳定性迫，也是提般高远距离邀输电线路眯的输送能虑力的一种墓有效措施批。（二）串杀联电容器蜘补偿装置蜡的电气接武线：（1）根据使诱用的目侦的不同讲：串联许电容器由补偿的户型式有瞧常规固联定式串座补、有魔可控制援的串补压和晶闸仰管控制确串补。（2）对于固定近式串补按筝照过电压咸保护方案墓和故障切批除后要求洋串联补偿傲重投的时田间，其电设气线接一榆般有以下老形式：单间隙圆串联补告偿接线匙；双间隙串述联补偿接帮线；单间隙睬串联补慕偿接线洁；双间隙串留联补偿接墙线；图2-8非线性电绪阻并带触堡发间隙的纷串联补偿较接线“十一五锡”国家级度规划教材（三）纲串联补馆偿装置搏的主要附设备：（1）电容器薯组。（2）非线幅性电阻难器。（3）触发型质火花间隙谁。（4）旁路当断路器级。（5）阻尼回岁路。（6）电流只互感器毫。三、750扑kV超高压输像变电示范若工程图2-9松7省50k膊V输变电骑示范工欧程接线兵示意图世界首条特高压交袖流输电线顶路2009年1月，我谅国首条屿也是世峡界首条1000千伏特重高压交纤流输电颈线路建纳成投运沈，线路泽从山西剑长治到言湖北荆肤门全长640公里。“晋东津南-南阳-荆门”1000千伏特系高压交呜流输电以线路四、100首0kV特高压输异变电试验介示范工程2006年8月19日，特浮高压试闻验示范亿工程100马0kV晋东南－角南阳－荆咳门工程正打式奠基，猛这是我国警首个特高部压交流试第验示范工云程。该试踪蝶验示范工箩程包括三暖站两线，遗起于山西弄长治境内修的晋东南床变电站，锅经河南南薯阳境内的奴南阳开关累站，止于沿湖北荆门笋境内的荆扰门变电站胶，线路全仿长653感.8k奏m。系统额征定电压为1000求kV，最高运锈行电压1200炸kV，自然庸输送功民率约500万kW。（一）1000成kV特高压咽试验示袜范工程按规模（1）输送容承量大，送扁电距离长谦。（2）工程浑投资省植，节省春土地资偏源，线泻路损耗船低。（3）联网蒸能力强灭。（4）可解何决500砌kV电网短妙路电流厌超标问师题。（5）特高吃压同步貌电网覆育盖范围技大，连嫁接多个告电源基给地和负须荷中心些，潮流葡方式变腥化大，两运行控曲制和安晋全稳定甲控制相结对比较著复杂，料技术要崇求高。（二）1000筹kV特高压电恩网的主要楼特点“十一缓五”国织家级规蒙划教材（1）减少充装机，省节约投柄资。（2）降低妇燃煤成且本。（3）降低短翻路电流，宪避免更换500k核V