发电厂电气部分第二章发电变电和输电的电气部分

发电厂变电所电气设备《发电厂电气部分》课题组电力工程学院电气工程系第二章发电、变电和输电的电气部分1第一节概述一、电气设备(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。第二章发电、变电和输电的电气部分2

（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。第一节概述3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）二次设备第一节概述4一次电路：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。第一节概述5图2-1火电厂的电气主接线图第一节概述6（二）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。第一节概述7一、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8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—中性点接地变压器第二节发电厂的电气部分9

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。

第二节发电厂的电气部分10

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。

第二节发电厂的电气部分11（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。

第二节发电厂的电气部分12二、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—高压避雷器第二节发电厂的电气部分13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。

第二节发电厂的电气部分14（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。

第二节发电厂的电气部分15三、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。第二节发电厂的电气部分16图2-41000MW发电机组电气主接线图1—发电机；2—主变压器；3、4—高压厂用变压器；5—励磁变压器；6—中性点接地变压器；7、8—电压互感器；9—高压避雷器；10—隔离开关；11—电压互感器第二节发电厂的电气部分17由图2-4可看出，1000MW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，但在主母线上设有可拆连接点。（2）发电机出口主封闭母线上有接地刀闸，母线接地刀闸能承受主回路动、热稳定的要求。接地刀闸附近有观察接地刀闸位置的窥视孔。（3）主变压器采用三台单相双绕组油浸式变压器，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。（4）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。

第二节发电厂的电气部分18（5）在发电机出口主封闭母线有短路试验装置，主回路T接引至电压互感器柜，通过高压熔断器接有三组三相电压互感器和一组避雷器。（6）在发电机出口侧和中性点侧，每相装有套管式电流互感器4只。（7）发电机中性点经隔离开关接有中性点接地变压器。（8）高压厂用变压器高压侧，每相配置套管式电流互感器3只。（9）主变压器高压侧每相各配置套管式电流互感器4只，中性点配置电流互感器2只。

第二节发电厂的电气部分19（二）主要电气设备

（1）发电机。（2）主变压器。（3）高压厂用变压器。（4）电压互感器。

（5）电流互感器。

（6）中性点接地变压器。第二节发电厂的电气部分20（三）反超超临演界发电仗机组的罩特点与急问题前述300缸MW发趟电机组车为亚临眉界火力模发电机熄组，6糖00M机W发电跃机组为工超临界怀火力发前电机组歼，10雄00M震W发电俘机组为缘瑞超超临或界火力除发电机抚组。超超临界驾火力发电优机组和常察规发电机绒组相比，迫具有无可扬比拟的优脸越性。但杀是，发展票超超临界拜机组，在窗设计和制歌造方面还鼠有许多关呼键技术问悲题有待解博决，例如观开发新材瘦料就是关帐键的问题蹄。第二节匀发电耕厂的电岂气部分21（一）数何字化发电剪厂概念四、数字化晓发电厂数字化驶发电厂全是采用业数字方买式映射霜的物理很电厂，逃把庞大帖的发电率厂通过脆数字0网、1精乞确地表破示在电末脑的桌急面上。制也就是赠说，从源电厂前早期可行咏性研究鸦、设计剪、基建痒开始，乔到生产贴运营、译企业管遗理的全脾过程，闲全部采纽奉用数字延描述和朴数字化满存储。（二）数陡字化发电胸厂模式数字化发驾电厂的模夜式有以下央5种：（1）基于上搂层网络耕模式（巨信息网毒络）。（2）基于下绍层网络模劳式（FC斯S网络）抗。（3）基于控坟制网络愁模式（申DCS纪网络）慢。（4）上中下鬼网络合菌一模式捷（3层攀网络）虎。（5）数字化逼发电厂熊5层网谦络模型管。第二节酿发电馋厂的电钳气部分225层网络行模型组成堪的数字化骡发电厂：（1）狭一次设赶备层。（2）D双CS层：疲控制系统拿。本层为纱二次系统接层。（3）S尤IS层：灾优化增值遮。（4）M缴IS层：尊高端信息冬。（5）I气nter比net层殃：网络媒辅体。第二节夏发电厂的弯电气部分23（三）悲实现数它字化发宴电厂的例核心技报术（1）采用醒成熟的永FCS河数字化凉仪表或艰装置。（2）发电厂品“炉、机尺、电、辅谜”DCS佳一体化控阅制和数字芳化升压站揪NCS。（3）数字化C誓CTV（寻工业）网繁络图像监身视技术。（4）厂级运营利优化增值历服务技术悼。（5）信绝息层面的爸数字化高命端应用。（6）系柴统工程、狱软件技术服、流程技韵术和先进变的计算机冒辅助设计纸（CAD址）、三维恶技术（3芽D）等其总它技术。第二节房诚发电迹厂的电税气部分24一、高压加交流输变后电概述影响输判电电压烂等级的俩发展主反要有以滔下原因巩：由于大容宰量发电厂么的建设地杰点远离负焦荷中心，霜如果采用角低压输电炕，势必造修成输送功忙率的巨大仆浪费和电冷能质量的律下降，因违此，提高育输电电压遣等级就成帐为必然的精选择。不款同电压等躬级的输送仍功率和输逝送距离的渔关系如表牵2-1所息示。（一）长横距离输送漫电能第三节锣高压交流辱输变电25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2-1不同电鞭压等级学的输送先功率和免输送距欧离随着电迎力系统难发电容席量的增铸大，特君别是大般型坑口粗电站和恭核电站万的投产浓，虽然填输电距压离不长吵，但输扰送容量粪很大，肥也需要掀采用较稿高的电骆压等级摆。（二）众大容量津输送电吓能第三节耍高压交流偶输变电26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如果以输蓬送每km宝每kW电荒力的线路骑造价作为砖单位造价决，则在各搬级电压相树应的经济美输送容量厅范围内，士线路的单茂位造价将院随输送电授压等级的亭升高而降惊低。在相机同的输送登容量和距武离的条件吐下，输电然线的总损略耗（包括初电阻损耗甜和电晕损西耗）随输删电电压等派级的升高叨而降低。端如表2-风2所示，含750k绘V线路的匀线损率约惊为330句kV线路啄的1/2确。表2-猎2电压等级扑与线损率岁的关系（三）节估省基建投啊资和运行柴费用第三节授高压交流拣输变电27此外，输休送相同容搞量电力的扁线路走廊鸽的宽度，歼也随着采自用电压等胃级的升高针而降低。贝走廊用地持在线路总青造价中所凉占比重较脉大（如美薯国本部地俭区500谁kV线路蜘约占15间%~30悟%），为旨减少走廊衡占地费用辛，采用超桂高压输电辽也就在所淡难免。电力系百统的发趴展，必题然会打泽破历史柳形成的属地方电榜力系统默的疆域课，逐渐必连成大嚼区域或滚跨区域梅的联合肾电力系枣统。为育了增强洪电网输嗽送能力煤，提高帝系统的渴运行稳返定性，特大区电绿网间的淘连接多展采用5吃00k淹V或7娇50k从V超高筹压电压后等级，夸甚至采费用11婆50k概V的特异高压电京压等级趋。（四）电全力系统互扬联第三节咱高压交流向输变电28二、50蒜0kV输宿变电系统目前，我别国500炮kV变电摧站的电气沫接线一般密采用双母冒线四分段亩带专用旁筹路母线和汽3/2断杜路器两种吩接线方式喂。如图2嫌-5所示焦，两组母榨线W1和纱W2间有佳两串断路军器，每一代串的三组字断路器之慰间接入两肆个回路引雁出线，如芹WL1、箱WL2，仅处于每串扭中间部位掘的断路器顿称为联络送断路器（会如QF1歉2），由缝于平均每目条引出线忘装设一台命半断路器途，故称为震一台半断与路器接线匀。（一）落500聋kV变他电站电弯气主接兄线第三节档高压港交流输六变电29图2-5歼500友kV变印电站电含气主接芽线第三节体高压顾交流输殃变电30（二）5惊00kV桶变电站主宁要电气设是备500瓶kV超缎高压变写电站的磨主要电工气设备陕有：（1）主变压月器：500k申V升压变呀压器和500耕kV自忌耦变压长器。（2）断路超器。（3）连隔离开陵关。（4）电压互感鄙器。（5）电流互件感器。（6）避雷器忠。第三节勿高压交流今输变电31（三）并但联高压电可抗器和抽犁能并联高适压电抗器（一）并联高蚂压电抗胁器的作输用：（1）限制工前频电压浙升高。（2）使降低操采作过电毙压。（3）林消除发食电机带息长线出集现自励棕磁。（4）避免长施距离输瞒送无功症功率并镇降低线敢损。（5）限妈制潜供电洋流，有利雹于单相自砌动重合闸仙。（二）领抽能并喂联高压鼻电抗器：500替kV并估联电抗姨器及抽除能系统赔，如图揉2-7叙所示。第三节很高压俊交流输经变电32图2-7徐500耗kV并联味电抗器及剩抽能系统认接线图第三节脏高压交流惹输变电33（四）串联电古容器补袖偿（一）基本原理：高压输电约线路的静嗽态稳定输浑送功率可痕由下式表怎示，即当线路中歇安装有串课联电容器益补偿后，足线路的静蜡态稳定输网送功率变德为在同一次个相角怪差杯的条件域下，装扩有串联喜电容器睁补偿前按后的稳丑定输送圾功率之宅比为第三节京高压去交流输笑变电34其中，KC=XC/XL为补偿连度，补等偿度一影般取在25~较60%帐左右。包因此，担采用串赤联电容首器补偿今可以大疤幅度地示减低线革路电抗介，提高彻电力系太统的运慎行稳定文性，也辨是提高勤远距离浅输电线闪路的输房诚送能力驱的一种刚有效措嚷施。（二）寸串联电第容器补绪偿装置些的电气估接线：（1）根据使机用的目标的不同注：串联拿电容器腔补偿的赢型式有肤常规固华定式串招补、有疤可控制撒的串补如和晶闸肢管控制剥串补。（2）对于固歪定式串殃补按照图过电压资保护方腰案和故去障切除膜后要求叶串联补令偿重投功的时间疑，其电拦气线接短一般有刷以下形叔式：单间隙瞒串联补评偿接线泥；双间隙串布联补偿接秋线；第三节稿高压交流老输变电35单间隙莲串联补购偿接线；双间隙串座联补偿接撒线；图2-8糠非线性鞋电阻并死带触发饺间隙的击串联补锹偿接线第三节穿高压交流彩输变电36（三）线串联补邀偿装置书的主要浑设备：（1）电容器组鄙。（2）非寄线性电柿阻器。（3）触钥发型火花顺间隙。（4）旁伪路断路锐器。（5）阻什尼回路。（6）担电流互协感器。第三节扶高压港交流输柜变电37三、750忠kV超捷高压输妄变电示炼范工程图2-9劳750软kV输变界电示范工才程接线示辣意图第三节述高压床交流输泡变电38四、100啄0kV值特高压谣输变电尊试验示突范工程200绸6年8下月19社日，特住高压试请验示范损工程1肢000舞kV晋餐东南－限南阳－及荆门工帐程正式马奠基，培这是我本国首个种特高压挖交流试酬验示范危工程。煤该试验免示范工洒程包括弹三站两顽线，起育于山西苦长治境括内的晋绵东南变获电站，刘经河南垫南阳境亿内的南保阳开关切站，止巷于湖北洁荆门境定内的荆矛门变电纠站，线退路全长据653膀.8k揉m。系丧统额定句电压为握100矮0kV久，最高亲运行电凳压12灾00k反V，自黑然输送键功率约何500于万kW刷。（一）100弄0kV叮特高压钞试验示辜范工程备规模第三节盘高压交流聋输变电39（1）输敢送容量荐大，送美电距离颈长。（2）工订程