电气设备及维护

姓名:联系电话:教研室:)第一章绪论第一节我国电力工业发展概况第三节发电厂和变电所电气设备简述

第二节发电厂和变电所的基本类型第一章绪论我国电力工业发展概况:

我国自1882年有电力以来至1949年底，经过67年发展装机容量只达到185万kW，年发电量43亿kW·h，分别居世界第21位和第25位。2003年全国总装机容量达到38450万kW，年发电量19080亿kW·h。从1996年起，我国发电机装机容量和年发电量均居世界第二位，2004年全国总装机容量达到44700万kW。

电力发展和应用的程度，是衡量国民经济发展水平和社会现代化水平高低的重要标志之一。电力发展必须超前国民经济的增长。第一节我国电力工业发展概况目前我国最大的汽轮发电机组容量为90万kW，安装在外高桥第二发电厂(最大135万kW)；最大的水轮发电机组容量为70万kW，安装在三峡水力发电厂(最大80万kW)

；最大的核电发电机组容量为100万kW，安装在岭澳核电厂(最大145万kW)

。最高交流输电电压为750kV，如全长146km的青海官亭—兰州东750kV输电示范工程(世界上最高为1150kV)。最高直流输电电压为±500kV,如湖北宜昌葛洲坝到上海南桥的±500kV直流输电线路(世界上最高为±750kV)。我国电力工业的几个之最：

目前我国最大的水力发电厂，也是世界上最大的水力发电厂是三峡水力发电厂，装有26台单机容量为70万kW的水轮发电机组，总装机容量1820万kW，年均发电量847亿kW·h。三峡大坝采用混凝重力坝，坝高185m，坝长(轴线长)2309m，坝顶总长3035m，总投资约2039亿。

我国最大的火力发电厂是北仓港电厂，装机容量300万kW，单机容量60万kW。

我国最大的核能发电厂是岭澳核电厂，装机容量200万kW，单机容量100万kW。

这些都说明我国电力工业已进入大机组、大电厂、大电网、超高压、高度自动化的发展时期和向跨大区联网、推进全国联网的新阶段。第二节发电厂和变电所的基本类型

一次能源是指直接由自然界采用的能源，如：煤、石油、天然气、水利资源、核原料等。二次能源是由一次能源经加工转换而获得的另一种形态的能源，如电力、煤气、蒸汽、焦碳等。一、发电厂的基本类型

发电厂是把各种一次能源转换成二次能源（即电能）的场所。按照发电厂所消耗一次能源的不同，发电厂分为以下几种。1.火力发电厂以煤炭、石油、天然气等为燃料。⑴凝汽式火电厂：只生产电能，热效率低，仅为30%~40%。火电厂外景热电厂外景⑵热电厂:既生产电能又生产热能。热电厂的热效率高达60%~70%。

⑶燃气轮机发电厂：燃气轮机与汽轮机工作原理相似，所不同的是燃气轮机的工质是高温高压的气体而不是蒸汽。这些作为工质的气体可以是用清洁煤技术将煤炭转化成的清洁煤气，也可以是天然气等。2．水力发电厂

水电厂是将水的位能和动能转换成电能的场所，也称水电站。水电站的类型可以分为：(1)堤坝式:一般河流水位的落差沿河流是分散的，为提高落差就需要在河流的上游修建拦河坝，将水积蓄、提高水头，进行发电。通常这类水电站又细分为坝后式和河床式两种。

坝后式水电站:发电机厂房建在坝后，全部水头的压力由坝体承受，水库的水由压力水管引入厂房，推动水轮发电机发电。图1-2坝后式水电站示意图图1-3河床式水电站示意图

河床式水电站:发电机厂房和挡水堤连成一体，厂房也起挡水作用。由于厂房修建在河床中，故称河床式。图1-4引水式水电站示意图3．抽水蓄能电站

抽水蓄能电站是一种特殊形式的水电站，具有水轮机-发电机和电动机-水泵两种可逆的工作方式。⑵引水式水电站:建在山区水流湍急的河道上或河床坡度较陡的地段，由引水渠道提供水头，一般不需要修建堤坝，或只修低堰，适用于水头比较高的情况。(1)夜晚或周末低负荷时，抽水蓄能电站的机组作为电动机运行，利用电力系统富余的电能将下库的水抽到上库，以位能的形式将电能储存起来。(2)在电力系统的峰荷期间，抽水蓄能电站的机组又作为发电机运行，将上库的水放下来通过水轮机发电，用以担任电力系统峰荷中的尖峰部分，即起到调峰作用。图1-5抽水蓄能电站示意图

核电厂发电的原理与火电厂相似，都要有一个热源，将水加热成蒸汽，进而推动汽轮机旋转并带动发电机转动而发出电能。不同的是核电厂所用的热源不是煤或石油，它的热源是原子核的裂变能。4．核电厂

核电是一种安全清洁的能源，利用它可以大大地节约煤和减少污染。一个1000MW的火电厂一天燃烧的煤是9600t，而相应1000MW的核电厂，一天只要3.3kg的U235，同样容量的电厂其用燃料量竟相差300万倍。利用铀(或钚）在反应堆核裂变热能→（汽轮机）机械能→电能我国核电建设规模目前，中国有4座核电站11台机组运行

浙江秦山核电站广东大亚湾核电站江苏田湾核电站岭澳核电站

中国在建中核电站

广东阳江核电站浙江南部的三门核电站辽宁红沿河核电厂江西彭泽核电厂a.消耗燃烧少b.燃烧时不需要空气助燃c.容量越大越经济d.有放射性污染核电站特点：大亚湾核电站核电站远景①太阳能热发电：它是将吸收的太阳辐射热能转换成电能的装置，其基本组成与常规火力电厂相似。

②太阳能光发电：太阳能光发电不通过热过程而直接将太阳的光能转换成电能，其中光伏电池是一种主要的太阳能光发电形式，也叫光伏发电。光伏发电是把照射到太阳能电池上的光直接变换成电能的一种发电形式，它是目前太阳能发电研究的方向。（1）太阳能发电5．新能源发电

太阳能发电、风力发电、地热发电、潮汐发电、生物质能发电及垃圾电厂等。

太阳能发电——光伏发电将风能转换成电能的发电方式称为风力发电。风能属于再生能源，又是一种过程性的能源，无法直接储存，还具有随机性，所以对风能的应用技术上比较复杂。图1-８是风力发电装置的示意图。由此图可以看出风力发电机生产过程的简单描述。（2）风力发电图1-8风力发电装置的示意图1—风力机2—升速齿轮箱3—发电机4—控制系统5—改变方向的驱动装置6—底板7—塔架8—控制和保护装置9—基础10—电缆线路11—配电装置风力三发电三厂内蒙三古风三能储三量全三国第三一目前三，内三蒙古三建有三辉腾三锡勒三、达三里、三锡林三浩特三等几三个大三型风三力发三电厂三。截三至20三04年底三，全三区累三计推三广小三型风三力发三电机15三.8万台三，解三决了15万散三居牧三户的三基本三生活三用电三。截三至20三05年底三，内三蒙古三风力三发电三厂总三装机三容量三达到16三.6万千三瓦，三居全三国第三一位三，20三06年风三力发三电总三装机三容量三发展三到10三0万千三瓦。据内三蒙古三工业三大学三能源三与动三力工三程学三院刘三志璋三教授三介绍三，内三蒙古10米高三度可三开发三利用三的风三能储三量为1.三01亿千三瓦，三占全三国总三储量三的40三%，居三全国三首位三；50米高三度可三开发三利用三的风三能储三量为2.三02亿千三瓦，三占全三国总三储量三的40三%。但三是，三由于三风电三成本三高、三投资三大、三价格三尚未三确定三以及三缺乏三自主三研发三的大三型风三机制三造技三术等三，内三蒙古三目前三已经三开发三利用三的风三能还三不到三风能三总储三量的1%。内蒙三古风三电开三发正三处在三发展三时期三，到20三10年计三划发三展为40三0万千三瓦。地球三本身三是个三大热三库，三地热三资源三遍布三世界三各地三。仅地表10公里三以内三就有三可供三开采三的热三能，三地热三能的三储量三很大，三它的三总量三大约三是煤三炭的三一亿三七千三万倍三。但三是，三目前世界三上实三际能三利用三的地三热资三源很三少，三主要三限于三蒸汽三田和热水三田，三这两三者统三称为三地热三田。三地热三电站三是清三洁的三能源。三它的三发电三成本三比水三电和三火电三都低三，而三且地三热发三电后排出三的热三水还三可以三供采三暖、三医疗三、提三取化三学物三质等三利用，三所以三目前三地热三发电三发展三很快三。（3）地三热发三电地热三发电三厂（4）潮三汐发三电利用三潮汐三的落三差推三动水三轮机三而发三电称三之为三潮汐三发电三。即三在海三湾或三河流三入海三口处三筑起三堤坝三，涨三潮时三蓄水三，高三潮时三关闭三。退三潮时三形成三足以三使水三轮机三工作三的落三差时三才开三始放三水，三将蓄三水放三出，三驱动三水轮三发电三机发三电。潮汐三能是三地球三在自三转过三程中三，海三水受三月流三重力三牵引三产生三的。三还有三小部三分潮三汐是三受太三阳引三力牵三引形三成的三。海三水涨三落的三周期三为12小时25分钟三，同三时在三海底三造成三三角三流。潮汐发电示意图中国三最大三的潮三汐发三电站三：浙三江江三厦潮三汐电三站，Pe三=3三20三0K三W世界三最大三的潮三汐发三电站三：法三国北三部La三Ra三nc三e河，Pe三=2三40三MW世界三最高三的潮三汐发三电站三：加三拿大Fu三nd三y高达39英尺三，Pe三=2三0M三W世界三首座三海底三潮汐三发电三站：三挪威三北部Kv三al三su三nd三Pe三=3三00三KW二、三变电三所的三基本三类型变电三所起三着变三换和三分配三电能三的作三用。三从发三电厂三送出三的电三能一三般经三过升三压远三距离三输送三，再三经过三多次三降压三后才三供给三用户三使用三，所三以电三力系三统中三的变三电所三的数三量多三于发三电厂三，变三压器三的容三量约三是发三电机三容量三的7~三10倍。变电三所分三为发三电厂三的变三电所三（升三压变三电所三）和三电力三网的三变电三所（三降压三变电三所），根据三变电三所在三电力三系统三的地三位与三供电三范围三，可三以将三其分三为以三下几三类。1.枢纽三变电三所1)枢纽三变电三所位三于电三力系三统的三枢纽三点，三汇集三着电三力系三统中三多个三大电三源和三多回三大容三量的三联络三线，三连接三着电三力系三统的三多个三大电三厂和三大区三域。2)电压三等级三一般三为33三0三~三50三0三kV。3)枢纽三变电三所在三系统三中的三地位三非常三重要三，若三发生三全所三停电三事故三，将三引起三系统三解列三，甚三至系三统崩三溃的三灾难三局面三。2.中间三变电三所1)中间三变电三所高三压侧三与枢三纽变三电所三连接三，以三穿越三功率三为主三，在三系统三中起三交换三功率三的作三用，三或使三高压三长距三离输三电线三路分三段，三它一三般汇三集2~三3个电三源，三这样三的变三电所三主要三起中三间环三节作三用。2)电压三等级三多为22三0~三33三0三kV，其三中压三侧一三般是11三0~三22三0三kV，供三给所三在的三多个三地区三用电三并接三入一三些中三小型三电厂三。3)当全三所停三电时三，将三引起三区域三电网三解列三，影三响面三也比三较大三。3.地区三变电三所1)地区三变电三所主三要任三务是三给地三区的三用户三供电三，它三是一三个地三区或三城市三的主三要变三电所三。2)电压三等级三一般三为11三0~三22三0三kV。3)若发三生全三所停三电事三故，三只造三成本三地区三或城三市停三电。4.终端三变电三所1)终端三变电三所位三于输三电线三路的三末端三，靠三近负三荷点三。2)高压三侧电三压多三为11三0三kV或者三更低三（如35三k三V），三经过三变压三器降三压为6~三10三k三V电压三后直三接向三用户三送电三。3)若发三生全三所停三电事三故，三只是三所供三电的三用户三停电三，影三响面三较小三。分为三：输三电线三路、三配电三线路三、三电力三线路电力三系统三的优三越性三：（1）提三高了三电力三网运三行的三可靠三性（2）提三高了三供电三的稳三定性（3）提三高了三发电三的经三济性对电三力系三统运三行的三特点三基本三要求三：特点三：（1）生三产、三分配三、输三送、三再分三配具三有同三时性三；（2）正三常输三电过三程和三故障三过程三都非三常迅三速；（3）电三力系三统的三地区三性特三点较三强，三组成三情况三不尽三相同三；（4）电三能生三产与三国民三经济三、人三民生三活的三关系三密切三。基本三要求三：（1）保三证供三电的三安全三可靠三性Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类负三荷（2）保三证电三能的三良好三质量（3）保三证足三够的三发电三功率三和发三电量（4）保三证电三力系三统运三行的三稳定三性（5）保三证电三力系三统运三行的三经济三性电压三和频三率线路三额定三电压三正常三运行三电压三允许三变化三范围35三kv及以三上±5三%UN10三kv及以三下±7三%UN低压三照明三及农三业用三电(+三5%三~三-1三0%三)U三e我国三规定三的电三力系三统的三额定三频率三为50三HZ大容三量系三统允三许频三率偏三差±0三.2三H三Z中小三容量三系统三允许三频率三偏差±0三.5三H三Z。电压三的允三许变三化范三围见三表线路额定电压正常运行电压允许变化范围35kv及以上±5%UN10kv及以下±7%UN低压照明及农业用电(+5%~-10%)UN

频率三主要三取决三于有功三功率的平三衡。电压三主要三取决三于无功三功率的平三衡。可通三过调三频、三调压三和无三功补三偿等三措施三来保三证频三率和三电压三的稳三定。电力三系统三的供三电电三压（三或电三流）三的波三形为三严格三的正三弦形三。第三三节三发电三厂和三变电三所电三气设三备简三述1．电三气一三次设三备直接三生产三、转三换和三输配三电能三的设三备称三为电三气一三次设三备。一、三主要三电气三设备它们三主要三有以三下几三种：(1三)生产三和转三换电三能的三设备如发三电机三、电三动机三、变三压器三等，三它们三是直三接生三产和三转换三电能三的最三主要三的电三气设三备。(2三)接通三或断三开电三路的三开关三电器为满三足运三行、三操作三或事三故处三理的三需要三，将三电路三接通三或断三开的三设备三，如三断路三器、三隔离三开关三、接三触器三、熔三断器三等。(3三)限制三故障三电流三和防三御过三电压三的电三器如用三于限三制短三路电三流的三电抗三器和三防御三过电三压的三避雷三器、三避雷三针、三避雷三线等三。(4三)接地三装置用来三保证三电力三系统三正常三工作三的工三作接三地或三保护三人身三安全三的保三护接三地，三它们三均与三埋入三地中三的金三属接三地体三或接三成接三地网三的接三地装三置连三接。(5三)载流三导体电气三设备三必须三通过三载流三导体三按照三生产三和分三配电三能的三顺序三或者三说按三照设三计要三求连三接起三来，三常见三的载三流导三体如三母线三、架三空线三、电三力电三缆等三。(6三)补偿三装置如调三相机三、电三力电三容器三、消三弧线三圈、三并联三电抗三器等三。它三们分三别用三来补三偿系三统的三无功三功率三、补三偿小三电流三接地三系统三中的三单相三接地三电容三电流三、吸三收系三统过三剩的三无功三功率三等。(7三)仪用三互感三器如电三压互三感器三和电三流互三感器三，它三们将三一次三回路三中的三高电三压和三大电三流变三成低三电压三和小三电流三，供三给测三量仪三表和三继电三保护三装置三用。2．电三气二三次设三备对电三气一三次设三备进三行测三量、三控制三、监三视和三保护三用的三设备三，称三为电三气二三次设三备。三它们三主要三有：(1三)测量三仪表如电三压表三、电三流表三、功三率表三、电三能表三等，三它们三用以三测量三一次三回路三的运三行参三数。(2三)继电三保护三及自三动装三置它们三用以三迅速三反应三电气三故障三或不三正常三运行三情况三，并三根据三要求三切除三故障三、发三出信三号或三作相三应的三调节三。(3三)直流三设备直流三设备三主要三用于三供给三保护三、操三作、三信号三以及三事故三照明三等设三备的三直流三供电三，它三们有三直流三发电三机组三、蓄三电池三、硅三整流三装置三等。(4三)控制三和信三号设三备及三其控三制电三缆控制三设备三是指三对断三路器三进行三手动三或自三动的三开、三合操三作控三制的三设备三。信三号设三备有三光字三牌信三号、三反映三断路三器和三隔离三开关三位置三的信三号、三主控三制室三的中三央信三号等三。控三制电三缆是三连接三二次三设备三的电三缆。(5三)绝缘三监察三装置用以三监察三交流三和直三流系三统的三绝缘三状况三。二、三电气三设备三的额三定参三数电气三设备三的额三定参三数--三--三--用以三表明三电气三设备三在一三定条三件下三的长三期工三作最三佳运三行状三态的三特征三量的三值叫三做额三定参三数。三主要三有额三定电三压、三额定三电流三和额三定容三量。额定三电压--三--三-电气三设备三的额三定电三压是三按长三期正三常工三作时三具有三最大三经济三效果三所规三定的三电压三。为三使电三气设三备实三现标三准化三和系三列化三生产三，国三家规三定了三标准三电压三系列三如表1-三5所示三。额定三电流--三--三-电气三设备三的额三定电三流是三指周三围介三质在三额定三环境三温度三时，三其绝三缘和三载流三导体三及其三连接三的长三期发三热温三度不三超过三极限三值所三允许三长期三通过三的最三大电三流值三。（我三国基三准环三境温三度的三规定40三℃）电力三网的三额定三标准三电压(K三V)：0.三22、0.三38（低三压）3、6、10、35、60、11三0、22三0（高三压）33三0、50三0（超三高压三）75三0、10三00（特三高压三）额定三电压三的确三定方三法用电三设备三和电三力网三的额三定电三压我国三用电三设备三的额三定电三压与三电力三网的三额定三电压三是相三等的三。UN=三(U三a+三Ub三)/三2，±5三%发电三机额三定电三压1）可三直配三发电三机（三≯10三0M三W）ＵG.三N＝1.三05ＵW.三N（0.三4、6.三3、10三.5）。2）不三可直三配发三电机三（＞10三0M三W）13三.8、15三.7三5、18、20三kV等四三种。变压三器额三定电三压①Ｕd％≥7.三5或高三压侧三为35三kV及以三上ＵT2三.N＝1.三10ＵW.三N②阻抗三电压三Ｕd％＜7.三5或高三压侧三为35三kV以下三或短三线路ＵT2三.N＝1.三05ＵW.三N1）一三次绕三组相三当于三用户①不与三发电三机直三接相三连（三降压三变）ＵT1三.N＝ＵW.三N②与发三电机三直接三相连三（升三压变三、厂三变）ＵT1三.N＝ＵG.三N＝1.三05Ｕw.三N2）二三次绕三组三系三指空三载值我国三交流三电力三网和三电气三设备三的额三定电三压（kv）用电设备额定电压与电力网额定电压发电机额定电压变压器额定电压原边绕组副边绕组接电力网接发电机0.230.220.230.230.400.380.400.4033.1533.153.15及3.366.366.36.3及6.61010.51010.510.5及11353538.5606066110110121220220242330330363500500550750750825额定三电流三和额三定容三量额定三电流IN：与三介质三的周三围环三境温三度有三密切三关系三。若周三围介三质环三境温三度