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—配电装置风力唇发电晨厂内蒙古伟风能储容量全国制第一目前，娘内蒙古将建有辉汇腾锡勒株、达里或、锡林伟浩特等歼几个大夏型风力能发电厂奇。截至200门4年底，是全区累隔计推广松小型风仓力发电刊机15.眉8万台壶，解喂决了15万散居鄙牧户的朋基本生超活用电供。截至200棵5年底龟，内活蒙古丛风力嘱发电赏厂总仰装机婆容量兵达到16.挑6万千家瓦，玻居全柴国第碑一位蝇，200未6年风匀力发走电总铲装机洞容量跪发展猴到10活0万千昏瓦。据内蒙受古工业竹大学能饰源与动肥力工程剖学院刘限志璋教歼授介绍哗，内蒙哲古10米高巨度可膝开发惠利用惠的风添能储谁量为1.烦01亿千瓦休，占全嫩国总储候量的40%，居全卷国首位穴；50米高度容可开发裕利用的岂风能储敲量为2.圾02亿千租瓦，豪占全滤国总粘储量误的40%。但睬是，秩由于堤风电距成本枕高、慈投资义大、朽价格铁尚未居确定罪以及风缺乏忙自主美研发减的大猜型风蜜机制泻造技胀术等范，内让蒙古鱼目前搞已经偶开发辟利用烫的风钱能还地不到吵风能渔总储宣量的1%。内蒙取古风达电开兰发正号处在牲发展购时期父，到201萄0年计划壶发展为40慕0万千锯瓦。地球本您身是个茶大热库烈，地热舰资源遍伐布世界锡各地。闻仅地表10公里颤以内据就有秧可供弊开采牢的热赌能，鉴地热秀能的称储量谱很大，缺它的勒总量础大约症是煤盏炭的辉一亿虫七千珍万倍题。但饼是，翅目前世界站上实惊际能蓄利用万的地针热资查源很杠少，逝主要逐限于弯蒸汽毅田和热水田换，这两集者统称徒为地热播田。地女热电站辈是清洁硬的能源。它捆的发电仙成本比毫水电和讲火电都显低，而富且地热轧发电后排出的织热水还摘可以供糕采暖、务医疗、捎提取化吓学物质苗等利用，谢所以薪目前岩地热滚发电冒发展同很快感。（3）地热既发电地热阿发电懒厂（4）潮汐领发电利用潮怀汐的落影差推动起水轮机习而发电适称之为庆潮汐发故电。即库在海湾屈或河流计入海口屠处筑起盼堤坝，挖涨潮时挠蓄水，库高潮时这关闭。棉退潮时师形成足榴以使水晕轮机工主作的落担差时才饥开始放眠水，将临蓄水放窝出，驱拆动水轮咐发电机批发电。潮汐能堪是地球嘱在自转犹过程中条，海水泉受月流犁重力牵什引产生汪的。还讲有小部谜分潮汐删是受太胳阳引力桥牵引形陵成的。战海水涨刊落的周注期为12小时25分钟，潜同时在穗海底造荐成三角老流。潮汐发电示意图中国阵最大泥的潮类汐发孝电站吐：浙订江江重厦潮牢汐电转站，Pe=吐320挽0KW世界最烘大的潮蜻汐发电断站：法箱国北部LaR项anc警e河，Pe皇=2雅40蛛MW世界最狐高的潮紫汐发电孤站：加画拿大Fu暗nd蚀y高达39英尺，Pe=懂20M豪W世界布首座剧海底虏潮汐只发电轮站：皮挪威宣北部Kva凯lsu蒸nd咳Pe觉=30垃0KW二、变恐电所的龟基本类塘型变电所菜起着变烘换和分羞配电能单的作用颂。从发腹电厂送魄出的电堂能一般湿经过升渠压远距伴离输送乖，再经伪过多次逃降压后暖才供给卧用户使帅用，所阴以电力犬系统中慢的变电碧所的数邮量多于酸发电厂日，变压请器的容桶量约是朽发电机疏容量的7~1田0倍。变电桑所分伶为发冶电厂虾的变赏电所柜（升县压变售电所膝）和挪电力引网的卡变电符所（蛮降压蜡变电项所），根据变街电所在朗电力系拌统的地俯位与供蜘电范围瞒，可以营将其分在为以下斥几类。1.枢纽变奏电所1)枢纽变松电所位班于电力碌系统的吵枢纽点态，汇集碍着电力裁系统中妨多个大梳电源和迁多回大凝容量的衫联络线忆，连接吴着电力俯系统的熊多个大部电厂和阵大区域营。2)电压毒等级谊一般疲为33舞0泥~层50租0蕉kV。3)枢纽变逼电所在丸系统中经的地位葵非常重处要，若柳发生全法所停电理事故，察将引起泥系统解棕列，甚植至系统乏崩溃的掩灾难局凶面。2.中间变衣电所1)中间变纱电所高嗓压侧与衬枢纽变纹电所连杰接，以类穿越功秆率为主竟，在系教统中起袍交换功音率的作湾用，或端使高压躁长距离摆输电线孩路分段姑，它一齐般汇集2~归3个电源施，这样运的变电担所主要吧起中间盖环节作拆用。2)电压等茫级多为22礼0~扰33什0携kV，其中澡压侧一颤般是110沃~22今0k外V，供给旺所在的买多个地咐区用电春并接入窑一些中蝴小型电食厂。3)当全鞋所停竿电时确，将董引起席区域碧电网给解列弦，影甩响面导也比博较大庸。3.地区变惩电所1)地区变接电所主筛要任务沟是给地颤区的用喘户供电欢，它是竖一个地珠区或城耗市的主娃要变电肢所。2)电压等源级一般肿为110甘~22恭0k说V。3)若发生醒全所停颈电事故方，只造同成本地托区或城晃市停电森。4.终端变元电所1)终端变诞电所位术于输电脆线路的椅末端，就靠近负抗荷点。2)高压侧傍电压多效为11爪0影kV或者塘更低获（如35言k祥V），经技过变压疮器降压殿为6~1侄0k养V电压进后直碰接向普用户的送电连。3)若发生阻全所停低电事故欣，只是铸所供电档的用户摆停电，神影响面码较小。分为：弓输电线瞒路、配慈电线路三、灭电力负线路电力吊系统牌的优锻越性失：（1）提高沉了电力席网运行唤的可靠蚁性（2）提低高了哈供电寇的稳需定性（3）提高雷了发电遍的经济称性对电力印系统运植行的特奴点基本笑要求：特点史：（1）生产延、分配蓝、输送踢、再分痰配具有板同时性执；（2）正合常输啊电过予程和蜻故障址过程条都非迷常迅水速；（3）电秒力系融统的群地区倘性特史点较似强，据组成必情况据不尽江相同绝；（4）电漫能生布产与胞国民夹经济鸭、人集民生未活的符关系扛密切蜜。基本要梢求：（1）保筹证供晓电的缠安全先可靠连性Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类负谎荷（2）保证畜电能的痒良好质拉量（3）保乞证足眉够的趁发电疤功率白和发睛电量（4）保蒜证电发力系岔统运拾行的蓄稳定银性（5）保枣证电潮力系协统运显行的尖经济槐性电压旬和频编率线路搞额定芽电压错正常跟运行倚电压继允许减变化适范围35k韵v及以傍上±5%的UN10k探v及以但下±7堵%UN低压产照明漂及农沉业用纲电(+竟5%赚~括-1凡0%窃)U复e我国够规定洲的电旅力系犬统的稳额定苍频率揪为50弟HZ大容量狡系统允车许频率燥偏差±0勿.2倘H织Z中小容朴量系统漠允许频吃率偏差±0.颜5H彩Z。电压的冒允许变骂化范围如见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

频率主滔要取决愈于有功争功率的平衡协。电压主度要取决垦于无功断功率的平垂衡。可通过错调频、直调压和耍无功补拿偿等措勒施来保冒证频率典和电压偷的稳定轿。电力系傍统的供湾电电压并（或电段流）的揭波形为海严格的炉正弦形播。第三节取发电厂泄和变电野所电气订设备简恐述1．电气捕一次设异备直接咽生产铃、转舱换和神输配磨电能链的设薄备称致为电拜气一魂次设疫备。一、主选要电气析设备它们臣主要忙有以却下几河种：(1)生产茧和转罚换电茧能的霞设备如发饭电机丙、电抵动机搏、变旷压器牵等，竞它们动是直识接生报产和滋转换伍电能致的最盼主要妖的电允气设立备。(2)接通或菌断开电东路的开喜关电器为满窃足运局行、生操作乐或事耀故处鲁理的值需要卖，将稳电路烂接通您或断吃开的舞设备陡，如剧断路储器、技隔离弟开关责、接猛触器伪、熔激断器挺等。(3给)限制蛇故障位电流绢和防朴御过垒电压漂的电拢器如用葵于限骂制短主路电肚流的陵电抗扭器和猛防御悲过电扰压的裁避雷朽器、扎避雷真针、饭避雷怜线等狭。(4往)接地装派置用来吧保证鼓电力电系统幸正常述工作槽的工叙作接堵地或掏保护彼人身搭安全勾的保轻护接珍地，朋它们子均与惭埋入魄地中忆的金局属接锡地体感或接年成接矛地网孙的接罚地装柴置连勾接。(5滩)载流喝导体电气设齐备必须危通过载氏流导体而按照生坟产和分索配电能川的顺序毯或者说铲按照设颗计要求迎连接起析来，常捏见的载遇流导体裙如母线膝、架空想线、电昌力电缆当等。(6俯)补偿趁装置如调相糟机、电光力电容乎器、消崭弧线圈槽、并联圈电抗器男等。它敌们分别己用来补再偿系统松的无功糠功率、核补偿小歼电流接气地系统协中的单测相接地输电容电钥流、吸尤收系统锄过剩的显无功功织率等。(7炕)仪用互删感器如电创压互起感器框和电选流互少感器秀，它绕们将超一次练回路蜜中的颈高电古压和畜大电便流变陆成低表电压打和小丹电流晨，供吨给测易量仪通表和述继电皂保护辜装置附用。2．电气妖二次设更备对电附气一版次设节备进花行测浊量、宵控制分、监沟视和菜保护欢用的洋设备烧，称异为电叨气二毒次设秆备。臂它们溪主要奸有：(1)测量仪陶表如电场压表功、电继流表后、功窄率表更、电仙能表浮等，梅它们臣用以般测量眨一次伟回路饲的运两行参订数。(2)继电保铅护及自见动装置它们用熟以迅速征反应电申气故障衰或不正漠常运行福情况，虏并根据峡要求切视除故障巩、发出锅信号或煤作相应扒的调节断。(3劫)直流设掉备直流设浪备主要竟用于供左给保护注、操作废、信号浊以及事械故照明渴等设备缺的直流部供电，谋它们有合直流发陡电机组纵、蓄电畜池、硅铁整流装尸置等。(4豪)控制茶和信慕号设蒙备及草其控哭制电易缆控制防设备达是指询对断样路器貌进行篇手动悔或自调动的阀开、印合操先作控排制的严设备觉。信杰号设凉备有绕光字帆牌信业号、刑反映忆断路圾器和交隔离蚕开关际位置橡的信做号、窃主控难制室贝的中鼠央信接号等广。控中制电针缆是敬连接括二次槐设备陵的电享缆。(5)绝缘监环察装置用以斯监察扬交流尿和直撤流系榴统的完绝缘罢状况般。二、市电气笑设备登的额爆定参浮数电气设厕备的额值定参数---格---用以陪表明谋电气胳设备免在一饼定条障件下剩的长跑期工樱作最引佳运找行状毅态的故特征侦量的辫值叫庭做额退定参高数。工主要代有额密定电够压、爷额定丽电流魂和额惭定容袍量。额定电孔压---炎--电气神设备据的额也定电衫压是阅按长索期正粱常工兰作时衡具有债最大呀经济森效果棕所规纤定的您电压阶。为具使电异气设交备实俘现标暗准化绵和系塞列化希生产鸽，国舍家规郊定了拼标准鹊电压虚系列胀如表1-5所示。额定蜻电流---钱--电气设漫备的额伍定电流揪是指周熟围介质肾在额定露环境温滔度时，慎其绝缘锄和载流暂导体及着其连接确的长期梦发热温扛度不超竟过极限坝值所允铁许长期棋通过的炉最大电福流值。（我国真基准环枣境温度召的规定40℃）电力网屋的额定厉标准电尾压(KV腿)：0.2测2、0.拥38（低棒压）3、6、10、35、60、11芝0、220（高括压）330、500（超治高压侦）750、100树0（特诞高压写）额定抱电压骄的确家定方吐法用电扭设备微和电瘦力网汉的额木定电端压我国热用电杰设备盆的额两定电屑压与庙电力夺网的燃额定升电压惕是相傍等的诵。UN=僚(U胡a+洪Ub继)/赴2，±5体%发电机巴额定电匀压1）可直通配发电粗机（≯10嚼0M症W）ＵG.N＝1.0贫5ＵW.N（0.律4、6.抹3、10雷.5）。2）不岛可直胁配发要电机英（＞10匆0M约W）13.辈8、15捏.7坦5、18、20去kV等四种品。变压哭器额繁定电棚压①Ｕd％≥7.5或高压繁侧为35挎kV及以回上ＵT2.希N＝1.1断0ＵW.N②阻抗电坏压Ｕd％＜7.5或高秋压侧瞧为35k晨V以下或辉短线路ＵT2.饰N＝1.0垮5ＵW.N1）一次差绕组相本当于用拨户①不与伙发电逆机直娇接相摘连（瓦降压摘变）ＵT1役.N＝ＵW.N②与发赔电机贪直接数相连短（升季压变院、厂罩变）ＵT1.课N＝ＵG.N＝1.全05Ｕw.N2）二害次绕扬组丝式系圣指空划载值我国交友流电力郊网和电浆气设备骡的额定删电压（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额定卖电流龙和额筐定容估量额定眨电流IN：与稼介质肌的周腥围环绸境温疤度有医密切呼关系扎。若周廉围介勿质环悟境温族度不洒等于优额定跌计算躬温度+45袖℃酸I<IN如某变茂压器：