发电厂交直流电源系统课件

发电厂交直流系统1要求:(1)在任何情况下都能不间断供电;(2)电源能量和电压质量均应能在最严重事故情况下保证用电设备可靠工作。一、操作电源分类交流操作电源直流操作电源:主要的操作电源；2（一）蓄电池组操作电源蓄电池是一种独立的可靠电源。在发电厂内发生任何事故时，甚至在全厂电源全部停电的情况下，蓄电池都应能保证直流系统中的用电设备可靠而连续地工作，同时还可以作为全厂事故照明电源。蓄电池分类密封型(免维护):具有使用方便、寿命长的特点敞开式直流操作电源可用来供电给直流控制负荷和直流动力负荷。31、酸性蓄电池：容量大，多用于大、中型发电厂和变电所。但由于它充电时要排出氢和氧的混合气体，有爆炸危险，而且随着气体带出硫酸蒸气，有强腐蚀性，限制了应用。放电过程:正常工作充电过程:当端电压由2.4V(最大电压)降至1.8～1.75V后，需充电后才能放电.2、碱性蓄电池：常用镉镍蓄电池，多用于中、小型发电厂和变电所。大电流放电性能好，机械强度高，使用寿命长，腐蚀性小，体积小，无需专用房间来装设，应用比较普遍。4（二）硅整流电容储能直流操作电源硅整流电容储能直流操作电源由硅整流设备和储能电容器两部分并联构成。正常运行时电容器充电储能，在故障情况下，直流母线电压过度降低或消失时，电容器迅速对继电器和跳闸回路放电，保证其正常动作。

优点：投资省、设备少、维护简单、占地面积小。主要缺点：储能容量有限而且电容放电电压按指数曲线衰减，不能保证对负荷长期连续供电，因此只能用作小型变电所的直流操作电源。5（三）复式整流直流操作电源提供直流操作电压的整流装置有两个：一是由变电所自用变压器或电压互感器供电的整流设备，属于交流电压供电；二是由电流互感器供电的整流设备，属于交流电流供电。因为仅有交流电压供电的直流操作电源，则当变电所内部或外部发生故障时，直流母线电压会降得很低，无法保证正常工作；而发生短路故障时，流过相关电流互感器的一次电流就是短路电流，由它供电的整流设备的输出电压反而增大。上述两种电源配合使用，能保证供电系统在正常和短路故障情况下直流系统均能可靠地供电。

特点:与上述电容储能式相比，复式整流装置的输出功率更大，电压稳定性更好。设备少、投资省、维护简单和占地小；但是整流系统设置和调试困难，其可靠性受系统运行方式影响较大，应用范围不广，仅适用于中小变电站或小型水电站。6二、直流系统的运行以蓄电池为例来介绍直流系统的运行。1.电压等级:基本单元为2V。蓄电池直流系统是由多个蓄电池串联而成的，其个数和组数应根据使用场所和直流系统的电压等级确定。直流系统的电压等级有220V、110V、48V和24V等。

大型火电厂采用220V和110V两种电压等级，将动力负荷和控制、信号、保护电源用蓄电池组分开，前者采用220V、后者采用110V。72.浮充电运行方式将充满电的蓄电池组与浮充电装置并联运行，浮充电装置正常工作时，除供给直流母线上的经常性负荷外，还用不大的浮充电电流向蓄电池浮充电以补偿蓄电池的自放电损耗，使蓄电池经常处于满充电状态。在需要很大冲击电流（如断路器合闸）时，绝大部分电流可由蓄电池组供给；在浮充电设备中断时，则全部直流负荷可由蓄电池组供电。3.直流系统接线图8图6.48蓄电池（EA和EB）、一套浮充电装置（DA和DB），两组蓄电池设一套共用充电装置（DC）主母线：1A和1B；充电母线：1CA和1CB联络开关：Q1和Q2；蓄电池电源开关：QA和QB整流充电设备输出开关：QCA和QCB采用单母分段方式。每段接一组蓄电池（EA和EB）、一套浮充电装置（DA和DB），正常时两段母线解列运行。两组蓄电池设一套共用充电装置（DC）9三、交流不停电电源采用交流操作电源，可使二次回路简化，投资减少，维护方便，但是它不适于比较复杂的继电保护、自动装置及其他二次回路。交流操作电源广泛用于中小工厂变配电所中断路器采用手动操作或弹簧操作及继电保护采用交流操作的场合。1.UPS供电电源来源交流整流直流系统旁路备用电源2.UPS组成整流充电装置逆变装置旁路装置:变压器、调压变、稳压器及控制器逆变103.UPS工作原理:(1)正常：由工作电源经整流、逆变后经K2K3K5提供交流220V恒频、恒压电源馈送到交流配电盘母线上供负载用。(2)工作电源或整流器故障:可由蓄电池直流系统供给。11(3)逆变器故障：由静态切换开关自动切换至旁路备用电源，经变压器，调压变压器及K1K3K4馈送到交流配电母线。逆变器的输出频率、相位应与备用电源保持同步。12小结13思考题与习题1、14不同类型的工厂，其供电系统组成各不相同。1.大型工厂及某些电源进线电压为35kV及以上的中型工厂：一般经过两次降压，也就是电源进厂以后，先经总降压变电所，将35kV及以上的电源电压降为6～10kV的配电电压，然后通过高压配电线路将电能送到各个车间变电所，也有的经高压配电所再送到车间变电所，最后经配电变压器降为一般低压用电设备所需的电压。

工厂供电系统组成15大中型工厂供配电系统特点：35~220kV电源进线设总降压站（供10kV设备）设车间变电所（供低压设备）（规模大、设备数量多、容量大、有中压设备。）

两级变电图6-1两次变压的供配电系统162.一般中型工厂的电源进线电压是6～10kV。电能先经高压配电所集中，再由高压配电线路将电能分送到各车间变电所或由高压配电线路直接供给高压用电设备。车间变电所内装设有电力变压器，将6～10kV的高压降为一般低压用电设备所需的电压(如220／380V)，然后由低压配电线路将电能分送给各用电设备使用。工厂供电系统组成17中型工厂供配电系统特点：单母线分段制。一条电源进线供电，另一条电源进线作为备用。10kV电源进线设配电所（供10kV设备）设车间变电所（供低压设备）（规模小、中压设备数量少、主要是低压设备）一级变电图6-2具有高压配电所的供电系统18图6-3低压进线的供配电系统小型工厂供配电系统3.对于小型工厂，由于所需容量一般不大于1000kVA，因而通常只设一个降压变电所，将6～10kV电压降为低压用电设备所需的电压。当工厂所需容量不大于160kVA时，一般采用低压电源进线，因此工厂只需设一个低压配电间，直接采用380/220V低压电源进线，将电能直接分配给各车间低压用电设备使用196.7.2工厂的自备电源对大型企业有重要的用电设备，供电可靠性要求较高，应有应急自备电源。自备电源柴油发电机组（常用）不间断电源（重要计算机系统用）20柴油发电机组优点：操作简便、起动迅速（电网停电时，10~15s可供电）效率高、功率范围大、体积小。运行可靠、维护方便公共电网21不间断电源特点：效率高、体积小。无噪声、振动可靠高、维护费用低容量相对较小用于电能质量要求高的场所正常时：公共电网供电，同时电池充电；电网没电时：切换到电池供电226.7.3车间（或小型工厂）变电所的主电路图1.只装有一台主变压器的小型变电所主电路图

只有一台主变压器的小型变电所，其高压侧一般采用无母线接线。高压侧采用隔离开关－断路器的变电所主电路如图所示。这种主电路由于采用了高压断路器，因而变电所的停、送电操作十分灵活方便。同时，高压断路器都配有继电保护装置，在变电所发生短路和过负荷时均能自动跳闸。由于只有一路电源进线，因而此种接线一般只用于三级负荷；如果变电所低压侧有联络线与其它变电所相连，则可用于二级负荷。

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2.装有两台主变压器的小型变电所主电路图

高压侧无母线、低压侧单母线分段的变电所主电路如图所示。这种主电路的供电可靠性较高。当任一主变压器或任一电源线停电检修或发生故障时，该变电所通过闭合低压母线分段开关，即可迅速恢复对整个变电所的供电。这种主电路可供一、二级负荷。24高压侧单母线、低压侧单母线分段的变电所主电路如图所示。这种主电路适用于装有两台及以上主变压器或具有多路高压出线的变电所，其供电可靠性也较高。当任一主变压器检修或发生故障时，通过切换操作，可很快恢复整个变电所的供电，此电路可供二、三级负荷；有联络线时，可供一、二级负荷。256.7.4总降压变电所主电路图

对于电源进线电压为35kV及以上的大、中型工厂，通常先经工厂总降压变电所将电压降为6～10kV的高压配电电压，然后经车间变电所降为一般用电设备所需的电压(如220V/380V)。工厂总降压变电所一般设变压器1～2台，电源进线1～2回，电压为35～110kV/6～10kV。

26一次侧采用桥形接线、二次侧采用单母线分段的总降压变电所主电路如图11.5.8所示。在这种主电路中，一次侧的高压断路器QF10跨接在两路电源进线之间，内桥形接线断路器处在线路断路器QF11和QF12的内侧，靠近变压器；外桥形接线断路器处在线路断路器QF11和QF12的外侧，靠近电源方向。这种主电路的运行灵活性较好，供电可靠性较高，

适用于一、二级负荷的工厂。

1.一次侧采用桥形接线、二次侧采用单母线分段的总降压变电所主电路27一、

二次侧均采用单母线分段的总降压变电所主电路如图11.5.9所示，

这种主电路兼有上述桥式接线运行灵活的优点，

但所用高压开关设备较多，

可供一、

二级负荷，

适于一、

二次侧进出线较多的总降压变电所。

2.一次、二次侧均采用单母线分段的总降压变电所主电路286.7.5低压供配电线路的接线方式

1放射式接线

图所示为低压放射式接线。此接线方式由变压器低压母线上引出若干条回路，再分别配电给各配电箱或用电设备。放射式接线的特点是：供电线路独立，引出线发生故障时互不影响，供电可靠性较高，但是一般情况下有色金属消耗量较多，采用的开关设备也较多。放射式接线多用于设备容量大或对供电可靠性要求较高的场合，例如大型消防泵、电热器、

生活水泵和中央空调的冷冻机组等。

292树干式接线

图所示为两种常见的低压树干式接线。树干式接线从变电所低压母线上引出干线，沿干线再引出若干条支线，然后再引至各用电设备。树干式接线的特点正好与放射式接线相反。一般情况下，树干式接线采用的开关设备较少，有色金属消耗量也较少，但干线发生故障时的影响范围大，因此供电可靠性较低。树干式接线在机械加工车间、工具车间和机修车间中应用比较普遍，而且多采用成套的封闭型母线，使用灵活、方便，也比较安全，很适于供电给容量较小而分布较均匀的用电设备，如机床、小型加热炉等。图(b)所示的“变压器－干线组”接线还省去了变电所低压侧的整套低压配电装置，从而使变电所结构大为简化，

投资大为降低。

30(a)低压母线放射式接线；(b)“变压器－干线组”接线

31某校实验楼树形供电线路示意图去教学楼去宿舍食堂干线干线干线2#生活区配电柜1#教学区配电柜3#实验区配电柜实验楼总配电箱……X房间配电箱X房间配电箱分支线分支线分支线2层配电箱11层配电箱1层配电箱1#主配电柜10kV去报告厅实验楼配电变压器配电柜32图(a)和(b)所示为一种变形的树干式接线，通常称为链式接线。链式接线的特点与树干式基本相同，适于用电设备彼此相距很近而容量均较小的次要用电设备。链式相连的设备一般不超过5台；

链式相连的配电箱不宜超过3台，且总容量不宜超过10kW。

333环形接线

图所示为由一台变压器供电的低压环形接线方式。环形接线实质上是两端供电的树干式接线方式的改进型。一个工厂内的一些车间变电所低压侧也可以通过低压联络线相互连接成为环形。环形接线供电可靠性较高，任一段上的线路发生故障或检修时，都不致造成供电中断；或只短时停电，一但切换电源的操作完成，即能恢复供电。环形接线可使电能损耗和电压损耗减少，但是环形系统的保护装置及其整定配合比较复杂，如配合不当，容易发生误动作，

反而会扩大故障停电范围。

346.7.6工厂供电设计的主要内容工厂供电设计变配电所设计---供配电系统、变压器、开关设备配电线路设计—线缆的选择电气照明设计---光源、灯具线缆选择及布置设计一般分为两个阶段扩大初步设计阶段施工设计阶段。351设计前需要收集的原始资料工厂总平面图、各车间土建平、剖面图；生产工艺、全厂所有用电设备性质、容量、台数、平面布置等有关技术数据；全厂的年产量或年产值及年最大负荷利用小时；向供电部门了解：电源系统电抗、对功率因数要求继电保护方式，电流保护动作时间电能计量方式，电费收取方式向气象、地质部门了解年、月、日平均最高温度、主导风向、年雷暴日数土壤温度、土壤电阻、冻土层深度地震烈度、最高洪水水位362扩大初步设计的主要内容（一）（1）按照工艺、公用设计所提供的资料，计算车间及全厂的计算负荷；（2）根据车间环境及计算负荷数字，选择车间变电所位置及变压器容量、数量；（3）根据负荷等级，全厂计算负荷，选定供电电源、电压等级及供电方式；（4）确定提高功率因数的补偿措施；（5）选择总降压变电所（配电所）位置、变压器台数及容量；373扩大初步设计的主要内容（二）（6）确定总降压变电所（配电所）接线图和厂区内的高压配电方案；（7）选择高压电气设备及配电网路载流导体的截面，必要时，并需进行短路条件下动稳定及热稳定的校验；（8）选择继电保护及供电系统的自动化方式，进行参数的整定计算；（9）提出变电所和工厂建筑物的防雷措施、接地方式及接地电阻的设计计算；（10）选定高压变电所的控制及调度方式；（11）核算建设所需器材与总投资。384扩大初步设计需提交的技术资料设计说明书供电系统总体布置图变配电所主电路图平、剖面图二次回路图设备材料清单及工程概（预）算报上级主管部门审批。395施工设计在初