发电输电变电的电气部分

发电输电变电的电气部分第1页，课件共55页，创作于2023年2月第二章发电、变电和输电的电气部分学习目的：通过本节的学习，使学生熟悉发电厂、变电站中常用电气设备的类型和各种电气设备的作用；掌握电气接线的概念。本章主要内容：☞概述（发电厂、变电站的电气设备及电气接线）☞发电厂、变电站的电气部分☞高压直流输变电☞高压交流输变电

第2页，课件共55页，创作于2023年2月火电厂的电气主接线图第3页，课件共55页，创作于2023年2月第一节概述一、电气设备根据电气设备作用的不同，分两种类型：☞一次设备☞二次设备第4页，课件共55页，创作于2023年2月一次设备一次设备的类型：

1、生产和转换电能的设备。

2、接通和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、接地装置。一次设备的概念：生产、变换、输送、分配和使用电能的设备称为一次设备。第5页，课件共55页，创作于2023年2月1、生产和转换电能的设备发电机：机械能转化为电能；电动机：电能转化为机械能；变压器：将电压升高或降低；GMT发电机第6页，课件共55页，创作于2023年2月2、接通或断开电路的开关电器

开关电器作用：☞正常运行时合、分电路；☞事故（短路）时能在继电保护装置控制下切断故障回路；☞检修时使被检修设备与电源可靠隔离。

上述功能决定了开关电器在电力系统中起着非常重要的作用，占60%以上！!第7页，课件共55页，创作于2023年2月2、接通或断开电路的开关电器开关电器的分类：（按电压等级的高低）

高压开关电器低压开关电器第8页，课件共55页，创作于2023年2月高压断路器☞作用：①正常状况下，控制各电力线路和设备的开断与闭合。②电力系统发生故障时，能自动切除短路电流，保证电力系统正常运行。具有灭弧装置。可做操作电器！☞文字符号：QF☞图形符号：QF☞类型：（按灭弧介质的不同分类）油断路器、压缩空气断路器、SF6断路器、真空断路器第9页，课件共55页，创作于2023年2月隔离开关☞作用：①设备检修时，隔离开关用来隔离有电和无电部分，形成明显的开端点，以保证工作人员和设备的安全。②一般与断路器配合使用，进行倒闸操作，以改变电力系统的运行方式。无灭弧装置，不能开断电流，故不可做操作电器！☞文字符号与图形符号：QSQSQFQS第10页，课件共55页，创作于2023年2月隔离开关与断路器配合使用：第11页，课件共55页，创作于2023年2月高、低压熔断器☞作用：流过短路电流或较长时间过电流时熔断，来保护电器设备。注意事项：

6kV熔断器只能用于6kV，不能用于3kV。

10kV熔断器只能用于10kV，不能用于6kV。☞文字符号与图形符号：FUFU第12页，课件共55页，创作于2023年2月低压断路器（自动空气断路器、自动空气开关）☞作用：①对低压配电电路实行通断操作。②当电路内出现故障时，能在自身开关所带保护元件作用下自动断开主回路。

☞文字符号与图形符号：QA

是低压配电系统中的主要开关。

万能式低压断路器第13页，课件共55页，创作于2023年2月接地开关☞作用：检修设备时起隔离电源的作用。☞文字符号与图形符号：

QE

高压接地开关第14页，课件共55页，创作于2023年2月接地开关的使用：第15页，课件共55页，创作于2023年2月3、限制过电流和防御过电压的保护电器（1）电抗器。

作用：限制电力系统中短路电流。

文字符号与图形符号：L（2）避雷器

作用：防御电力系统过电压。

避雷器类型：保护间隙、管型避雷器、阀型避雷器、磁吹式避雷器、氧化锌避雷器等。第16页，课件共55页，创作于2023年2月电抗器的安装地点第17页，课件共55页，创作于2023年2月避雷器的安装地点第18页，课件共55页，创作于2023年2月4、载流导体作用：连接各种电气设备（使发电、输电、用电成为一个可灵活调度的系统）。分类：

电缆：自身包括有绝缘的导体

裸导体：无绝缘的导体。需要绝缘子支撑与悬挂，穿过建筑物时需要穿墙套管。第19页，课件共55页，创作于2023年2月5、接地装置作用：是电力系统正常运行的需要，也是安全用电的有效措施。它是埋入地中的金属导体或与电气设备相连的金属线。分类：工作接地保护接地防雷保护接地第20页，课件共55页，创作于2023年2月工作接地作用：为了保证电气设备在正常与故障情况下可靠的工作而进行的接地。包括：中性点直接接地、中性点非直接接地。ABC0第21页，课件共55页，创作于2023年2月保护接地概念：

电气设备的金属外壳、钢筋混凝土杆、金属杆塔、互感器的二次绕组等由于带电导体绝缘损坏，有可能使其带有危险的高压，为了防止这种电压危及人身和设备的安全而设的接地，叫保护接地。包括：

电机、变压器等电器的底座和外壳；互感器的二次绕组；配电屏与控制屏的框架。第22页，课件共55页，创作于2023年2月防雷保护接地避雷针、避雷器等。第23页，课件共55页，创作于2023年2月二次设备

概念：对一次设备的工作进行监察、测量、控制和保护的设备称二次设备。分类：

1、测量表计

2、继电保护及自动装置

3、直流电源

4、互感器第24页，课件共55页，创作于2023年2月二次设备1、测量表计作用：测量电路中的参数。

例：电流表、电压表、功率表、电能表等。

2、继电保护及自动装置作用：电力系统故障时，这些装置能迅速反应，并进行自动监控和调节。3、直流电源设备作用：供保护用或事故时照明用。

例：直流发电机、蓄电池等第25页，课件共55页，创作于2023年2月4、一种特殊的设备——互感器作用：

将一次接线系统的高电压、大电流变换成标准等级的低电压（100V）和小电流（5A/1A），向二次测量、控制与调节装置及仪表提供电压、电流信号。

因此互感器是连接一次回路与二次回路的设备，它是一次回路与二次回路的分界线。类型：电压互感器、电流互感器。第26页，课件共55页，创作于2023年2月互感器符号图：电压互感器

TV双绕组三绕组电流互感器

TA单次级双次级第27页，课件共55页，创作于2023年2月互感器的使用示意图：第28页，课件共55页，创作于2023年2月二、电气接线

电气接线的概念：

在发电厂和变电站中，根据各种电气设备作用和要求，按一定的方式用导线连接起来所形成的电路。类型：

1、电气主接线（一次接线）

2、二次接线第29页，课件共55页，创作于2023年2月1、电气主接线

电气主接线概念：

由一次设备按照预期的生产流程所连成的回路，称一次回路，又叫一次接线、电气主接线。主接线图：

一次电路中，各设备元件按规定的图形符号表示的电路图称一次电路图，又叫主接线图。举例（见下页）注意：电气主接线图一般用单线图表示三相电路！!第30页，课件共55页，创作于2023年2月火电厂电气主接线图第31页，课件共55页，创作于2023年2月母线：发电厂、变电站中通常出线和发电机电源数目教多，为了便于二者的连接，常用母线将电源和出线连接起来。作用：汇集、分配、传输电能。W

表示方法：第32页，课件共55页，创作于2023年2月配电装置

概念：

根据电气主接线的要求，由开关电器、母线、保护和测量设备以及必要的辅助设备和建筑物组成的整体。分类（按照安装地点的不同）屋内配电装置屋外配电装置第33页，课件共55页，创作于2023年2月屋内配电装置屋外配电装置第34页，课件共55页，创作于2023年2月2、二次接线

二次接线概念：

二次设备连成的电路，称二次电路，又称二次接线。二次接线图概念：二次接线中，各元件按规定的图形符号表示的电路图。二次接线作用：为了保证一次接线安全、可靠、经济的运行，对一次接线中的设备实施测量、控制、调节。第35页，课件共55页，创作于2023年2月第二节发电厂的电气部分一、300MW机组电气部分1、电气主接线2、主要电气设备二、600MW机组电气部分三、1000MW机组电气部分第36页，课件共55页，创作于2023年2月(1)发电机：额定功率300MW，额定电压20kV，额定电流10189A，cosΦ＝0.85，额定转速=3000r／min。(2)主变压器：额定容量360MV.A，额定电压242±2×2.5%/20kV，额定电流858.9／10392.3A，连接组别为YN，d11。(3)高压厂用变压器：额定容量40／20-20MVA，额定电压20±2×2.5％／6.3-6.3kV，接线组别为D，d12，d12(4)电压互感器：JDZJ-20型，(5)高压熔断器：RN4-20型,额定电流20KA，额定容量4500MV.A(6)避雷器(7)电流互感器：LRD-20型，变比1200／5A.(8)中性点接地变压器：型式为干式、单相、额定电压20／0.23kV，额定容量为25kV·A，二次侧负载电阻为0.5~0.6Ω，换算至变压器一次侧电阻值为3781~4537Ω可见发电机中性点实际为高电阻接地方式，用来限制电容电流。第37页，课件共55页，创作于2023年2月全连分相封闭母线的优点：

(1)供电可靠。封闭母线有效地防止了绝缘遭受灰尘、潮气等污秽和外物造成的短路。

(2)运行安全。由于母线封闭在外壳内，且外壳接地，使工作人员不会触及带电导体。

(3)出于外壳的屏蔽作用，母线电动力大大减少。而且基本消除了母线周围钢构件的发热。

(4)运行维炉工作量小。第38页，课件共55页，创作于2023年2月第39页，课件共55页，创作于2023年2月第三节高压交流输电一、概述采用高压交流输电的原因：1、长距离输送电能；2、大容量输送电能；3、节省基建投资和运行费用；4、电力系统互连。电压等级(kV)输送距离(km)输送容量(MW)106~200.2~23520~252~1511050~10010~50220100~300100~500第40页，课件共55页，创作于2023年2月二、我国330kV及以上超高压输电线路☞我国第一回330kV线路正式投运。

1972年，使刘家峡水电站的电力送入了西北电力系统。线路全长约534千米。☞我国第一回500kV线路正式投运。

1981年，在华中电力系统建成。☞我国第一回750kV线路正式开工。

2003年9月在西北开工，可促进西电东送。线路全长约595千米。☞我国第一回1000KV线路正式开工.

2006年8月19日，我国首条1000kV特高压示范线路工程开工建设。线路全长约653.8千米。第41页，课件共55页，创作于2023年2月三、500kV变电站电气主接线1、升压变电站第42页，课件共55页，创作于2023年2月500kV变电站电气主接线2、降压变电站第43页，课件共55页，创作于2023年2月主要设备1、主变压器

2、断路器

3、隔离开关

4、电压互感器

5、电流互感器

6、避雷器

7、并联高压电抗器和抽能并联高压电抗器第44页，课件共55页，创作于2023年2月

并联高压电抗器和抽能并联高压电抗器1）轻空载或轻负荷线路上的电容效应，以降低工频暂态过电压2)改善长输电线路上的电压分布。防止操作过电压。3)在大机组与系统并列时降低高压母线上工频稳态电压，便于发电机同期并列。4)防止发电机带长线路可能出现的自励磁谐振现象。

5)使轻负荷时线路中的无功功率尽可能就地平衡，防止无功功率不合理流动同时也减轻了线路上的功率损失。6)当采用电抗器中性点经小电抗接地装置时，还可用小电抗器补偿线路相间及相地电容，以加速潜供电流自动熄灭，便于采用。第45页，课件共55页，创作于2023年2月第四节高压直流输电一、高压直流输电概述1、直流输电发展概况1882年：1.5～2kV直流电压，57km输电线路。1912年：100kV，功率为15MW，190km1954年：100kV，功率为20MW，96km

（采用汞弧阀做换流装置，发展较慢）1976年：采用晶闸管做换流装置，发展迅速。第46页，课件共55页，创作于2023年2月第四节高压直流输电世界直流输电：输送容量最大的直流输电（巴西）：±600kV，长度806km，容量为6300MW电压等级最高：（前苏联）±750kV，长度2414km，容量为6000MW我国直流输电：1、葛洲坝－上海南桥：（1990年8月）

±500kV，长度1045.7km，容量为1200MW2、天生桥-广东，三峡-华东，三峡-广东等

±500kV第47页，课件共55页，创作于2023年2月我国直流输电：3、四川±800千伏特高压直流输电四川特高压工程三大项目：（1）向家坝―上海±800千伏特高压直流输电示范工程是我国自主设计、自主建设的世界上第一个特高压直流工程，

这是目前开工建设的世界上电压等级最高、输送距离最远、容量最大的直流输电工程

工程额定输送功率640万千瓦，最大输送功率700万千瓦。已于2010年7月竣工，投入运行。第48页，课件共55页，创作于2023年2月我国直流输电：（2）四川第二个±800千伏特高压直流输电工程――锦屏-苏南工程，在2008年11月14日得到了国家发改委的核准。工程起点于四川西昌裕隆换流站，落点为江苏同里换流站，线路长度2095千米，输送容量达720万千瓦。该工程预计于2011年单极投运。（3）四川第三个±800千伏特高压直流输电工程——溪洛渡-浙西工程，已于2009年底开工建设。目前四川省电力公司在国家电网公司统一安排下，已开始办理该项目的选址意见书、用地预审等项目核准支持性文件。水土保持、地灾压矿、环评等前期工作正在开展，初步设计已开始进行。第49页，课件共55页，创作于2023年2月2、直流输电的优点

（1）线路造价低、年运行费用省A、如果输电线路建设费用相等，则直流输送的功率可为交流输送功率的1.5倍。B、在导线截面相等并输送同样功率时，直流线路发生的功率损耗约比交流线路少1／3。C、双极直流线路的年平均损耗仅为相同交流线路的50～60％。D、直流电缆比交流电缆的造价在同样电压等级下要低得多。第50页，课件共55页，创作于2023年2月2、直流输电的优点（2）没有运行稳定问题

用直流输电线路连接两个交流系统，就不受距离的限制，两端交流系统不需要同步运行，各自的电压、频率、相角与对侧无关。(3)能限制短路电流。