发电厂电气部分-第二章 发电、变电的电气部分

第二章发电、变电和输电的电气部分

北方民族大学电信学院电气工程系主要内容概述发电厂的电气部分目标和要求：了解发电厂和变电站中电气设备的分类，掌握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；掌握300MW、600MW和1000MW发电机组电气部分接线特点及使用的主要电气设备。重点：一次接线和二次接线的概念及作用；300MW、600MW和1000MW发电机组电气部分接线特点。本章学习要点一、电气设备

为了满足电力生产和保证电力系统运行的安全稳定性和经济性，发电厂和变电站中安装有各种电气设备其主要任务是启停机组、调整负荷、切换设备和线路、监视主要设备的运行状态、发生异常故障时及时处理等。 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一节概述一次设备概念：直接生产、变换和分配电能的设备。类型生产和转换电能的设备；接通或断开电路的开关设备；载流导体；仪用互感器；保护电器；接地装置；无功补偿设备；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：将电压升高或降低以满足输配电需要。1.生产和转换电能的设备

发电机分类直流发电机、交流发电机（同步发电机、异步发电机）

工作原理基于电磁感应定律和电磁力定律

文字符号：G图形符号：旧

电动机分类直流电动机、交流电动机工作原理磁场对电流受力的作用，使电动机转动文字符号：M图形符号：

变压器分类升压变压器，降压变压器主要作用升压变压器将一种电压升高另一种（两种）电压。降压变压器将一种电压升高另一种（两种）电压。文字符号：T图形符号：2、接通或断开电路的开关设备开关电器作用：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！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

高压断路器主要作用：是发电厂或变电所中 最重要的电气设备之一正常状况下，控制各电力线路的开断与闭合；事故时在继电保护装置控制下能自动切除短路电流；

具有灭弧装置，可做操作电器!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；文字符号：QF图形符号：

隔离开关主要作用： 隔离电压、切换电路、拉合小电流回路。

无灭弧装置，不能开断电流，故不可做操作电器！文字符号：QS图形符号：负荷开关介于断路器与隔离开关之间的一种简易电器开关。主要作用：专门用来接通或断开正常工作时的负荷电流，但不能切断短路电流！具有灭弧栅；一般与熔断器配合使用。由熔断器切断过载及短路电流，由负荷开关接通或断开负荷电流；文字符号：QL图形符号：高、低压熔断器主要作用：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：FU图形符号：自动空气开关（自动空气断路器、低压断路器）主要作用：

对低压配电电路实行通断操作；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：QA图形符号：是低压配电系统中主要开关！接地开关主要作用：检修设备时起隔离电源的作用。文字符号：QE图形符号：3.载流导体主要作用：连接各种电气设备（使发电、输电和用电成为一个可灵活调度的系统）。分类：母线：汇集和分配电能；电缆：自身包括有绝缘的导体；架空线：无绝缘的导体；注意：需要绝缘子支撑与悬挂，穿过建筑物时需要穿墙套管。4.仪用互感器主要作用：

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。分类：电压互感器、电流互感器电压互感器主要作用：将一次回路高电压降为二次回路标准低电压，使测量仪表和保护装置标准化、小型化。使二次设备与高压部分隔离，其二次侧均接地，保证设备和人身安全。文字符号：TV图形符号：电流互感器主要作用：将一次回路大电流降为二次回路标准小电流使测量仪表和保护装置标准化、小型化。使二次设备与高压部分隔离，其二次侧均接地，保证设备和人身安全。文字符号：TA图形符号：5.保护电器（1）电抗器

主要作用：限制电力系统中短路电流。

文字符号：L

图形符号：（2）避雷器主要作用：用来限制作用于电气设备上的大气过电压的一种防雷保护设备。文字符号：F图形符号：6.接地装置 主要作用： 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工作接地主要作用：

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。保护接地定义：

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机人身和设备的安全而设置的接地。包括：电机、变压器等点起的底座和外壳；互感器的二次绕组；配电屏与控制屏的框架。防雷保护接地 避雷针、避雷器等。7.无功补偿设备分类：

调相机、电力电容器、消弧线圈、并联电抗器等。作用：

用来补偿系统的无功功率、补偿小电流接地系统中的单相接地电容电流、吸收系统过剩的无功功率等。二次设备概念：对一次设备的工作进行测量、控制、保护和监察的设备。类型测量表计；继电保护及自动装置；直流设备；操作电器、信号设备及控制电缆；1、测量表计作用：测量电路中的电气参数。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、直流设备作用：供保护用或事故时照明用。例：直流发电机、蓄电池、硅整流装置等。4、操作电器、信号设备及控制电缆控制设备是指对断路器进行手动或自动的开、合操作控制的设备。信号设备有光子牌信号、反映断路器和隔离开关位置的信号、主控制的中央信号灯。控制电缆是连接二次设备的电缆。二、电气接线概念：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多形成的电路。类型电气主接线（一次接线）；二次接线；1、电气主接线注意：电气主接线图一般用单线图表示三相电路！概念：由一次设备按照预期的生产流程所连成的回路，称为一次回路，又叫一次接线、电气主接线。主接线图：定义：一次回路中，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。包括：单线图和三线图。单线图——一相设备的连接图三线图——各相的所有设备的全图2、二次接线概念：二次设备连成的电路，称为二次电路，又称为二次接线。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、控制和调节。3、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）1.屋内配电装置2.屋外配电装置电气主接线通常用电气主接线图来表示电气主接线图是用规定的图形符号和文字符号表示电气设备连接关系的一种图。电气主接线表明电能汇集和分配的关系。电气主接线图通常采用单线图表示，只有需要时才绘制三线图。W4W5W3G1G2W1W2WL4QF4T2~WL3QF3T1~QF2QF1G3QF5T3~WL1WL2220kV10kV第二节

发电厂电气部分一、300MW发电机组电气部分采用发电机─变压器单元接线。由于额定电流很大，采用全连式分相封闭母线。1.电气主接线一、300MW发电机组电气部分2.主要电气设备发电机主变压器高压厂用变压器电压互感器高压熔断器避雷器电流互感器中性点接地变压器一、300MW发电机组电气部分采用发电机─变压器单元接线，无发电机出口断路器和隔离开关。在主变压器低压侧引接一台高压厂用变压器，供给厂用电。在发电机出口侧，通过高压熔断器接三组电压互感器和一组避雷器。在发电机出口侧和中性点侧，每相装有电流互感器4只。3.接线特点一、300MW发电机组电气部分高压厂用变压器高压侧每相装有电流互感器4只。3.接线特点发电机中性点接有中性点接地变压器。一、300MW发电机组电气部分供电可靠。封闭母线有效地防止了灰尘、潮气等污秽和外物造成的短路。运行安全。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。由于外壳的屏蔽作用，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。运行维护工作量小。4.封闭母线的优点二、600MW发电机组电气部分1.电气主接线采用发电机─变压器单元接线。由于额定电流（19245A）很大，采用全连式分相封闭母线。二、600MW发电机组电气部分发电机主变压器高压厂用变压器电压互感器电容器避雷器电流互感器中性点接地变压器2.主要电气设备二、600MW发电机组电气部分采用发电机─变压器单元接线，无发电机出口断路器和隔离开关。主变压器采用三个单相双绕组变压器接成三相组，低压侧绕组接成三角形，高压侧绕组接成星形。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.接线特点二、600MW发电机组电气部分在发电机出口侧和中性点侧，每相装有电流互感器3只。发电机中性点接有中性点接地变压器。高压厂用变压器高压侧和低压侧，每相装有电流互感器4只。3.接线特点在发电机出口侧，接有二组电压互感器、一组避雷器和一组电容器。二、600MW发电机组电气部分主变压器高压侧引出线，每相装有电流互感器3只。3.接线特点具有以下特点：发电机－变压器单元接线发电机出口主封闭母线上有接地开关三台单相双绕组变压器，低压侧接成三角形，