电站的电气系统.pptx

2011年12月31日 电站的电气系 统 电站的电气系统范围很广：包括各种高低压电气设 备、线路传输及其设施、监控系统、保护系统、自动装 置、电气（电子）通信、各种电气设备的接入及运行方 式、各种电气元件连接的参数选择及设定等等。 电站的电气系统主要内容 目录 一、电站的概述（基本了解） 二、电站的主要电气设备 三、导线（各种电气设备都是通过导线 来连接） 四、并网（并网的条件） 五、电站的电气主接线 一、电站（发电厂）概况： 电站或称发电厂，其实在日常生活中，人们习惯把“变电站” 称之谓电站，而又把电站简称发电厂。 电能的来源非常丰富，发电方式也多种多样，现有的发电站主 要分为： 火力发电站、水电站、生物质发电站、太阳能发电站、核 电站、风力发电站、潮汐电站、地热电站、垃圾焚烧电站等等 根据相关资料不完全统计：目前我国的发电厂（站）主要是 燃煤机组，容量大约占80%，其次是水电、核电，约占15%左 右。其余5%是风能、太阳能和生物质能（即烧秸秆）发电，此外 还有一部分燃气机组。 现有的太阳能发电又分为：太阳光发电和太阳热发电两类。 国内发电及装机情况 截至2007年底，总装机容量为71329万kw， 火电：55442万kw，占77.73； 水电：14526万kw，占20.36； 核电：885万kw，占1.24； 风电：403万kw，占0.56。 全年发电量为32559亿kwh。 各种发电厂 有三种方法: 其一：直接将日光转换为电流。 其二：产生蒸汽推动发电机。 其三：利用日光将水分解，利用氢 作为发电的燃料。 上述三种方法均须有稳定的日照及 广大的土地 太阳能发电的方式 了解一下太阳能聚热发电 太阳能聚热发电有3种基本型式：槽式，碟式和塔 式。共同特点是需要跟踪聚光，将光能转化为热能然后电 能。转化的方式为汽轮机或斯特林机等外燃式发动机。 太阳能聚热发电（csp）系统通常由两部分组成：收 集太阳能并转变成热能，转换热能成电能。由于csp利用 大规模阵列抛物或碟形镜面收集太阳热能，通过换热装置 提供蒸汽，结合传统汽轮发电机的工艺，避免了昂贵的硅 晶光电转换工艺，可以大大降低太阳能发电的成本。而且 ，这种形式的太阳能利用还有一个其他形式的太阳能转换 所无法比拟的优势，即太阳能所烧热的水可以储存在巨大 的容器中，在太阳落山后几个小时仍然能够带动汽轮发 电.。 在美国以及西班牙、以色列、瑞士等国家有应用。 太阳能聚热发电流程 利用聚热装置，将太阳热能聚集以产生蒸汽 ，带动涡轮发电机产生电力。 了解其它方式发电 磁流体发电技术，就是用燃料（石油、天然气、燃煤、核能等）直接加热 成易于电离的气体，使之在2000的高温下电离成导电的离子流，然后让其在磁场 中高速流动时，切割磁力线，产生感应电动势，即由热能直接转换成电流，由于无 需经过机械转换环节，所以称之为“直接发电“，其燃料利用率得到显著提高，这种技 术也称为“等离子体发电技术“。 二、电站的主要电气设备： 发电站的主电气设备包括： 发电机（光伏电池替代）、 主变压器、厂（站）用变、 高压断路器、厂用各式高低压断 路器 、高压隔离开关、厂用高低压隔离开关 、电压互感器- 电流互感器、 导线及电缆 、各种厂用电气设备 、各种继电 保护装置和自动装置 、各种电气仪表（信号灯，光字牌，警 铃）、 各种照明灯具、 各种避雷设施等等。 1、发电机（将机械能转换为电能） 2、导线:传输电能（电线、电缆、母线等） 3、开关（断路器、隔离开关、控制开关、接触器等）。 4、变压器（厂用变或称站用变、升压变、降压变、特殊变 压器“互感器”等） 电气设备的符号 电气设备的符号 电气设备的符号 断路器： a、控制作用。根据电力系统运行的需要，将部分或全部 电气设备，以及部分或全部线路投人或退出运行。 b、保护作用。当电力系统某一部分发生故障时，它和 保护装置、自动装置相配合，将该故障部分从系统中迅速切 除，减少停电范围，防止事故扩大，保护系统中各类电气设 备不受损坏，保证系统无故障部分安全运行。 c、灭弧作用。高压断路器不仅能可靠的开断空载电流和 负荷电流，而且能可靠的开断短路电流。 变压器 a、厂（站）用变，发电站自身的供电设备，属一类负 荷。 b、升压变，将发电站发出的电升至与电网相等的电压后 ，并网。 油浸式变压器 升压变压器 电力变压器（油浸式） 干式变压器 室内安装干式变压器 电站采用低压分裂绕组变压器 分裂绕组变压器有一个高压绕组 和两个低压的分裂绕组，两个分 裂绕组的额定电压和额定容量相 同，匝数相等。 当发电设备容量较大时，采用 低压分裂绕组变压器组成扩大单 元接线，当一台发电设备端口短 路时，另一台发电设备送来的短 路电流就受到限制。 高压配电装置 开关（断路器） 比较常见的空气开关 高压断路器 户外开关（断路器） 户内开关 真空断路器 常见的空气开关 光伏电站的的电气设备： 太阳能光伏组件、太阳能光伏组件 支架、直流单元接线箱、直流配电柜、 汇流箱、并网逆变器、交流配电柜、升 压变压器、电流互感器、电压互感器、 断路器、隔离开关、计量装置、防雷及 接地装置、控制检测传输系统。 光伏发电并网示意图 光伏发电并网 汇流接线方式 接地的分类 电气设备的接地可分为：工作接地、防雷接地、保护接 地、仪控接地。 工作接地：是为了保证电力系统正常运行所需要的接 地。例如中性点直接接地系统中的变压器中性点接地，其作 用是稳定电网对地电位，以保证三相线路的对地电压平衡。 防雷接地：是针对防雷保护的需要而设置的接地。例 如避雷针（线）、避雷器的接地，目的是使雷电流顺利导入 大地，以利于降低雷电过电压，故又称过电压保护接地。 保护接地：也称安全接地，是为了人身安全而设置的 接地，即电气设备外壳(包括电缆皮)必须接地，以防外壳带 电危及人身安全。 仪控接地：发电厂的热力控制系统、数据采集系统、 计算机监控系统、晶体管或微机型继电保护系统和远动通信 系统等，为了稳定电位、防止干扰而设置的接地。也称为电 子系统接地。 工作接地 一般电气系统分为中性点接地和中性点不接地两种方式 a、中性点接地方式（主要是指变压器的中性点） 中心点不接地系统的可靠性比直接接地系统的可靠性要 高。这是因为在中心点直接接地系统中，一旦任一根电线与地接 触，就会引起较大的短路电流，从而导致电源保护动作，跳开电 源。 而中心点不接地系统中，一旦有一根电线与地接触，由于只 有电容电流流过，当电容电流小于5a的时候，可以允许电源不跳 闸，带病继续运行一段时间。 但是，如果不接地系统的电源容量很大，供电电缆很长，其 电容电流大于5a后，一旦电线接地就必须跳闸停电。 所以，这两 种接地方式在国内外都有采用，各有优缺点。 b、中性点不接地，中性点不接的系统的危害 中性点不接地系统发生接地有两种情况，一种是故障相完 全接地（金属性接地，接地电阻为零），这种情况故障相对 地电压为零，非故障相对地电压升高1.732倍，接地电流等 于正常时一相对地电容电流的3倍。危害为损坏线路绝缘 等。 另一种是故障相不完全接地，这种情况接地相电压大 于零小于线电压，接地电流比完全接地小。在接地点产生电 弧，可能烧坏设备引起相间短路。因为电网中有电感和电容 ，可以形成震荡回路，使相对地之间形成过电压，危害电气 设备绝缘。 中性点直接接地系统供电可靠性要比不直接接地系统低，。 中性点不接地系统发生单相接地还允许继续运行两个 小时，一般不会影响用电气设备的正常工作，但中性点直接 接地系统如果发生单相接地的话会直接跳闸的。 一般不接地系统只用于高压电网和1kv以下的三相三线 制电网。 防雷接地 通常把作用于电力设备而幅值超过其最高工作电压的 电压统称为过电压。过电压按产生机理分为外部过电压（又 叫大气过电压或雷电过电压）和内部过电压。外部过电压又 分为直接雷过电压和感应雷过电压两类；内部过电压又分为 操作过电压、工频过电压和谐振过电压三类。 防雷就是防止外部过电压， 防止过电压对电力系统的 危害而采取的措施主要有：安装接地网、系统接地、装设避 雷器、在输电线路和变电所设置避雷线和避雷针等。 避雷针是装在高点上直接把雷电引入大地，避雷器是 装在线路上，当线路或设备遭遇雷击时放电。 原理：人为制 造绝缘薄弱点即间隙装置，正常运行电压处于绝缘状态，在 过电压下间隙被击穿接地，放电降压保护线路和设备。 防雷（安装避雷针） 避雷针的高度与防雷半径 避雷器 绝缘子 发电站的保护装置： 发电站的保护根据电压等级的不同和升压变的电压等级不同 用到的保护配置也是不一样的。 基本的保护有 ：线路保护，母差保护，变压器保护。 继电保护类型： a、过电流保护； b、电流速断保护； c、定时限过电流保护； d、反时限过电流保护； e、过电压保护； f、欠电压保护； g、零序电压保护； h、瓦斯保护； i、 差动保护； j、 方向保护等。 三、导线 1、导线的类别、用途代号 a-安装线 、 b-绝缘线 、 c-船用电缆、 k-控制电缆、 n-农用电缆、 r-软线 、u-矿用电缆 、 y-移动电缆、 jk-绝缘 架空电缆 ； zr-阻燃型 、 nh-耐火型 、 za-a级阻燃、 zb-b 级阻燃、 zc-c级阻燃 、 wd-低烟无卤型等等。 2、导体代号： t铜导线 、 l-铝芯 3、绝缘层代号 ： vpvc塑料 yjxlpe绝缘 vpvc塑料 yjxlpe绝缘 x橡皮 y聚乙烯料 f聚四氟乙烯 4、护层代号：v-pvc套 y-聚乙烯料 n-尼龙护套 p-铜丝编织屏 蔽 p2-铜带屏蔽 l-棉纱编织涂蜡克 q-铅包 5、特征代号： b-扁平型 r-柔软 c-重型 q-轻型 g-高压 h-电焊机用 s-双绞型 6、铠装层代号： 2双钢带 3细圆钢丝 4粗圆钢丝 7、外层代号： 1纤维层 2pvc套 3pe套 导线（电缆） 电力电缆 常用电线 最常用的电气装备用电线电缆及电力电缆的型号示例 vv铜芯聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆 vlv铝芯聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆 yjv22铜芯交联聚乙烯绝缘钢带铠装聚氯乙烯护套电力电缆 kvv-聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套控制电缆 227iec 01（bv）简称bv，一般用途单芯硬导体无护套电缆 227iec 02（rv）简称rv，一般用途单芯软导体无护套电缆 227iec 10（bvv）简称bvv，轻型聚氯乙烯护套电缆 227iec 52（rvv）简称rvv，轻型聚氯乙烯护套软线 227iec 53（rvv）简称rvv，普通聚氯乙烯护套软线 bv铜芯聚氯乙烯绝缘电线 bvr铜芯聚氯乙烯绝缘软电缆 bvvb铜芯聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套扁型电缆 jklyj交联聚乙烯绝缘架空电缆 yc、ycw重型橡套软电缆 yz、yzw中型橡套软电缆 yq、yqw轻型橡套软电缆 yh电焊机电缆 下面是几种常见的电缆： 1、vv- 3*50+2*25mm的电缆近似外径：34.4mm， 其中护套厚度为2.6mm，导体直径:50mm的为 8.6mm,25mm的为6.3mm。 2、vv22 - 3*50+2*25mm的电缆近似外径：38.4mm ，其中护套厚度为2.6mm，导体直径:50mm的为 8.6mm,25mm的为6.3mm，钢带厚度2*0.5。 3、yjv- 3*50+2*25mm的电缆近似外径：30mm， 其中护套厚度为1.9mm。 4、yjv22 - 3*50+2*25mm的电缆近似外径：35mm ，其中护套厚度为2.0mm，导体直径:50mm的为7.0mm， 钢带厚度0.5。 四、并网 发电厂（站）发出的电一般是通过电网（电力系统）输送给用 户使用。发电厂（站）发出的电一般是通过接入母线后，再通过 变压器，断路器，线路送入电网。怎样安全的把多台发电设备联 在一起呢？ 只有达到并网的条件就可以了（电压、频率、相序 ）。 一般小型电站接入电力系统（并网）应注意： a、并入系统（电网）的电压等级（10kv、35kv、110kv、 220kv、500kv等）接近 b、相序（相序一致） c、频率（频率相同） 达到待并发电机与电网同步;另外并入的电压要略高于系统电压（ 同一个电压等级）。 光伏发电并网要注意的问题：由于多电源网络的潮流分布， 可能产生电力系统的保护误动作、重合闸配合等。 对光伏发电并网容量的要求： 太阳能发电与电网的电毕竟 是不完全相同的，为了减少对上级电网的影响，就需要控制其进 入的比例，现行的相关规定：并网太阳能光伏发电系统的发电容 量在上级变压器容量的25%以内。 光伏发电的孤岛效应 在电容器串联的电路里,只有与外电路 相连接的两个极板（注意：不是同一电容器的 极板）有电流流动“孤岛效应”（电荷交换）， 其他极板的电荷总量是不变的，所以称为孤 岛。 孤岛是一种电气现象，发生在一部分 的电网与主电网断开，而这部分电网完全由光 伏系统来供电。在国际光伏并网标准化的课题 上这仍是一个争论点，因为孤岛会损害公众和 电力公司维修人员的安全和供电的质量，在自 动或手动重新闭合供电开关向孤岛电网重新供 电时有可能损坏设备。 所以，逆变器通常会带有防止孤岛效应装置。 光伏发电的接线方式： 将一定数量、规格相同的光伏电池串联起来，组成一个 个光伏串列，然后再将若干个光伏串列并联接入光伏汇流防 雷箱，在光伏防雷汇流箱内汇流后，通过直流断路器输出， 与光伏逆变器配套使用从而构成完整的光伏发电系统，实现 与市电并网。 光伏电站是通过并网对逆变器的设置调节这个功能来调 整电流与电压的相位差，实现有功和无功的平衡。 电压等级 高压：35kv以上到500kv为高压，500kv以上称超高压。 中压：般指的是635kv这个等级。 低压：400v及以下 日常所称的电压（线电压）： 对于交流电来说，相电压就是任一相线(火线)与零线之间 的电压，也就是220v。三相交流电有三个相电压：三者电 压、频率相同、相互之间的相位相差120。 任意两根相线之间的电压，称为线电压，380v。三相交流 电有三个相电压，所以也就有三个线电压：三个线电压的电 压、频率相同，相互间的相位相差120。 星形接法时 相电压=3线电压 相电流=线电流 三角形接法时 相电压=线电压 相电流=3线电流 升压的作用及意义 为什么要低压发电？ 低压发电对电气爬升空间、绝缘等