长江电力葛洲坝电厂电气一次部分一课件.ppt

葛洲坝电厂电气一次部分 一 杨诗源 葛洲坝电厂电气一次部分 发电厂 变电所 站 的电气设备 按照其功能可分为两类 第一类是直接与生产或输送电能 电力 有关的设备 例如 发电机 变压器 高压母线 断路器 隔离开关等 称为一次设备 第二类设备是对一次设备进行监测 控制 操作或保护的设备 我们称为二次设备 例如 继电保护装置 励磁调节系统 断路器操作系统 电气仪表等 一次 二次设备互相配合 保证电力生产与输送安全可靠进行 毫不另外 葛洲坝电厂的电气设备也包括了一次 二次设备两大部分 下面给大家介绍葛洲坝电厂电气一次部分 一 二江电厂电气一次部分1 220kV开关站的接线式及有关配置1 接线方式 双母线带旁路 旁路母线分段 如图1 母线 进 出线所连接的公共导体 结点 母线的功能 汇聚与分配电能 电流 断路器 开关 作用 1 正常情况下用于接通或断开电路 2 故障或事故情况下用于切断短路电流 隔离开关 刀闸 作用 1 设备检修情况下 将检修部分与导电部分隔开一个足够大的 明显可见的 安全距离 保证检修的安全 2 正常情况下 配合断路器进行电路倒换操作 3 电压等级较低 容量较小的空载变压器及电压互感器用隔离开关直接投切 旁路母线与旁路断路器的作用 检修任一进线或出线断路器时 使对应的进线或出线不停电 检修任一进线或出线断路器时 用旁路断路器代替被检修断路器 并由旁路母线与有关隔离开关构成对应进线或出线的电流通路 图1 2 接线特点 旁路母线分段 双母线带旁路在电力系统的发电厂 变电所的一次接线中应用很普遍 但旁路母线分段却不多见 教科书也很少介绍 这是二江电厂220kV开关站接线方式的一个特点 将旁路母线分段并在每个分段上各设置一台断路器的原因是母线上的进 出线回数多 且均是重要电源或重要线路 有可能出现有其中两台断路器需要同时检修而对应的进 出线不能停电的情况 在这种情况发生时旁路母线分段运行 旁路断路器分别代替所要检修的两台断路器工作 保证了发供电的可靠性 同时两台旁路断路 器也不可能总是处于完好状态 也需要检修与维护 当其中一台检修例一台处于备用状态 这样可靠性比旁路母线不分段 仅设置一台旁路断路器高 3 开关站的主要配置 出线8回 1 8E 其中7E备用 进线7回 1 7FB FB 发电机 变压器组 大江 二江开关站联络变压器联络线2回 上述各线路各设置断路器一台 加上母联及2台旁路断路器 共19台断路器 母线 圆形管状空心铝合金硬母线 主母线分别设 置电压互感器 CVT 及避雷器 ZnO 一组 4 断路器型号及几个重要参数 ABBSF6 型号 ELFSP4 1 单断口 额定工作电流 Ie 4000A 额定开断电流 Ie dk 50 63 kA 动稳定电流 额定关合电流 125kA 热稳定电流 50kA 4S 固有动作时间 5000次 切断短路电流次数 30次 合闸时间 60mS 5 开关站布置型式 分相中型单列布置 户外式 2 发电机与主变压器连接方式机组及主变压器型号与参数1 发电机与主变压器连接方式 采用单元接线方式 2 机组及主变压器型号与参数 水轮机 发电机 主变压器 分支接线是机组与主变压器采用单元接线或扩大单元接线方式下获得厂用电的一种常用方法 在有厂用分支的情况下 为保证对厂用分支供电可靠性 必须作到 1 发电机出口母线上设置隔离开关 2 隔离开关安装位置应正确 葛洲坝二江电厂的厂用分支就是按照上述原则进行配置的 因此 具有所要求的可靠性 葛洲坝电厂将该分支上的降压变压器称为 公用变压器 3 厂用6kV系统与发电机组的配接方式采用分支接线方式 仅3 6F有此分支 如图1 公用变压器的型号与参数 21B 24B 为提高对厂用分支供电的可靠性 在3F 6F出口母线上加装了出口断路器 这样当机组故障时出口断路器跳闸切除故障 主变压器高压断路器不再分闸 不会出现机组故障对应6kV分段短时停电情况 3F 6F出口断路器型号参数 ABB 4 厂用6kV系统的接线方式及有关配置1 厂用6kV系统的接线方式采用单母线分段方式 见图2 二江电厂厂用6kV母线共4段 各段编号分别为3 4 5 6 与各自供电变压器 公用变压器 所连接的发电机编号对应 4 厂用6kV系统的接线方式采用单母线分段方式 如图3 图2 2 有关配置单母线分段方式用作厂用电接线 基本是一种固定模式 因为厂用电电压等级相对较低 送电距离很近 输送容量小 单母线分段接线结构简单 操作方便 同时也具备良好经济性 所以只要不设置机压母线的电厂 几乎都采用该接线方式 对发电厂来讲 厂用电就是 生命线 必须具有足够高可靠性 然而 单母线分段接线方式可靠性并不高 为解决这一技术上矛盾 一般的 普遍采用的配置原则是 1 电源配置原则各分段的电源必须相互独立 且获得电源方向不得单一 从图2中可见 二江电厂厂用6kV系统4段母线的电源分别取自3 6F分支 4台机组同时故障停电的概率几乎为零 满足各分段供电电源独立的原则 应该指出的是 从电源选取角度而言 只有电源独立 分段才有意义 2 负荷配置原则同名负荷的双回路或多回路必须连接于母线的不同分段上 二江电厂400V配电室1P 2P 3P配电盘 220kV开关站31P配电室的电源分别通过两台降压变压器 51B与52B 53B与54B 55B与56B 71B与72B 作为双回路由6kV母线供电 两台降压变压器按照上述负荷配置原则分别连接于6kV母线4 5两分段上 详见厂用400V系统的介绍 3 段间配置原则分段与分段间应具备相互备用功能或设置专门备用段 二江电厂采用的是分段互为备用方式 这也是水电厂常用的一种方式 为了达到互为备 用的目的 采用的具体技术措施是 分别在3段与4段 5段与6段的分段断路器控制与操作系统设置BZT功能 BZT 备用电源自动投入装置 21B与22B 23B与24B分别工作在互为 暗备用 运行方式下 上述技术措施的采用 消除了单母线分段方式可靠性不高的固有缺陷 使得这种接线方式能够完全满足厂用电可靠性的要求 切实担负起了 生命线 的职责 5 厂用400V系统的配置与接线方式1 厂用400V系统的配置 1 设置400V配电室 1P 2P 3P 2 设置发电机机旁动力盘 11P 17P 3 设置220kV开关站31P配电室 4 设置41P配电室 2 400V系统接线方式全部配电盘均采用单母线分段接线方式 400V系统1P 2P 3P 31P原理接线如图 图3 由图可见 1P 2P 3P 31P均由双回路供电 两个供电回路按照厂用电负荷配置原则分别连接于6kV4 5两个分段上 又由于BZT的作用 连接于3段也就等于连接到4段上 连接于5段也就等于连接到6段上 所以1P 2P 3P 31P工作可靠性是满足要求的 和其它大型电厂一样 葛洲坝电厂厂用电的动力系统与照明系统是分开的 这样既可以保证动力与照明系统检修 维护的方便 也利于系统故障的正确判断与及时处理 尤其是在应对紧急事故情况下 照明与动力分开方式更具优越性 1P 2P 动力盘 51B 54B 动力变压器 动力变 3P 照明盘 55B 56B 照明变压器 照明变 51B 54B型号与参数 发电机机旁动力盘的接线如图4所示 每台机组均设置机旁动力盘使得各台机组厂用动力系统供电单元化 操作近地化 这样可以使厂用动力系统与机组检修 维护一同进行 不会因动力系统的检修 维护影响机组正常运行 同时各机组动力系统故障时不会相互影响 最大限度保证了机组厂用动力系统工作可靠性 因此该配置方式成为大型发电厂机组动力供电方式的首选 机旁动力盘11P 17P的原理接线如下图 图4 机旁动力盘自用段与公用段的电源分别取自发电机 通过降压变压器014B 074B 与400V配电室的1P或2P 二者既可以独立工作 也可以相互备用 同时压油泵 技术供水泵 顶盖排水泵的电动机等同名负荷双回路或多回路按照厂用负荷配置原则分别连接于自用段与公用段上 完全达到机组安全工作的可靠性 6 发电机中性点的接地方式发电机中性点经消弧线圈接地 见图1 发电机中性点经消弧线圈接地情况下的等效电路如图5所示 见图1 图5 发电机定子绕组或引出线 包括分支引线 发生单相接地时 流过接地点的电容电流是超前接地相相电压90 的 将电容电流参考方向选定为由设备流向地网 而流过消弧线圈的电流是滞后接地相相电压90 的 参考方向与电容电流方向一致 二者正好反相 实际经验证明 1 若流过接地点的电流 30A 则在接地点产生永久性电弧 发电机定子绕组 铁芯或有关设备将被严重烧损 2 10A 接地电流 30A 则在接地点产生间歇性电弧 既会烧损设备 又会引起过电压 2019 12 20 32 可编辑 由于流过消弧线圈的电流对电容电流具有抵偿 补偿 作用 合理选择补偿度k k IL Idc 就可以使得流过接地点的实际电流 Id 在10A以下 这样永久性与间歇性电弧均不会产生 保证了发电机定子绕组或引出线发生单相接地时 设备不受损坏 由于消弧线圈具有消除电弧作用 故因此而得名 葛洲坝电厂选取的补偿度是欠补偿 即 k IL Idc 1这种补偿方式仅在发电机与主变压器采用单元接线或扩大单元接线方式条件下才可采用 7 主变压器绝缘防护措施1 分别在主变压器高 低压侧装设避雷器 防大气 雷击 过电压 高压侧避雷器动作值是 340 390kV 低压侧避雷器动作值是 33 39kV 2 在主变压器中性点装设避雷器与放电保护间隙 避雷器的动作值是 170 190kV 放电保护间隙动作值 击穿电压 按照额定电压 220kV 一半整定 既可以防止大气过电压 也可以防范当主变压器中性点不接地运行 方式下高压侧发生单相接地而引起的中性点位移过电压 零序过电压 二 大江电厂电气一次部分1 500kV开关站接线方式有关设备配置1 接线方式采用3 2接线 见图6 选择3 2接线方式 是基于开关站重要性考虑的 因为开关站进出线回数多 且均是重要电源与重要负荷 电压等级高 输送容量大 距离远 母线穿越功率大 最大2820MVA 并通过葛洲坝500kV换流站与华东电网并网 既是葛洲坝电厂电力外送的咽喉 又是华中电网重要枢纽变电站 图6 2 布置型式分相中型三列布置 户外式 3 开关站有关配置开关站共6串 每串均作交叉配置 交叉配置 一串的2回线路中 一回是电源或进线 例一回是负荷或出线 交叉配置是3 2接线方式普遍的配置原则 作交叉配置时 3 2接线可靠性达到最高 因为这种配置在一条母线检修例一条母线故障或2条母线同时故障时电源与系统仍然相连接 在系统处于稳定条件下 仍能够正常工作 1 6串的出线分别是 葛凤线 葛双1回 葛双2回 葛岗线 葛换2回 葛换1回 其中葛凤线 葛双2回 葛岗线首端分别装设并联电抗器 DK 因为这三回出线电气距离长 线路等效电感及电容量大 电容效应 的影响严重 装设并联电抗器后 可以有效防止过电压的产生 过电压现象最严重的情况是线路空载 适当地改善线路无功功率的分布 从而使系统潮流分布的合理性与经济性得到相应的改善 并联电抗器消除过电压的原理如图7所示 图7 a 图7 b 并联电抗器的型号与参数 1 6串的进线分别是 8B与10B并联引线 12B与14B并联引线 16B与18B并联引线 20B引线 上述各变压器共连接大江电厂14台发电机组 例外两条进线是二江电厂220kV开关站与大江电厂500kV开关站两台联络变压器 251B 252B 的高压侧引出线 251B 252B为三绕组变压器 为使系统潮流分布合理 经济 251B 252B设计为有载调压方式 由于高压额定电压等级为500kV 中压绕组额定电压等级为220kV 变比很小 故将二 二者选为自耦式 251B型号与参数 自耦变压器的中性点必须直接接地 这是由其工作原理及内部电路结构特殊性所决定的 因此251B 252B的中性点为直接接地方式 若自耦变压器的中性点不接地或不直接接地 在高压侧发生单相接地情况下 中性点位移 与此有自耦关系的中压或低压绕组对地电压将升高到相当高的程度 足以导致绝缘击穿 变压器损坏 见图8 并由此引起电力系统故障 中性点直接接地后 高压侧单相接地时造成单相短路故障 中性点不发生位移 继电保护装置动作切除故障或变压器本身 保证变压器绝缘不被损坏 变电站ppppppp 图8 2 发电机与主变压器的连接方式有关设备的型号参数1 连接方式采用扩大单元接线方式 见图6 由于主变压器连接2台发电机 且1 3串进线由二台主变压器并联 所以在发电机出口母线上设置了断路器 这样当一台发电机故障时 仅切除故障发电机 本串上其他发电机仍能正常工作 最大限度保证了对系统供电的可靠性 2 有关设备的型号参数 主变压器 国产 型号与参数 3 发电机组制动电阻的设置1 设置制动电阻的原因大江电厂外送有功功率很大 当系统故障或出线跳闸时 原动机 水轮机 的输入功率由于惯性作用不可能迅速减小 此时发电机发出功率总和大于线路输出功率总和 机组转子的制动力矩小于拖动力矩 转子在原有旋转速度基础上加速 从而导致机组与系统不同步 造成振荡或失步 机组被迫解列 甚至引起整个系统瓦解 设置制动电阻后 制动电阻在上述情况下通过继电保护或自动装置自动投入 制动电阻作为负载吸收故障时有功功率的 多余 部分 因而对转子加 速起制动作用 保证机组与系统正常运行 2 制动电阻投入的时间制动电阻投入的时间 2S 3 制动电阻型号与参数 4 制动电阻安装部位制动电阻共2组 分别通过断路器与隔离开关连接于10F 18F的出口母线上 应该指出的是 虽然不是每台发电机均设置制动电阻 但由于全部发电机组皆通过主变压器及500kV开关站并联在一起 所以制动电阻对全部发电机组均起制动作用 4 厂用6kV系统与发电机的配接方式有关设备的型号与参数1 配接方式采用分支接线方式 接线方式与二江电厂相 由于发电机与主变压器采用扩大单元接线方式 且发电机 主变压器容量较大 因此厂用分支或6kV母线短路时短路电流很大 从保护有关设备 选用轻型分支断路器等技术 经济原因出发 在厂用分支 变压器高压侧 串入了电抗器