新能源并网电站电气设备原理及应用PPT课件.ppt

华源电力电气知识讲座第一部分并网电站电气设备原理及应用 1 前言 本讲座课件介绍华源电力公司电力系统设备组成及部分设备名称解释 介绍了发输变系统组成和功能 本讲座内容为读者提供的信息仅为了解性内容 本讲座分为设备专有名词介绍和系统组成两部分内容 本讲座内容兼有文本 图片内容课件和CAD图纸组成 更深层次内容讲座包括电气设备原理 功能 安装 调试 运行 维护 施工管理等在以后学习时讲解 引用规范如下 1 光伏发电站施工规范GB50794 2012 光伏发电站设计规范GB50797 20122 电气装置安装工程电力变压器 油浸电抗器 互感器施工及验收规范GB50148 20103 电气装置安装工程高压电器施工及验收规范GB50147 2010注释 GB 国家标准是我国众多标准中的一种 另外还有行业标准 专业标准和部门标准等 国家标准又分为 GB强制性标准 GB T推荐性标准 编者 王立国 2 华源电力公司发电形式电力系统发电方式主要有火力发电 水力发电 核电 分布式可再生能源发电等 分布式可再生能源发电包括 中小型水电站 太阳能发电 地热发电 潮汐发电 植物秸秆发电等 其中发展最快的是风力发电 太阳能发电 我公司主要发电形式是太阳能发电 风力发电 水力发电 正在筹建的项目有抽水蓄能电站 多能互补 将来可能会有热电联产 生物质发电 冷热电三联供项目等 3 华源电力公司发输变系统组成由光伏发电或风力发电单元 逆变器 连接电缆 箱变 集电线路 升压站设备组成华源电力发输变系统 通过发输变系统将电能输送至220KV国家电网 光伏电站是指利用光伏组件将太阳能转换为电能 并按电网调度部分指令向公共电网送电的电站 由光伏组件 逆变器 线路 开关 变压器 无功补偿设备等一次设备和继电保护 站内监控 调度自动化 通信等二次设备组成 一 光伏发电单元光伏电站中 以一定数量的光伏组件串 通过直流汇流箱多串汇集 经逆变器逆变与隔离升压变压器升压成符合电网频率和电压要求的电源 这种一定数量光伏组件的集合称为光伏发电单元 光伏发电单元由光伏组件 光伏组件串 光伏支架 光伏方阵 汇流箱 直流配电柜 逆变器 交流配电柜 升压变压器 负荷开关柜 连接电缆 防雷接地系统组成 4 1 光伏组件指具有封装及内部联结的 能单独提供直流电的输出 最小不可分割的太阳电池组合装置 又称为太阳电池组件 张家口地区光伏组件最佳安装倾角为38度 5 2 光伏组件串在光伏发电系统中 将若干个光伏组件串联后 形成具有一定直流输出电压的电路单元 简称组件串或组串 6 3 光伏支架光伏发电系统为了摆放 安装 固定光伏组件而设计的专用支架 简称支架 7 4 方阵 光伏方阵 由若干个太阳电池组件或太阳电池板在机械和电气上按一定方式组装在一起并且有固定的支撑结构而构成的直流发电单元 又称为光伏方阵 8 5 汇流箱在光伏发电系统中将若干个光伏组件串并联汇流后接入的装置 9 6 逆变器光伏发电站内将直流电变换成交流电的设备 10 7 升压变压器具有两个或多个绕组的静止设备 为了传输电能 在同一频率下 通过电磁感应将一个系统的交流电压和电流转换为另一系统的电压和电流 就地升压变压器可采用双绕组或分裂变压器 宜选用自冷式 低损耗 无励磁调压变压器 11 8 负荷开关柜又称环网柜是一组高压开关设备装在钢板金属柜内或做成拼装间隔式环网供电单元的电气设备 其核心部分采用负荷开关盒熔断器 12 9 低压配电柜将一些开关 断路器 熔断器 按钮 指示灯 仪表 保护器件组装成一体达到设计功能要求的配电装置 连接逆变器输出电源电缆通过开关 汇流母线将电能送至升压变低压侧 13 10 接地体 极 埋入地中并直接与大地接触的金属导体 称为接地体 极 接地体分为水平接地体和垂直接地体 14 11 接地线电气设备 杆塔的接地端子与接地体或零线连接用的在正常情况下不载流的金属导体 称为接地线 15 12 接地装置接地体和接地线的总和 称为接地装置 16 风力发电机 风力发电机是将风能转换为机械功 机械功带动转子旋转 最终输出交流电的电力设备 风力发电机一般有风轮 发电机 包括装置 调向器 尾翼 塔架 限速安全机构和储能装置等构件组成 风力发电机的工作原理比较简单 风轮在风力的作用下旋转 它把风的动能转变为风轮轴的机械能 发电机在风轮轴的带动下旋转发电 17 风力发电机示意图 18 风力系统示意图 19 二 集电线路在分散逆变 集中并网的光伏发电系统中 将各个光伏组件串输出的电能 经汇流箱汇流至逆变器 并通过逆变器输出端汇集到发电母线的直流和交流输电线路 20 1 35KV电力电缆指电缆线路中除去电缆接头和终端等附件以外的电缆线段部分 21 2 电缆终端安装在电缆末端 以使电缆与其他电气设备或架空输电线相连接 并维持绝缘直至连接点的装置 22 3 电缆接头连接电缆与电缆的导体 绝缘 屏蔽层和保护层 以使电缆线路连续的装置 23 4 架空集电线路主要由杆塔基础 杆塔 导线 横担 绝缘子 金具 拉线等组成 24 5 杆塔基础埋设在底下 与杆塔底部连接 稳定承受所作用荷载的一种机构 25 6 杆塔杆塔多由钢材或钢筋混凝土制成 是架空输电线路的主要支撑结构 7 导线通过电流的单股线或不相互绝缘的多股线组成的绞线 8 横担电线杆顶部横向固定的角铁 上面有瓷瓶 用来支撑架空电线的 作用 用来安装绝缘子及金具 以支承导线 避雷线 并使之按规定保持一定的安全距离 26 9 绝缘子是用来支持和固定母线与带电导体 并使带电导体间或导体与大地之间有足够的距离和绝缘 绝缘子应具有足够的电气绝缘强度和耐潮湿性能 10 金具送电线广泛使用的铁制或铝制金属附件 统称为金具 大部分金具在运行中需要承受较大的拉力 有的还要同时保证电气方面接触良好 11 拉线用在终端杆 转角杆 分支杆等处 主要用来平衡固定性的不平衡拉力 一般和电杆成45 角 如果受地形限制时 不应小于30 大于60 27 28 三 升压站为了减少线路电流借以减少线路损失把小电压变换成大电压的变电站 改变电压的场所 220KV升压站主要电气设备有 高压金属氧化锌避雷器 线路侧电容式电压互感器 隔离开关 接地刀闸 干式 油浸 高压电流互感器 220KV母线侧电容式电压互感器 瓷柱式高压SF6断路器 主变压器 中性点成套装置 35KV成套高压开关柜 电阻接地成套户外组合柜 无功补偿装置SVG 无功补偿装置FC 低压柜 照明箱 动力箱 检修电源箱等 29 1 高压金属氧化锌避雷器避雷器是一种过电压限制器 当过电压出现时 避雷器两端子间的电压不超过规定值 使电气设备免受过电压损坏 过电压作用后 又能使系统迅速恢复正常状态 又称过电压限制器 金属氧化锌电阻片相串联和 或 并联有或无放电间隙所组成的避雷器 包括无间隙和有串联 并联间隙的金属氧化物避雷器 30 2 放电计数器记录避雷器的动作 放电 次数的一种装置 31 3 电容式电压互感器互感器是用来将信息传递给测量仪器 仪表和保护控制装置的变压器 电容式电压互感器是一种电容分压器和电磁单元组成的电压互感器 TYD220 3 0 01H型号说明 T成套装置 YD电容式电压互感器 一次电压220 3 kV 电容分压器额定总电容值0 01 F H污秽型产品用于 级污秽地区 32 4 电流互感器在正常使用情况下 其二次电流与一次电流实质上成正比 而其相位差在联结方法正确时接近零的互感器 LVB 220W3型号说明 L电流互感器 V倒置式 B稳态保护 220系统电压220KV W3耐IV级污秽 33 5 套管供一个或几个导体穿过诸如墙壁或箱体等隔断 起绝缘或支撑作用的器件 34 6 隔离开关及接地开关隔离开关是在分位置时 触头间有符合规定要求的绝缘距离和明显的断开标识 在合位置时 能承载正常回路条件下的电流及在规定时间内异常条件下的电流的开关设备 接地开关是用于回路接地的一种机械式开关装置 在异常条件 如短路 下 可在规定的时间内承载规定的电流 但在正常回路条件下 不要求承载电流 接地开关可与隔离开关组合安装在一起 35 7 操动机构操动开关设备合 分闸的装置 36 8 高压断路器可以切断或闭合高压电路中的空载电流和负荷电流 而且当系统发生故障时 通过继电保护装置的作用 切断过负荷电流和短路电流 它具有相当完善的灰弧结构和足够的断流能力 又称高压开关 LW58 252 W T4000 50型户外自能式高压交流六氟化硫断路器 额定电流4000A 额定短路开断电流50KA 37 9 母线用高导电率的铜 铜排 铜管 铝质材料制成的 用以传输电能 具有汇集和分配电力能力的产品 电站或变电站输送电能用的总导线 38 10 电力变压器 主变 具有两个或多个绕组的静止设备 为了传输电能 在同一频率下 通过电磁感应将一个系统的交流电压和电流转换为另一个系统的电压和电流 变压器型号 SZ11 100000 220代表三相 有载调压 容量为100000KVA 一次侧电压220KV 39 11 主变中性点成套装置变压器中性点成套装置一般有 中性点接地隔离开关 含操作机构 中性点避雷器及泄露电流监测仪 中性点CT 中性点放电间隙 以及中性点的后备保护 零序电压和零序电流及间隙保护 等 40 12 高压开关柜由高压断路器 负荷开关 接触器 高压熔断器 隔离开关 接地开关 互感器及站用电变压器 以及控制 测量 保护 调节装置 内部连接件 辅件 外壳和支持件等不同电气装置组成的成套配电装置 其内的空间以空气或复合绝缘材料作为介质 用作接受和分配电网的三相电能 KYN61 40 5开关柜代表K金属铠装开关设备 Y移开式 N户内 61设计序号 40 5额定电压 包括控制仪表室 母线室 断路器手车室 电缆室四部分组成 41 13 接地变接地变压器的作用是在系统为 型接线或Y型接线中性点无法引出时 引出中性点用于接消弧线圈或电阻 此类 变压器采用Z型接线 或称曲折型接线 与普通变压器的区别是 每相线圈分成两组分别反向绕在该相磁柱上 这样连接的好处是零序磁通可沿磁柱流通 而普通变压器的零序磁通是沿着漏磁磁路流通 所以Z型接地变压器的零序阻抗很小 10 左右 而普通变压器要大得多 按规程规定 用普通变压器带消弧线圈时 其容量不得超过变压器容量的20 Z型变压器则可带90 100 容量的消弧线圈 接地变除可带消弧线圈外 也可带二次负载 可代替站用变 42 43 14 SVG静止型无功发生装置SVG是静止无功发生器 英文描述为 StaticVarGenerator 简称为SVG 又称高压动态无功补偿发生装置 或静止同步补偿器 是指由自换相的电力半导体桥式变流器来进行动态无功补偿的装置 44 15 FC电力滤波及无功补偿装置FC无源滤波补偿装置是采用滤波电抗器和滤波电容器在特征谐波频率下形成LC串联谐振 对该次谐波相当于一个低阻抗通道 使谐波电流大部分流入滤波回路 XL 0 1 1 XC 不考虑谐波影响 仅需抑制合闸涌流 XL 4 5 6 XC 限制5次以上高次谐波的影响 XL 12 13 XC 限制3次以上高次谐波的影响 45 46 直流系统组成光伏发电站宜设蓄电池向继电保护 信号 自动装置等控制负荷和交流不间断电源装置 断路器合闸机构及直流事故照明等动力负荷供电 蓄电池组应以全浮充方式运行 47 直流系统示意图 48 电气二次系统设备升压站控制方式按无人值班或少人值守的要求进行设计 升压站电气设备的控制 测量 信号应符合现行行业标准 火力发电厂变电所二次接线设计技术规程 DL T5136的规定 49 电气二次系统设备主要包括 监控室内 操作员站 五防工作站 风机监控站 风力发电场 图像