电力系统及水电站概述

1、1 1、电力系统、电力系统= =发电厂发电厂+ +变电所变电所+ +输电线路输电线路+ +用户用户2 2、动力系统、动力系统= =电力系统电力系统+ +动力装置动力装置3 3、电力网、电力网= =变压器变压器+ +输电线路输电线路+ +用户用户电力系统中，由升压电力系统中，由升压降压变电所降压变电所各种不同电压等级的各种不同电压等级的送电线路连接在一起的部分送电线路连接在一起的部分 电力网电力网 二、电力系统的构成及各部分的作用二、电力系统的构成及各部分的作用（一）、电厂类型（一）、电厂类型1、火力发电厂、火力发电厂燃烧系统燃烧的化学能在锅炉中转变成热能，加热锅炉中的水使之变成蒸汽。汽水系统锅

2、炉中产生的蒸汽进入汽轮机，冲动汽轮机的转子旋转，将热能转换成机械能。电气系统汽轮机转子旋转的机械能带动发电机旋转，使机械能转换为电能。 分类分类 凝气式火力发电厂凝气式火力发电厂 只向外供应电能的发电厂。效率一般为30%-40%。 供热式火力发电厂供热式火力发电厂 供应电能和热能。效率一般为60%-70%。 特点特点 1、布局灵活，装机容量的大小可按需要决定。 2、一次性建造投资少，仅为同容量水电厂的一半左右。 3、火电厂动力设备繁多，发电机组控制操作复杂，厂用电量和运行人员都多于水电厂，运行费用高。 4、大型发电机组由停机到开机并带满负荷需要几个小时乃至几十个小时，并附加耗用大量燃料。 5、

3、对空气和环境的污染大。 2、水力发电厂、水力发电厂 分类分类 按集中落差的方式分类按集中落差的方式分类 1）、堤坝式水电厂 在河流中落差较大的适宜地段拦河建坝，形成水库，将水积蓄起来，提高上游水位，形成发电水头，又分为坝后式和河床式。 2）、引水式水电厂（径流式） 水电厂建立在山区水流湍急的河道上，或河床坡度较陡的地方。而且一般不需要修坝或只修低堰。没有调节水库。 水电站形式及厂房布置水电站形式及厂房布置 水电站坝后式河床式引水式地下式溢流式坝内式厂房与大坝关系 水电站是一个把水力能源转换为电能的的发电工厂。水电站是一个把水力能源转换为电能的的发电工厂。 图 坝后式水电厂 图 河床式水电厂 1

4、坝；2压力钢管；3厂房 1进水口；2厂房；3溢流坝 图径流式水电厂图抽水蓄能电站1堰；2引水渠；3压力水管；4厂房1压力水管；2厂房；3坝 按径流调节的程度分类按径流调节的程度分类 1）、无调节电厂 没有水库，主要取决于天然来水流量。往往枯水期出力很小，洪水期产生弃水。如引水式。 2）、有调节电厂 取水口上游有较大水库，能按照发电用水要求对天然来水进行调节。 特点：特点： 1、可综合利用水资源。 2、发电成本低，效率高。 3、运行灵活。 4、水能可储存和调节。 5、水力发电不污染环境。 6、水电厂建设投资较大，工期较长。 7、建设和生产都受到河流的地形、水量及季节气象调节限制，因而发电不均衡。

5、 8、由于水库的兴建，淹没土地，移民搬迁，给农业生产带来一些不利，还可能在一定程度破坏自然界的生态平衡。二滩水电站二滩水电站 葛洲坝水电站葛洲坝水电站 棉花滩电站棉花滩电站水口电站 小浪底水电站小浪底水电站 新安江水电站新安江水电站 厂房主厂房副厂房发电机层水泵层尾水管层水轮机层蜗壳层调速器及油压装置 主阀管道继电保护室中央控制室高压配电室厂用配电室蓄电池室水泵室油泵室空压机室变压器升压场平面布置 抽水蓄能电厂上下游均需水库以容蓄能量转换所需水量。兼具抽水和发电两类设施。3、核电厂、核电厂广东广东大亚湾大亚湾核电站核电站 4、风力发电厂、风力发电厂 是利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋

6、转的速度提升，来促使发电机发电。依据目前的风车技术，大约是每秒三公尺的微风速度（微风的程度），便可以开始发电。 风力发电机因风量不稳定，故其输出的是1325V变化的交流电，须经充电器整流，再对蓄电瓶充电，使风力发电机产生的电能变成化学能。然后用有保护电路的逆变电源，把电瓶里的化学能转变成交流220V市电，才能保证稳定使用。 （二）、变电所类型和作用（二）、变电所类型和作用1、 枢纽变电站2 、中间变电站3 、地区变电站4 、企业变电站5 、终端变电站三、电力系统的额定电压及电压等级三、电力系统的额定电压及电压等级额定电压的定义：是国家根据国民经济发展的需要，技术经是国家根据国民经济发展的需要，

7、技术经济合理性及电机、电器制造因素等所规定济合理性及电机、电器制造因素等所规定的电气设备的标准的电压等级，是一种标的电气设备的标准的电压等级，是一种标准电压，是电气设备设计时所依据的电压准电压，是电气设备设计时所依据的电压值值。某一受电器某一受电器( (电动机、电灯等电动机、电灯等) )发电机和变压器等在正常运行时发电机和变压器等在正常运行时具有最大经济效益时的电压具有最大经济效益时的电压 额定电额定电压压 我国规定的额定电压分类：第一类：100V及其以下的额定电压第二类：1001000V之间的额定电压第三类：1000V及其以上的电压等级我国电力网额定电压等级：0.38/0.22kV、3kV、

8、6kV、10kV、110kV、220kV、330kV、500kV、750kV等。 用电设备一般允许电压偏移5，而沿线的电压降一般为l0，这就要求线路始端电压为额定值的105，以使其末端电压不低于额定值的95%。发电机接于线路始端，因此，发电机的额定电压取为电力网额定电压的105。传输电压(1).doc 四、电气一次和二次的划分四、电气一次和二次的划分一次设备一次设备直接参与电能的生产、运输和分配直接参与电能的生产、运输和分配的电气设备：的电气设备： 发电机、变压器、电动机、接通和开断电路的发电机、变压器、电动机、接通和开断电路的开关设备：开关设备：QF、QS、FU、负荷开关，交换电、负荷开关，

9、交换电路电气量，隔离高压的设备：路电气量，隔离高压的设备：PT（电压）、（电压）、CT（电流）限制电流和防止过电压的设备：电（电流）限制电流和防止过电压的设备：电抗器、避雷器。抗器、避雷器。二次设备二次设备对一次设备、其它设备的工对一次设备、其它设备的工作进行监测和控制保护的设备作进行监测和控制保护的设备 用于反映不正常工作状态用于反映不正常工作状态继电器、继电器、信号装置，测量电气参数的设备：仪表、信号装置，测量电气参数的设备：仪表、示波器、录波器控制及自动装置：控制开示波器、录波器控制及自动装置：控制开关，同期及自动装置连接电路的导体：控关，同期及自动装置连接电路的导体：控制电缆、小母线、

10、连接线制电缆、小母线、连接线 1、水轮发电机组其辅助设备系统进水闸门引水管涡壳导水叶转轮室尾水闸门尾水管水库阀门大坝下游河道某某电电站站立立式式水水轮轮发发电电机机组组水水力力机机械械系系统统关关系系图图 2 2、 水力机械的几大系统水力机械的几大系统 3 3、电气部分八大系统、电气部分八大系统 1 1）、电气主接线系统）、电气主接线系统 包括一个水电站全部发电机、变压器、开关，电流互包括一个水电站全部发电机、变压器、开关，电流互感器，电压互感器及与电网相联的并网出线回路。这个系感器，电压互感器及与电网相联的并网出线回路。这个系统是全电站（变电站）的运行生产主干系统总图，反映电统是全电站（变电

11、站）的运行生产主干系统总图，反映电站的全貌。站的全貌。 2 2）、厂用（站用）电系统）、厂用（站用）电系统 厂用电变压器一般接自电气主接线发电机母线上，包括厂用电变压器一般接自电气主接线发电机母线上，包括厂用变压器及全部厂用电的供电回路，厂用供电用户为：厂用变压器及全部厂用电的供电回路，厂用供电用户为：水泵、油泵，供直流电源设备等。水泵、油泵，供直流电源设备等。3 3）、直流系统）、直流系统 由厂用电系统厂用母线的供电回路引出经整流成直流由厂用电系统厂用母线的供电回路引出经整流成直流送入直流母线和蓄电池，一般情况下由蓄电池供直流负送入直流母线和蓄电池，一般情况下由蓄电池供直流负荷用电，直流供电

12、回路包括合闸回路、控制保护用电回荷用电，直流供电回路包括合闸回路、控制保护用电回路等。路等。4 4）、厂房照明系统）、厂房照明系统 它引自厂用电供电图回路，包括正常照明和事故照明它引自厂用电供电图回路，包括正常照明和事故照明 。5 5）、防雷过电压保护系统）、防雷过电压保护系统 包括防直击雷和侵入波过电压防护系统，由避雷针包括防直击雷和侵入波过电压防护系统，由避雷针（线）和避雷器及独立接地体组成。（线）和避雷器及独立接地体组成。6 6）、接地系统）、接地系统 在水电站及变电站里由专门的埋入地下的接地体和房在水电站及变电站里由专门的埋入地下的接地体和房屋中钢筋相焊成一个接地网，所有电气设备外壳及

13、变压器屋中钢筋相焊成一个接地网，所有电气设备外壳及变压器中性点接在这个接地网上中性点接在这个接地网上7）、继电保护和二次系统8）、通讯系统 它包括电站的测量、控制、保护、信号及计算机监控系统，这个系统是保证电站安全自动连续运转生产最重要的部分，这个系统与电气一次系统有磁的联系 包括电站（变电站）内部各生产管理部门及岗位之间的电话通讯联系，及与电网调度部门的通讯电话联系部分。电站电气几大系统关系方框图电站电气几大系统关系方框图 六、变压器基本知识六、变压器基本知识330KV330KV变压器变压器110KV110KV变压器变压器 220KV220KV变压器变压器 直流变压器直流变压器 油浸式电力变

14、压器在运行中，绕组和铁芯的热量油浸式电力变压器在运行中，绕组和铁芯的热量先传给油，然后通过油传给冷却介质。油浸式电先传给油，然后通过油传给冷却介质。油浸式电力变压器的冷却方式，按容量的大小，可分为以力变压器的冷却方式，按容量的大小，可分为以下几种：下几种：1、自然油循环自然冷却（油浸自冷式）、自然油循环自然冷却（油浸自冷式）2、自然油循环风冷（油浸风冷式）、自然油循环风冷（油浸风冷式）3、强迫油循环水冷却、强迫油循环水冷却4、强迫油循环风冷却、强迫油循环风冷却变压器的基本结构变压器的基本结构二、变压器的基本结构二、变压器的基本结构铁心铁心 绕组绕组其他部件（油箱、冷却装置、其他部件（油箱、冷却

15、装置、绝缘套管和保护装置等绝缘套管和保护装置等 ）1、结构型式：结构型式：心式和壳式心式和壳式一）铁芯一）铁芯图 芯式变压器结构示意图芯式变压器：其铁芯被绕组包围着芯式变压器：其铁芯被绕组包围着图 壳式变压器结构示意图壳式变压器：它的特点是铁芯包围线圈。2、作用：、作用：铁芯是变压器的主磁路，又是它的支撑铁芯是变压器的主磁路，又是它的支撑骨架。骨架。铁芯由铁芯柱和铁轭铁芯由铁芯柱和铁轭2部分组成部分组成.铁芯柱上套绕组铁芯柱上套绕组;铁轭作用是使整个磁路闭合。铁轭作用是使整个磁路闭合。4、材料：、材料：铁芯用铁芯用0.35mm厚厚表面涂有绝缘漆表面涂有绝缘漆的硅钢片叠成。的硅钢片叠成。二）绕组

16、二）绕组 绕组是变压器的电路部分绕组是变压器的电路部分1、作用：、作用：2、型式：、型式：同心式同心式:交叠式交叠式:高低压绕组同心套在铁心柱上高低压绕组同心套在铁心柱上低压绕组靠近铁心低压绕组靠近铁心,高压绕组在外面高压绕组在外面高低压绕组交替套在铁心柱上高低压绕组交替套在铁心柱上(a)(a)外形外形 (b)(b)纵剖面导线排列纵剖面导线排列2、油箱的结构与变压器的容量、发热情况密切、油箱的结构与变压器的容量、发热情况密切相关。相关。 三）油箱和冷却装置三）油箱和冷却装置1、变压器油既是绝缘介质，又是冷却介质。、变压器油既是绝缘介质，又是冷却介质。四）绝缘套管四）绝缘套管1、作用：、作用：变

17、压器绕组的引出线必须穿过绝缘套管，使引出变压器绕组的引出线必须穿过绝缘套管，使引出线之间及引出线与变压器外线之间及引出线与变压器外 壳之间绝缘，同时起固定引出线的壳之间绝缘，同时起固定引出线的作用作用 2、结构型式、结构型式:主要决定于电压等级主要决定于电压等级1KV以下采用纯瓷套管以下采用纯瓷套管1035KV采用空心充气或充油套管采用空心充气或充油套管110KV以上采用电容式套管以上采用电容式套管1)无载分接开关无载分接开关:2)有载分接开关有载分接开关: 可以在带负荷的情况下进行切换、调整电压。可以在带负荷的情况下进行切换、调整电压。五）分接开关五）分接开关1、作用：、作用：变压器为了调压而在高压绕组引出分接头的，用变压器为了调