发电厂电气设备课件2

1、1.1 电力系统电力系统 一、发电厂一、发电厂 1火力发电厂 燃料的化学能蒸汽的热能机械能电能火电厂布置图1煤场;2锅炉房;3汽机房; 4主控制室;5办公楼;6烟囱;7屋外高压配电装置2水力发电厂堤坝式（坝后式、河床式）坝后式水电厂1坝;2压力水管;3厂房河床式水电厂1进水口;2厂房;3溢流坝3核电厂压水堆核电厂发电方式示意图1核反应堆;2稳压器;3蒸汽发生器;4汽轮发电机组;5给水加热器;6给水泵;7主循环泵4其它发电方式利用其他一次能源发电的, 有风力发电、潮汐发电、地热发电、太阳能发电等。此外, 还有直接将热能转换成电能的磁流体发电等。2.变电站变电站变电站是联系发电厂和用户的中间环节,

2、起着变换和分配电能的作用。电力系统原理接线图n变电站根据它在系统中的地位，可分为下列几类：n1枢纽变电所n2中间变电所n3地区变电所n4终端变电所500KV变电站三峡水电站伊泰普水电站溪洛渡水电站秦山核电站风力场太阳能发电一、主要电气设备一、主要电气设备 为了满足电能的生产、输送和分配的需要，发电厂和变电站中安装有各种电气设备，用于实现起动、转换、监视、测量、调整、保护、切换和停止等操作。 按电压等级可分为高压电器和低压电器； 按所起的作用不同，电气设备可分为一次设备和二次设备两大类。 首页一、主要电气设备一、主要电气设备n（一）一次设备 直接生产、转换和输配电能的设备，称为一次设备，主要有以

3、下几种。 nl.生产和转换电能的设备 生产和转换电能的设备有同步发电机、变压器及电动机，它们都是按电磁感应原理工作的。电力变压器n电力变压器n电力变压器作用： 实现电网的电压等级变换，是变电所主要设备。n变压器类型n电力变压器绕组的绝缘和冷却方式是影响变压器使用的主要因素。n 一般按变压器绕组的绝缘和冷却方式进行分为油浸式、干式两种形式。n油浸式变压器： 以油为变压器绕组的绝缘和冷却方式，散热较好，性价比较适中，但防火、防爆性能较差。 n n干式变压器：以环氧树脂为变压器绕组的绝缘和冷却方式（用环氧树脂浇注变压器绕组）散热稍差，价格高，但防火、防爆性能好，在现代建筑中的应用日益增多。电力变压器

4、n油浸式变压器： 以油为变压器绕组的绝缘和冷却方式，散热较好，性价比较适中，但防火、防爆性能较差。 n n干式变压器：以环氧树脂为变压器绕组的绝缘和冷却方式（用环氧树脂浇注变压器绕组）散热稍差，价格高，但防火、防爆性能好，在现代建筑中的应用日益增多。变压器n1信号温度计 n2铭牌 n3吸湿器 n4油枕(储油柜) n5油位指示器(油标) n6防爆管 n7瓦斯继电器 n8高压套管 n9低压套管 n10分接开关 n1l油箱 n12铁心 n13绕组及绝缘 n14放油阀 n15小车 n16接地端子干式变压器一、主要电气设备一、主要电气设备n2.开关电器 开关电器的作用是接通或断开电路。（1）断路器（俗称

5、开关） （2）隔离开关（俗称刀闸）（3）负荷开关 还有用于配电系统的 自动重合器和自动分段器等。 低压开关电器包括刀开关、组合开关和低压断路器等。 断路器有灭弧装置，可用来接断路器有灭弧装置，可用来接通或断开电路的正常工作电流、过通或断开电路的正常工作电流、过负荷电流或短路电流，是电力系统负荷电流或短路电流，是电力系统中最重要的控制和保护电器。中最重要的控制和保护电器。 隔离开关没有灭弧装隔离开关没有灭弧装置，用来在检修设备时隔置，用来在检修设备时隔离电源，进行电路的切换离电源，进行电路的切换操作及接通或断开小电流操作及接通或断开小电流电路。它一般只有电路断电路。它一般只有电路断开的情况下才能

6、操作。在开的情况下才能操作。在各种电气设备中，隔离开各种电气设备中，隔离开关的使用量是最多的。关的使用量是最多的。 负荷开关具有简易的灭弧装置，负荷开关具有简易的灭弧装置，可以用来接通或断开电路的正常工作可以用来接通或断开电路的正常工作电流和过负荷电流，但不能用来接通电流和过负荷电流，但不能用来接通或断开短路电流。还可用来在检修设或断开短路电流。还可用来在检修设备时隔离电源。备时隔离电源。 高压断路器n高压断路器(或称高压开关)n它不仅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在继电器保护装置的作用下，可迅速地切断过负荷电流和短路电流，以防止故障扩大。n高压断路器的类型

7、高压断路器的类型n作为闭合和开断电路的高压断路器，必须有完善有效的措施迅速灭弧。高压断路器n 按灭弧介质和灭弧方式进行分类。na）少油断路器（少油、多油）n 以油作为灭弧介质，多油断路器已趋于淘汰，少油断路器由于价格适中，在早期的建筑供配电系统中较常用，但有火灾危险；nb）空气断路器n 以压缩空气作为灭弧介质，断路器分断电流能力强，但造价高、维护要求高，一般只在大型变电站采用；nc）六氟化硫（SF6）断路器n 采用具有良好灭弧和绝缘性能的SF6气体作为灭弧介质，灭弧性能好，开断能力强，允许连续开断次数较多，适用于频繁操作，噪音小，无火灾危险，机电磨损小等，是一种性能优异的“无维修”断路器。nS

8、F 6 的分子和自由电子有非常好的混合性。当电子和SF 6 分子接触时几乎100%的混合而组成重的负离子，这种性能对灭弧有极大的使用价值。即SF 6 具有很好的负电性，它的分子能迅速捕捉自由电子而形成负离子。这些负离子的导电作用十分迟缓，从而加速了电弧间隙介质强度的恢复率，因此有很好的灭弧性能。nSF 6 的灭弧性能是空气的100倍，并且灭弧后不变质，可重复使用。 nd）真空断路器n 采用真空作为灭弧介质，器具有分断电流能力强，结构简单，重量轻，体积小，维护要求低、无爆炸危险等优点，近年来发展较快，在建筑供配电系统中使用越来越多，不足之处是价格较贵。隔离开关nGN810600型 n高压隔离开关

9、n 1上接线端子 n 2静触头 n 3闸刀 n 4套管绝缘子 n 5下接线端子n 6框架 n 7转轴 n 8拐臂n 9升降绝缘子 n10支柱绝缘子一、主要电气设备一、主要电气设备n3.限流电器 限流电器包括串联在电路中的普通电抗器和分裂电抗器.n4.载流导体 包括母线、架空线和电缆线等。 n5.补偿设备（1）调相机。 （2）电力电容器。 （3）消弧线圈。 （4）并联电抗器。 其作用是限制短路电流，使发电厂或变其作用是限制短路电流，使发电厂或变电站能选择轻型电器和选用截面积较小的电站能选择轻型电器和选用截面积较小的导体。导体。 母线用来汇集和分配电能或将发母线用来汇集和分配电能或将发电机、变压器

10、与配电装置连接；架空电机、变压器与配电装置连接；架空线和电缆线用来传输电能。线和电缆线用来传输电能。 调相机是一种不带机械负荷运行的同调相机是一种不带机械负荷运行的同步电动机，主要用来向系统输出感性无功步电动机，主要用来向系统输出感性无功功率，以调节电压控制点或地区的电压。功率，以调节电压控制点或地区的电压。 电力电容电力电容器补偿有并联器补偿有并联和串联补偿两和串联补偿两类。类。 消弧线圈用来补消弧线圈用来补偿小接地电流系统的偿小接地电流系统的单相接地电容电流，单相接地电容电流，以利于熄灭电弧。以利于熄灭电弧。 并联电抗器一般装设在并联电抗器一般装设在330kV330kV及以上超高及以上超高

11、压配电装置的线路侧。作用是吸收过剩的无压配电装置的线路侧。作用是吸收过剩的无功功率，改善沿线电压分布和无功分布，降功功率，改善沿线电压分布和无功分布，降低有功损耗，提高送电效率。低有功损耗，提高送电效率。一、主要电气设备一、主要电气设备n6.互感器 包括电流互感器和电压互感器。n7.保护电器 保护电器包括用于过负荷电流或短路电流保护的熔断器（俗称保险）和防御过电压的设备，即防雷装置。 n8.绝缘子n9.接地装置 熔断器用来断开电路的过负荷电流或短路电熔断器用来断开电路的过负荷电流或短路电流，保护电气设备免受过载和短路电流的危害。流，保护电气设备免受过载和短路电流的危害。熔断器不能用来接通或断开

12、正常工作电流，必须熔断器不能用来接通或断开正常工作电流，必须与其他电器配合使用。与其他电器配合使用。 防雷装置包括：避雷器、避雷针、避雷防雷装置包括：避雷器、避雷针、避雷线（架空地线）、避雷带和避雷网等。线（架空地线）、避雷带和避雷网等。 绝缘子用来支持和固定载流导体，并使载流绝缘子用来支持和固定载流导体，并使载流导体与地绝缘，或使装置中不同电位的载流导体导体与地绝缘，或使装置中不同电位的载流导体间绝缘。间绝缘。 接地装置用来保证电力系统正常工作或保护接地装置用来保证电力系统正常工作或保护人身安全。前者称工作接地，后者称保护接地。人身安全。前者称工作接地，后者称保护接地。一、主要电气设备一、主

13、要电气设备n（二）二次设备 对一次设备进行监察、测量、控制、保护、调节的辅助设备，称为二次设备。n1.测量表计n2.绝缘监察装置 用来监察交、直流电网的绝缘状况。 n3.控制和信号装置 测量表计用来监视、测量电路的电流、测量表计用来监视、测量电路的电流、电压、功率、电能、频率及设备的温度等，电压、功率、电能、频率及设备的温度等，如电流表、电压表、功率表、电能表、频率如电流表、电压表、功率表、电能表、频率表、温度表等。表、温度表等。 控制主要是指采用手动或自动方式通过控制主要是指采用手动或自动方式通过操作回路实现配电装置中断路器的分、合闸。操作回路实现配电装置中断路器的分、合闸。断路器都有位置信

14、号灯，有些隔离开关有位断路器都有位置信号灯，有些隔离开关有位置指示器。主控制室设有中央信号装置，用置指示器。主控制室设有中央信号装置，用来反映电气设备的事故或异常状态。来反映电气设备的事故或异常状态。一、主要电气设备一、主要电气设备n4.继电保护及自动装置n5.直流电源设备n6.塞流线圈（又称高频阻波器） 继电保护的作用是当发生故障时，作用于断路器跳闸，自动切继电保护的作用是当发生故障时，作用于断路器跳闸，自动切除故障元件；当出现异常情况时发出信号。自动装置的作用是用来除故障元件；当出现异常情况时发出信号。自动装置的作用是用来实现发电厂的自动并列、发电机自动调节励磁、电力系统频率自动实现发电厂

15、的自动并列、发电机自动调节励磁、电力系统频率自动调节、按频率启动水轮机组；实现发电厂或变电站的备用电源自动调节、按频率启动水轮机组；实现发电厂或变电站的备用电源自动投入、输电线路自动重合闸及按事故频率自动减负荷等。投入、输电线路自动重合闸及按事故频率自动减负荷等。 直流电源设备包括蓄电池组和硅整流装置，用作开关电器的操直流电源设备包括蓄电池组和硅整流装置，用作开关电器的操作、信号、继电保护及自动装置的直流电源，以及事故照明和直流作、信号、继电保护及自动装置的直流电源，以及事故照明和直流电动机的备用电源。电动机的备用电源。 塞流线圈是电力载波通信设备中必不可少的组成部份，它与塞流线圈是电力载波通

16、信设备中必不可少的组成部份，它与耦合电容器、结合滤波器、高频电缆、高频通信机等组成电力线耦合电容器、结合滤波器、高频电缆、高频通信机等组成电力线路高频通信通道。塞流线圈起到阻止高频电流向变电站或支线泄路高频通信通道。塞流线圈起到阻止高频电流向变电站或支线泄漏、减小高频能量损耗的作用。漏、减小高频能量损耗的作用。二、电气设备的符号二、电气设备的符号 图形符号是用于表示电气图中电气设备、装置、元器件的一种图形和符号。 文字符号是电气图中电气设备、装置、元器件的种类字母和功能字母代码。文字符号的字母应采用大写的拉丁字母。文字符号分为基本文字符号和辅助文字符号两种。 主要电气设备的图形和文字符号如表所

17、示。二、电气设备的符号二、电气设备的符号二、电气设备的符号二、电气设备的符号二、电气设备的符号二、电气设备的符号三、电气主接线和配电装置的概念三、电气主接线和配电装置的概念 n1.电气主接线 一次设备按预期的生产流程所连成的电路，称为电气主接线。主接线表明电能的生产、汇集、转换、分配关系和运行方式，是运行操作、切换电路的依据，又称一次接线、一次电路主系统或主电路。 用国家规定的图形和文字符号表示主接线中的各元件，并依次连接起来的单线图，称电气主接线图。 某火电厂的电气主接线图如图所示。 电电气气主主接接线线三、电气主接线和配电装置的概念三、电气主接线和配电装置的概念n2配电装置 按主接线图，由

18、母线、开关设备、保护电器、测量电器及必要的辅助设备组建成接受和分配电能的电工建筑物，称为配电装置。配电装置是发电厂和变电站的重要组成部分。 配电装置按电气设备的安装地点可分为： （1）屋内配电装置。全部设备都安装在屋内。 （2）屋外配电装置。全部设备都安装在屋外（即露天场地）。 三、电气主接线和配电装置的概念三、电气主接线和配电装置的概念 按电气设备的组装方式可分为以下二种。 （1）装配式配电装置。电气设备在现场（屋内或屋外）组装。 （2）成套式配电装置。制造厂预先将各单元电路的电气设备装配在封闭或不封闭的金属柜中，构成单元电路的分间。成套配电装置大部分为屋内型，也有屋外型。 配电装置还可按其

19、他方式分类，例如按电压等级分类，称10kV配电装置、35kV配电装置、110kV配电装置、220kV配电装置、500kV配电装置等。 2.3 高压交流输变电高压交流输变电高压直流输电高压直流输电n断路器图例n隔离开关图例n负荷开关图例n自动重合器和自动分段器n低压开关电器 智能万能式断路器n限流电器n载流导体n补偿设备 电流互感器 电压互感器 电流互感器作用是将交流大电流变成小电流（电流互感器作用是将交流大电流变成小电流（5A5A或或lAlA），供电给测量仪表和继电保护装置的电流线圈；），供电给测量仪表和继电保护装置的电流线圈； 电压互感器作用是将交流高电压变成低电压电压互感器作用是将交流高电

20、压变成低电压（100V100V或或100/ V100/ V），供电给测量仪表和继电保护），供电给测量仪表和继电保护装置的电压线圈。装置的电压线圈。 它们使测量仪表和保护装置标准化和小型化，使它们使测量仪表和保护装置标准化和小型化，使测量仪表和保护装置等二次设备与高压部分隔离，且测量仪表和保护装置等二次设备与高压部分隔离，且互感器二次侧均接地，从而保证设备和人身安全。互感器二次侧均接地，从而保证设备和人身安全。 3n互感器n保护电器n熔断器n避雷器n绝缘子n配电装置箱式变电站n箱式变电站又称户外成套变电站，也有称做组合式变电站，它具有组合灵活，便于运输、迁移、安装方便，施工周期短、运行费用低、无

21、污染、免维护等优点。箱式变电站有美式箱式变电站和欧式箱式变电站，美式预装式变电站变压器器身、高压负荷开关、熔断器及高低连线置于一个共同的封闭油箱内，构成一体式布置。用变压器油作为带电部分相间及对地的绝缘介质。同时，安装有齐全的运行检视仪器仪表，如压力计，压力释放阀，油位计，油温表等。欧式预装式变电站以前在我国习惯称为“组合式变电站”，它是将高压开关设备、配电变压器和低压配电装置布置在三个不同的隔室内,通过电缆或母线来实现电气连接。欧式箱式变电站箱式变电站n美式预装式变电站的结构型式大致有三种：n（1）变压器和负荷开关、熔断器共用一个油箱；n（2）变压器和负荷开关、熔断器分别装在上下两个不同的油

22、箱内；n（3）变压器和负荷开关、熔断器分别装在左右两个不同的油箱内。n考虑到开关操作和熔断器的动作造成的游离碳会影响整个箱变的寿命。（3）型由于采用普通油和难燃油作为绝燃介质，使之既可用于户外，又可用于户内，适用于住宅小区、工矿企业及各种公共场所，如机场、车站、码头、港口、高速公路、地铁等。n箱式变电站变压器为防日照辐射使室温升高，采用四周壁添加隔热材料、双层夹板结构，顶盖设计成带空气垫或隔热材料的气楼结构，内设通风道，装有自动强迫排气通风装置(轴流风机或幅面风机)。装置的开启和停止，由变压器室的温度监控装置自控，其温度的整定值按允许温度的80%90%设定；室内正常温度下，靠自然通风来散热。有

23、为防止灰尘对绝缘的影响，在变压器连接处加上绝缘防护罩。室内温度不正常的情况下采用机械强迫通风，以变压器油温不超过95作为动作整定值。n采用负荷开关熔断器组合电器保护变压器n负荷开关是用来开、合负载电流的开关装置，它一般具有关合短路电流能力，但是它不能开断短路电流。负荷开关可以单独使用在远离电源中心、且容量较小的终端变电站，用于投切无功补偿回路、并联电抗器及电动机等。n熔断体是熔断器的主要元件，当熔断体通过的电流超过一定值时，熔断体本身产生的焦耳热，使本身温度升高，在达到熔断体熔点时，熔断体自行熔断切断过载电流或短路电流。n负荷开关与熔断器配合使用于箱变可替代断路器，作为变压器的保护开关设备。当

24、变压器内部发生故障，为使油箱不爆炸，故障切除时间必须限在20ms内。采用断路器保护的话，断路器最快全开断时间(继电保护动作时间+断路器固有动作时间+燃弧时间)一般需要23个周波(40ms60ms)左右，而限流熔断器则可保证在10ms以内切除故障。n箱式变电站总体布置n10kV箱式变电站高压室额定电压10kV ，低压室额定电压0.4kV。主变压器额定容量为1600kVA，接在10kV母线上。采用电缆或架空进、出线。在结构设计上具有防压、防雨和防小动物等措施及占地面积小、操作方便，安全可靠、可以移动等特点。箱式变电站主要包括4部分，分别为框架、高压室、低压室、变压器室。n1）框架：基本结构是由槽钢、角钢和钢板焊接而成，外股、门和顶盖用新材料色彩钢板制作。n（2）高压室：装备真空断路器。包括三工位负荷开关、熔断器、互感器、避雷器等。n（3）低压室：装备GGD型固定式低压配电屏、包括主开关柜、计量柜、多路出线柜、耦合电容器。n（4）变压器室：油浸式变压器。室顶装有温度监控仪启动的轴流风扇。n箱式变电站智能监控n预装变电站所有有用的信息，包括电参量、环境温湿度、变压器温度等信息。通过对这些信息的综合分析作出