发电厂及变电站电气设备绪论

发电厂及变电站

电气设备

1本课程是“发电厂及电力系统〞专业的一门主干专业课，具有实践性强、应用性广的特点。通过本课程的学习，可使学生深入了解发电厂及变电站电气一次局部的根本理论，具有电气运行、安装、检修的能力，为学习后续专业课、强化职业技能、增强工作能力打下坚实根底。主要介绍了发电厂及变电站电气一次局部的知识。全书共10章，内容包括：绪论；电力系统中性点的运行方式；电弧及电气触头的根本理论；电气设备及载流导体；电气主接线；自用电接线；配电装置；接地装置；电气设备选择和电气总布置。本课程特点2本课程学习内容

1、理论学习电站〔变电站〕2、课程设计电站〔变电站〕从认识电站、学习电站到设计电站。3学时安排预习、复习查资料按时完成作业学习要求4第1章绪论5教学要求了解我国电力工业开展概况掌握电力系统的根本概念了解发电厂、变电站的常见类型了解常用电气设备掌握额定电压确实定方法6复习旧课：回忆已经学习过的根底课程重点：电力系统，发电厂的根本概念难点：电能质量〔额定电压确实定方法〕7目录：§1-1电力工业开展概况及前景§1-2电力系统根本概念§1-3电气设备概述及额定参数8§1-1电力工业开展概况及前景泸州职业技术学院9§1-1电力工业开展概况及前景1.1.1电的创造：1831年〔英〕法拉第→电磁感应→右手螺旋定那么→电力系统世界上第一座发电厂是1875年巴黎北火车站建成，直流发电机，做照明用。10§1-1电力工业开展概况及前景1.1.2电能优点:①易于将其它形式的能转化为电能，且为清洁的二次能源。②便于远距离输送〔输电线路、电缆〕③电能集中，分配自由④速度快〔30万km/s〕，能量大，能做到约时停送电11§1-1电力工业开展概况及前景1.1.3电力系统开展方向：大容量超高压远距离12§1-1电力工业开展概况及前景1.1.4我国电力工业的开展：我国第一座火电12KW——上海〔1882年〕第一座水电2×240KW——昆明滇池石龙坝〔1912年〕1882～1949年：185万千瓦、43亿千瓦时，居25位、进口设备、集中沿海。110kV线路2条共72万kW。1949～1978年：5712万kW、2566亿千瓦时，分别居8、7位。1978～1995年：总装机容量突破2亿千瓦；1996年居第二位；2000年总装机容量突破3亿千瓦；2004年6月全国装机已突破4亿kW，2004年上半年全国发电量共计9908.51亿KWh。福建为306.9亿KWh。13§1-1电力工业开展概况及前景在建工程：三峡水电站26×70万KW，多年平均年发电量840亿kW·h。云南小湾水电站6×70万KW广西龙滩水电站7×60万KW向家坝水电站500万KW

三峡工程三峡：瞿塘峡、巫峡、西陵峡坝址：湖北宜昌三斗坪工期：15年总投资：954.6亿元人民币14§1-1电力工业开展概况及前景开展趋势：大机组、大电厂、大容量、超高压、大电网、高自动化。位于雅鲁藏布江的墨脱水电站，经查勘研究，其装机容量可达4380万kW，多年平均年发电量2630亿kW·h。2003－2021年：新增装机45217万千瓦，年均5490万千瓦，预估年均投资额6588亿元，总投资额46446亿元2021－2021年：新增装机88775万千瓦，年均实际新增7546万KW，预估年均投资为9055亿元，总投资90550亿元15§1-1电力工业开展概况及前景全国水电装机到达8301万kw火电到达25314万kw核电到达210万kw风力和新能源发电到达37万kw到2001年底，16§1-1电力工业开展概况及前景我国已有运行核电机组9台和在建机组2台，运行机组装机容量到达7010兆瓦，约占全国发电总装机容量的1.63%；核电厂的累计发电量为438亿千瓦时，占全国总发电量的2.3%。连云港田湾核电站核电站为４台１００万千瓦级压水堆核电机组，分两期建设，一期建设规模为二台机组，目前一台机组已投入运行。截止到2004年8月17§1-1电力工业开展概况及前景世界之最长江三峡工程是世界上最大的电站〔总装机容量为18200MW〕广州抽水蓄能电站是世界最大的抽水蓄能电站〔总装机容量为240万kw〕西藏的羊卓雍湖水电站是世界上海拔最高的电站18§1-1电力工业开展概况及前景三峡工程介绍长江三峡工程采用“一级开发，一次建成，分期蓄水，连续移民〞方案。大坝为混凝土重力坝，坝顶总长3035米，坝顶高程185米，正常蓄水位175米，总库容393亿立方米，其中防洪库容221.5亿立方米。每秒排沙流量为2460立方米，排沙孔分散布置于混凝土重力坝段和电站底部。泄洪坝段每秒泄洪能力为11万千瓦，年平均发电量849亿度。左岸的通航建筑物，年单向通过能力5000万吨。双线五级船闸，可通过万吨级船队；单线一级垂直升船机，可快速通过3000吨级的客货轮。长江三峡工程竣工后，将发挥防洪、发电、航运、养殖、旅游、保护生态、净化环境、开发性移民、南水北调、洪水灌溉等十大效益，是世界上任何巨型电站都无法比较的！19葛洲坝工程介绍三峡工程的实验坝——葛洲坝水利枢纽位于长江三峡末端的宜昌市境内，距上游的三峡水利枢纽38公里。葛洲坝水利枢纽工程自1970年12月30日开工兴建，于1988年12月10日全面竣工。坝线长2606.5米，坝高53.8米，总库容15.8亿立方米。每秒最大泄洪量110000立方米。发电装机21台，总装机容量271.5万千瓦，年均发电量157亿度。其电送上海、河南、湖南、武汉等地。通航建筑物年单向通过能力超过5000万吨。工程建设总投资48.48亿元人民币。葛洲坝水力发电厂。自1981年7月第一台机组并网发电以来，截至1994年5月已累计发电1430余亿度，创产值120亿元人民币。葛洲坝水利枢纽，是座凡调解三峡水利枢纽尾水流态、改善两坝区间江段航运条件的梯级。三峡水利枢纽竣工后，葛洲坝水利发电厂的保证出力将提高43亿千瓦。所以，三峡水利枢纽和葛洲坝水利枢纽是一对风雨同舟的孪生兄弟。20§1-1电力工业开展概况及前景1.1.5四川内的大型水电站

：二滩水电站：330万KW金沙江的溪落渡电站：1080万KW向家坝水电站：500万KW1、1、6水电站的型号：

大型水电站：25万KW及以上中型水电站：2.5～25万KW小型水电站：2.5万KW以下21§1-1电力工业开展概况及前景1.1.7我国小水电开展的特点：1、分布各地的、规模虽小但具有优越经济指标的小水力资源的广泛存在，是我国小水电开展的得天独厚的能源根底。2、分散在广阔农村和乡镇的电力用户是我国小水电的天然般配的负荷。这些总量很大但相当分散的负荷由小水电就地供电式就近补充，可减轻国家大电网的负担，减小电能的远距离输配电设备的容量，改善电网的潮流分布。3、开展小水电可以充分利用当地的人力、物力和财力，只需国家给予适当扶持，便能事半功倍，迅速建成投产，取得相对投资小，收益快的效果。22§1-1电力工业开展概况及前景1.1.7我国小水电开展的特点：4、小水电具有综合利用得当优势。尤其与水利灌溉关系密切。因此不仅在举办上要办电治水统筹规划，在经营管理上也常有“以电养水〞和“以电促农〞等问题。故我国的小水电常与水利灌溉和农副业经济等同步开展，相互促进。目前我国的小水电还较普遍地存在一些弱点、缺点。主要有：多系径流发电，调节性能差，加上农村负荷的不均衡性，丰水——枯水和峰荷——谷荷矛盾大；机组容量和系统容量相对偏小，供电稳定性和可靠性偏低；电网结构脆弱；通讯调度设施差；技术力量薄弱；管理水平等。缺点返回23§1-2电力系统根本概念泸州职业技术学院24§1-2电力系统根本概念1.2.1电力系统

：图1-1电力系统、动力系统、电力网示意图25电网电站电站电站水坝矿山油井26基本概念电力系统：由发电厂、升压变电所、输电线路、降压变电所及电力用户所组成的统一整体。电力系统=发电厂+变电所+输电线路+用户动力系统：电力系统加上带动发电机转动的动力装置构成的整体动力系统=电力系统+动力装置电力网：由各类升压变电所、输电线路、降压变电所组成的电能传输和分配的网络。电力网=变压+输电线路+用户27§1-2电力系统根本概念1、定义：把其他形式的一次能源转变成二次能源的一种特殊工厂2、分类：发电厂按能源分：水力发电厂火力发电厂核能发电厂风力发电厂潮汐发电厂其他发电厂按集中落差分：堤坝式、引水式、混合式按运行方式分：有调节、无调节〔径流式〕、抽水蓄能式电站按厂房结构与位置分：坝后式、坝内式、河床式、地下式28§1-2电力系统根本概念发电厂按发电厂的规模和供电范围分：地方发电厂区域性发电厂自备专用发电厂29§1-2电力系统根本概念3、水力发电厂：利用水的落差〔水头H〕、流量〔Q〕水流的位能〔动能〕机械能电能优点：生产过程简单、易于实现自动化、本钱低、无污染。缺点：建设投资大、工期长、受气候、水文条件影响大，分丰水期和枯水期。30§1-2电力系统根本概念3、水力发电厂：31§1-2电力系统根本概念4、火力发电厂：利用燃料〔煤、石油、天然气〕燃烧使汽轮机转动燃料的化学能〔燃烧〕机械能电能优点：建设投资小、工期短、受气候、水文条件影响小，不分丰水期和枯水期。缺点：生产过程复杂、本钱高、对环境污染大。分为：凝汽式发电厂〔专供发电〕：热能利用率30%～40%热电厂〔发电兼供热〕：热能利用率70%～60%热能32§1-2电力系统根本概念4、火力发电厂：33§1-2电力系统根本概念5、核能发电厂：利用铀(或钚〕在反响堆核裂变原子核裂变释放的热能

机械能电能优点：消耗燃烧少；燃烧时不需要空气助燃；容量越大越经济缺点：开停机复杂、有放射性污染。如：浙江秦山核电站〔2*60万kw〕广东大亚湾核电站〔2*90万kw〕阳江核电站〔2*90万kw〕34§1-2电力系统根本概念5、核能发电厂：35§1-2电力系统根本概念6、潮汐发电厂：利用海水的涨潮和退潮能量来发电的发电站。潮汐能是地球在自转过程中，海水受月流重力牵引产生的。还有小局部潮汐是受太阳引力牵引形成的。海水涨落的周期为12小时25分钟，同时在海底造成三角流。世界最大的潮汐发电站：法国北部LaRance河，Pe=240MW世界最高的潮汐发电站：加拿大Fundy高达39英尺Pe=20MW世界首座海底潮汐发电站：挪威北部KvalsundPe=300KW〔无生态污染，无噪音、不占地〕投资1亿美元。36§1-2电力系统根本概念6、潮汐发电厂：潮汐能

机械能电能37§1-2电力系统根本概念7、风力发电厂：风能

机械能电能38§1-2电力系统根本概念8、抽水蓄能发电厂：利用夜间用电低谷时或丰水期的剩余电力，使水轮机以水泵工作，将下游的水抽回到水库内积蓄，以便峰荷或枯水期时发电的。39§1-2电力系统根本概念1.2.3变电站：变电站是聚集电源、升降电压和分配电力的场所，是联系发电厂和用户的中间环节。按其变压分：升压、降压按其地位和作用分：枢纽变电站：330KV及以上中间变电站：330KV～220KV地区变电站：220KV～110KV企业变电站：35KV～220KV终端变电站：10～110KV40§1-2电力系统根本概念1.2.4电力网：由各类升压变电所、输电线路、降压变电所组成的电能传输和分配的网络。按供电范围、输送功率和电压等级分：按电压等级电力网分：低压〔1kV及以下〕高压〔1～330kV〕超高压〔330～1000kV〕特高压〔1000kV以上〕地方电力网：110KV及以下〔10KV及以下→配电网〕区域电力网：110KV以上41§1-2电力系统根本概念电力系统的优越性〔1〕提高了电力网运行的可靠性〔2〕提高了供电的稳定性〔3〕提高了发电的经济性1.2.6电力系统运行的特点及运行要求1.特点：〔1〕生产、分配、输送、再分配具有同时性；〔2〕正常输电过程和故障过程都非常迅速；〔3〕电力系统的地区性特点较强，组成情况不尽相同；〔4〕电能生产与国民经济、人民生活的关系密切。42§1-2电力系统根本概念2.根本要求：〔1〕保证供电的平安可靠性：减少事故率〔Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类负荷〕〔2〕保证电能质量〔波形、频率、电压〕：随时调频、调压〔3〕保证足够的发电功率和发电量〔4〕保证电力系统运行的稳定性〔5〕保证电力系统运行的经济性线路额定电压正常运行电压允许变化范围35kv及以上±5%Ue10kv及以下±7%Ue低压照明及农业用电(+5%～-10%)Ue运行情况允许频率偏差正常运行中小容量电网±0.5Hz大容量电网±0.2Hz事故运行30秒以内±1Hz15秒以内±1.5Hz绝对不允许-4Hz表1-2系统电压允许偏差表1-1系统频率允许偏差§1-2电力系统根本概念频率主要取决于有功功率的平衡电压主要取决于无功功率的平衡可通过调频、调压和无功补偿等措施来保证频率和电压的稳定。电力系统的供电电压〔或电流〕的波形为严格的正弦波形。返回44§1-3电气设备概述及额定参数泸州职业技术学院45§1-3电气设备概述及额定参数1.3.1主要电气设备1．一次设备:直接参与生产、输送和分配电能的电气设备。能量转换的设备：发电机G〔F〕、变压器T〔B〕、电动机M〔D〕接通和开断电路的开关设备：断路器QF〔DL〕、隔离开关QS〔G〕、熔断器FU〔RD〕、负荷开关Q〔FK〕交换电路电气量，隔离高压的设备：电压互感器PT、TV〔YH〕、电流互感器CT、TA〔LH〕载流导体：母线WB〔M〕、绝缘子和电缆W限制电流和防止过电压的设备：电抗器L〔DK〕、避雷器FV〔BL〕46§1-3电气设备概述及额定参数1.3.1主要电气设备2．二次设备：对电气一次设备的工作状况进行监测、控制和保护的辅助性电气设备。用于反映不正常工作状态：继电器、信号装置、保护单元、PLC测量电气参数的设备：仪表、示波器、录波器控制及自动装置：控制开关，同期及自动装置连接电路的导体：控制电缆、小母线、连接线交流不间断电源：UPS47§1-3电气设备概述及额定参数1.3.1主要电气设备3．直流设备：供电给电站内继电保护装置、自动装置、信号装置、断路器控制回路及事故照明用的直流电源设备。整流设备蓄电池组充电装置48§1-3电气设备概述及额定参数1.3.2电气设备的额定参数用以说明电气设备在一定条件下的长期工作最正确运行状态的特征量的值叫做额定参数。主要有额定电压、额定电流和额定容量。1．额定电压：是按长期正常工作时具有最大经济效果所规定的电压。为使电气设备实现标准化和系列化生产，国家规定了标准电压系列如表1-3所示。〔1〕我国交流电网标准额定电压Ue〔KV〕0.22、0.38〔低压〕3、6、10、35、60、110、220〔高压〕330、500〔超高压〕750、1075〔特高压〕49§1-3电气设备概述及额定参数1.3.2

电气设备的额定参数：表1-3(2)用电设备的额定电压=电力网的额定电压：即U用.e=Ue50§1-3电气设备概述及额定参数1.3.2电气设备的额定参数：表1-3(3)发电机的额定电压:图1-2可直配发电机〔≯100MW〕ＵG.e＝1.05Ｕe〔0.4、6.3、10.5〕。不可直配发电机〔＞100MW〕13.8、15.75、18、20kV等四种。汽轮机中非标准电压51§1-3电气设备概述及额定参数1.3.2电气设备的额定参数：表1-3(4)变压器的额定电压：图1-2一次绕组〔相当于用户〕①不与发电机直接相连〔降压变〕 ＵT1.e＝Ｕe②与发电机直接相连〔升压变、厂变〕 ＵT1.e＝ＵG.e＝1.05Ｕe二次绕组〔相当于电源〕系指空载值①Ｕd％≥7.5或高压侧为35kV及以上 ＵT2.e＝1.10Ｕe②Ｕd％＜7.5或高压侧为35kV以下或短线路 ＵT2.e＝1.05Ｕe升压变压器降压变压器52表1-3我国交流电力网和电气设备的额定电压〔kv〕用电设备额定电压与电力网额定电压发电机额定电压变压器额定电压原边绕组副边绕组接电力网接发电机0.230.220.230.230.400.380.400.4033.1533.153.15及3.366.366.36.3及6.61010.51010.510.5及11-13.8-13.8-15.75-15.75-18-18-20-20353538.560