第2章-发电厂电气部分

1、第二章 发电、变电和输电的电气部分,第二章 发电、变电和输电的电气部分,学习目的： 熟悉发电厂、变电站中常用电气设备的类型和各种电气设备的作用；掌握电气接线的概念。 本章主要内容： 概述（发电厂、变电站的电气设备及电气接线） 发电厂、变电站的电气主接线图 高压交流输变电 高压直流输变电,2.1 概述电气设备,一、电气设备,根据电气设备作用的不同，分两种类型：,一次设备,为了满足电力生产和保证电力系统运行的安全稳定性和经济性，发电厂和变电站中安装有各种电气设备。,生产、变换、输送、分配和使用电能的设备,二次设备,对一次设备的工作进行监察、测量、控制和保护的设备,图形符号：用于表示电气图中电气设备

2、、装置、元器件的一种图形和符号。,文字符号：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。,2.1 概述电气设备,电气设备表示方式,-电气主接线用一定的图形符号和文字符号绘成的电路图。 -电气主接线图用单线图表示三相电路,2.1 概述电气设备,2.1 概述电气设备,2.1 概述电气设备,电气主接线通常用电气主接线图来表示,电气主接线图是用规定的图形符号和文字符号表示电气设备连接关系的一种图。,电气主接线表明电能汇集和分配的关系。,电气主接线图通常采用单线图表示，只有需要时才绘制三线图。,2.1 概述火电厂的电气主接线图,一次设备的类型： 1、生产

3、和转换电能的设备。 2、接通和断开电路的开关电器。 3、限制故障电流和防御过电压的保护电器。 4、载流导体。 5、接地装置。,一次设备：生产、变换、输送、分配和使用电能的设备称为一次设备。,2.1 概述 一次设备,一、生产和转换电能的设备,发电机：机械能转化为电能,M,变压器：将电压升高或降低,电动机：电能转化为机械能,（1）主变压器,（2）启/备变压器,（3）高压厂用变压器,（4）低压厂用变压器,变压器组成部件,外壳 铁芯 线圈 变压器油枕 充油套管 瓦斯继电器 防爆管 散热器 呼吸器 外壳接地 分接开关,大型变压器模型,大型变压器模型,大型变压器模型,大型变压器模型,大型变压器模型,大型变

4、压器模型, / 电气设备的型号都用拼音字母和数字来表示。 第一个方框：表示相数，D表示单相；S表示三相；O表示自耦式 第二个方框：表示冷却方式，F表示风冷式；W表示水冷式；P表示强迫油循环；D表示强迫油导向循环等 第三个方框：表示绕组数，L表示铝绕组（铜绕组不表示）；Z表示 有载调压（无载调压不表示）；S表示三绕组（双绕组不表示）小方框表示设计序号 第四个方框：表示额定容量（kVA） 第五个方框：表示高压绕组额定电压（kV） 举例：型号SFSZ9-31500/110 表示容量为31500kVA的三相风冷式三绕组有载调压电力变压器，一次侧电压为110kV,9为设计的序号。,电力变压器的型号,绕组

5、接线组别的确定,在我国： 110kV及以上电压，变压器三相绕组接成“YN”，称为中性点直接接地系统，也称大电流接地系统。 35kV采用“Y”或“d” ，35kV以下（不包含0.4kV）一般都为“d”，中性点不接地或经消弧线圈接地，称为中性点非直接接地系统，也称小电流接地系统。 在发电厂和变电站中，为限制3次谐波，主变压器接线组别一般都采用YNd11常规接线，三绕组变压器采用YNYN0d11接线。,变压器三相绕组的接线方式必须使其线电压与系统线电压相位一致！否则不能并列运行。,0, 11分别表示该侧的的线电压与前一侧的线电压相位差是0和滞后330,二、接通或断开电路的开关电器,正常运行时合、分电

6、路； 事故（短路）时能在继电保护装置控制下切断故障 回路； 检修时使被检修设备与电源可靠隔离。,上述功能决定了开关电器在电力系统中起着非常重要的作用，占60%以上！,开关电器作用：,二、接通或断开电路的开关电器,开关电器的分类：（按电压等级的高低）,常用开关电器： 断路器、隔离开关、负荷开关、接触器、熔断器等。,高压断路器,文字符号：QF 图形符号,类型：（按灭弧介质的不同分类） 油断路器、压缩空气断路器、SF6断路器、真空断路器,作用： 正常状况下，控制各电力线路和设备的开断与闭合。 电力系统发生故障时，能自动切除短路电流，保证电 力系统正常运行。 具有灭弧装置。可做操作电器！,补充：电弧的

7、概念,实质：电弧是一束游离的气体放电现象。,动静触头分离瞬间，触头间就会出现电弧，此时，触头虽已分开，但是电路中的电流还在继续流通。只有电弧熄灭，电路才被真正断开。,概念：在触头开断有一定电压和电流的电路时， 触头间产生强烈而又刺眼的亮光的现象。,产生条件： 电源电压1020V， 电流80100mA,危害： 温度高达数千摄氏度，轻则损坏设备，引起火灾，重则产生爆炸，危及生命和财产安全。,低压断路器（自动空气断路器、自动空气开关）,作用： 对低压配电电路实行通断操作。 当电路内出现故障时，能在自身开关所带保护元件作用下自动断开主回路,是低压配电系统中的主要开关。,万能式低压断路器,文字符号与图形

8、符号：,低压断路器,高压断路器 外形结构图,高压断路器 灭弧室结构图,灭弧室,操作机构箱,高压断路器,多油断路器,少油断路器,多油断路器与少油断路器,在多油断路器中，油不仅作为绝缘介质，而且还可以作为灭弧介质。因此用油量多，钢材消耗也多。,在少油断路器中，油只作为灭弧介质，因此用油量少、体积小、耗用钢材少,原理：油断路器利用变压器油在电弧高温作用下分解出大量的氢气进行灭弧。 油断路器缺点：1.易爆炸； 2.油泄露； 3.维修周期短； 4.污染环境。,油断路器-,机构箱,支持瓷套,均压电容,空气断路器,优点：具有灭弧能力强、动作迅速等优点。 缺点：结构复杂、工艺要求高、有色金属消耗多。 用途：空

9、气断路器用在110KV及以上的电力系统中。,空气断路器以压缩空气作为灭弧介质。,SF6断路器采用具有绝缘能力的SF6气体作为灭弧介质，具有优良的灭弧能力和。 优点：具有开断能力强、动作快、体积小等优点。 缺点：金属消耗多，价格较贵。SF6气体泄露与空气作用生成有毒的低氟化硫，危害人体健康。 用途： 110kV以上的高压系统。,SF6断路器,SF6断路器类型,“Y”布置,“T”布置,“I”布置,落 地 罐 式,SF6断路器类型,真空断路器,户内真空断路器,户外真空断路器,真空断路器是在高度真空中灭弧。 优点：可以频繁操作，维护工作量小，体积小等。 真空断路器用于灭弧的动、静触头封在真空泡内，利用

10、真空作为绝缘介质和灭弧介质，因而带来了其它类型断路器无法比拟的优点。 用途：电压等级较低（335KV）要求频繁操作、户内装设的场合。, / 第一个方框：表示的是类型，D表示多油断路器；S表示少油断路器；K表示空气断路器；Z表示真空断路器；L表示六氟化硫断路器； 第二个方框：表示装置的地点，N表示户内；W表示户外 小方框表示设计序号 第三个方框：表示额定电压（kV） 第四个方框：表示补充工作特性：G改进型；F表示分相操作； 第五个方框：表示额定电流（A） 第六个方框：表示额定开断电流（kA） 第七个方框：表示特殊环境代号 举例：LW6-110/3150型号 表示户外式110KV六氟化硫断路器，其

11、额定电压110kV、额定电流3150A，其设计顺序号为6。,高压断路器的型号,隔离开关,文字符号与图形符号：,无灭弧装置，不能开断电流， 故不可做操作电器！,作用：,1. 隔离电源：隔离开关断开点明显可见，隔离开关的动触头和静触头断开后，两者之间的距离应大于被击穿时所需的距离，以保证安全。,2.倒闸操作：运行、备用、检修时用来配合断路器协同完成倒闸操作。如倒母线操作。,3 .分、合小电流： 隔离开关没有灭弧装置，因此仅能用来分、合只有电压没有负荷电流的电路。 否则在隔离开关的触头间形成强大电弧，危及设备和人身安全，造成重大事故。 一般只能在断路器已将电路断开的情况下，才能接通断开。但隔离开关也

12、具有一定的分、合小电流的能力。 例如：能用来分、合电压互感器、避雷器或分、合变压器的接地中性点；分、合励磁电流不超过2A的空载变压器；关合电容电流不超过5A的空载线路等。,隔离开关的分类,隔离开关的分类-按装置地点分,户外式,户内式,隔离开关的分类-按产品组装级数分,三极式,单极式,隔离开关的分类-按有无接地闸刀可分为,不带接地闸刀,带接地闸刀,隔离开关的分类-带接地闸刀,V型隔离开关，光伏用于35110KV电压等级中。,隔离开关的分类-按每极支撑绝缘子数目分为,双柱式,三柱式,单柱式,隔离开关的分类-单柱,隔离开关的分类-双柱式,断开状态,闭合状态,隔离开关的分类-三柱式,隔离开关型号,隔离

13、开关与断路器配合使用：,负荷开关,介于断路器与隔离开关之间的一种简易电器开关。,文字符号与图形符号：,作用： 专门用来接通或断开正常工作时的负荷电流，但不 能切断短路电流！具有灭弧栅。 一般与熔断器配合使用。由熔断器切断过载及短路 电流，由负荷开关接通或断开负荷电流。,高、低压熔断器（铜、银；铅、锌）,文字符号与图形符号：,FU,作用： 流过短路电流或较长时间过电流时熔断，来保护电器 设备，不能单独使用。,跌落式熔断器是10kV配电线路分支线和配电变压器最常用的一种短路保护开关，经济、操作方便、适应户外环境性强。,注意事项： 6kV熔断器只能用于6kV高压系统，不能用于3kV。 10kV熔断器

14、只能用于10kV，不能用于6kV。,高压熔断器,跌落式熔断器,接地开关,文字符号与图形符号,高压接地开关,用于电路接地部分的机械式开关，属于隔离开关类别。,作用： 检修设备时起隔离电源的作用。,接地开关的使用,三、限制过电流和防御过电压的保护电器,（1）电抗器(电感器),（2）避雷器,F,文字符号与图形符号：,作用：串联时限制电力系统中短路电流并 联电抗器经常用于无功补偿。,作用：保护电气设备绝缘，防御电力系统过电压。,避雷器类型： 保护间隙、管型避雷器、 阀型避雷器、磁吹式避雷器、 氧化锌避雷器等。,避雷器本体,均压环,220kV氧化锌避雷器 氧化锌避雷器利用氧化锌良好的非线性伏安特性，使在

15、正常工作电压时流过避雷器的电流极小（微安或毫安级）；当过电压作用时，电阻急剧下降，泄放过电压的能量，达到保护的效果。,三、限制过电流和防御过电压的保护电器避雷器,电抗器在电网中可以限制短路电流和高次谐波，维持母线有较高残压，图中所示的是母线串联电抗器，作用主要是限制主变低压侧母线短路电流对主变绕组的冲击。,三、限制过电流和防御过电压的保护电器电抗器,防御过电压设 备,避雷线,避雷器,避雷针,三、限制过电流和防御过电压的保护电器,电抗器的安装地点,避雷器的安装地点,四、载流导体,作用： 连接各种电气设备（使发电、输电、用电成为一个可灵活调度的系统）。 分类： 电缆：自身包括有绝缘的导体 裸导体：

16、无绝缘的导体 需要绝缘子支撑与悬挂， 穿过建筑物时需要穿墙套管。,发电厂、变电站中通常出线和发电机电源数目较多，为了便于二者的连接，常用母线将电源和出线连接起来。,表示方法：,四、载流导体母线,作用：汇集、分配、传输电能。,铜（铜排）、铝质材料制成,五、一种特殊的设备互感器,互感器是一种特殊的变压器。,互感器分电压互感器和电流互感器两大类， 是供电系统中测量和保护用的重要设备。,电压互感器： 将系统的高电压改变为标准的低电压 (l00V或100/3),电压互感器符号图：,五、一种特殊的设备互感器,互感器用途： 互感器是连接一次回路与二次回路的设备，它是一次回路与二次回路的分界线，使一次与二次系

17、统可靠隔离。,电流互感器符号图：,电流互感器： 将高压系统中的电流或低压系统中的大电流改变 为低压的标准小电流 (5A或lA)。,电流互感器,互感器,电流互感器,电压互感器,电子式,电容式,电磁式,五、一种特殊的设备互感器,支柱绝缘子,电流互感器起到变流和电气隔离作用。便于二次仪表测量需要转换为比较统一的电流。它是电力系统中测量仪表、继电保护等二次设备获取电气一次回路电流信息的传感器，将高电流按比例转换成低电流。,220kV电流互感器,母线电压互感器把高电压按比例关系变换成100V或更低等级的标准二次电压，供保护、计量、仪表装置使用。同时电压互感器可以将高电压与电气工作人员隔离，并使二次设备简单化。,110kV母线电压互感器,1发电机 2主变压器 3高压厂用变压器 （分裂绕组变压器） 4电压互感器 5高压熔断器 6避雷器； 7电流互感器； 8中性点接地变压器,互感器的使用示意图：,六、无功补偿设备,类型：并联电容器、串联电容器、并联电抗器。 作用：补偿电力系统的无功功率，降低有功损耗 和维持系统的稳定性。,并联电抗器,电容器,七、接地装置,作用：