第二章-发电、变电和输电的电气部分分解.ppt

第二章第二章 发电、变电和输电的电气部分发电、变电和输电的电气部分发电厂电气部分发电厂电气部分 主要内容主要内容 电气设备的分类、电气接线和配电装置；电气设备的分类、电气接线和配电装置；300MW和和600MW发电机组的电气主接线、特发电机组的电气主接线、特点及有关设备的技术性能；点及有关设备的技术性能；高压交流输电：高压交流输电：330750kV超高压输电和超高压输电和1000kV特高压输电的作用；特高压输电的作用；高压直流输电的优点和缺点，直流输电的基本高压直流输电的优点和缺点，直流输电的基本原理等。原理等。第二章第二章 发电、变电和输电的电气部分发电、变电和输电的电气部分n一、电气设备n电气设备的主要任务是启停机组、调整负荷、切换设备和线路、监视主要设备的运行状态、发生异常事故时及时处理等。n根据电气设备的作用不同，可将电气设备分为一次设备和二次设备。发电厂电气部分发电厂电气部分 第一节 概述第二章第二章 发电、变电和输电的电气部分发电、变电和输电的电气部分 1、一次设备、一次设备 生产、变换、输送、分配和使用电能的设备。生产、变换、输送、分配和使用电能的设备。(1)生产和转换电能设备。生产和转换电能设备。发电机、电动机、变压器等。发电机、电动机、变压器等。(2)接通或断开电路的开关电器。接通或断开电路的开关电器。断路器、隔离开关、断路器、隔离开关、负荷开关、熔断器、接触器等。负荷开关、熔断器、接触器等。(3)限制故障电流和防御过电压的设备。限制故障电流和防御过电压的设备。限制短路电流限制短路电流的电抗器和防御过电压的避雷器等。的电抗器和防御过电压的避雷器等。(4)载流导体。载流导体。裸导体、电缆等。裸导体、电缆等。(5)电流互感器和电压互感器：电流互感器和电压互感器：100V、5A/1A(6)无功补偿设备，无功补偿设备，并联电容器、串联电容器和并联电并联电容器、串联电容器和并联电抗器。抗器。(7)接地装置。接地装置。电力系统中性点的工作接地、防雷接地、电力系统中性点的工作接地、防雷接地、保护接地、保护接零，均需同埋入地中的接地装置相连。保护接地、保护接零，均需同埋入地中的接地装置相连。第二章第二章 发电、变电和输电的电气部分发电、变电和输电的电气部分 对一次设备和系统进行测量、控制、监视和保护设备。对一次设备和系统进行测量、控制、监视和保护设备。(1)测量表计。测量表计。电压表、电流表、功率表和电能表等，用于测电压表、电流表、功率表和电能表等，用于测量电路中的电气参数。量电路中的电气参数。(2)继电保护及自动装置。继电保护及自动装置。能迅速反应系统不正常情况并进行能迅速反应系统不正常情况并进行监控和调节或作用于断路器跳闸，将故障切除。监控和调节或作用于断路器跳闸，将故障切除。(3)直流电源设备。直流电源设备。包括直流发电机组、蓄电池组和硅整流装包括直流发电机组、蓄电池组和硅整流装置等，供给控制、保护用的直流电源和厂用直流负荷、事故照置等，供给控制、保护用的直流电源和厂用直流负荷、事故照明用电等。明用电等。(4)操作电器、信号设备及控制电缆。操作电器、信号设备及控制电缆。各种类型的操作把手、各种类型的操作把手、按钮等操作电器实现对电路的操作控制，信号设备，控制电缆。按钮等操作电器实现对电路的操作控制，信号设备，控制电缆。2、二次设备、二次设备发电厂电气部分发电厂电气部分第二章第二章 发电、变电和输电的电气部分发电、变电和输电的电气部分 二、电气接线和装置二、电气接线和装置 在发电厂和变电站中，各种电气设备必须用导体按一在发电厂和变电站中，各种电气设备必须用导体按一定的要求连成一个整体，并与必要的辅助设备仪器安装，定的要求连成一个整体，并与必要的辅助设备仪器安装，构成通路，实现发供电，这便是电气接线和电气装置。构成通路，实现发供电，这便是电气接线和电气装置。1.电气接线电气接线 在发电厂和变电站中，根据各种电气设备的作用及要求，在发电厂和变电站中，根据各种电气设备的作用及要求，按一定的方式用导体连接起来所形成的电路称为电气接按一定的方式用导体连接起来所形成的电路称为电气接线。线。(1)电气主接线电气主接线 由一次设备，如发电机、变压器、断路器等，由一次设备，如发电机、变压器、断路器等，按预期生产流程所连成的电路，称为一次电路，按预期生产流程所连成的电路，称为一次电路，或称电气主接线。或称电气主接线。(2)二次接线二次接线 由二次设备所连成的电路称为二次电路，或由二次设备所连成的电路称为二次电路，或二次接线。二次接线。n电气主接线表明电能汇集和分配的关系以及电气主接线表明电能汇集和分配的关系以及各种运行方式。各种运行方式。n电气主接线通常用规定的图形符号和文字符电气主接线通常用规定的图形符号和文字符号画成电气主接线图来表示。号画成电气主接线图来表示。n电气主接线图可画成三线图，也可画成单线电气主接线图可画成三线图，也可画成单线图。图。发电厂电气部分发电厂电气部分第二章第二章 发电、变电和输电的电气部分发电、变电和输电的电气部分断路器作用断路器作用隔离开关作用隔离开关作用母线作用母线作用电抗器作用电抗器作用 2、配电装置、配电装置 根据电气主接线的要求，由开关电器、母线、根据电气主接线的要求，由开关电器、母线、保保护和测量设备护和测量设备以及必要的辅助设备和建筑物组成的整以及必要的辅助设备和建筑物组成的整体即为配电装置。体即为配电装置。配电装置按电气设备装设地点不同，分为屋内配配电装置按电气设备装设地点不同，分为屋内配电装置和屋外配电装置。电装置和屋外配电装置。发电厂电气部分发电厂电气部分第二章第二章 发电、变电和输电的电气部分发电、变电和输电的电气部分第二节第二节 发电厂的电气部分发电厂的电气部分一、一、300MW发电机发电机 电气部分电气部分1、电气主接线、电气主接线300MW发电机组，发电机组，采用发电机采用发电机-变压器变压器单元接线，单机容量单元接线，单机容量为为300MW的发电机，的发电机，由于额定电流很大，由于额定电流很大，采用采用全连分相封闭母全连分相封闭母线线第二章第二章 发电、变电和输电的电气部分发电、变电和输电的电气部分电气主接线特点电气主接线特点(1)发电机与主变压器的连接采用发电机发电机与主变压器的连接采用发电机变压器单元接变压器单元接线。线。(2)主变压器低压侧引接一台高压厂用变压器，供给厂用主变压器低压侧引接一台高压厂用变压器，供给厂用电。电。(3)发电机出口，经熔断器接有三组电压互感器和一组避发电机出口，经熔断器接有三组电压互感器和一组避雷器。雷器。(4)发电机出口侧和中性点侧，每相装有电流互感器发电机出口侧和中性点侧，每相装有电流互感器4只。只。(5)发电机中性点接地变压器。发电机中性点接地变压器。发电厂电气部分发电厂电气部分第二章第二章 发电、变电和输电的电气部分发电、变电和输电的电气部分采用全连分相封闭母线优点采用全连分相封闭母线优点(1)供电可靠。供电可靠。(2)运行安全。运行安全。(3)基本基本解决母线周围钢构件发热。解决母线周围钢构件发热。(4)施工安装简便，运行维护工作量小。施工安装简便，运行维护工作量小。发电厂电气部分发电厂电气部分第二章第二章 发电、变电和输电的电气部分发电、变电和输电的电气部分(1)发电机发电机 2、主要电气设备、主要电气设备(2)主变压器主变压器300MW,20kV,10189A,0.85,3000r/min。(4)电压互感器电压互感器360MVA,2422 2.5%/20kV，YN，d11，UK=11%。(3)高压高压厂用变压器厂用变压器40/20-20MVA，2022.5%/6.3-6.3kV，D，d12，d12。JDZJ-20型和型和JDZ-20型。型。第二章第二章 发电、变电和输电的电气部分发电、变电和输电的电气部分发电厂电气部分发电厂电气部分第二章第二章 发电、变电和输电的电气部分发电、变电和输电的电气部分 2、主要电气设备、主要电气设备(5)高压熔断器高压熔断器RN4-20，20kA，4500MVA。(6)电流互感器电流互感器LRD-20型，变比型，变比12000/5A。20/0.23kV，25 kVA。(7)中性点接地变压器中性点接地变压器第二章第二章 发电、变电和输电的电气部分发电、变电和输电的电气部分 二、二、600MW发电机组电气部分发电机组电气部分 1.电气主接线电气主接线 600MW发电机组，采用发电机组，采用发电机发电机变压器单元接变压器单元接线。线。单机容量为单机容量为600MW的发电机，由于额定电流的发电机，由于额定电流为为19245A，采用，采用全连分相封闭母线全连分相封闭母线。2.电气主接线的特点电气主接线的特点发电机与主变压器的连接采用发电机发电机与主变压器的连接采用发电机-变压器单元接变压器单元接线，发电机与变压器之间没有断路器和隔离开关；线，发电机与变压器之间没有断路器和隔离开关；主变压器采用三相双绕组变压器构成，低压侧绕组主变压器采用三相双绕组变压器构成，低压侧绕组接成三角形，高压侧绕组接成星形；接成三角形，高压侧绕组接成星形；发电厂电气部分发电厂电气部分第二章第二章 发电、变电和输电的电气部分发电、变电和输电的电气部分在主变压器的低压侧引接一台高压厂用变压器和一台高压公用在主变压器的低压侧引接一台高压厂用变压器和一台高压公用变压器，供给厂用电；变压器，供给厂用电；在发电机出口侧，通过高压熔断器接有三组电压互感器和一组在发电机出口侧，通过高压熔断器接有三组电压互感器和一组避雷器避雷器在发电机出口侧和中性点侧，每相装有电流互感器在发电机出口侧和中性点侧，每相装有电流互感器4只；只；高压厂用变压器高压侧，每相配置套管式电流互感器高压厂用变压器高压侧，每相配置套管式电流互感器3只；只；主变压器高压侧每相个配置套管式电流互感器主变压器高压侧每相个配置套管式电流互感器3只，中性点配只，中性点配置电流互感器置电流互感器1只。只。发电厂电气部分发电厂电气部分第二章第二章 发电、变电和输电的电气部分发电、变电和输电的电气部分n2.主要电气设备主要电气设备（1）发电机；）发电机；（2）主变压器；）主变压器；（3）高压厂用变压器）高压厂用变压器（4）电压互感器；）电压互感器；（5）电流互感器；）电流互感器；（6）中性点接地变压器）中性点接地变压器发电厂电气部分发电厂电气部分第二章第二章 发电、变电和输电的电气部分发电、变电和输电的电气部分第三节第三节 高压交流输变电高压交流输变电 一、高压交流输变电概述一、高压交流输变电概述 影响输电电压等级发展的影响输电电压等级发展的主要原因主要原因：1.长距离输送电能；长距离输送电能；发电厂电气部分发电厂电气部分第二章第二章 发电、变电和输电的电气部分发电、变电和输电的电气部分 电压等级电压等级(kV)输送容量输送容量(MVA)输送距离输送距离(km)100.22620352152050110105050150 2201005001003003302008002006005001000150015085075020002500500以上以上3、节省基建投资和运行费用、节省基建投资和运行费用 以输送以输送千瓦千瓦/千米千米电力的线路造价作为电力的线路造价作为单位造价单位造价，则在，则在各电压等级输送容量范围内，线路的单位造价将随输送电各电压等级输送容量范围内，线路的单位造价将随输送电压等级的升高而降低。在长距离输电线路中，变压器造价压等级的升高而降低。在长距离输电线路中，变压器造价所占比重较小，即使按输送距离所占比重较小，即使按输送距离300km计算，包括变电设计算，包括变电设备造价在内，备造价在内，750kV输电线路的单位造价仅为输电线路的单位造价仅为330kV的的50左右。左右。在相同的输送容量和距离的条件下，输电线路的总损耗在相同的输送容量和距离的条件下，输电线路的总损耗随输电电压等级的升高而降低。随输电电压等级的升高而降低。2、大容量输送电能、大容量输送电能 4、电力系统互联、电力系统互联二、我国二、我国330KV及以上超高压输电及以上超高压输电n1972年，我国第一回330KV线路（从刘家峡水电站向关中送电，全长534km）正式投入运行；n1981年在华中电力系统建成并投入运行的我国第一回500KV线路平（顶山）武（汉）线，全长595km。n2003年9月19日，西北750KV官亭至兰州东输变电工程正式开工，2006年试运行。n2006年提出1000KV特高压方案。发电厂电气部分发电厂电气部分第二章第二章 发电、变电和输电的电气部分发电、变电和输电的电气部分 变电站电气主接线指的是变电站中汇集、变电站电气主接线指的是变电站中汇集、分配电能的电路，是由变压器、断路器、分配电能的电路，是由变压器、断路器、隔离开关、互感器、母线、避雷器等电气隔离开关、互感器、母线、避雷器等电气设备按一定顺序连接而成设备按一定顺序连接而成 目前，我国目前，我国500kV变电站的电气主接线一般变电站的电气主接线一般采用采用双母线四分段带专用旁路母线双母线四分段带专用旁路母线的接线方式的接线方式和和3/2断路器两种接线方式断路器两种接线方式。三三、500kV变电站电气主接线变电站电气主接线 电气主接线是整个变电站电气部分的主干。电气主接线是整个变电站电气部分的主干。三、三、500kV变电站电气主接线变电站电气主接线 四四、750kV超高压输变电示范工程超高压输变电示范工程2005年年9月，西北月，西北750kV官亭至兰州东输变电示范工官亭至兰州东输变电示范工程正式投产运行。程正式投产运行。五五、1000kV特超高压输变电试验示范工程特超高压输变电试验示范工程 2009年年1月月6日，日，1000kV晋东南晋东南南阳南阳荆门特高压荆门特高压示范工程投入商业运行。示范工程投入商业运行。发电厂电气部分发电厂电气部分第二章第二章 发电、变电和输电的电气部分发电、变电和输电的电气部分*第四节第四节 高压直流输电 一、概述一、概述 1、直流输电发展概况、直流输电发展概况第二章第二章 发电、变电和输电的电气部分发电、变电和输电的电气部分 1882年法国物理学家德普勒用装在米斯巴赫煤矿中的年法国物理学家德普勒用装在米斯巴赫煤矿中的1.5kW直流发电机，以直流发电机，以2kV直流电压，沿直流电压，沿57km的输电线路，的输电线路，把电力送到在慕尼黑举办的国际展览会上。把电力送到在慕尼黑举办的国际展览会上。19世纪末，成功制造了交流发电机、变压器和感应电动世纪末，成功制造了交流发电机、变压器和感应电动机。机。交流输电几乎代替了直流输电，并发展成规模巨大的交流输电几乎代替了直流输电，并发展成规模巨大的交流电力系统。交流电力系统。1954年瑞典建成了一条年瑞典建成了一条96km海底电缆直流输电线路海底电缆直流输电线路,输送输送功率功率20MW、输电电压为、输电电压为100kV。20世纪世纪60年代，可控硅整流元件问世，随着晶年代，可控硅整流元件问世，随着晶闸管技术的发展，投入运行的直流输电工程几闸管技术的发展，投入运行的直流输电工程几乎全部选用晶闸管换流阀，加快了直流输电发乎全部选用晶闸管换流阀，加快了直流输电发展。展。目前世界上已投运的最大容量的直流输电工目前世界上已投运的最大容量的直流输电工程是巴西的伊泰普直流输电工程程是巴西的伊泰普直流输电工程,6300MW、输、输电电压电电压600kV，线路长度，线路长度806km；输送电压最高的是前苏联直流输电工程输送电压最高的是前苏联直流输电工程,容量容量6000MW、电压、电压 750kV、线路长达、线路长达2414km；海底电缆跨海峡输电直流输电工程，以芬海底电缆跨海峡输电直流输电工程，以芬兰兰瑞典的海底电缆最长，瑞典的海底电缆最长，185km、输送容量、输送容量420MW、电压、电压 350kV；我国已建成的直流输电工程有我国已建成的直流输电工程有葛洲坝到上葛洲坝到上海南桥的海南桥的500kV直流输电线路，全长直流输电线路，全长1080km，输送容量，输送容量1200MW；发电厂电气部分发电厂电气部分第二章第二章 发电、变电和输电的电气部分发电、变电和输电的电气部分 2、直流输电的优点、直流输电的优点 (1)线路造价低、年运行费用省。与相同输送功率的交流线路相比，线路造价低、年运行费用省。与相同输送功率的交流线路相比，钢芯铝线省钢芯铝线省1/3，钢材省，钢材省1/2 1/3，线路造价约为，线路造价约为AC的的2/3。(2)没有运行稳定问题。没有运行稳定问题。(3)能限制短路电流能限制短路电流 (4)调节速度快，运行可靠。调节速度快，运行可靠。3、直流输电的缺点、直流输电的缺点 (1)换流装置成本很高换流装置成本很高 (2)消耗大量的无功功率。消耗大量的无功功率。(3)产生产生AC、DC谐波。谐波。(4)缺乏直流断路器。缺乏直流断路器。第二章第二章 发电、变电和输电的电气部分发电、变电和输电的电气部分