电气设备及运行维护课件讲课讲稿.ppt

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1、电气设备及运行维护电气设备及运行维护电气设备及运行维护电气设备及运行维护1-1电气设备及运行维护课件电气设备及运行维护电气设备及运行维护电气设备及运行维护电气设备及运行维护1-2第一章第一章 绪绪 论论我国电力工业发展概况我国电力工业发展概况:我国自我国自1882年有电力以来至年有电力以来至1949年底，经过年底，经过67 年发展年发展装机容量只达到装机容量只达到185万万kW，年发电量，年发电量 43 亿亿 kWh，分别居，分别居世界第世界第 21 位和第位和第 25 位。位。2003年全国总装机容量达到年全国总装机容量达到38450万万kW，年发电量，年发电量 19080 亿亿 kWh。从

2、。从1996年起，我国发电机装机容量和年年起，我国发电机装机容量和年发电量均居世界第二位，发电量均居世界第二位，2004年全国总装机容量达到年全国总装机容量达到44700万万kW。电力发展和应用的程度，是衡量国民经济发展水平和电力发展和应用的程度，是衡量国民经济发展水平和社会现代化水平高低的重要标志之一。电力发展必须超前社会现代化水平高低的重要标志之一。电力发展必须超前国民经济的增长。国民经济的增长。第一节第一节 我国电力工业发展概况我国电力工业发展概况电气设备及运行维护电气设备及运行维护电气设备及运行维护电气设备及运行维护1-3l目前我国最大的汽轮发电机组容量为目前我国最大的汽轮发电机组容量

3、为90万万kW，安装在外，安装在外高桥第二发电厂高桥第二发电厂(最大最大135万万kW)；l最大的水轮发电机组容量为最大的水轮发电机组容量为70万万kW，安装在三峡水力发，安装在三峡水力发电厂电厂(最大最大80万万kW)；l最大的核电发电机组容量为最大的核电发电机组容量为100万万kW，安装在岭澳核电厂，安装在岭澳核电厂(最大最大145万万kW)。l最高交流输电电压为最高交流输电电压为750kV，如全长，如全长146km的青海官亭的青海官亭兰州东兰州东750kV输电示范工程输电示范工程(世界上最高为世界上最高为1150kV)。l最高直流输电电压为最高直流输电电压为500kV,如湖北宜昌葛洲坝到

4、上海南如湖北宜昌葛洲坝到上海南桥的桥的500kV直流输电线路直流输电线路(世界上最高为世界上最高为 750 kV)。我国电力工业的几个之最：我国电力工业的几个之最：电气设备及运行维护电气设备及运行维护电气设备及运行维护电气设备及运行维护1-4 目前我国最大的水力发电厂，也是世界上最大的水目前我国最大的水力发电厂，也是世界上最大的水力发电厂是三峡水力发电厂，装有力发电厂是三峡水力发电厂，装有26台单机容量为台单机容量为70万万kW的水轮发电机组，总装机容量的水轮发电机组，总装机容量1820万万kW，年均发电，年均发电量量 847亿亿 kWh。三峡大坝采用混凝重力坝，坝高。三峡大坝采用混凝重力坝，

5、坝高185m，坝长，坝长(轴线长轴线长)2309m，坝顶总长，坝顶总长3035m，总投资约，总投资约2039亿。亿。我国最大的火力发电厂是北仓港电厂，装机容量我国最大的火力发电厂是北仓港电厂，装机容量300万万kW，单机容量，单机容量60万万kW。我国最大的核能发电厂是岭澳核电厂，装机容量我国最大的核能发电厂是岭澳核电厂，装机容量200万万kW，单机容量，单机容量100万万kW。这些都说明我国电力工业已进入大机组、大电厂、这些都说明我国电力工业已进入大机组、大电厂、大电网、超高压、高度自动化的发展时期和向跨大区联大电网、超高压、高度自动化的发展时期和向跨大区联网、推进全国联网的新阶段。网、推进

6、全国联网的新阶段。电气设备及运行维护电气设备及运行维护电气设备及运行维护电气设备及运行维护1-5第二节第二节 发电厂和变电所的基本类型发电厂和变电所的基本类型 一次能源是指直接由自然界采用的能源，如：煤、石一次能源是指直接由自然界采用的能源，如：煤、石油、天然气、水利资源、核原料等。油、天然气、水利资源、核原料等。二次能源是由一次能源经加工转换而获得的另一种形二次能源是由一次能源经加工转换而获得的另一种形态的能源，如电力、煤气、蒸汽、焦碳等。态的能源，如电力、煤气、蒸汽、焦碳等。一、发电厂的基本类型一、发电厂的基本类型 发电厂是把各种一次能源转换成二次能源（即电能）发电厂是把各种一次能源转换成

7、二次能源（即电能）的场所。的场所。按照发电厂所消耗一次能源的不同，发电厂分按照发电厂所消耗一次能源的不同，发电厂分为以下几种。为以下几种。1.火力发电厂火力发电厂以煤炭、石油、天然气等为燃料。以煤炭、石油、天然气等为燃料。凝汽式火电厂：只生产电能，热效率低，仅为凝汽式火电厂：只生产电能，热效率低，仅为30%40%。电气设备及运行维护电气设备及运行维护电气设备及运行维护电气设备及运行维护1-6火电厂外景火电厂外景电气设备及运行维护电气设备及运行维护电气设备及运行维护电气设备及运行维护1-7热电厂外景热电厂外景电气设备及运行维护电气设备及运行维护电气设备及运行维护电气设备及运行维护1-8 热电厂热

8、电厂:既生产电能又生产热能。热电厂的热效既生产电能又生产热能。热电厂的热效率高达率高达60%70%。燃气轮机发电厂：燃气轮机与汽轮机工作原理相燃气轮机发电厂：燃气轮机与汽轮机工作原理相似，所不同的是燃气轮机的工质是高温高压的气体而不似，所不同的是燃气轮机的工质是高温高压的气体而不是蒸汽。这些作为工质的气体可以是用清洁煤技术将煤是蒸汽。这些作为工质的气体可以是用清洁煤技术将煤炭转化成的清洁煤气，也可以是天然气等。炭转化成的清洁煤气，也可以是天然气等。2水力发电厂水力发电厂 水电厂是将水的位能和动能转换成电能的场所，也水电厂是将水的位能和动能转换成电能的场所，也称水电站。水电站的类型可以分为：称水

9、电站。水电站的类型可以分为：(1)堤坝式堤坝式:一般河流水位的落差沿河流是分散的，一般河流水位的落差沿河流是分散的，为提高落差就需要在河流的上游修建拦河坝，将水积蓄、为提高落差就需要在河流的上游修建拦河坝，将水积蓄、提高水头，进行发电。提高水头，进行发电。通常这类水电站又细分为坝后式和河床式两种。通常这类水电站又细分为坝后式和河床式两种。电气设备及运行维护电气设备及运行维护电气设备及运行维护电气设备及运行维护1-9 坝后式水电站坝后式水电站:发电机厂房建在坝后，全部水头的压力发电机厂房建在坝后，全部水头的压力由坝体承受，水库的水由压力水管引入厂房，推动水轮发由坝体承受，水库的水由压力水管引入厂

10、房，推动水轮发电机发电。电机发电。图图1-2 1-2 坝后式水电站示意图坝后式水电站示意图电气设备及运行维护电气设备及运行维护电气设备及运行维护电气设备及运行维护1-10图图1-3 1-3 河床式水电站示意图河床式水电站示意图 河床式水电站河床式水电站:发电机厂房和挡水堤连成一体，厂房发电机厂房和挡水堤连成一体，厂房也起挡水作用。由于厂房修建在河床中，故称河床式。也起挡水作用。由于厂房修建在河床中，故称河床式。电气设备及运行维护电气设备及运行维护电气设备及运行维护电气设备及运行维护1-11图图1-4 1-4 引水式水电站示意图引水式水电站示意图3抽水蓄能电站抽水蓄能电站 抽水蓄能电站是一种特殊

11、形式的水电站，具有水轮机抽水蓄能电站是一种特殊形式的水电站，具有水轮机-发发电机和电动机电机和电动机-水泵两种可逆的工作方式水泵两种可逆的工作方式。引水式水电站引水式水电站:建在山区水流湍急的河道上或河床建在山区水流湍急的河道上或河床坡度较陡的地段，由引水渠道提供水头，一般不需要修建坡度较陡的地段，由引水渠道提供水头，一般不需要修建堤坝，或只修低堰，适用于水头比较高的情况。堤坝，或只修低堰，适用于水头比较高的情况。电气设备及运行维护电气设备及运行维护电气设备及运行维护电气设备及运行维护1-12 (1)夜晚或周末低负荷时，抽水蓄能电站的机组作为夜晚或周末低负荷时，抽水蓄能电站的机组作为电动机运行

12、，利用电力系统富余的电能将下库的水抽到上电动机运行，利用电力系统富余的电能将下库的水抽到上库，以位能的形式将电能储存起来库，以位能的形式将电能储存起来。(2)在电力系统的峰在电力系统的峰荷期间，抽水蓄能电站荷期间，抽水蓄能电站的机组又作为发电机运的机组又作为发电机运行，将上库的水放下来行，将上库的水放下来通过水轮机发电，用以通过水轮机发电，用以担任电力系统峰荷中的担任电力系统峰荷中的尖峰部分，即起到调峰尖峰部分，即起到调峰作用。作用。图图1-5 1-5 抽水蓄能电站示意图抽水蓄能电站示意图电气设备及运行维护电气设备及运行维护电气设备及运行维护电气设备及运行维护1-13 核电厂发电的原理与火电厂

13、相似，都要有一个热源，核电厂发电的原理与火电厂相似，都要有一个热源，将水加热成蒸汽，进而推动汽轮机旋转并带动发电机转动将水加热成蒸汽，进而推动汽轮机旋转并带动发电机转动而发出电能。不同的是核电厂所用的热源不是煤或石油，而发出电能。不同的是核电厂所用的热源不是煤或石油，它的热源是原子核的裂变能。它的热源是原子核的裂变能。4核电厂核电厂 核电是一种安全清洁的能源，利用它可以大大地节核电是一种安全清洁的能源，利用它可以大大地节约煤和减少污染。一个约煤和减少污染。一个1000MW的火电厂一天燃烧的煤是的火电厂一天燃烧的煤是9600t，而相应，而相应1000MW的核电厂，一天只要的核电厂，一天只要3.3

14、kg的的U235，同样容量的电厂其用燃料量竟相差，同样容量的电厂其用燃料量竟相差300万倍。万倍。利用铀利用铀(或钚）在反应堆核裂变或钚）在反应堆核裂变 热能热能（汽轮机）机械能（汽轮机）机械能 电能电能电气设备及运行维护电气设备及运行维护电气设备及运行维护电气设备及运行维护1-14我国核电建设规模我国核电建设规模目前，中国有目前，中国有4 4座核电站座核电站1111台机组运行台机组运行 浙江秦山核电站浙江秦山核电站 广东大亚湾核电站广东大亚湾核电站江苏田湾核电站江苏田湾核电站 岭澳核电站岭澳核电站 中国在建中核电站中国在建中核电站 广东阳江核电站广东阳江核电站 浙江南部的三门核电站浙江南部的

15、三门核电站辽宁红沿河核电厂辽宁红沿河核电厂 江西彭泽核电厂江西彭泽核电厂a.a.消耗燃烧少消耗燃烧少 b.b.燃烧时不需要空气助燃燃烧时不需要空气助燃 c.c.容量越大越经济容量越大越经济 d.d.有放射性污染有放射性污染核电站特点：核电站特点：电气设备及运行维护电气设备及运行维护电气设备及运行维护电气设备及运行维护1-15大亚湾核电站大亚湾核电站电气设备及运行维护电气设备及运行维护电气设备及运行维护电气设备及运行维护1-16核电站远景核电站远景电气设备及运行维护电气设备及运行维护电气设备及运行维护电气设备及运行维护1-17 太阳能热发电：它是将吸收的太阳辐射热能转换太阳能热发电：它是将吸收的

16、太阳辐射热能转换成电能的装置，其基本组成与常规火力电厂相似。成电能的装置，其基本组成与常规火力电厂相似。太阳能光发电：太阳能光发电不通过热过程而直太阳能光发电：太阳能光发电不通过热过程而直接将太阳的光能转换成电能，其中光伏电池是一种主要接将太阳的光能转换成电能，其中光伏电池是一种主要的太阳能光发电形式，也叫光伏发电。的太阳能光发电形式，也叫光伏发电。光伏发电是把照射到太阳能电池上的光直接变换成光伏发电是把照射到太阳能电池上的光直接变换成电能的一种发电形式，它是目前太阳能发电研究的方向。电能的一种发电形式，它是目前太阳能发电研究的方向。（1 1）太阳能发电）太阳能发电5新能源发电新能源发电 太阳

17、能发电太阳能发电、风力发电、地热发电、潮汐发电、生、风力发电、地热发电、潮汐发电、生物质能发电及垃圾电厂等。物质能发电及垃圾电厂等。电气设备及运行维护电气设备及运行维护电气设备及运行维护电气设备及运行维护1-18太阳能发电太阳能发电光伏发电光伏发电电气设备及运行维护电气设备及运行维护电气设备及运行维护电气设备及运行维护1-19将风能转换成电能的发电方式称为风力发电。风能将风能转换成电能的发电方式称为风力发电。风能属于再生能源，又是一种过程性的能源，无法直接储属于再生能源，又是一种过程性的能源，无法直接储存，还具有随机性，所以对风能的应用技术上比较复存，还具有随机性，所以对风能的应用技术上比较复

18、杂。图杂。图1-1-是风力发电装置的示意图。由此图可以看出是风力发电装置的示意图。由此图可以看出风力发电机生产过程的简单描述。风力发电机生产过程的简单描述。（2 2）风力发电）风力发电图图1-8 1-8 风力发电装置的示意图风力发电装置的示意图11风风力力机机 22升升速速齿齿轮轮箱箱 33发电机发电机 4 4控制系统控制系统55改变方向的驱动装置改变方向的驱动装置 66底板底板 7 7塔架塔架 88控控制制和和保保护护装装置置 99基基础础 1010电缆线路电缆线路 11 11配电装置配电装置电气设备及运行维护电气设备及运行维护电气设备及运行维护电气设备及运行维护1-20风力发电厂风力发电厂

19、电气设备及运行维护电气设备及运行维护电气设备及运行维护电气设备及运行维护1-21内蒙古风能储量全国第一内蒙古风能储量全国第一目前，内蒙古建有辉腾锡勒、达里、锡林浩特等几个大型目前，内蒙古建有辉腾锡勒、达里、锡林浩特等几个大型风力发电厂。截至风力发电厂。截至20042004年底，全区累计推广小型风力发电年底，全区累计推广小型风力发电机机15.815.8万台，解决了万台，解决了1515万散居牧户的基本生活用电。截至万散居牧户的基本生活用电。截至20052005年底，内蒙古风力发电厂总装机容量达到年底，内蒙古风力发电厂总装机容量达到16.616.6万千瓦，万千瓦，居全国第一位，居全国第一位，2006

20、2006年风力发电总装机容量发展到年风力发电总装机容量发展到100100万万千瓦。千瓦。据内蒙古工业大学能源与动力工程学院刘志璋教授介绍，据内蒙古工业大学能源与动力工程学院刘志璋教授介绍，内蒙古内蒙古1010米高度可开发利用的风能储量为米高度可开发利用的风能储量为1.011.01亿千瓦，占亿千瓦，占全国总储量的全国总储量的40%40%，居全国首位；，居全国首位；5050米高度可开发利用的米高度可开发利用的风能储量为风能储量为2.022.02亿千瓦，占全国总储量的亿千瓦，占全国总储量的40%40%。但是，由。但是，由于风电成本高、投资大、价格尚未确定以及缺乏自主研发于风电成本高、投资大、价格尚未

21、确定以及缺乏自主研发的大型风机制造技术等，内蒙古目前已经开发利用的风能的大型风机制造技术等，内蒙古目前已经开发利用的风能还不到风能总储量的还不到风能总储量的1%1%。内蒙古风电开发正处在发展时期，到内蒙古风电开发正处在发展时期，到20102010年计划发展为年计划发展为400400万千瓦。万千瓦。电气设备及运行维护电气设备及运行维护电气设备及运行维护电气设备及运行维护1-22地球本身是个大热库，地热资源遍布世界各地。仅地球本身是个大热库，地热资源遍布世界各地。仅地表地表10公里以内就有可供开采的热能，地热能的储量很公里以内就有可供开采的热能，地热能的储量很大，它的总量大约是煤炭的一亿七千万倍。

22、但是，目前大，它的总量大约是煤炭的一亿七千万倍。但是，目前世界上实际能利用的地热资源很少，主要限于蒸汽田和世界上实际能利用的地热资源很少，主要限于蒸汽田和热水田，这两者统称为地热田。地热电站是清洁的能热水田，这两者统称为地热田。地热电站是清洁的能源。它的发电成本比水电和火电都低，而且地热发电后源。它的发电成本比水电和火电都低，而且地热发电后排出的热水还可以供采暖、医疗、提取化学物质等利排出的热水还可以供采暖、医疗、提取化学物质等利用，所以目前地热发电发展很快。用，所以目前地热发电发展很快。（3）地热发电）地热发电电气设备及运行维护电气设备及运行维护电气设备及运行维护电气设备及运行维护1-23地

23、热发电厂地热发电厂电气设备及运行维护电气设备及运行维护电气设备及运行维护电气设备及运行维护1-24（4 4）潮汐发电）潮汐发电利用潮汐的落差推动水轮机而发电称之为潮汐利用潮汐的落差推动水轮机而发电称之为潮汐发电。即在海湾或河流入海口处筑起堤坝，涨潮时发电。即在海湾或河流入海口处筑起堤坝，涨潮时蓄水，高潮时关闭。退潮时形成足以使水轮机工作蓄水，高潮时关闭。退潮时形成足以使水轮机工作的落差时才开始放水，将蓄水放出，驱动水轮发电的落差时才开始放水，将蓄水放出，驱动水轮发电机发电。机发电。潮汐能是地球在自转过程中，海水受月流重力潮汐能是地球在自转过程中，海水受月流重力牵引产生的。还有小部分潮汐是受太阳

24、引力牵引形牵引产生的。还有小部分潮汐是受太阳引力牵引形成的。海水涨落的周期为成的。海水涨落的周期为12小时小时25分钟，同时在海分钟，同时在海底造成三角流。底造成三角流。电气设备及运行维护电气设备及运行维护电气设备及运行维护电气设备及运行维护1-25 潮潮 汐汐 发发 电电 示示 意意 图图电气设备及运行维护电气设备及运行维护电气设备及运行维护电气设备及运行维护1-26中国最大的潮汐发电站：浙江江厦潮汐中国最大的潮汐发电站：浙江江厦潮汐电站，电站，Pe=3200KW世界最大的潮汐发电站：法国北部世界最大的潮汐发电站：法国北部LaRance河，河，Pe=240MW 世界最高的潮汐发电站：加拿大世

25、界最高的潮汐发电站：加拿大Fundy高达高达39英尺，英尺，Pe=20MW 世界首座海底潮汐发电站：挪威北部世界首座海底潮汐发电站：挪威北部Kvalsund Pe=300KW电气设备及运行维护电气设备及运行维护电气设备及运行维护电气设备及运行维护1-27二、变电所的基本类型二、变电所的基本类型 变电所起着变换和分配电能的作用。从发电厂送出的变电所起着变换和分配电能的作用。从发电厂送出的电能一般经过升压远距离输送，再经过多次降压后才供给电能一般经过升压远距离输送，再经过多次降压后才供给用户使用，所以电力系统中的变电所的数量多于发电厂，用户使用，所以电力系统中的变电所的数量多于发电厂，变压器的容量

26、约是发电机容量的变压器的容量约是发电机容量的710倍。倍。变电所分为发电变电所分为发电厂的变电所（升压变电所）和电力网的变电所（降压变电厂的变电所（升压变电所）和电力网的变电所（降压变电所所），根据变电所在电力系统的地位与供电范围，可以将根据变电所在电力系统的地位与供电范围，可以将其分为以下几类。其分为以下几类。1.枢纽变电所枢纽变电所 1)枢纽变电所位于电力系统的枢纽点，汇集着电力系枢纽变电所位于电力系统的枢纽点，汇集着电力系统中多个大电源和多回大容量的联络线，连接着电力系统统中多个大电源和多回大容量的联络线，连接着电力系统的多个大电厂和大区域。的多个大电厂和大区域。2)电压等级一般为电压等

27、级一般为330 500 kV。3)枢纽变电所在系统中的地位非常重要，若发生全所枢纽变电所在系统中的地位非常重要，若发生全所停电事故，将引起系统解列，甚至系统崩溃的灾难局面。停电事故，将引起系统解列，甚至系统崩溃的灾难局面。电气设备及运行维护电气设备及运行维护电气设备及运行维护电气设备及运行维护1-28 2.中间变电所中间变电所 1)中间变电所高压侧与枢纽变电所连接，以穿越功率中间变电所高压侧与枢纽变电所连接，以穿越功率为主，在系统中起交换功率的作用，或使高压长距离输为主，在系统中起交换功率的作用，或使高压长距离输电线路分段，它一般汇集电线路分段，它一般汇集23个电源，这样的变电所主个电源，这样

28、的变电所主要起中间环节作用。要起中间环节作用。2)电压等级多为电压等级多为220330 kV，其中压侧一般是，其中压侧一般是110220 kV，供给所在的多个地区用电并接入一些中小型电厂。，供给所在的多个地区用电并接入一些中小型电厂。3)当全所停电时，将引起区域电网解列，影响面也比当全所停电时，将引起区域电网解列，影响面也比较大。较大。3.地区变电所地区变电所 1)地区变电所主要任务是给地区的用户供电，它是一地区变电所主要任务是给地区的用户供电，它是一个地区或城市的主要变电所。个地区或城市的主要变电所。2)电压等级一般为电压等级一般为110220 kV。3)若发生全所停电事故，只造成本地区或城

29、市停电。若发生全所停电事故，只造成本地区或城市停电。电气设备及运行维护电气设备及运行维护电气设备及运行维护电气设备及运行维护1-29 4.终端变电所终端变电所 1)终端变电所位于输电线路的末端，靠近负荷点。终端变电所位于输电线路的末端，靠近负荷点。2)高压侧电压多为高压侧电压多为110 kV或者更低（如或者更低（如35 kV），经），经过变压器降压为过变压器降压为610 kV电压后直接向用户送电。电压后直接向用户送电。3)若发生全所停电事故，只是所供电的用户停电，影若发生全所停电事故，只是所供电的用户停电，影响面较小。响面较小。分为：输电线路、配电线路分为：输电线路、配电线路三、电力线路三、电

30、力线路电气设备及运行维护电气设备及运行维护电气设备及运行维护电气设备及运行维护1-30u电力系统的优越性：电力系统的优越性：（1 1 1 1）提高了电力网运行的可靠性）提高了电力网运行的可靠性）提高了电力网运行的可靠性）提高了电力网运行的可靠性 （2 2 2 2）提高了供电的稳定性）提高了供电的稳定性）提高了供电的稳定性）提高了供电的稳定性 （3 3 3 3）提高了发电的经济性）提高了发电的经济性）提高了发电的经济性）提高了发电的经济性u 对电力系统运行的特点基本要求：对电力系统运行的特点基本要求：特点：特点：特点：特点：（1 1）生产、分配、输送、再分配）生产、分配、输送、再分配）生产、分配

31、、输送、再分配）生产、分配、输送、再分配具有同时性；具有同时性；具有同时性；具有同时性；（2 2）正常输电过程和故障过程都）正常输电过程和故障过程都）正常输电过程和故障过程都）正常输电过程和故障过程都非常迅速；非常迅速；非常迅速；非常迅速；（3 3）电力系统的地区性特点较强，）电力系统的地区性特点较强，）电力系统的地区性特点较强，）电力系统的地区性特点较强，组成情况不尽相同；组成情况不尽相同；组成情况不尽相同；组成情况不尽相同；（4 4）电能生产与国民经济、人民）电能生产与国民经济、人民）电能生产与国民经济、人民）电能生产与国民经济、人民生活的关系密切。生活的关系密切。生活的关系密切。生活的关

32、系密切。基本要求：基本要求：基本要求：基本要求：（1 1）保证供电的安全可靠性）保证供电的安全可靠性）保证供电的安全可靠性）保证供电的安全可靠性、类负荷类负荷类负荷类负荷（2 2）保证电能的良好质量）保证电能的良好质量）保证电能的良好质量）保证电能的良好质量（3 3）保证足够的发电功率和发）保证足够的发电功率和发）保证足够的发电功率和发）保证足够的发电功率和发电量电量电量电量（4 4）保证电力系统运行的稳定）保证电力系统运行的稳定）保证电力系统运行的稳定）保证电力系统运行的稳定性性性性（5 5）保证电力系统运行的经济）保证电力系统运行的经济）保证电力系统运行的经济）保证电力系统运行的经济性性性

33、性电气设备及运行维护电气设备及运行维护电气设备及运行维护电气设备及运行维护1-31电压和频率电压和频率线路额定电压正常运线路额定电压正常运行电压允许变化范围行电压允许变化范围35kv35kv及以上及以上5%U5%UN N10kv10kv及以下及以下7%U7%UN N低压照明及农业用电低压照明及农业用电(+5%-10%)Ue(+5%-10%)Ue我我国国规规定定的的电电力力系系统统的额定频率为的额定频率为50HZ50HZ大大容容量量系系统统允允许许频频率率偏差偏差0.2 HZ0.2 HZ中中小小容容量量系系统统允允许许频频率偏差率偏差0.5 HZ0.5 HZ。电气设备及运行维护电气设备及运行维护

34、电气设备及运行维护电气设备及运行维护1-32电压的允许变化范围见表电压的允许变化范围见表线路额定电压线路额定电压 正常运行电压允许变正常运行电压允许变化范围化范围35kv35kv及以上及以上 5%U5%UN N10kv10kv及以下及以下 7%U7%UN N低压照明及农业用电低压照明及农业用电(+5%-10%)U(+5%-10%)UN N 电气设备及运行维护电气设备及运行维护电气设备及运行维护电气设备及运行维护1-33w频率主要取决于频率主要取决于有功功率有功功率的平衡。的平衡。w电压主要取决于电压主要取决于无功功率无功功率的平衡。的平衡。w可通过调频、调压和无功补偿等措施来保证频率和电压可通

35、过调频、调压和无功补偿等措施来保证频率和电压的稳定。的稳定。w电力系统的供电电压（或电流）的波形为严格的正弦形。电力系统的供电电压（或电流）的波形为严格的正弦形。第三节第三节 发电厂和变电所电气设备简述发电厂和变电所电气设备简述 1电气一次设备电气一次设备 直接生产、转换和输配电能的设备称为电气一次设备。直接生产、转换和输配电能的设备称为电气一次设备。一、主要电气设备一、主要电气设备它们主要有以下几种：它们主要有以下几种：电气设备及运行维护电气设备及运行维护电气设备及运行维护电气设备及运行维护1-34 (1)生产和转换电能的设备生产和转换电能的设备 如发电机、电动机、变压器等，它们是直接生产和

36、如发电机、电动机、变压器等，它们是直接生产和转换电能的最主要的电气设备。转换电能的最主要的电气设备。(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 为满足运行、操作或事故处理的需要，将电路接通或为满足运行、操作或事故处理的需要，将电路接通或断开的设备，如断路器、隔离开关、接触器、熔断器等。断开的设备，如断路器、隔离开关、接触器、熔断器等。(3)限制故障电流和防御过电压的电器限制故障电流和防御过电压的电器 如用于限制短路电流的电抗器和防御过电压的避雷器、如用于限制短路电流的电抗器和防御过电压的避雷器、避雷针、避雷线等。避雷针、避雷线等。(4)接地装置接地装置 用来保证电力系统正常工作的工

37、作接地或保护人身用来保证电力系统正常工作的工作接地或保护人身安全的保护接地，它们均与埋入地中的金属接地体或接安全的保护接地，它们均与埋入地中的金属接地体或接成接地网的接地装置连接。成接地网的接地装置连接。电气设备及运行维护电气设备及运行维护电气设备及运行维护电气设备及运行维护1-35 (5)载流导体载流导体 电气设备必须通过载流导体按照生产和分配电能电气设备必须通过载流导体按照生产和分配电能的顺序或者说按照设计要求连接起来，常见的载流导的顺序或者说按照设计要求连接起来，常见的载流导体如母线、架空线、电力电缆等。体如母线、架空线、电力电缆等。(6)补偿装置补偿装置 如调相机、电力电容器、消弧线圈

38、、并联电抗器如调相机、电力电容器、消弧线圈、并联电抗器等。它们分别用来补偿系统的无功功率、补偿小电流等。它们分别用来补偿系统的无功功率、补偿小电流接地系统中的单相接地电容电流、吸收系统过剩的无接地系统中的单相接地电容电流、吸收系统过剩的无功功率等。功功率等。(7)仪用互感器仪用互感器 如电压互感器和电流互感器，它们将一次回路中如电压互感器和电流互感器，它们将一次回路中的高电压和大电流变成低电压和小电流，供给测量仪的高电压和大电流变成低电压和小电流，供给测量仪表和继电保护装置用。表和继电保护装置用。电气设备及运行维护电气设备及运行维护电气设备及运行维护电气设备及运行维护1-362电气二次设备电气

39、二次设备 对电气一次设备进行测量、控制、监视和保护用的对电气一次设备进行测量、控制、监视和保护用的设备，称为电气二次设备。它们主要有：设备，称为电气二次设备。它们主要有：(1)测量仪表测量仪表 如电压表、电流表、功率表、电能表等，它们用以如电压表、电流表、功率表、电能表等，它们用以测量一次回路的运行参数。测量一次回路的运行参数。(2)继电保护及自动装置继电保护及自动装置 它们用以迅速反应电气故障或不正常运行情况，并它们用以迅速反应电气故障或不正常运行情况，并根据要求切除故障、发出信号或作相应的调节。根据要求切除故障、发出信号或作相应的调节。(3)直流设备直流设备 直流设备主要用于供给保护、操作

40、、信号以及事故直流设备主要用于供给保护、操作、信号以及事故照明等设备的直流供电，它们有直流发电机组、蓄电池、照明等设备的直流供电，它们有直流发电机组、蓄电池、硅整流装置等。硅整流装置等。电气设备及运行维护电气设备及运行维护电气设备及运行维护电气设备及运行维护1-37 (4)控制和信号设备及其控制电缆控制和信号设备及其控制电缆 控制设备是指对断路器进行手动或自动的开、合操控制设备是指对断路器进行手动或自动的开、合操作控制的设备。信号设备有光字牌信号、反映断路器和作控制的设备。信号设备有光字牌信号、反映断路器和隔离开关位置的信号、主控制室的中央信号等。控制电隔离开关位置的信号、主控制室的中央信号等

41、。控制电缆是连接二次设备的电缆。缆是连接二次设备的电缆。(5)绝缘监察装置绝缘监察装置 用以监察交流和直流系统的绝缘状况。用以监察交流和直流系统的绝缘状况。电气设备及运行维护电气设备及运行维护电气设备及运行维护电气设备及运行维护1-38二、电气设备的额定参数二、电气设备的额定参数电气设备的额定参数电气设备的额定参数-用以表明电气设备在一定用以表明电气设备在一定条件下的长期工作最佳运行状态的特征量的值叫做额条件下的长期工作最佳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。定参数。主要有额定电压、额定电流和额定容量。额定电压额定电压-电气设备的额定电压是按长期正常工电气设备

42、的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实现标准化和系列化生产，国家规定了标准电压系列如如表表1-51-5所示。所示。电气设备及运行维护电气设备及运行维护电气设备及运行维护电气设备及运行维护1-39额定电流额定电流-电气设备的额定电流是指周围介质电气设备的额定电流是指周围介质在额定环境温度时，其绝缘和载流导体及其连接在额定环境温度时，其绝缘和载流导体及其连接的长期发热温度不超过极限值所允许长期通过的的长期发热温度不超过极限值所允许长期通过的最大电流值。最大电流值。（我国基准

43、环境温度的规定（我国基准环境温度的规定4040）u电力网的额定标准电压电力网的额定标准电压(KV)(KV)：0.22 0.22、0.380.38（低压）（低压）3 3、6 6、1010、3535、6060、110110、220220（高压）（高压）330 330、500500（超高压）（超高压）750 750、1000 1000（特高压）（特高压）电气设备及运行维护电气设备及运行维护电气设备及运行维护电气设备及运行维护1-40额定电压的确定方法额定电压的确定方法用电设备和电力网的额定电压用电设备和电力网的额定电压 我国用电设备的额定电压与电力网的额定电压我国用电设备的额定电压与电力网的额定电压

44、是相等的。是相等的。U UN N=(Ua+Ub)/2=(Ua+Ub)/2，5%5%发电机额定电压发电机额定电压 1 1）可直配发电机（）可直配发电机（100MW100MW）G.NG.N1.051.05W.NW.N （0.40.4、6.36.3、10.510.5）。）。2 2）不可直配发电机（）不可直配发电机（100MW100MW）13.8 13.8、15.7515.75、1818、20kV20kV等四种。等四种。电气设备及运行维护电气设备及运行维护电气设备及运行维护电气设备及运行维护1-41变压器额定电压变压器额定电压d d7.57.5或高压侧为或高压侧为35kV35kV及以上及以上 T2.N

45、T2.N1.101.10W.NW.N 阻抗电压阻抗电压d d7.57.5或高压侧为或高压侧为35kV35kV以下或短线路以下或短线路 T2.NT2.N1.051.05W.NW.N1）一次绕组相当于用户）一次绕组相当于用户不与发电机直接相连（降压变）不与发电机直接相连（降压变）T1.NW.N 与发电机直接相连（升压变、厂变）与发电机直接相连（升压变、厂变）T1.NG.N1.05w.N 2）二次绕组）二次绕组 系指空载值系指空载值电气设备及运行维护电气设备及运行维护电气设备及运行维护电气设备及运行维护1-42我国交流电力网和电气设备的额定电压（我国交流电力网和电气设备的额定电压（kvkv）用电设备

46、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 0.230.220.230.230.400.380.400.40 33.1533.153.15及3.3 66.366.36.3及6.6 1010.51010.510.5及11 353538.5 606066 110110121 220220242 330330363 500500550 750750825电气设备及运行维护电气设备及运行维护电气设备及运行维护电气设备及运行维护1-43额定电流和额定容量额定电流和额定容量l额定电流额定电流I IN N：与介质的周围环境温度有密切关系。：与介质的周围环

47、境温度有密切关系。若周围介质环境温度不等于额定计算温度若周围介质环境温度不等于额定计算温度 +45 II +45 II +25 IIN Nl额定容量额定容量（P PN N Q QN N S SN N coscos）：视在功率视在功率S SN N(伏安伏安)：N N N NI IN N 有功功率有功功率P PN N(瓦瓦)：N N N NI IN N cose cose 无功功率无功功率Q QN N(乏乏)：Q QN N N NI IN N sine sine电气设备及运行维护电气设备及运行维护电气设备及运行维护电气设备及运行维护1-44 三、电气接线三、电气接线 在发电厂和变电所中，电气一次设

48、备根据工作要求在发电厂和变电所中，电气一次设备根据工作要求和它们的作用，按照一定顺序连接起来而构成的电路称和它们的作用，按照一定顺序连接起来而构成的电路称为电气主接线，又叫为电气主接线，又叫一次回路、一次接线或电气主系统一次回路、一次接线或电气主系统。二次设备连接成的电路称为二次设备连接成的电路称为二次回路、二次接线或二次二次回路、二次接线或二次系统系统。电气主接线表示出电能的生产、汇集、转换、分。电气主接线表示出电能的生产、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。二配关系和运行方式，是运行操作、切换电路的依据。二次接线表示出继电保护、控制与信号回路和自动装置的次接线表示出

49、继电保护、控制与信号回路和自动装置的电气连接以及它们动作后作用于一次设备的关系。用国电气连接以及它们动作后作用于一次设备的关系。用国家规定的图形和文字符号将一次回路和二次回路绘制成家规定的图形和文字符号将一次回路和二次回路绘制成的电路图或电气接线图，称为的电路图或电气接线图，称为电气主接线图（常绘制成电气主接线图（常绘制成单线图）和电气二次接线图。单线图）和电气二次接线图。电气设备及运行维护电气设备及运行维护电气设备及运行维护电气设备及运行维护1-45 四、配电装置四、配电装置 配电装置是以电气主接线为主要依据，由开关设备、配电装置是以电气主接线为主要依据，由开关设备、保护设备、测量设备、母线

50、以及必要的辅助设备组成的保护设备、测量设备、母线以及必要的辅助设备组成的接受和分配电能的装置。接受和分配电能的装置。如果说电气主接线反映的是电气一次设备的连接关如果说电气主接线反映的是电气一次设备的连接关系，那么配电装置是具体实现电气主接线功能的重要装系，那么配电装置是具体实现电气主接线功能的重要装置。按照电气设备的安装地点、电压等级和组装方式的置。按照电气设备的安装地点、电压等级和组装方式的不同，配电装置有着不同的分类方法，这些将在后续章不同，配电装置有着不同的分类方法，这些将在后续章节中详细介绍。节中详细介绍。电气设备及运行维护电气设备及运行维护电气设备及运行维护电气设备及运行维护1-46