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发电厂电气部分第二章

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《发电厂电气部分》(含答案版)

《发电厂电气部分》(含答案版)

《发电厂电气部分》复习第一章能源和发电 1、火、水、核等发电厂的分类火电厂的分类：（1）按燃料分：燃煤发电厂，燃油发电厂，燃气发电厂，余热发电厂，利用垃圾和工业废料作为燃料的发电厂。

（2）按蒸汽压力和温度分：中低压发电厂，高压发电厂，超高压发电厂，亚临界压力发电厂，超临界压力发电厂。

（3）按原动机分：凝汽式汽轮发电厂，燃气轮机发电厂，内燃机发电厂，蒸汽--燃气轮轮机发电厂。

（4）按输出能源分：凝汽式发电厂，热电厂（5）按发电厂总装机容量的多少分：小容量发电厂，中容量发电厂，大中容量发电厂，大容量发电厂。

水力发电厂的分类：（1）按集中落差的方式分类：堤坝式水电厂（坝后式，河床式），引水式水电厂，混合式水电厂。

（2）按径流调节的程度分类：无调节水电厂，有调节水电厂（根据水库对径流的调节程度：日调节水电厂，年调节水电厂，多年调节水电厂）。

核电厂的分类：压水堆核电厂，沸水堆核电厂。

2、抽水蓄能电厂的作用调峰，填谷，备用，调频，调相。

3、发展联合电力的效益（1）各系统间电负荷的错峰效益。

（2）提高供电可靠性、减少系统备用容量。

（3）有利于安装单机容量较大的机组。

（4）进行电力系统的经济调度。

（5）调峰能力互相支援。

4、火电厂的电能生产过程及其能量转换过程 P14火电厂的电能生产过程概括的说是把煤中含有的化学能转变为电能的过程。

整个过程可以分为三个系统：1、燃料的化学能在锅炉燃烧中转变为热能，加热锅炉中的水使之变为蒸汽，称为燃烧系统；2、锅炉中产生的蒸汽进入汽轮机，冲动汽轮机转子旋转，将热能转变为机械能，称为汽水系统；3、由汽轮机转子旋转的机械能带动发电机旋转，把机械能变为电能，称为电气系统。

能量的转换过程是：燃料的化学能－热能－机械能－电能。

5、水力发电厂的基本生产过程答：基本生产过程是：从河流较高处或水库内引水，利用水的压力或流速冲动水轮机旋转，将水能转变成机械能，然后由水轮机带动发电机旋转，将机械能转换成电能。

201102第二章发电机、变压器、母线

201102第二章发电机、变压器、母线

5.2 水路系统
定子线圈水冷：制造时加入一定数量的空心导线构成水路 串连双流水路 :一个线圈一条水路，同侧进水和出水，阻力大
并联单流水路:一根线棒一条水路，一侧进水一侧出水，大机组
串连双流水路
并联单流水路
第二节 变压器
1 概 述
发电厂生产的电能经升压后送入各级枢纽电站或区域性变电站，经 下级变电所层层降压输送给用户使用。由于发电机是旋转电机,电压不能 做得太高 (大容量电机通常为10.5Kv~20Kv),因此需要输电变压器将发电 机的电压升高到输电电压(如110Kv,220Kv,330Kv,500Kv等),把电能输送到 用户区域后,再用降压变压器把电压降到 配电电压及用户需要的电压。
标准频率50Hz，一对磁极，故n＝3000转/min 同步：发电机的转速必须和交变电势每秒钟变化的周速相同
3 三相同步发电机
定子线圈是三相，如下图 彼此间隔1200 eA＝ Emaxsinωt
eB＝ Emaxsin（ωt-1200）
eC＝ Emaxsin（ωt-2400）
A-x
C-z
B-y
4 国产汽轮发电机
电磁感应定律：线圈中磁通变化，则线圈中有感应电产生，大小为：
e＝-N dφ/dt（ dφ/dt表征磁通变化快慢）
2 同步发电机工作原理
2.1 同步发电机结构
转子: 在转子励磁绕组中输入直流电流，产生转子磁场。
励磁绕组→集电环和电刷→直流电源→同轴直流发电机（励磁 机） 定子：导磁的定子铁芯和导电的定子绕组组成。（在定子线圈中通过 电流时，产生定子磁场。 ）
定子绕组
转子绕组
定子 转子铁芯 气隙
左江240MW发电机转子在吊装
发电机转子
VGS

发电厂电气部分第二章a

发电厂电气部分第二章a

和要求,按一定方式用导体连接起来所形成的电路
称为电气接线.
表明电能汇集和
一次电路（电气主接线）
分配关系以及各 种运行方式
电
气 电气主接线：由高压电器通过连接线，按其功能要
接 求组成接受和分配电能的电路，成为传输强电流、
线 高电压的网络，又称为一次接线或电气主接线。
二次电路（二次接线）
对一次设备及系 统进行控制、监 察、测量和保护
压），联结组号YNd11，P0 125kW，I0%0.1,5Pk39k6 W, Uk%18.
（3） 高 压 厂 用 变 压 器 ： 额 定 容 量 68/34 － 3 4 MV·A， 额 定 电 压 27±2×2.5%/10.5－10.5kV，接线组别为Dyn1-yn1。
（4）电压互感器：TEMP-500IU型单相、油浸、户外、电容式电压互感器，
电流互感器
电压互感器
一次设备：⑦无功补偿设备
如并联电容器、串联电容器和并联电抗器,用来补偿电力系统 的无功功率,以降低有功损耗和维持系统的稳定性.
并联电容器 电容器
串联电容器 电抗器
并联电抗器
二次设备：①测量表计 ②继电保护及自动装置
测量电路中的电气参数： 电压表、电流表、功率因数表
迅速反应不正常情况并进行监控 和调节
〔7〕高压熔断器：RN4-20型,额定电压20kV,额定电流0.35A,最大开断电流 有效值20kA,三相最大开断容量4500MV·A.
〔8〕避雷器：FCD2-20.
1000MW发电机组的电气部分
采用发电机-变压器单元接线,无断路器 和隔离开关.
发电机出口主封闭母线上有接地开关.
主变压器采用三台单相双绕组油浸式变 压器,

发电厂电气部分第二章..

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1、电气主接线 2、主要电气设备
TA的布置说明： 1、发电机差动保护； 2、变压器差动； 3、自动调节励磁； 4、测量 TV的布置说明：
5、测量； 6、过电流保护； 7、发电机横差； 8、发电机差动
发电机中性点与发 电机出口PT中性 点连接？
1、自动调整励磁装置（Y/Y）； 2、同期和保护；
3、互感器负荷太大时，测量专用一组TV；
屋内配电装置 屋外配电装置
2、二次接线
二次接线：
由二次设备成连成的回路，称为二次回路，又叫二次接线。
二次接线图： 二次电路中，各元件按规定的图形符号表示的电路图。 二次接线作用： 为了保证一次接线安全、可靠、经济的运行，对一次接
线中的设备实施测量、控制、调节。
第二节 发电厂的电气部分
一、300MW机组电气部分
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：
通过本章的学习，使得学生熟悉发电厂、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。
学习内容：
☆概述（发电厂、变电站的电气设备及电气接线）；
☆发电厂、变电站的电气部分；
☆高压交流输变电； ☆高压直流输变电。
作用：限制电力系统中短路电流。 文字符号与图形符号：
（2）避雷器
作用：限制电力系统过电压。 分为：保护间隙、管型避雷器、 阀型避雷器、磁吹式避雷器、 ZnO避雷器。 文字符号与图形符号：
F
3.限流电器 —电抗器的安装地点
3.限流电器 —避雷器的安装地点
4.接地装置
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，与埋入地中的金属接地体 或接地网的连接。

发电厂电气部分

发电厂电气部分

首页
一、主要电气设备
（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，主要有以下几种。 l.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，统称为电机。
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、 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，隔离开关没有灭弧装 中最重要的控制和保护电器。 中最重要的控制和保护电器。 置，用来在检修设备时隔 开关电器的作用是接通或断开电路。 离电源， 离电源，进行电路的切换 （1）断路器（俗称开关） 操作及接通或断开小电流 电路。 电路。它一般只有电路断 （2）隔离开关（俗称刀闸） 开的情况下才能操作。， 开的情况下才能操作。在 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 各种电气设备中， 各种电气设备中，隔离开 （3）负荷开关 可以用来接通或断开电路的正常工作 关的使用量是最多的。 关的使用量是最多的。 电流和过负荷电流， 电流和过负荷电流，但不能用来接通 还有用于配电系统的 或断开短路电流。 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。 自动重合器和自动分段器等。
电机、变压器与配电装置连接；架空 电机、变压器与配电装置连接； 线和电缆线用来传输电能。 线和电缆线用来传输电能。 并联电抗器一般装设在330kV 330kV及以上超 并联电抗器一般装设在330kV及以上超 消弧线圈用来补 调相机是一种不带机械负荷运行的同 4.载流导体 高压配电装置的线路侧。作用是吸收过剩的 高压配电装置的线路侧。 偿小接地电流系统的 步电动机，主要用来向系统输出感性无 步电动机，改善沿线电压分布和无功分布， 无功功率， 无功功率 ，改善沿线电压分布和无功分布， 单相接地电容电流， 单相接地电容电流， 功功率， 功功率，以调节电压控制点或地区的电 包括母线、架空线和电缆线等。 降低有功损耗，提高送电效率。 降低有功损耗，提高送电效率。 以利于熄灭电弧。 以利于熄灭电弧。 压。 电力电容 器补偿有并联 和串联补偿两 5.补偿设备 类。

《发电厂电气》第二章发电厂电气部分

《发电厂电气》第二章发电厂电气部分

~ G3 系。
§2.2 发电厂的电气部分
一、300MW发 电机组电气部分
1. 电气主接线
采用发电机─变压 器单元接线。
由于额定电流很大， 采用全连式分相封 闭母线。
一、300MW发 电机组电气部分
2. 主要电气设备
① 发电机 ② 主变压器 ③ 高压厂用变压器 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
3. 接线特点
④ 在发电机出口侧，接有 二组电压互感器、一组 避雷器和一组电容器。
⑤ 在发电机出口侧和中电机中性点接有中性 点接地变压器。
⑦ 高压厂用变压器高压侧 和低压侧，每相装有电 流互感器 4 只。
二、600MW发电 机组电气部分
3. 接线特点
⑧ 主变压器高压侧引出 线，每相装有电流互 感器 3 只。
在发电厂和变电所中，根据各种电气设备的 作用和要求，按一定的方式用导体连接起来 所形成的电路称为电气接线。
电气接线的类型：
由一次设备所连成的电路称为（电气）一次 接线或电气主接线；
由二次设备所连成的电路称为（电气）二次 接线。
二、电气接线
电气主接线通常用电气主接线图来表示。
WL3
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。
一、电气设备
2. 二次设备 ④ 操作电器、信号设备及控制电缆
操作电器（如各种类型的操作把手、 按钮等）实现对电路的操作控制，
信号设备给出信号或显示运行状态标 志，
控制电缆用于连接二次设备。
二、电气接线
电气接线的含义：
§2 电气设备
§2.1 电气设备概述
一、电气设备
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。

发电厂电气部分-第二章 发电、变电的电气部分

发电厂电气部分-第二章 发电、变电的电气部分

概念：对一次设备的工作进行测量、控制、保护和监 察的设备。 类型


测量表计； 继电保护及自动装置； 直流设备； 操作电器、信号设备及控制电缆；
1、测量表计 作用：测量电路中的电气参数。 例：电流表、电压表、功率表、电能表等。 2、继电保护及自动装置 作用：电力系统故障时，这些装置能迅速反应，并进行自动监控和 调节。 3、直流设备 作用：供保护用或事故时照明用。 例：直流发电机、蓄电池、硅整流装置等。 4、操作电器、信号设备及控制电缆 控制设备是指对断路器进行手动或自动的开、合操作控制的设备。 信号设备有光子牌信号、反映断路器和隔离开关位置的信号、主控 制的中央信号灯。控制电缆是连接二次设备的电缆。

第一节 概述
一、电气设备
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 电气设备其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 异常故障时及时处理等。 根据电气设备作用的不同，分两种类型：
一次设备 二次设备
一次设备

概念：直接生产、变换和分配电能的设备。
1. 屋内配电装置 2. 屋外配电装置

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。 电气主接线图通常 采用单线图表示， 只有需要时才绘制 三线图。 电气主接线表明电 能汇集和分配的关 系。
WL3
WL4

W5 W4 QF3 WL1
第二章 发电、变电和输电的 电气部分
北方民族大学电信学院 电气工程系
主 要 内 容

概述 发电厂的电气部分
本章学习要点

发电厂电气部分(第五版) 苗世洪主编

发电厂电气部分(第五版) 苗世洪主编

发电厂电气部分
二、电力系统发展前景
为国民经济各部门和人民生活供给充足、可靠、优质、廉价的电能，是电力系统 的基本任务。节能减排，“一特四大”，实现高度自动化，西电东送，南北互供，发 展联合电力系统，是我国电力工业的发展方向，也是一项全局性的庞大系统工程。为 了实现这一目标，还有很多事要做，且依赖于各方面相关技术的全面进步。如下为相 关的技术与目标。
发电厂电气部分 （第五版）
苗世洪 朱永利 主编
“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材 中国电力出版社
发电厂电气部分
前言
本课件是为了配合“十二五”普通高等教育本 科国家级规划教材《发电厂电气部分》的教学需要 而制作的。本课件采用PowerPoint软件。
本课件中所使用的章节号，公式、图及表的编 号均与原书一致。课件中未覆盖带“*”号标记供 选学的内容，特此说明。
1.节能减排，世纪之约 2.做好电力规划，加强电网建设
3.电力工业现代化
4.联合电力系统
5.电力市场
6.IT技术
7.洁净煤发电技术
8.绿色能源的开发和利用
发电厂电气部分
第二节 发电厂类型
一、电能与发电厂
电能是由一次能源经加工转换而成的能源，称为二次能源。 电能与其他形式的能源相比，其特点有： （1）电能可以大规模生产和远距离输送
发电厂电气部分
燃烧系统包括如下子系统：
（1）运煤系统。 （2）磨煤系统。 （3）燃烧系统。
（4）风烟系统。 （5）灰渣系统。
2. 汽水系统
火电厂的汽水系统由锅炉、汽轮机、凝汽器、除氧器、加热器等设备及管道构成 ，包括给水系统、循环水系统和补充给水系统，如图1-3所示。
发电厂电气部分
图1-3 火电厂汽水系统流程示意图

2021发电厂电气部分思考题答案

2021发电厂电气部分思考题答案

2021发电厂电气部分思考题答案发电厂电气部分第二章导体的发热、电动力及开关电器的灭弧原理1、发热对导体和电器有何不良影响？请问：（1）机械强度上升。

（2）碰触电阻减少。

（3）绝缘性能够上升。

2、导体的长期咳嗽和短时咳嗽各存有什么特点？答：长期发热：（1）热量一部分散到周围介质中，一部分使导体温度升高（2）温度变化并不大，电阻r、比热容c、总成套系数视作常数。

短时咳嗽：（1）短路电流小，持续时间长，导体产生的全部热量都用以并使导体温度增高。

（2）电阻r、比热容c无法再视作常量，而是温度的函数。

3、导体的长期允许载流量与哪些因素有关？提高长期允许载流量应采取哪些措施？请问：因素：与导体的电阻r、成套面积f、成套系数。

措施：（1）减小导体电阻r。

（2）增大导体的换热面f。

（3）提高换热系数?。

4、排序导体短时咳嗽温度的目的就是什么？如何排序？答：目的：确定导体通过短路电流时的最高温度（短路故障切除时的温度）是否超过短时最高允许温度，若不超过，则称导体满足热稳定，否则就是不满足热稳定。

排序：见到课本p34基准2-2。

5、大电流导体附近的钢构为什么会发热？减少钢构发热的措施有哪些？答：原因：大电流导体（母线）的周围存在强大的交变磁场，使附近的钢铁构件产生非常大的电导和涡流损耗，钢构因而咳嗽；如果钢形成滑动电路，还可以感应器产生环流，并使功率损耗和咳嗽更轻微。

措施：（1）加大钢构和载流导体之间的距离。

（2）断开载流导体附近钢构闭的合回路并加上绝缘。

（3）采用电磁屏蔽。

（4）采用分相闭合母线。

6、电动力对导体和电器有何影响？排序电动力的目的就是什么？请问：影响：正常工作电流所产生的电动力并不大，但短路冲击电流所产生的电动力可以超过非常大的数值，可能将引致导体或电器出现变形或损毁。

目的：为了校验导体或电器实际所受到的电动力是否超过其允许应力，以便选择适当强度的电气设备。

这种校验称为动稳定校验。

7、布置在同一平面中的三相导体，最小电动力出现在哪一相上？先行详细分析。

发电厂电气部分(第2章)

发电厂电气部分(第2章)

0
0
短路电流周 期分量热效
应
短路电流非周 期分量热效应
23
1、短路电流周期分量热效应的计算
对于任意曲线 y f (x) 的定积分，可采用辛卜生算法
y y y y b f (x)dx b a[( ) 2(
a
3n
0
n
2
4
周期分量的热效应求解：
y ) 4( y y

Ff
导体材料辐射 系数
导体导热散发的热量：（忽略不计）
单位辐射散热 表面积
7
5、根据能量守恒原理
QR Qt Ql Qf
8
第三节 导体长期发热及其载流量的计算
通过分析导体长期通过工作电流时的发热过程计算 导体的载流量（长期允许通过的电流）。
一、导体的温升过程：
对于均匀导体，其持续发热的热平衡方程式是： （不考虑日照的影响）
m
[


2
ln(1
) h
]
h
0
A C0 w
m
[


2
ln(1

) w
]
w
0
1
S
2
Q
k

Ah
Aw
21
确定导体短路时导体的最高温度
h
1
S2
Q k

Ah

Aw
式（2－26）
思想：
由已知的导体初始温度 ，w 从
相应的导体材料的曲线上查出 Aw
求解导体短路时发热的微分方程：
1
S2
tk 0
ik2tdt

c0 m 0

发电厂电气部分-第二章

发电厂电气部分-第二章

（四）电力系统互联
电力系统的发展，必然会打破历史形成的地方电力系统的疆域，逐渐连 成大区域或跨区域的联合电力系统。为了增强电网输送能力，提高系统的运
行稳定性，大区电网间的连接多采用 500kV或750kV超高压电压等级，甚至
采用1150kV的特高压电压等级。
二、500kV输变电系统 （一）500kV变电站电气主接线 目前，我国500kV变电站的电气接线一般采用双母线四分段带专用旁 路母线和 3/2断路器两种接线方式。如图2-5所示，两组母线W1和W2间有两
输送距离 （km） 600~200 850~150 500以上 500以上
（二）大容量输送电能 随着电力系统发电容量的增大，特别是大型坑口电站和核电站的投产，
虽然输电距离不长，但输送容量很大，也需要采用较高的电压等级。
（三）节省基建投资和运行费用
如果以输送每km每kW电力的线路造价作为单位造价，则在各级电压相应的经济 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。在相同的输送容 量和距离的条件下，输电线的总损耗（包括电阻损耗和电晕损耗）随输电电压等级的 升高而降低。如表2-2所示，750kV线路的线损率约为330kV线路的1/2。 表2-2 电压等级与线损率的关系
“十一五”国家级规划教材
第三节 高压交流输变电一、高 Nhomakorabea交流输变电概述
影响输电电压等级的发展主要有以下原因：
（一）长距离输送电能
由于大容量发电厂的建设地点远离负荷中心，如果采用低压输电，势必造成输 送功率的巨大浪费和电能质量的下降，因此，提高输电电压等级就成为必然的选择。
不同电压等级的输送功率和输送距离的关系如表2-1所示。
（1）采用成熟的FCS数字化仪表或装置。

发电厂电气部分 第2章 导体的发热、电动力及开关电器的灭弧原理

发电厂电气部分 第2章 导体的发热、电动力及开关电器的灭弧原理

一．概述
气 两种工作状态：
部
➢ 正常工作状态
分
➢ 短路工作状态
—
第 引起发热的原因：
二
➢ 电阻损耗
章
➢ 介质损耗
➢ 磁滞及涡流损耗
发 电 第一节 导体的发热和散热——概述
厂 电
发热对电器的不良影响：
气
➢ 机械强度下降
部
➢ 接触电阻增加
分
➢ 绝缘性能下降
—
第 二
允许温度限值
➢ 正常工作：70℃
式中，T—非周期分量的等效时间。
特别地：
① 当tk大于1秒时可以不计非周期分量； ② 对无限大电源供电网络，Qp I2tk
发 电
第五节 导体的短路电动力
厂 电 气
导体通过短路电流时，相互之间的作用力称为电 动力。
部 研究的目的是在短路冲击电流所产生的电动力作
分
用下，确定导体（或电器）能否承受这一电
第 二 章
实际计算中，当f1较高或 较低时，均取β=1； 当f1在中间范围内 （30～160Hz）时，
则取曲线中的β值。
例2-3
发 电 第七节 开关电器中电弧的产生及熄灭
厂 电
一． 电弧现象
气
电弧的产生不可避免，它是介质被击穿的放电现象。
部 主要特征：
分
① 电弧是一种能量集中、温度很高、亮度很强的放电现象；
分
I 2Rdt mcd Fdt
—
可变为：
第 二 章
dt


mc
F I
2R
d
当时间由0→t时，温升由τi →τ，积分得：
t mc ln F I 2R F Fi I 2R

发电厂电气部分(第四版)课件..

发电厂电气部分(第四版)课件..

“十一五”国家级规划教材
发电厂电气部分
第二节 火力发电厂
一、火电厂的分类 按原动机分 （1）凝汽式汽轮机发电厂
（3）内燃机发电厂
（2）燃气轮机发电厂
（4）蒸汽-燃气轮机发电厂等。
按燃料分 （1）燃煤发电厂 （3）燃气发电厂 （2）燃油发电厂
（4）余热发电厂
“十一五”国家级规划教材
发电厂电气部分
按蒸汽压力和温度分 （1）中低压发电厂，其蒸汽压力在3.92MPa、温度为450℃的发电厂，单机功率
主要由堆芯的含汽量来控制。
图1-11 沸水堆核电厂的示意图
“十一五”国家级规划教材
发电厂电气部分
二、核电厂的系统 （一）核岛的核蒸汽供应系统
核蒸汽供应系统包括以下子系统：
（1）一回路主系统，包括压水堆、冷却剂主泵、蒸汽发生器和稳压器等。
（2）化学和容积控制系统。 （3）余热排出系统，又称停堆冷却系统。 （4）安全注射系统，又称紧急堆芯冷却系统。 （5）控制、保护和检测系统。
（二）按径流调节的程度分 （1）无调节水电厂。
（2）有调节水电厂。 根据水库对径流的调节程度，又可将水电厂分为：日调节水电厂，年调节水电厂和 多年调节水电厂。
“十一五”国家级规划教材
发电厂电气部分
二、水电厂的特点 （1）可综合利用水能资源。
（2）发电成本低、效率高。 （3）运行灵活。
（4）水能可储蓄和调节。
如图1-6所示。河床式水电厂示意图如图1-7所示。
“十一五”国家级规划教材
发电厂电气部分
图1-6坝后式水电厂示意图
“十一五”国家级规划教材
发电厂电气部分
图1-7河床式水电厂示意图
“十一五”国家级规划教材

(完整版)大工14春《发电厂电气部分》辅导资料六

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发电厂电气部分辅导资料六主题：第三章电气主接线（第3—4节）学习时间：2014年5月5日—5月11日内容：第二章电气主接线这周我们将学习第三章中的第3—4节，这部分主要介绍无汇流母线的主接线及发电厂和变电所主变压器的选择。

第三节无汇流母线的主接线3.3.1 单元接线发电机—变压器单元接线：发电机和主变压器直接连成一个单元，再经断路器接至高压系统，发电机出口处除厂用分支外不再装设母线的接线形式。

1.发电机—双绕组变压器单元接线2.发电机—三绕组变压器单元接线3.发电机—变压器扩大单元接线4.发电机-变压器-线路组单元接线5.单元接线的特点和应用优点：a.接线简单，开关设备少，操作简便b.故障可能性小，可靠性高c.发电机出口短路电流有所减小d.配电装置结构简单，占地少，投资省应用：a.发电机额定电压超过10kV（单机容量在125MW及以上）b.虽然发电机额定电压不超过10kV，但发电厂无地区负荷c.原接于发电机电压母线的发电机已能满足该电压级地区负荷的需要d.原接于发电机电压母线的发电机总容量已经较大3.3.2 桥形接线1.内桥形接线特点：a.其中一回线路检修或故障时，其余部分不受影响，操作较简单。

b.变压器切除、投入或故障时，有一回路短时停运，操作较复杂。

c.线路侧断路器检修时，线路需较长时间停运。

适用范围：内桥接线适用于输电线路较长（检修和故障几率大）或变压器不需经常投、切及穿越功率不大的小容量配电装置中。

2.外桥形接线特点：a.其中一回线路检修或故障时，有一台变压器短时停运，操作较复杂。

b.变压器切除、投入或故障时，不影响其余部分的联系，操作较简单。

c.穿越功率只经过的断路器QF3，所造成的断路器故障、检修及系统开环的几率小。

d.变压器侧断路器检修时，变压器需较长时间停运。

桥连断路器检修时也会造成开环。

适用范围：外桥接线适用于输电线路较短或变压器需经常投、切及穿越功率较大的小容量配电装置中。

3.3.3 角形接线1.特点将断路器布置闭合成环，并在相邻两台断路器之间引接一条回路的接线。

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二次设备：③直流电源设备
供给控制、保护和厂用直流负荷、事故照明的直流用电。
直流发电机组
蓄电池组
整流设备
二次设备：④操作电器、信号设备及控制电缆
如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，信号设备给出信号或显示运行状态标志，控制电缆用 于连接二次设备
信号设备
控制电缆
主要电气设备的图形符号
表明电能汇集和 分配关系以及各 种运行方式
电气主接线：由高压电器通过连接线，按其功能要 求组成接受和分配电能的电路，成为传输强电流、 高电压的网络，又称为一次接线或电气主接线。 对一次设备及系 统进行控制、监 二次电路（二次接线） 察、测量和保护 测量表计回路、断路器控制和信号回路 操作电源回路、继电保护回路、自动装置回路
20
0.1 0.1 3 3 kV.
（6）中性点接地变压器：干式、单相、额定电压20/0.23kV，额定容量25 kV· A，二次侧接地电阻为0.5-0.6欧姆。
（7）高压熔断器： RN4-20 型，额定电压 20kV，额定电流 0.35A，最大开断 电流有效值20kA，三相最大开断容量4500MV·A. （8）避雷器：FCD2-20。
分段处装 设有分段断路器QFd， 母线分段电抗器L3及4 台隔离开关． 为了使任一工作母线停 运时，电抗器仍能起到 限流作用，母线分段电 抗器L3可以经分段断路 器及隔离开关交叉接至 备用母线上。 正常运行方式：Wl 和W2两段母线经分段 电抗器、断路器及隔离 开关并列运行，W3备 用。
母线联络 断路器
隔离开关：建立明显的绝缘间隙，转换线路增加线路 联接的灵活性。

一次设备：②接通或断开电路的开关电器

负荷开关：只能开断负载电流和一定过载电流。

熔断器：过载或短路时，起到开断和保护的作用。
熔断器 传动机构
弹簧脱扣 机构
负荷开关
一次设备：③限制故障电流和防御过电压的电器
电抗器（串联）-限制短路电流，维持母线残压。
I 0 % 0.15, Pk 396kW, U k % 18 . 压），联结组号YNd11， P0 125 kW，
（3） 高 压 厂 用 变 压 器 ： 额 定 容 量 68/34 － 3 4 MV· A， 额 定 电 压 27±2×2.5%/10.5－10.5kV，接线组别为Dyn1-yn1。 （4）电压互感器：TEMP-500IU型单相、油浸、户外、电容式电压互感器， 变比
电气主接线图举例
旁路断路器
分段断路器
第二节 发电厂的电气部分
电 气 系 统

电能生产系统 电气一次系统
电气二次系统
通过与汽轮机同轴的发电机，将机械能转换为电能；
作 用


通过高压配电装置将电能汇集并分配送往电力传输网络；
通过厂用供电系统，保证厂用辅机供电； 通过二次系统对一次系统进行监视、测量、控制和保护。
接地装置埋入地下。与电力系统中性点的工作接地、 防雷接地、保护接地、保护接零等相连。
变压器中性点的工作接地
接地刀 闸闭合， 保护检 修人员 安全
一次设备：⑥互感器(电流互感器、电压互感器)
将一次系统的高电压和大电流转换为二次系统标准的低电压和小 电流，供给仪表和保护装置使用，使一次与二次系统可靠隔离。
1000MW发电机组的电气部分






采用发电机-变压器单元接线， 无断路器和隔离开关。 发电机出口主封闭母线上有接 地开关。 主变压器采用三台单相双绕组 油浸式变压器， 在主变压器低压侧引接两台容 量相同的高压厂用变压器，供 给厂用电。 通过高压熔断器接有三组三相 电压互感器和一组避雷器。 在发电机出口侧和中性点侧， 每相装有电流互感器。 发电机中性经隔离开关接有中 性点接地变压器。
300MW发电机组主要电气设备的参数
（1）发电机：额定功率300MW，额定电压20KV，额定电流10189A， COSФ =0.85，额定转速3000r/min。 （2）主变压器：额定容量360MV· A，额定电压242±2×2.5%/20kV，额定电 流 858.9/10392.3A，连接组别为 YN,d11，Δ P0＝177kW，I0%=0.3，Δ Pk ＝809kW，Uk=11 （3） 高 压 厂 用 变 压 器 ： 额 定 容 量 4 0 / 2 0 - 2 0 MV· A， 额 定 电 压 20±2×2.5%/6.3－6.3kV，接线组别为Dd12，d12。 （4）电压互感器：JDZJ-20型,变比
1000MW发电机组主要电气设备的参数
（1）发电机：额定功率1008MW，额定电压27KV，额定电流23949A， COSФ =0.9滞后，额定转速3000r/min。
（2）主变压器：单相双绕组变压器，额定容量 3×380MV•A ，额定电压
525/27kV ，调压范围525/
31 2 2.5%kV, 额定电流 1254/14074A （高压 / 低
电气主接线图 --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
实际电气接线
电气主接线
讨论：分析图2-1所示电厂电气主接线的特点

10KV母线为双 母三分段 220KV母线为 双母线 G3为何未连接 至10KV母线？
母线联络 断路器


讨论：分析图2-1所示电厂电气主接线的特点
生产和转换 电能的设备 开关电器
限制短路电 流和防御过 电压设备 载流导体 互感器
发电机G
旧 断路器QF
变压器T
电动机M
隔离开关QS 负荷开关Q 避雷器F 火花间隙F
熔断器FU 接地E
旧 电抗器L
母线、导线、电力电缆W（电缆终端头*） 电流互感器 TA 电压互感器 TV
二、电气接线
------发电厂和变电站中，根据各种电气设备的作 用和要求，按一定方式用导体连接起来所形成的 电路称为电气接线。 一次电路（电气主接线） 电 气 接 线
500 0.1 0.1 0.1 / 0.1 kV;JDZJ-27型,变比 27 3 3 3 3 3
0.1 0.1 0.1 kV. 3 3 3
（5）电流互感器：变比30000/5A （6）中性点接地变压器：干式、单相、额定电压27/0.23kV，额定容量100 kV· A，二次侧接地电阻为0.30欧姆。
第三节 高压交流输变电

10KV—35KV—110KV—220KV— 330KV—500KV—750KV—1000KV
1、长距离输送电能 表2-1 2、大容量输送电能 3、节省基建投资和运行费用 表2-2 4、电力系统互联
变电所（站）的类型
变电所：接受、变换和分配电能的场所，连接电厂和
用户，也连接各级电压的电力网。 1. 根据任务不同，可分为：
发电厂
电能的使用：各种形式的负荷将电能转换成 其他形式的能源。
一、电气设备的分类和功能
生产、变换、输送、分配和使用电能的设备（高压部分） 生产和转换电能的设备 接通或断开电路的开关电器 限制短路电流和防御过电压的保护电器 一 载流导体 次 接地装置 设 互感器 备 无功补偿设备 对一次设备和系统的运行状态进行 测量、监视、控制和保护（低压部分） 二 测量表计 次 继电保护、自动装置及远动装置 设 直流电源设备 备 操作电器、信号设备及控制电缆
300MW发电机组电气部分:电气设备及接线






发电机－变压器单元接线， 无发电机出口断路器和隔离 开关； 在主变低压侧引接一台高压 厂用变压器，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 和一组避雷器； 在发电机出口侧和中性点侧， 每相装有电流互感器； 发电机中性点接有中性点接 地变压器。 高压厂用变压器高压侧 ，每 相装有电流互感器。
第二章 发电、变电和输电的电气部分
第一节 概述 第二节 发电厂的电气部分 第三节 高压交流输变电
第一节概 述


电气设备的分类和功能 电气接线
第一节 概 述
电 力 系 统 的 功 能
电能的生产：火电、水电和核电、各种新能源 电能的传输： 交流架空线路或电缆 直流输电 电能的变换 和分配： 变电站
超超临界发电机组

300MW发电机组：亚临界火力发电机组 600MW发电机组：超临界火力发电机组 1000MW发电机组：超超临界火力发电机组 亚临界、超临界、超超临界发电机组，主要是就蒸汽的压力 与温度参数而言：亚临界，170ata，535℃；超临界， 240ata，560℃；超超临界，300ata，600℃。在超临界与 超超临界状态，水由液态直接成为汽态（由湿蒸汽直接成为 过热蒸汽、饱和蒸汽），热效率高。因此，超临界、超超临 界发电机组已经成为国外，尤其是发达国家主力机组。
600MW发电机组的电气部分





采用发电机-变压器单元接线， 无断路器和隔离开关。 主变压器采用三相双绕组变压 器。 在主变压器低压侧引接一台高 压厂用变压器和一台高压公用 变压器，供给厂用电。 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。 在发电机出口侧和中性点测， 每组装有电流互感器。 发电机中性点接有中性点接地 变压器.
讨论：分析图2-1所示电厂电气主接线的特点


检修母线W1（或W2 ）时，通过倒闸操作 使母线W2,W3两段 经过分段断路器QFd 及分段电抗器L保持 并列运行. 优点：双母线三分段 接线在一段母线检修 或发生故障时，没有 停电的部分，仍可按 双母线或单母线分段 运行，仍具有较高的 可靠性
母线联络 断路器
避雷器-保护电力系统和电气设 备的绝缘使其不受过电压而损坏
一次设备：④载流导体：将电气设备连接起来
母线：汇集和分配电能。