发电厂培训资料：发电厂电气部分讲义

发电厂发电厂电气部分电气部分讲义讲义第第1章章能源和发电能源和发电w能源分类 (1)一次及二次能源 (2)常规及新能源 (3)可再生及非再生能源w我国的能源资源1.1 1.1 能源和电能能源和电能w发电的起始：1831年（英）法拉第电磁感应西门子电动机，爱迪生电灯 电力系统w电能优点电能优点:易于将其它形式的能转化为电能易于将其它形式的能转化为电能便于远距离输送（输电线路、电缆）便于远距离输送（输电线路、电缆）电能集中，分配自由电能集中，分配自由速度快（速度快（30万万km/s），能量大，能做到），能量大，能做到快速停送电快速停送电w电力系统发展方向：大容量 超高压 远距离世 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 w电力系统=发电厂+变电所+输电线路+用户w动力系统=电力系统+动力装置w电力网=变电所+输电线路+用户1.2电力系统及发电厂基本概念电力系统及发电厂基本概念1、火电厂 （煤、石油、天然气）燃烧使汽轮机转动煤、石油、天然气）燃烧使汽轮机转动w化学能 热能机械能电能w按照输出能源分为：凝汽式发电厂（专供发电）热电厂（发电兼供热）w炉、机、电系统w火电厂的特点 2、水电站（利用水的落差、流量）w水能 机械能 电能w优点：其生产过程简单、污染小、发优点：其生产过程简单、污染小、发电成本低电成本低w缺点：建设投资大、工期长、受气候、缺点：建设投资大、工期长、受气候、水文条件影响大，分丰水期和枯水期水文条件影响大，分丰水期和枯水期。我国可再生能源的技术基础我国可再生能源的技术基础水力发电水力发电w截至2022年底,全国水电装机容量突破4亿千瓦,约41350万千瓦(其中常规水电装机3.68亿千瓦,抽水蓄能4579万千瓦),同比增长5.8%,连续17年稳居世界首位。3、核电站、核电站利用铀利用铀(或钚）在反应堆核裂变或钚）在反应堆核裂变w热能热能（汽轮机）机械能（汽轮机）机械能电能电能 如：如：秦山核电站（秦山核电站（2X60万万kW）大亚湾核电站大亚湾核电站（2X90万万kW）阳江核电站阳江核电站（2X90万万kW）w特点：特点：wa.消耗燃料少消耗燃料少-如容量为如容量为50万万kW的火电厂，需燃烧的火电厂，需燃烧150万吨万吨/年年;而而50万万kW的核电厂，需铀燃料的核电厂，需铀燃料20吨吨/年。年。b.燃烧时不需要空气助燃燃烧时不需要空气助燃c.容量越大越经济容量越大越经济d.有放射性污染有放射性污染我国可再生能源的技术基础我国可再生能源的技术基础 风力发电风力发电w2022年，全国风电新增并网装机 3763 万千瓦。w截至 2022 年底，全国风电累计装机容量达36544万千瓦,同比增长11.2%,连续13年稳居世界首位。其中,陆上风电累计装机3.35亿千瓦、海上风电累计装机3046万千瓦。我国可再生能源的技术基础我国可再生能源的技术基础 太阳能利用太阳能利用w2022年,全国太阳能发电新增装机8740.8万千瓦,其中,集中式光伏电站新增3629.4万千瓦,分布式光伏发电新增5111.4万千瓦,新增分布式光伏历史上首次超过集中式电站。户用光伏年度新增装机规模达到2524.6万瓦,主要分布在农村地区,成为乡村振兴的重要支撑力量。w截至2022年底,太阳能发电累计装机容量达39261万千瓦,同比增长28.1%,连续 8 年位居全球第一。变 电 所w分为：升压变电所、降压变电所w分为：区域变电所、地方变电所、终端变电所w 枢纽变电所、中间变电所、地区变电所w 电力线路w分为：输电线路、配电线路1.3电气设备概述及额定参数电气设备概述及额定参数w电力系统的优越性电力系统的优越性：可靠、稳定、经济可靠、稳定、经济w对电力系统运行的基本要求对电力系统运行的基本要求：1、保证供电的安全可靠、保证供电的安全可靠减少事故率减少事故率2、保证电能质量、保证电能质量（波形、频率、电压）（波形、频率、电压）随时调频、调压随时调频、调压3、完成足够的发生功率和发电量、完成足够的发生功率和发电量4、保证电力系统运行的经济性、保证电力系统运行的经济性电压和频率电压和频率w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w35kv及以上及以上5%Uew10kv及以下及以下7%Uew低压照明及农业用电低压照明及农业用电(+5%-10%)Uew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50HZw大大容容量量系系统统允允许许频频率率偏差偏差0.2HZw中中小小容容量量系系统统允允许许频频率偏差率偏差0.5HZ。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35kv及以上及以上5%Ue10kv及以下及以下7%Ue低压照明及农业用电低压照明及农业用电(+5%-10%)Uew w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。施来保证频率和电压的稳定。w电力系统的供电电压（或电流）的电力系统的供电电压（或电流）的波形为严格的波形为严格的正弦形正弦形。主要电气一次设备简介主要电气一次设备简介（直接与发配电电路相连接的设备）w进行能量转换的设备：发电机G、变压器T、电动机w接通和开断电路的开关设备：断路器QF、隔离开关QS、熔断器FU、负荷开关w交换电路电气量，隔离高压的设备：电压互感器PT、电流互感器CTw限制电流和防止过电压的设备：电抗器、避雷器主要电气二次设备简介主要电气二次设备简介（对一次设备、其它设备的工作进行监测和控制保护的设备）w用于反映不正常工作状态：继电器、信号装置w测量电气参数的设备：仪表、示波器、录波器w控制及自动装置：控制开关，同期及自动装置w连接电路的导体：控制电缆、小母线、连接线电气设备的额定参数w1、额定电压额定电压电力网的额定标准电压(KV)：0.22、0.38（低压）3、6、10、35、60、110、220（高压）330、500（超高压）750、1000（特高压）额定电压的确定方法w用电设备的=电力网的额定电压w发电机的额定电压=1.05电力网额定电压w变压器的额定电压：一次侧相当于用户，其额定电压=电力网的额定电压，但与发电机直接相连的=1.05电力网的额定电压 二次侧相当于电源，其额定电压=1.1电力网的额定电压，但10kv及以下阻抗电压小于7.5%）=1.05电力网的额定电压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（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 0.230.220.230.230.400.380.400.40 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 7507508252、额定电流和额定容量w额定电流：Iew额定容量：视在功率Se（伏安）有功功率Pe (瓦)无功功率Qe (乏)习题与思考题习题与思考题w1-1 什么是发电厂、变电站、电力系统及电力网？w1-2 试述火电厂、水电厂，核电厂的基本生产过程及其特点。w1-3 电力系统有哪些优越性？电力系统运行要满足哪些基本要求？w1-4 电能质量的主要指标是什么？w1-5 什么是一次设备和二次设备？它们各包含哪些内容？w1-6 一次设备的额定电压是如何规定的？第第2章章电力系统中性点的电力系统中性点的运行方式运行方式教教学学要要求求w了解中性点运行方式的意义及类别w 掌握中性点不接地运行方式的特点及应用w能够绘制中性点不接地系统单相接地故障时，各相电流及电压的变化向量图；w了解中性点经消弧线圈接地及直接接地运行方式的特点及应用。w了解中性点经消弧线圈接地及直接接地运行方式的特点及应用。基本概念w1、电力系统的中性点：发电机、变压器的中性点 且指变压器Y形接线w2、运行方式共三种：中性点不接地运行方式 中性点经消弧线圈接地运行方式 中性点直接接地运行方式 前两种接地系统统称为 -小接地电流系统，后一种接地系统又称为 -大接地电流系统w3、分析中性点运行方式的目的：运行方式的不同会影响运行的可靠性、设备的绝缘、通信的干扰、继电保护等2.1中性点不接地系统中性点不接地系统假设条件假设条件 C各相对比地之间是空气层，空气是绝缘介质，组成分散电容w为了方便讨论，认为：1、三相系统对称（即电源中性点的电位为零）2、对地分散电容用集中电容表示,相间电容不予考虑 3、假设三相系统完全对称，则负荷电流 、对称。4、当导线经过完全换位后，Cu=Cv=Cw=C，则对地附加电容电流对称 5、中性点与地电位一致 分析当发生单相接地故障时：w电压发生变化:故障相电压下降（零）非故障相上升（线电压）w对地电流（电容性）发生变化：为原来单相对地电容电流的3倍。结 论w绝缘水平按线电压设计w 三相系统仍然对称，可以继续运行2小时w因存在接地容性电流，故在接地点有电弧2.2中性点经消弧线圈中性点经消弧线圈接地系统接地系统问题的提出为什么要采用中性点经消弧线圈接地系统？w中性点不接地电力网发生 d(1)时，仍可继续运行2h，但若接地电流值过大，会产生持续性电弧，危胁设备，甚至产生三相或二相短路。工 作 原 理w当发生单相接地故障时，中性点电位上升为相电压w消弧线图为可调电感线圈 电感电流 IL流过接地点，其总接电流I地=ILIC调线圈匝数，使I地=0 IL与IC方向相反 IL起到抵消IC的作用。补偿方式及选用1、全补偿 接地点电流为零（不采用）w缺点：由XL=Xc，网络容易因不对称形成串联谐振过电压2、欠补偿 接地点为容性电流（少采用）w缺点：易发展成为全补偿方式3、过补偿为感性电流 (采用)w注意：电感电流数值不能过大消弧线圈结构特点为为了保持了保持补偿电补偿电流与流与电压电压之之间间的的线线性关系，性关系，采用滞气隙采用滞气隙铁铁芯芯气隙沿整个气隙沿整个铁铁芯均匀芯均匀设设置，以减少漏磁置，以减少漏磁为为了了绝缘绝缘及散及散热热，铁铁芯和芯和线线圈都浸在油中圈都浸在油中为为适适应应系系统统中中电电容容电电流流变变化特点，消弧化特点，消弧线线圈圈中中设设有分接有分接头头（5 59 9个）个）2.3中性点直接接地系统中性点直接接地系统优点：1、不外加设备即可消弧 2、降低电网对地绝缘，节省造价缺点：1、供电可靠性降低 改进：装自动重合闸装置、加备用电源 2、电流很大 改进：中性点经电抗器接地 、仅部分中性点接地24中性点不同接地方式的中性点不同接地方式的比较和应用范围比较和应用范围比 较1、供电的可靠性、供电的可靠性 经消弧线圈接地不接地直接接地2、过电压与绝缘水平、过电压与绝缘水平 大接地相电压 小接地线电压3、对通讯与信号系统的干扰程度、对通讯与信号系统的干扰程度 大接地电流大、干扰大 小接地电流小，干扰小4、应用范围110kv及以上直接接地2060kv I10A中性点经消弧线圈310kv I30A中性点经消弧线圈供电1kv及以下直接接地习题与思考题习题与思考题1w1、电力系统的电源中性点有哪几种运行方式？什么叫小接地电流系统和大接地电流系统？w2、在系统发生单相接地故障时，小接地电流系统和大接地电流系统的相对地的电压和线电压有如何的变化？w3、为什么小接地电流系统在发生单相接地故障时可允许短时继续运行而不允许长期运行？应采取什么对策？习题与思考题习题与思考题2w4、电网对地电容与那些因素有关？小接地电流系统单相接地电容电流与那些因素有关w5、为什么说利用消弧线圈进行全补偿并不可取？w6、试述中性点直接接地系统在发生单相接地时的后