发电厂变电所的概述.ppt

第二章发电厂变电所的概述2.1 发电厂变电所类型和作用 一、发电厂类型 火力发电厂火力发电厂 水力发电厂水力发电厂 风力发电厂风力发电厂 核电厂核电厂 太阳能发电太阳能发电 二、二、变电所类型变电所类型 枢纽变电所枢纽变电所 中间变电所中间变电所 地区变电所地区变电所 终端变电所终端变电所1. 能量转换过程 燃料的化学能热能机械能电能2. 火力发电厂三大主机 锅炉 汽轮机 发电机3. 火力发电厂分类 凝气式火力发电厂 热电厂 火力发电厂 凝汽式火电厂 燃料在炉膛内燃烧发出热量，被锅炉本体内的水吸收后产生高温高压的蒸汽，送到汽轮机，使汽轮机转子高速旋转，汽轮机带动发电机发出电能己作过功的蒸汽进入汽轮机末端的凝汽器被冷却水还原为水后又重新送回锅炉凝汽式电厂中的工质在发电过程中经历了水变成蒸汽、水蒸汽变成水的反复循环，从而实现将燃料的化学能转换为热能、热能转换为机械能、机械能转换为电能的过程在凝汽器中，大量的热量被循环水（即冷却水）带走 , 所以热能利用率较低 ,一般只有 30%40%左右 供热式电厂 在发电的同时，将部分作过功的蒸汽从汽轮机中段抽出用管道供给电厂附近的热用户（如纺织厂等），或经热交换器将冷水加热后，把热水供给用户。

减少了凝汽器中的热量损失 , 使热电厂的热能利用率提高到60%70%一般建在热用户附近 水力发电厂1. 1. 能量转换过程能量转换过程 水能（势能）机械能（动能）电能2. 2. 水力发电厂分类水力发电厂分类 （1）根据集中落差的方式： 堤坝式 引水式 混合式 （2）根据运行的方式： 有调节水电厂 无调节水电厂 抽水蓄能水电厂水力发电厂 是将水的位能和动能转换为电能的工厂生产过程为：人为地制造较大的集中落差（如筑坝等），使上游的水位提高，高水位的水，经压力水管进入螺旋形蜗壳，水的位能和动能释放推动水轮机转子旋转，带动发电机转子转动而发出电能，作完功的水，经过尾水管排往下游 核电厂 核电厂是利用核能发电的电厂，这是一种大有发展前途的新能源，一般建在自然资源匮乏的缺电地区核电机组与普通火力发电机组不同的是以核反应堆和蒸汽发生器替代了锅炉设备，而汽轮机和发电机部分则基本相同 原子核反应堆是核电厂的核心部分，它是一个可以被控制的核裂变装置，以铀235或铀238（或铀239）为燃料 核反应堆又分为压水堆、重水堆、石墨堆等类型我国已建成发电的核电厂有大亚湾和秦山核电厂 太阳能发电厂：利用太阳辐射转换成热能，再转换为机械能发电。

我国于20世纪80年代，在内蒙古、甘肃的无电山区建成多座太阳电池电站，供照明用电 地热发电厂：利用地下蒸汽或热水的热量来发电的电厂我国目前地热发电厂较少较大的地热发电厂是西藏拉萨的羊八井地热发电厂，总容量25180KW 潮汐发电厂：利用潮汐有规律地涨落时，海水水位的升降，使海水通过水轮机组来发电，原理和水电厂类似世界首座潮汐电站-布苏姆潮汐电站我国第一座潮汐发电站，于1980年建造在浙江乐清湾的江厦潮汐电站，总装机容量为3200千瓦，位居世界第三 风力发电厂：利用风力推动风车，风车带动发电机旋转来发电世界最大的风电厂是美国加州阿尔特蒙特山口风电场，装有7300台风电机组，总容量73.7万千瓦到1999年中国建有风电场19个，总容量万千瓦我国最大的风电厂是新疆达坂城风电厂，2000年月底已有种机型、171台机组投入运行，总装机容量5.75万千瓦二、变电所1.作用：是联系发电厂和用户的中间环节，起着汇集电源、升降电压、分配电能的作用通常由主变、高低压配电装置、主控室及其它辅助设施组成2.类型：根据其在电力系统中的地位和作用，可分为以下几类 枢纽变电所枢纽变电所 枢纽变电所位于电力系统的枢纽点，汇集多个电源，连接电力系统高压和中压的几个部分，电压等级一般为330500kV。

这种变电所一旦停电，将造成大范围停电，引起系统解列，甚至整个系统瘫痪因此，枢纽变电所对电力系统运行的稳定和可靠性起着重要作用 说明：330kV电压为非国际标准电压等级在我国电力系统中只有个别输电线路在使用 中间变电所中间变电所 中间变电所的电压等级一般为220330kV，汇集23个电源和若干线路，高压侧起交换功率的作用，或使长距离输电线路分段，同时降压对一个区域供电 这样的变电所在系统中主要起中间环节的作用，故称中间变电所全所停电后，将引起区域电网的解列 地区变电所和终端变电所 地区变电所 地区变电所的电压等级一般为110220kV，主要向一个地区用户供电，是一个地区或一个中小城市的主要变电所，一旦停电，将造成该地区或城市供电的紊乱，甚至中断供电 终端变电所 终端变电所位于配电线路的末端，接近负荷处，电压等级一般为35110kV，经降压后直接向用户供电降压后的电压一般为10kV和0.4kV，分别向不同的用户供电2.2 发电厂、变电所电气设备概述一、一、电气一次设备电气一次设备二、二、 二次设备二次设备三、电气设备的主要额定参数三、电气设备的主要额定参数 额定电压（kV） 额定电流（kA） 额定容量（kVA） 电气一次设备电气一次设备 在发电厂和变电所中，为了满足用户对电力的需求和保证电力系统运行的安全稳定和经济性，安装有各种电气设备。

通常把直接生产、输送、分配和使用电能的设备称为一次设备它们包括： （1）生产和转换电能的设备如发电机和变压器等 （2）接通或断开电路的开关设备 （3）载流导体如母线、电缆等 （4）互感器互感器分为电压互感器和电流互感器 （5）保护电器如电抗器和避雷器等 （6）接地装置设备设备 名称图图形符号文字符号用途直流发电发电 机GD将机械能转变转变成电电能交流发电发电 机GS将机械能转变转变成电电能直流电动电动 机MD将电电能转变转变 成机械能交流电动电动 机MS将电电能转变转变 成机械能双绕组变压绕组变压 器三绕组变压绕组变压 器自耦变压变压 器TM变换电变换电 能电压电压常用一次设备图形和文字符号电电抗器L限制短路电电流分裂电电抗器L限制短路电电流电电流互感器电压电压 互感器TA大电电流转换转换成小电电流TV高电压转换电压转换成低电压电压高压压断路器QF投、切高压压电电路低压压断路器QF投、切低压压电电路隔离开关QS隔离电电源负负荷开关QL投、切电电路接触器KM投、切低压压电电路熔断器FU短路或过负过负荷保护护避雷器F过电压过电压 保护护终终端电缆电缆头头X电缆电缆 接头头保护护接地PE保护护人身安全接地E保护护或工作接地 二次设备 在电力系统中为了能对电气一次设备和系统的运行状况进行测量、控制、保护和监察而需要一些专门的设备，通常把这些设备称为电气二次设备。

它们包括： （1）测量表计如电压表、电流表、功率表、电能表、频率表等，用于测量一次电路中的电气参数 （2）继电保护及自动装置如各种继电器和自动装置等，用于监视一次系统的运行状况，迅速反应不正常情况并进行调节或作用于断路器跳闸，切除故障 （3）直流设备如直流发电机、蓄电池组、硅整流装置等，为保护、控制和事故照明等提供直流电源 电气设备的主要额定参数 额定电压 额定电压是国家根据经济发展的的需要，技术经济的合理性，制造能力和产品系列性等各种因素所规定的电气设备的标准电压等级我国规定的额定电压，按电压高低和使用范围分为三类 第一类额定电压 第一类额定电压是100V及以下的电压等级，主要用于安全照明、蓄电池及开关设备的直流操作电压直流为6、12、24、48V；交流单相为12V和36V，三相线电压为36V 电气设备的主要额定参数 额定电压 第二类额定电压 第二类额定电压是1001000V之间的电压等级这类额定电压应用最广、数量最多，如动力、照明、家用电器和控制设备等 第三类额定电压 第三类额定电压是1000V及以上的高电压等级，见表1-3所示，主要用于电力系统中的发电机、变压器、输配电设备和用电设备。

电气设备的主要额定参数 第三类额定电压电气设备的主要额定参数 第三类额定电压 对表1-3进行分析，可以发现存在以下规律： （1）用电设备的额定电压与电网的额定电压是相等的 （2）发电机的额定电压比其所在电力网的电压高5% （3）变压器一次线圈是接受电能，可看成是用电设备，其额定电压与用电设备的额定电压相等，而直接与发电机相连接的升压变压器的一次侧电压应与发电机电压相配合 （4）变压器的二次线圈（副线圈）相当于一个供电电源，它的空载额定电压要比其所在电网的额定电压高10%但在3、6、10kV电压时，由于这时相应的配电线路距离不长，二次线圈的额定电压仅高出电网电压5% 可见，同一电压等级下，各用电设备、发电机、变压器的额定电压不一致这是因为功率传输过程中要产生电压损耗可由下图电力网络中的电压分布来说明它们与线路额定电压之间的关系 电力网额定电压UN： 0.22、0.38、3、6、10 、35、60、110、220、330、500、750kV等 用电设备额定电压： 我国用电设备的额定电压与电力网的额定电压是相等的 发电机额定电压 UGN： 一般接路的首端，其额定电压应比其所在电力网的额定电压高出5%，即 UGN1.05UN 式中：UGN发电机的额定电压 UN电网的额定电压变压器额定电压：一次绕组与发电机直接相连（升压变、厂变） T1NGN1.05N 不与发电机直接相连（降压变） T1N=N 二次绕组 （指空载值） K7.5或高压侧电压为35kV及以上 T2N1.1N K7.5且高压侧为35kV以下或短线路(如与3，6，10KV配电线路相连）以及三绕组变压器连接同步调相机的绕组等T2N1.05N 举例1：如图所示，母线上标出的是电力网的额定电压，试写出图中电力变压器和发电机的额定电压。

举例2：如图所示，标出的是母线的额定电压，试写出图中电力变压器和发电机的额定电压 二、额定电流IN 1.概念：电气设备的额定电流是指在一定的基准环境温度和条件下，允许长期通过设备的最大电流值，此时设备的绝缘和载流部分的长期发热温度不超过规定的允许值2.我国基准环境温度的规定：电力变压器和电器(周围空气温度) 40发电机(冷却空气的温度) 3540裸导线、绝缘导线和裸母线 25电力电缆的空气中敷设 30电力电缆的直埋敷设 25 三、额定容量SN： 在三相制中，如额定电压(线电压)为UN(kV)，额定电流为IN，则额定容量(视在功率)为： SN= UNIN (kVA) 发电机用PN (kW)或SN (kVA)（ 需标明额定功率因数 cosN ）表示 变压器用SN (kVA)表示 电动机用PN (kW)表示作业：1.试写出图中电力线路WL1和各电力变压器的额定电压2.试写出图中发电机、调相机及各电力变压器的额定电压3.试写出图中发电机、调相机及各电力变压器的额定电压作业：1.试写出图中电力线路WL1和各电力变压器的额定电压WL1：6KVT1：6KV/0.4KVT2：38.5KV/6.3KVT3：35KV/11KV2.试写出图中发电机、调相机及各电力变压器的额定电压。

G：10.5KV调相机：6KVT1：121KV/10.5KVT2：110KV/38.5KV/6.3KVT3：35KV/11KVT4：10.5KV/6.3KV3.试写出图中发电机、调相机及各电力变压器的额定电压G：10.5KV调相机：10KVT1：242KV/121KV/10.5KVT3：220KV/38.5KVT2：110KV/38.5KV/10.5KVT4：35KV/0.4KV。