电气设备01

1（发电厂电气部分）电气设备河海大学电气工程学院主讲教师：周海强2选用教材：发电厂电气部分（第三版）河海大学王士政主编中国水利水电出版社推荐参考教材：发电厂电气部分（第二版）范锡普中国电力出版社3第一章电力系统概述本章主要内容电力系统及其组成部分电气设备额定电压的选择电力系统中性点接地方式4图1-1从发电厂到用户的送电过程示意电力系统：由发电机、输配电线路、变配电所以及各种用电设备连结起来所构成的整体第一节电力系统的构成56电力系统：由发电机、输配电线路、变配电所以及各种用电设备连结起来所构成的整体电力网：电力系统中，由各种不同电压等级的电力线路和变配电所构成的网络。动力系统：电力系统＋发电厂的动力部分发电厂动力部分包括：火电厂的锅炉、汽轮机、热力管网等；水电厂动力部分包括：水库、水轮机、压力管道等。返回7一、发电厂简介火力发电厂:以煤或石油为燃料的发电厂。由锅炉、汽轮机和发电机三大部分组成。目前我国以火力发电为主，占全国发电总量的70％以上。只向外供应电能的凝汽式电厂同时向外供应电能和热能的热电厂按输出能源分类：凝汽式发电厂、热电厂按所用燃料分类：燃煤发电厂、燃油发电厂、燃气发电厂8核电厂：利用原子核裂变所产生的高热，将水加热为水蒸汽驱动汽轮发电机发电的电厂。它的核反应堆相当于火电厂的锅炉炉体，汽水系统和电气部分都与火电厂大致相同。秦山核电厂实景图9水电厂实景图水力发电厂：利用水流的落差，释放位能驱动水轮发电机组发电的电厂。10其它电厂：风力发电厂（风电场）、太阳能发电厂和潮汐能发电厂等。风力发电厂实景图11太阳能发电厂实景图12潮汐能发电实景图13输电网:一般是由220kV及以上电压等级的输电线路和与之相连的变电所组成，是电力系统的主干部分。它的作用是将电能输送到距离较远的各地区配电网或直接送给大型工厂企业。目前，我国的几大电网已经初步建成了以500kV超高压输电线路为骨干的主网架。配电网:是由110kV及以下电压等级的配电线路和配电变压器组成。它的作用是将电力分配到各类用户。由于各电网大小的不同，输电网和配电网并不严格加以区分。输电网和配电网14电力网的接线方式分无备用和有备用接线无备用接线（图1-4）(a)放射式；(b)干线式；(c)树枝式有备用接线（图1-5）(a)双回路放射式；(b)双回路干线式；(c)单环式；(d)双环式；(e)两端供电式15三、负荷及负荷等级负荷：从电力系统中获取电功率的一切设备或用户。按负荷的重要程度分：一级负荷：不允许中断供电二级负荷：只允许短时中断供电三级负荷：其它通过不同的电力网接线（供电）方式可满足不同级别负荷的要求无备用接线有备用接线16负荷曲线：描述负荷的电功率随时间变化的曲线按时间分类：日负荷曲线、月负荷曲线、年负荷曲线按功率分类：有功负荷曲线、无功负荷曲线按管理单位分：系统负荷曲线电厂负荷曲线等1718有计划地分配和调整发电用电负荷是电力系统运行的重要工作之一发电负荷=电力系统总负荷+网损+发电损耗19第二节电力系统联网运行的优越性联网运行的优越性：一、提高供电的可靠性五、可以水火互济节约能源改善电网调节性能六、可以提高电能质量20华东电力系统图21到2000年底，我国发电机总装机容量已达3.2亿千瓦。华东电网为国内最大电网，达5666万千瓦;南方(华南）电网(广东、广西、云南、贵州)5139万千瓦；华中电网4556万千瓦；华北电网4277万千瓦；东北电网3786万千瓦；西北电网1922万千瓦；西南（川渝）电网1899万千瓦；山东电网1961万千瓦；福建电网1042万千瓦；新疆电网446万千瓦；海南电网179万千瓦；西藏电网36万千瓦。今后，我国将逐步连成全国统一的电网22系统互联图23第三节电能的质量标准电能质量指标：频率、电压和波形一、频率标准额定频率是50Hz。允许变化范围：50Hz±0.2Hz（大系统）50Hz±0.5Hz（中小系统）三、波形供电电压、电流波形为正弦波，应含较小的谐波成分。NUNU二、电压标准各种电气设备的额定电压。一般允许变化范围：±5%正弦波含谐波成分的波形24第四节电力系统的电压等级一、设备的额定电压及其选择电网(或电力系统)的额定电压：是指电力线路及变电所汇流母线的额定电压。NU电气设备的额定电压：是指设备在此电压作用下能正常运行并获得最佳的技术性能和经济效益。SNUNU电气设备的额定电压选择的原则：设备所受电压与尽量接近25线路上的电压变化图设备额定电压选择：用电设备额定电压发电机的额定电压NGNUU05.1NSNUU电力变压器一次绕组与发电机相联时与某线路末端相联时当与较长高压输电线路相联时，升压或降压变当与较短高压输电线路相联时，一般降压变NNTUU05.11NNTUU1NNTUU1.12NNTUU05.1226我国三相交流电网和电力设备的额定电压单位：kV分类电网和用电设备额定电压交流发电机额定电压电力变压器额定电压一次绕组二次绕组低压0.220.380.660.230.400.690.220.380.660.230.400.69高压3610--351102203305003.156.310.513.8，15.7518，203及3.156及6.310及10.513.8，15.75，18，20351102203305003.15及3.36.3及6.610.5及1138.512124236352527二、线路电压等级确定的主要因素技术上初选满足供电要求，最后技术经济比较决定。}确定线路的电压等级输电距离输电容量线路额定电压(kV)线路输电距离(km)线路输电功率(kW)0.38(架空线)0.38(电缆线)≤0.25≤0.35≤100≤1756(架空线)6(电缆线)10(架空线)10(电缆线)35(架空线)3～10≤85～15≤1020～50≤2000≤3000≤3000≤50002000～10000110(架空线)220(架空线)50～150100～30010000～50000100000～500000500(架空线)200～8501000000～150000028例：试确定图示电力系统中发电机和所有变压器的额定电压M10.5KV10.5/38.5KV35/6.3KV6KV10KV35KV29常见的中性点接地方式有三种：1、直接接地我国110KV及以上电网广泛采用这种接地方式220/380V三相四线系统也采用直接接地方式2、不接地（或称绝缘）我国3～35KV电网都有采用3、经消弧线圈接地我国10KV、35KV电网较大时采用电力系统的中性点：指系统中发电机和变压器星形绕组的中性点中性点接地方式：指中性点与大地的连接方式第五节电力系统的中性点接地方式30一、中性点直接接地系统实际上这种系统中的中性点只有一部分接地系统正常时，三相平衡（包括各相接地电容），中性点没有入地电流中性点电压、各相线电压电流对称00U31系统发生单相接地时（即发生系统短路故障），短路电流使继电保护动作，迅速将故障切除（系统其余部分不受影响）。对于瞬时接地故障（比重较大），若线路上加装了自动重合闸装置，重合成功大大提高了供电的可靠性（停电仅0.5s左右）32二、中性点不接地系统正常运行时，三相平衡对称（同上显示）三相对地电容电流平衡，有效值相等wCUIIICBA000U系统相电压33当系统发生单相接地时（A相）（不构成短路回路）只能通过对地电容构成单相接地回路此时：系统三相线电压对称不变、不影响用电设备工作，但注意此时非故障相设备对地绝缘受到线电压升高倍的作用。规程规定允许运行2h，但要求随时发现并尽快予以解决。3若故障点电流不大则故障点能自行熄弧CI若3－6KV电网10KV电网35KV电网AIC30AIC20AIC10则可能出现间歇性电弧、引起危害系统的过电压，导致设备损坏34对架空线(1-1)对电缆(1-2)式中U——线路额定电压，kV；——同一电压且互相连通的所有线路总长度，km。)(10AULIc)(350AULIcL35三、中性点经消弧线圈接地消弧线圈是一个铁芯带有气隙的可调电感线圈，其感抗可通过其绕组抽头进行调节。正常运行时由于三相对称各相、线电压、电流对称0,000UI36A相单相接地时：XoUULUIXLCI同上CLII与LICLII反相的存在使接地点电流或者说接地点电流得到了补偿减小37补偿度和脱谐度——说明补偿的程度脱谐度补偿度CLIIkkIIIvCLC1实际运行中采用过补偿即0,1,此时kIICL消弧线圈容量选择时，采用过补偿并稍留发展余地：(1-5)式中——系统一相接地的电容电流，A；——系统的相电压，KV。)(5.1KVAUISCLCIU38第六节电力系统稳定问题概述此时①功率平衡（功率关系上）②电压频率在允许偏移范围内（电能指标上）③同步运行（机械上）实际电力系统运行：则系统稳定，否则是不稳定的过渡过程，暂态过程平衡发电机转速变化功率不平衡电力系统扰动平衡出入niPniPii,,)(（负荷变化，操作或故障）电力系统稳定运行时：原动机与发电机功率平衡，保证了系统中运行的发电机都在同步转速下运转。39研究稳定性问题归结为研究当系统遭受外扰而破坏平衡状态后的运动规律，从而判断系统是否可能失去稳定以及研究提高稳定性的措施。何为稳定性？系统受外界干扰下发电机组间维持同步运行的能力。通常电力系统稳定分三类：静态稳定：受到微小的扰动（短时负荷波动）暂态稳定：受到大的扰动（切机或线路，发生短路等）动态稳定：受到大的扰动，经较长一段时间