发电厂电气一次系统

电能电能作为一种二次能源，可以从多种途径获得（如水力发电、火力发电、核能发电、太阳能发电等）；同时又便于转换为其它能量形式（如电动力、电热、电化学能、电光源等），以满足社会生产和生活的种种需要。与其它能源相比，电能在生产、传送、使用中更易于调控。这一系列优点，使电能成为最理想的二次能源，格外受到人们关注。然而，电能无法大量储存，电能的生产与消耗几乎是在同一瞬间完成的，发电、输电、变电、配电、用电各环节紧密相关，组成一个互相影响、互相制约、始终处于连续工作状态的整体。因此，电能从一开始生产就具有鲜明的系统性。现代电厂的能量转换方式及火电厂的生产过程•火电厂：–燃料的化学能热能机械能电能•水电厂：–水的是势能机械能电能•核电厂：–核能热能机械能电能•其它类型：太阳能发电、风力发电、潮汐发电、地热发电、燃料电池、垃圾发电等火电厂的分类•按燃料分–燃煤、燃油、燃气、余热发电厂•按供出能源分类–凝汽式发电厂、热电厂•按蒸汽压力和温度分–中低压、高压、超高压、亚临界压力、超临界压力发电厂•按原动机分类–凝汽式汽轮机、燃汽轮机、内燃机、蒸汽——燃汽轮机发电厂•按供电范围分类–区域性发电厂、孤立发电厂、自备发电厂•按发电装机容量的多少分类–小容量发电厂、中容量发电厂、大中容量发电厂、特大容量发电厂电气系统电能生产系统电气一次系统电气二次系统电气系统的作用•通过与汽轮机同轴的发电机，将机械能转换为电能；•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。电能生产系统1）发电机系统转子系统：传递原动机的轴功率，在转子绕组中注入直流电流后产生磁场。定子系统：形成三相绕组，当转子磁场旋转时，在定子绕组中感应出电动势，发出电能。冷却系统：连续不断地排出发电机因各种损耗而产生的热量，防止发电机温度超过设计值而影响绝缘寿命和发电机出力，保证发电机安全运行。发电厂、变电站、电力系统什么是电力系统？简单电力系统的单线图电力系统的特点•电力系统运行的特点：1）电能不易存储；2）过渡过程十分短暂；3）电能生产与国民经济各部门关系密切；•对电力系统的基本要求：1）保证供电的可靠性，为用户提供充足的电力；2）保证电能质量合格；3）保证电力系统运行的稳定性和经济性。电压等级电气设备分为高压和低压两种：•高压：电压等级在1000V及以上者；•低压：电压等级在1000V以下者。常用电压等级•特高压：1000kV、750kV•超高压：330kV、500kV•高压：220kV、110kV、35kV、10kV、6kV•低压：380V•直流电压：220V发电机励磁系统•作用----为转子提供直流电，用以建立转子磁场调节励磁调节发电机的无功功率输出调节发电机端电压调节和控制励磁还可以改善电力系统的稳定性300MW发电机组电气部分•电气主接线–发电机-变压器单元接线–全连分相封闭母线:可靠，安全，屏蔽，维护量小–发电机出口，通过高压熔断器接3组PT和1组避雷器–发电机出口和中性点处，厂高变高压侧4只CT/相–发电机中性点接中性点接地变压器•主要电气设备–发电机：300MW,cosφ=0.85–主变压器：360MVA，YD11–高压厂用变压器：d12,d12–PT,CT–中性点接地变压器：变比20/0.23，二次侧电阻0.5~0.6Ω,换算到一次侧为3781~4537Ω，高电阻接地方式，限制电容电流电气一次系统•1）电气一次设备及其作用•包括：发电机、变压器、断路器、隔离开关、自动空气开关、电抗器、避雷器、熔断器、电流互感器、电压互感器、母线、电力电缆等。•发电机：用来生产转换电能。•变压器：用于变换电能，将低压电能变为高压以便输送；将高压电能变为低压电能以便使用。•高压断路器：有灭弧装置，正常运行和故障情况下用作断开或接通电路中的正常工作电流及开断故障电流。•隔离开关：无灭弧装置，用于建立明显的绝缘间隙，隔离电压；转换线路增加线路联接的灵活性•母线：汇集和分配电能•电缆：城市、厂站内部或附近、穿越江河或海峡时使用•架空线路：终端线、联络线•熔断器：过载或短路时，起到开断和保护的作用•避雷器：保护电力系统和电气设备的绝缘使其不受雷击或操作过电压而损坏•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，并使一次系统与二次系统可靠隔离。主要电气一次设备的图形符号电气主接线•电气一次系统的定义：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系统。•电气主接线是发电厂、变电站电气部分的主体。主接线的拟定与设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定、运行可靠性、经济性以及电力系统的稳定性和调度灵活性等密切相关。电气主接线图•由高压电器及连接导线按一定顺序连接，用一定的文字和符号来表示产生、汇集和分配电能的电路接线图。•电气主接线图通常用单线图表示三相三线，使接线图简单清楚。电气主接线图举例厂用电系统发电厂变电站的二次系统•二次设备是对一次设备的工作进行控制、监察、测量和保护的设备，包括：各种测量表计、继电保护及自动装置、信号设备、直流电源设备、通讯系统和计算机监控系统等。继电保护装置的作用a.发生故障时，自动地、迅速地、有选择地将故障元件从电力系统中切除，以保证其它无故障部分迅速恢复正常运行，并使故障部分免于继续遭受破坏；b.反映电气元件的不正常工作状态，并根据运行维护的条件，动作于信号装置、减负荷或跳闸。主接线的基本形式出线≥4便于扩建占地大出线少不扩建占地少单母线接线•1）单母线接线–优点：接线简单，操作方便，经济性好，扩建方便–缺点：可靠性差，调度不方便–适用范围：10kV及以下，出线回路少，不重要的电厂、变电站基本操作知识介绍•（1）开关状态–运行、热备用、冷备用、检修•（2）操作原则–停电时：先拉开断路器，然后拉开出线侧隔离开关，再拉开母线侧隔离开关–送电时：先合母线隔离开关，再合出线隔离开关，然后合断路器•（3）“五防”——防止五种恶性误操作–带负荷拉刀闸–带地线/地刀合刀闸–带电挂地线/合刀闸–误拉开关–误入带电间隔•（4）防止误操作的措施–组织措施：操作票制度–技术措施：电磁闭锁、机械闭锁、电脑钥匙双母线接线•4）双母线接线–采用双母线的目的：两组母线可互为备用，母线/母线隔离开关检修时不停电，而且母线故障的停电时间短–特点：•供电可靠：•调度灵活：•扩建方便双母线带旁路3/2断路器接线7）3/2断路器接线–每两回出线或电源用3台断路器接成一串，接至两组母线，可构成多回路供电–特点：任一母线故障或检修时，均不停电，任一断路器检修不停电–优点：可靠性、灵活性都很高，调度、扩建方便–适用范围：500kV升、降压变电站中一般都采用这种接线单元接线•1）单元接线–200MW以上机组，采用分相封闭母线，发电机出口不装断路器。避免了由于额定电流和短路电流过大，出口断路器难以选择的问题–优点：接线简单，开关少，操作简便–缺点：•（1）主变故障，除跳高压侧断路器，还需跳发电机磁场开关。•（2）若发电机故障，高压侧断路器拒跳，后备保护动作时间长，设备损坏严重•（3）发电机故障跳闸后，将可能失去厂用工作电源大型凝汽式火电厂电气主接线图•1、厂用电–概念：电动机以及全厂的运行操作、试验、修配、照明、电焊等用电设备的总耗电量。–作用：保证主要设备（锅炉、汽机、发电机）及辅助设备的正常运行。•2、厂用电率–概念：厂用电耗电量占同一时期发电厂全部发电量的百分数%100cosNavcpPSK火电厂：５～８％；热电厂：８～13％；水电厂：0.5~1.0%厂用电接线的设计原则和接线形式•对厂用电接线的要求–各机组厂用电系统应独立–全厂公用负荷应分散接入不同机组厂用母线或接到公用负荷母线上–考虑发电厂正常，事故，检修，启动等方式下的供电需求–20万以上机组应设置足够容量的交流事故保安电源•启动电源：机组启动或停运过程中，工作电源不可能供电的工况下为该机组厂用电源提供电源。–200MW及以上大型机组才设置；–启动电源可兼作备用电源和事故保安电源。•备用电源：事故或检修情况下失去工作电源时，起后备作用的电源。–明备用，设专用的备用变压器（或线路）——火电厂–暗备用，不设专用的备用变压器（或线路），厂用变互相备用，每台工作变压器不满载运行——中小型水电厂/降压变电站备用电源的常用的引接方式•（1）发电机电压母线的不同分段上，通过厂用备用变压器（电抗器）引接。•（2）从与电力系统连接的最低一级电压母线上，通过厂高变引接。•（3）从联络变的低压绕组引接。•（4）由外部电网引接专用线路，经变压器获得独立的备用电源或启动电源。事故保安电源•设置事故保安电源的目的：–当厂用工作电源和备用电源都消失时，为确保在事故状态下能安全停机，事故消除后又能及时恢复供电，保证事故保安负荷连续供电。•必须是独立而十分可靠的电源•事故保安电源：–快速自动程序启动的柴油发电机组–蓄电池组–蓄电池组+逆变器–独立可靠的专用线路（300MW及以上应由110KV及以上电网引入）ATSI油机位ATSII热电ATSI市电位机组起停BO11BO12BO02T1S1R1BO01FDG21FDM21油机返馈2市电返馈2KA1CTRM2CTRG2ATS开关IMB01MB33MB23MB13STOP1PT1PT2PT3GA01GA33GA23GA13MA13MA23MA33GA15GA25GA35BAT-BAT-CTRG1返馈1市电返馈1FDG11FDM11TA3TA2TA1CA11CA00CA21CA00CA33CA00ATSII机组ATS开关IIMA01QF1QF2QF3QF4QF5QF6QF8QF9QF7手动/自动指示QF13DC/DC直流220V直流24V自动手动BAT+STOP综合报警CTRM1KA2KA3KA4KA5KA6KA7TA12开关电源发电机电源热电线电源MB01MB31MB21MB31GA01GA31GA21GA11MA11MA21MA31MA01BV+BV-V+V-QF14B24+BAT+B220+BO16BO03