第二章发电厂变电所的概述.ppt

1、第二章第二章发电厂变电所的概述发电厂变电所的概述2.1 发电厂变电所类型和作用发电厂变电所类型和作用 一、一、发电厂类型发电厂类型 火力发电厂火力发电厂火力发电厂火力发电厂 水力发电厂水力发电厂水力发电厂水力发电厂 风力发电厂风力发电厂风力发电厂风力发电厂 核电厂核电厂核电厂核电厂 太阳能发电太阳能发电太阳能发电太阳能发电 二、二、二、二、变电所类型变电所类型变电所类型变电所类型 枢纽变电所枢纽变电所枢纽变电所枢纽变电所 中间变电所中间变电所中间变电所中间变电所 地区变电所地区变电所地区变电所地区变电所 终端变电所终端变电所终端变电所终端变电所1.能量转换过程能量转换过程 燃料的化学能燃料的化

2、学能热能热能机机械能械能电能电能2.火力发电厂三大主机火力发电厂三大主机 锅炉锅炉 汽轮机汽轮机 发电机发电机3.火力发电厂分类火力发电厂分类 凝气式火力发电厂凝气式火力发电厂 热电厂热电厂 火力发电厂火力发电厂 凝汽式火电厂凝汽式火电厂 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。汽轮机末端的凝汽

3、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）带走凝汽器中，大量的热量被循环水（即冷却水）带走,所以所以热能利用率较低热能利用率较低,一般只有一般只有 30%40%左右。左右。供热式电厂供热式电厂 在发电的同时，将部分作过功的蒸汽从在发电的同时，将部分作过功的蒸汽从汽轮

4、机中段抽出用管道供给电厂附近的热用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后，把热水供给用户。减少了凝汽器中的热量损失热量损失,使热电厂的热能利用率提高到使热电厂的热能利用率提高到60%70%。一般建在热用户附近。一般建在热用户附近。水力发电厂水力发电厂1.1.能量转换过程能量转换过程能量转换过程能量转换过程 水能（势能）水能（势能）机械能（动能）机械能（动能）电能电能2.2.水力发电厂分类水力发电厂分类水力发电厂分类水力发电厂分类 （1）根据集中落差的方式：）根据集中落差的方式：

5、堤坝式堤坝式 引水式引水式 混合式混合式 （2）根据运行的方式：）根据运行的方式：有调节水电厂有调节水电厂 无调节水电厂无调节水电厂 抽水蓄能水电厂抽水蓄能水电厂水力发电厂水力发电厂 是将水的位能和动能转换为电能的工厂。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，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

6、，经过尾水管排往动而发出电能，作完功的水，经过尾水管排往下游。下游。核电厂核电厂 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。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，以铀制的核裂变装置

7、，以铀235或铀或铀238（或铀（或铀239）为燃）为燃料。料。核反应堆又分为压水堆、重水堆、石墨堆等类型。我国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。太阳能发电厂太阳能发电厂：利用太阳辐射转换成热能，再：利用太阳辐射转换成热能，再转换为机械能发电。我国于转换为机械能发电。我国于20世纪世纪80年代，在内年代，在内蒙古、甘肃的无电山区建成多座太阳电池电站，蒙古、甘肃的无电山区建成多座太阳电池电站，供照明用电。供照明用电。地热地热发电厂发电厂：利用地下蒸汽或热水的热量来发：利用地下蒸汽或热水的热量来发电的电厂。

8、我国目前地热发电厂较少。较大的地电的电厂。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，总容热发电厂是西藏拉萨的羊八井地热发电厂，总容量量25180KW。潮汐发电厂潮汐发电厂：利用潮汐有规律地涨落时，海水水位的升：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。世界首座潮汐电站界首座潮汐电站-布苏姆潮汐电站。我国第一座潮汐发电布苏姆潮汐电站。我国第一座潮汐发电站，于站，于1980年建造在浙江乐清湾的江厦潮汐电站，总装机年建造在浙江乐清湾的江厦潮汐电站，总装机容量为容量为3200千瓦，位

9、居世界第三。千瓦，位居世界第三。风力发电厂风力发电厂：利用风力推动风车，风车带动发电机旋转：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，装有电场，装有7300台风电机组，总容量台风电机组，总容量73.7万千瓦。到万千瓦。到1999年中国建有风电场年中国建有风电场19个，总容量万千瓦。我国最个，总容量万千瓦。我国最大的风电厂是新疆达坂城风电厂，大的风电厂是新疆达坂城风电厂，2000年月底已有种年月底已有种机型、机型、171台机组投入运行，总装机容量台机组投入运行，总装机容量5.75万千瓦。万千瓦。二

10、、变电所二、变电所1.作用作用：是联系发电厂和用户的中间环节，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。室及其它辅助设施组成。2.类型类型：根据其在电力系统中的地位和作用，根据其在电力系统中的地位和作用，可分为以下几类可分为以下几类 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，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，电压等级一般为连接电力系统高压和中压的几个部分，电压等级一般为3

11、30500kV。这种变电所一旦停电，将造成大范围停。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，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。电所对电力系统运行的稳定和可靠性起着重要作用。说明：说明：330kV电压为非国际标准电压等级。在我国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。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中间变电所的电压等级一般为220330kV，汇，汇集集23个电源和若干线路，高压侧起交换功率的作个电源和若干线路，高压侧起交

12、换功率的作用，或使长距离输电线路分段，同时降压对一个区用，或使长距离输电线路分段，同时降压对一个区域供电。域供电。这样的变电所在系统中主要起中间环节的作用，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，将引起区域电网的故称中间变电所。全所停电后，将引起区域电网的解列。解列。地区变电所和终端变电所地区变电所和终端变电所 地区变电所地区变电所 地区变电所的电压等级一般为地区变电所的电压等级一般为110220kV，主要向，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

13、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。中断供电。终端变电所终端变电所 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，电压等级一般为等级一般为35110kV，经降压后直接向用户供电。降压，经降压后直接向用户供电。降压后的电压一般为后的电压一般为10kV和和0.4kV，分别向不同的用户供电。，分别向不同的用户供电。2.2 发电厂、变电所电气设备概述发电厂、变电所电气设备概述一、一、一、一、电气一次设备电气一次设备电气一次设备电气一次设备二、二、二、二、二次设备二次设备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

14、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（额定电压（kV）额定电流（额定电流（kA）额定容量（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。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：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。）生产和转换电能的设备。如发电机和变压器等。（2）接通或

15、断开电路的开关设备。）接通或断开电路的开关设备。（3）载流导体。如母线、电缆等。）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。）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。）保护电器。如电抗器和避雷器等。（6）接地装置。）接地装置。设备设备名称名称图图形符号形符号文字符号文字符号用用途途直流直流发电发电机机GD将机械能将机械能转变转变成成电电能能交流交流发电发电机机GS将机械能将机械能转变转变成成电电能能直流直流电动电动机机MD将将电电能能转变转变成成机械能机械能交流交流电动电动机机MS将将电电能能转变转变成成机械能机械能双双绕组

16、变压绕组变压器器三三绕组变压绕组变压器器自自耦耦变压变压器器TM变换电变换电能能电压电压常用一次设备图形和文字符号常用一次设备图形和文字符号电电抗器抗器L限制短路限制短路电电流流分裂分裂电电抗器抗器L限制短路限制短路电电流流电电流互感器流互感器电压电压互感器互感器TA大大电电流流转换转换成成小小电电流流TV高高电压转换电压转换成成低低电压电压高高压压断路器断路器QF投、切高投、切高压电压电路路低低压压断路器断路器QF投、切低投、切低压电压电路路隔离开关隔离开关QS隔离隔离电电源源负负荷开关荷开关QL投、切投、切电电路路接触器接触器KM投、切低投、切低压压电电路路熔断器熔断器FU短路短路或或过负

17、过负荷荷保保护护避雷器避雷器F过电压过电压保保护护终终端端电缆头电缆头X电缆电缆接接头头保保护护接地接地PE保保护护人身安人身安全全接地接地E保保护护或工作或工作接地接地 二次设备二次设备 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，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：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、）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

18、。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）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。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）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。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电气设备的主要额定参数 额定电压额定电压 额定电压是国家根据经济发展的的需要，技术经

19、济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。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 第一类额定电压是第一类额定电压是100V及以下的电压等级，主要用及以下的电压等级，主要用于安全照明、蓄电池及开关设备的直流操作电压。直流于安全照明、蓄电池及开关设备的直流操作电压。直流为为6、12、24、48V；交流单相为；交流单相为12V和和36V，三相线电压，三相线电压为为3

20、6V。电气设备的主要额定参数电气设备的主要额定参数 额定电压额定电压 第二类额定电压第二类额定电压 第二类额定电压是第二类额定电压是1001000V之间的电压等级。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、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。家用电器和控制设备等。第三类额定电压第三类额定电压 第三类额定电压是第三类额定电压是1000V及以上的高电压等级，及以上的高电压等级，见表见表1-3所示，主要用于电力系统中的发电机、变压所示，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。器、输配电设备和用电设备。电气设备的主要额定参数电气设备

21、的主要额定参数 第三类额定电压第三类额定电压电气设备的主要额定参数电气设备的主要额定参数 第三类额定电压第三类额定电压 对对表表1-3进行分析，可以发现存在以下规律：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。）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）发电机的额定电压比其所在电力网的电压高5%。（3）变压器）变压器一次线圈一次线圈是是接受接受电能，可看成是用电设备，其电能，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

22、压器的一次侧电压应与发电机电压相配合。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）变压器的二次线圈二次线圈（副线圈）相当于一个（副线圈）相当于一个供电供电电电源，它的空载额定电压要比其所在电网的额定电压高源，它的空载额定电压要比其所在电网的额定电压高10%。但。但在在3、6、10kV电压时，由于这时相应的配电线路距离不长，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。备、发电机、变压器的额定电压不一致。这是因为功率传输

23、过程中要产生电压损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。说明它们与线路额定电压之间的关系。电力网额定电压电力网额定电压UN：0.22、0.38、3、6、10、35、60、110、220、330、500、750kV等。等。用电设备额定电压用电设备额定电压：我国用电设备的额定电压与电力网的额定我国用电设备的额定电压与电力网的额定电压是相等的。电压是相等的。发电机额定电压发电机额定电压 UGN：一般接在线路的首端，其额定电压应一般接在线路的首端，其额定电压应比其所在电力网的额定电压高出比其所在电力网的额

24、定电压高出5%，即，即 UGN1.05UN 式中：式中：UGN发电机的额定电压发电机的额定电压 UN电网的额定电压电网的额定电压变压器额定电压变压器额定电压：一次绕组一次绕组与发电机直接相连（升压变、厂变）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）不与发电机直接相连（降压变）T1N=N 二次绕组二次绕组 （指空载值）（指空载值）K7.5或高压侧电压为或高压侧电压为35kV及以上及以上 T2N1.1N K7.5且高压侧为且高压侧为35kV以下或短线以下或短线路路(如与如与3，6，10KV配电线路相连）以及配电线路相连）以及三绕组变压器连接同步调相机的绕组等

25、三绕组变压器连接同步调相机的绕组等T2N1.05N 举例举例1：如图所示，母线上标出的是电力网的额定电压，：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。试写出图中电力变压器和发电机的额定电压。举例举例2：如图所示，标出的是母线的额定电压，试写：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。出图中电力变压器和发电机的额定电压。二、额定电流二、额定电流IN 1.概念：电气设备的额定电流是指在一定的概念：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

26、缘和载流部分的最大电流值，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。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：我国基准环境温度的规定：电力变压器和电器电力变压器和电器(周围空气温度周围空气温度)40发电机发电机(冷却空气的温度冷却空气的温度)3540裸导线、绝缘导线和裸母线裸导线、绝缘导线和裸母线 25电力电缆的空气中敷设电力电缆的空气中敷设 30电力电缆的直埋敷设电力电缆的直埋敷设 25 三、额定容量三、额定容量SN：在三相制中，如额定电压在三相制中，如额定电压(线电压线电压)为为UN(kV)，额定电流为额定电流为IN，则额定容量则额定容量(视在功率视在功

27、率)为：为：SN=UNIN (kVA)发电机发电机用用PN(kW)或或SN(kVA)（需标明额定功率需标明额定功率因数因数 cosN）表示表示 变压器变压器用用SN(kVA)表示表示 电动机电动机用用PN(kW)表示表示作业：作业：1.试写出图中电力线路试写出图中电力线路WL1和各电力变压器的额定和各电力变压器的额定电压。电压。2.试写出图中发电机、调相机及各电力变压器的额试写出图中发电机、调相机及各电力变压器的额定电压。定电压。3.试写出图中发电机、调相机及各电力变压器的额试写出图中发电机、调相机及各电力变压器的额定电压。定电压。作业：作业：1.试写出图中电力线路试写出图中电力线路WL1WL

28、1和各电力变压器的额和各电力变压器的额定电压。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试写出图中发电机、调相机及各电力变压器的额定电压。额定电压。G：10.5KV调相机：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试写出图中发电机、调相机及各电力变压器的额定电压。定电压。G：10.5KV调相机：调相机：10KVT1：242KV/121KV/10.5KVT3：220KV/38.5KVT2：110KV/38.5KV/10.5KVT4：35KV/0.4KV