發(fā)電廠電氣設備課件2

1、1.1 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng) 一、發(fā)電廠一、發(fā)電廠 1火力發(fā)電廠 燃料的化學能蒸汽的熱能機械能電能火電廠布置圖1煤場;2鍋爐房;3汽機房; 4主控制室;5辦公樓;6煙囪;7屋外高壓配電裝置2水力發(fā)電廠堤壩式（壩后式、河床式）壩后式水電廠1壩;2壓力水管;3廠房河床式水電廠1進水口;2廠房;3溢流壩3核電廠壓水堆核電廠發(fā)電方式示意圖1核反應堆;2穩(wěn)壓器;3蒸汽發(fā)生器;4汽輪發(fā)電機組;5給水加熱器;6給水泵;7主循環(huán)泵4其它發(fā)電方式利用其他一次能源發(fā)電的, 有風力發(fā)電、潮汐發(fā)電、地熱發(fā)電、太陽能發(fā)電等。此外, 還有直接將熱能轉換成電能的磁流體發(fā)電等。2.變電站變電站變電站是聯(lián)系發(fā)電廠和用戶的中間環(huán)節(jié),

2、起著變換和分配電能的作用。電力系統(tǒng)原理接線圖n變電站根據它在系統(tǒng)中的地位，可分為下列幾類：n1樞紐變電所n2中間變電所n3地區(qū)變電所n4終端變電所500KV變電站三峽水電站伊泰普水電站溪洛渡水電站秦山核電站風力場太陽能發(fā)電一、主要電氣設備一、主要電氣設備 為了滿足電能的生產、輸送和分配的需要，發(fā)電廠和變電站中安裝有各種電氣設備，用于實現起動、轉換、監(jiān)視、測量、調整、保護、切換和停止等操作。 按電壓等級可分為高壓電器和低壓電器； 按所起的作用不同，電氣設備可分為一次設備和二次設備兩大類。 首頁一、主要電氣設備一、主要電氣設備n（一）一次設備 直接生產、轉換和輸配電能的設備，稱為一次設備，主要有以

3、下幾種。 nl.生產和轉換電能的設備 生產和轉換電能的設備有同步發(fā)電機、變壓器及電動機，它們都是按電磁感應原理工作的。電力變壓器n電力變壓器n電力變壓器作用： 實現電網的電壓等級變換，是變電所主要設備。n變壓器類型n電力變壓器繞組的絕緣和冷卻方式是影響變壓器使用的主要因素。n 一般按變壓器繞組的絕緣和冷卻方式進行分為油浸式、干式兩種形式。n油浸式變壓器： 以油為變壓器繞組的絕緣和冷卻方式，散熱較好，性價比較適中，但防火、防爆性能較差。 n n干式變壓器：以環(huán)氧樹脂為變壓器繞組的絕緣和冷卻方式（用環(huán)氧樹脂澆注變壓器繞組）散熱稍差，價格高，但防火、防爆性能好，在現代建筑中的應用日益增多。電力變壓器

4、n油浸式變壓器： 以油為變壓器繞組的絕緣和冷卻方式，散熱較好，性價比較適中，但防火、防爆性能較差。 n n干式變壓器：以環(huán)氧樹脂為變壓器繞組的絕緣和冷卻方式（用環(huán)氧樹脂澆注變壓器繞組）散熱稍差，價格高，但防火、防爆性能好，在現代建筑中的應用日益增多。變壓器n1信號溫度計 n2銘牌 n3吸濕器 n4油枕(儲油柜) n5油位指示器(油標) n6防爆管 n7瓦斯繼電器 n8高壓套管 n9低壓套管 n10分接開關 n1l油箱 n12鐵心 n13繞組及絕緣 n14放油閥 n15小車 n16接地端子干式變壓器一、主要電氣設備一、主要電氣設備n2.開關電器 開關電器的作用是接通或斷開電路。（1）斷路器（俗稱

5、開關） （2）隔離開關（俗稱刀閘）（3）負荷開關 還有用于配電系統(tǒng)的 自動重合器和自動分段器等。 低壓開關電器包括刀開關、組合開關和低壓斷路器等。 斷路器有滅弧裝置，可用來接斷路器有滅弧裝置，可用來接通或斷開電路的正常工作電流、過通或斷開電路的正常工作電流、過負荷電流或短路電流，是電力系統(tǒng)負荷電流或短路電流，是電力系統(tǒng)中最重要的控制和保護電器。中最重要的控制和保護電器。 隔離開關沒有滅弧裝隔離開關沒有滅弧裝置，用來在檢修設備時隔置，用來在檢修設備時隔離電源，進行電路的切換離電源，進行電路的切換操作及接通或斷開小電流操作及接通或斷開小電流電路。它一般只有電路斷電路。它一般只有電路斷開的情況下才能

6、操作。在開的情況下才能操作。在各種電氣設備中，隔離開各種電氣設備中，隔離開關的使用量是最多的。關的使用量是最多的。 負荷開關具有簡易的滅弧裝置，負荷開關具有簡易的滅弧裝置，可以用來接通或斷開電路的正常工作可以用來接通或斷開電路的正常工作電流和過負荷電流，但不能用來接通電流和過負荷電流，但不能用來接通或斷開短路電流。還可用來在檢修設或斷開短路電流。還可用來在檢修設備時隔離電源。備時隔離電源。 高壓斷路器n高壓斷路器(或稱高壓開關)n它不僅可以切斷或閉合高壓電路中的空載電流和負荷電流，而且當系統(tǒng)發(fā)生故障時在繼電器保護裝置的作用下，可迅速地切斷過負荷電流和短路電流，以防止故障擴大。n高壓斷路器的類型

7、高壓斷路器的類型n作為閉合和開斷電路的高壓斷路器，必須有完善有效的措施迅速滅弧。高壓斷路器n 按滅弧介質和滅弧方式進行分類。na）少油斷路器（少油、多油）n 以油作為滅弧介質，多油斷路器已趨于淘汰，少油斷路器由于價格適中，在早期的建筑供配電系統(tǒng)中較常用，但有火災危險；nb）空氣斷路器n 以壓縮空氣作為滅弧介質，斷路器分斷電流能力強，但造價高、維護要求高，一般只在大型變電站采用；nc）六氟化硫（SF6）斷路器n 采用具有良好滅弧和絕緣性能的SF6氣體作為滅弧介質，滅弧性能好，開斷能力強，允許連續(xù)開斷次數較多，適用于頻繁操作，噪音小，無火災危險，機電磨損小等，是一種性能優(yōu)異的“無維修”斷路器。nS

8、F 6 的分子和自由電子有非常好的混合性。當電子和SF 6 分子接觸時幾乎100%的混合而組成重的負離子，這種性能對滅弧有極大的使用價值。即SF 6 具有很好的負電性，它的分子能迅速捕捉自由電子而形成負離子。這些負離子的導電作用十分遲緩，從而加速了電弧間隙介質強度的恢復率，因此有很好的滅弧性能。nSF 6 的滅弧性能是空氣的100倍，并且滅弧后不變質，可重復使用。 nd）真空斷路器n 采用真空作為滅弧介質，器具有分斷電流能力強，結構簡單，重量輕，體積小，維護要求低、無爆炸危險等優(yōu)點，近年來發(fā)展較快，在建筑供配電系統(tǒng)中使用越來越多，不足之處是價格較貴。隔離開關nGN810600型 n高壓隔離開關

9、n 1上接線端子 n 2靜觸頭 n 3閘刀 n 4套管絕緣子 n 5下接線端子n 6框架 n 7轉軸 n 8拐臂n 9升降絕緣子 n10支柱絕緣子一、主要電氣設備一、主要電氣設備n3.限流電器 限流電器包括串聯(lián)在電路中的普通電抗器和分裂電抗器.n4.載流導體 包括母線、架空線和電纜線等。 n5.補償設備（1）調相機。 （2）電力電容器。 （3）消弧線圈。 （4）并聯(lián)電抗器。 其作用是限制短路電流，使發(fā)電廠或變其作用是限制短路電流，使發(fā)電廠或變電站能選擇輕型電器和選用截面積較小的電站能選擇輕型電器和選用截面積較小的導體。導體。 母線用來匯集和分配電能或將發(fā)母線用來匯集和分配電能或將發(fā)電機、變壓器

10、與配電裝置連接；架空電機、變壓器與配電裝置連接；架空線和電纜線用來傳輸電能。線和電纜線用來傳輸電能。 調相機是一種不帶機械負荷運行的同調相機是一種不帶機械負荷運行的同步電動機，主要用來向系統(tǒng)輸出感性無功步電動機，主要用來向系統(tǒng)輸出感性無功功率，以調節(jié)電壓控制點或地區(qū)的電壓。功率，以調節(jié)電壓控制點或地區(qū)的電壓。 電力電容電力電容器補償有并聯(lián)器補償有并聯(lián)和串聯(lián)補償兩和串聯(lián)補償兩類。類。 消弧線圈用來補消弧線圈用來補償小接地電流系統(tǒng)的償小接地電流系統(tǒng)的單相接地電容電流，單相接地電容電流，以利于熄滅電弧。以利于熄滅電弧。 并聯(lián)電抗器一般裝設在并聯(lián)電抗器一般裝設在330kV330kV及以上超高及以上超高

11、壓配電裝置的線路側。作用是吸收過剩的無壓配電裝置的線路側。作用是吸收過剩的無功功率，改善沿線電壓分布和無功分布，降功功率，改善沿線電壓分布和無功分布，降低有功損耗，提高送電效率。低有功損耗，提高送電效率。一、主要電氣設備一、主要電氣設備n6.互感器 包括電流互感器和電壓互感器。n7.保護電器 保護電器包括用于過負荷電流或短路電流保護的熔斷器（俗稱保險）和防御過電壓的設備，即防雷裝置。 n8.絕緣子n9.接地裝置 熔斷器用來斷開電路的過負荷電流或短路電熔斷器用來斷開電路的過負荷電流或短路電流，保護電氣設備免受過載和短路電流的危害。流，保護電氣設備免受過載和短路電流的危害。熔斷器不能用來接通或斷開

12、正常工作電流，必須熔斷器不能用來接通或斷開正常工作電流，必須與其他電器配合使用。與其他電器配合使用。 防雷裝置包括：避雷器、避雷針、避雷防雷裝置包括：避雷器、避雷針、避雷線（架空地線）、避雷帶和避雷網等。線（架空地線）、避雷帶和避雷網等。 絕緣子用來支持和固定載流導體，并使載流絕緣子用來支持和固定載流導體，并使載流導體與地絕緣，或使裝置中不同電位的載流導體導體與地絕緣，或使裝置中不同電位的載流導體間絕緣。間絕緣。 接地裝置用來保證電力系統(tǒng)正常工作或保護接地裝置用來保證電力系統(tǒng)正常工作或保護人身安全。前者稱工作接地，后者稱保護接地。人身安全。前者稱工作接地，后者稱保護接地。一、主要電氣設備一、主

13、要電氣設備n（二）二次設備 對一次設備進行監(jiān)察、測量、控制、保護、調節(jié)的輔助設備，稱為二次設備。n1.測量表計n2.絕緣監(jiān)察裝置 用來監(jiān)察交、直流電網的絕緣狀況。 n3.控制和信號裝置 測量表計用來監(jiān)視、測量電路的電流、測量表計用來監(jiān)視、測量電路的電流、電壓、功率、電能、頻率及設備的溫度等，電壓、功率、電能、頻率及設備的溫度等，如電流表、電壓表、功率表、電能表、頻率如電流表、電壓表、功率表、電能表、頻率表、溫度表等。表、溫度表等。 控制主要是指采用手動或自動方式通過控制主要是指采用手動或自動方式通過操作回路實現配電裝置中斷路器的分、合閘。操作回路實現配電裝置中斷路器的分、合閘。斷路器都有位置信

14、號燈，有些隔離開關有位斷路器都有位置信號燈，有些隔離開關有位置指示器。主控制室設有中央信號裝置，用置指示器。主控制室設有中央信號裝置，用來反映電氣設備的事故或異常狀態(tài)。來反映電氣設備的事故或異常狀態(tài)。一、主要電氣設備一、主要電氣設備n4.繼電保護及自動裝置n5.直流電源設備n6.塞流線圈（又稱高頻阻波器） 繼電保護的作用是當發(fā)生故障時，作用于斷路器跳閘，自動切繼電保護的作用是當發(fā)生故障時，作用于斷路器跳閘，自動切除故障元件；當出現異常情況時發(fā)出信號。自動裝置的作用是用來除故障元件；當出現異常情況時發(fā)出信號。自動裝置的作用是用來實現發(fā)電廠的自動并列、發(fā)電機自動調節(jié)勵磁、電力系統(tǒng)頻率自動實現發(fā)電廠

15、的自動并列、發(fā)電機自動調節(jié)勵磁、電力系統(tǒng)頻率自動調節(jié)、按頻率啟動水輪機組；實現發(fā)電廠或變電站的備用電源自動調節(jié)、按頻率啟動水輪機組；實現發(fā)電廠或變電站的備用電源自動投入、輸電線路自動重合閘及按事故頻率自動減負荷等。投入、輸電線路自動重合閘及按事故頻率自動減負荷等。 直流電源設備包括蓄電池組和硅整流裝置，用作開關電器的操直流電源設備包括蓄電池組和硅整流裝置，用作開關電器的操作、信號、繼電保護及自動裝置的直流電源，以及事故照明和直流作、信號、繼電保護及自動裝置的直流電源，以及事故照明和直流電動機的備用電源。電動機的備用電源。 塞流線圈是電力載波通信設備中必不可少的組成部份，它與塞流線圈是電力載波通

16、信設備中必不可少的組成部份，它與耦合電容器、結合濾波器、高頻電纜、高頻通信機等組成電力線耦合電容器、結合濾波器、高頻電纜、高頻通信機等組成電力線路高頻通信通道。塞流線圈起到阻止高頻電流向變電站或支線泄路高頻通信通道。塞流線圈起到阻止高頻電流向變電站或支線泄漏、減小高頻能量損耗的作用。漏、減小高頻能量損耗的作用。二、電氣設備的符號二、電氣設備的符號 圖形符號是用于表示電氣圖中電氣設備、裝置、元器件的一種圖形和符號。 文字符號是電氣圖中電氣設備、裝置、元器件的種類字母和功能字母代碼。文字符號的字母應采用大寫的拉丁字母。文字符號分為基本文字符號和輔助文字符號兩種。 主要電氣設備的圖形和文字符號如表所

17、示。二、電氣設備的符號二、電氣設備的符號二、電氣設備的符號二、電氣設備的符號二、電氣設備的符號二、電氣設備的符號三、電氣主接線和配電裝置的概念三、電氣主接線和配電裝置的概念 n1.電氣主接線 一次設備按預期的生產流程所連成的電路，稱為電氣主接線。主接線表明電能的生產、匯集、轉換、分配關系和運行方式，是運行操作、切換電路的依據，又稱一次接線、一次電路主系統(tǒng)或主電路。 用國家規(guī)定的圖形和文字符號表示主接線中的各元件，并依次連接起來的單線圖，稱電氣主接線圖。 某火電廠的電氣主接線圖如圖所示。 電電氣氣主主接接線線三、電氣主接線和配電裝置的概念三、電氣主接線和配電裝置的概念n2配電裝置 按主接線圖，由

18、母線、開關設備、保護電器、測量電器及必要的輔助設備組建成接受和分配電能的電工建筑物，稱為配電裝置。配電裝置是發(fā)電廠和變電站的重要組成部分。 配電裝置按電氣設備的安裝地點可分為： （1）屋內配電裝置。全部設備都安裝在屋內。 （2）屋外配電裝置。全部設備都安裝在屋外（即露天場地）。 三、電氣主接線和配電裝置的概念三、電氣主接線和配電裝置的概念 按電氣設備的組裝方式可分為以下二種。 （1）裝配式配電裝置。電氣設備在現場（屋內或屋外）組裝。 （2）成套式配電裝置。制造廠預先將各單元電路的電氣設備裝配在封閉或不封閉的金屬柜中，構成單元電路的分間。成套配電裝置大部分為屋內型，也有屋外型。 配電裝置還可按其

19、他方式分類，例如按電壓等級分類，稱10kV配電裝置、35kV配電裝置、110kV配電裝置、220kV配電裝置、500kV配電裝置等。 2.3 高壓交流輸變電高壓交流輸變電高壓直流輸電高壓直流輸電n斷路器圖例n隔離開關圖例n負荷開關圖例n自動重合器和自動分段器n低壓開關電器 智能萬能式斷路器n限流電器n載流導體n補償設備 電流互感器 電壓互感器 電流互感器作用是將交流大電流變成小電流（電流互感器作用是將交流大電流變成小電流（5A5A或或lAlA），供電給測量儀表和繼電保護裝置的電流線圈；），供電給測量儀表和繼電保護裝置的電流線圈； 電壓互感器作用是將交流高電壓變成低電壓電壓互感器作用是將交流高電

20、壓變成低電壓（100V100V或或100/ V100/ V），供電給測量儀表和繼電保護），供電給測量儀表和繼電保護裝置的電壓線圈。裝置的電壓線圈。 它們使測量儀表和保護裝置標準化和小型化，使它們使測量儀表和保護裝置標準化和小型化，使測量儀表和保護裝置等二次設備與高壓部分隔離，且測量儀表和保護裝置等二次設備與高壓部分隔離，且互感器二次側均接地，從而保證設備和人身安全?；ジ衅鞫蝹染拥兀瑥亩ＷC設備和人身安全。 3n互感器n保護電器n熔斷器n避雷器n絕緣子n配電裝置箱式變電站n箱式變電站又稱戶外成套變電站，也有稱做組合式變電站，它具有組合靈活，便于運輸、遷移、安裝方便，施工周期短、運行費用低、無

21、污染、免維護等優(yōu)點。箱式變電站有美式箱式變電站和歐式箱式變電站，美式預裝式變電站變壓器器身、高壓負荷開關、熔斷器及高低連線置于一個共同的封閉油箱內，構成一體式布置。用變壓器油作為帶電部分相間及對地的絕緣介質。同時，安裝有齊全的運行檢視儀器儀表，如壓力計，壓力釋放閥，油位計，油溫表等。歐式預裝式變電站以前在我國習慣稱為“組合式變電站”，它是將高壓開關設備、配電變壓器和低壓配電裝置布置在三個不同的隔室內,通過電纜或母線來實現電氣連接。歐式箱式變電站箱式變電站n美式預裝式變電站的結構型式大致有三種：n（1）變壓器和負荷開關、熔斷器共用一個油箱；n（2）變壓器和負荷開關、熔斷器分別裝在上下兩個不同的油

22、箱內；n（3）變壓器和負荷開關、熔斷器分別裝在左右兩個不同的油箱內。n考慮到開關操作和熔斷器的動作造成的游離碳會影響整個箱變的壽命。（3）型由于采用普通油和難燃油作為絕燃介質，使之既可用于戶外，又可用于戶內，適用于住宅小區(qū)、工礦企業(yè)及各種公共場所，如機場、車站、碼頭、港口、高速公路、地鐵等。n箱式變電站變壓器為防日照輻射使室溫升高，采用四周壁添加隔熱材料、雙層夾板結構，頂蓋設計成帶空氣墊或隔熱材料的氣樓結構，內設通風道，裝有自動強迫排氣通風裝置(軸流風機或幅面風機)。裝置的開啟和停止，由變壓器室的溫度監(jiān)控裝置自控，其溫度的整定值按允許溫度的80%90%設定；室內正常溫度下，靠自然通風來散熱。有

23、為防止灰塵對絕緣的影響，在變壓器連接處加上絕緣防護罩。室內溫度不正常的情況下采用機械強迫通風，以變壓器油溫不超過95作為動作整定值。n采用負荷開關熔斷器組合電器保護變壓器n負荷開關是用來開、合負載電流的開關裝置，它一般具有關合短路電流能力，但是它不能開斷短路電流。負荷開關可以單獨使用在遠離電源中心、且容量較小的終端變電站，用于投切無功補償回路、并聯(lián)電抗器及電動機等。n熔斷體是熔斷器的主要元件，當熔斷體通過的電流超過一定值時，熔斷體本身產生的焦耳熱，使本身溫度升高，在達到熔斷體熔點時，熔斷體自行熔斷切斷過載電流或短路電流。n負荷開關與熔斷器配合使用于箱變可替代斷路器，作為變壓器的保護開關設備。當

24、變壓器內部發(fā)生故障，為使油箱不爆炸，故障切除時間必須限在20ms內。采用斷路器保護的話，斷路器最快全開斷時間(繼電保護動作時間+斷路器固有動作時間+燃弧時間)一般需要23個周波(40ms60ms)左右，而限流熔斷器則可保證在10ms以內切除故障。n箱式變電站總體布置n10kV箱式變電站高壓室額定電壓10kV ，低壓室額定電壓0.4kV。主變壓器額定容量為1600kVA，接在10kV母線上。采用電纜或架空進、出線。在結構設計上具有防壓、防雨和防小動物等措施及占地面積小、操作方便，安全可靠、可以移動等特點。箱式變電站主要包括4部分，分別為框架、高壓室、低壓室、變壓器室。n1）框架：基本結構是由槽鋼、角鋼和鋼板焊接而成，外股、門和頂蓋用新材料色彩鋼板制作。n（2）高壓室：裝備真空斷路器。包括三工位負荷開關、熔斷器、互感器、避雷器等。n（3）低壓室：裝備GGD型固定式低壓配電屏、包括主開關柜、計量柜、多路出線柜、耦合電容器。n（4）變壓器室：油浸式變壓器。室頂裝有溫度監(jiān)控儀啟動的軸流風扇。n箱式變電站智能監(jiān)控n預裝變電站所有有用的信息，包括電參量、環(huán)境溫濕度、變壓器溫度等信息。通過對這些信息的綜合分析作出