第二章發(fā)電廠變電所的概述2.1發(fā)電廠變電所類型和作用

一、發(fā)電廠類型

■火力發(fā)電廠■水力發(fā)電廠

■風力發(fā)電廠■核電廠■太陽能發(fā)電

二、變電所類型

■樞紐變電所■中間變電所

■地區(qū)變電所■終端變電所1.能量轉換過程

燃料的化學能→熱能→機械能→電能2.火力發(fā)電廠三大主機

鍋爐汽輪機發(fā)電機3.火力發(fā)電廠分類

凝氣式火力發(fā)電廠熱電廠

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火力發(fā)電廠

⑴凝汽式火電廠燃料在爐膛內燃燒發(fā)出熱量，被鍋爐本體內的水吸收后產生高溫高壓的蒸汽，送到汽輪機，使汽輪機轉子高速旋轉，汽輪機帶動發(fā)電機發(fā)出電能。己作過功的蒸汽進入汽輪機末端的凝汽器被冷卻水還原為水后又重新送回鍋爐。凝汽式電廠中的工質在發(fā)電過程中經歷了水變成蒸汽、水蒸汽變成水的反復循環(huán)，從而實現將燃料的化學能轉換為熱能、熱能轉換為機械能、機械能轉換為電能的過程。在凝汽器中，大量的熱量被循環(huán)水（即冷卻水）帶走,所以熱能利用率較低,一般只有30%～40%左右。

⑵供熱式電廠在發(fā)電的同時，將部分作過功的蒸汽從汽輪機中段抽出用管道供給電廠附近的熱用戶（如紡織廠等），或經熱交換器將冷水加熱后，把熱水供給用戶。減少了凝汽器中的熱量損失,使熱電廠的熱能利用率提高到60%～70%。一般建在熱用戶附近。▉

水力發(fā)電廠1.能量轉換過程水能（勢能）→機械能（動能）→電能2.水力發(fā)電廠分類（1）根據集中落差的方式：堤壩式引水式混合式（2）根據運行的方式：有調節(jié)水電廠無調節(jié)水電廠抽水蓄能水電廠▉

核電廠

核電廠是利用核能發(fā)電的電廠，這是一種大有發(fā)展前途的新能源，一般建在自然資源匱乏的缺電地區(qū)。核電機組與普通火力發(fā)電機組不同的是以核反應堆和蒸汽發(fā)生器替代了鍋爐設備，而汽輪機和發(fā)電機部分則基本相同。原子核反應堆是核電廠的核心部分，它是一個可以被控制的核裂變裝置，以鈾—235或鈾—238（或鈾—239）為燃料。核反應堆又分為壓水堆、重水堆、石墨堆等類型。我國已建成發(fā)電的核電廠有大亞灣和秦山核電廠。▉太陽能發(fā)電廠：利用太陽輻射轉換成熱能，再轉換為機械能發(fā)電。我國于20世紀80年代，在內蒙古、甘肅的無電山區(qū)建成多座太陽電池電站，供照明用電。

▉地熱發(fā)電廠：利用地下蒸汽或熱水的熱量來發(fā)電的電廠。我國目前地熱發(fā)電廠較少。較大的地熱發(fā)電廠是西藏拉薩的羊八井地熱發(fā)電廠，總容量25180KW。▉潮汐發(fā)電廠：利用潮汐有規(guī)律地漲落時，海水水位的升降，使海水通過水輪機組來發(fā)電，原理和水電廠類似。世界首座潮汐電站--布蘇姆潮汐電站。我國第一座潮汐發(fā)電站，于1980年建造在浙江樂清灣的江廈潮汐電站，總裝機容量為3200千瓦，位居世界第三。▉風力發(fā)電廠：利用風力推動風車，風車帶動發(fā)電機旋轉來發(fā)電。世界最大的風電廠是美國加州阿爾特蒙特山口風電場，裝有7300臺風電機組，總容量73.7萬千瓦。到1999年中國建有風電場19個，總容量２３萬千瓦。我國最大的風電廠是新疆達坂城風電廠，2000年６月底已有６種機型、171臺機組投入運行，總裝機容量5.75萬千瓦。二、變電所1.作用：是聯系發(fā)電廠和用戶的中間環(huán)節(jié)，起著匯集電源、升降電壓、分配電能的作用。通常由主變、高低壓配電裝置、主控室及其它輔助設施組成。2.類型：根據其在電力系統(tǒng)中的地位和作用，可分為以下幾類

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樞紐變電所

樞紐變電所位于電力系統(tǒng)的樞紐點，匯集多個電源，連接電力系統(tǒng)高壓和中壓的幾個部分，電壓等級一般為330～500kV。這種變電所一旦停電，將造成大范圍停電，引起系統(tǒng)解列，甚至整個系統(tǒng)癱瘓。因此，樞紐變電所對電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定和可靠性起著重要作用。說明：330kV電壓為非國際標準電壓等級。在我國電力系統(tǒng)中只有個別輸電線路在使用。

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地區(qū)變電所和終端變電所

地區(qū)變電所地區(qū)變電所的電壓等級一般為110～220kV，主要向一個地區(qū)用戶供電，是一個地區(qū)或一個中小城市的主要變電所，一旦停電，將造成該地區(qū)或城市供電的紊亂，甚至中斷供電。終端變電所終端變電所位于配電線路的末端，接近負荷處，電壓等級一般為35～110kV，經降壓后直接向用戶供電。降壓后的電壓一般為10kV和0.4kV，分別向不同的用戶供電。2.2

發(fā)電廠、變電所電氣設備概述一、電氣一次設備二、二次設備三、電氣設備的主要額定參數■額定電壓（kV）■額定電流（kA）■額定容量（kVA）

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電氣一次設備

在發(fā)電廠和變電所中，為了滿足用戶對電力的需求和保證電力系統(tǒng)運行的安全穩(wěn)定和經濟性，安裝有各種電氣設備。通常把直接生產、輸送、分配和使用電能的設備稱為一次設備。它們包括：（1）生產和轉換電能的設備。如發(fā)電機和變壓器等。（2）接通或斷開電路的開關設備。（3）載流導體。如母線、電纜等。（4）互感器?；ジ衅鞣譃殡妷夯ジ衅骱碗娏骰ジ衅?。（5）保護電器。如電抗器和避雷器等。（6）接地裝置。

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二次設備

在電力系統(tǒng)中為了能對電氣一次設備和系統(tǒng)的運行狀況進行測量、控制、保護和監(jiān)察而需要一些專門的設備，通常把這些設備稱為電氣二次設備。它們包括：（1）測量表計。如電壓表、電流表、功率表、電能表、頻率表等，用于測量一次電路中的電氣參數。（2）繼電保護及自動裝置。如各種繼電器和自動裝置等，用于監(jiān)視一次系統(tǒng)的運行狀況，迅速反應不正常情況并進行調節(jié)或作用于斷路器跳閘，切除故障。（3）直流設備。如直流發(fā)電機、蓄電池組、硅整流裝置等，為保護、控制和事故照明等提供直流電源。

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電氣設備的主要額定參數

—額定電壓

額定電壓是國家根據經濟發(fā)展的的需要，技術經濟的合理性，制造能力和產品系列性等各種因素所規(guī)定的電氣設備的標準電壓等級。我國規(guī)定的額定電壓，按電壓高低和使用范圍分為三類。第一類額定電壓第一類額定電壓是100V及以下的電壓等級，主要用于安全照明、蓄電池及開關設備的直流操作電壓。直流為6、12、24、48V；交流單相為12V和36V，三相線電壓為36V。▉

電氣設備的主要額定參數

—額定電壓

第二類額定電壓第二類額定電壓是100～1000V之間的電壓等級。這類額定電壓應用最廣、數量最多，如動力、照明、家用電器和控制設備等。第三類額定電壓第三類額定電壓是1000V及以上的高電壓等級，見表1-3所示，主要用于電力系統(tǒng)中的發(fā)電機、變壓器、輸配電設備和用電設備。▉電氣設備的主要額定參數

—第三類額定電壓

對表1-3進行分析，可以發(fā)現存在以下規(guī)律：（1）用電設備的額定電壓與電網的額定電壓是相等的。（2）發(fā)電機的額定電壓比其所在電力網的電壓高5%。（3）變壓器一次線圈是接受電能，可看成是用電設備，其額定電壓與用電設備的額定電壓相等，而直接與發(fā)電機相連接的升壓變壓器的一次側電壓應與發(fā)電機電壓相配合。（4）變壓器的二次線圈（副線圈）相當于一個供電電源，它的空載額定電壓要比其所在電網的額定電壓高10%。但在3、6、10kV電壓時，由于這時相應的配電線路距離不長，二次線圈的額定電壓僅高出電網電壓5%。

可見，同一電壓等級下，各用電設備、發(fā)電機、變壓器的額定電壓不一致。這是因為功率傳輸過程中要產生電壓損耗?？捎上聢D電力網絡中的電壓分布來說明它們與線路額定電壓之間的關系。

電力網額定電壓UN：

0.22、0.38、3、6、10、35、60、110、220、330、500、750kV等。用電設備額定電壓：

我國用電設備的額定電壓與電力網的額定電壓是相等的。

變壓器額定電壓：⑴一次繞組①與發(fā)電機直接相連（升壓變、廠變） ＵT1N＝ＵGN＝1.05ＵN

②不與發(fā)電機直接相連（降壓變） ＵT1N=ＵN

⑵二次繞組（指空載值）

①ＵK％≥7.5或高壓側電壓為35kV及以上ＵT2N＝1.1ＵN

②ＵK％＜7.5且高壓側為35kV以下或短線路(如與3，6，10KV配電線路相連）以及三繞組變壓器連接同步調相機的繞組等 ＵT2N＝1.05ＵN

舉例1：如圖所示，母線上標出的是電力網的額定電壓，試寫出圖中電力變壓器和發(fā)電機的額定電壓。

舉例2：如圖所示，標出的是母線的額定電壓，試寫出圖中電力變壓器和發(fā)電機的額定電壓。

三、額定容量SN：在三相制中，如額定電壓(線電壓)為UN(kV)，額定電流為IN，則額定容量(視在功率)為：

SN=UNIN(kV·A)

發(fā)電機—用PN(kW)或SN(kV·A)（需標明額定功率因數cosΦN

）表示變壓器—用SN(kV·A)表示電動機—用PN(kW)表示作業(yè)：1.試寫出圖中電力線路WL1和各電力變壓器的額定電壓。2.試寫出圖中發(fā)電機、調相機及各電力變壓器的額定電壓。3.