1、發(fā)電廠電氣部分（第四版）,能源的分類,What is power system? Security and Adequacy,50Hz 1000kV 750kV 500kV 330kV 220kV,800kV,110kV 及以下,發(fā)電 變電 輸電 配電 用電 調度（dispatch）,電力系統(tǒng)的組成,電力網,Generation Transformation Transmission Distribution Consumption,How to quantify the security and adequacy level of electric power system?,關鍵參數： V

2、oltage Frequency Active Power Reactive Power Generator Power Angle,重要方法： Power System Modeling Steady Simulation Dynamic Simulation Matrix Analysis Key Performance Index,關注分類： Security Adequacy Reliability Stability,業(yè)務環(huán)節(jié)： Planning Dispatch Operation Maintenance Marketing Regulatory and Pricing,What

3、is electric power flow of power system? See a visualization demo below:,這門課到底是關于什么的？,You should ask these questions :,發(fā)電廠(或變電站),電氣部分(含一次和二次),設計和運行,達州500kV站,在模擬軟件中,達州500kV站,在官方方式數據中,達州500kV站,在SCADA/EMS系統(tǒng)中,達州500kV站,在實際中,具體包含哪些方面的內容？,You should ask these questions :,電氣主接線設計,廠用電設計,電氣設備選擇,配電裝置設計,常用計算的理論和

4、方法,電氣主接線運行,廠用電運行,變壓器運行,發(fā)電機運行,廠站的控制與信號,發(fā)電廠電氣部分,這是門什么性質的課程？ 必修課 專業(yè)核心課 先修課程：電路、電機學、電力系統(tǒng)分析 特點：理論與工程實際結合緊密,You should ask these questions :,和其它課程是什么關系？,You should ask these questions :,在電力傳輸領域，高壓的概念是不斷改變的，鑒于實際研究工作與運行的需要，對電壓等級范圍的劃分，目前通常統(tǒng)一為： 35 kV及以下電壓等級稱配電電壓 110 kV220 kV電壓等級稱高壓 330 kV750 kV電壓等級稱超高壓 交流1000

5、kV、直流800kV及以上電壓等級稱特高壓,“高壓”的概念,增加投資及運行費用； 增加運行復雜性； 交流同步電網的穩(wěn)定問題；,為什么發(fā)展聯(lián)合電力系統(tǒng)？,問題,最大的危險,大停電 blackout,基本電氣概念：,有功功率在交流電能的發(fā)輸用過程中，用于轉換成電磁形式的那部分能量叫做有功,無功功率在交流電能的發(fā)輸用過程中，用于電路內電磁場交換的那部分能量叫做無功,操作過電壓因斷路器分合操作及短路或接地故障引起的暫態(tài)電壓升高，稱為操作過電壓。 由線路故障、空載線路投切、隔離開關操作空載母線或空載變壓器或其它原因在引起的相對地或相間瞬態(tài)過電壓；其波形具有緩波前、持續(xù)時間短、單極性或振蕩、強衰減電壓特性

6、。,無功功率主要是指在發(fā)電廠、變電所、電力系統(tǒng)中，為滿足預定的功率傳送方式和運行等要求而設計的、表明高壓電氣設備之間相互連接關系的傳送電能的電路。,基本電氣概念：,廠用電發(fā)電廠在啟動、運轉、停役、檢修過程中，有大量以電動機拖動的機械設備，用以保證機組的主要設備和輸煤、碎煤、除灰、除塵及水處理等輔助設備的正常運行。這些電動機以及全廠的運行、操作、試驗、檢修、照明等用電設備都屬于廠用負荷，總的耗電量，統(tǒng)稱為廠用電。,母線母線起著匯集和分配電能作用，又稱匯流排。在原理上它是電路中的一個電氣節(jié)點，它決定了配電裝置設備的數量，并表明以什么方式來連接發(fā)電機、變壓器和線路，以及怎樣與系統(tǒng)連接來完成輸配電任務

7、。,互感器是電力系統(tǒng)中測量儀表、繼電保護和自動裝置等二次設備獲取電氣一次回路信息的傳感器?；ジ衅髯饔檬菍⒏唠妷?、大電流按比例變成低電壓和小電流。,基本電氣概念：,工作接地是為了保證電力系統(tǒng)正常運行所需要的接地。例如中性點直接接地系統(tǒng)中的變壓器中性點接地，其作用是穩(wěn)定電網對地電位，從而可使對地絕緣降低。,防雷接地是針對防雷保護的需要而設置的接地。例如避雷針(線)、避雷器的接地，目的是使雷電流順利導入大地，以利于降低雷過電壓，故又稱為過電壓保護接地。,保護接地也稱安全接地，是為了人身安全而設置的接地，即電氣設備的外殼(包括電纜皮)必須接地，以防外殼帶電危及人身安全。,儀控接地發(fā)電廠的熱力控制系統(tǒng)、

8、數據采集系統(tǒng)、計算機監(jiān)控系統(tǒng)、晶體管或微機型繼電保護系統(tǒng)和遠動通信系統(tǒng)等，為了穩(wěn)定電位、防止干擾而設置的接地。儀控接地亦稱電子系統(tǒng)接地。,基本概念,失磁同步發(fā)電機突然部分的或全部的失去勵磁稱為失磁,勵磁控制系統(tǒng)由勵磁調節(jié)器、勵磁功率單元和發(fā)電機本身一起組成的整個系統(tǒng)稱為勵磁控制系統(tǒng),六氟化硫斷路器采用具有優(yōu)良滅弧性能和絕緣性能的SF6氣體作滅弧介質的斷路器，稱為SF6斷路器。具有開斷能力強、體積小等特點，但結構較復雜，金屬消耗量大、價格較貴,基本概念,真空斷路器利用真空的高介質強度來滅弧的斷路器，稱真空斷路器。此種斷路器具有滅弧速度快、觸頭材料不易氧化、壽命長、體積小等特點,電力系統(tǒng)振蕩由于發(fā)

9、電廠引出線或線路開關故障、跳閘等原因，使系統(tǒng)動態(tài)穩(wěn)定受到破壞引起頻率表指示異常，負荷表、電壓表大幅度擺動的不穩(wěn)定現象稱為電力系統(tǒng)振蕩,主變壓器的選擇：掌握主變容量的計算 掌握限制短路電流的方法 基本原理是什么？ 普通限流電抗器的作用和特點 分裂電抗器的原理和特點 低壓分裂繞組變壓器的原理和特點 了解電氣主接線的設計程序,第四章 第三、四、五節(jié),主變壓器的選擇,Power Transformer,Power Transformer,電力工人林躍用水槍給主變降溫 2011.08.09 華西都市報07版,Power Transformer,主變“沖涼”降溫 2013年08月21日 新華網四川頻道,2

10、013年8月20日，成都地區(qū)持續(xù)高濕濕熱天氣。14時29分，成都電網最大負荷824.4萬千瓦，創(chuàng)歷史新高。,主變,主變壓器,主變,主變壓器,主變、聯(lián)絡變、廠用變,按相數分類,單相變壓器,三相變壓器,雙繞組 三繞組 自耦 低壓分裂繞組,按繞組數分類,無激磁調壓（無載調壓） 有激磁調壓（有載調壓）,按調壓方式分類,變壓器的主要參數,110、220kV雙繞組變壓器技術數據,變壓器型號,高壓側電壓等級：kV,額定容量：kVA,設計序號,相數：單相D，三相S,繞組外絕緣介質：變壓器油，空氣G（K），成型固體C,冷卻方式：油浸自冷J ，風冷F，水冷S,油循環(huán)方式：自然循環(huán) ，強迫油導向循環(huán)D，強迫油循環(huán)P

11、,繞組數：雙繞組，三繞組S，分裂繞組F,調壓方式：無激磁調壓 ，有載調壓Z,繞組導線材料：銅 ，鋁（L）,繞組耦合方式：自耦O,注：自耦變作升壓用時，0列在型號后，作降壓用時O列在型號前,1,3,2,4,5,6,SFSZ9-31500/110 S三相 F風冷 S三繞組 Z有載調壓 9設計序號9型 31500容量為31500kVA 110一次側額定電壓110kV,變壓器型號：例,容量： 考慮主接線形式及各種可能運行方式 臺數： 相數：3相 or 單相 繞組數：雙繞組，三繞組，自耦 接線組別：Y/d 調壓方式：無載，有載 冷卻方式,主變壓器選擇的內容,主變壓器容量計算,110kV,G3，100MW

12、，功率因數0.85，額定電壓10.5kV,單元接線接入110kV系統(tǒng)，廠用電率8%，選主變型號。 主變容量 119MVA 雙繞組，110/10kV 選型：SFPL1-120000/110,主變壓器容量計算：例,110kV,主變壓器容量計算,有發(fā)電機電壓等級母線的主變,當發(fā)電機電壓母線上負荷最小時，扣除廠用負荷后，主變壓器應能將剩余有功和無功送往系統(tǒng)。,110kV,主變壓器容量計算：例,G1、G2均為50MW(額定電壓10.5kV，功率因數0.8)，廠用電率為10，發(fā)電機電壓最大綜合負荷70MW，最小綜合負荷40MW，功率因數0.9，剩余功率送110kV系統(tǒng)。選擇主變型號。 選型：SF7-400

13、00/110,110kV,限制短路電流的方法,主接線設計為什么關心短路電流,選擇和校驗 電氣設備,A short circuit is simply a low resistance connection between the two conductors supplying electrical power to any circuit.,Whats is Short Circuit?,原理 增大電源至短路點的等效阻抗 具體的方法有： 加裝串聯(lián)的限流電抗器 使用低壓分裂繞組變壓器 選擇適當的主接線形式和運行方式,限制短路電流的方法,要減少并列，增加串聯(lián)。,限流電抗器,可以水平布置或垂直布置

14、（或“品”字形布置）,銅或鋁導線繞制而成的空心線圈 沒有鐵芯，所以其電抗 Xk 恒定不變 按安裝地點分為 出線電抗器 母線電抗器 參數：百分電抗,普通電抗器,電抗器的接法,普通電抗器：出線電抗器,限制電纜饋線回路發(fā)生短路時的短路電流,電抗大點兒好還是小點兒好？,普通電抗器：母線電抗器,限制發(fā)電機電壓等級回路的短路電流,電抗大點兒好還是小點兒好？,普通電抗器的矛盾,電抗大點兒好還是小點兒好？,希望限流電抗器： 正常運行時電抗值小點兒， 短路發(fā)生時電抗值大點兒,分裂電抗器在正常運行時，負荷電流所經過的電抗小，所造成的壓降小；,分裂電抗器來解決這個矛盾,當分裂電抗器某個臂電路發(fā)生故障時，短路電流所經

15、過的電抗會增大好幾倍，則短路電流受到很大的限制。,分裂電抗器來解決這個矛盾,分裂電抗器在結構上和普通的電抗器沒有大的區(qū)別。只是在電抗線圈的中間有一個抽頭，用來連接電源，一個電抗器形成兩個分支，此二分支可各接一個（如廠用母線），其額定電流相等。 正常運行時，由于兩分支里電流方向相反，使兩分支的電抗減小，因而電壓損失減小。當一分支出線發(fā)生短路時，該分支流過短路電流，另一分支的負荷電流相對于短路電流來說很小，可以忽略其作用，則流過短路電流的分支電抗增大，壓降增大，使母線的殘余電壓較高。,優(yōu)點： （1）正常運行時，分裂電抗器每個分段的電抗相當于普通電抗器電抗的1/4，使負荷電流造成的電壓損失較普通電抗

16、器為小。 （2）當分裂電抗器的分支端短路時，分裂電抗器每個分段電抗較正常運行值增大四倍，故限制短路的作用比正常運行值大，有限制短路電流的作用。 缺點： 當兩個分支負荷不相等或者負荷變化過大時，將引起兩分段電壓偏差增大，使分段電壓波動較大，造成用戶電動機工作不穩(wěn)定，甚至分段出現過電壓。,分裂電抗器的原理,分裂電抗器的原理,分裂電抗器的原理,穿越電抗： 單臂型電抗： 分裂型電抗：,分裂電抗器來解決這個矛盾,正常運行時,單臂短路時,符合要求： 正常運行時電抗值小點兒， 短路發(fā)生時電抗值大點兒,分裂電抗器的配置,圖(a) 用于兩臺發(fā)電機構成擴大單元接線 圖(b) 用作大型機組的廠用高壓變壓器,低壓分裂

17、繞組變壓器,分裂式繞組變壓器是指每相由一個高壓繞組與兩個或多個電壓和容量均相同的低壓繞組構成的多繞組電力變壓器。分裂變壓器正常的電能傳輸僅在高、低壓繞組之間進行，而在故障時則具有限制短路電流的作用。 幾個分支容量相同，額定電壓相等或接近，可以單獨運行或并聯(lián)運行，可以承擔相同或不同負載。當某一個低壓繞組上所連接的負荷或電源發(fā)生故障時，其余低壓繞組仍能正常運行。各分裂繞組之間沒有電的聯(lián)系，磁的耦合也相對較弱。分裂支路之間應具有較大的阻抗，而分裂路與不分裂繞組之間應具有相同的阻抗。,低壓分裂繞組變壓器的限流原理,低壓分裂繞組變壓器的限流原理,低壓分裂繞組變壓器的限流原理,穿越電抗： 分裂電抗： 半穿越電抗：,低壓分裂繞組變壓器的限流原理,正常運行時,單側短路時,符合要求： 正常運行時電抗值小點兒， 短路發(fā)生時電抗值大點兒,單元接線 母線分段運行 雙回線路單回運行 環(huán)網開環(huán)運行,選擇適當的主接線形式和運行方式,計算阻抗大,電氣主接線設計舉例,標準（規(guī)程、規(guī)范、規(guī)定）,標準（規(guī)程、規(guī)范、規(guī)定）,標準（規(guī)程、規(guī)范、規(guī)定）,