发电厂电气部分--第2讲.txt小时候觉得父亲不简单，后来觉得自己不简单，再后来觉得自己孩子不简单。越是想知道自己是不是忘记的时候，反而记得越清楚。本文由sinotaurus贡献
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第二讲
主 讲： 刘君 E-mail: liujunlishu@126.com Tel: 80798477
第二章 发电、变电和输电的电气部分
基本要求
1、掌握主要电气设备的功能及其图形符号
2、掌握电气主接线及配电装置的基本概念
3、掌握发电厂电气部分的组成
4、了解300MW、600MW发电机组电气部分的特点
第一节 概 述
第一节 概 述
n n
电气设备的分类和功能 电气接线
能功的统系力电
电能的生产：火电、水电和核电、各种新能源 电能的传输： 交流架空线路或电缆 直流输电 电能的变换 和分配： 变电站
发电厂
电能的使用：各种形式的负荷将电能转换成 其他形式的能源。
一、电气设备的分类和功能
直接生产和输送电能的设备
备设气电
一 次 设 备
生产和转换电能的设备 开关电器 限制短路电流和防御过电压设备 载流导体 接地装置 对一次设备测量、监视、控制和保护 仪用互感器 测量表计 继电保护及自动装置 直流电源设备 操作电器、信号设备及控制电缆
备设次二
一次设备：①生产和转换电能的设备
发电机-机械能转换为电能 变压器-电压升高或降低，满足输配电需要 电动机-电能转化为机械能
发电机
封闭 母线
变压器
一次设备：②接通或断开电路的开关电器
高压断路器：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。
n
一次设备：②接通或断开电路的开关电器
隔离开关：建立明显的绝缘间隙，转换线路增加线路 联接的灵活性。
n
一次设备：②接通或断开电路的开关电器
n n
负荷开关：只能开断负载电流和一定过载电流。 熔断器：过载或短路时，起到开断和保护的作用。 熔断器 传动机构
弹簧脱扣 机构
高压负荷开关
一次设备：③限制故障电流和防御过电压的电器
电抗器（串联）-限制短路电流，维持母线残压。
避雷器-保护电力系统和电气设 备的绝缘使其不受过电压而损坏
一次设备：④载流导体：将电气设备连接起来
母线：汇集和分配电能。 架空线路：终端线、联络线 电缆：用于城市、厂站内部或附近、穿越江河或海峡
硬母线由绝缘子支撑 220kV 母线 10kV 母线 软母线由绝缘子串悬挂在杆塔上 图形 符号
一次设备：⑤接地装置
电力系统中性点的工作接地或保护人身安全的保护接 地，与地中的接地网相连。变压器中性点的工作接地
接地刀 闸闭合， 保护检 修人员 安全
二次设备：①互感器(电流互感器、电压互感器)
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，供给仪表和保护装置使用，使一次与二次系统可靠隔离。
电流互感器
电压互感器
二次设备：②测量表计
测量电路中的电气参数： 电压表、电流表、功率因数表
③继电保护及自动装置
迅速反应不正常情况并进行监控 和调节
二次设备：④直流电源设备
供给控制、保护和厂用直流负荷、事故照明的直流用电。
直流发电机组
蓄电池组
硅整流设备
主要电气设备的图形符号
生产和转换 电能的设备 开关电器 限制短路电 流和防御过 电压设备 载流导体 互感器 发电机G 旧 断路器QF 隔离开关QS 负荷开关Q 旧 电抗器L 避雷器F 火花间隙F 熔断器FU 接地E 变压器T 电动机M
母线、导线、电力电缆W（电缆终端头*） 电流互感器 TA 电压互感器 TV
二、电气接线
发电厂变电站中，根据各种电气设备的作用 和要求，按一定方式用导体连接起来形成的电路 称为电气接线。 一次电路（电气主接线）
线接气电
表明电能汇集和 分配关系以及各 种运行方式
电气主接线：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。
二次电路（二次接线）
对一次设备及系 统进行控制、监 察、测量和保护
测量表计回路、断路器控制和信号回路 操作电源回路、继电保护回路、自动装置回路--电气主接线用一定的图形符号和文字符号绘成 电气主接线图 的电路图。 --电气主接
线图用单线图表示三相电路 --元件为正常状态（开关、刀闸在断开位置）
实际电气接线
讨论：分析图21所示电厂电气主接线的特点
n
假设图21中G3 的P =300MW， N U =20kV， N cosφ=0.85，则 I =? N
母线联络 断路器
n
T3的 S =360MVA， N 问：U =? N1 U =? N2
电气主接线图举例
旁路断路器
分段断路器
第二节 发电厂的电气部分
电 气 系 统
n
电能生产系统 电气一次系统 电气二次系统
n n n
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。
用作
300MW发电机组电气部分:电气设备及接线
n
n
n
n
n
n
n
发电机－变压器单元接线， 采用全连分相封闭母线。 无 发 电机出口断路器和隔离 开关； 在 主 变低压侧引接一台高压 厂用变压器，供给厂用电； 在 发 电机出口侧，通过高压 熔 断 器接有三组电压互感器 和一组避雷器； 在发电机出口侧和中性点侧， 每相装有电流互感器； 发 电 机中性点接有中性点接 地 变 压器，干式（高电阻接 地） 高 压 厂用变压器高压侧，每 相装有电流互感器。
300MW发电机组主要电气设备的参数
（1）发电机：额定功率300MW，额定电压20KV，额定电流10189A， COSФ=0.85，额定转速3000r/min。 （2）主变压器：额定容量360MVA，额定电压242±2×2.5%/20kV，额定电 流858.9/10392.3A，连接组别为YN,d11，ΔP0＝177kW，I0%=0.3，ΔPk ＝809kW，Uk=11
（3） 高 压 厂 用 变 压 器 ： 额 定 容 量 4 0 / 2 0 - 2 0 （4）电压互感器：JDZD-20型，变比 JDZ-20型，变比
20 0.1 / 3 3 20 0.0.1 1 / / 3 3 3
MVA， 额 定 电 压
20±2×2.5%/6.3－6.3kV，接线组别为D，d12，d12。 kV和 kV
（5）高压熔断器：RN4-20型，额定电流20kA，额定容量4500 MVA （6）电流互感器：LRD-20型，变比12000/5A （7）中性点接地变压器：干式、单相、额定电压20/0.23kV，额
定容量25 kVA，二次侧负载电阻为0.5～0.6，换算至变压器一次侧电阻值为3781～ 4537欧姆。发电机中性点实际为高电阻接地方式，用来限制电容电流。
600MW发电机组的电气部分
1) 发电机－变压器单元接线，采用全连分相 封闭母线。 2）无发电机出口断路器和隔离开关； 3）主变采用三个单相双绕组变压器接成三相， 低压侧接成三角形，高压侧接成星形。 4）在主变低压侧引接一台高压厂用变压器， 供给厂用电； 5）在发电机出口侧，接有两组电压互感器、一组避雷器和一组电容器； 6）在发电机出口侧和中性点侧，每相装有电 流互感器； 7）发电机中性点接有中性点接地变压器； 8）高压厂用变压器高压侧和低压侧，每相装 有电流互感器； 9）主变压器高压侧，每相装有电流互感器。
600MW发电机组主要电气设备的参数
（1）发电机：额定功率600MW，额定电压20KV，额定电流 19245A，COSФ=0.9，额定转速3000r/min。 （2）主变压器：由三台DFP-240型单相双绕组变压器接成三相 组，额定容量3×240MVA，额定电压 550/20kV，Uk=14.5～ 15.5 （3）高压厂用变压器：额定容量60/35－35 MVA，额定电压 20±8×1.25%/6.3－6.3kV，接线组别为D，d12，d12。 （4）电压互感器：JDZ-20型，变比
20 0.1 / 3 3
kV
（5）电流互感器：LRD-20型，变比22000/5A （6）中性点接地变压器：干式、单相、额定电压20/0.23kV， 额定容量30 kVA，二次侧接地电阻为0.542欧姆。
演示：电网地理接线图与电气主接线图
地理 接线图
v 主要显示发电厂、变电站的位置，电力线 的路径和长度，以及它们之间的相互连接。电气 接线图
v 主要显示系统中发电机、变压器、电力线路、母线及断路器等主要元件间 的电气接线。小结
n n
1、厂站主要电气设备及其功能
2、电气主接线及电气主接线图的基本概念
课堂练习
初步设计下列回路的电气接线： n 发电机回路 n 发电机变压器组 n 变压器回路 n 馈电线路/联络线路
第二章 作业
n
1、以表格形式总结发电厂/变电站的主要 电气设备的图形符号、文字符号、作用。n
2、自学
第三节 高压交流输电 第四节 高压直流输电
谢谢大家！
补充：电能生产系统
转子系统
统系产生能电
发电机系统
定子系统 冷却系统
水、氢、氢 水、水、空 水、水、氢
直流励磁机 发电机励磁系统 交流励磁机 静止励磁方式
有刷励磁 无刷励磁
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。 发电机励磁系统 为转子提供直流电，用以建立转子磁场，通过调节励磁， 可以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。
