第一篇发电厂变电所的基本知识

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1、发电厂变电所电气部分发电厂变电所的基本知识电力系统构成 电力系统是由 发电厂 、 电力网 和 电能用户 组成的一个 发电 、 输电 、 变电 、 配电 和 用电 的整体。电力系统的额定电压及电压等级 额定电压 ：电气设备等正常运行时 最经济的电压 。 用电设备端电压允许在 5%UN内波动。 输电线路的 额定电压 为线路的 平均电压UN(1+5%)+UN(1-5%)/2=UN 发电机 的 额定电压 UN(1+5%) 接于发电机的 变压器一次额定电压 取发电机额定电压； 接于线路的变压器一次额定电压取线路的额定电压； 变压器二次侧额定电压空载 ， U2N = UN(1+5%) 带负载 ， U2N

2、= UN(1+10%)（ 内部压降约 5%）Us%7.5或直接连负载时 U2N = UN(1+5%)电力系统的额定电压及电压等级 电力系统各元件的额定电压 G： 10.5kv T1： 10.5/121kv T2： 110/38.5/11kvT3： 35/6.3kv T4： 10kv/400v M： 6kv L： 380v电力系统的额定电压及电压等级 电力系统的 电压等级 （ KV） 发电机 3.15， 6.3， 10.5， 15.75， 23.0 电气设备 3， 6， 10， 35， 110， 220， 330， 500， 750 中压 ： 3 kV企业内部， 6、 10 kV配电电压；高压

3、： 110kV区域网及中小电力系统主干线 ， 220kV大电力系统主干线；超高压 ： 330、 500、 750kV跨地区电力网主干线；特高压 ： 1000kV及以上。 提高输电电压 可 减小 载流 截面 和线路电抗 ， 利于 提高 线路 功率极限 和 稳定性 ，但 增加了绝缘成本 。发电厂变电所的类型和作用热电厂总是建在热力用户附近 ,将汽轮机中一部分做过功的蒸汽从中段抽出来直接供给热用户，或经热交换器将水加热后，把热水供给用户。 生产过程如图：1汽轮机； 2发电机； 3凝汽器；4抽气器； 5循环水泵； 6凝结水泵 7除氧器； 8给水泵； 9加热器；10水处理设备； 11升压变压器；12加热

4、器； 13回水泵； 14泵1压气机； 2燃烧室；3燃气轮机； 4发电机5汽轮机； 6蒸汽型溴冷机； 7汽水热交换器； 8备用燃气锅炉；9凝汽器； 10余热锅炉； 11制冷采暖切换阀1煤场； 2碎煤机； 3原煤仓； 4磨煤机 5煤粉仓； 6给粉机； 7喷燃器； 8炉膛 9锅炉；10省煤器； 11空气预热器；12引风机； 13送风机 14汽轮机； 15发电机； 16凝汽器； 17抽气器 18循环水泵 19凝结水泵； 20除氧器； 21给水泵； 22加热器； 23水处理设备； 24升压变压器发电厂是把各种天然能源（化学能、水能、原子能等）转换成电能的工厂。（一）火力发电厂1.凝汽式火电厂2.热电厂3

5、.燃气轮机发电厂火力发电厂是把化石燃料的化学能转换成电能的工厂，简称火电厂。可分为：凝汽式火电厂的效率较低，只有 30 40。生产过程如图： 用燃气轮机或燃气蒸汽联合循环中的燃气轮机和汽轮机驱动发电机的发电厂，称为燃气轮机发电厂。单纯用燃气轮机驱动发电机的发电厂，热效率只有 35 40 ;联合循环系统的热效率可达 56 85。发电厂火力发电厂 水力发电厂 核电厂 新能源发电发电厂变电所的类型和作用（二）水力发电厂水力发电厂是把水的位能和动能转换成电能的工厂，简称水电厂，也称水电站。水电站的原动机为水轮机，通过水轮机将水能转换为机械能，再由水轮机带动发电机将机械能转换为电能。水电厂分为：1.坝式

6、水电站（ 1）坝后式厂房 （ 2）溢流式厂房 （ 3）岸边式厂房（ 4）地下式厂房 （ 5）坝内式厂房 （ 6）河床式厂房2.引水式水电站3.抽水蓄能电站水电厂种类 ：水电厂坝式水电站 引水式电站 抽水蓄能电站坝后式 溢流式 岸边式 地下式 坝内式 河床式发电厂变电所的类型和作用（三）核电厂核电厂是将原子核的裂变能转换为电能的发电厂，燃料主要是U235。其生产过程与一般火电厂相似。按所使用的慢化剂和冷却剂，核反应堆可分为轻水堆、重水堆、石墨气冷堆及石墨沸水堆。轻水堆又分压水堆和沸水堆。核电厂中以 轻水堆核电厂最多，其中多采用压水堆，因其可靠性较高 。轻水堆式核电厂发电方式示意图如图所示：(a)

7、压水堆核电厂 (b)沸水堆核电厂发电厂变电所的类型和作用（四）新能源发电1.风力发电2.海洋能发电3.地热发电4.太阳能发电5.生物质能发电6.磁流体发电发电厂变电所的类型和作用变电站是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用。1.枢纽变电站2.中间变电站3.地区变电站4.终端变电站5.企业变电站枢纽变电站位于电力系统的枢纽点，连接电力系统高、中压的几个部分，汇集有多个电源和多回大容量联络线，变电容量大，电压（指其高压侧，以下同）等级为 330 500kV。全站停电时，将引起系统解列，甚至瘫痪。 中间变电站一般位于系统的主要环路线路中或系统主要干线的接口处，汇集有 2 3个电源，高

8、压侧以交换潮流为主，同时又降压供给当地用户，主要起中间环节作用，电压等级为220 330kV。全站停电时，将引起区域电网解列。地区变电站以对地区用户供电为主，是一个地区或城市的主要变电站，电压等级一般为 110 220kV。全站停电时，仅使该地区中断供电。终端变电站位于输电线路终端，接近负荷点，经降压后直接向用户供电，不承担功率转送任务，电压等级为 110kV及以下。全站停电时，仅使其站供的用户中断供电。企业变电站是供大、中型企业专用的终端变电站，电压等级一般为 35110kV，进线为 1 2回。电力系统中性点运行方式 电力系统 中性点 是三相绕组作 星形连接 的变压器和发电机的 中性点 。

9、电力系统 中性点与大地间 的 电气连接 方式，称为电力系统中性点接地方式（即中性点运行方式）。 电力系统中性点的运行方式，可分为中性点 非有效接地和中性点 有效接地 两大类。 中性点 非有效接地 包括中性点 不接地 、中性点 经消弧线圈接地 和中性点 经高电阻接地 的系统，当发生单相接地时， 接地电流 被限制到 较小数值 ，故又称为 小接地电流系统 ； 中性点 有效接地 包括中性点 直接接地 和中性点 经小阻抗接地 的系统，因发生单相接地时 接地电流很大 ，故又称为 大接地电流系统 。电力系统中性点运行方式 中性点不接地系统正常运行 三相系统是对称，各相的对地电容相等，相对地电压分别为： 各相

10、对地电容电流的有效值相等：ICU=ICV=ICW=CUphuuud UnUUU vvvd UnUUU wwwd UnUUU 电力系统中性点运行方式 单相接地 当 W相完全接地时，故障相的对地电压为零，则： 非故障相 U相和 V相的对地电 压分别为： 非故障相的对地电压升高到线 电压，系统三相的线电压仍保持对称且大小不变。 相接地时，相的对地电容电流为零。未接地 U、 V相的对地电容电流的有效值为： 接地点电流为 ： 接地电流的大小与系统的电压、频率和对地电容值有关。wn UU wuuuk UUnUUU wvvvk UUnUUU PhCVCU CUII 3PhCUC CUII 33 电力系统中性

11、点运行方式 单相接地故障时产生的影响：当接地电流超过一定值时，将会产生稳定的电弧，电机或电器内部单相接地电弧可能损坏设备。接地电流小于 30A而大于 5 10A时，可能产间歇性电弧，将引起幅值达 2.5 3倍相电压的过电压，电气设备绝缘存在薄弱点时，可能发生击穿而造成短路。 中性点不接地系统适用范围适用于 660kV电网，应满足：（） 6 10kV，接地电流 IC30A；（） 20 60kV，接地电流 IC 10A；（） 1200V以下的三相四线制系统。电力系统中性点运行方式 中性点经消弧线圈接地消弧线圈装在系统中发电机或变压器的中性点与大地之间，正常运行时，中性点的对地电压为零，消弧线圈中有

12、电流通过。当系统发生单相接地故障时，中性点的对地电压等于接地相电压，消弧线圈在中性点电压的作用下，有一个电感电流通过，此电感电流必定通过接地点形成回路，接地点的电流为接地电流与电感电流的相量和。电力系统中性点运行方式 消弧线圈的补偿方式1.完全补偿：使电感电流等于接地电容电流，接地处电流为零。但可能 产生谐振过电压，危及系统的绝缘 。2.欠补偿：使电感电流小于接地的电容电流，接地电流仍为容性。但若 部分线路停电或系统频率降低 ，可能 变为完全补偿 。一般不采用欠补偿方式。3.过补偿：使电感电流大于接地的电容电流，接地点电流为感性电流。过补偿方式在电力系统中得到 广泛应用 。中性点经消弧线圈接地

13、的系统，在正常运行时，其中性点的 位移电压不应超过 额定相电压的 15%，接地后的残余电流值不能超过 5 10A，否则接地处的电弧不能自行熄灭。电力系统中性点运行方式 经消弧线圈接地的特点：供电可靠性高，绝缘投资较大；中性点经消弧线圈接地后，能有效地减少单相接地故障时接地处的电流，使接地处的电弧迅速熄灭，防止了经间歇性电弧接地时所产生的过电压。 适用范围：中性点经消弧线圈接地系统多用于以架空线路为主体的3 60kV系统中，还可用在雷害事故严重的地区和某些大城市电网的 110kV系统。电力系统中性点运行方式 中性点直接接地系统的工作原理 正常运行：中性点电压为零，中性点无电流流过。 单相接地：接

14、地相直接通过大地与电源构成回路，产生很大的短路电流，继电保护动作，迅速切除故障部分。中性点直接接地系统中，接地电阻近似为 0，所以中性点与地之间的电位相同，即：单相短路时，故障相的对地电压为零，非故障相的对地电压基本保持不变，仍接近于相电压。电力系统中性点运行方式 特点及适用范围1. 主要优点单相接地短路时，非故障相对地电压基本不变。设备和线路对地绝缘按相电压设计，降低了造价。电压等级愈高，节约投资的经济效益愈显著。2.中性点直接接地系统的缺点（ 1）中性点直接接地系统供电可靠性较低。通常由自动重合闸补救。（ 2）单相接地的短路电流很大，必须选用较大容量的开关设备。（ 3）单相接地时，对附近通

15、信线路产生电磁干扰。电力线路应尽量避免和通信线路平行架设。3.适用范围110kV及以上的系统广泛采用。电力系统中性点运行方式 中性点经低电阻接地 以电缆为主体的 35kV、 10kV城市电网 ,可采用经低值电阻接地方式， 中性点经低电阻接地运行时，所接的接地电阻的大小以限制接地相电流在 600 1000A范围内为宜。 由于电缆线路的永久性故障概率较大，不使用线路自动重合闸，须从电网结构、自动装置上采取措施证用户的供电可靠性。电力系统短路及短路电流计算 短路的类型 电力系统的短路是指三相系统中相与相之间不正常连接，以及中性点直接接地系统中相与地或相与中性线及相与接地线之间的非正常连接。短路相间短路接地短路复合性短路三相短路两相短路单相接地短路不同点两相接地短路两相接地短路三相接地短路电力系统短路及短路电流计算 短路的原因及危害 短路的原因 环境因素 人为因素 短路的危害 设备损坏 电压严重降低 电力系统的稳定性遭到破坏 造成人生伤害和对通信的干扰电力系统短路及短路电流计算 计算短路电流的目的 选