《精编》电气设备的分类与系统

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1、电力工程基础 合肥工业大学电气与自动化工程学院 第三章电气设备的分类与系统 合肥工业大学 电气与自动化工程学院 内容提要 3 1发电系统2 2输变电系统2 3配电系统2 4电力系统负荷 发电机 升压变 输电线路 降压变 用电设备 水库 水轮机 第三章电气设备的分类与系统 3 1发电系统一 火力发电厂 合肥工业大学 电气与自动化工程学院 1 火电厂的分类 按燃料分 燃煤 燃油 燃气 余热 垃圾发电厂 按蒸汽压力和温度分 中低压 高压 超高压 亚临界 超临界 超超临界发电厂 按输出能源分 凝汽式发电厂 效率较低 热电厂 效率较高 火电厂超超临界机组和超临界机组指的是锅炉内工质的压力 锅炉内的工质都

2、是水 水的临界压力是 22 115MPA 347 15 在这个压力和温度时 水和蒸汽的密度是相同的 就叫水的临界点 炉内工质压力低于这个压力就叫亚临界锅炉 大于这个压力就是超临界锅炉 炉内蒸汽温度不低于593 或蒸汽压力不低于31MPa被称为超超临界 超临界 超超临界火电机组具有显著的节能和改善环境的效果 超超临界机组与超临界机组相比 热效率要提高1 2 一年就可节约6000吨优质煤 什么叫临界 合肥工业大学 电气与自动化工程学院 2 火电厂电能生产过程 燃烧系统 火电厂概括分为燃烧系统 汽水系统和电气系统 一般由锅炉 汽轮机 发电机及其辅助设备组成 合肥工业大学 电气与自动化工程学院 2 火

3、电厂电能生产过程 汽水系统 火电厂概括分为燃烧系统 汽水系统和电气系统 一般由锅炉 汽轮机 发电机及其辅助设备组成 合肥工业大学 电气与自动化工程学院 2 火电厂电能生产过程 电气系统 火电厂概括分为燃烧系统 汽水系统和电气系统 一般由锅炉 汽轮机 发电机及其辅助设备组成 3 火电厂的主要系统 4 火电厂的特点 5 火电厂对环境的影响及防止措施 二 水力发电厂 合肥工业大学 电气与自动化工程学院 水电厂的发电容量取决于水流的水位落差和水流的流量 发电效率较高 1 水电厂的分类 按集中落差的方式分 堤坝式 坝后式 河床式 引水式 混合式水电厂 按径流调节的程度分 无调节 有调节水电厂 2 水电厂

4、的特点 3 抽水蓄能电厂 工作原理 峰荷时发电 低谷时抽水 作用 调峰 填谷 备用 调频 调相 黑启动 蓄能 效益 容量 节能 环保 动态等效益 三 核能发电厂 合肥工业大学 电气与自动化工程学院 四 风力发电厂 五 太阳能发电厂 六 其他能源发电厂 大家看书了解 3 2输变电系统 合肥工业大学 电气与自动化工程学院 一 输变电系统组成 二 输变电系统接线 三 电气主接线 四 高压直流输电 3 2输变电系统 合肥工业大学 电气与自动化工程学院 一 输变电系统组成 输变电系统包括变电站和输电线路 输变电系统中的主要设备按其功能和流程连接而成的电路称为电气主接线 也称为电气一次接线图或一次系统 1

5、 变压器 2 输电线路 3 母线 4 开关电器 5 其他电器 又称为汇流排 是进线 电源 和出线 馈线 的中间环节 起着汇集和分配电能的作用 互感器 限流电抗器 并联电容器 避雷器 限压器 等 断路器 隔离开关 负荷开关 交流接触器 熔断器 架空线路 由导线 避雷针 杆塔 绝缘子和金具组成 和电缆线路 由导线 绝缘层和保护包皮层组成 合肥工业大学 电气与自动化工程学院 二 输变电系统接线 电力系统接线有地理接线和电气接线两种 电气主接线按供电可靠性可分为无备用接线和有备用接线两类 无备用 开式电力网 包括单回路放射式 干线式和链式网络 有备用接线 闭式电力网 包括双回路 单环式 双环式和两端供

6、电 电气接线分为一次接线和二次接线 一般画成单线图 即用单相接线表示三相系统 但对三相接线不完全相同的局部画面则画成三相图 电力网络按职能可分为输电网络和配电网络 地理接线指的是电力系统中各发电厂 变电站的相对地理位置和它们的连接关系 电气接线表明电力系统中各主要元部件之间和厂站之间的电气连接关系 它不反映发电厂 变电站的地理位置 合肥工业大学 电气与自动化工程学院 三 电气主接线 有汇流母线和无汇流母线两大类 1 有汇流母线的接线单母线接线单母线分段接线单母线分段带旁路母线接线双母线接线双母线分段接线双母线带旁路母线接线一台半断路器接线2 无汇流母线的接线单元接线桥形接线角形接线 合肥工业大

7、学 电气与自动化工程学院 三 电气主接线 有汇流母线和无汇流母线两大类 单母线 W G1 G2 L2 L1 L3 L4 QF1 QF2 QS1 QS3 QS4 母线隔离开关 线路隔离开关 接地开关 停电操作顺序 依次断开QF2 QS3 QS2 待线路对侧也停电后 再合上QS4 送电操作顺序 在断开QS4 QF2的情况下 依次合上QS2 QS3 QF2 QS2 优点 简单清晰 设备少 缺点 供电可靠性不高 停送电如何操作 1 有汇流母线的接线进出线数量较多时 便于汇集和分配 连接 安装和扩建 合肥工业大学 电气与自动化工程学院 三 电气主接线 有汇流母线和无汇流母线两大类 单母线 W G1 G2

8、 L2 L1 L3 L4 QF1 QF2 QS1 QS3 QS4 母线隔离开关 线路隔离开关 接地开关 QS2 1 有汇流母线的接线 特点简单 清晰 设备少 当母线故障或检修或母线隔离开关检修时 整个系数全部停电 断路器检修期间也必须停止该回路的供电 适用范围单电源的发电厂和变电所 且出线回路数少 用户对供电可靠性要求不高的场合 合肥工业大学 电气与自动化工程学院 单母分段接线 母线分段的目的可以减少母线故障或检修时的停电范围 回路数 母线分段断路器 重要用户可以由分别接在两段母线上的两条线路供电 合肥工业大学 电气与自动化工程学院 单母分段接线 母线分段断路器 特点减少母线故障或检修时的停电

9、范围 断路器检修期间必须停止该回路的供电 母线分段的数目 通常以2 3分段为宜 分段太多增加了分段断路器 适用范围6 10kV配电装置出线6回及以上 35kV出线数为4 8回 110 220kV出线数为3 4回 合肥工业大学 电气与自动化工程学院 单母分段带旁路接线 QF4 QF1 QS2 QS1 QS4 QS3 QS6 QS5 QS7 QS8 W3 分段断路器兼作旁路断路器 加装旁路母线的目的是可不中断地检修该回路的断路器 检修QF4完毕后 怎么操作恢复 不中断负荷地检修QF4 怎么操作 合肥工业大学 电气与自动化工程学院 单母分段带旁路接线 QF4 QF1 QS2 QS1 QS4 QS3

10、QS6 QS5 QS7 QS8 W3 分段断路器兼作旁路断路器 加装旁路母线的目的是可不中断地检修该回路的断路器 旁路母线的作用不停电检修进出线断路器 操作方式 检修QF4 且WL4不停电 如A B段经QF1和QS1 QS2并列运行 则闭合QS5 断开QF1 断开QS1 闭合QS3 闭合QF1使W3带电 不要首先闭合QS8 此时若W3隐含故障 则由继电保护装置动作断开QF1 若W3充电正常 操作可以继续进行 合上QS8 断开QF4 这时WL4由母线B QS2 QF1 QS3 W3 QS8 WL4供电 并由QF1替代断路器QF4 QF4检修前 应把QS6 QS7断开 适用范围中小型发电厂和35

11、110kV的变电所 合肥工业大学 电气与自动化工程学院 双母线接线 W1 W2 QS1 QS2 QF1 母联断路器 QF2 QS3 QS4 QS5 双母线接线有三种运行方式 1 母联断开 一母线工作 另母线备用 2 母联断开 两组母线分段运行 3 母联闭合 两组母线平均分配负荷 运行方式 1 时如何进行母线切换操作 QF3 QS6 QS7 QS8 QF4 QS9 QS10 合肥工业大学 电气与自动化工程学院 双母线接线 W1 W2 QS1 QS2 QF1 母联断路器 QF2 QS3 QS4 QS5 QF3 QS6 QS7 QS8 QF4 QS9 QS10 优点 检修一组母线 可使回路供电不中断

12、 一组母线故障 部分进出线会暂时停电 供电可靠 调度灵活 又便于扩建 适用范围 大中型发电厂和变电所 合肥工业大学 电气与自动化工程学院 双母线分段接线 这种为双母三分段接线 还有双母四分段接线的 电抗器 限制短路电流的作用 QF1 QF2 QF3L I 适用范围 6 10kV配电装置中 220kV电压进出线回路数甚多时 也采用双母线四分段的接线 合肥工业大学 电气与自动化工程学院 双母带旁母接线 如何利用倒闸操作来不停电地检修出线断路器 旁路跨线的作用 QF2 QF1 合肥工业大学 电气与自动化工程学院 一台半断路器接线 为何叫一台半接线 优点 有高度的可靠性 运行调度灵活 操作检修方便 缺

13、点 投资大 二次控制接线和继电保护配置复杂 两组母线间 装有三台断路器 引接两个回路 有汇流母线与无汇流母线接线的区别 适用范围 大型电厂和变电站的超高压配电装置 合肥工业大学 电气与自动化工程学院 2 无汇流母线的接线 单元接线 发电机 双绕组变压器单元 发电机 三绕组自耦变压器单元 发电机 三绕组变压器单元 发电机 变压器 线路单元 发电机 变压器扩大单元 发电机 分裂绕组变压器扩大单元 合肥工业大学 电气与自动化工程学院 桥形接线 内桥形 外桥形 内桥形接线适用于输电线路较长 故障几率较多 而变压器又不需要经常切换的情况 外桥形接线适用于线路较短 且变压器需要经常切换 或系统经两线路环网

14、 有穿越功率 两个 变压器 线路 单元接线相连构成桥形接线 QS1 QS2 QS1 QS2 QF3 QF3 QF1 QF2 QF1 QF2 合肥工业大学 电气与自动化工程学院 角形接线 优点 较高的可靠性和灵活性 缺点 电器设备选择困难 继电保护整定复杂 也不便于扩建 角形接线的断路器数等于回路数 且每条回路都与两台断路器相连接 检修任何一台断路器都不至于中断该回路的供电 四角形接线怎么画 合肥工业大学 电气与自动化工程学院 角形接线 优点 较高的可靠性和灵活性 缺点 电器设备选择困难 继电保护整定复杂 也不便于扩建 角形接线的断路器数等于回路数 且每条回路都与两台断路器相连接 检修任何一台断

15、路器都不至于中断该回路的供电 合肥工业大学 电气与自动化工程学院 四 高压直流输电 高压直流输电系统就是将送端系统的高压交流电 经换流变压器变压 由换流器将高压交流转换成高压直流 通过直流输电线路输送到另一端换流站 再由换流器将高压直流转换成高压交流 然后经过换流变压器与受端交流电网相连 将电能送至受端系统 通常将交流转换成直流称为整流 实现该功能的装置称为整流器 将直流转换成交流称为逆变 实现该功能的装置称为逆变器 两者统称为换流器 1 基本原理 2 主要电气设备 3 优点 缺点及应用 优点 线路造价低 年运行费用省 没有交流输电的运行稳定问题 能限制短路电流 调节速度快 运行可靠 应用 远

16、距离大容量输电 海底电缆送电 交流系统的非同步联络 向用电密集的大城市供电 缺点 直流换流站投资大 消耗大量无功功率 产生谐波影响 缺乏直流断路器 3 3配电系统 合肥工业大学 电气与自动化工程学院 一 配电系统的基本概念 二 配电系统的结构 三 配电系统的运行特点 四 配电系统的开关设备 3 3配电系统 合肥工业大学 电气与自动化工程学院 一 配电系统的基本概念 配电系统包括配电变电站 高低压配电线路及接户线在内的整个配电网及其设备 指标 1 供电可靠率 2 网损率 我国规定高压电网网损率控制在8 以下 低压电网网损率控制在12 以下 供电可靠率 1 用户平均停电时间 统计期间总时间 100 供电可靠率是指一年中对用户有效供电时间与总时间之比 可表示为 网损率 电力网电能损耗量 总供电量 100 3 电压合格率 指电力系统某点电压在统计时间内电压合格的时间占总时间的百分比 合肥工业大学 电气与自动化工程学院 二 配电系统的结构 配电系统的发展需要考虑到主电源 配电网结构和线路的线径等问题 由于使用的电压等级不同 配电系统的结构也有所不同 1 以单一的10kV电压供电 2 以10kV