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1、第一章第一章 电气设备概述电气设备概述华南理工大学电力学院华南理工大学电力学院 杨向宇杨向宇主要内容主要内容发电厂、变电站电气设备概述发电厂、变电站电气设备概述 电气设备的主要参数电气设备的主要参数 一、主要电气设备一、主要电气设备 为了满足用户对电力的要求和保证电力系统运行的为了满足用户对电力的要求和保证电力系统运行的安全稳定和经济性，发电厂电气部分的主要工作，是起、安全稳定和经济性，发电厂电气部分的主要工作，是起、停机组，调整负荷，切换设备和线路，不断监视主要设备停机组，调整负荷，切换设备和线路，不断监视主要设备的运行，发生异常和故障时及时处理等。以上所有的工作的运行，发生异常和故障时及时
2、处理等。以上所有的工作都是靠操作主要电气设备来完成的。按主要电气设备作用都是靠操作主要电气设备来完成的。按主要电气设备作用的不同，可分成二大类型。的不同，可分成二大类型。第一节第一节 发电厂、变电站电气设备概述发电厂、变电站电气设备概述 1 1一次设备一次设备直接产生、输送、分配和使用电能的设备。包括以下几个方面：直接产生、输送、分配和使用电能的设备。包括以下几个方面：(1)(1)生产和转换电能的设备。如将机械能转换成电能的发电机，变换电压、生产和转换电能的设备。如将机械能转换成电能的发电机，变换电压、传输电能的变压器，将电能变成机械能的电动机等。传输电能的变压器，将电能变成机械能的电动机等。
3、(2)(2)接通和断开电路的开关设备。如高低压断路器、负荷开关、熔断器、隔接通和断开电路的开关设备。如高低压断路器、负荷开关、熔断器、隔离开关、离开关、接触器、磁力启动器等。接触器、磁力启动器等。(3)(3)保护电器。如限制短路电流的电抗器、防御过电压的避雷器等。保护电器。如限制短路电流的电抗器、防御过电压的避雷器等。(4)(4)载流导体。如传输电能的软、硬导体及电力电缆等。载流导体。如传输电能的软、硬导体及电力电缆等。(5)(5)接地装置。接地装置。(6)(6)测量互感器。如电流互感器、电压互感器等，将一次系统的高电压、大测量互感器。如电流互感器、电压互感器等，将一次系统的高电压、大电流转换
4、成低电压、小电流，向测量仪表和继电保护装置供电。电流转换成低电压、小电流，向测量仪表和继电保护装置供电。 通常一次设备用规定的图形和文字符号表示，见表通常一次设备用规定的图形和文字符号表示，见表1-11-1所示。所示。表表1-1 1-1 常用一次设备图形与用途常用一次设备图形与用途 第一节第一节 发电厂、变电站电气设备概述发电厂、变电站电气设备概述2二次设备二次设备 对一次设备和系统的运行状况进行测量、控制、保护和监察对一次设备和系统的运行状况进行测量、控制、保护和监察的设备。二次设备包括：的设备。二次设备包括：(1)(1)测量表计。如电压表、电流表、功率表、电能表等，用于测量表计。如电压表、
5、电流表、功率表、电能表等，用于测量电路中的电气参数。测量电路中的电气参数。(2)(2)继电保护和自动装置。如各种继电器、自动装置等，用于继电保护和自动装置。如各种继电器、自动装置等，用于监视一次系统的运行状况，迅速反应异常和事故，作用于监视一次系统的运行状况，迅速反应异常和事故，作用于断路器，进行保护控制。断路器，进行保护控制。(3)(3)操作电器。如各类型的操作把手、按钮等实现对电路的操操作电器。如各类型的操作把手、按钮等实现对电路的操作控制。作控制。(4)(4)直流电源设备。如蓄电池组、直流发电机、硅整流装置等，直流电源设备。如蓄电池组、直流发电机、硅整流装置等，供给控制、保护用的直流电源
6、及厂用直流负荷和事故照明供给控制、保护用的直流电源及厂用直流负荷和事故照明用电等。用电等。(5)(5)其他如控制回路、信号回路等。其他如控制回路、信号回路等。第一节第一节 发电厂、变电站电气设备概述发电厂、变电站电气设备概述二、电气接线和装置二、电气接线和装置 在发电厂变电站中，各个电气设备必须用导体按一定在发电厂变电站中，各个电气设备必须用导体按一定的要求连成一个整体，并与必要的辅助设备一起实行的要求连成一个整体，并与必要的辅助设备一起实行安装，才能发供电，这即是电气接线和电气装置。安装，才能发供电，这即是电气接线和电气装置。1.电气接线电气接线 在发电厂变电站中，根据各种电气设备的作用及要
7、求，在发电厂变电站中，根据各种电气设备的作用及要求，按一定的方式用导体连接起来所形成的电路称为电气按一定的方式用导体连接起来所形成的电路称为电气接线。其中一次设备所连成的电路称为一次电路，或接线。其中一次设备所连成的电路称为一次电路，或电气主接线；二次设备所连成的电路称为二次电路，电气主接线；二次设备所连成的电路称为二次电路，或二次接线。电气接线通常用电气接线图来表示，故或二次接线。电气接线通常用电气接线图来表示，故又可分出一、二次接线图。又可分出一、二次接线图。 第一节第一节 发电厂、变电站电气设备概述发电厂、变电站电气设备概述 电力工程技术中，常用两种图表示电气接线情况。一种电力工程技术中
8、，常用两种图表示电气接线情况。一种是电路图，它是以图形和文字符号按实际工作顺序排列，表是电路图，它是以图形和文字符号按实际工作顺序排列，表示电路设备的全部组成情况和连接方式，并不考虑设备的具示电路设备的全部组成情况和连接方式，并不考虑设备的具体布置位置，目的是便于详细理解作用原理及分析和计算电体布置位置，目的是便于详细理解作用原理及分析和计算电路特性。另一种是电气接线图，与电路图不同之处，在于图路特性。另一种是电气接线图，与电路图不同之处，在于图中所表示设备的位置宜与设备实际布置的位图相一致，接线中所表示设备的位置宜与设备实际布置的位图相一致，接线图是用于安装接线和检查的。图是用于安装接线和检
9、查的。 电气接线图可画成三线图，也可画成单线图。三线图给电气接线图可画成三线图，也可画成单线图。三线图给出各相的所有设备的全图，比较复杂，故电气主接线图通常出各相的所有设备的全图，比较复杂，故电气主接线图通常用单线图表示，只有需要时才绘制全图。用单线图表示，只有需要时才绘制全图。第一节第一节 发电厂、变电站电气设备概述发电厂、变电站电气设备概述 值得注意的是，单线图虽然绘出的是单相电路的连接值得注意的是，单线图虽然绘出的是单相电路的连接情况，实际上却表示三相电路。在图中所有电气元件应表情况，实际上却表示三相电路。在图中所有电气元件应表示示“正常状态正常状态”，例如高压断路器、隔离开关均在断开位
10、，例如高压断路器、隔离开关均在断开位置画出，绘图时应引以注意。置画出，绘图时应引以注意。 图图1-11-1是一个火电厂的电气主接线图。由图可知，发是一个火电厂的电气主接线图。由图可知，发电机经高压断路器、隔离开关与电机经高压断路器、隔离开关与lOkVlOkV母线相连，母线相连，10kV10kV母线母线上除接有带电抗器（上除接有带电抗器（L L）用电缆送电的馈线外，通过二个）用电缆送电的馈线外，通过二个支路、两台变压器（支路、两台变压器（T T）升高电压后与）升高电压后与220kV220kV母线相连接；母线相连接；220kV220kV母线上设有二回线路与系统相连接。母线上设有二回线路与系统相连接
11、。图图1-11-1火电厂的电气主接线火电厂的电气主接线 第一节第一节 发电厂、变电站电气设备概述发电厂、变电站电气设备概述 2.2.配电装置配电装置 上述发电机、变压器、母线、开关设备等布置在不同上述发电机、变压器、母线、开关设备等布置在不同的地方，与它们相配套的辅助设备及必要的建筑物组成的的地方，与它们相配套的辅助设备及必要的建筑物组成的整体即为配电装置。整体即为配电装置。 由图可见，两台发电机布置在汽机房（车间）内，发由图可见，两台发电机布置在汽机房（车间）内，发出的电能输送到出的电能输送到lOkVlOkV配电装置中的配电装置中的10kV10kV母线上。在母线上。在lOkVlOkV配配电装
12、置中，母线一方面经开关、电抗器、电缆向附近的用电装置中，母线一方面经开关、电抗器、电缆向附近的用户供电，多余的电能经布置在变压器间（户外）的二台主户供电，多余的电能经布置在变压器间（户外）的二台主变压器送到变压器送到220kV220kV配电装置中。在配电装置中。在220kV220kV母线上将电能通过母线上将电能通过两回出线送往电力系统。两回出线送往电力系统。 第二节第二节 电气设备的主要参数电气设备的主要参数 电气设备种类繁多，作用不同参数也不同，但额定电气设备种类繁多，作用不同参数也不同，但额定电压、额定电流和额定容量是最重要的设备参数。电压、额定电流和额定容量是最重要的设备参数。一、额定电
13、压一、额定电压 额定电压是国家根据国民经济发展的需要，技术额定电压是国家根据国民经济发展的需要，技术经济合理性及电机、电器制造等因素所规定的电气经济合理性及电机、电器制造等因素所规定的电气设备标准的电压等级。电气设备在额定电压下工作设备标准的电压等级。电气设备在额定电压下工作时，其技术性能与经济性能最佳。额定电压是电气时，其技术性能与经济性能最佳。额定电压是电气设备各参数中的第一参数，常标在设备铭牌及使用设备各参数中的第一参数，常标在设备铭牌及使用说明书上。说明书上。 我国规定的额定电压，按电压高低及使用范围可我国规定的额定电压，按电压高低及使用范围可分为三类。分为三类。 第一类是第一类是10
14、0V及以下的电压等级，见表及以下的电压等级，见表1-2所示，所示，主要用于安全动力、照明、蓄电池及其他特殊设备。主要用于安全动力、照明、蓄电池及其他特殊设备。第二节第二节 电气设备的主要参数电气设备的主要参数第二节第二节 电气设备的主要参数电气设备的主要参数第二节第二节 电气设备的主要参数电气设备的主要参数第二节第二节 电气设备的主要参数电气设备的主要参数1.1.电力网和用电设备的额定电压电力网和用电设备的额定电压 设发电机在额定电压下运行，给电力网设发电机在额定电压下运行，给电力网ABAB部分部分供电。由于线路有电压损失，所以负荷供电。由于线路有电压损失，所以负荷1-51-5点所受的点所受的
15、电压各不相同，线路首端电压电压各不相同，线路首端电压UaUa大于末端电压大于末端电压Ub Ub 。若负荷沿线路分布均匀，则电压沿线路分布情况大致若负荷沿线路分布均匀，则电压沿线路分布情况大致如图中斜线如图中斜线abab所示。各处用电设备所受的电压不同，所示。各处用电设备所受的电压不同，也不可能按上述分布电压制造，而且电力网各点的电也不可能按上述分布电压制造，而且电力网各点的电压也是经常变化的，所以用电设备的额定电压只能力压也是经常变化的，所以用电设备的额定电压只能力求接近于实际工作电压。通常用线路首、末两端电压求接近于实际工作电压。通常用线路首、末两端电压的算术平均值作为用电设备的额定电压，这
16、个电压也的算术平均值作为用电设备的额定电压，这个电压也即是该电力网的额定电压，用电设备的额定电压就等即是该电力网的额定电压，用电设备的额定电压就等于其所在电力网的额定电压。于其所在电力网的额定电压。第二节第二节 电气设备的主要参数电气设备的主要参数第二节第二节 电气设备的主要参数电气设备的主要参数 目前，我国电力网的额定电压等级有目前，我国电力网的额定电压等级有0.22,0.38, 3, 6, 0.22,0.38, 3, 6, 10, 35,( 60), 110,(132) 10, 35,( 60), 110,(132) ，220, 330,500,750kV220, 330,500,750k
17、V等。等。 一般城市对中、小企业的供电。可采用一般城市对中、小企业的供电。可采用10kV10kV电压等级的电压等级的配电网络，对大、中企业的供电，可采用配电网络，对大、中企业的供电，可采用35 35 110kV110kV电压等电压等级的配电网络；大、中型企业内部，可采用级的配电网络；大、中型企业内部，可采用10kV10kV电压等级的电压等级的配电网络。配电网络。35kV35kV、110kV110kV电压等级，适用于中距离输电；电压等级，适用于中距离输电；220-500kV220-500kV电压等级，适用于远距离大容量的输电。大、中电压等级，适用于远距离大容量的输电。大、中容量的电动机可采用容量
18、的电动机可采用3kV3kV、6kV6kV和和10kV10kV的额定电压等级；小容的额定电压等级；小容量的电动机可采用量的电动机可采用0. 38/0 . 22kV0. 38/0 . 22kV的额定电压等级；并采用的额定电压等级；并采用0. 38/0 . 22kV0. 38/0 . 22kV三相四线制供电网络，照明灯及其他单相负三相四线制供电网络，照明灯及其他单相负载接在相电压上。直流载接在相电压上。直流220V220V、110V110V电压等级，广泛使用在发电压等级，广泛使用在发电厂、变电站的控制、信号及自动装置回路中。电厂、变电站的控制、信号及自动装置回路中。第二节第二节 电气设备的主要参数电
19、气设备的主要参数 2.2.发电机的额定电压发电机的额定电压 由表由表1-31-3表表1-41-4可见，发电机的额定电压比其所在电力网可见，发电机的额定电压比其所在电力网的额定电压高出的额定电压高出5%5%，这是考虑到一般电力网的电压损失为，这是考虑到一般电力网的电压损失为10%10%，如果线路首端电压比电力网额定电压高，如果线路首端电压比电力网额定电压高5%5%，则到末端，其，则到末端，其电压比电力网额定电压会低电压比电力网额定电压会低5%5%，从而保证末端用电设备工作，从而保证末端用电设备工作电压的偏移不会超出允许的范围，一般为电压的偏移不会超出允许的范围，一般为5%5%。 目前，我国发电机
20、额定电压的使用范围为：目前，我国发电机额定电压的使用范围为：6 .36 .310 10 .5kV.5kV用于用于l00MWl00MW及以下的小容量机组，及以下的小容量机组，13138kV8kV用于用于125MW125MW的汽的汽轮发电机和轮发电机和72725MW5MW的水轮发电机，的水轮发电机，15.75kV15.75kV用于用于200MW200MW的发电的发电机，机，18kV18kV及以上的电压等级用于及以上的电压等级用于300MW300MW及以上的大容量发电机。及以上的大容量发电机。珠江电厂为珠江电厂为4300MW4300MW，发电机出口电压为，发电机出口电压为20kV20kV。第二节第二
21、节 电气设备的主要参数电气设备的主要参数 3.3.变压器的额定电压变压器的额定电压 变压器一次绕组的额定电压根据升压还是降压变压器有变压器一次绕组的额定电压根据升压还是降压变压器有所不同。一般升压变压器是与发电机电压母线或与发电机所不同。一般升压变压器是与发电机电压母线或与发电机直接相连接，如图直接相连接，如图1-21-2所示，所以升压变压器的一次绕组的所示，所以升压变压器的一次绕组的额定电压应高出其所在电力网额定电压的额定电压应高出其所在电力网额定电压的5%5%，见表，见表1-41-4中注中注“”的数字。降压变压器对电力网而言相当于用电设备，的数字。降压变压器对电力网而言相当于用电设备，如图
22、如图1-21-2中的中的T2T2，所以其一次绕组的额定电压等于所接电力，所以其一次绕组的额定电压等于所接电力网的额定电压。但厂用变压器一次绕组的额定电压取所接网的额定电压。但厂用变压器一次绕组的额定电压取所接电力网额定电压的电力网额定电压的1.051.05倍。倍。第二节第二节 电气设备的主要参数电气设备的主要参数 考虑到带满负载时，变压器本身绕组有考虑到带满负载时，变压器本身绕组有5%5%的电压损失，的电压损失，变压器所接输电线路有变压器所接输电线路有5%5%1010的电压损失，所以对二次的电压损失，所以对二次侧电压等级较高时，二次绕组的额定电压比所接电力网的侧电压等级较高时，二次绕组的额定电
23、压比所接电力网的额定电压高出额定电压高出10%10%、对、对35kV35kV及以下较低的电压等级，视所接及以下较低的电压等级，视所接线路的长短及变压器阻抗电压大小分别高出所接电力网额线路的长短及变压器阻抗电压大小分别高出所接电力网额定电压的定电压的10105 5。 以珠江电厂为例，珠江电厂四台主变压器均为以珠江电厂为例，珠江电厂四台主变压器均为SFP7-SFP7-360000/220360000/220型，额定电压均为型，额定电压均为2422 2.5% / 20kV2422 2.5% / 20kV；其；其高压厂用变压器的型号有两种：高压厂用变压器的型号有两种：SFF7-40000/20SFF7
24、-40000/20；SFF7-31500/20SFF7-31500/20，额定电压均为，额定电压均为2022.5% / 6.3 2022.5% / 6.3 6.3kV6.3kV；其启动备用变压器型号为；其启动备用变压器型号为SFFZ7-40000/220SFFZ7-40000/220，额，额定电压均为定电压均为22081.25% / 6.3 6.3kV22081.25% / 6.3 6.3kV。第二节第二节 电气设备的主要参数电气设备的主要参数 此外，习惯上此外，习惯上1000V1000V及以上的电压等级称高压，小于及以上的电压等级称高压，小于1000V1000V的的电压等级称低压。这样分，是
25、由于这两种电压等级的电气设备电压等级称低压。这样分，是由于这两种电压等级的电气设备及装置，在构造和使用规则上有所不同，并不表明对人身安全及装置，在构造和使用规则上有所不同，并不表明对人身安全的危害程度。的危害程度。第二节第二节 电气设备的主要参数电气设备的主要参数二、额定电流二、额定电流 电气设备的额定电流是指在规定的外界环境温度条件电气设备的额定电流是指在规定的外界环境温度条件下，允许长期通过的最大电流值，此时设备的绝缘和载流下，允许长期通过的最大电流值，此时设备的绝缘和载流部分的长期发热温度不会超过规定的允许值。部分的长期发热温度不会超过规定的允许值。 我国规定的外界环境温度为：我国规定的
26、外界环境温度为： 电力变压器和电器（周围空气温度）电力变压器和电器（周围空气温度） 4040 发电机（冷却空气的温度）发电机（冷却空气的温度） 35403540 裸导线、绝缘导线和裸母线裸导线、绝缘导线和裸母线 2525 电力电缆：空气中敷设电力电缆：空气中敷设 3030 直埋敷设直埋敷设 2525第二节第二节 电气设备的主要参数电气设备的主要参数三、额定容量三、额定容量 发电机、变压器、电动机是用于转换功率的，所以都相发电机、变压器、电动机是用于转换功率的，所以都相应规定有额定容量，其规定条件与额定电流相同。应规定有额定容量，其规定条件与额定电流相同。 发电机的原动机只能提供有功功率，所以一般以有功功发电机的原动机只能提供有功功率，所以一般以有功功率（率（kWkW）表示，当用视在功率（）表示，当用视在功率（kVAkVA）表示时，需表明额定）表示时，需表明额定功率因数（功率因数（ ）。变压器的额定功率用视在功率（）。变压器的额定功率用视在功率（kVAkVA）表）表示，标明的是最大一线圈的容量。电动机由于铭牌上指的是示，标明的是最大一线圈的容量。电动机由于铭牌上指的是输出轴功率，所以用有功功率（输出轴功率，所以用有功功率（kWkW）表示，同时应标明额定）表示，同时应标明额定功率因数（功率因数（ ）和效率）和效率()()。谢谢谢谢！
