發(fā)電廠變電站電氣部分2_基本概念與定義

1、電力系統(tǒng)規(guī)劃與可靠性發(fā)電廠變電站電氣部分2019版,****老師,email：****QQ群： ****,教學安排,學分：2 （選修）講課/課外：40/40 學時周數(shù)：10 （7周-16周）教學方式：講授與自學相結(jié)合， 輔助練習、課堂討論、課堂練習考核形式：考試 （平時30%，期終考試70% ）答疑地點、時間： 上課教室、最后兩次課教師：****老師email ： ****,教學安排,1

2、 基本形式及電能質(zhì)量與供電可靠性2 電氣接線、設(shè)備的基本概念與定義3 開關(guān)電器4 限流電器5 互感器6 導體與絕緣子7 交流輸電補償器8 電氣主接線的結(jié)構(gòu)形式、運行與操作9 自用電接線10 配電裝置的結(jié)構(gòu)形式,教學內(nèi)容,教學內(nèi)容1,11 配電設(shè)備的選擇計算12 測量、信號與控制系統(tǒng)13 直流操作電源14 同步發(fā)電機的正常運行情形操作15 同步發(fā)電機的異常運行狀態(tài)與事故處理16 異步發(fā)電機的運行17 變壓器的

3、負載能力18 配電設(shè)備的運行與維護19 附錄、參考文獻,教學內(nèi)容,教學內(nèi)容2,掌握《發(fā)電廠變電站電氣部分》課程的基本知識、基本理論和基本分析方法 。了解《發(fā)電廠變電站電氣部分》在電力系統(tǒng)中的應用情況及相關(guān)問題。,教學內(nèi)容,教學目的,《發(fā)電廠變電站電氣部分》（第四版）牟道槐 重慶大學出版社2017年3月第4版,教學內(nèi)容,教 材,一次接線指的是對用戶供電的電路部分。其中，對外供電(或由外部受電)的部分稱為主接線。為

4、了保證發(fā)電廠、變電站的生產(chǎn)和工作人員的生活對內(nèi)供電的部分稱為廠(站)用電接線。對一次接線中的設(shè)備實施測量、控制、調(diào)節(jié)的電路部分稱為二次接線。,第一節(jié)　一次接線與二次接線,7,第2章 電氣接線、設(shè)備的基本概念與定義,圖2.1 對近區(qū)供電的小容量電廠一次接線,8,第1章 基本形式及電能質(zhì)量與供電可靠性,一、同步發(fā)電機的基本形式與參數(shù),,同步發(fā)電機轉(zhuǎn)子上有勵磁繞組，由獨立的勵磁裝置提供勵磁電流。勵磁繞組的中心線稱為d軸（又稱為直軸），與

5、其正交的軸稱為q軸（又稱為交軸）。勵磁裝置提供的勵磁電流在發(fā)電機定子與轉(zhuǎn)子的氣隙中生成磁場，定子繞組切割該磁場生成的電勢稱為同步電勢。因此同步發(fā)電機既是有功電源也是無功電源、無功負荷，其無功狀態(tài)主要由 和機端電壓的大小關(guān)系確定。目前同步發(fā)電機在電力系統(tǒng)中的容量占絕對優(yōu)勢。,第二節(jié) 發(fā)電機、變壓器的基本形式與參數(shù),9,第2章 電氣接線、設(shè)備的基本概念與定義,,最佳轉(zhuǎn)速與水頭和流量有關(guān)，按式(2-1)式確定。,10,第2章 電氣

6、接線、設(shè)備的基本概念與定義,11,第2章 電氣接線、設(shè)備的基本概念與定義,12,第2章 電氣接線、設(shè)備的基本概念與定義,二、異步發(fā)電機的型式與參數(shù),,異步電機轉(zhuǎn)子上沒有獨立的勵磁裝置提供勵磁電流，它只能依靠轉(zhuǎn)子與定子磁場的旋轉(zhuǎn)速度不同步使轉(zhuǎn)子繞組切割定子磁場而生成勵磁電流，因此又稱為感應電機。定義異步電機的轉(zhuǎn)差率為,13,第2章 電氣接線、設(shè)備的基本概念與定義,圖2-2 雙饋電機接線圖,14,第2章 電氣接線、設(shè)備的基本概念與定義,

7、,將機端電壓、頻率、冷卻條件、輸出有功和無功均為額定值的運行狀態(tài)稱為額定運行狀態(tài)。在額定運行狀態(tài)下，異步發(fā)電機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速稱為額定轉(zhuǎn)速，其對應的轉(zhuǎn)差率稱為額定轉(zhuǎn)差率，定義式為,15,第2章 電氣接線、設(shè)備的基本概念與定義,三、變壓器的基本形式與參數(shù),,由于發(fā)電廠經(jīng)升壓后將電能送入樞紐變電站或區(qū)域性變電站，然后經(jīng)多層次降壓分配到各基層用戶，其中跨越的電壓等級由0.4~1 000 kV，因此電力系統(tǒng)中變壓器的安裝容量遠大于發(fā)電機的安裝容量

8、，前者約為后者的7～8倍并隨電力系統(tǒng)電壓的提高，電氣化用電區(qū)域的延伸而將進一步擴大到9～10倍。其中絕大多數(shù)為110 kV及以下電壓等級的變壓器。,16,第2章 電氣接線、設(shè)備的基本概念與定義,圖2-3 普通雙繞組變壓器的結(jié)構(gòu)示意圖,17,第2章 電氣接線、設(shè)備的基本概念與定義,,兩側(cè)引出的線電壓之間的相位關(guān)系的解析式為,18,第2章 電氣接線、設(shè)備的基本概念與定義,圖2-4 YD11接線的雙繞組變壓器相量圖,圖2-5 雙繞組變壓器

9、的T型等值電路,19,第2章 電氣接線、設(shè)備的基本概念與定義,,為便于計算鐵芯的損耗，將T型電路近似為Γ型電路和。如圖2.6所示。,圖2-6 雙繞組變壓器的Γ型等值電路,20,第2章 電氣接線、設(shè)備的基本概念與定義,,變壓器的短路電壓百分值是一個十分重要的參數(shù)，其定義為由雙繞組變壓器的4個試驗數(shù)據(jù)可以算出其等值電路中的參數(shù)。當電壓取kV，功率取kVA時，其Γ型等值電路中的參數(shù)為：,21,第2章 電氣接線、設(shè)備的基本概念與定義,

10、22,第2章 電氣接線、設(shè)備的基本概念與定義,圖2-7 普通三繞組變壓器的結(jié)構(gòu),圖2-8 三繞組變壓器的等值電路,23,第2章 電氣接線、設(shè)備的基本概念與定義,,由3組短路試驗數(shù)據(jù)求出3個短路電壓百分值與短路損耗,24,第2章 電氣接線、設(shè)備的基本概念與定義,,繼而求出3個漏電抗與電阻,25,第2章 電氣接線、設(shè)備的基本概念與定義,,圖2-9 自耦三繞組變壓器原理性結(jié)構(gòu)圖,26,第2章 電氣接線、設(shè)備的基本概念與定義,,定義型式系數(shù)

11、從而有WS承受的負荷量按WS和WC安匝平衡從而有WC承受的負荷量,27,第2章 電氣接線、設(shè)備的基本概念與定義,,由于自耦變壓器公共繞組為高中壓兩側(cè)共有，高中壓兩側(cè)有直接的電氣聯(lián)系，與普通變壓器相比較，具有以下特點：1）等值電路中高中壓之間的漏抗2）高中壓兩側(cè)只能接為星形，并必須將中性點接地。,28,第2章 電氣接線、設(shè)備的基本概念與定義,,圖2.10 單相接地時自耦變壓器,29,第2章 電氣接線、設(shè)備的基本概念與定

12、義,,由圖2.8可見，此時a，c兩相端口對地電壓遠大于中壓側(cè)的相電壓，電壓升高的倍數(shù)為,30,第2章 電氣接線、設(shè)備的基本概念與定義,第三節(jié) 輸配電設(shè)備的功能及分類,,除主體設(shè)備發(fā)電機、變壓器外，發(fā)電廠、變電站還有許多配電設(shè)備，這些配電設(shè)備可分為5類：1)開關(guān)電器；2)限流電器；3)互感器；4)導體與絕緣子；5)補償設(shè)備；6）防雷與接地設(shè)備。本課程主要講述前5種配電設(shè)備。,31,第2章 電氣接線、設(shè)備的基本概念與定義,一

13、、開關(guān)電器,,開關(guān)電器的功能是接通與切斷電路。在電氣一次接線中，一般應在每一條支路的電源側(cè)配置一組開關(guān)電器，這組開關(guān)電器由兩個及兩個以上的開關(guān)設(shè)備組成。,32,第3章 電氣接線、設(shè)備的基本概念與定義,二、限流電器,,保證開關(guān)電器在電力系統(tǒng)短路時能可靠切斷電路的措施從兩方面考慮：1)提高開關(guān)電器的斷流能力；2)降低電力系統(tǒng)的短路電流。加裝限流電器是降低低壓電網(wǎng)短路電流的手段之一。,33,第2章 電氣接線、設(shè)備的基本概念與定義,三、

14、互感器,,互感器的作用是將一次接線系統(tǒng)的高電壓、大電流變換成標準等級的低電壓(例如100 V)和小電流(例如5 A)，向二次測量、控制與調(diào)節(jié)裝置及儀表提供電流、電壓信號。主要包括電壓互感器(YH)與電流互感器(LH)。,34,第2章 電氣接線、設(shè)備的基本概念與定義,四、導體與絕緣子,,導體的作用是連接各電氣設(shè)備，使發(fā)電、輸電、配電、用電組成一個可靈活調(diào)度的系統(tǒng)。自身包裹絕緣的導體稱為電纜(或電線)，無絕緣的導體稱為裸導體。裸

15、導體需要絕緣子支撐或懸掛(分別稱為支持絕緣子與懸式絕緣子)。裸導體穿越建筑物(墻或樓板等)或非絕緣材料隔板時需要使用穿墻絕緣套管。,35,第2章 電氣接線、設(shè)備的基本概念與定義,五、交流輸電補償器,,向用戶提供優(yōu)質(zhì)的電力，是發(fā)輸配電的最終目的。為了提高傳輸能力和保證供電質(zhì)量，需要在交流電網(wǎng)中安裝一些補償器，最主要的補償器是并聯(lián)無功補償器和串聯(lián)電抗補償器。,36,第2章 電氣接線、設(shè)備的基本概念與定義,,圖2-11 交流輸電線等值電路

16、圖,圖2-12 交流輸電線相量圖,37,第2章 電氣接線、設(shè)備的基本概念與定義,,由圖2-12可見可得有、無功電流與電壓幅值和相角的關(guān)系由式（2-22）可將流入2節(jié)點的功率算式寫為,38,第2章 電氣接線、設(shè)備的基本概念與定義,,將式（2-23）中電壓幅值與相角的1，2下標交換，即得流入1節(jié)點的功率表達式,39,第2章 電氣接線、設(shè)備的基本概念與定義,,思 考 題1.名詞解釋：一次接線；二次接線；主接線；廠(站)用

17、電接線。2.同步發(fā)電機的基本參數(shù)有哪些?水輪發(fā)電機與汽輪發(fā)電機的轉(zhuǎn)速有何差別?為什么大容量機組額定功率因數(shù)較高?3.異步發(fā)電機與同步發(fā)電機在結(jié)構(gòu)與運行特性上有何差別?其額定轉(zhuǎn)速與額定功率因數(shù)的含義與同步發(fā)電機有何不同?,40,第2章 電氣接線、設(shè)備的基本概念與定義,,4.繪出普通雙繞組變壓器的T型和Г型等值電路，并解釋電路中文字符號的含義。5.變壓器的基本參數(shù)有哪些?短路電壓百分值uS%的物理意義為何?為什么隨變壓器容量的增加其

18、uS%相應提高? 6.已知一臺220 kV雙繞組變壓器的技術(shù)數(shù)據(jù)為：SN=180 MVA，US%=14，ΔPS=1 005 kW，I0%=2.5，ΔP0=294 kW，計算該變壓器Г型等值電路中的阻抗參數(shù)。,41,第2章 電氣接線、設(shè)備的基本概念與定義,,7.普通三繞組升壓變壓器與降壓變壓器的參數(shù)與用途有何差別？8.自耦三繞組變壓器與普通三繞組變壓器的結(jié)構(gòu)有何異同？什么叫自耦變壓器的型式容量？為什么自耦變壓器高中壓之間的傳輸容