发电厂电气部分与磁流体发电

开始上课啦！！概述Generalintroduction一.发电厂和变电所的作用Actionofpowerplantandsubstation二.本门课主要内容Maincontentofthetext-books三.本门课的作用Actionoftheclass四.参考资料Thereferencebooks一、电力系统的构成1.发电厂：生产电能，并通过升压站将电能提高到一定高的电压等级。2.降压变电所：传输电能并改变电压（降压），直至达到负荷所需要的电压。发电厂变压器二、本门课程的主要内容1.短路电流计算2.高压电气设备3.电气主接线4.发电厂和变电所的自用电5.配电装置6.电气设备的选择7.发电厂和变电所的控制与信号三、本门课程的作用在完成《电路》、《电机学》、《电力系统分析》课程学习的基础上，通过本门课程的学习，使学生了解和掌握发电厂变电所电气部分的组成；高压开关电器的基本结构、工作原理及其选择；电气主系统的基本接线原理；高压配电装置的基本结构形式；发电厂变电所的控制与信号部分。该课程是本专业重要的专业课之一。四、参考资料1、《发电厂电气部分》中国电力出版社熊信银2、《发电厂电气部分》中国电力出版社姚春球3、《电力系统工程》上海电力学院陆敏政4、《电力工程设计手册》西北电力设计院第一章电力系统概述第一节电力系统的构成a.易于将其它形式的能转化为电能b.便于远距离输送（输电线路、电缆）c.电能集中，分配自由，能够满足各生产过程的工艺过程d.速度快（30万km/s），能量大，能做到约时停送电e.利用率高，清洁经济，便于自动化控制电能优点电力系统=发电厂+变电所+输电线路+用户图1-1电力系统示意图动力系统=电力系统+动力装置电力网=变压+输电线路图1-2从发电厂到用户的发、输、配电过程一、各种发电厂简介生产电能的工厂称为发电厂，按使用能源不同可为火电厂——煤（天然气、石油）———→热能———→电能燃烧化学能机械能水力发电厂——水（落差流量）——→机械能——→电能汽轮机水轮机反应堆核裂变机械能核电站——铀、钚——————→热能———→电能汽轮机其它能源发电厂：风力、地热、太阳能、潮汐能发电厂等。火力发电厂的分类a、凝汽式发电厂（专供发电）b、热电厂（发电兼供热）——在发电的同时将一部分作过功的蒸汽从汽轮机中抽出用管道输给附近需要热蒸汽的用户。利用率高,热能利用率由40％可提高到60％～70％c、燃气轮机发电厂燃料（石油、天然气）燃烧所产生的高温气体直接冲动燃气轮机的转子旋转。建设工期短，开停机灵活方便，便于电网调度控制，宜于承担高峰负荷而作为电力系统中的调峰电厂核电厂利用原子核裂变产生的高热将水加热为水蒸气驱动汽轮机发电机发电的电厂a.承担系统基本负荷b.设备利用小时数大于6500小时c.污染降低d.造价高但消耗燃料少，容量为50万kw的大电厂，需铀燃料20吨/年。e.应为发展前景，但有放射性污染，不宜建在人口稠密、地震活动地区特点美国纽约的一家核电厂的外观水力发电厂利用自然界江河水流的落差，通过筑坝等方式提高水位，使水的位能释放驱动水轮机发电机组发电的电厂依据提高水位的方法不同，水电站可分为：坝后式水电站：是在河流上建筑一座很高的拦河坝，提高上游水位形成水库，使坝的上下游形成落差，电站建在堤坝的后面。三峡水电站属于这种类型。引水式水电站：是在具有相当坡度的弯曲河段上游筑一低坝，拦住河水，然后利用沟渠或隧道，将上游直接引至建在河段末端的水电站。a.综合利用水资源项目，如发电、航运、灌溉等。b.丰水期满载，枯水期承担尖峰负荷c.开停机方便灵活d.不需燃料，发电成本低e.水工建筑工程量大，建设周期长f.设备利用小时数低调峰电站1500至3000小时基荷5000至6000小时特点坝后式水电站开始上课啦！！二、电力网连接发电厂和用户的中间环节，一般分成输电网和配电网两部分。输电网变电所220KV输电线路配电网配电变压器110KV配电线路输电网将电能输送到距离较远的各地区配电网或直接送给大型工厂企业；配电网将电能分配到各类用户1、电力网的接线方式无备用方式：仅用一回电源线向用户供电，电网结构简单、运行方便、投资少但可靠性差，宜向一般用户供电有备用方式：用户能从两回或两回以上线路得到供电的电网，供电可靠性高，运行控制较复杂，宜于对重要用户供电放射式无备用方式干线式树枝式有备用方式双回路放射式双回路干线式双环式单环式两端供电式2、变（配）电所的类型和作用变电所的作用：（1）改变电压（2）接受分配电能（3）把不同电压等级的网络连接起来▉枢纽变电所枢纽变电所位于电力系统的枢纽点，汇集多个电源，连接电力系统高压和中压的几个部分，电压等级一般为330～500kV。这种变电所一旦停电，将造成大范围停电，引起系统解列，甚至整个系统瘫痪。因此，枢纽变电所对电力系统运行的稳定和可靠性起着重要作用。说明：330kV电压为非国际标准电压等级。在我国电力系统中只有个别输电线路在使用。▉中间变电所中间变电所的电压等级一般为220～330kV，汇集2～3个电源和若干线路，高压侧起交换功率的作用，或使长距离输电线路分段，同时降压对一个区域供电。这样的变电所在系统中主要起中间环节的作用，故称中间变电所。全所停电后，将引起区域电网的解列。▉地区变电所和终端变电所地区变电所地区变电所的电压等级一般为110～220kV，主要向一个地区用户供电，是一个地区或一个中小城市的主要变电所，一旦停电，将造成该地区或城市供电的紊乱，甚至中断供电。终端变电所终端变电所位于配电线路的末端，接近负荷处，电压等级一般为35～110kV，经降压后直接向用户供电。降压后的电压一般为10kV和0.4kV，分别向不同的用户供电。按作用划分：1）升压变电所：设于发电厂内或电厂附近，将发电机电压升高由高压输电线路将电能送入电力系统2）降压变电所：位于负荷或网络中心，连接电力系统各部分，降低电压，供地区负荷用电3）开关站：仅起连接电力系统各部分的作用，可以进行输电线路的断开或接入，无变压器进行电压变换，一般是为了电力系统的稳定而设置的。三、电力负荷分类电力用户从电力系统中取用的用电功率，称为用电负荷，包括有功负荷和无功负荷。按用户负荷的重要程度可分为：类：可停电纺织厂、造纸厂等备损坏或大量减产，如类：供电中断，生产设炼钢厂、矿井用电等身安全、巨大损失，如类：供电中断，损害人IIIIII对I类负荷应有两个以上独立的电源供电，备有备用柴油发电机；II类负荷由不同的变压器或两条母线取得两路电源，III类负荷单回路供电即可第二节电力系统联网运行的优越性提高供电的可靠性减少总用电负荷的峰值可以安装高效率的大容量机组可以水火互济节约能源改善电网调节性能可以提高电能质量减少系统中总备用容量的比重▉▉▉▉▉▉第三节电能的质量标准衡量电能的指标主要是频率、电压和波形一、频率我国规定的电力系统的额定频率为50HZ大容量系统允许频率偏差±0.2HZ中小容量系统允许频率偏差±0.5HZ。二、电压三、波形:电力系统的供电电压（或电流）的波形为严格的正弦形。三相异步电动机的调速方法有：(1)改变极对数p；(2)调节电源频率f；(3)使电动机的转差率发生变化线路额定电压正常运行电压允许变化范围35kv及以上±5%Ue10kv及以下±7%Ue低压照明及农业用电(+5%~-10%)Uepsfn)1(60第四节电力系统的电压等级一、电力系统的额定电压等级额定电压的确定方法用电设备的额定电压=电力网的额定电压发电机的额定电压=1.05电力网额定电压图1-3用电设备和发电机额定电压说明变压器的额定电压：一次侧相当于用户其额定电压=电力网的额定电压，但与发电机直接相连的=1.05电力网的额定电压二次侧相当于电源，其额定电压=1.1电力网的额定电压，但10kv及以下阻抗电压小于7.5%=1.05电力网的额定电压例1、已知图所示系统中线路的额定电压，试求发电机和变压器的额定电压图1-4例1-1供电系统图解：发电机G的额定电压UN.G=1.05UN.1WL=1.05×6=6.3kV变压器1T的额定电压UIN.IT=UN.G=6.3kVU2N.2T=1.1UN.2WL=1.1×110=121kV1T额定电压为6.3/121kV变压器2T的额定电压UIN.IT=UN.2WL=110kVU2N.2T=1.05UN.3WL=1.05×10=10.5kV2T的额定电压为110/10.5kV开始上课啦！！我国交流电力网和电气设备的额定电压（kv）用电设备额定电压与电力网额定电压发电机额定电压变压器额定电压原边绕组副边绕组接电力网接发电机0.230.220.230.230.400.380.400.4033.1533.153.15及3.366.366.36.3及6.61010.51010.510.5及11353538.5606066110110121220220242330330363500500550750750825二、电压等级的选择大型联合企业用电量很大，往往以110KV和220KV供电中型企业多以35KV供电一般工厂可用10KV供电小型工厂可用低压380V供电。工矿企业内部配电线路电压分为高压配电电压和低压配电电压。高压配电多为10KV，如果工厂拥有较多6KV高压用电设备，可考虑用6KV作为工厂高压配电电压，如果仅有个别6KV用电设备，则可通过专用的10/6.3KV变压器单独供电，大型企业厂区范围很大，也有采用35KV作为厂区高压配电电压深入车间，直接降为380V供给低压用电设备，可省去10KV这一中间变压环节。工厂内部低压配电多为380/220V第五节电力系统的中性点接地方式1、电力系统的中性点：发电机、变压器的中性点且指变压器Y形接线2、运行方式共三种：中性点不接地运行方式中性点经消弧线圈接地运行方式中性点直接接地运行方式前两种接地系统统称为--------小接地电流系统，后一种接地系统又称为--------大接地电流系统3、分析中性点运行方式的目的：运行方式的不同会影响运行的可靠性、设备的绝缘、通信的干扰、继电保护等C—各相对比地之间是空气层，空气是绝缘介质，组成分散电容为了方便讨论，认为：1）、三相系统对称（即电源中性点的电位为零）2）、对地分散电容用集中电容表示,相间电容不予考虑3）、假设三相系统完全对称，则负荷电流、、对称。4）、中性点与地电位一致cuIcwI一、中性点不接地系统cvI1、正常运行情况：（3）各相对地电容电流的相量和为零，所以没有电容电流流过大地N负荷UVWVCUCWC（2）各相对地的电压分别为电源各相的相电压。(1）中性点与地等电位，即0NUW单相接地后，中性点N对地电压变为WU则U相对地电压wunuudUUUUU则V相对地电压wVnVVdUUUUU此时，U、W相间电压为udU'vdU'V、W相间电压为U、V相间电压为uvU'UUVUWUU由相量图看：WUudU'vdU'uvU'cvIcuIcI即：wdvdudUUUU大小为三倍的相电压UUVUWUU接地电流为)(cvcucIII由相量图看：三相的线电压WUudU'vdU'uvU'cvIcuIcI对称且大小不变（2）3-6KV系统当接地电流≤30A时3、适用范围：（1）电压在500V以下的三相三线制系统（3）10KV系统当接地电流≤20A时（4）35KV系统当接地电容电流≤10A时单相接地故障：（假设W相接地，接地电阻为零）（1）中性点对地电压为故障相电压：WU线电压保持不变（3）接地电流为容性，等于正常时一相对地电容电流的3倍N负荷UVWVCUCWC（2）U、V两相对地电压升高了3倍，分析当发生单相接地故障时：电压发生变化:故障相电压下降（零）非故障相上升（线电压）对地电流发生变化：为原来单相对地电容电流的3倍。结论•绝缘水平按线电压设计•三相系统仍然对称，可以继续运行2小时•因存在