电力设计2013年.08.08

电力设计目录•电力系统概述•发电厂•输电线路•变电站•设计流程电力系统概述发电厂、变电站（整流站）开关站、电力线路用电设备•电力系统：•定义：由电能的生产、转换、分配、输送和使用等设备联系在一起组成的统一整体。•电网：在电力系统中除去发电厂和用电设备以外的部分称为电力网络，简称电网。一个电网由很多变电站、开关站和电力线路组成。电力系统电网电压：我国电网目前常用的电压等级有：直流：交流低压(LV)：380V/220V中压(MV）：3kV、6kV、10kV、20kV高压(HV）：35kV、66kV、110kV、220kV、330kV超高压(EHV）：500kV、750kV特高压(UHV）：1000kV±400kV：格尔木—拉萨（青藏联网）±500kV±660kV：宁东—山东±800kV±1100kV：新疆—四川（预计2015年建成投运）发电厂电厂变电站10kV/500kV500kV电网220kV电网500kV/220kV变电站220kV/110kV变电站110kV/10kV变电站0.4kV电网电力系统示意图110kV电网110kV电网10kV电网10kV电网10kV电网用户箱变台变电网我国电力系统发电集团五大发电集团：华能、大唐、华电、国电、中电投。四小豪门：国投、国华、华润、中广核其他：鲁能、粤电、北方电力、深能源、京能、浙能、晋能、苏能、滇能等。国家电网东北电网：辽宁、吉林、黑龙江、蒙东。内蒙古电力（集团）有限责任公司：蒙西8个盟市供电营业区中国电力系统电网公司南方电网：广东、广西、云南、贵州、海南、超高压输电公司华北电网：北京、天津、河北、山西、山东。西北电网：陕西、甘肃、青海、宁夏、新疆、西藏。华东电网：上海、浙江、江苏、安徽、福建。华中电网：湖北、湖南、河南、江西、四川、重庆。海南黑龙江吉林辽宁河北山东福建江西安徽湖北湖南广东广西上海河南山西蒙东陕西宁夏甘肃青海四川贵州云南西藏新疆江苏浙江北京重庆天津蒙西华中电网西北电网华北电网东北电网南方电网辽宁、吉林、黑龙江、蒙东北京、天津、河北、山西、山东陕西、甘肃、宁夏、青海、新疆、西藏河南、湖北、湖南、江西、四川、重庆广东、广西、云南、贵州、海南台湾华东电网上海、安徽、江苏、浙江、福建我国电网蒙西海南发电厂发电厂的分类•根据所用能源不同，发电厂主要有：•火力发电厂•水力发电厂•核动力发电厂•其它能源（太阳能、风力、潮汐等）发电厂。火电厂火电厂基本原理蒸汽管道汽轮机储煤场烟囱输煤皮带升压站锅炉江河或水库冷凝器发电机冷却水冷凝塔蒸汽管道汽轮机储煤场烟囱升压站发电机水电厂水电厂坝顶道路坝前水位拦污栅进水闸门发电机输电线路坝后水位水电厂基本原理核电厂核反应堆安全外壳冷却器发电机汽轮机核反应堆风电厂风电厂太阳能（光伏）电厂潮汐发电厂输电线路输（送）电线路的基本概念1、送电线路的任务是输送电能，并联络各发电厂，变电站（所），实现电力系统联网。高压输电线路是电力工业的大动脉，是电力系统的重要组成部分。2、输电线路的电压等级有：交流0.4kV,10kV,35kV，66kV，110kV，220kV，330kV，500kV，750kV，1000kV和直流±500kV，±800kV。3、目前采用的送电线路有两种：架空线路，电力电缆线路。4、构成架空输配电线路的主要部件有:导线、避雷线（简称地线）、金具、绝缘子、杆塔、拉线和基础、接地装置等。接地装置俯视图1－避雷线；2－双分裂导线；3－塔头；4－绝缘子；5－塔身；6－塔腿；7－接地引下线；8－接地装置；9－基础；10－间隔棒；12103456987交流同塔双回架空输电线路高压同塔四回架空输电线路0.4kV低压三项四线制供电电路±800kV向上线直线塔±800kV直流输电线路宁东—山东±660kV直流输电线路±500kV同塔双回直流输电线路电缆铝芯电缆铜芯电缆电缆隧道电缆排管电缆敷设电缆沟电缆沟电缆穿管、直埋电缆穿管、直埋电缆敷设变电站变电站各专业简介•变电一次•变电二次•通信•土建一、变电一次设备一次设备是指直接生产、输送和分配电能的高压电气设备。主要包括：•联接设备：母线，导线•变换设备：变压器、电压互感器、电流互感器等；•控制设备：断路器（开关）、隔离开关（刀闸）等；•保护设备：熔断器、避雷器等；•补偿设备：电容器；•成套设备：高低压开关柜、低压配电屏等；由一次设备相互连接，构成发电、输电、配电的电气回路称为一次回路或一次接线系统。•母线：在变电所中各级电压配电装置的连接，以及变压器等电气设备和相应配电装置的连接，大都采用的裸导线。•母线的作用：汇集、分配和传送电能。•装设母线的必要性：在变电所中，进出线之间需要一定的电气安全间隔，所以无法从一处同时引出多个回路；而采用母线装置才能保证电路接线的安全性和灵活性，所以在复杂的系统中母线很有必要。•母线按结构分为硬母线和软母线。（一）母线双分裂软母线支柱绝缘子硬母线（管母）软母线悬式绝缘子串矩形硬母线（简称母排）1、电力变压器的用途•变压器是一种把电压和电流转变成另一种（或几种）同频率的不同电压电流的电气设备。•变压器是电力系统中数量极多且地位十分重要的电气设备。其功能是将电力系统中的电能电压升高或降低，以利于电能的合理输送、分配。（二）变压器10kV/0.4kV配电三相变压器高压套管三相三线0.4kV低压套管三相四线高压套管三相三线10kV高压套管三相三线低压套管高压套管高压三相变压器低压套管高压单相变压器高压单相变压器箱式变压器柱上变压器柱上变压器（台变）1、高压断路器是发电厂、变电所一次系统中的重要电气设备，它用来切断和接通负荷电路，以及切断故障电路，防止事故扩大，保证安全运行。2、作用：（1）正常运行时，能够接通、切断正常负荷电流；（2）系统故障时，能够配合继电保护装置，切除故障电流。3、断路器的分类（1）油断路器：灭弧和绝缘介质是绝缘油。（2）压缩空气断路器：灭弧和绝缘介质是压缩空气。（3）真空断路器：灭弧和绝缘介质是真空。（4）SF6断路器：灭弧和绝缘介质是SF6。（三）断路器油断路器真空断路器真空断路器SF6断路器SF6断路器少油断路器真空断路器断路器手车（低压）空气断路器（四）隔离开关1、隔离开关的特点：不具有灭弧装置，不能用于接通和切断短路电流以及负荷电流。2、隔离开关作用：（1）将被检修的设备与带电部分隔开，形成明显断开点，保证其他设备和线路检修的安全；（2）拉合小电流的电路，如：电压互感器、避雷器、空载母线、小容量的无负荷变压器、无负荷或小负荷线路等；（3）改变中性点运行方式；（4）母线倒闸操作；（倒母线中负荷倒换操作）3、隔离开关操作原则：禁止隔离开关带负荷操作；禁止带电合地刀。4、隔离开关与断路器的配合：（1）送电顺序：先合隔离开关，再合断路器；（2）停电顺序：先断断路器，再断隔离开关。5、隔离开关的分类：（1）按装设地点可分为：户内式、户外式；（2）按极数可分为：单极、三极；（3）按绝缘支柱数目可分为：单柱式、双柱式、三柱式；（4）按动作方式可分为：闸刀式、旋转式、插入式；（5）按有无接地刀闸可分为：带接地刀、不带接地刀；（6）按操动机构可分为：手动式、电动式、液压式；（7）按用途可分为：一般用、快分用和中性点接地用。（1）V型隔离开关V型隔离开关广泛用于35～110kV电压等级中（2）双柱型隔离开关双柱型隔离开关，广泛用于10～220kV配电装置中。GW4-252型隔离开关GW4-40.5高压隔离开关GW4-126型隔离开关（2）双柱型隔离开关（3）三柱型水平旋转式隔离开关（3）三柱型水平旋转隔离开关（4）单注式垂直伸缩型隔离开关（5）剪刀型隔离开关（5）剪刀型隔离开关GN22－12隔离开关GN2－35隔离开关GN27－40隔离开关（6）户内式隔离开关GN30－10型隔离开关1、工作原理及应用•熔件的熔点不高，电流流过熔件时会产生熔件使温度升高，当温度高于其熔点，熔件逐步烧断，从而切断电流。熔件熔断后，只要重新更换新的熔件，就可继续工作。•熔断器兼有开关（只能断开）和保护的功能，是供电末端广泛采用的设备。2、熔断器分类：跌落式熔断器、支柱式限流熔断器、微型熔断器。(五)熔断器跌落熔断器俗称跌落保险，是10kV配电线路分支线和配电变压器最常用的一种短路保护开关，也常用于35kV变电站所用变保护，它具有经济、操作方便、适应户外环境性强等特点。它安装在10kV配电线路分支线上，可缩小停电范围；因其有一个明显的断开点，具备了隔离开关的功能，给检修线路和设备创造了一个安全作业环境，增加了检修人员的安全感。安装在配电变压器上，可以作为配电变压器的主保护，所以，在10kV配电线路和配电变压器中得到了普及。限流熔断器限流熔断器器低压小型熔断器（六）互感器互感器是一种电压电流变换设备，原理上相似于变压器。1、互感器的作用：（1）量程转换变电站中各种测量、保护和监视设备都属于低压系统（二次部分），这些设备都不能直接接入到变电站的高压系统（一次部分）上，就要通过互感器把高压设备上的大电压、大电流转换为各种仪器仪表能接受的小电压、小电流。（2）高低压系统的隔离高压互感器的原边是接在高压系统上的，经过互感器把高压系统和二次回路隔离开来，可以有效地保证人员和设备的安全。2、电压互感器（PT）（1）工作原理电力系统中广泛采用的是电磁式电压互感器，其工作原理与变压器相似。（2）特点①容量很小，类似一台小容量变压器。②二次侧负荷比较恒定，所接测量仪表和继电器的电压线圈阻抗很大，因此，在正常运行时，电压互感器接近于空载状态。（3）分类电压互感器按其绝缘结构形式，可分为干式、浇注式、充气式、油浸式等几种；根据相数可分为单相和三相；根据绕组数可分为双绕组和三绕组。①干式电压互感器相对于油式电压互感器,干式电压互感器因没有油，也就没有火灾、爆炸、污染等问题。适用于500V以下低压接线。②浇注式电压互感器用于35kV及以下电压等级。环氧树脂浇注体下部涂有半导体漆并与金属底板相连以改善电场的不均匀性和电力线畸变的情况。该型互感器优点是运行维护方便，但一旦损坏，不能检修只有更新。③油浸式电压互感器普通油浸式电压互感器的额定电压制成3-35kV等级，铁芯和绕组均放于充满油的油箱内，绕组通过套管引出。3、电流互感器（CT）（1）工作原理电力系统中广泛采用的是电磁式电压互感器，其工作原理与变压器相似：（2）特点①一次线圈串联在电路中，并且匝数很少；②二次线圈所接仪表和继电器的电流线圈阻抗都很小，所以正常情况下，电流互感器在近于短路状态下运行。（3）分类电流互感器的种类很多，根据安装地点可分为户内式和户外式；根据安装方式可分为穿墙式、支持式和套管式；根据绝缘结构可分为干式、浇注式和油浸式；根据原边绕组的结构型式可分为单匝式和多匝式等。①穿墙式电流互感器一般用在从室内到室外的连接，它可以作为穿墙套管，又是电流互感器，可以减少占地面积，减少设备。装入式电流互感器它是为了节省空间面设计的，它没有外壳，可装入到其它电气设备中，一般安装在大容量变压器和多油式断路器的油箱内部。支持式电流互感器4、电压互感器和电流互感器区别（1）电压互感器主要用于测量电压用，电流互感器是用于测量电流用。（2）电流互感器二次侧负载很小，相当于短路，正常运行时不允许开路；电压互感器二次侧负载很大，相当于开路，正常运行时不允许短路。电压互感器限流熔断器避雷器隔离开关电流互感器（七）开关柜•定义：高压开关柜是金属封闭开关设备的俗称，是按一定的电路方案将有关电气设备组装在一个封闭的金属外壳内的成套配电装置。高压开关柜广泛应用于配电系统，作接受与分配电能之用。既可根据电网运行需要将一部分电力设备或线路投入或退出运行，也可在电力设备或线路发生故障时将故障部分从电网中快速切除，从而保证电网中无故障部分的正常运行，以及设备和运行维修人员的安全。因此，高压开关柜是非常重要的配电设备，其安全、可靠运行对电力系统具有十分重要的意义。高压开关柜的分类：绝缘类型空气绝缘金属封闭开关柜SF6气体绝缘金属封闭开关设备(充气柜)结构类型铠装式间隔式箱式各室间用金属板隔