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、 基本形式及電能質量與供電可靠性2 電氣接線、設備的基本概念與定義3 開關電器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 電氣主接線的結構形式、運行與操作9 自用電接線10 配電裝置的結構形式,教學內容,教學內容1,11 配電設備的選擇計算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 配電設備的運行與維護19 附錄、參考文獻,教學內容,教學內容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問題。,教學內容,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、變電站的生產和工作人員的生活對內供電的部分稱為廠(站)用電接線。對一次接線中的設備實施測量、控制、調節(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、設備的基本概念與定義,,最佳轉速與水頭和流量有關，按式(2-1)式確定。,10,第2章 電氣

6、接線、設備的基本概念與定義,11,第2章 電氣接線、設備的基本概念與定義,12,第2章 電氣接線、設備的基本概念與定義,二、異步發(fā)電機的型式與參數(shù),,異步電機轉子上沒有獨立的勵磁裝置提供勵磁電流，它只能依靠轉子與定子磁場的旋轉速度不同步使轉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。定義異步電機的轉差率為,13,第2章 電氣接線、設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)電機轉子的轉速稱為額定轉速，其對應的轉差率稱為額定轉差率，定義式為,15,第2章 電氣接線、設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)電廠經升壓后將電能送入樞紐變電站或區(qū)域性變電站，然后經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、設備的基本概念與定義,圖2-3 普通雙繞組變壓器的結構示意圖,17,第2章 電氣接線、設備的基本概念與定義,,兩側引出的線電壓之間的相位關系的解析式為,18,第2章 電氣接線、設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、設備的基本概念與定義,

10、22,第2章 電氣接線、設備的基本概念與定義,圖2-7 普通三繞組變壓器的結構,圖2-8 三繞組變壓器的等值電路,23,第2章 電氣接線、設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、設備的基本概念與定義,,圖2-9 自耦三繞組變壓器原理性結構圖,26,第2章 電氣接線、設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共有，高中壓兩側有直接的電氣聯(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）高中壓兩側只能接為星形，并必須將中性點接地。,28,第2章 電氣接線、設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的相電壓，電壓升高的倍數(shù)為,30,第2章 電氣接線、設備的基本概念與定義,第三節(jié) 輸配電設備的功能及分類,,除主體設備發(fā)電機、變壓器外，發(fā)電廠、變電站還有許多配電設備，這些配電設備可分為5類：1)開關電器；2)限流電器；3)互感器；4)導體與絕緣子；5)補償設備；6）防雷與接地設備。本課程主要講述前5種配電設備。,31,第2章 電氣接線、設備的基本概念與定義,一

13、、開關電器,,開關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配置一組開關電器，這組開關電器由兩個及兩個以上的開關設備組成。,32,第3章 電氣接線、設備的基本概念與定義,二、限流電器,,保證開關電器在電力系統(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短路電流的手段之一。,33,第2章 電氣接線、設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備，使發(fā)電、輸電、配電、用電組成一個可靈活調度的系統(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量，需要在交流電網中安裝一些補償器，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)電機在結構與運行特性上有何差別?其額定轉速與額定功率因數(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構有何異同？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