发电厂电气设备及运行.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,发电厂电气设备及运行,第一章 电力系统概述,1.1,电力系统的组成,1.2,工厂供配电系统,1.3,电能的质量指标,1.1,电力系统的组成,电能是现代人们生产和生活的重要能源，它属于二次能源。,发电厂将一次能源（如煤、油、水、风、太阳能、原子能等）转换成电能，而电能的输送、分配简单经济，便于控制、调节和测量，又易于转化为其他形式的能（机械能、光能、热能），因此电能在现代工农业生产和整个国民经济生活中得到广泛的运用。,电力系统是由发电厂,电力网和电能用户组成的一个发电,输电,变电配电和用电的整体,1.1.1电力系统,电力系统,由不同类型的发电机，配电装置，输、配电线路，升压及降压变电所和用户组成一个整体，对电能进行不间断的生产和分配。,G,发电机,升压变压器,高压输电线路,降压变压器,高压配电线路,降压变压器,低压配电线路,35500kV,610kV,220/380V,G,3.15500kV,电力系统送电过程示意图,1.1.1,电力系统,G,G,G,G,G,G,G,工厂总降压变电所,车间变电所,35110kV,线路,35110kV,地方电网,水电站,地区变电所,610Kv,电网,大型水（核）电站,220500kV,超高压输电线路,热电厂,220330Kv,区域电网,枢纽变电所,220/380V6.310.5kV,地区变电所,1.1.2,发电厂,发电厂,发电厂又称发电站，是将自然界蕴藏的各种一次能源转换为电能（二次能源）的工厂。,发电厂按其所利用的能源不同，分为水力发电厂、火力发电厂、核能发电厂以及风力发电厂、地热发电厂、太阳能发电厂等等。,1.1.2,发电厂,1,、水力发电厂,通过拦河坝，使水位增高，开闸使水沿管从高处向下流入水轮机，利用位能推动叶轮转动，发电。三峡水电站全景,1.1.2,发电厂,火力发电厂,简称为电厂或火电站，它利用燃料的化学能来生产电能，我国的火电厂以燃煤为主。,1.1.2,发电厂,核能发电厂,通常称为核电站，它主要是利用原子核的裂变能来生产电能。其生产过程与火电厂基本相似，只是用核反应堆（俗称原子锅炉）代替了燃煤锅炉，是少量的核燃料代替了大量的煤炭。田湾核电站图,1.1.2,发电厂,风力发电厂,利用风力的动能来产生动电能，它建有在丰富的风力资源的地方。达板城风力发电,1.1.2,发电厂,太阳能发电厂,利用太阳光能或太阳热能来产生电能。,1.1.2,发电厂,地热能发电厂,利用地球内部蕴藏的大量地热能产生电能。它建在有足够地热资源的地方,1.1.3,电力网,：由各种不同电压等级的输电线路和变电所组成，是连接发电厂和用户的中间环节，起到输送、变换和分配电能的作用。华北、东北、华中、华东、南方和西北电网。,变电站,：变换电压和接受、分配电能的场所。分为升压变电站和降压变电站两种。其中降压变电站又可分为地方降压变电站、企业降压变电站、车间变电站。,配电所,：只有受电和配电开关控制设备，而没有变压器的场所。,电能用户,：包括工业、企业在内的所有用户（用电单位）,1.2,工厂供配电系统,工厂供配电系统,从电力系统送来的中、高压电能在企业内部进行变压和分配到各用电设备。,构成,：,工厂总降压变电所、高压配电线路、车间变电站、低压配电线路、用电设备等。,工厂的规模不同，供配电系统也不同。可分为大中型工厂和中小型工厂，如图所示。,1.2.1,大中型工厂供配电系统,特点：,35110kV,电源进线,设总降压站,（供,10kV,设备）,设车间变电所,（供低压设备）,（规模大、设备数量多、容量大、有中压设备。）,两级变电,1.2.2,中小型工厂供配电系统,特点：,10kV,电源进线,设配电所,（供,10kV,设备）,设车间变电所,（供低压设备）,（规模小、中压设备数量少、主要是低压设备）,低压电源进线见书,（很少用）,一级变电,1.3,额定电压与电能质量,1.3.1,概念,额定电压,是用电设备（电动机、白炽灯等）、发电机和变压器正常工作时具有最好技术经济指标的电压。,电网额定电压,发电机额定电压,变压器额定电压,用电设备额定电压,远距离,近距离,(10kV,及以下,),我国电网和电力设备的额定电压,一、同步发电机的基本工作原理,同步发电机是根据导体切割磁力线感应电动势这一基本原理工作的。因此，同步发电机应具有产生磁力线的磁场和切割该磁场的导体。通常前者是转动的，称为转子，后者是固定的，称为定子（或称电枢），定、转子之间有气隙，如图所示。定子上有AX、BY、CZ三相定子绕组，它们在空间是互差120电角度对称分布放置在定子铁芯槽中，每相的结构参数都完全相同。转子具有p对磁极，上面装有直流励磁的转子绕组，当直流电流通过电刷和集电环流入转子绕组后，产生的主磁通由N极出来经过气隙、定子铁芯，再经过气隙进入S极构成主磁路，如图7-1中虚线所示（图中p1）,。,第一节 同步发电机概述,同步电机的工作原理图,1,一定子；,2,转子；,3,一滑环,当发电机的转子由原动机驱动，以转速n按图示方向作恒速旋转时，定子中三相绕组的导体依次切割气隙磁场，于是，三相绕组便感应出各相大小相等、相位彼此相差120的交流电动势。据图7-1所示转子的转向，若气隙磁通密度按正弦波分布，则三相绕组感应电动势波形如图7-2所示，相序为ABC。交流电动势的频率f可这样确定：当转子为1对极时，转子旋转一周，定子绕组中感应电动势变化一个周期；当同步发电机具有p对极时，转子旋转一周，感应电动势就交变p个周期；当转子的转速为每分n转时，则交变电动势的频率为,（71）,式中n转子的转速，r/min。,第一节 同步发电机概述,如果同步发电机作电动机运行，必须在定子绕组加以三相交流电源，电机内部便产生一个旋转磁场。这时转子绕组加直流励磁，则转子将在定子旋转磁场的带动下，沿定子磁场的方向以相同的转速旋转，转子的转速仍由式（7-1）决定，即,（72）,由上两式可见，同步电机无论是作为发电机使用，还是作为电动机使用，其转速和交流电频率之间都将保持严格不变的关系，也就是说，电枢磁动势为一同步旋转的旋转磁动势，它与转子同速同方向旋转，定子和转子磁动势之间保持相对静止并产生恒定的电磁转矩。同步电机在恒定频率下的转速恒为同步速度，是同步电机和感应电机的基本区别之一。,第一节 同步发电机概述,二、同步发电机的类型,同步发电机因用途不同，结构也相差甚大，一般可按其原动机的类别、本体结构和安装方式等进行分类。,（,1,）按原动机的类别，同步发电机可分为汽轮发电机、水轮发电机、燃气轮发电机及柴油发电机等。,（,2,）按冷却介质，可分为空气冷却、氢气冷却和水冷却等。,（,3,）按主轴安装方式，可分为卧式安装和立式安装等。,（,4,）按本体结构，可分为旋转电枢式和旋转磁极式等。,同步发电机的结构，主要是由原动机的特性决定的。如汽轮发电机，由于转速高达,3000r/nun,，故极对数少，转子采用一隐极式，卧式安装；水轮发电机由于转速低（一般在,500r/min,以下）故其极对数多，转子采用凸极式，立式安装。,第一节 同步发电机概述,三、同步发电机的主要技术数据,为使发电机按设计技术条件运行，在发电机出厂时都在其铭牌上标注出额定技术数据。,这些额定技术数据主要有：,（,1,）额定容量（或额定功率）。额定容量是指发电机在设计技术条件下运行时输出的视在功率，用,kVA,或,MVA,表示；额定功率是指发电机输出的有功功率，用,kW,或,MW,表示。,（,2,）额定定子电压。指发电机在设计技术条件下运行时，定子绕组出线端的线电压，用,kV,表示。,（,3,）额定定子电流。指发电机定子绕组出线的额定线电流，单位为,A,。,（,4,）额定功率因数。指发电机在额定功率下运行时，定子电压和定子电流之间允许的相角差的余弦值，即额定功率因数。,第一节 同步发电机概述,（,5,）额定转速。指正常运行时发电机的转速，用,r/min,（每分钟转数）表示。我国生产的汽轮发电机转速均,3000r/min,。,（,6,）额定频率。我国电网的额定频率为,50Hz,（即每秒,50,周）。,（,7,）额定励磁电压。指发电机励磁电流达到额定值时，额定出力运行在稳定温度时的励磁电压。,（,8,）额定励磁电流。指发电机在额定出力时，转子绕组通过的励磁电流，用,A,或,kA,表示。,（,9,）额定温度。指发电机在额定功率运转时的最高允许温度（）。,（,10,）效率。指发电机输出与输入能量之比百分值，一般额定效率在,93%,98,之间。,第一节 同步发电机概述,第二节 同步发电机的基本构造,一、同步发电机的基本构造,同步发电机的结构采用旋转磁极式，按转子磁极的形状可分为隐极式和凸极式两种。一般隐极式结构在汽轮发电机中采用，而凸极式结构则通常在水轮发电机中采用，如图7-3所示。从图中可见，隐极式的气隙是均匀的，转子呈圆柱形。凸极式的气隙是不均匀的，极弧底下气隙较小，极间部分较大。,第二节 同步发电机的基本构造,图,7-3,同步发电机的类型,（,a,）隐极式；（,b,）凸极式,1,一定子；,2,一隐极式转子；,3,一凸极式转子,第二节 同步发电机的基本构造,1,定子,定子又称为电枢，主要由定子铁芯、定子绕组、机座、端盖等部件组成。，它是同步发电机用以产生三相交流电能，实现机械能与电能转换的重要部件。,（,1,）定子铁芯。,定子铁芯一般由厚,0.5mm,或,0.35rnm,两面涂有绝缘漆膜的硅钢片叠成，沿轴向叠成多段形式，每段叠片厚为,30,60rnm,。各段叠片之间留有宽约,l0mm,的通风槽，以改善定子铁芯的散热条件。当屋子铁芯外圆直径大于,lm,时，用扇形硅钢片拼成一个整圆。为减少漏磁防止涡流引起过热，在定子铁芯的两端用非磁性材料制成的压板将其夹紧，整个铁芯固定在定子机座上，如图,7-4,所示。沿定子铁芯内圆表面的槽内放置三相定子绕组。,第二节 同步发电机的基本构造,图,7-4,定子铁芯压紧,（,a,）无磁性压板；（,b,）定子铁芯剖面,（,2,）定子绕组。,汽轮发电机的定子绕组一般采用三相双层叠绕组，构成定子三相交流电路。,为了减少绕组导体中集肤效应引起的附加损耗，导线由许多相互绝缘的并联多股线组成，在槽内线圈的直线部分还应进行换位。三相定子绕组对铁芯绝缘强度的要求，取决于电机额定电压的高低。为了防止电晕，,6.3kV,及以上的定子绕组经绝缘处理后还要涂以半导体漆。定子的每一槽内放置上、下两线圈边，并垫以层间绝缘，线圈放入槽中，采用槽楔固定。为了能承受住因突然短路产生的巨大电磁力而引起的端部变形，以及正常运行时不致产生较大的振动，定子绕组端接部分需用线绳绑紧或压板夹紧在非磁性钢做成的端箍上，如图,7-5,所示。,第二节 同步发电机的基本构造,（,3,）机座。,机座是用来支撑和固定定子铁芯和端盖的，应有足够的强度和刚度，机座与定子铁芯之间需要留有适当的通风道，以利电机的冷却。,此外，还有端盖、轴承、通风隔板等。,2,转子,转子包括转子铁芯、励磁绕组、阻尼绕组、紧固件和风扇等。它也是汽轮发电机的重要部件。,第二节 同步发电机的基本构造,第二节 同步发电机的基本构造,（,1,）转子铁芯。,转子铁芯应具有良好的导磁性能，并能承受很大的离心力作用。隐极式的转子铁芯与转轴锻造成一体，一般所用材料是具有高强度和导磁性能良好的含铬、镍和钼的合金钢。,汽轮发电机的转子铁芯横剖面如图,7-6,所示。沿转子铁芯外圆表面铣出槽，槽内放置直流励磁绕组。,转子表面约占圆周长的三分之一不开槽，称大齿，即主磁极。,（,2,）励磁绕组。,励磁绕组由矩形的绝缘扁铜线绕成同心式线圈，两线圈边分别放置在大齿两侧所开出的槽内，所有线圈串联组成励磁绕组，构成转子的直流电路。励磁绕组引出的两个线端接在集电环上，并通过电刷与外电路直流电源相连接。,励磁绕组的各线匝间垫有绝缘，线圈和铁芯之间也有可靠的“对地绝缘”。,励磁绕组放置在槽内后，需用非导磁高强度的硬铝或铝青铜制成的槽楔来压紧。如图,7-7,所示。,第二节 同步发电机的基本构造,二、,300MW,水氢氢冷却发电机结构特点,发电机在运行时，由于绕组中的电流和铁芯中的交变磁通会产生热量，这种热量会使发电机温度升高，随着发电机单机容量的增大，温升也越来越高。就发电机而言，温升受到电机铁芯冲片绝缘和线圈绝缘材料允许温度的限制，因此，必须加以冷却。,提高发电机单机容量，不能只靠增加电机体积，因为发电机转子锻件和护环锻件的机械性能极限使锻件尺寸受到限制，因此随着单机容量增加，材料利用率越来越高，单位体积的发热量也大为增加，为限制发电机温度，必须在冷却上采取强化措施。所以，发电机冷却方式可以反映出发电机的容量等级和结构特征。,第二节 同步发电机的基本构造,80,多年来，发电机冷却介质已从空气时代进展到氢气和水的时代，氢气的重量仅为空气的,1/4,，导热性能比空气高六倍，其冷却效果比空气好，效率提高了,0.7,1.0,。一般汽轮发电机从空冷改为氢冷后，可提高出力,20,35,，冷却方法从冷却介质接触绝缘外部的间接冷却进展到与铜线的内部接触直接冷却，称之内冷式，大大提高了冷却效果；而采用水作为冷却介质，为电机技术的发展开辟了一条崭新的道路，当水的流速仅为空气的百分之几时，它的冷却能力比空气大几十倍。发电机的定子采用水内冷，转子及铁芯采用氢内冷方式，可大幅度提高其出力。,水氢冷发电机的特点是，定子绕组用水冷却，转子绕组采用氢气冷却，一般水源取自汽轮机的凝结水，这种水源比较清洁，符合冷却水质的要求。发电机铁芯也采用氢气冷却。,第二节 同步发电机的基本构造,水氢冷发电机虽然可以减少材料消耗，但是和空冷电机相比，它的结构比较复杂，维护修理比较麻烦同时还必须配备一套专用冷却系统，所以一般情况下，它只适用于大型电机，而对,5,万,kW,以下的中小型电机，由于它的经济意义不大，故仍采用空冷型式为主。,我国,QFSN-300,型,30,万,kW,机组，由于容量大、额定电压高，较之普遍的中小型氢冷水冷机组，在提高电气性能和加强机械强度、确保安全运行方面，都采取一系列特殊而有效的必要措施。,第二节 同步发电机的基本构造,（二）同步发电机总体结构,同步发电机组外形见图,7-9,。,第二节 同步发电机的基本构造,图,7-9,同步发电机组外形图,第三节 汽轮发电机的运行方式,汽轮发电机的运行方式包括正常运行方式，进相运行方式以及不对称运行方式等，现简单叙述如下。,一、额定情况下的运行方式,发电机按照制造厂铭牌规定数据运行的方式，称为额定运行方式。在此方式下，可以长期连续运行。发电机的额定数据，如转速、定子电压、定子和转子温度、振动幅度等，是制造厂的设计依据，只有严格控制其在允许值范围内，才能保障发电机安全而高效地运行。,三、发电机的进相运行方式,汽轮发电机既发出有功功率，也提供感性无功功率，以满足负荷的需求。通常规定，发电机发出感性无功功率为正，吸收感性无功功率为负。汽轮发电机的进相运行方式是指欠励运行。发电机在这种方式下运行时，它的功率因数是超前的，也就是说，它从系统中吸收感性无功功率和发出有功功率。,随着电力系统不断发展，输电线路电压等级越来越高，输电距离越来越长，线间及线对地的电容在增大，从而导致了电力系统电容电流以及容性无功功率的增长，也相当于发出的感性无功功率增多了。尤其在节假日、午夜等低谷负荷期间，线路所发生的无功功率过剩，使得电力系统电压上升，以致超过容许范围。,第三节 汽轮发电机的运行方式,若采用并联电抗器或向步调相机来吸收这部分剩余无功功率，不但有一定限度，且增加了设备投资。大容量发电机的进相运行，用以吸收过剩的无功功率，进行调压，使电压保持在容许的范围内。这是一项切实可行的措施，无需增加额外设备投资而收到同样效果。,第三节 汽轮发电机的运行方式,变压器的基本知识和结构,变压器利用电磁感应原理，把一种交流电压和电流转换成相同频率的另一种或几种交流电压和电流，是一种静止的电器。在电力系统中，无论是在发电厂或变电站，都可以看到各种型式和不同容量的电力变压器。,一、变压器的基本原理,变压器的基本原理如图,6,1,所示。,图,6,1,变压器的基本原理图,第一节 变压器的基本知识和结构,变压器是应用电磁感应原理来进行能量转换的，主要部分是由两个（或两个以上）互相绝缘且匝数不等的绕组套在一个共同的铁心上构成的，两个绕组之间通过磁场而耦合，能量的转换以磁场作媒介，但在电的方面没有直接联系。在两个绕组中，把接到电源的一个称为一次绕组，简称原方，而把接到负载的一个称为二次绕组，简称副方。工作时，绕组是“电”的通路而铁心则是“磁”的通路。当原方接到交流电源时，在外施电压作用下，一次绕组中通过交流电流，并在铁心中产生交变磁通（即由电能变成磁场能），其频率和外接电压的频率一致，这个交变磁通同时交链着一次、二次绕组，根据电磁感应定律，交变磁通在一次、二次绕组中感应出相同频率的电动势，副方有了电动势，如副方和负载构成了闭合回路，便向负载输出电能，实现了能量转换（即由磁场能又变成电能）。这种“电一磁一电”的转换过程是建立在电磁感应原理基础上实现的，这种能量转换过程也就是变压器的基本原理。利用一次、二次绕组匝数的不同以及不同的绕组连接法，可使原、副方有不同的电压、电流和相位。,第一节 变压器的基本知识和结构,二、变压器的分类,按相数来区分，变压器可以分为三相变压器和单相变压器。在三相电力系统中，一般应用三相变压器。当容量过大且受运输条件限制时，在三相电力系统中也可应用三台单相变压器连接成三相变压器组。,按绕组数目来区分，变压器可以分为两绕组和三绕组变压器。所谓两绕组变压器即在一相铁心上套有两个绕组，一个为一次绕组，另一个为二次绕组。升压变压器的一次绕组是低压绕组，二次绕组是高压绕组，而降压变压器则相反。容量较大（,5600kV,A,以上）的变压器，有时可能有三个绕组，用以连接三种不同电压，此种变压器称作三绕组变压器，例如在电力系统中，,220kV,、,110kV,和,l0kV,之间有时就采用三绕组变压器。,按冷却介质来区分，变压器可以分为油浸式变压器、干式变压器（空气冷却式）以及水冷式变压器。干式变压器多用在低电压、小容量或用在防火防爆的场所，而电压较高、容量较大的变压器都用油浸式，称为油浸式变压器。电力变压器大多采用油浸式变压器。,第一节 变压器的基本知识和结构,3,300MW,机组配用的变压器型号和技术数据,（,1,）主变压器。在发电厂中，用来将发电机的额定电压升高到电力系统的某,1,种或,2,种额定电压等级、向电力系统输送电能的变压器，称为升压变压器，又称为主变压器。,升压变压器的型号：,SFP7-360000/220,，即三相油浸风冷强迫油循环式双绕组无励磁调压电力变压器，额定容量为,360000kV,A,，额定电压为,242,2,2.5%/20kV,。,第一节 变压器的基本知识和结构,（,2,）联络变压器。在发电厂升压变电站中，用来连接两种电压等级和交换电能的变压器，称为联络变压器。,300MW,发电机一般采用发电机,-,双绕组变压器单元接线，可以省去价格昂贵的发电机出口断路器。如果升压变电站有,2,种电压等级（例如,220kV,和,110kV,），并有功率交换时，需在升压变电站设置联络变压器。联络变压器多采用三绕组变压器，其第三绕组可作为平衡绕组消除三次谐波，又可作为厂用电备用电源，或连接限制内部过电压用的并联电抗器等。,高、中压侧的电网为中性点直接（或有效）接地系统时，联络变压器可采用自耦变压器。交换功率变化频繁且幅度大时，联络变压器的阻抗压降变化也大，需配备有载调压装置，以保证升压变电站两级母线的电压水平。,第一节 变压器的基本知识和结构,（,3,）启动备用变压器。启动变压器高压侧接电力系统，供,300MW,汽轮发电机组启动使用。当发电机组启动并入系统带,30%,40%,负荷后，应将该发电机组厂用电源由启动变压器切换到高压厂用变压器供电，这时启动变压器处于联动备用状态，故称为启动备用变压器，有时公用负荷也由启动备用变压器供电，又称为公用备用变压器。,（,4,）高压厂用变压器。,第一节 变压器的基本知识和结构,电力变压器一般是由铁心、绕组、油箱、绝缘结构和绝缘套管以及冷却系统等主要部分组成。铁心和绕组是变压器进行电磁能量转换的有效部分称为变压器的器身。油箱是油浸式变压器的外壳，箱内灌满了变压器油，变压器油起绝缘和散热作用。绝缘套管是将变压器内部的高、低压引线引到油箱的外部，不但作为引线对地的绝缘，而且担负着固定引线的作用。冷却系统是用来保证变压器在额定条件下运行时温升不应超过允许值的。下面对铁心、绕组、油箱、绝缘结构和绝缘套管以及冷却系统等分别进行介绍。,1,铁心,铁心是变压器的磁路，为提高变压器磁路的导磁率，铁心材料采用高导磁性能的冷轧硅钢片，为减少交变磁通在铁心中引起的涡流损耗，铁心通常用,0.28,0.35mm,相互绝缘的硅钢片叠成。铁心分为铁心柱和铁扼两部分。铁心柱上套绕组，铁扼将铁心柱连接起来，使之成为闭合磁路。,第一节 变压器的基本知识和结构,2,绕组,绕组是变压器的电路部分，由铜或铝的绝缘导线绕成，电力变压器的高低压绕组在铁心柱上按同心圆筒的方式套装，在一般情况下，总是将低压绕组放在里面靠近铁心处，以利于绝缘，把高压绕组放在外面，高、低压绕组间以及低压绕组与铁心柱之间留有绝缘间隙和散热通道。,按照绕制方法的不同，绕组可分为圆筒式、螺旋式、连续式和纠结式等形式。,（,1,）圆筒式绕组有单层、双层、多层和铝箔筒式等型式。通常一次绕组用圆铜线或铝线绕成多层，二次绕组用单根或几根圆铜线或铝线并联连续绕成。这种型式一般用于,630kV,A,及以下、电压不超过,15kV,三相变压器的高、低压绕组。,第一节 变压器的基本知识和结构,为了使绕组有效地散热，绕组设有散热油道。在双绕组变压器强迫油导向循环冷却系统中，压力油在高、低压绕组之间有各自的流通路线，绕组中有纵向和横向油道，压力油在油箱中按指定的导向有规律地定向流动，保证所有的绕组都有低温冷却油流过，把热量带走，使绕组得到有效地冷却，所以冷却效果比较理想。因此，目前大型变压器几乎都采用这种强迫油导向循环冷却的方式。,第一节 变压器的基本知识和结构,3,油箱,油箱是油浸式变压器的外壳，是用钢板焊成的，器身就放置在油箱内。按变压器容量的大小，油箱结构分为吊器身式和吊箱壳式两种。由于大容量变压器体积大重量大，都毫无例外地做成吊箱壳式，这种箱壳犹如一只钟罩，故又称为钟罩式油箱。当器身需要进行检修时，吊去外面钟罩形状的箱壳，即上节油箱，器身便全部暴露在外，可进行检修。显然吊箱壳比吊器身容易得多，不需要特别重型的起重设备。,吊箱壳式变压器由上节油箱（钟罩式箱壳）、下节油箱、器身组成。箱壳上装有储油柜（又称油枕）。油浸式变压器的油箱内充满了变压器油，变压器油既起冷却作用，又起绝缘作用。油中若含有杂质或水分将降低油的绝缘性能，故要求盛在油箱内的变压器油最好不与外界空气接触，为此需将油箱盖紧，但当油温变化时，油的体积会膨胀或收缩，因而引起油面升高或降低，对小型变压器，一般采用预留空间的办法，即箱壳内的油不,第一节 变压器的基本知识和结构,充满到箱盖，但对大、中型变压器，如仍用小型变压器预留空间的办法，则因其油箱截面积较大，油面将与空气大面积地接触，使油质变坏，尤其是大、中型电力变压器的高压侧，电压较高，当油的绝缘强度下降时，会立即威胁变压器的安全运行，为此在箱壳上安装的储油柜可解决这个问题。储油柜又称油枕，或油膨胀器，通过气体继电器的连通管与箱壳连通，其上部装有一个呼吸器，正常时，储油柜中一半是油，一半是空气，箱壳内总是充满变压器油，当油受热膨胀后，储油柜的油面上升，上半部的空气通过呼吸器排到外面大气中去；当冷却时，油面下降，外部空气通过呼吸器的管子又进入储油柜，油面随温度的变化而自由升降，油与空气的接触面始终是储油柜的截面，减少了油与空气的接触面。呼吸器的下端装有能够吸收水分和杂质的物质。,第一节 变压器的基本知识和结构,5,变压器冷却系统,油浸式电力变压器的冷却方式，按其容量的大小大致有油浸自冷式、油浸风冷式、强迫油循环水冷却、强迫油循环风冷却等方式。,SFP7-360000/220,型变压器采用的是强迫油循环风冷却方式（,ODFA,）。在强迫油循环风冷却器结构系统中，变压器上部的热油在潜油泵的作用下，通过蝶形阀、连接管，被吸入冷却器。热油经过冷却器后，油温降低，然后依靠潜油泵把冷油通过管道，打入变压器的底部，就这样不断地往复循环，使变压器的热油得到冷却。所谓,“,导向,”,是指经过变压器外部冷却后的油送回变压器内部，使绝大部分冷油在变压器内部按给定的路线流通。为此，在器身底部下夹件的两侧各装一根与外部冷却管道相通的钢管，冷油由此流入，再由管子分几路穿过绕组下部的支持平面，往上流经铁心内的冷却油道及绕组的内部，加强冷油与这些发热部件之间的接触，,第一节 变压器的基本知识和结构,有效地带走损耗所产生的热量，从而提高内部的冷却效果。冷却器由许多根纵向铜管所组成，热油在铜管内部流通，冷却器上、下两端的集油室内设有分隔筋（或称隔板），将小室分隔成几个小的区域，使油的流通路径形成几个上、下弯曲的回路。这样，油的路径增长了，热油与铜管接触的时间也就长了，以利充分进行热交换，从而增加冷却效果。导风筒装在冷却器的正面外侧，其上有冷却风扇，冷风吹走铜管表面的热量，使温度降低。,厂用电,一、自用电,发电厂、变电站在生产电能过程中，发电厂、变电站自身所使用的电能，也称厂（站）用电。,主要用电设备包括：辅助机械的电动机、照明、电热和整流电源，以及满足运行、检修和试验等的用电。,自用电供电安全与否，将直接影响发电厂、变电站的安全、经济运行。,发电厂、变电站的自用电源引接、电气设备的选择和接线，应考虑运行、检修和施工的需要，以满足确保机组安全、技术先进、经济合理的要求。,（二）按重要性分类,按用电设备在生产中的作用和突然中断供电所造成的危害程度可分为四类：,短时（手动切换恢复供电所需要的时间）停电会造成主辅设备损坏、危及人身安全、主机停运及影响大量出力的厂用负荷。通常它们都设有两套设备互为备用。,供电方式：两个独立的电源供电，当一个电源断电后，另一个电源立即自动投入。,类厂用负荷：,（二）按重要性分类,允许短时停电（几秒至几分钟），恢复供电后，不致造成生产紊乱的厂用负荷。,供电方式：两个独立的电源供电，并采用手动切换。,按用电设备在生产中的作用和突然中断供电所造成的危害程度可分为四类：,类厂用负荷：,（二）按重要性分类,较长时间停电，不会直接影响生产，仅造成生产上的不方便的厂用负荷。,供电方式：由一个电源供电。但在大型发电厂，也常采用两路电源供电。,按用电设备在生产中的作用和突然中断供电所造成的危害程度可分为四类：,类厂用负荷：,（二）按重要性分类,在,200MW,及以上机组的大容量电厂中，自动化程度较高，要求在事故停机过程中及停机后一段时间内仍必须保证供电，否则可能引起主要设备损坏、重要的自动控制失灵或危及人身安全的负荷。,根据对电源的要求不同，事故保安负荷又可分为：,直流保安负荷：如发电机组的直流润滑油泵、事故氢密封油泵等；,交流保安负荷：如盘车电动机、交流密封油泵、实时控制用的电子计算机等。,按用电设备在生产中的作用和突然中断供电所造成的危害程度可分为四类：,事故保安负荷：,（二）按重要性分类,按用电设备在生产中的作用和突然中断供电所造成的危害程度可分为四类：,供电方式：,直流保安负荷的直流电源由蓄电池组供电。,交流保安负荷的交流电源由快速自启动柴油发电机组且有自动投入装置功能，或燃气轮机组，或具有可靠的外部独立电源供电。对交流不间断供电负荷，可接于蓄电池组的逆变装置。,事故保安负荷：,一、对厂用电接线的要求,各机组的厂用电系统应是独立的。,全厂性公用负荷应分散接入不同机组的厂用母线或公用负荷母线。,充分考虑发电厂正常、事故、检修、启动等运行方式下的供电要求，尽可能地使切换操作简便，启动（备用）电源能在短时内投入。,充分考虑发电厂分期建设和连续施工过程中厂用电系统的运行方式，特别要注意对公用负荷供电的影响，要便于过渡，尽量减少改变接线和更换设置。,对,200MW,及以上大型机组应设置足够容量的交流事故保安电源。,二、厂用电接线的设计原则,保证对厂用负荷可靠和连续供电，使发电厂主机安全运转。,接线应能灵活地适应正常、事故、检修等各种运行方式的需要。,厂用电源的对应供电性，本机、炉的厂用负荷由本机组供电。,适当注意经济性和发展的可能性，并积极慎重地采用新技术、新设备，使其具有可行性和先进性。,对厂用电的电压等级、中性点接地方式、厂用电源及其引接和厂用电接线形式等问题进行分析和论证。,三、厂用电的电压等级,厂用电的电压等级是根据发电机额定电压、厂用电动机的电压和厂用电供电网络等因素，相互配合，经过技术经济综合比较后确定的。,假设电动机容量为,S,，,若,U,N,增大，则,I,N,减小，导线及电缆截面减小，,但绝缘投资增加；,若,U,N,减小，则绝缘投资降低，,但,I,N,增大，导线及电缆截面增大。,结论：对于一定的容量,S,，应有一个经济电压。,三、厂用电的电压等级,为了简化厂用电接线，且使运行维护方便，厂用电电压等级不宜过多。,火电厂：低压：,0.4kV,（,380/220V,）,高压：,3kV,P,N,300MW,水电厂：一般只设,0.4kV,一种厂用电压等级,（对坝区和水利枢纽需另设专用变压器）,变电所及小容量发电厂：只设,0.4kV,一级电压,四、厂用电系统中性点接地方式,高压（,3,、,6,、,10kV,）厂用电系统中性点接地方式的选择，与接地电容电流的大小有关：,当接地电容电流小于,10A,时，可采用不接地方式，也可采用高电阻接地方式；,当接地电容电流大于,10A,时，可采用经消弧线圈或消弧线圈并联高电阻的接地方式。,一般发电厂的高压厂用电系统多采用中性点经高电阻接地方式。,1.,高压厂用电系统中性点接地方式,四、厂用电系统中性点接地方式,中性点经高电阻接地方式,优点：发生单相接地故障时，可以避免开关立即跳闸和电动机停运，也防止了由于熔断器一相熔断所造成的电动机两相运转，提高了运行可靠性。,600MW,机组单元厂用电系统多采用此种接地方式。,2.,低压厂用电系统中性点接地方式,四、厂用电系统中性点接地方式,中性点直接接地方式,特点：发生单相接地故障时，相电压不会不对称和过电压，保护装置立即动作于跳闸；低压厂用网络比较简单，动力和照明、检修回路可以共用，但会降低可靠性；大容量电动机启动会影响照明。,火力发电厂低压厂用电系统宜采用此种接地方式。,五、厂用电源及其引接,含义：,保证正常运行的基本电源,要求：,供电可靠,电压和容量满足要求,引接方式：,有机压母线的机组：从该母线上引接。,单元接线的机组：从主变低压侧引接。,扩大单元接线的机组：从发电机出口或主变低压侧引接。,1.,工作电源,五、厂用电源及其引接,含义,用于事故情况失去工作电源时，起后备作用的电源,要求：,供电独立性,足够的供电容量,引接方式：,从发电机电压母线的不同分段上引接；,从与系统连接紧密、供电可靠的最低一级电压母线上引接；,从联络变压器的低压绕组引接。,2.,备用电源,五、厂用电源及其引接,设置方式：,明备用：,专门设置一台备用变压器，它的容量等于厂用变压器中最大一台的容量，多用于大中型电厂，特别是火电厂。,暗备用：,不另设专用的备用变压器，而将每台工作变压器的容量加大。多用于中小型水电厂或变电所。,2.,备用电源,五、厂用电源及其引接,含义：,在厂用工作电源完全消失情况下，为保证机组快速启动，向必要的辅助设备供电的电源,实质上它也是一个备用电源，只对,200MW,以上机组，用于工作电源完全消失时保证机组快速启动的电源。,引接方式：,从与系统联系紧密、供电可靠的最低一级电压母线上引接；,从联络变压器的低压绕组引接；,从外部电网通过专用线路引接。,3.,启动电源,五、厂用电源及其引接,含义：,用于工作、备用电源都消失时，向事故保安负荷供电的电源,4.,事故保安电源,五、厂用电源及其引接,引接方式：,蓄电池组：一种独立而又十分可靠的保安电源,正常运行时：承担全厂直流负荷用电；,事故情况下：一方面提供直流保安负荷用电，另一方面经过逆变器将直流变为交流，兼作交流保安电源。,柴油发电机组：,一种广泛采用的事故保安电源，通常与蓄电池配合使用。,通常每,2,台发电机组设,1,台柴油发电机组。,可靠的外部独立电源：,从外部系统引进独立专用线路。,4.,事故保安电源,五、厂用电源及其引接,4.,事故保安电源,六、厂用电接线形式,通常采用单母线接线形式；,火电厂一般都采用“按炉分段”的接线原则：,即将厂用电母线按照锅炉的台数分成若干独立段（可靠性高：故障范围在一机一炉；调度灵活；运行、检修方便）；,对大容量锅炉（大于,400t/h,），每台锅炉可由两段母线供电；,六、厂用电接线形式,低压,380/220V,厂用电的接线：,大型火（水）电厂：采用单母线分段接线，接炉（或水轮发电机组）分段；,中、小型电厂和变电所：全厂（或全所）只分二段或三段。,一、火电厂厂用电接线,方案,：不设公用负荷母线,1.300MW,汽轮发电机组高压厂用电接线,300MW,G1,去,G2,T1,厂用高压,变压器,6kV1A,6kV1B,T0,启动备用,变压器,一、火电厂厂用电接线,2.600MW,汽轮发电机组高压厂用电接线,600MW,G1,去,G2,T1AB,6kV,1A,6kV,1B,Tfa1,6kV,CA,6kV,CB,Tfa2,