水电站电气部分基础知识
(三)电气设备的额定容量
额定容量是电气设备在额定电压下工作所达到额定电流时的容量。变压器额定容 量用视在功率(kVA)表示;发电机的原动机只能提供有功功率,所以一般以有功功率 (kW)表示;当其额定容量用视在功率表示时,需表明功率因数。电动机也多用有功功 率表示。
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二、电气设备、接线和装置 (一)一次设备
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图1-4 洞沟电站接入系统图
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(四)配电装置
配电装置按电气设备装设地点不同,可分为屋内配电装置和屋外配电装置。 图1-4中,由峰61开关、峰62开关、峰51开关、峰31开关、峰33开关,峰336刀闸小 车,峰互05PT、峰互03PT等,主要有6.3KV、35KV开关、互感器等设备构成的配电 装置,布置在屋内,称为屋内配电装置;洞沟电站升压开关站采用户内35kV开关室+户 内主变场方案。
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(一)真空灭弧室的结构
真空灭弧室是真空断路器的心脏,其基本 结构如图2-2所示。
由于波纹管在轴向上可以伸缩,因而这种
结构既能实现从灭弧室外操动动触头作分合运
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电气设备在正常状态下,由于流过导体的工作电流相对较小,相应的电动力也 较小。而在短路时,特别是短路冲击电流流过时,电动力可达到很大的数值,当载流 导体和电气设备的机械强度不够时,将会产生变形或损坏。
导体具有质量和弹性,组成一弹性系统。当受到一次外力作用时,就按一定频 率在其平衡位置上下运动,形成固有振动,其振动频率称为固有频率。由于受到摩 擦和阻尼作用,振动会逐渐衰减。若导体受到电动力的持续作用而发生振动,便形 成强迫振动。如果导体的固有频率接近这两个频率之一时,就会出现共振现象,甚 至使导体及其构架损坏,应避免发生共振。
由图可看出,本站电气主接 线具有下述特点:
(1)发电机与主变压器的连 接采用两台发电机-变压器扩 大单元接线,装设有发电机出 口断路器。
( 2 ) 自 6.3KV 母 线 上 引 接 一 台厂用变压器,供给厂用电。
(3)分别在35kV、6.3kV母线 上装设避雷器,防止雷电波沿 线路侵入。
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图1-1坝后式水电厂示意图
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图1-2河床式水电厂示意图
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(2)引水式水电厂。 由引水渠道造成水头,用于河床坡度较大的高水头中小型水电厂。
图1-3 引水式水电厂示意图
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图1-4 混合式水电站示意图
2.按径流调节的程度分 (1)无调节水电厂。
(2)有调节水电厂。 根据水库对径流的调节程度,又可将水电厂分为:日调节水电厂,年调节水电厂和 多年调节水电厂。
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(二) 水电站的特点 (1)可综合利用水能资源。
(2)发电成本低、效率高。 (3)运行灵活。 (4)水能可储蓄和调节。 (5)水力发电不污染环境。 (6)水电厂建设投资较大,工期较长。 (7)发电不均衡。 (8)给农业生产带来一些不利,还可能在一定程度破坏自然界的生态平衡。
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第二节 高压断路器
高压断路器和隔离开关是发电厂中主系统的重要开关电器。 高压断路器主要功能是:正常运行时倒换运行方式,把设备或线路接入电 路或退出运行,起着控制作用;当设备或线路发生故障时,能快速切除故障回 路、保证无故障部分正常运行,能起保护作用。 高压断路器最大特点:能断开电气设备中负荷电流和短路电流。 高压断路器的额定开断电流:是指在额定电压下能保证正常开断的最大短 路电流,它是表征高压断路器开断能力的重要参数。高压断路器在低于额定电 压下,开断电流可以提高,但由于灭弧装置机械强度的限制,故开断电流仍有
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三、电站电气部分
1.电气主接线
洞沟电站装设为2×5MW水轮发电机组,采用两机-变扩大单元接线,如图1-13
所示。变压器高压侧,经引线接入35kV系统。
2.主要电气设备
(1)发电机。 (2)主变压器。 (3)电压互感器。
(4)电流互感器。 (5)厂用变压器。
图1-5 洞沟电站电气主接线图
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一极限值,该极限值称为极限开断电流,即高压断路器开断电流不能超过极限 开断电流。
高压断路器原理及主要结构
高压断路器的功能是接通和断开正常工作电流、能快速切除过负荷电流和 故障电流,它是开关电器中最为完善的一种设备。 高压断路器按安装地点的不同,可分为户内型和户外型两种;按灭弧介质的 不同,可分为六氟化硫断路器、真空断路器、油断路器、空气断路器等。 高压断路器的基本结构,主要包括电路通断元件、绝缘支撑元件、操动机构 及基座等几部分,如图2-1所示。
(2)电能方便转换和易于控制 (3)损耗小 (4)效率高 (5)电能在使用时没有污染,噪声小
发电厂将各种一次能源转变成电能的工厂。 按一次能源的不同发电厂分为: (1)火力发电厂 (2)水力发电厂
(3)核能发电厂 (4)风力发电厂 (5)地热发电厂 (6)太阳能发电厂 (7) 潮汐发电厂
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一、导体的发热
在发电厂和变电站中,母线(导体)大都采用硬铝或铝锰、铝镁合金制成。无论 正常情况下通过工作电流,或短路时通过短路电流,母线都要发热。
导体短路时发热有下列特点: (1)短路电流大,持续时间短,导体内产生的热量来不及向周围介质散布,可认 为在短路电流持续时间内所产生的全部热量都用来升高导体自身的温度,即认为是一 个绝热过程。 (2)短路时导体温度变化范围很大。
一、真空断路器
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真空断路器是利用真空的高介质强度来灭弧的断路器。它具有触头开距短、熄弧 快、体积小、质量轻、无爆炸危险、无污染等优点。
由于真空间隙的气体稀薄,分子的自由行程大,发生碰撞的几率小,所以,碰撞 游离不是真空间隙击穿的主要因素,触头电极蒸发出来的金属蒸气才是形成真空电弧 的原因。因此,影响真空间隙击穿的主要因素除真空度外,还与电极材料、电极表面 状况、真空间隙长度有关。
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第二节 水电站电气部分概述
一、电气设备的基本参数
(一)电气设备的额定电压
额定电压就是国家规定的电气设备标准的电压等级,是电气设备设计时所依据的 电压值。额定电压决定了设备运行要求的绝缘水平。在这一电压下工作时,电气设 备的技术经济性能能够达到最佳状态,保证可靠长期运行。
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二、 水力发电厂 (一) 水电厂的分类 1.按集中落差的方式分
(1)堤坝式水电厂。在河流中落差较大的适宜地段拦河建坝,形成水库,将水
积蓄起来,抬高上游水位,形成发电水头,这种开发模式称为堤坝式。由于水电厂厂 房在水利枢纽中的位置不同,又分为坝后式和河床式两种型式。坝后式水电厂示意图 如图1-1所示。河床式水电厂示意图如图1-2所示。
水电厂 火电厂
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核电厂
220kV
枢纽变 电站
风力发电机
电气化铁路
110kV
110kV
工厂
变 电 所
居民
终端变 电所
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第一节 发电厂类型
一、电能与发电厂
电能是由一次能源经加工转换而成的能源,称为二次能源。 电能与其他形式的能源相比,其特点有: (1)电能可以大规模生产和远距离输送
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(三)电气接线
在发电厂和变电站中,根据各种电气设备的作用及要求,按一定的方式用导体连 接起来所形成的电路称为电气接线。
一次电路:由一次设备,例如发电机、变压器、断路器等,按预期生产流程所连 成的电路,称为一次电路,或称电气主接线;
二次电路:由二次设备所连成的电路称为二次电路,或称二次接线。 图1-4是具有两种电压(发电机电压及升高电压)的洞沟电站接入系统图。
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(二)二次设备
对一次设备和系统的运行状态进行测量、控制、监视和起保护作用的设备,称为二 次设备。它们包括:
(1)测量表计,如电压表、电流表、频率表、功率表和电能表等,用于测量电路中 的电气参数。
(2)继电保护、自动装置及远动装置。 (3)直流电源设备,包括直流发电机组、蓄电池组和整流装置等。 (4)操作电器、信号设备及控制电缆。
通常,规定一般电气设备允许的最高工作电压为设备额定电压的1.1~1.15倍, 而电网运行电压的波动范围,一般不超过电网额定电压的1.15倍。
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(二)电气设备的额定电流
电气设备的额定电流是指周围介质在额定环境温度时,其绝缘和载流导体及其连 接的长期发热温度不超过极限值所允许长期通过的最大电流值。
图2-1 高压断路器基本结构示意图
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注意要点:
一次参数:额定电压、额 定电流、耐压、额定短路开断 电流、开断次数、额定短路关 合电流、额定短路电流持续时 间;
二次参数:控制和储能电 压、过流脱扣线圈数量、防跳、 闭锁线圈、断路器内部二次原 理图;
其他参数:型号、安装方 式、外形尺寸、安装尺寸、机 械寿命等;
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第一章 概述
电力系统基本概念
电力系统由发电厂、送变电线路、供配电所和用电等环节组成的电 能生产与消费系统。它的功能是将自然界的一次能源通过发电动力装置 转化成电能,再经输电、变电和配电将电能供应到各用户。为实现这一 功能,电力系统在各个环节和不同层次还具有相应的信息与控制系统, 对电能的生产过程进行测量、调节、控制、保护、通信和调度,以保证 用户获得安全、优质的电能。