电力系统运行特点及主接线.ppt

电气运行,2011年8月,课题一 电力系统运行及特点,发电厂,升压变电站,输电线路,降压变电站,电力用户,发电,输电,配电,用电,变电,电力系统,电气运行：是电力调度、发电厂电气运行和变电所变电运行的统称。电力调度：保障电力系统的安全、优质、经济运行，并对电力系统运行进行组织、指挥、指导和协调；电气运行和变电运行：维持电厂、变电站的生产，保证电厂、变电站电气设备的正常运行，并在调度的统一指挥下完成电气设备的各种操作、控制和异常处理，共同维护电力系统安全、稳定运行。,根据电能生产、输送、分配、消费的特殊性，对电力系统运行有如下三点要求。,1.保证安全、可靠、持续地对用户供电；根据用户对用电可靠性的要求，将负荷分为三个等级：,第一级负荷,第二级负荷,第三级负荷,电力系统供电的可靠性，就是要保证一级负荷在任何情况下都不停电，二级负荷尽量不停电，三级负荷一般不停电。,一、电力生产的特点和要求：,2.保证良好的电能质量,良好的电能质量有三个指标：电压质量、频率质量和波形质量。,电压偏移：是指电网实际电压与额定电压的差值占额定电压的百分值。电压波动：电压在某一个时段内电压变化而偏离额定值的现象。,频率偏移：实际频率与额定频率之差与额定频率之比的百分数。一般不超过0.2 0.5Hz。,波形畸变率：指各次谐波有效值平方和的方根与基波有效值的百分比。,3.保证系统运行的经济性,电力系统的经济指标一般是指火电厂的煤耗以及电厂的厂用电率和电力网的网损率等。,环境保护问题也将成为对电力系统运行的基本要求。,联合电力系统是由若干单一系统互联组成，它容易满足对电力系统运行的基本要求，但同时又必须在技术上采取措施，以满足电力系统稳定性的要求。,二、电力系统的运行参数和电能质量1.额定电压及电压质量电压偏移标准：正常情况下：35Kv及以上 5%；10Kv及以下 7%；低压照明+5，10；低压照明与动力混合使用+5，-7；事故情况下：电压偏移允许值比正常值多5%，但电压的正偏移不大于10。,2.额定频率及频率标准：我国技术标准规定电力系统的额定频率为50HZ。容许偏差：3000MW以下系统为0.5HZ；3000MW以上系统为0.2HZ；,三、电厂运行的特点：发电厂是将其他形式的能量转化为电能的工厂。可利用能源：可燃的一次能源：煤、天然气、核物质等；可再生能源：水能、太阳能、潮汐、风力等发电厂的主要设备有：发电机及其辅助设备、主变、断路器、隔离开关、互感器、母线、厂用电系统及其高低压电动机等。,四、变电运行的特点：变电站的主要任务：变换电压（变压器）、集中和分配电能（母线）、控制电能的流向（开关设备）、电压调整、无功补偿等。变电站按地位和作用分类：1.枢纽变电站2.开关站3.地区变电站4.终端变电站,变电站的主要设备：主变、断路器、隔离开关、无功补偿装置、安全自动装置等。输、配电线路：输送电能，连接发电厂、变电站、电力用户。110KV以上的线路称为输电线路；110KV以下的线路称为配电线路。各级额定电压与线路输送功率及输送距离的关系：见课本P3.,五、电力系统的发展概况,1882年，英国建成第一座发电厂，原始线路输送的是低压直流电。,同年，法国人德普列茨提高了直流输电电压，被认为是世界上第一个电力系统。,1891年，第一条三相交流输电线路在德国运行，三相交流输电使输送功率、输电电压、输电距离日益增大。,目前，大电力系统不断涌现，甚至出现全国性和国际性电力系统。进入超高压、长距离、大容量和高度自动化的时代。,我国已建成华东、东北、华中、华北、西北、华南六个跨省电力系统，独立的省属电力系统还有山东、福建、海南、四川和台湾系统。,课题二 电气主接线及运行方式,一、运行方式的概念：所谓运行方式，是指电气主接线中各电气元件实际所处的工作状态（运行、冷备用、热备用、检修）及其相连接的方式。有正常运行方式和非正常运行方式。正常运行方式：正常情况下，电气主接线经常采用的运行方式。包含：母线及其接线的运行方式、系统中性点的运行方式。各厂、站的电气主接线正常运行方式一经确定，任何人不得随意改变。非正常运行方式：指在事故处理、设备故障或检修时，电气主接线所采用的运行方式。,二、运行方式的安排：1.合理安排电源和负荷；2.变压器中性点接地满足要求；3.厂用电安全可靠；4.运行方式便于记忆。,三、典型电气主接线的运行方式：1.电气主接线：发电厂和变电所的电气主接线是由发电机、变压器、断路器、隔离开关、互感器、母线和电缆等电气设备，按一定顺序连接的用以表示生产、汇集和分配、传输电能的电路。电气主接线一般用单线图表示，局部用三线。中性线用虚线绘制。所有电器均用规定符号表示，并按它们的正常状态画出。所谓正常状态是指电器处于无电压及无任何外力作用的状态。,2.电气主接线的基本要求：,可靠性 根据系统和用户的要求，保证必要的供电可靠性和电能质量。灵活性 具有运行、维护的灵活性和方便性。安全性 必须保证在任何运行方式下或检修方式下运行人员的安全性与设备的安全性。经济性 包括最少的投资与最低的年运行费。应具有发展与扩建的方便性 要考虑到510年的发展远景。,3.电气主接线的分类：电气主接线主要分成两大类：有母线式：单母线接线 双母线接线 无母线式：桥形接线、角形接线、单元接线,返回,返回,（一）、单母线接线,WL:线路（出线）QS1/QS2：电源隔离开关 QS3:母线隔离开关 QS4：线路隔离开关 QF1/QF2：电源断路器 QF3：出线断路器WB：母线 QS5：接地刀闸,1.接线特点：只有一条母线，电源的引入与引出是通过一根母线连接的；每条引入线和引出线的电路中都装有断路器和隔离开关，同时任意一条出线都能从母线上获得电能。,1.接线特点：每一回路均装设有断路器QF和隔离开关QS。断路器用于在正常和故障情况下接通和断开电路。断路器两侧均装设有隔离开关，用于断路器停电检修时隔离电压。,1.接线特点：电源支路中发电机和电源断路器之间可以不装设隔离开关。断路器断开后，发电机必然处于停机状态。在QS4的线路侧，通常装设有接地刀闸。,2.倒闸操作：发电厂和变电所电气设备有运行、备用和检修三种工作状态。由于正常供电的需要和故障的发生，而转换设备工作状态的操作称为“倒闸操作”。,2.倒闸操作：根据QF和QS的作用不同，在倒闸操作中必须保证正确的操作顺序。倒闸操作的基本原则：a、隔离开关与断路器的关系是“隔离开关先合后断”；b、母线侧隔离开关与线路侧隔离开关的关系是“母线侧隔离开关先合后断”。,2.倒闸操作：以线路WL1为例：a、切除WL1（运行转检修）拉开QF3拉开QS4拉开QS3合上QS5b、投入WL1（检修转运行）拉开QS5合上QS3合上QS4合上QF3,3.优缺点：优点：结构简单清晰、操作方便、不易误操作；节省投资和占地；易于扩建。缺点：可靠性、灵活性较差,4.适用范围 纯粹的单母线不能满足重要用户的要求，应用于小容量、只有一个电源的发电厂或变电所。适用于用户对供电连续性要求不高的二、三级负荷用户。返回,（二）、单母线分段接线,为了解决单母线接线的缺点，提高供电可靠性，可以用断路器将母线分段，从而形成单母线分段接线。QFd两侧的隔离开关用于检修QFd时隔离电压。QFd：分段断路器,1.母线分段的数目取决于电源数目和功率、电网的接线和电气主接线的工作形式。分段数目一般在23段。,2.运行方式：单母线分段接线可以分段运行，也可以并列运行。在用断路器分段的单母线接线中，分段断路器装有继电保护装置，在某一分段母线上发生故障时，断路器在保护作用下首先自动跳开，保证非故障分段母线的继续正常供电。,3.优缺点优点：母线经断路器分段后，对重要用户可以从不同段引出两个回路，有两个独立电源供电。一段母线故障（或检修）时，仅停故障（或检修）段工作，非故障段仍可继续工作。缺点：当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，接在该段母线上的电源和出线，在检修期间必须全部停电。任一回路的断路器检修时，该回路必须全部停电。,4.适用范围 根据运行实践，用断路器分段的单母线接线，广泛用于中小容量发电厂的610kV接线和6110kV变电所配电装置中。用于610kV时，每段容量不宜超过25MW，否则负荷过大，出现回路越多，影响供电可靠性，用于3560kV时，出线回路数为48回；用于110220kV时，回路不超过34回。,双母线：接线特点：每一电源和引出线都经以台断路器和两组隔离开关连接在两组母线上，一组作为工作母线，另一组作为备用母线，在两组母线之间，通过母线联络断路器（简称为母联断路器）进行连接。把双母线系统形成单母线分段运行方式，即正常运行时，使两条母线都投入工作，母联断路器及其两侧隔离开关闭合，全部进出线均匀分配两条母线。这种运行方式可以有效缩小母线故障时的停电范围。,（三）、双母线接线,续双母线：,双母线接线主要优点有：1）检修任一组母线时，不会中断供电。2）检修任一回路的母线隔离开关时，只需断开该回路，其它回路倒换至另一组母线继续运行。3）工作母线在运行中发生故障时，可将全部回路换接至备用母线，迅速恢复供电。4）任一回路断路器检修时，可用母联断路器代替其工作。5）方便试验。需要对某回路做试验时，只需把此回路单独切换至备用母线即可。缺点：投资大，占地广，隔离开关作为操作电器使用，容易造成误操作。应用：广泛应用,（四）、双母线分段：接线特点：将工作母线分段，每段母线与备用母线间装母联断路器。运行特点：优点：供电可靠性与灵活性高。缺点：接线复杂，投资大应用范围：发电厂机端出口电压母线，多电源枢纽变电站。,（五）、双母线带旁路：接线特点：在双母线接线方式中，为使线路在出线断路器检修时不中断供电，可采用带旁路接线。运行特点：优点：供电可靠性灵活性高。缺点：接线复杂，投资大，占地面积广，隔离开关作为操作电器使用，容易造成误操作。应用范围：当110kV系统出线6回以上，220kV出线4回以上，可采用专用旁路断路器。旁路母线可接至任一组母线。,（六）、二分之三接线,接线特点：一个半断路器接线可归属于双母线类接线。在两组母线之间，每三个断路器形成一串。每串连接两条回路。相当于每一个半断路器带一条回路，故称之为一个半断路器接线，也称为32接线。在一个半接线的每串断路器中，位于中间的断路器称为联络断路器。运行中两母线及全部断路器都投入工作，形成多重环状供电运行特点：同双母线。应用范围：330KV及以上变电所,（七）、桥形接线,有内桥接线与外桥接线两种。对于具有双电源进线、两台变压器终端式的总降压变电所，可采用桥式接线。它实质是连接两个35110kV“线路变压器组”的高压侧，其特点是有一条横联跨桥的“桥”。根据跨接桥横连位置不同，分为内桥接线和外桥接线。,内桥接线,运行特点：内桥接线的跨接桥靠近变压器侧，桥开关装在线路开关之内，变压器回路仅装隔离开关，不装断路器。采用内桥接线可以提高改变输电线路运行方式的灵活性。适用于：对一、二级负荷供电；供电线路较长；变电所没有穿越功率；负荷曲线较平稳，主变压器不经常退出工作；终端型工业企业总降压变电所。,外桥接线,运行特点：跨接桥靠近线路侧，桥开关装在变压器开关之外，进线回路仅装隔离开关，不装断路器。适用于：对一、二级负荷供电；供电线路较短；允许变电所有较稳定的穿越功率；负荷曲线变化大，主变压器需要经常操作；中间型工业企业总降压变电所，宜于构成环网。,（八）、角形接线：,有三角形、四角形、五角形、六角形等当母线闭合成环，断路器数等于进出线回路数，即构成了角形接线，一般应将同名回路相互交替布置。一般不超过六角形。这种接线不利于扩建，适用于最终建设规模比较明确的110kV及以上的发电厂升压站或变电所中。,（九）、单元接线,将发电机、变压器及线路直接连接成一个单元称为单元接线。单元接线主要有三种形式：即发电机变压器单元、变压器线路单元及发电机变压器线路单元等。一般应用于下列情况：1）同一地区有几个大型电厂能源丰富，可以合起来建一个公共的枢纽变电所时。2）电厂地位狭窄平面布置有困难时。3）电厂离枢纽变电所较近，直接引线比较方便时。,课题三 电厂主接线和厂用电接线,发电厂规模：,（一）大型发电厂电气主接线及运行方式1.电气主接线：典型接线：发电机变压器组单元接线220KV系统：双母线带旁路接线500KV系统：二分之三接线自耦变压器T为220KV系统与500KV系统间的联络变压器，其低压侧兼做厂用电的启动和备用电源。,一、电厂电气主接线的运行特点,2.运行方式：（1）220KV系统：.母线运行方式：母线WB、WB运行，母联断路器QFc及其两侧刀闸运行；旁路断路器QFb及其两侧刀闸为冷备用，旁路母线冷备用；工作母线WB接入：发变组G1-T1、线路WL1、WL3、WL5、WL7、联络变压器T的220KV侧；工作母线WB接入：发变组G2-T2、出线 WL2、WL4、WL6、WL8。此为元件固定连接的运行方式,中性点运行方式：变压器：T1、T2的中性点接地隔离开关一个拉开、一个合上（具体由调度决定）；联络变T的220KV侧直接接地；01号起备变中性点接地；发电机：中性点经高阻抗接地运行（即中性点接地隔离开关均合上）。,（2）500KV系统：.母线运行方式：两组500KV母线WB、WB同时运行；WL1、WL2、WL3、WL4，发变组：G3-T3、G4-T4、G5-T5、G6-T6,联络变T和02号起备变均运行，所有的开关与刀闸全部投入运行；,中性点运行方式：变压器：T3、T4、T5、T6的中性点接地隔离开关两个拉开、两个合上（具体由调度决定）；联络变T的500KV侧直接接地（与220KV侧共用同一接地中性点；02号起备变中性点不接地（定时与01号起备变切换，由调度决定）；发电机：中性点经高阻抗接地运行（即中性点接地隔离开关均合上）。,（二）、中小型发电厂电气主接线及运行方式1.电气主接线：6KV系统：双母线分段接线，工作母线三分段，分别接入3台30MW机组，WB为备用母线。母线分段断路器QFs1、QFs2旁加装限流电抗器，限制并列运行的发电机所供给的短路电流。给当地负荷供电的直配线上加装出线电抗器，限制出线短路电流，一般该直配线采用电缆。,35KV系统：6KV电压母线有两台升压变压器将电能升压至35KV,当6KV系统部分发电机停机时，可由35KV系统向6KV倒送电，保证对6KV直配负荷的供电。35KV母线出线14回，采用双母线，通过两台三绕组变压器与110KV系统相连接。110KV系统：出线9回，采用双母线带旁路接线。,2.运行方式：1）6KV系统：工作母线WB、WB、WB运行，备用母线WB冷备用，母线分段断路器QFs1、QFs2及母联断路器QFc1、QFc2、QFc3断开备用。工作母线WB接入：发电机G1、主变T1工作母线WB接入：发电机G2工作母线WB接入：发电机G3、主变T2所有直配线都运行。,2）35KV系统：母线WB、WB均运行，母联断路器QFc及其两侧刀闸运行；母线WB接入：主变T1、T3、T5、出线WL1、WL3、WL5、WL7、WL9、WL11、WL13母线WB接入：主变T2、T4、出线WL2、WL4、WL6、WL8、WL10、WL12、WL14,3）110KV系统：母线WB、WB均运行，母联断路器QFc及其两侧刀闸运行；旁路断路器QFb及其两侧刀闸断开冷备用，旁路母线WBb冷备用，与旁母WBb所接所有旁路刀闸QSb均断开冷备用。母线WB接入：主变T5、T7、出线WL1、WL3、WL5、WL7、WL9母线WB接入：主变T4、T6、T8、出线WL2、WL4、WL6、WL8,4）系统中性点运行方式：主变T4T8中性点接地隔离开关的投切由电网调度决定。根据调度要求，主变T4、T6、T8和主变T5、T7中各确定一台主变中性点接地。如T5、T6中性点接地，其他各变压器中性点不接地，并按此方式长期运行。如果中性点 接地的变压器中有一台退出运行，则由调度决定在其他主变中选择一台中性点接地运行。,二、300MW火电机组典型厂用电接线及运行特点,（一）厂用电系统接线：300MW机组厂用电系统有：设6KV公用负荷段和不设6KV公用负荷段之分。设有6KV公用负荷段：全厂公用负荷接入该公用段，由起备变供电；不设6KV公用负荷段：全厂公用负荷分别接在各机组的6KV厂用母线上。,1.6KV厂用电系统：厂用工作电源：高厂变，从单元接线的发变组的主变低压侧引接，作为相应机组6KV厂用系统工作电源。1号高厂变供6KV母A段和6KV母B段；2号高厂变供6KV母A段和 6KV母B段。一台高压启动备用变压器（01号起备变）用作机组的启动电源和两台高厂变的备用电源。01号起备变采用有载调压变压器，以保证厂用电的电压质量及安全经济运行。,2.400V厂用电系统：每台机组设置两台低厂变，从各机组的6KV母线取得工作电源。分别向各机组的两组400V分段母线供电。A低厂变供APC、B低厂变供BPCA低厂变供APC、B低厂变供BPC,几个代表符号：,PC:各机组的400V低压配电装置，即低压动力中心；给40MW200MW的厂用电动机供电；由PC将电能送至MCC。MCC：机组各车间400V低压配电屏、配电箱，称为低压负荷控制中心。用于供电给机组各车间中55KW以下的厂用电动机或其他用电设备。APC、BPC,为保证400V低压动力中心（PC）供电可靠，1、2号机组各设置一台低压备用变压器，即01、02号低备变。该厂未设公用段，01、02号低备变电源分别取自6KVB 段、B段。并将01、02号低备变的备用段之间增设一条联络线（图中虚线），且采用手动备用方式，保证400V母线不失去备用电源。,交流保安电源接线：为了保证全厂事故停电时能安全可靠地停机，各机组在400V低压厂用电系统中设置了三段事故保安动力中心母线和事故照明母线，各机组的保安负荷分别接在保安三段母线上。保安段母线由400V的PC装置供电。事故保安电源：每台机组所配备的500KW的快速启动的柴油发电机组。用于全厂停电时启动事故保安动力及照明。,（二）厂用电系统的运行方式：（1）6KV系统正常运行方式：（2）400V系统正常运行方式：（3）400V保安电源系统正常运行方式：（4）厂用电系统中性点运行方式。,三、600MW火电机组典型厂用电接线及运行特点：四、核电机组典型厂用电接线及运行特点：五、中小容量火电机组典型厂用电接线及运行特点：,课题四 变电站主接线和站用电,一、变电站系统主接线的运行特点：1.电气主接线：某地区变电站：高压开关站：220KV系统为双母线带旁路母线接线，6回出线；中压开关站：110KV单母线分段带旁路母线接线，此接线中，分段断路器兼做旁路断路器。共4回出线。低压开关站：10KV采用双母线接线，共14回出线。,主变：两台120MVA三绕组变压器。主变低压侧10KV引线上装设有限流电抗器。该主变为：Y0/Y0/接线。主变低压侧10KV侧还装有两台30MVA的调相机SYC1、SYC2，用来调节系统无功功率的平衡；该站是系统无功补偿点；是系统调压站。,2.运行方式：（1）220KV系统：母线WB、WB均运行，母联断路器QFc及其两侧刀闸运行；旁路断路器QFb及其两侧刀闸断开冷备用，旁路母线WBb冷备用，与旁母WBb所接所有旁路刀闸QSb均断开冷备用。母线WB接入：主变T1高压侧、出线WL1、WL3、WL5母线WB接入：主变T2高压侧、出线WL2、WL4、WL6,（2）中压侧110KV系统：母线WB、WB均运行，母联断路器QFc及其两侧刀闸运行；分段隔离开关QSs断开冷备用，旁路母线WBb冷备用，与旁母WBb所接所有旁路刀闸QSb均断开冷备用。母线WB接入：主变T1中压侧、出线WL1、WL2母线WB接入：主变T2中压侧、出线WL3、WL4,（3）低压侧10KV系统：母线WB、WB均运行，母联断路器QFc及其两侧刀闸运行；母线WB接入：主变T1低压侧、出线WL1、WL3、WL5、WL7、WL9、WL11、WL13母线WB接入：主变T2低压侧、出线WL2、WL4、WL6、WL8、WL10、WL12、WL14,（4）主变的中性点运行方式：主变T1、T2高压侧与中压侧都是大接地电网，中性点接地刀闸合一个。主变T1、T2中性点接地刀闸的投、切由系统调度值班员决定。遵循先合后拉的投切顺序。（5）调相机SYC1、SYC2均运行，其所有开关与刀闸均合上。,二、站用电接线及运行特点：（一）超高压变电站站用电接线及运行例：500KV枢纽变电站1号、2号站用变压器800KVA，从该站主变压器的低压侧10.5KV侧引接。备用站用变从另一变电站引接电源。1号、2号站用变压器及备用站用变均将高压降为380/220V供站用负荷使用。站用电的事故保安电源为一台300KW的柴油发电机。,（二）高压变电站站用电接线及运行例：地区变电站，低压侧为10KV母线分段式接线。该站两台站用变分别从10KV段母线、段母线上取得工作电源，降压后分别向380/220V 10KV段母线、段母线供给站用负荷使用。,