发电厂电气一次系统
第3章 电气一次系统
5.水电厂的特点
（1）水电厂可以综合利用水力资源。 （2）水电厂不用燃料，发电成本低，仅为同容量的火电厂的25%~35%，效率高。 （3）水电厂运行灵活，启停迅速，无最低负荷限制，适于承担调峰、调频、事故备 用。 （4）水电厂设备简单，意外停机概率小，时间短 （5）水能可存储和调节。 （6）水能发电不污染环境。 （7）水电厂投资较大，工期较长。 （8）水电厂受水文条件制约，枯水期发电功率只有丰水期的30%，全年最大负荷利 用小时数低。 （9）由于水库的兴建，造成淹没土地，影响生态环境。
3. 低于1KV的低压系统，考虑到单相负荷的使用， 均采用中性点直接接地运行方式
3.2.1电气主接线的基本要求与倒闸操作的基本原则
1．电气主接线的基本要求
（1）运行可靠性要求。保证连续供电，在事故状态下尽 量缩小停电范围和停电时间，在设备检修时尽可能不 停电，因此要求结线灵活。 （2）灵活性要求。在满足可靠性的条件下，主要体现在 操作、调度和扩建的方便性上。 （3）经济性要求。在满足可靠性和灵活性的前提下要注 意节省一次投资，减少占地面积，减少电能损耗。
C
c)中性点直接 接地
优点：这种方式下的非故障相 对地电压不变，电气设备绝缘 按相电压考虑，绝缘要求不高。 在中性点直接接地的低压配电 系统中，如为三相四线制供电， 可 提 供 380 ／ 220V 两 种 电 压 ， 供电方式更为灵活，在非故障 相可接入单相负荷。
运行方式选择
1. 我国电力系统中，110KV以上的高压系统，为降 低绝缘要求，多采用中性点直接接地运行方式 2. 6～35KV中压系统为提高供电可靠性首选中性点 不接地运行方式，当接地电流太大时，可采用经 消弧线圈或者电阻接地的运行方式
（2）氢直接产生蒸汽发电。
电力工程设计手册 08 火力发电厂电气 一次设计
电力工程设计手册 08 火力发电厂电气一次设计火力发电厂是一种利用燃煤、燃气、燃油等传统能源的发电方式，是电力工程中非常重要的一环。
在火力发电厂的设计中，电气系统的一次设计是至关重要的环节。
一、火力发电厂电气系统的组成火力发电厂的电气系统是由发电机、变压器、断路器、配电设备、控制系统等组成的。
发电机是火力发电厂的核心设备，主要负责将机械能转换成电能。
变压器则负责将发电机产生的电能升压，以便输送到输电网中。
断路器是用来保护电气设备和人员安全的设备，具有过载保护、短路保护等功能。
配电设备包括配电柜、开关柜等，用来将发电机产生的电能分配到各个用电设备中。
二、火力发电厂电气系统设计的要点1.负载计算：在进行火力发电厂电气系统设计时，首先要进行负载计算，确定发电机的额定容量，以确保能够满足电力需求。
2.电气设备选型：在进行电气设备选型时，需要考虑设备的可靠性、安全性、维护便捷性等因素，同时要注意设备之间的匹配性，以确保整个电气系统能够正常运行。
3.接地设计：火力发电厂的电气系统接地设计是非常重要的环节，必须确保接地电阻符合规定要求，以确保人员和设备的安全。
4.保护系统设计：火力发电厂的电气系统设计中，保护系统设计是至关重要的，包括过载保护、短路保护、接地保护等，以确保电气设备和人员安全。
5.防雷设计：火力发电厂是一个高压大电流的环境，容易受到雷击影响，因此在进行电气系统设计时，要考虑防雷设计，使用避雷设备等措施防止雷击对电气系统的影响。
三、火力发电厂电气系统设计的优化1.采用先进的设备：在进行电气系统设计时，可以采用先进的设备，如数字化保护装置、远动控制系统等，提高电气系统的自动化水平，减少人工干预。
2.优化布局：火力发电厂的电气系统设计中，布局也是非常关键的一环，要合理布置电气设备，确保设备之间的配合协调，减少线路损耗，提高系统效率。
3.合理选择导线：在火力发电厂的电气系统设计中，导线的选择也是非常重要的，要根据实际情况选择合适的导线类型和规格，以减少线路损耗，提高系统效率。
火力发电厂电气一次技术系统的设计总结性分析
火力发电厂电气一次技术系统的设计总结性分析摘要电气一次设备应用技术系统，是我国现代火电厂基础性生产设备系统中的重要组成部分，对于我国火电厂最优化经济收益目标的顺利实现，具备深刻的影响价值，本文围绕火力发电厂电气一次系统的设计总结性分析，选取两个具体方面展开了简要的分析论述。
关键词火力发电厂；电气一次技术系统；设计；总结性分析随着我国经济社会建设事业的持续快速深入發展，我国城乡民众在基础性社会生产生活实践过程中的电力能源产品的需求量水平，正呈现出表现显著的逐渐扩增趋势，客观上导致我国现有电力能源产品生产企业实际面对的生产技术压力不断提升[1]。
为切实满足我国民众在社会生产生活实践过程中的电力能源消耗需求，一系列全新形式的电力能源产品生产方法逐步投入广泛运用。
火力发电厂作为现阶段极具代表性且广泛运用的电力能源产品生产，以及输送应用技术形态，在我国现阶段电力能源产业的发展过程中，具备深刻制约价值，而电气一次系统的设计和运行水平，则是深刻影响我国火力发电厂生产经营活动综合效益水平的代表性因素，有鉴于此，本文将会围绕火力发电厂电气一次系统的设计总结性分析展开简要阐释。
1 发电机设备的择取在火电厂的生产经营实践过程中，开展发电机设备的择取工作，其重点在于恰当选取发电机设备的容量参数，而在具体择取容量参数过程中，应当最大限度确保发电机设备，以及汽轮机设备之间在容量参数水平层次存在一致性[2]。
假若在基于额定功率因数参数水平和额定电压参数水平条件下实施发电机设备的择取环节，应当最大限度确保发电机设备的运行容量参数水平，能够与汽轮机设备的额定出力参数水平之间实现稳定充分的相互配合状态；要确保发电机设备和汽轮机设备的最大连续容量技术参数水平实现稳定良好的相互配合；在上述基础性技术设定条件基础上，还要切实保障汽轮机设备在稳定运行技术条件下的冷却水温参数，与发电机设备中冷却器组件的进水温度保持一致状态[3]。
2 主变压器设备的择取在实际开展火力发电厂内部主变压器设备的择取工作过程中，如果实际与主变压器设备连接的发电机组总运行容量参数水平为300.00MW，则通常推荐择取和安装三相式变压器设备；如果实际与主变压器设备连接的发电机组总运行容量参数水平为600.00MW，则应当在综合考量设备运输作业技术条件，以及生产制造技术条件的基础上，开展变压器设备的择取和安装，并且通常认为可以选取运用单相式变压器设备，或者是三相式变压器设备；如果实际与主变压器设备连接的发电机组总运行容量参数水平为1000.00MW，则通常应当推荐择取和安装单项式变压器设备[4]。
发电厂一次系统主要电气设备及接线方式
组成：包括一次 绕组、二次绕组 和铁芯
断路器
定义：断路器是一种能接通、承载和分断正常电路条件下的电流，也能在规定的非正 常电路条件下接通、承载一定时间和分断电流的开关装置。
功能：断路器的主要功能是控制电路的通断，实现对电路的保护。
类型：根据灭弧介质的不同，断路器可分为油断路器、压缩空气断路器、SF6断路器 和真空断路器等。
在发电厂中的作用：作为一次系统中的主要电气设备，承担着发电任务，为电力系统提供电 能
变压器
定义：变压器是 一种利用电磁感 应原理改变交流 电压的设备
作用：将某一数 值的交流电压或 电流变成相同频 率的另一种或几 种数值不同的电 压或电流
工作原理：基于 法拉第电磁感应 定律，通过一次 绕组和二次绕组 的匝数比来改变 电压或电流
过流保护：防止 变压器外部短路 引起的过电流
断路器保护配置
配置方式：三段式电流保护
配置元件：电流互感器、断路器、 继电器等
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
配置要求：选择性、速动性、灵敏 性和可靠性
配置功能：在故障情况下，迅速切 断故障电流，保障电力系统安全稳 定运行
其他保护配置
纵联差动保护：用于保护线路和主设备的相间短路 电流速断保护：用于快速切除短路故障，提高系统稳定性 过流保护：用于限制短路电流，防止设备损坏 零序保护：用于保护接地故障，提高系统安全性
发电厂一次系统主要 电气设备及接线方式
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01
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04
接线方式
02
发电厂一次系 统概述
05
关于火力发电厂的电气一次系统设计方法分析
关于火力发电厂的电气一次系统设计方法分析摘要电是支持人们生产经营活动顺利开展的重要支柱，随着我国社会经济的飞速发展，对于电力的需求逐渐增大，极大程度上提升了电能资源生产压力。
当前，我国仍以火力发电的方式为主，因此，为提升发电质量和效率，保障电力运输的稳定性，应加大对火力发电厂中电力一次系统设计的重视程度，注意设备之间的连接方式，通过引进先进电气一次系统设计理念等方式，创新火力发电程序，转变传统火电厂发电模式。
本文从选择发电机、主变压器等五个方面重点分析电气一次系统设计的方式。
关键词电力一次系统；发电机；变压器；接线方式火力发电仍是我国主要的发电方式，因此，应重视对火力发电厂的建设，电气一次系统作为发电厂运行过程中重要组成部分，不仅直接关系着发电厂工作模式，也影响着整体工作效率。
工作人员需结合发电厂实际情况，创新电气一次系统的设计方式，在设计过程中必须严格遵循我国相关标准，并不断引进先进接线方式和电气设备，做好电气一次系统的日常维护，确保火力发电厂的顺利运行。
1 选择合适的发电机一次设备是电力系统的主体，主要是指直接生产、运送、调配电能的设备[1]，发电机是其中重要组成部分，在设计电力一次系统时，应根据火力发电厂的实际供电范围，选择恰当的发电机容量，须坚持与发电厂汽轮机容量相一致的原则，具体包括以下几方面：首先，根据发电厂的额定电压、功率因数确定发电机型号与容量；其次，有机统一汽轮机额定出力能与发电机额定容量；接着，保障汽轮机最大连续容量与发电机最大连续容量相协调；最后，确保冷却器（发电机零部件）进水温度与汽轮机冷却水的温度相一致[2]。
发电机的选择应同时满足以上四个原则，使其更好地运行，进而提升发电厂整体工作效率和经济效益。
2 选择恰当的主变压器选择主变压器主要与机组容量有关，不同的机组容量，主变压器的形式也有所不同，具体包括以下三种形式，如表1所示[3]：从表1中可知，主变压器共有两种形式，即单相变压器与三相变压器，在选择单相变压器时，应注意其备用相的设置原则：当系统中的安装机组≦2台时，可不设置备用相；当系统中的安装机组≧3台时[4]，应设置一台或一台以上的备用相，但需要注意的是，如果发电厂附近有企业所属电厂已经设置备用相（同等参数），也可以不在系统中设置备用相。
葛洲坝电厂电气一次部分
VS
定期检修
根据设备运行状况和厂家建议，制定合理 的检修计划，对设备进行全面的检查、测 试和维修。
安全管理与应急预案
安全制度
制定并执行电气一次部分安全管理制度，确 保操作人员遵守安全规程，减少事故发生。
应急预案
针对可能出现的电气一次设备故障、事故等 情况，制定应急预案并进行演练，确保快速、 有效地应对突发情况。
02
电气一次部分系统介绍
高压系统
高压系统介绍
高压系统是电厂电气一次部分的 重要组成部分，主要负责将发电 机发出的电能进行升压，以实现
长距离、大容量输电。
高压系统的组成
高压系统包括发电机、变压器、断 路器、隔离开关、电流互感器、电 压互感器等设备。
高压系统的特点
高压系统的电压等级高，电流大， 对设备的绝缘要求高，同时对设备 的稳定性和可靠性要求也非常高。
隔离和安全保障
隔离开关用于在设备检修或电路故障 时隔离电源，确保工作人员安全。它 通常具有明显的断开点，使得电流无 法通过，从而保证工作人员在操作时 的安全。
电流与电压互感器
测量和监控设备
电流与电压互感器用于测量和监控电路中的电流和电压。它 们可以将高电压或大电流转换为低电压和小电流，使得测量 设备能够准确测量和监控电路的工作状态。
断路器触头烧蚀可能是由于电流过大或触头接触不良所致 。应检查触头的接触情况，必要时更换触头或调整触头压 力。
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发电机温度过高
发电机运行时，如果冷却系统出现故障或负载过大， 可能会导致温度过高。处理时，应检查冷却系统是否 正常工作，同时降低负载或停机休息一段时间。
变压器故障案例
变压器绕组短路
电气一次系统图介绍(课堂PPT)
四、经济上合理
主接线在保证安全可靠，操作灵活方便的基础上，还应使投资和年运行费用最小，占地面积最少，使发 电厂尽快地发挥经济效益。
五、应具有扩建的可能性
由于我国工农业的高速发展，电力负荷增加很快。因此，在选择主接线时，还要考虑到扩建的可能性。
（6/从22我/2们02现0 在Байду номын сангаас握的二期电气主接线图上可以看到已经在二条母线上分别留出了扩建端）。
在正常运行时，分段断路器可以接通也可以断开运行。当分段断路器接通运行时，任一段母线发 生短路故障时，在断电保护作用下，分段断路器和接在故障段上的电源回路断路器便自动分闸。 这时非故障段母线可以继续运行。当分段断路器断开运行时，分段断路器除装有继电保护装置外， 还应装有备用电源自动投入装置。当任一电源故障时，电源回路断路器自动断开，分段断路器断 开运行时，还可以起到限制短路电流的作用。
衡量主接线的可靠性可以从以下几个方面去分析： 1、断路器检修时是否影响供电； 2、设备或线路故障或检修时，停电线路数目的多少和停电时间的长短，以及能否保证对重要用 户的供电； 3、有没有使发电厂全部停止工作的可能性等； 目前，对主接线可靠性的衡量不仅可以定性分析，而且可以进行定量的可靠性计算。
6/22/2020
6
电气主接线的概念与基本要求
二、具有一定的灵活性
主接线不但在正常运行情况下，能根据调度的要求，灵活地改变运行方式，达到调度的目的；而且在各 种事故或设备检修时，能尽快地退出设备、切除故障，使停电时间最短、影响范围最小，并且在检修设 备时能保证检修人员的安全。
三、操作应尽可能简单、方便
主接线应简单清晰、操作方便，尽可能使操作步骤简单，便于运行人员掌握。复杂的接线不仅不便于操 作，还往往会造成人员误操作而发生事故。但接线过于简单，不但不能满足运行方式的需要，而且也会 给运行造成不便，或造成不必要的停电。
火力发电厂安全性评价依据--电气一次设备部分
火力发电厂安全性评价依据——电气一次设备部分一、概述在火力发电厂中，电气一次设备是重要之一的组成部分，与发电系统、汽轮机系统等其他系统密切关联，一旦出现故障可能造成严重后果。
为了保障火力发电厂电气一次设备的正常、安全、可靠运行，有必要对其安全性进行评价，并制定相应的安全措施。
本文将从火力发电厂电气一次设备的定义、类型、工作原理以及安全性评价的方法等方面进行介绍，为火力发电厂电气一次设备安全性评价提供参考。
二、电气一次设备的定义与类型1. 定义电气一次设备是指电源到负荷之间、直接参与电能转换和输送的设备，包括高压开关柜、柜内隔离开关、断路器、负荷开关、变压器、电缆等。
2. 类型电气一次设备包括以下几类：•高压开关柜：主要用于控制电源开关和发电机高压输出端的接通和切断。
•柜内隔离开关：主要用于分断柜内设备与电源的连接，以便进行检修和维护。
•断路器：主要用于在电路故障时自动切断电路，以保护电气设备免受电气故障的侵害。
•负荷开关：主要用于控制变电站或配电站的负荷开闭和负荷变化。
•变压器：主要用于变换交流电压等级和实现输电、配电以及控制部分设备运行。
•电缆：主要用于输送电力，将电力从发电厂到用电地点。
三、电气设备的工作原理火力发电厂电气一次设备的工作原理较为复杂，需要综合考虑电气工程、控制工程、机械工程等多学科交叉。
下面简单介绍一下主要的工作原理。
1. 高压开关柜高压开关柜主要用于将高压电源连接到发电机高压输出端，使发电机的高压电能能够得以输送到变压器上，进而输送到用电地点。
当发生故障时，高压开关柜可以快速切断电路，避免故障对电气设备造成损害。
2. 柜内隔离开关柜内隔离开关主要用于隔离维护和检修的设备，保障任一设备在进行检修，或对设备进行维护时不会引起安全事故。
3. 断路器断路器具有自动检测故障的功能，当检测到电路故障时，会自动切断电路，避免电气设备因电路故障造成的损害，保障设备安全。
4. 负荷开关负荷开关主要用于控制负荷的开闭和负荷变化。
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发电厂电气一次ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ统
发电厂电气一次系统
发电厂电气一次系统
发电厂电气一次系统
发电厂电气一次系统
发电厂电气一次系统
发电厂电气一次系统
主要电气一次设备的图形符号
发电厂电气一次系统
电气主接线
• 电气一次系统的定义：由高压电器通过连 接线，按其功能要求组成接受和分配电能 的电路，成为传输强电流、高电压的网络， 又称为一次接线或电气主系统。
6 kV • 低压：380V • 直流电压：220V
发电厂电气一次系统
发电机励磁系统
• 作用----为转子提供直流电，用以建立转子磁场
调节励磁
调节发电机的无功功率输出调节发电机端电压 调节和控制励磁还可以改善电力系统的稳定性
发电厂电气一次系统
300MW发电机组电气部 分
• 电气主接线
– 发电机-变压器单元接线 – 全连分相封闭母线: 可靠，安全，屏蔽，维护量小 – 发电机出口，通过高压熔断器接3组PT和1组避雷器 – 发电机出口和中性点处，厂高变高压侧4只CT/相 – 发电机中性点接中性点接地变压器
发电厂电气一次系统
电压等级
电气设备分为高压和低压两种： • 高压：电压等级在1000V及以上者； • 低压：电压等级在1000V以下者。
发电厂电气一次系统
常用电压等级
• 特高压：1000kV、 750kV • 超高压： 330kV 、500kV • 高压：220 kV 、110 kV 、35 kV 、10 kV 、
• 水电厂：
– 水的是势能 机械能 电能
• 核电厂：
– 核能 热能 机械能 电能
• 其它类型：太阳能发电、风力发电、潮汐发电、 地热发电、燃料电池、垃圾发电等
发电厂电气一次系统
火电厂的分类
• 按燃料分
– 燃煤、燃油、燃气、余热发电厂
• 按供出能源分类
– 凝汽式发电厂、热电厂
• 按蒸汽压力和温度分
– 中低压、高压、超高压、亚临界压力、超临界压力发电厂
• 主要电气设备
– 发电机：300MW,cosφ=0.85 – 主变压器：360MVA，YD11 – 高压厂用变压器：d12, d12 – PT,CT – 中性点接地变压器：变比20/0.23，二次侧电阻0.5~0.6Ω,换算到一
次侧为3781~4537Ω，高电阻接地方式，限制电容电流
发电厂电气一次系统
电气系统的作用
• 通过与汽轮机同轴的发电机，将机械能转 换为电能；
• 通过高压配电装置将电能汇集并分配送往 电力传输网络；
• 通过厂用供电系统，保证厂用辅机供电； • 通过二次系统对一次系统进行监视、测量、
控制和保护。
发电厂电气一次系统
电能生产系统
1）发电机系统 转子系统：传递原动机的轴功率， 在转子绕组中注
• 电气主接线是发电厂、变电站电气部分的 主体。主接线的拟定与设备的选择、配电 装置的布置、继电保护和自动装置的确定、 运行可靠性、经济性以及电力系统的稳定 性和调度灵活性等密切相关。
发电厂电气一次系统
电气主接线图
• 由高压电器及连接导线按一定顺序连接， 用一定的文字和符号来表示产生、汇集和 分配电能的电路接线图。
• 按原动机分类
– 凝汽式汽轮机、燃汽轮机、内燃机、蒸汽——燃汽轮机发电厂
• 按供电范围分类
– 区域性发电厂、孤立发电厂、自备发电厂
• 按发电装机容量的多少分类
– 小容量发电厂、中容量发电厂、大中容量发电厂、特大容量发电 厂
发电厂电气一次系统
电气系统
电能生产系统 电气一次系统 电气二次系统
发电厂电气一次系统
然而，电能无法大量储存，电能的生产与消耗几乎是 在同一瞬间完成的，发电、输电、变电、配电、用电各环 节紧密相关，组成一个互相影响、互相制约、始终处于连 续工作状态的整体。因此，电能从一开始生产就具有鲜明 的系统性。
发电厂电气一次系统
现代电厂的能量转换方式 及火电厂的生产过程
• 火电厂：
– 燃料的化学能 热能 机械能 电能
发电厂电气一次系统
• 发电机：用来生产转换电能 。 • 变压器：用于变换电能，将低压电能变为高压以便输送；将高压电能
变为低压电能以便使用。 • 高压断路器：有灭弧装置，正常运行和故障情况下用作断开或接通电
路中的正常工作电流及开断故障电流。 • 隔离开关：无灭弧装置，用于建立明显的绝缘间隙，隔离电压；转换
线路增加线路联接的灵活性 • 母线：汇集和分配电能 • 电缆：城市、厂站内部或附近、穿越江河或海峡时使用 • 架空线路：终端线、联络线 • 熔断器：过载或短路时，起到开断和保护的作用 • 避雷器：保护电力系统和电气设备的绝缘使其不受雷击或操作过电压
而损坏 • 互感器：将一次系统的高电压和大电流转换为二次系统标准的低电压
发电厂电气一次系统
简单电力系统的单线图
发电厂电气一次系统
电力系统的特点
• 电力系统运行的特点： 1）电能不易存储； 2）过渡过程十分短暂； 3）电能生产与国民经济各部门关系密切；
• 对电力系统的基本要求： 1）保证供电的可靠性，为用户提供充足的电力； 2）保证电能质量合格； 3）保证电力系统运行的稳定性和经济性。
电能
电能作为一种二次能源，可以从多种途径获得（如水 力发电、火力发电、核能发电、太阳能发电等）；同时又 便于转换为其它能量形式（如电动力、电热、电化学能、 电光源等），以满足社会生产和生活的种种需要。与其它 能源相比，电能在生产、传送、使用中更易于调控。这一 系列优点，使电能成为最理想的二次能源，格外受到人们 关注。
发电厂电气一次系统
发电厂电气一次系统
发电厂电气一次系统
发电厂电气一次系统
发电厂电气一次系统
发电厂电气一次系统
发电厂电气一次系统
电气一次系统
• 1）电气一次设备及其作用 • 包括：发电机、变压器、断路器、隔离
开关、自动空气开关、电抗器、避雷器、 熔断器、电流互感器、电压互感器、母 线、电力电缆等。
入直流电流后产生磁场。 定子系统：形成三相绕组，当转子磁场旋转时，在
定子绕组中感应出电动势，发出电能。 冷却系统 ：连续不断地排出发电机因各种损耗而产
生的热量，防止发电机温度超过设计值而影响绝 缘寿命和发电机出力，保证发电机安全运行。
发电厂电气一次系统
发电厂、变电站、电力系统
发电厂电气一次系统
什么是电力系统？