1 《发电厂及变电站电气设备》绪论.ppt

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1、普通高等教育普通高等教育普通高等教育普通高等教育“十二五十二五十二五十二五”规划教材规划教材规划教材规划教材高等职业教育电气类专业系列教材高等职业教育电气类专业系列教材高等职业教育电气类专业系列教材高等职业教育电气类专业系列教材主 编：李家坤 朱华杰主 审：陈光会1 1 绪论绪论发电厂及变电站电气设备FADIANCHANG JI BIANDIANZHAN DIANQISHEBEIFADIANCHANG JI BIANDIANZHAN DIANQISHEBEI 1.1 1.1 电力工业发展概况及前景电力工业发展概况及前景电力工业发展概况及前景电力工业发展概况及前景 11.2 1.2 电力系统基本

2、概念电力系统基本概念电力系统基本概念电力系统基本概念 21.3 1.3 电气设备概述电气设备概述电气设备概述电气设备概述 31.4 1.4 电气设备的额定参数电气设备的额定参数电气设备的额定参数电气设备的额定参数 41 绪论绪论目目 录录2 【知识目标】【知识目标】1了解世界电力和我国电力工业的发展概况及发展前景；2理解电力系统、电力网和动力系统的定义；3了解发电厂及变电站的基本型式；4了解电气设备的分类、概念；掌握电气一次设备的额定参数。【能力目标】【能力目标】1能够解释电力系统、电力网和动力系统的定义；2能够区别电气设备的分类和用途；3能够确定电气设备的额定电压。1 绪论绪论3 电能可以方

3、便地转换为其它形式的能量（如光能、热能、机械能等）；电能可以大规模生产，远距离输送和分配；电能易于调节、操作和控制；电能的使用十分方便和经济，在终端使用时是最清洁的能源。电能已成为现代社会使用最广、需求增长最快的能源，在技术进步和社会经济发展中起着极其重要的作用。电力工业是国民经济的一项基础工业，它是一种将煤、石油、天然气、水能、核能、风能、太阳能等一次能源转换成电能这个二次能源的工业，电力工业是国民经济发展的先行产业，其发展水平是反映一个国家经济发达程度的重要标志。1 绪论绪论4 1.1 电力工业电力工业发展概况及前景发展概况及前景1.1 电力工业发展概况及前景电力工业发展概况及前景5 18

4、75年，世界上最早的发电厂巴黎北火车站电厂建成，用于照明供电；1878年，法国建成第一座水电厂；1879年，美国旧金山实验电厂开始发电，成为世界上最早出售电力的电厂；1882年，法国开始进行远距离高压直流输电，同时，英国、日本、俄罗斯也相继修建了发电厂。1.1.1 电力工业发展概况电力工业发展概况1.1 电力工业发展概况及前景电力工业发展概况及前景6 自1882年建立第一个火电厂起，中国电力工业至今已经走过100多年的发展历程。新中国成立之前，我国电力工业的发展十分缓慢。从1882年在上海建立第一个火电厂、1912年在昆明滇池石龙坝建立第一座水电站开始，至1949年全国解放，60多年来全国总装

5、机容量仅增至185万kW，居世界第二十一位；年发电量43亿kW*h，居世界第二十五位；110kV电压等级的电力系统仅东北两个，总容量不超过72万kW。这一时期的发电厂大部分集中在东北和沿海城市，且设备陈旧，效率低，安全可靠性很差。1.1 电力工业发展概况及前景电力工业发展概况及前景7 新中国的建立为电力工业的发展创造了有利条件，电力生产和建设发展迅速。1950至1978年期间，国产10万、12.5万、20万、30万kW汽轮发电机组和国产15万、22.5万、30万kW水轮发电机组相继制成并投产。1960年，全国发电装机容量突破1000万kW，居世界第九位。至1978年底，全国发电装机容量达到57

6、12万kW，年发电量达到2566亿kWh，居世界第七位。与此同时，东北、京津唐、华中、华东电网形成了220kV主干网架。1.1 电力工业发展概况及前景电力工业发展概况及前景8 1978年改革开放后，我国电力工业持续以年均10以上的速度发展，取得了举世瞩目的成就。1987年，全国发电装机容量突破1104万kW，居世界第五位；1995年3月，全国发电装机容量达到2104万kW，居世界第四位；1996年，全国发电装机容量达到2.37104万kW，发电装机容量和发电量跃居世界第二位，到2000年3月，全国发电装机容量又跨上3104万kW的新台阶，长期严重缺电的状况得到相对缓解，基本上适应了国民经济和社

7、会发展的需要。2005年，全国发电装机容量突破5104万kW；1.1 电力工业发展概况及前景电力工业发展概况及前景9 2006年，全国发电装机容量达到6.22104万kW；2008年底达7.9104万kW，年发电量达34334亿千瓦时；2009年底，全国发电装机容量达到8.7104万kW，其中火电达到65205万kW，水电装机达到19679万kW。发电装机容量和年发电量跃居世界第二位，我国已成为世界电力大国。1.1 电力工业发展概况及前景电力工业发展概况及前景10 在水电方面，我国取得了骄人的成绩，有许多世界之最，1994年12月开工，2009年建成的长江三峡工程是世界上最大的电站，总装机容量

8、为18200MW，是曾经世界上最大的巴西伊泰普水电站的1.4倍；已建成的装机容量为240万kW的广州抽水蓄能电站是世界最大的抽水蓄能电站；西藏的羊卓雍湖水电站是世界上海拔最高的电站等。目前水电总装机容量跃居世界第一。1994年，浙江秦山核电厂一期30万kW国产机组和广东大亚湾核电厂（装机容量290万kW）的投产运行实现了我国核能发电零的突破。1.1 电力工业发展概况及前景电力工业发展概况及前景11 改革开放以来，我国的大区联网和西电东送联网建设不断加强，相应的城乡电网也得到了改造和加强。经过多年建设，除去我国台湾省和港、澳地区外，全国已经形成华北、东北、华东、华中、西北、川渝和南方联营等七个跨

9、省区电网，及山东、福建、海南、乌鲁木齐和拉萨等五个独立的省级电网。在跨省电网和部分独立省网中形成500kV（或330kV）的骨干网架。1.1 电力工业发展概况及前景电力工业发展概况及前景12 我国电力工业发展的基本方针是：优先开发水电，大力发展火电，恰当发展核电，积极发展新能源发电，加强电网发展，重视生态环境保护，提高能源效率，深化体制改革，实现电力、经济、社会、环境统筹协调发展。目前我国电力工业已进人了大机组、大电厂、大电网、超高压、自动化、信息化和水电、火电、核电、新能源发电全面发展的新时期。1.1.2 电力工业发展前景电力工业发展前景1.1 电力工业发展概况及前景电力工业发展概况及前景1

10、3 但是，随着我国国民经济的高速发展与人民生活用电的急剧增长，电力工业的发展仍不能满足整个社会发展的需要；由于我国人口众多，因此在按人口平均用电方面，还远远落后于一些发达国家。我国的电力工业必须持续、稳步地大力发展。展望未来，我们坚信，中国电力工业必将持续、高速地发展，展现更加美好的前景。1.1 电力工业发展概况及前景电力工业发展概况及前景14 1.2 电力系电力系统基本概念统基本概念1.2 电力系统基本概念电力系统基本概念15 由发电厂、升压变电站、输电线路、降压变电站及电力用户所组成的统一整体，称为电力系统。电力系统加上带动发电机转动的动力装置构成的整体称为动力系统。其中，由各类升压变电站

11、、输电线路、降压变电站组成的电能传输和分配网络称为电力网。动力系统、电力系统、电力网三者的联系与区别 如图1.1所示。1.2.1 电力系统电力系统1.2 电力系统基本概念电力系统基本概念16 图图1.1 动力系统、电力系统、电力网关系示意图动力系统、电力系统、电力网关系示意图1.2 电力系统基本概念电力系统基本概念17 1.2.1.1.发电厂发电厂发电厂是电力系统的中心环节，它是把各种天然能源（化学能、水能、原子能等）转换成电能的工厂。按使用能源不同或转换能源特点，发电厂有以下类型：火力发电厂、水力发电厂、核电厂、新能源发电厂等。（1）火力发电厂）火力发电厂火力发电厂是把化石燃料（煤、油、天然

12、气、油页岩等）的化学能转换成电能的工厂，简称火电厂。火电厂的原动机大都为汽轮机，也有用燃气轮机、柴油机等作原动机的。1.2 电力系统基本概念电力系统基本概念18 火电厂可分为以下几种：凝汽式火电厂、热电厂、燃气轮机发电厂。我国火力发电厂所用的能源主要是煤，且主力电厂是凝汽式火电厂。凝汽式火电厂凝汽式火电厂生产过程示意图如图1.2所示。整个生产系统可分为三个系统：燃烧系统、汽水系统、电气系统。其生产过程是：煤粉在锅炉炉膛中燃烧，使锅炉中的水加热变成过热蒸汽，经管道送到汽轮机，推动汽轮机旋转，将热能变为机械能。1.2 电力系统基本概念电力系统基本概念19 图图1.2 凝汽式火电厂生产过程示意图凝汽

13、式火电厂生产过程示意图1.2 电力系统基本概念电力系统基本概念20 汽轮机带动发电机旋转，再将机械能变为电能。在汽轮机中做过功的蒸汽排人凝汽器，循环水泵打入的循环水将排汽迅速冷却而凝结，由凝结水泵将凝结水送到除氧器中除氧（清除水中的气体，特别是氧气），而后由给水泵重新送回锅炉。由于在凝汽器中大量的热量被循环水带走，因此，凝汽式火电厂的效率较低，只有3040。1.2 电力系统基本概念电力系统基本概念21 热电厂热电厂与凝汽式火电厂不同之处是将汽轮机中一部分做过功的蒸汽从中段抽出来直接供给热用户，或经加热器将水加热后，把热水供给用户。这样，便可减少被循环水带走的热量，提高效率，现代热电厂的效率达6

14、070。为了使热电厂维持较高的效率，一般采用“以热定电”的运行方式，即当热力负荷增加时，热电机组相应地多发电，当热力负荷减少时，热电机组相应地少发电。因而，其运行方式不如凝汽式发电厂灵活。1.2 电力系统基本概念电力系统基本概念22 燃气轮机发电厂用燃气轮机或燃气-蒸汽联合循环中的燃气轮机和汽轮机驱动发电机的发电厂，称为燃气轮机发电厂。前者一般用作电力系统的调峰机组，后者则用来带中间负荷和基本负荷。这类发电厂可燃用液体燃料或气体燃料。以天然气为燃料的燃气轮机和联合循环发电，具有效率高、污染物排放低、初期投资少、工期短及易于调节负荷等优点，近年来在北美、欧洲得到迅速发展。目前燃气轮机的单机容量已

15、发展到30万kW。1.2 电力系统基本概念电力系统基本概念23 燃气轮机的工作原理与汽轮机相似，不同的是其工质不是蒸汽，而是高温高压气体。空气经压气机压缩增压后送入燃烧室，燃料经燃料泵打入燃烧室。燃烧产生的高温高压气体进入燃气轮机中膨胀做功，推动燃气轮机旋转，带动发电机发电。做过功的尾气经烟囱排出，或分流部分用于制热、制冷。这种单纯用燃气轮机驱动发电机的发电厂，热效率只有3540。为提高热效率，采用燃气-蒸汽联合循环系统，燃气轮机的排气进入余热锅炉，加热其中的给水并产生高温高压蒸汽，送到汽轮机中去做功，带动发电机再次发电。联合循环系统的热效率可达5685。1.2 电力系统基本概念电力系统基本概

16、念24 （2）水力发电厂）水力发电厂水力发电厂简称水电厂，也称水电站，是把水的位能和动能转换成电能的工厂。水电厂的原动机为水轮机，通过水轮机将水能转换为机械能，再由水轮机带动发电机将机械能转换为电能。因为水的能量与其流量和落差成正比，所以利用水能发电的关键是集中大量的水和造成大的水位落差。我国是世界上水能资源最丰富的国家，蕴藏量为6.76亿kW。1.2 电力系统基本概念电力系统基本概念25 水电厂（站）的装机容量与水头、流量及水库容积有关。按集中落差的方式，水电厂一般分为堤坝式、引水式和混合式三种；按主厂房的位置和结构，又可分为坝后式、坝内式、河床式、地下式等数种；按运行方式，则分为有调节水电

17、站、无调节（径流式）水电站和抽水蓄能电站。这里主要介绍堤坝式水电厂、引水式水电厂、抽水蓄能水电厂。1.2 电力系统基本概念电力系统基本概念26 堤坝式水电厂在河流上的适当地方建筑拦河坝，形成水库，抬高上游水位，使坝的上、下游形成大的水位差，这种水电厂称为堤坝式水电厂。堤坝式水电厂适宜建在河道坡降较缓且流量较大的河段。这类水电厂按厂房与坝的相对位置又分为坝后式水电厂和河床式水电厂。1.2 电力系统基本概念电力系统基本概念27 坝后式水电厂断面图如图1.3所示。其厂房建在拦河坝非溢流坝段的后面（下游侧），不承受水的压力，压力管道通过坝体，适用于高中水头。这是我国最常见的水电厂型式。河床式水电厂如图

18、1.4所示。其厂房与拦河坝相连接，成为坝的一部分，厂房也承受水的压力，适用于水头小于50m的水电厂。1.2 电力系统基本概念电力系统基本概念28 图图1.3 坝后式水电厂示意图坝后式水电厂示意图1.2 电力系统基本概念电力系统基本概念29 图图1.4 河床式水电厂示意图河床式水电厂示意图1.2 电力系统基本概念电力系统基本概念30 引水式水电厂由引水系统将天然河道的落差集中进行发电的水电厂，称为引水式水电厂。引水式水电厂适宜建在河道多弯曲或河道坡降较陡的河段，用较短的引水系统可集中较大的水头；也适用于高水头水电厂，避免建设过高的挡水建筑物。引水式水电厂如图1.5所示。在河流适当地段建低堰（挡水

19、低坝），水经引水渠和压力水管引入厂房，从而获得较大的水位差。1.2 电力系统基本概念电力系统基本概念31 图图1.5 引水式水电厂示意图引水式水电厂示意图1.2 电力系统基本概念电力系统基本概念32 抽水蓄能水电厂利用电力系统低谷负荷时的剩余电力抽水到高处蓄存，在高峰负荷时放水发电的水电厂，称为抽水蓄能水电厂。抽水蓄能水电厂如图1.6所示。它是电力系统的填谷调峰电源。在以火电、核电为主的电力系统中，建设适当比例的抽水蓄能水电厂可以提高系统运行的经济性和可靠性。抽水蓄能水电厂可能是堤坝式或引水式。1.2 电力系统基本概念电力系统基本概念33 当电力系统处于低谷负荷时，其机组以电动机-水泵方式工作

20、，吸收电力系统的有功功率将下游的水抽至上游水库蓄存起来，把电能转换为水能，这时它是用户；当电力系统处于高峰负荷时，其机组按水轮机一发电机方式运行，将所蓄的水用于发电，以满足调峰需要，这时它是发电厂。1.2 电力系统基本概念电力系统基本概念34 图图1.6 抽水蓄能水电厂示意图抽水蓄能水电厂示意图1.2 电力系统基本概念电力系统基本概念35 （3）核电厂）核电厂核电厂是将原子核的裂变能转换为电能的发电厂，燃料主要是铀235（U235）。U235容易在慢中子的撞击下裂变，释放出巨大能量，同时释放出新的中子。核能能量密度高，1克U235全部裂变时所释放的能量为81010J，相当于2.7t标准煤完全燃

21、烧时释放的能量。作为发电燃料，运输量小、发电成本低。按所使用的慢化剂和冷却剂，核反应堆可分为轻水堆、重水堆、石墨气冷堆及石墨沸水堆。目前世界上使用最多的是轻水堆核电厂，轻水堆又分压水堆和沸水堆。核电厂生产过程见图1.7所示。1.2 电力系统基本概念电力系统基本概念36 图图1.7 核电厂生产过程示意图核电厂生产过程示意图（a）压水堆型核能发电系统 （b）沸水堆型核能发电系统1.2 电力系统基本概念电力系统基本概念37 压水堆核电厂实际上是用核反应堆和蒸汽发生器代替一般火电厂的锅炉。核反应堆中通常有100200多个燃料组件。在主循环水泵（又称压水堆冷却剂泵或主泵）的作用下，压力为15.215.5

22、MPa、温度为290左右的蒸馏水不断在左回路（称一回路，有24条并联环路）中循环，经过核反应堆时被加热到320左右，然后进人蒸汽发生器，并将自身的热量传给右回路（称二回路）的给水，使之变成饱和或微过热蒸汽；蒸汽沿管道进入汽轮机膨胀做功，推动汽轮机并带动发电机发电。二回路的工作过程与火电厂相似。1.2 电力系统基本概念电力系统基本概念38 压水堆的快速变化反应性控制，主要是通过改变控制棒在堆芯中的位置来实现。左回路中稳压器（带有安全阀和卸压阀）的作用是，在电厂启动时用于系统升高压力，在正常运行时用于自动调节系统压力和水位，并提供超压保护。沸水堆核电厂是以沸腾轻水为慢化剂和冷却剂，并在核反应堆内直

23、接产生饱和蒸汽，通入汽轮机做功发电；汽轮机的排汽冷凝后，经软化器净化、加热器加热，再由给水泵送入核反应堆。1.2 电力系统基本概念电力系统基本概念39 （4）新能源发电）新能源发电风力发电流动空气所具有的能量，称为风能。全球可利用的风能约为2106万kW。风能属于可再生能源，是一种过程性能源，不能直接储存，而且具有随机性，这给风能的利用增加了技术上的复杂性。海洋能发电海洋能是蕴藏在海水中的可再生能源，如潮汐能、波浪能、海流能、海洋温差能等。潮汐发电是利用潮汐的位能发电。1.2 电力系统基本概念电力系统基本概念40 地热发电利用地下蒸汽或热水等地球内部热能资源发电，称为地热发电。地热蒸汽发电的原

24、理和设备与火电厂基本相同。利用地下热水发电，有两种基本类型：a.闪蒸地热发电系统（又称减压扩容法）；b.双循环地热发电系统（又称中间介质法）。太阳能发电太阳能是从太阳向宇宙空间发射的电磁辐射能，太阳能发电有热发电和光发电两种方式。1.2 电力系统基本概念电力系统基本概念41 生物质能发电生物质能是绿色植物通过叶绿素将太阳能转化为化学能而储存在生物质内部的能量，属可再生能源。薪柴、农作物秸秆、人畜粪便、有机垃圾及工业有机废水等，是主要的生物质能资源。生物质能发电系统是以生物质能为能源的发电工程，如垃圾焚烧发电、沼气发电、蔗渣发电等。1.2 电力系统基本概念电力系统基本概念42 1.2.1.2 变

25、电站变电站变电站是汇集电源、升降电压和分配电力的场所，是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用。变电站有升压和降压之分。升压变电站通常是发电厂升压部分，紧靠发电厂。降压变电站通常运离发电厂而靠近负荷中心。1.2 电力系统基本概念电力系统基本概念43 根据变电站在系统中的地位和作用，可分为以下几类：（1）枢纽变电站）枢纽变电站枢纽变电站位于电力系统的枢纽点，连接电力系统高、中压的几个部分，汇集有多个 电源和多回大容量联络线路，变电容量大，电压等级为330500kV。全站停电时，将引起系统解列，甚至瘫痪。1.2 电力系统基本概念电力系统基本概念44 （2）中间变电站）中间变电站中间变

26、电站一般位于系统的主要环路线路中或系统主要干线的接口处，汇集有23个电源，高压侧以交换潮流为主，同时又降压供给当地用户，主要起中间环节作用，电压等级为220330kV。全站停电时，将引起区域电网解列。（3）地区变电站）地区变电站地区变电站以对地区用户供电为主，是一个地区或城市的主要变电站，电压等级一般为110220kV。全站停电时，仅使该地区中断供电。1.2 电力系统基本概念电力系统基本概念45 （4）企业变电站）企业变电站企业变电站是供大、中型企业的专用变电站，电压等级一般为35110kV，进线为12回。（5）终端变电站）终端变电站终端变电站位于配电线路的终端，接近负荷点，经降压后直接向用户

27、供电，不承担功率转送任务，电压等级为110kV及以下。1.2 电力系统基本概念电力系统基本概念46 1.2.1.3 电力网电力网电力网是由变电站和不同电压等级的输电线路所组成，其作用是输送、控制和分配电能。按供电范围、输送功率和电压等级分为地方电力网和区域电力网。地方电力网一般电压等级为110kV及以下。区域电力网则为110kV以上，供电范围广，输送功率大。10kV及以下的电力网一般称为配电网。1.2 电力系统基本概念电力系统基本概念47 电力网按结构特征可分为开式电力网和闭式电力网两种。凡用户只能从单方向得到供电的叫开式电力网；用户可从两个或两个以上方向得到供电的叫闭式电力网。按电压等级电力

28、网分为低压（1kV及以下）、高压（1330kV）、超高压（3301000kV）和特高压（1000kV以上）几种。1.2 电力系统基本概念电力系统基本概念48 把各孤立运行的发电厂通过电力网连接起来，形成并联运行的电力系统后，在技术和经济上具有一系列的优点：（1）提高了供电的可靠性。（2）提高了供电的稳定性。（3）提高了运行的经济性。1.2.2 电力系统的优越性电力系统的优越性1.2 电力系统基本概念电力系统基本概念49 在电力系统中可以通过在发电厂之间合理地分配负荷，实现水电和火电之间的相互调剂：丰水期可多发水电，少发火电，节约燃料；枯水期则多发火电以补充水电。具有不同调节性能和特性的水电站之

29、间，以及风力、潮汐、太阳能和核电站等，可以相互配合，实现经济调度，达到合理利用资源、提高经济效益的目的。随着电力系统容量的增大，则有可能采用大容量的机组，从而获得较高的发电效率、较低的相对投资和较低的运行维护费用。1.2 电力系统基本概念电力系统基本概念50 可以减小总装机容量，降低电站的综合投资和电能生产费用。电力系统中的综合最大负荷常小于各发电厂单独供电时各片最大负荷的总和。这是因为存在不同地区间负荷性质的差别、负荷的东西时差和南北季差等，有利于错开各地区的高峰负荷，导致减小系统中的综合最大负荷，从而减小了总工作容量。在电力系统中，各发电厂的机组之间可以相互备用，还可以错开检修时间，故系统

30、的备用容量只需系统总容量的1015，远小于各发电厂孤立运行时单站的备用容量之和。1.2 电力系统基本概念电力系统基本概念51 1.3 电气设电气设备概述备概述1.3 电气设备概述电气设备概述52 为了满足电能的生产、输送和分配的需要，发电厂和变电站中安装有各种电气设备。电气设备按电压等级可分为高压电气设备和低压电气设备；按所起的作用不同，电气设备可分为一次设备和二次设备两大类。1.3 电气设备概述电气设备概述53 直接参与生产、输送和分配电能的电气设备称为一次设备，它通常包括以下9类：（1）生产和转换电能的设备）生产和转换电能的设备有同步发电机、变压器及电动机。它们都是按电磁感应原理工作的，统

31、称为电机。（2）开关设备）开关设备这类电器用于接通和开断电路。按作用及结构特点，开关电器可分为以下几种：1.3.1 一次设备一次设备1.3 电气设备概述电气设备概述54 断路器（俗称开关）断路器不仅能接通和断开正常的负荷电流，也能关合和断开短路电流。它是作用最重要、构造最复杂、功能最完善的开关电器。隔离开关（俗称刀闸）隔离开关没有灭弧装置，用来在检修设备时隔离电源，进行电路的切换操作及接通或断开小电流电路。它一般只有在电路断开的情况下才能操作。1.3 电气设备概述电气设备概述55 负荷开关负荷开关允许带负荷接通和断开电路，但其灭弧能力有限，不足以断开短路电流。将负荷开关和熔断器串联在电路中便大

32、体上相当于断路器的功能。1.3 电气设备概述电气设备概述56 （3）限流电器）限流电器包括串联在电路中的普通电抗器和分裂电抗器，其作用是限制短路电流，使发电厂和变电站能选择轻型电器和选用截面积较小的导体。（4）载流导体）载流导体该类设备有母线、架空线和电缆等。母线用来汇集和分配电能或将发电机、变压器与配电装置连接；架空线和电缆用来传输电能。于电气设备或装置间的连接，通过强电流，传递功率。母线是裸导体，需要用绝缘子支持和绝缘。电缆是绝缘导体，并具有密封的封包层以保护绝缘层，外面还有铠装或塑料护套以保护封包。1.3 电气设备概述电气设备概述57 （5）补偿设备）补偿设备该类设备主要有调相机、电力电

33、容器、消弧线圈、并联电抗器。调相机是一种不带机械负荷的同步电动机，主要用来向系统输出感性无功功率，以调节电压控制点或地区的电压。电力电容器补偿有并联补偿和串联补偿两类。并联补偿是将电容器与用电设备并联，它发出无功功率，串联补偿是将电容器与线路串联，抵偿系统的部分电感提高系统的电压水平，减少系统的功率损耗。1.3 电气设备概述电气设备概述58 消弧线圈用来补偿小接地电流系统的单相接地电容丢留，以利于熄灭电弧。并联电抗器一般装设在330kV及以上超高压配电装置的某些线路侧。其作用是吸收过剩的无功功率，改善沿线的电压分布和无功分布，降低有功损耗，提高输电效率。（6）互感器）互感器互感器分为电压互感器

34、和电流互感器，分别将一次侧的高电压或大电流按变比转变为二次侧的低电压或小电流，以供给二次回路的测量仪表和继电器。1.3 电气设备概述电气设备概述59 （7）保护电器）保护电器保护电器包括熔断器和防雷装置。熔断器用于断开过负荷电流和短路电流。防雷装置用于防御过电压，包括避雷器、避雷器针、避雷器线、避雷器、避雷带和避雷网等。（8）绝缘子）绝缘子绝缘子用来支持和固定载流导体，并使载流导体与地绝缘或使装置中不同电位的载流导体间绝缘。（9）接地装置）接地装置接地装置用来保证电力系统正常工作（称为工作接地）或保护人身安全（称为保护接地）。1.3 电气设备概述电气设备概述60 对电气一次设备进行监察、测量、

35、控制、保护调节的辅助设备称为二次设备。包括测量表计、绝缘监查装置、控制和信号装置、机电保护和自动装置、直流电源设备。二次设备不直接参与电能的生产和分配过程，但对保证主体设备正常、有序地工作和发挥其运行经济效益起着十分重要的作用。1.3.2 二次设备二次设备1.3 电气设备概述电气设备概述61 1.4 电气设备电气设备的额定参数的额定参数1.4 电气设备的额定参数电气设备的额定参数 用以表明电气设备在一定条件下长期工作的最佳运行状态的特征量的值叫做额定参数。各类电气设备的额定参数主要有额定电压、额定电流和额定容量等。62 电气设备的额定电压是按长期正常工作时具有最大经济效果所规定的电压。为使电气

36、设备实现标准化和系列化生产，国家规定了标准电压系列，如表1.1所示。1.4.1 额定电压额定电压1.4 电气设备的额定参数电气设备的额定参数63 用用电设备电设备与与电电力力网的网的额额定定电压电压发电发电机机额额定定电压电压变压变压器器额额定定电压电压原原边绕组边绕组副副边绕组边绕组接接电电力网力网接接发电发电机机0.220.230.220.230.230.380.400.380.400.4033.1533.153.15、3.366.366.36.3、6.61010.51010.510.5、11353538.560606611011012122022024233033036350050055

37、0750750825表表1.1我国交流电力网和电气设备的额定电压（线电压，我国交流电力网和电气设备的额定电压（线电压，kV）1.4 电气设备的额定参数电气设备的额定参数64 （1）电力网的额定电压。）电力网的额定电压。由于输送电能时在线路和变压器等元件上产生的电压损失，会使线路上各处的电压不相等，使各点的实际电压偏离额定电压，即线路首端的电压将高出额定电压，线路末端的电压将低于额定电压。通常采用线路首端和末端电压的算术平均值，作为用电力网的额定电压。目前，我国电力网的额定电压等级有0.4kV、3kV、6kV、10kV、35kV、60kV、110kV、220kV、330kV、500kV、750k

38、V等。1.4 电气设备的额定参数电气设备的额定参数65 （2）用电设备的额定电压。）用电设备的额定电压。用电设备的额定电压等于所在电力网的额定电压。（3）发电机额定电压。）发电机额定电压。发电机总是处于电力网首端，其额定电压比电力网的高5，即。允许线路电压降l0，从而保证用电设备的工作电压均在5以内。发电机的额定电压等级见表1.1所示。其单机容量越大，采用的额定电压越高。其中6.3kV电压等级广泛应用于容量20000kW以下至500kW的中小型发电机。而3.15kV等级现已很少采用。1.4 电气设备的额定参数电气设备的额定参数66 （4）变压器额定电压）变压器额定电压。变压器在电力系统中具有发

39、电机和用电设备的双重性。变压器的一次绕组是从电网接受电能的，故相当于用电设备；其二次绕组是输出电能，相当于发电机。因此规定：变压器一次绕组的额定电压等于用电设备的额定电压。但是，当变压器的一次绕组直接与发电机的出线端相连时，其一次绕组的额定电压应与发电机额定电压相同，即，变压器的二次绕组的额定电压（通常指空载电压）比同级电力网的额定电压高10，即 。1.4 电气设备的额定参数电气设备的额定参数67 但是，10kV及以下电压等级的变压器的阻抗压降在7.5以下，若线路短，线路上压降小，其二次绕组额定电压可取 。1.4 电气设备的额定参数电气设备的额定参数68 电气设备的额定电流是指在一定的基准环境

40、温度（额定环境温度）下，允许长期通过设备的最大电流值，此时设备的绝缘和载流部分的长期发热的最高温度不会超过规定的允许值。1.4.2 额定电流额定电流1.4 电气设备的额定参数电气设备的额定参数69 我国采用的基准环境温度如下：（1）电力变压器和大部分电器（如断路器、隔离开关、互感器等）的额定周围空气温度取为40。（2）敷设在空气中的母线、电缆和绝缘导线等为25。（3）埋设地下的电力电缆的额定泥土温度为25。1.4 电气设备的额定参数电气设备的额定参数70 额定容量的规定条件与额定电流相同。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

41、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。1.4.3 额定容量额定容量1.4 电气设备的额定参数电气设备的额定参数71 电能是现代社会使用最广、需求增长最快的能源，在技术进步和社会经济发展中起着极其重要的作用。我国电力工业的发展取得了举世瞩目的成就。改革开放以来，我国的大区联网和西电东送联网建设不断加强，相应的城乡电网也得到了改造和加强。我国电力工业发展的基本方针是：优先开发水电，大力发展火电，恰当发展核电，积极发展新能源发电，加强电网发展，重视生态环境保护，提高能源效率，深化体制改革，实现电力、经济、社会、环境统筹协调发展。小小 结结72 由发电厂、升压变电站

42、、输电线路、降压变电站及电力用户所组成的统一整体，称为电力系统。电力系统加上带动发电机转动的动力装置构成的整体称为动力系统。由各类升压变电站、输电线路、降压变电站组成的电能传输和分配网络称为电力网。发电厂是电力系统的中心环节，它是把各种能源转换成电能的工厂。按使用能源不同或转换能源特点，发电厂分为火力发电厂、水力发电厂、核电厂、新能源发电厂等类型。小小 结结73 变电站是汇集电源、升降电压和分配电力的场所，是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用。根据变电站在电力系统中的地位，可分为枢纽变电站、中间变电站、地区变电站、企业变电站和终端变电站。电气设备按电压等级可分为高压电气设备和

43、低压电气设备；按所起的作用不同，电气设备可分为一次设备和二次设备两大类。用以表明电气设备在一定条件下长期工作的最佳运行状态的特征量的值叫做额定参数。各类电气设备的额定参数主要有额定电压、额定电流和额定容量等。小小 结结74普通高等教育普通高等教育普通高等教育普通高等教育“十二五十二五十二五十二五”规划教材规划教材规划教材规划教材高等职业教育电气类专业系列教材高等职业教育电气类专业系列教材高等职业教育电气类专业系列教材高等职业教育电气类专业系列教材武汉理工大学出版社发行部http:/地 址：武汉市武昌珞狮路122号邮 编：430070电 话：027-87394412 87383695传 真：027-87397097发电厂及变电站电气设备FADIANCHANG JI BIANDIANZHAN DIANQISHEBEIFADIANCHANG JI BIANDIANZHAN DIANQISHEBEI