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变电工程设计

作者:ag8亚洲游戏 发布时间:2020-07-18 14:46 点击:

  变电工程设计_建筑/土木_工程科技_专业资料。第一章 概述 第一节 发电厂和变电站简介 一、发电厂简介 ? 发电厂是把各种天然能源,(如煤炭、水 能、核能等)转换成电能的工厂。 ? 根据所使用的一次能源的不同,发电厂可 分为火力发电厂、水力发

  第一章 概述 第一节 发电厂和变电站简介 一、发电厂简介 ? 发电厂是把各种天然能源,(如煤炭、水 能、核能等)转换成电能的工厂。 ? 根据所使用的一次能源的不同,发电厂可 分为火力发电厂、水力发电厂、核能发电 厂等。 1、火力发电厂 1.1. 一次能源(燃料) ? 主要是煤,还有石油、天然气。 1.2. 主要设备 ? 锅炉、汽轮机、发电机及各种辅机。 1.3. 电能生产过程 ? 燃料在锅炉里燃烧→使水变成蒸汽→ 推动汽轮机转子旋转→带动发电机转 子旋转→发电机产生电能 ? 化学能→热能→机械能→电能 1、火力发电厂 ? 电能生产过程可分为三个系统: – 燃烧系统 – 汽水系统 – 电气系统 1、火力发电厂 (1) 燃烧系统 ? 燃料的化学能在锅炉燃烧中转变为热能, 加热锅炉中的水使之变为蒸汽。 ? 燃烧系统由运煤、磨煤、燃烧、风烟、 灰渣等系统组成。 1、火力发电厂 (2) 汽水系统 ? 由锅炉、汽轮机、凝汽器、除氧器、加 热器等设备及管道构成, ? 包括给水系统、循环水系统和补充给水 系统。 1、火力发电厂 (3) 电气系统 ? 包括发电机、励磁装置、厂用电系统 和升压变电站等。 1、火力发电厂 ? 电能生产过程 电气系统 燃烧系统 汽水系统 1、火力发电厂 1.4. 类型 (1) 按燃料分 ? 燃煤发电厂 ? 燃油发电厂 ? 燃气发电厂 ? 余热发电厂 ? 垃圾发电厂 ? 工业废料发电厂 1、火力发电厂 1.4. 类型 (2) 按蒸汽压力和温度分 ? 中低压发电厂,PN25MW; ? 高压发电厂,PN100MW; ? 超高压发电厂,PN200MW; ? 亚临界压力发电厂, PN=300~1000MW; ? 超临界压力发电厂,PN=600、 800MW及以上。 1、火力发电厂 1.4. 类型 (3) 按原动机分 ? 凝汽式汽轮机发电厂 ? 燃气轮机发电厂 ? 内燃机发电厂 ? 蒸汽—燃气轮机发电厂 1、火力发电厂 1.4. 类型 (4) 按输出能源分 ? 凝汽式火力发电厂—火电厂 – 只生产电能 – 效率较低,30%~40% ? 供热式火力发电厂—热电厂 – 既生产电能又供应热能 – 效率较高,60%~70% 1、火力发电厂 1.5. 优缺点 ? 优点: – 布局灵活,装机容量的大小可按需要决定; – 一次投资较小,建设周期较短。 ? 缺点: – 耗煤量大,发电成本高; – 动力设备繁多,控制操作复杂,运行费用高; – 启动时间长(几小时到十几小时),启停费用高; – 担负调峰、调频时,煤耗增加、事故增多; – 对空气和环境的污染大。 2、水力发电厂 2.1. 一次能源 ? 水的位能或动能 2.2. 主要设备 ? 压力水管、水轮机、发电机 2.3. 生产过程 ? 高处的水经压力水管→推动水轮机转 子旋转→带动发电机转子旋转→发电 机发出电能 ? 位能或动能→机械能→电能 水电站全景图 水电站全景图 2、水力发电厂 2.4. 类型 (1) 堤坝式水电厂: ? 坝后式水电厂 ? 河床式水电厂 2、水力发电厂 2.4. 类型 (1) 堤坝式水电厂: ? 坝后式水电厂 ? 厂房建在坝的后面, 不承受上游水压 2、水力发电厂 2.4. 类型 (1) 堤坝式水电厂: ? 河床式水电厂 ? 厂房代替一部 分坝体,也起 拦水作用,直 接承受上游水 压 2、水力发电厂 2.4. 类型 (2) 引水式水电厂: ? 建筑在山区水流湍急的河道上,或河 床坡度较陡的地方,由引水渠道造成 水头; ? 一般不需修坝或只修低堰。 2、水力发电厂 2.4. 类型 (3) 抽水蓄能式水电厂: ? 工作原理: – 以一定水量作为能量载体,通过能量转换 向电力系统提供电能。 – 在电力系统负荷低谷时,抽水,蓄能; – 在电力系统负荷高峰时,放水,发电。 ? 作用: – 用于电网的调峰、填谷、备用、调频、调 相 2、水力发电厂 2.5. 优缺点 ? 优点: – 发电成本低, – 对环境没有污染, – 运行灵活方便, – 可防洪、灌溉、航运等。 ? 缺点: – 一次投资大, – 建设周期长, – 受水文气象影响, – 淹没土地、移民搬迁等。 长江三峡工程是世界上最大的电站 (总装机容量为2240万kW) 广州抽水蓄能电站是世界最大的抽水蓄能电站 (总装机容量为240万kw) 西藏的羊卓雍湖水电站是世界上海拔最高的电站 3、核能发电厂——核电厂 3.1. 一次能源 ? 核能(核裂变能) 3.2. 主要设备 ? 核反应堆、蒸汽发生器、汽轮机、发 电机 3.3. 生产过程 ? 核燃料在核反应堆中裂变产生热能→ 产生蒸汽→推动汽轮机转子旋转→带 动发电机转子旋转→发电机发出电能 ? 原子能→热能→机械能→电能 3、核能发电厂——核电厂 3.4. 类型 ? 压水堆: ? 用高压轻水作慢化剂、冷却 剂,一回路系统和二回路系 统分开 3、核能发电厂——核电厂 3.4. 类型 ? 沸水堆(重水堆): ? 用重水作冷却剂,水会沸腾,汽轮机等设备可能 受污染 3、核能发电厂——核电厂 3.5. 优缺点 ? 优点: – 可节省煤、石油和天然气及运输费用, – 无需空气助燃,可建在地下、水下、山上。 ? 缺点: – 投资大 3.6 我国建成发电的核电站: ? 浙江秦山核电站 (一期、二期、三期) ? 广东大亚湾核电站 ? 广东岭澳核电站 ? 江苏田湾核电站 目前在建最大核电站:广东阳江(装机1200 万KW) 4、其它形式发电 ① 风力发电:容量小 ② 地热发电:美国加州 旧金山 400MW ③ 潮汐发电:法国 240MW ④ 太阳能发电 ⑤ 磁流体发电 ⑥ 垃圾发电 ⑦ 生物发电 ⑧ …… 二、变电所的类型 1、定义 ? 联系发电厂和用户的中间环节,起变换、分 配电能的作用 2、地位 ? 电力系统重要组成部分,直接影响整个系统 的安全、稳定、经济运行。 3、类型 – 枢纽变电所 – 中间变电所 – 地区变电所 – 终端变电所 1、枢纽变电所 ? 位于电力系统的枢纽点,汇集多个电源, 电压等级多为330~500kV。 ? 全所停电后,将引起系统解列,甚至出现 瘫痪。 2、中间变电所 ? 高压侧以交换潮流为主,起系统交换功率 的作用,或使长距离输电线kV,同 时又降压供给当地用户。 ? 全所停电后,将引起区域电网解列。 3、地区变电所 ? 高压侧电压一般为110~220kV,向地区用户 供电为主的变电所,这是一个地区或城市 的主要变电所。 ? 全所停电后,仅使该地区中断供电。 4、终端变电所 ? 在输电线路的终端,接近负荷点,高压侧 电压多为110 kV,经降压后直接向用户供 电的变电所。 ? 全所停电后,只是用户受到损失。 变电站 地区变电站以对地区 用户供电为主,是一个地区 变电站是联系发电厂和用户的中间环节, 枢纽变电站位于电力系或统城的市枢的纽主点要,变连电接站,电压 电力系统高、中压的几个部等分级,一汇般集为有1多10个~电220kV。 起着变换和分配电能的作用。 源和多回大容量联络线,变全电站容停量电大时,,电仅压使该地区中 (指其高压侧,以下同)等断级供为电33。0~企50业0k变V电。站是供大、 1.枢纽变电站 全站中停间电变时电,站将一引般起位系于统系解统列的,主甚中要至型环瘫企路痪业线。专路用的终端变电站, 中或系统主要干线的接终口端处变,电汇站集电位有压于2等输~级电3个一线.中间变电站 源,高压侧以交换近潮负流荷为点主,,经同降时压进又后线给用回户。供电,不 当地用户,主要起承中担间功环率节转作送用任,务电,压电等压级等为级为110kV及 3.地区变电站 220~330kV。全以站下停。电全时站,停将电引时起,区仅域使电其网站解供的用户中 列。 断供电。 4.终端变电站 5.企业变电站 三、电气设备 ? 为了满足电力生产和保证电力系统运行的 安全稳定性和经济性,发电厂和变电站中 安装有各种电气设备。 ? 根据电气设备的作用不同,可将电气设备 分为一次设备和二次设备。 三、电气设备 1. 一次设备 ? 生产、变换、输送、分配和使用电能的设 备 三、电气设备 1. 一次设备 ① 生产和转换电能的设备 ? 如发电机、电动机、变压器等。 ? 发电机将机械能转换成电能, ? 电动机将电能转换成机械能, ? 变压器将电压升高或降低以满足输配电需 要。 三、电气设备 1. 一次设备 ② 接通或断开电路的开关电器 ? 如断路器、隔离开关、负荷开关、熔 断器、接触器等。 ? 它们用于正常或事故时,将电路闭合 或断开。 三、电气设备 1. 一次设备 ③ 限制故障电流和防御过电压的保护电器 ? 如电抗器和避雷器等。 ? 电抗器用于限制短路电流, ? 避雷器用于防御过电压。 三、电气设备 1. 一次设备 ④ 载流导体 ? 如裸导体、电缆等。 ? 用于传输电能或连接电气设备。 三、电气设备 1. 一次设备 ⑤ 接地装置 ? 由埋入土中的金属接地体(角钢、扁 钢、钢管等)和连接用的接地线构成。 ? 无论是电力系统中性点的工作接地, 还是保护人身安全的保护接地,以及 为了稳定电位、防止干扰的仪控接地, 均同接地装置相连。 三、电气设备 2. 二次设备 ? 对一次设备和系统的运行状态进行测量、 控制、监视和保护的设备 三、电气设备 2. 二次设备 ① 仪用互感器 ? 如电压互感器和电流互感器。 ? 用于将高电压、大电流转换成低电压、 小电流,供给测量仪表和保护装置使用。 三、电气设备 2. 二次设备 ② 测量表计 ? 如电压表、电流表、功率表和电能表等。 ? 用于测量电路中的电气参数。 一、电气设备 2. 二次设备 ③ 继电保护及自动装置 ? 这些装置能反应系统不正常情况并进行 监控和调节,或作用于断路器跳闸,将 故障切除。 三、电气设备 2. 二次设备 ④ 直流电源设备 ? 包括直流发电机组、蓄电池组和硅整流 装置等。 ? 供给控制、保护用的直流电源和厂用直 流负荷、事故照明用电等。 三、电气设备 2. 二次设备 ⑤ 操作电器、信号设备及控制电缆 ? 操作电器(如各种类型的操作把手、按 钮等)实现对电路的操作控制, ? 信号设备给出信号或显示运行状态标志, ? 控制电缆用于连接二次设备。 第二节 变电站设计程序内容及要求 ? 一、设计程序 ? 1.搜集必要的原始资料: – 地质、气象资料(雷电) – 电力系统资料(电压等级、电源分布、数目、中性 点接地方式) – 负荷情况(总容量、类型、进出线电压等级、数目) – (原有设计、设备及运行安装情况) ? 2.所址选择: – 接近负荷中心、少占农田、便于走线、交通便利、 防洪、防污(污源上风侧)等 ? 3.初步设计:确定方案(可行性:占地少,投 资省,运行、检修、施工便利),并为订货提供 数据。 – 设计说明书、短路电流计算书、电气设备的选 择、图纸(电气主接线图等)、工程预算 ? 4.施工设计:施工的依据,重在表达施工情 况。 – 修改、完善初步设计方案,重绘初步设计中的 图纸(详细注明尺寸、所用设备、材料); – 补充设备安装图、防直击雷保护、接地网部分 图以及补偿电容器的配置图; – 全部设备材料清单。 二、设计要求 ? 1.符合各项技术、经济政策 ? 2.节约用地(少占农田,不占良田) ? 3.安全可靠(质量) ? 4.积极采用有效的新技术、设备 ? 5.考虑实际负荷的增长,应按5~10年来规 划、分期建设。 第三节 计算负荷的确定 计算负荷-- ? 定义: – 通过对负荷的统计计算求出的、用来按发热条 件选择电力系统中各电气元件的负荷值。 ? 用途: – 决定着变电所变压器的容量及有关电气设备的 选择。 ? 常用计算方法: – 需要系数法 单位消耗法 一、需要系数法 ? 单一电器: – Pj=Kf·Pe – 其中,Kf负荷系数, Kf=P/Pe(实际负荷 /额 定容量) ? 用电设备组: – 计入负荷系数Kf 、同时系数Kt、平均效率ηe, 有: – Pj=(KfKt/ηe)·∑Pe=Kx·∑Pe – 其中,Kx需要系数 ? 注意: Kx与设备组的工作性质、状态、设备效率等均有 关,实际生产设计中,利用统计规律已确定出各需要系数 值,可查手册而得。 二、单位消耗法 ——用于当∑Pe不易确定时 ? 对于工业企业: – A=αx, Pj=A/Tzd – 其中,A全年总耗电量,α单位产品耗电量,x 年产量,Tzd最大负荷使用时间。 ? 对于照明负荷: – Pj=S×PZM – 其 量中 ,,W/Sm建2,筑可面查积。,PZM照明负荷单位面积耗电

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