运行教材第三稿修改版Word格式.docx

运行教材第三稿修改版Word格式.docx

《运行教材第三稿修改版Word格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《运行教材第三稿修改版Word格式.docx（210页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

一类用户要求有很高的供电可靠性。

对一类用户通常应设置两路以上相互独立的电源供电，其中每一路电源的容量均应保证在此电源单独供电的情况下就能满足用户的用电要求。

确保当任一路电源发生故障或检修时，都不会中断对用户的供电。

二类用户。

指由于中断供电会在政治、经济上造成较大损失的用户。

对二类用户应设专用供电线路，条件许可时也可采用双回路供电，并在电力供应出现不足时优先保证其电力供应。

三类用户。

一般指短时停电不会造成严重后果的用户，如小城镇、小加工厂及农村用电等。

当系统发生事故，出现供电不足的情况时，应当首先切除三类用户的用电负荷，以保证一、二类用户的用电。

2）保证电能的良好质量

频率、电压和波形是电能质量的三个基本指标。

当系统的频率、电压和波形不符合电气设备的额定值要求时，往往会影响设备的正常工作，危及设备和人身安全，影响用户的产品质量等。

因此要求系统所提供电能的频率、电压及波形必须符合其额定值的规定。

其中，波形质量用波形总畸变率来表示，正弦波的畸变率是指各次谐波有效值平方和的方根值占基波有效值的百分比。

3）保证电力系统运行的稳定性

当电力系统的稳定性较差，或对事故处理不当时，局部事故的干扰有可能导致整个系统的全面瓦解（即大部分发电机和系统解列），而且需要长时间才能恢复，严重时会造成大面积、长时间停电。

因此稳定问题是影响大型电力系统运行可靠性的一个重要因素。

4）保证运行人员和电气设备工作的安全

保证运行人员和电气设备工作的安全是电力系统运行的基本原则。

这一方面要求在设计时，合理选择设备，使之在一定过电压和短路电流的作用下不致损坏；

另一方面还应按规程要求及时地安排对电气设备进行预防性试验，及早发现隐患，及时进行维修。

在运行和操作中要严格遵守有关的规章制度。

5）保证电力系统运行的经济性

电能成本的降低不仅会使各用电部门的成本降低，更重要的是节省了能量资源，因此会带来巨大的经济效益和长远的社会效益。

为了实现电力系统的经济运行，除了进行合理的规划设计外，还须对整个系统实施最佳经济调度，实现火电厂、水电厂及核电厂负荷的合理分配，同时还要提高整个系统的管理技术水平。

2.1.3电力系统的电压等级

电力系统中的电机、电器和用电设备都规定有额定电压，只有在额定电压下运行时，其技术经济性能才最好，也才能保证安全可靠运行。

此外，为了使电力工业和电工制造业的生产标准化、系列化和统一化，世界上的许多国家和有关国际组织都制定有关于额定电压等级的标准。

由于用电设备运行时，电力线路要有负荷电流流过，因而在电力线路上引起电压损耗，造成电力线路各点电压略有不问，如图2-2的所示。

但成批生产的用电设备其额定电压不可能按使用地点的实际电压来制造，只能按线路首端与末端的平均电压，即电力线路的额定电压来制造。

所以，规定用电设备的额定电压与各级电力线路的额定电压相同。

电力网各部分电压分布示意图

图2-2

GB/T156-2007《标准电压》规定，3kV及以上的交流三相系统的标称电压值及电气设备的最高电压值见表2-1，发电机的额定电压值见表2-2。

所谓最高运行电压即电气设备正常运行时工作电压不能超过的最高值。

标准电压

表2-1（kV）

系统的标称电压

电气设备的最高电压

3（3.3）

3.6

6

7.2

10

12

20

24

35

40.5

66

72.5

110

126（123）

220

252（245）

330

363

500

550

750

800

1000

1100

注一：

表中为线电压。

注二：

圆括号中的数值在用户有要求时使用。

发电机的额定电压

表2-2（V）

交流发电机的额定电压

直流发电机的额定电压

115

230

400

460

690

3150

6300

10500

13800

15750

18000

20000

22000

24000

26000

与发电机出线端配套的电气设备额定电压，可采用发电机的额定电压，在产品标准中具体规定。

引进国外机组的额定电压不受上表限制。

从新的国家标准电压可知，变压器的额定电压与标准电压相同，分一次绕组和二次绕组额定电压。

1）当电力变压器直接与发电机相连，则其一次绕组的额定电压应与发电机额定电压相同，即高于同级线路额定电压的5%，例如：

3.15、6.3、10.5、13.8、15.75、18、20、22、24、26kV。

2）当变压器不与发电机相连，而是连接在线路上，其一次绕组的额定电压应与线路额定电压相同，例如：

3、6、10、20、35、66、110、220、330、500kV。

变压器二次绕组的额定电压是指变压器一次绕组接上额定电压，而二次绕组开路时的电压，即空载电压。

而变压器在满载运行时，二次绕组内约有5%的阻抗电压降。

因此，分以下两种情况讨论：

1）如果变压器二次侧供电线路很长，则变压器二次绕组额定电压，一方面要考虑补偿变压器二次绕组本身5%的阻抗电压降，另一方面还要考虑变压器满载时输出的二次电压要满足线路首端应高于线路额定电压的5%，以补偿线路上的电压损耗。

所以，变压器二次绕组的额定电压要比线路额定电压高10%。

2）如果变压器二次侧供电线路不长，则变压器二次绕组的额定电压，只需高于其所接线路额定电压5%，即仅考虑补偿变压器内部5%的阻抗电压降。

各种电压等级在我国目前的使用情况如下：

1）380/220V为一般用户生产、生活和照明等使用的电压。

2）3、6kV为发电厂和中大型企业高压厂用配电网电压，10kV广泛用于中小城镇配电网电压。

3）35、66kV多为大城市、大工业企业内部的配电网和农村输电网电压。

4）110kV用于电力系统主干输电线电压。

5）220、330kV用于大电力系统主网网架电压。

6）500kV用于系统之间联络线及大电网主网网架电压。

各级电压电力网的输送能力参见表2-3。

各级电压电力网的输送能力

表2-3

标称电压

（kV）

经济输送容量

（MW）

输送距离

（km）

0.38

0.1以下

0.6以下

10-50

50-150

3

0.1-1.0

1-3

100-500

100-300

0.1-1.2

4-15

200-1000

200-600

0.2-2.0

6-20

1000-1500

200-850

2.0-10

20-50

2000-2500

500以上

6.0-30

30-80

2.1.4风电场电气系统

在风力发电发展的早期，由于当时单机容量较小（几百瓦至十几千瓦），还没有规模化发展，独立的小型风力发电机组多用于牧民、偏远山区供电。

随着单机容量的增大，并网型风力发电机组以及风电场的开发步入正轨。

目前，风电并网的方式主要有两种:

以分布式电源的方式接入配电网和大规模风电场集中接入输电网。

大规模风电场必须接入电力系统运行。

风力发电机组生产的电能经特定变电站、线路输送给用户或并入电网，这些将风力发电机组与用户或输电网相连的输变电设备及其测量、保护、控制、通信设备称为风电场电气设备，广义的风电场电气设备还应包括风力发电机组。

风电场电气设备分一次设备和二次设备。

一次设备构成风电场的主体，是直接生产、输送、分配电能的设备，包括风力发电机组、电力变压器、断路器、隔离开关、电力母线、电力电缆、输电线路等。

二次设备是对一次设备进行控制、调节、保护和检测的设备，它包括控制设备、继电保护和自动装置、测量仪表、通信设备等。

二次设备通过电压互感器和电流互感器与一次设备进行联系。

一次设备及其连接的回路称为一次回路。

二次设备按照一定的规则连接起来以实现某种技术要求的电气回路称为二次回路。

风电场电气设备按其基本功能又可分为风力发电机组、集电系统、变电站、站用电系统。

风力发电机组的作用是将风能转变为电能，主要由风轮、传统系统、偏航系统、发电机、变流器（可无）、控制系统等主要部分组成。

风力发电机组出口电压通常为690V,

国产金风科技部分空冷型1.5MW机组出口电压为620V，西班牙安迅能1.5MW机组出口电压达到了12kV。

集电系统的作用是将风力发电机组产生的电能通过升压变初次升压，按照就近分组或一定原则高压侧并联，最后通过电缆或架空线路将电能汇集后送入变电站。

集电系统包括单台风力发电机组的机端升压变、电缆、架空线路以及相应的防雷、接地装置。

国内风电场集电系统电压等级主要为10kV、35kV，且以35kV系统居多。

变电站的作用是变换电压等级、汇集电流、分配电能、控制电能的流向、调整和稳定电压。

变电站主要设备包括主变、断路器、隔离开关、无功补偿装置、电流互感器、电压互感器、继电保护和安全自动装置、调度通信装置等。

站用电系统用以提供生产公用电、照明用电、站内动力电源、站内生活用电等。

风电场站用电系统与场用电系统一般为同一系统，但部分风电场变电站与风电场办公区完全分离，使用独立的两套供电系统。

2.1.5风电场接入系统若干技术要求

电力系统安全稳定运行本质上要求发电与负荷需求之间必须时刻保持平衡。

电力系统如果不能进行有效控制而出现供需失衡，将影响可靠性，甚至可能引起系统大范围的事故。

风力发电因具有间歇性、随机性的特性，风电场接入电网后，在向电网提供清洁能源的同时，对电力系统安全稳定运行及电能质量均可能产生一定影响。

为了应对大规模风电的接入，确保风电接入后的电力系统运行的可靠性、安全性、稳定性。

2011年12月30日，国家标准GB/T19963-2011《风电场接入电力系统技术规定》正式颁布，提出了对通过110（66）kV及以上电压等级线路与电力系统连接的新建或扩建风电场的技术要求。

该标准规定针对风电场的有功功率及频率，无功功率及电压，风力发电机组低电压穿越能力，电能质量，模型参数，通信及接入测试等方面做了详细的规定。

要点如下：

1.风电场有功功率

1）风电场应配置有功功率控制系统，具备有功功率调节能力。

2）当风电场有功功率在总额定出力的20%以上时，对于场内有功出力超过额定容量的20%的所有风力发电机组，能够实现有功功率的连续平滑调节，并参与系统有功功率控制。

3）风电场应能够接收并自动执行电力系统调度机构下达的有功功率及有功功率变化的控制指令，风电场有功功率及有功功率变化应与电力系统调度机构下达的给定值一致。

2.风电场无功容量

1）风电场的无功电源包括风力发电机组及风电场无功补偿装置。

风电场安装的风力发电机组应满足功率因数在超前0.95～滞后0.95的范围内动态可调。

2）风电场要充分利用风力发电机组的无功容量及其调节能力；

当风力发电机组的无功容量不能满足系统电压调节需要时，应在风电场集中加装适当容量的无功补偿装置，必要时加装动态无功补偿装置。

3）对于直接接入公共电网的风电场，其配置的容性无功容量能够补偿风电场满发时场内汇集线路、主变压器的感性无功及风电场送出线路的一半感性无功之和，其配置的感性无功容量能够补偿风电场自身的容性充电无功功率及风电场送出线路的一半充电无功功率。

4）对于通过220kV（或330kV）风电汇集系统升压至500kV（或750kV）电压等级接入公共

电网的风电场群中的风电场，其配置的容性无功容量能够补偿风电场满发时场内汇集线路、主变压器的感性无功及风电场送出线路的全部感性无功之和，其配置的感性无功容量能够补偿风电场自身的容性充电无功功率及风电场送出线路的全部充电无功功率。

3.风电场电压控制

1）风电场应配置无功电压控制系统，具备无功功率调节及电压控制能力。

根据电力系统调度机构指令，风电场自动调节其发出（或吸收）的无功功率，实现对风电场并网点电压的控制，其调节速度和控制精度应能满足电力系统电压调节的要求。

2）当公共电网电压处于正常范围内时，风电场应当能够控制风电场并网点电压在标称电压的97％～107％范围内。

3）风电场变电站的主变压器宜采用有载调压变压器，通过主变压器分接头调节风电场内电压，确保场内风力发电机组正常运行。

4.风电场低电压穿越

1）风电场并网点电压跌至20％标称电压时，风电场内的风力发电机组应保证不脱网连续运行625ms。

2）风电场并网点电压在发生跌落后2s内能够恢复到标称电压的90％时，风电场内的风力发电机组应保证不脱网连续运行。

5.风电场运行适应性

1）当风电场并网点电压在标称电压的90％～110％之间时，风力发电机组应能正常运行；

当风电场并网点电压超过标称电压的110％时，风电场的运行状态由风力发电机组的性能确定。

2）当风电场并网点的闪变值满足GB/T12326、谐波值满足GB/T14549、三相电压不平衡度满足GB/T15543的规定时，风电场内的风力发电机组应能正常运行。

3）系统频率在49.5Hz～50.2Hz，风电场应连续运行；

每次频率低于49.5Hz，但高于48Hz时要求风电场具有至少运行30min的能力；

每次频率高于50.2Hz时，要求风电场具有至少运行5min的能力，并执行电力系统调度机构下达的降低出力或高周切机策略，不允许停机状态的风力发电机组并网。

6.风电场电能质量

1）风电场并网点电压正、负偏差绝对值之和不超过标称电压的10％，正常运行方式下，其电压偏差应在标称电压的－3％～＋7％范围内。

2）风电场所接入公共连接点的闪变干扰值应满足GB/T12326的要求，其中风电场引起的长时间闪变值P1t的限值应按照风电场装机容量与公共连接点上的干扰源总容量之比进行分配。

3）风电场所接入公共连接点的谐波注入电流应满足GB/T14549的要求，其中风电场向电力系统注入的谐波电流允许值应按照风电场装机容量与公共连接点上具有谐波源的发/供电设备总容量之比进行分配。

2.2电气主接线

2.2.1电气主接线的基本概念

在发电厂、变电所、电力系统中，各种电气设备必须被合理组织连接以实现电能的汇集和分配，而根据这一要求由各种电气设备组成，并按照一定方式由导体连接而成的电路被称为电气主接线，又称一次接线或电气主系统。

用一次设备特定的图形符号和文字符号将发电机、变压器、母线、开关电器、测量电器、保护电器、输电线路等有关设备，按工作顺序排列，详细标示一次电气设备的组成和连接关系的单线接线图，称为电气主接线图。

表2-4为一次电气设备在电气主接线图中常用的图形符号。

一次电气设备在电气主接线图中常用的图形符号

表2-4

序号

设备名称

图形符号

文字

符号

1

交流发电机

G

11

三绕组自耦变压器

T

2

双绕组变压器

电压互感器

TV

三绕组变压器

13

电流互感器

TA

4

星形--三角形连接的具有有载分接开关的三相变压器

14

电缆终端头

–

5

熔断器

FU

15

跌落式

FD

高压隔离开关

QS

16

接地

消弧线圈

L

7

负荷开关

Q

17

放电间隙

F

8

高压断路器

QF

18

避雷器

9

电容器

C

19

E

普通电抗器

接触器的常开、常闭触头

K

发电厂的电气主接线能够直接反映发电厂的建设规模、发电厂在电力系统中的地位、发电厂的进出线回路数、系统电压等级、设备特点及负荷性质等条件，并对电力系统的安全、经济运行，对电力系统的稳定和调度的灵活性，以及对发电厂的电气设备选择，配电装置的布置，继电保护及控制方式等都有重大的影响。

因此，发电厂的电气主接线应满足下列基本要求。

1.运行的可靠性

发、供电的安全可靠性，是电力生产和分配的第一要求，主接线必须首先给予满足。

因为电能的发、送、用必须在同一时刻进行，所以电力系统中任何一个环节故障，都将影响到整体。

事故停电不仅是电力部门的损失，更严重的是会造成国民经济各部门的损失。

此外，一些部门的停电还会造成人员伤亡。

重要发电厂发生事故时，在严重情况下可能会导致全系统性事故。

所以，主接线若不能保证安全可靠地工作，发电厂就很难完成生产和输送数量和质量均符合要求的电能。

主接线的可靠性并不是绝对的，同样形成的接线对某些发电厂来说是可靠的，但对另一些发电厂就不能满足可靠性要求。

所以在分析主接线的可靠性时，不能脱离发电厂在系统中的地位、作用以及用户的负荷性质等。

2.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。

3.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。

4.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。

5.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。

2.2.2电气主接线的基本形式

单元接线扩大单元接线

无母线接线桥形接线内桥/外桥

角形接线三角/四角/五角/六角

单母线分段

单母线接线

增设旁路

双母线分段

有母线接线双母线接线

一个半断路器接线

电气主接线的基本形式

图2-3

主接线形式可以分为两大类：

有汇流母线和无汇流母线。

汇流母线，简称母线，是汇集和分配电能的设备。

无汇流母线的接线形式使用开关电器较少，占地面积小，但只适用于进出线回路少，不再扩建和发展的发电厂或变电站。

无汇流母线的接线形式包括：

单元接线、桥形接线、角形接线等。

采用有汇流母线的接线形式便于实现多回路的集中。

接线简单、清晰、运行方便，有利于安装和扩建。

配电装置占地面积较大，使用断路器等设备增多，因此更适用于回路较多的情况，一般进出线数目大于4回。

有汇流母线的接线形式包括：

单母线、单母线分段、双母线、双母线分段、带旁路母线等。

1.单元接线单元接线是最简单的接线形式，即发电机和主变压器组成一个单元，发电机生产的电能直接输送给变压器，经过变压器升压后送给系统。

常用的接线如图2-4所示。

实际上风力发电场中风力发电机组与机端升压变压器的接线就是单元接线的一种形式。

单元接线

图2-4

2.桥型接线当变配电装置中只有两条线路连接站内两台主变时，常采用桥形接线，此时这两回进线分别和两条线路连接，形成了两个线路－变压器的供电路径，在这两个供电路径由桥断路器联络。

根据桥断路器相对于变压器和线路的安装位置，又可分为内桥接线、外桥接线和双断路器桥形接线三种形式。

内桥接线的如图2-5所示，桥断路器靠近变压器，对于变压器的投切需要操作两台断路器，而对于线路的操作只需要一台断路器。

其特点如下：

①线路发生故障时，仅故障线路的断路器跳闸，其余三条支路可继续工作，并保持相互间的联系。

②变压器故障时，联络断路器（DL）及与故障变压器同侧的线路断路器均自动跳闸，使未故障线路的供电受到影响，需经倒闸操作后，方可恢复对该线路的供电。

③线路运行时变压器操作复杂。

内桥接线适用于变压器不经常切换，而线路较长，故障概率较高，所造成的线路需要经常操作的场合。

内桥接线

图2-5

外桥接线如图2-6所示，桥断路器位于线路断路器的外侧，对于变压器的投切操作一台断路器，而线路则需要操作两台断路器。

①变压器发生故障时，仅跳故障变压器支路的断路器,其余支路可继续工作，并保持相互间的联系。

②线路发生故障时，联络断路器及与故障线路同侧的变压器支路的断路器均自动跳闸，需经倒闸操作后，方可恢复被切除变压器的工作。

③线路投入与切除时，操作复杂，影响变压器的运行。

外桥接线适用于变压器切换频繁，或线路较短，故障概率小的场合。

外桥接线

图2-6

桥式接线属于无母线的接线形式，简单清晰，设备少，造价低，也易于发展过渡为单母线分段或双母线接线。

但因内桥接线中