7大机组与大电网协调-ppt课件.ppt
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1、2020/12/2华中科技大学电气学院1第七章第七章 大机组与大电网协调大机组与大电网协调第一节 电力网第二节 系统扰动与发电机轴系扭振第三节 重合闸对机组轴系扭振的影响第四节 快关汽门与电网稳定第五节 电网谐波污染2020/12/2华中科技大学电气学院2目前我国电力系统基本上进人大电网、大电厂、大机组、高电压输电、高度自动控制的新时代。大机组与高电压、大电网之间的协调,一直是影响系统安全、可靠与经济的重大课题。近年来,国际上发生了多次大面积停电事故,以及机组重大部件的损坏,电力部门和一些著名制造厂研究了汽轮发电机组如何适应电网运行的问题。 (1)当机组偏离额定频率运行时,在不损伤机组的前提下
2、,提出了允许运行时间的要求;也提出了在异常频率下,电网应该采取的措施。3精品资料4 你怎么称呼老师? 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点,你是否会认为老师的教学方法需要改进? 你所经历的课堂,是讲座式还是讨论式? 教师的教鞭 “不怕太阳晒,也不怕那风雨狂,只怕先生骂我笨,没有学问无颜见爹娘 ” “太阳当空照,花儿对我笑,小鸟说早早早”2020/12/2华中科技大学电气学院5 (2)随着一些大机组的大轴损坏事故的发生,分析了大机组在一系列特殊运行方式下,都有可能使机组产生远大于机端出口多相短路时的电磁与机械应力。 (3)随着系统串联电容补偿技术的采用,发生了与机组间产生次同步谐振的现象,当与
3、电厂高压输电线出口三相短路重合,有可能一次就耗尽了机组轴系的疲劳寿命,因而必须由电网采取措施予以防止。 (4)随着长距离、超高压输电线路出现,对发电机提出了吸收无功功率的要求。 (5)随着电气铁道等单相负荷的日益增长和大容量机组转子对连续不对称负荷和不对称短路适应能力的减弱,发电机组适应电网不对称运行的能力也已成为众所关注的问题。2020/12/2华中科技大学电气学院62020/12/2华中科技大学电气学院72020/12/2华中科技大学电气学院8对目前的我国电网而言,一台600MW机组,在地区电网中占有较大的比重,它的投切和故障对系统稳定运行有较大影响,反之,系统的各种异常运行或故障,对60
4、0MW机组的威胁比对中小型机组的威胁更大。我国国家标准规定:发电机能承受的误并列能力为,180相角差5次或120相角差2次。 还要求发电机应能承受电力系统中高压线路事故后的自动重合闸。这些要求,都将使发电机瞬时产生大的定转子电流及电磁力矩,对发电机定子绕组端部、转子轴颈等造成冲击及材料寿命损耗。另外,还要求发电机具备失磁异步运行能力及三相不对称或非全相运行能力,这些也容易使发电机定子端部和转子表面局部过热而产生裂纹。2020/12/2华中科技大学电气学院9一、电力系统 电力系统是由发电、变电、输电、配电、用电等环节并按规定的分工和技术经济要求组成的,将一次能源转换为电能并输送和分配到用户的一个
5、统一系统,如图71所示。其中发电厂将一次能源转换为电能,升压后,经过输电网,再降压,送人配电网,再由配电网将电能分配至用户,从而完成了电能从生产到使用的全过程。为了保证系统运行的安全可靠,系统还配置了继电保护和安全自动装置、调度自动化和通信等相应的辅助系统。电力系统的根本任务是向用户提供充足、可靠、合格和廉价的电能。 在电力系统中,输送、变换和分配电能的那一部分称为电力网(electricnetwork),如图71中虚线所框的部分,所以电力网是电力系统的一个组成部分,电力网包括输电网和配电网。2020/12/2华中科技大学电气学院102020/12/2华中科技大学电气学院11输电网主要是将远离
6、负荷中心的发电厂所发出的电能,经过变压器升高电压并通过高压输电线输送到邻近负荷中心的枢纽变电所。同时,输电线还有联络相邻电力系统和联系相邻枢纽变电所的作用。在我国,现有高压输电网的电压为220kV、330kV、500kV、750kV交流和500kV直流,即将出现1000kV交流和800kV直流。 配电网是将电能从高压变电所经降压后再分配到用户的电力网。按电压,一般又将配电网分为高压、中压和低压三种。在我国,高压配电网电压一般为35kV、63kV和110kV;中压配电网电压一般为610kV(有的城市已在考虑升压为20kV);低压配电网电压一般为三相四线制的380220V 。2020/12/2华中
7、科技大学电气学院12输、配电网可按电压等级的高低分层,或按负荷密集的地域分区。不同容量的发电厂和电力用户分别接人不同电压等级的电力网,较大容量的应接入较高电压的电力网,较小容量的可接入较低电压的电力网。 我国已经启动的西电东送工程,将着力推进全国大电网建设与联网,逐步形成大区电网互联的基本格局。发展具有规模经济效益和极强资源配置能力的大电网,这是电力工业发展的基本规律。国内外现有实践均已证明,全国联网能带来多方面的效益,如错峰效益,水、火电互补效益,互为备用和事故支援效益,以及可以最大限度采用高效率高参数的大机组等。西电东送战略的实施将从根本上改变中国未来电力发展的格局,即实行立足于跨大区电网
8、之间以及大区电网与独立省网之间的全国互联。2020/12/2华中科技大学电气学院13目前,中国将以三峡工程为契机,并以三峡电站为中心,建设东、西、南、北四个方向的联网和送电线路,并在条件成熟的电网间实现周边联网。经过不断开发西部大型水电以远距离输电至东部地区,同时根据需要与条件加快其余大区电网互联,届时中国电网将形成西电东送、南北互联的基本格局以及统一调度的联合电网结构。2020/12/2华中科技大学电气学院14 整流器逆变器换流变压器2换流变压器1+交流电力系统I换流站I(整流站)换流站II(逆变站)直流线路 直流输电系统 交流电力系统II二、直流输电直流输电就是在甲地将交流功率经过整流站整
9、流变为直流功率,通过直流输电线路送到乙地,再经过逆变站逆变为交流功率送入交流电网。整流站和逆变站统称为换流站,其设备、接线和原理完全相同,并且可以互相改接,仅仅是控制方式不同。2020/12/2华中科技大学电气学院151直流线路优点 (1)造价低,电能损耗少。 (2)无电抗影响,远距离输电不存在失去稳定的问题。 (3)稳态下,不存在交流长电缆线路的容性电纳引起的电压升高。 (4)直流输电系统响应快,调节精确,有利于故障时交流系统间的快速紧急支援和减少功率扰动。 (5)可联络两个额定频率相同或不同的交流电力系统,联网后交流系统的短路容量,不因互联而显著增大。2020/12/2华中科技大学电气学院
10、16(4)限制系统短路容量。两大交流电网用直流联网后,由于换流站的“定电流控制”特性,两侧交流网路的短路容量将得到限制。 (6)有利于采用电缆送电。在直流电场的作用下,电缆的绝缘强度约为交流电场的3倍,35kV的交流电缆可用于直流110kV。直流电缆送电不存在容性无功,在交流电网中电缆的长度受容性充电无功电流的限制,而直流电缆送电没有长度限制,最适宜于远距离隔海送电,我国舟山岛就是用直流110kV电缆送电的。2020/12/2华中科技大学电气学院172缺点 换流站造价高,换流器工作时需要消耗较多的无功功率,产生较大的谐波电流和电压;直流断路器熄弧困难,使多端直流输电的发展受到一定的影响。3应用
11、范围 远距离大功率输电;交流系统的互联;过海电缆输电;用电缆向大城市市区供电。 2020/12/2华中科技大学电气学院18 两端直流输电系统的构成可分为单极,双极和无直流输电线路三类。 无直流输电线路即为两侧换流器背靠背装设在一起的非同步联络站,或称变频站。2020/12/2华中科技大学电气学院191单极系统 直流单极系统中,输电线路只用一根导线。一般采用正极接地,负极线路运行,又称一线一地制。接地正极以大地或海水作回流线路。其优点是投资省,且负极性运行的直流架空线路,受雷击的几率以及电晕引起的无线电干扰都比正极性运行时小。单极系统的主要缺点是地中电流所经之处的金属构件电化腐蚀严重,若海水中流
12、过电流时,对航行、通信和渔业等有不同程度的影响。因此单极系统也有用金属导体作回流线路,称两线制。由于投资大,这种方式仅作为分期建设中的过渡接线形式。2020/12/2华中科技大学电气学院20GGGG+GG2双极系统双极系统可看作两个单极系统叠加而成,其接线分为:两端中性点接地方式,一端中性点接地方式和中性线方式三种,如图3-33。(c)图3-33 双极直流输电系统(a)中性点两端接地方式(两线一地制)(b)中性点-端接地方式(两线制)(c)中性线方式(三线制)2020/12/2华中科技大学电气学院21(1)两端中性点接地方式,如图3-33(a),也称两线一地制。它可以看作由两个对称的一线一地制
13、单极系统叠加而成。如果两极参数对称,理论上两接地点之间是不存在直流电流的。实际上在正常运行时,地回路中有不平衡电流流过。它的数值不大,只有额定电流的百分之几。因此大大减轻了大地或海水作回流电路时对金属设施的腐蚀。当任一导线发生故障,健全相可以用大地和海水作回流电路,保持输送一半的电力。GG2020/12/2华中科技大学电气学院222)中性点一端接地方式,如图3-33(b),也称两线制。接地端可以固定直流输电系统的基准地电位,避免发生系统电位的浮动而威胁到设备和线路的安全。优点是避免了建设接地装置的巨大投资,缺点是一根导线发生故障时不得不停止送电。 GG+2020/12/2华中科技大学电气学院2
14、3(3)中性线方式,如图3-33(c),也称三线制。与两线一地制比,直流输电线一极故障时,可以避免以大地或海水作回流电路所带来的弊端。3非同步联络站是输电线路长度为零的直流输电系统,可以联络两个额定频率相同或不同的交流电力系统。 GG2020/12/2华中科技大学电气学院24三、高压直流输电系统的主要电器设备如图3-34为直流输电主接线,其电压500kV,输送容量单极60万kW,双极120万kW,线路全长1052.25km,直流部分1045.665km,主要设备的作用如下:445555798811“-”“+”“-”“+”1200MW500kV220kV3葛洲坝换流站线路上海换流站图3-34 某
15、工程直流输电主接线图1-交流滤波器组;2-换流变压器;3-换流桥;4-直流滤波器组;5-金属回路转换开关;6-低压开关;7-金属回路转换断路器;8-平波电抗器;9-接地电极;10-线路2020/12/2华中科技大学电气学院25(1)换流器。一般接成三相全控桥式整流或逆变电路,直流系统中又称换流桥,6个桥臂称为换流阀。正常,换流器在工频一个周期内的换相次数称为脉波数。单桥换流器是6脉波的,直流侧电压含有6n次基波频率的谐波,交流侧含有6n1次特征谐波电流。两单桥串联成双桥换流器,是12脉波的,直流侧含有12n次谐波电压,交流侧含有12n1次谐波电流(其中n=1,2,3,)。双桥换流器最低谐波次数
16、高,谐波总含量少,因此双桥优于单桥。目前可控硅元件的单个芯片直径已达100mm以上,能承受6kV电压,4kA以上电流。故直流输电用的可控硅换流阀由几十个以至于上百个硅元件串联而成,配备有散热器,循环冷却系统,均压阻尼电路,阀电抗器,门极触发电路等机电热光的辅助系统和电子元器件组合而成。2020/12/2华中科技大学电气学院26(2)换流变压器。葛上线直流输电系统每极采用双桥换流器,需要两组相位差30的交流电源供电。因此共安装6台单相三绕组变压器,每极三台,接成Y0/Y/,结构与普通型变压器基本相同。由于阀侧绕组需同时承受交直流电压,又为了减少高次谐波,故对变压器的绝缘强度和参数的三相对称性有严
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