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发电厂变电站电气设备.ppt

发电厂变电站电气设备

姚明
2011-10-02 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《发电厂变电站电气设备ppt》,可适用于工程科技领域

发电厂变电站电气设备发电厂变电站电气设备电厂及变电站电气运行专业主编  卢文鹏中国电力出版社       目    录  第一单元 发电厂、变电站及电力系统       概述  第二单元 电力系统中性点运行方式  第三单元 电力系统短路及短路电流计算  第四单元 开关电器  第五单元 互感器  第六单元 母线、绝缘子、电力电缆  第七单元 电气主接线     第八单元 自用电   第九单元 配电装置   第十单元 保护接地   第十一单元 过电压及过电压保护设备   第十二单元 操作电源   第十三单元 测量监察回路   第十四单元 控制回路   第十五单元 信号回路   第十六单元 同期回路   第十七单元 二次回路接线图   第一单元 发电厂、变电站及电 力系统概述        第一单元 发电厂、变电站及电 力系统概述        一:电力系统与电力网 电力系统的概念 1由发电厂升、降压变电站输配电线路和用户在电气上连接成的整体称为电力系统。 2电力系统的优越性 ①可以提高电力网的可靠性。 ②可以保证供电的质量。 ③可以提高电气设备的利用率减少系统的备用总容量。 ④便于采用技术经济性能好的大机组。 ⑤可以充分利用各种自然资源发挥各类发电厂的特点提高电力系统的整体经济性。 3电力生产的特点 ①电能生产、输送、分配、使用的同时性。 ②运行方式改变引起电磁暂态和机点暂态的短暂性。 ③对国民经济的发展和人民生活的重要性。 4电力系统的运行要求 ①必须满足用户的要求。 ②保证供电的可靠性。 ③保证电能的质量。 ④保证电力系统运行的经济性。 ⑤保证运行人员和设备的安全。 5电力生产安全 ①安全技术措施。②安全组织措施。③电气安全与防火。 ④触电急救。 二:发电厂、变电站概述 1发电厂:是电力系统的中心环节根据一次能源形式的不同可以分为火力发电厂、水力发电厂、核能发电厂及其他类型发电厂根据电厂的装机容量及在电力系统内地位的不同又可以分为区域性发电厂、地方性发电厂和自备专用电厂。 2变电站:是电力系统的中间环节。根据其在电力系统中的地位和作用可以为为区域变电站、中间变电站、地区变电站和企业变电站。 三:发电厂、变电站电气设备概述 按主要电气设备作用的不同可以分为两大类型。 1一次设备:直接生产、输送、分配和使用电能的设备。主要包括如下几个方面: ①生产和转换电能的设备。 ②接通和断开电路的开关设备。 ③保护电器。 ④载流导体。 ⑤接地装置。 2二次设备:对一次设备和系统的运行状况进行测量、控制、保护的监察的设备。二次设备主要包括: ①测量互感器。 ②测量表计。 ③继电保护和自动装置。 ④操作电器。 ⑤直流电源设备。 三:电气设备的主要参数 1额定电压:是国家根据国民经济发展的需要技术经济合性及电机、电器制造等因数所规定的电气设备标准电压等级。 2额定电流:是指在规定的外界环境温度条件下允许长期通过的最大电流值此时设备的绝缘和载流部分的发热温度不会超过规定的允许值。 3额定容量:发电机、变压器、电动机是用于转换功率的所以都相应的规定有额定容量其规定条件和额定电流相同。复习思考题:1什么是发电厂、变电站、电力系统和电力网。2为什么要建电力系统对电力系统的运行有哪些要求。3发电厂、变电站的分类有哪些?4什么是一次设备和二次设备?他们都包含哪些内容? 第二单元 电力系统的中性点 运行方式         第二单元 电力系统的中性点 运行方式          电力系统的中性点是指三相系统做星型连接的变压器和发电机的中性点。目前我国电力系统常见的中性点运行方式可以分为中性点非有效接地和有效接地两大类。中性点非有效接地包括:不接地、经消弧线圈接地和经高阻抗接地。中性点有效接地包括直接接地和经低电阻接地。 一:中性点不接地系统的正常运行 当线路不长、电压不高时接地电流数值较小接地电弧一般均能自动熄灭特别是在35KV以下的系统中绝缘方面投资增加不多而供电可靠性较高的优点突出所以中性点采用不接地运行方式比较合适。 目前我国中性点不接地系统的使用范围如下: ①电压在500V以下的三相三线制装置 ②3~10KV系统当地接地电流≤30A时 ③20~60KV系统当接地电流≤10A时 ④与发电机有直接电气联系的3~20KV系统如要求发电机带内部单相接地故障运行当接地电流≤5A时。 二:中性点经消弧线圈接地的三相系统 中性点不接地系统具有单相接地故障时可继续给用户供电的优点但当接地电流较大时容易产生电弧接地而造成危害。为了克服这一缺点可设法减少接地处的接地电流。采用的方法是出现单相接地故障时使接地处流过一个与接地电流相反的感性电流因而出现了中性点经消弧线圈接地的方式。 1消弧线圈的工作原理 消弧线圈是一个具有铁芯的可调电感线圈线圈的电阻很小电抗很大电抗值可用改变线圈的匝数来调节。他装在系统中发电机或变压器的中性点与大地之间正常运行时中性点对地电压为零消弧线圈中没有电流流过。在发生接地故障时电感电流对接地电流进行补偿。如果适当的选择消弧线圈的匝数可使接地处的电流变的很小或等于零从而消除了接地处的电弧以及由它产生的危害。 2消弧线圈的补偿方式 重要包括:①完全补偿②欠补偿③过补偿。 3中性点经消弧线圈接地系统的适用范围 中性点经消弧线圈接地系统与不接地系统有着同样在发生单相接地故障时可继续供电2小时提高供电可靠性电气设备和线路的对地绝缘应按能承受线电压考虑的特点外还由于中性点经削弧线圈接地后能有效地减少单相接地故障时接地处的电流迅速熄灭接地处电弧防止间歇性电弧接地时所产生的过电压故广泛应用在不适合采用中性点不接地的以架空线路为主体的3~60KV系统。三:中性点直接接地的三相系统 1如上图所示:正常运行时由于三相对称中性点对地电压为零.中性点无电流流过。在发生单相接地故障时由于接地相直接经过地对电源构成单相短路故称此故障为单相接地短路。单相短路电流Ik很大继电保护装置应立即动作使断路器断开迅速切除故障部分以防止Ik引起的危害。 当中性点直接接地时接地电阻近似为零所以中性点与地之间的电位永远相同。单相短路时故障相对地电压为零非故障相对地电压基本不变仍接近于相电压。 2中性点直接接地系统的优缺点 直接接地的主要优点是在单相接地时中性点的电位近似于零非故障相对地电压接近于相电压这样设备和线路对地绝缘可以按相电压设计从而降低造价。 中性点直接接地的缺点是: ①由于中性点直接接地系统在单相短路时须断开故障线路中断用户供电将影响供电的可靠性。 ②单相短路时短路电流很大甚至会超过三相短路电流有可能需要选用较大容量的开关设备。 ③由于较大的单相短路电流只在一相内通过在三相导线周围将形成较强的单相磁场对附近通信线路产生电磁干扰。 四:中性点经阻抗接地的三相系统 1在以电缆为主体的35KV、10KV城市电网由于电缆线路对地电容较大随着线路长度的增加单相接地电容电流也随着增加。采用消弧线圈补偿的方法很难有效的实现熄灭接地处的电弧。同时由于电缆线路发生瞬时故障的概率很小可根据供电的可靠性要求故障时暂态电压、电流对设备的影响对通信的影响和继电保护技术要求以及本体的运行经验等采用经低值电阻接地方式。接线图如下所示:   采用中性点经低压电阻接地方式运行时为限制接地相回路的电流减少对周围通信线路的干扰中性点多接地电阻的大小以限制接地相电流在600~1000A为宜。 同时由于电缆线路的永久性故障概率较大不使用线路自动重合闸。 2中性点经高阻抗接地的三相系统 对发电机变压器单元接线的200MW及以上发电机。当接地电流超过允许值时常采用中性点经过电压互感器一次绕组成高电阻接地的方式电阻接在电压互感器二次侧。此种接线方式可改变接地电流的相位加速泄放回路中的残余电荷促使接地电弧的熄灭限制间歇电弧过电压。同时经电压互感器提供零序电压便于实现对发电机定子绕组的100%范围的保护。 中性点经高阻抗接地的运行方式可以降低设备投资简化运行工作并维持适当的供电可靠性。第三单元 电力系统短路及短  路电流计算         第三单元 电力系统短路及短  路电流计算          一:概述 1短路电流的定义和种类 电力系统的不正常工作大多是由于短路故障造成的。所谓短路是指电力系统中带电部分与大地之间以及不同相之间的连接。 短路的种类包括:三相短路、两相短路、单相短路和两相接地短路。 2短路电流的计算目的 ①在电气主接线设计时为了比较各种方案确定某种接方案是否需要采取限制短路电流的措施均需要进行必要的短路电流计算。 ②在选择电器设备和载流导体时为了保证各种电气设备和导体在正常运行和故障情况下都能安全、可靠的工作同时又要节约资金这就需要用各种短路电流进行校验。 ③在继电保护装置的选择和整定计算时要以各种短路电流为依据。 ④设计屋外高压配电装置时要按照短路条件校验软导线的相间和对地的安全距离。 ⑤接地装置的设计。 ⑥系统运行的故障情况的分析等。 二:电力系统短路电流计算的方法短路电流的计算可以用有名值也可以用标么值。有名值法是在短路计算中的各种物理量采用有名值。其特点是直接利用各量计算在小型系统短路电流计算中比较直接方便。而标么值法是在短路计算中的阻抗、电抗、电流均采用标么值即将实际值与所选定的基准值的比值来运算。其特点是在多电压等级系统中计算比较方便。 短路电流的计算步骤如下: ①绘制计算电路图。 ②将各种元件依次计算绘出等效电路并计算个元件电抗。 ③确定短路计算点绘出等效电路计算个元件电抗。 ④将电路简化求出等效总电抗既可算出短路电流和短路容量。 无限大容量电源内的短路通过分析短路电流波形的变化得出短路电流周期分量非周期分量冲击短路电流的计算公式在此基础上也得到母线残余电压的计算方法。 第四单元 开关电器        第四单元 开关电器         开关电器是用来接通或开断电路的电气设备。在发电厂和变电站运行的发电机、变压器、进出线回路等回路中经常需要进行投入运行或退出运行因此在发电厂和变电站中需要装设必要的开关电器。 一:开关电器中电弧的产生和熄灭 电弧实际上一种气体放电的现象。电弧的产生和熄灭过程实际上是气体介质由绝缘变为导通和由导通又变为截止的过程。 电弧的产生有以下几个条件: ①触头开断瞬间自由电子的生成。 ②碰撞游离形成电弧。 ③电弧的维持和平衡。 开关电器中熄灭交流电弧的基本方法: ①吹弧②采用多断口③近阴极效应的应用④利用固体介子的狭缝灭弧。 二:高压断路器 高压断路器的用途:高压断路器是高压电器的中最重要的部分是一次电力系统设备中控制和保护的关键电器。总的来讲主要有一下两个方面的作用:一是控制作用既根据电网运行的需要将部分电气设备或线路投入或退出运行二是保护作用既在电气设备或电力线路发生故障时继电保护自动装置发出跳闸信号。启动断路器将故障部分设备或线路从电网中迅速切除确保电网中无故障部分的正常运行。 高压断路器一般按灭弧介质的不同进行分为如下几类: ①油断路器。②压缩空气断路器。③真空断路器。④六氟化硫断路器。 三:隔离开关 隔离开关是在高压电气装置中保证工作安全的开关电器结构简单没有灭弧装置。 隔离开关的重要用途是在保证电压在1000V以上的高压装置中检修工作的安全用隔离开关将高压装置中需要检修的部分与其他带电部分可靠接地隔离。 隔离开关还可以用来进行电力系统运行方式改变时的倒闸操作。 隔离开关可以接通或切断小电流。 特别强调的是隔离开关在任何情况下均不能切、合负荷电流和短路电流并应设法避免可能发生的情况。 四:高压熔断器 熔断器是一种最简单的保护电器它串接在电路中当电路发生短路或过负荷时熔断器自动断开电路使其他电气设备得到保护。熔断器分为低压熔断器和高压熔断器。 五:高压负荷开关 高压负荷开关是用于切断与开合线路负荷电流的开关电器有的还可以用于切断与关合空载线路、空载变压器以及电容器等。高压负荷开关在分闸状态时有明显的断口可起到隔离开关的作用同时它还带有快速合闸机构和灭弧装置其性能有优于隔离开关是介于隔离开关和断路器之间的一种开关电器。 六:自动重合器与自动分段器 1重合器是用于配电网自动化一种智能化的开关设备他本身具有控制及保护的功能。它能检测故障电流在给定的时间内切断故障电流以及整定给定次数量重合的控制装置。 2自动分段器 线路自动分段器是配电网中用来隔离线路区段的自动开关设备它与重和器或断路器或熔断器相配合串联于重合器与断路器负荷侧当线路发生永久故障时它进行分合闸后闭锁于分闸的状态当重合器合闸恢复对非故障线路供电时分段器不合闸而而隔离故障区域当发生瞬时故障时分段器的分、合闸操作不产生合闸闭锁动作或记忆次数未达到预期所设定次数时分段器在电源侧的重合器合闸后保持合闸状态。复习思考题:1高压断路器的作用是什么?对其有什么基本要求?2隔离开关的用途是什么?其在使用时有什么注意事项?正序等值电路其正序阻抗就是短路阻抗。在负序等值电路中仍用短路阻抗。但由于电源端施加对称的三相电压并没有负序分量电压但一次侧存在负序电流要经过电源流通故负序等值电路中一次侧为短路。在零序等值电路中一次侧绕组没有零序电流流通故应开路。因二此侧绕组有零序电流流过产生漏磁通所以与其对应的二次侧绕组漏电抗和二次侧绕组电阻组成为二次侧绕组的漏电抗既为等值电路中的Z。由于一次绕组没有与二次绕组相平衡的零序电流存在因此二次侧绕组零序电流对铁芯主磁路起到励磁作用在铁芯中产生零序磁通与其对应的是零序励磁阻抗既等值电路中的Zm。复习思考题:何谓变压器的并联运行?并联运行有什么条件?在什么情况下合闸变压器的励磁涌流最大?有多大?第五单元 互感器第五单元 互感器互感器包括电压互感器和电流互感器是一次系统和二次系统之间的联络元件将一次侧的高压、大电流变成二次侧的低电压和小电流使二次电路正确反映一次系统的正常运行和故障情况。 一:互感器的作用 1技术性: ①次侧的高压、大电流不可能直接引入控制室且一次测量仪表和继电器不可能做成高电压、大电流式的只有通互感器实现将电压、电流的转换才能实现对一次系统的测量和保护作用。 ②容易实现自动化和远动化。 2经济性 使二次测量仪表和继电器标准化和小型化结构轻巧价格便宜。可以采用低电压、小截面的电缆、屏内部线简单安装调试方便价格便宜。 3安全性 ①在测量仪表和继电器等二次设备与高压的一次系统隔离且互敢器二次侧接地保证了人身和设备的安全。 ②一次设备发生故障时能保护测量仪表和继电器免受大电流的危害保证了设备的安全。 二:电流互感器 1电流互感器的工作特点 电流互感器的原理与普通变压器是相似的是按电磁感应原理工作的。 电流互感器的工作特点: ①一次电流的大小决定于一次负载电流与二次电流大小无关。 ②正常运行时二次绕组近似于短路工作状态。 ③运行中的电流互感器二次侧不允许开路否则在开路的两端会产生高电压危及人身安全或使电流互感器发热损坏。 2电流互感器的准确度级和额定容量 ①电流互感器测量误差可以用其准确度级来表示根据测量误差的不同划分出不同的准确级准确度级是指在规定的二次负荷变化范围内一次电流为额定值时达到最大电流误差。 ②电流互感器的额定容量SN是指在额定二次电流IN和某一准确度的额定二次阻抗ZN下二次绕组的输出容量。 3电流互感器的结构和类型 ①按安装地点可以分为户外型和户内型。 ②按绝缘子可分成干式、浇注式、油侵式、串级式、电容式等。 ③按安装方式可以分为支持式、装入式和穿墙式。 ④按一次绕组的匝数可以分为单匝和多匝。 ⑤按电流互感器的工作原理。可以分为电磁式、电容式、光电式和无线电式。 三:电压互感器 1电压互感器的工作特点 ①电压互感器一次侧电压决定于一次电力网的电压。不受二次负载的影响。 ②正常运行时电压互感器二次绕组近似于工作在开路的状态。 ③运行中的电压互感器二次侧不允许开路。与电力变压器一样当二次侧短路时将产生很大的短路电流损坏电压互感器。为了保护二次绕组一般在二次侧出口处安装些熔断器或快速自动空气开关用于过载和短路保护。 2电压互感器的准确度级和额定容量 ①电压互感器的测量误差用以准确度级表示。电压互感器的准确度级是指在规定的一次电压和二次负荷变化的范围内负荷的功率因素为额定值时电压误差的最大值。 电压互感器的测量精度有02、05、1、3四个准确度同电流互感器一样误差过大影响测量的准确性。 ②电压互感器的误差与二次负荷有关因此对应于每个准确度级都对应一个额定容量但一般来说电压互感器的额定容量是指最高准确度级下的额定容量。 3电压互感器的类型 ①按安装地点可以分为户内式和户外式。 ②按相数分为单相式和三相式。 ③按每相绕组可以分为双绕组和三绕组。 ④按绝缘分干式、浇注式、油侵式、串级式、电容式等。 4电压互感器的接线方式 三相电力系统中通常需要测量的电压有线电压、相对地电压和发生单相接地故障时的零序电压。为了测量这些电压有下几种电压互感器的接线方式:单相接线V、V接线三相三柱式接线三相五柱式接线和三台单相式电压互感器接线。复习思考题:1运行中的电压互感器二次侧为什么不允许短路?2运行中的电流互感器二次侧为什么不允许开路?第六单元 母线、绝缘子、  电力电缆第六单元 母线、绝缘子、  电力电缆母线、绝缘子以及电力电缆是电力系统配电装置中最常见的电气设备而套管是一种特殊的绝缘子。 一:母线 1母线的作用 在发电厂和变电站的各级配电装置中将发电机、变压器等大型电气设备与各种电器之间连接起来的导线称为母线。母线的作用是汇集、分配和传送电能。母线是构成电气主接线的主要设备。 2母线的分类 母线按所使用的材料可以分为铜母线、铝母线和钢母线。按截面形状可以分为矩形、圆形、槽型和管型等。 3母线在绝缘子上的固定和着色 ①矩形截面的母线和槽型截面的母线是通过趁垫安置在支持绝缘子上并利用金具进行固定。圆形截面的母线是利用卡板固定在支柱上多股绞线则利用专门的线夹固定在悬式绝缘子上。 ②母线的着色 对室内放置的母线进行着色有着实际的意义。它可以强烈增强热辐射能力有助于母线的散热。同时为了使工作人员便于识别直流的极性及交流的相别母线涂以不用的颜色标志。 直流装置:正极红色负极蓝色。 交流装置:U相黄色V相绿色W相红色。 中性线:不接地中性线白色接地中性线紫色。 4分相封闭母线 ①封闭母线的类型:按外壳材料可以分为塑料外壳和金属外壳。按外壳与母线间的结构形式可以分为不隔相式封闭母线、隔相式封闭母线和分相式封闭母线。 ②全连式分相封闭母线 目前对于单机容量在200MW以上的大型发电机组发电机与变压器之间的连接以及厂用电源和电压互感器等分支线均采用全连式分相封闭母线。其特点是沿母线全长度方向的外壳在同一相内全部各段间通过焊接连通。在封闭母线的个终端通过短路板将各相的外壳连接成电气通路。分相失封闭母线的结构主要有以下三个部分:载流导体、支柱绝缘子和保护外壳。 全连式分相封闭母线与敞漏母线相比有以下优点: 1)运行可靠性高。 2)外壳环流的屏蔽作用显著减小了母线附近钢构中的损耗和发热。 3)短路电流流过时由于外壳环流和涡流的屏蔽作用使母线之间的电动力大为减少可加大绝缘子的间距。 4)由于母线和外壳可兼作强迫冷却的管道因此母线载流量可以做到很大。 全连式封闭母线有如下缺点: 1)有色金属消耗约增加一倍。 2)母线功率损耗约增加一倍。 3)母线导体的散热条件较差相同截面下的母线载流量较小。 二:绝缘子 1绝缘子的作用 绝缘子俗称瓷瓶广泛应用于发电厂和变电站的配电装置中以及输电线路上用来支持和固定载流导体并使导体与地绝缘或使装置中处于不同电位的载流导体之间绝缘绝缘子必须有足够的绝缘强度和机械强度并能耐热和耐潮湿 2绝缘子的分类: 按装设地点可以分为户外式和户内式按用途分为电站绝缘子、电器绝缘子和线路绝缘子。 3套管 套管是一种特殊类型的绝缘子按安装场合分为户内和户外两种。 ①户内式根据其载流导体的特征分为三种形式:采用矩形截面的导体、采用圆形截面载流导体和母线型。户内式套管的额定的电压从6~35KV采用存瓷绝缘结构。 ②户外式套管主要用于户内配电装置的载流导体与户外的载流导体进行连接的地方以及户外变压器的载流导体由内壳向外壳引出的地方。 三:电力电缆 1电力电缆的作用 电力电缆是传输和分配电能的一种特殊电线。它被大量应用于发电厂和变电站的连线中。它具有防潮、防腐和防损伤等特点但价格昂贵敷设、防护、维修较为复杂。 2电力电缆的结构 电力电缆主要有电缆线芯、绝缘层和保护层三部分组成。 3电力电缆的分类 按照构成其绝缘物质的不同可以分为如下几类:油浸纸绝缘电力电缆、橡皮绝缘电缆、聚氯乙烯绝缘电力电缆、交联聚氯乙烯绝缘电力电缆和高压充油电力电缆等。 4控制电缆 控制电缆主要用于交流500V及以下、直流1000V及以下的配电装置的二次回路中。控制电缆的绝缘水平不高不必做耐压实验。 5电缆敷设 电缆敷设通常在电缆沟或电缆隧道中。目前敷设电缆还有一种形式就是利用电缆桥架具有容积大、外形美观、可靠性高、利于工厂生产等特点。复习思考题:1母线在配电装置中的作用是什么?2常见的母线布置方式有哪些?应考虑哪些因素?对母线着色有什么好处?3简要说明全连式封闭母线结构特点和作用。4绝缘子和套管的作用是什么?可分为几类?5电缆的作用是什么?其基本结构和个组成部分的作用是什么?电缆敷设的方法有哪些?第七单元电气主接线 第七单元电气主接线 电气主接线是指发电厂、变电站中生产、传输、分配电能的电路也称为一次接线。电气主接线图就是按规定的图形与文字符号将发电机、变压器、母线、开关电气、输电线路等有关电气设备按电能流程顺序连接而成的电路图。一:电气主接线的一般知识电气主接线的基本要求①满足系统用户对供电可靠性和电能质量的要求②具有一定的灵活性。③操作力求简单方便。④经济上应合理。⑤有发展扩建的可能性。电气主接线的作用及基本类型电气主接线是整个发电厂和变电站电气部分的主干他把各电源送来的电能汇集起来并进行分配供给不同的电力用户。电气主接线的分类:母线是电器主接线和配电装置的重要环节当同一电压等级配电装置中的进出线数目较多时常需要设置母线以便实现电能的汇集和分配。所以电气主接线一般按照母线分类常用的形势分有母线和无母线两大类。有母线的主接线形式包括单母线和双母线。无母线的接线主要有单元接线。扩大单元接线、桥型接线和多角型接线。二:电气主接线的基本形式电气主接线的基本形式包括单母线接线和双母线。其中单母线接线又分为单母线无分段接线、单母线分段接线、单母线分段带旁路接线。双母线又分为简单双母线接线、双母线分段接线、双母线带旁路接线、一个半断路器接线和变压器-母线组接线。无母线接线无母线接线包括桥型接线、多角型接线、单元接线等。三:限制短路电流的方法发电厂和变电站的配电装置在选择电气设备时不仅要依据额定电压、最大工作电流等条件同时更要考虑短路电流的作用。由于系统中发生短路故障时的短路电流很大致使所选择的设备笨重而昂贵配电装置结构复杂经济性很差。因此必须采取措施来限制短路电流。限制短路电流的目的是使~KV电压出线回路中能采用事宜的轻型断路器及截面较小的电力电缆以及简化配电装置节约投资。限制短路电流的措施主要有以下几种:①采用事宜的主接线形式及运行方式。②装设母线分段电抗器。③在发电机或主变压器回路中装设分裂电抗器。④采用分裂低压绕组变压器。⑤装设出现电抗器。复习思考题:什么是电气主接线?对它有哪些要求?电气主接线的作用是什么电气主接线有哪些基本要求?限制短路电流有哪些基本措施?第八单元自用电 第八单元自用电 一:厂用电及厂用负荷现代发电厂是高度机械化和自动化的连续生产工厂需要很多电机拖动的主要设备和辅助设备服务。这些电机以及照明、试验修配等用电设备构成厂用负荷它们同厂用电供电系统及其配电装置一起统称为发电厂厂用电或自用电。厂用负荷分类根据厂用电设备在发电厂生产过程中的作用厂用电供电中断对人身、设备以及电能生产造成的危害程度厂用负荷可以分为以下几类:①Ⅰ类厂用负荷短时停电会造成设备损坏、危机人身安全、主机停运或出力明显下降的厂用负荷。②Ⅱ类厂用负荷允许短时停电经过运行人员及时操作后重新取得电源而不致造成生产混乱的厂用负荷。③Ⅲ类厂用负荷较长时间停电而不直接影响电能生产的厂用负荷。④事故保安负荷在主发电机停机故障及停机后的一段时间内仍保证供电。否则可能引起主要设备的损坏÷自动控制失灵以及危害人身安全的厂用负荷。二:厂用电接线原则工作电源与备用电源①工作电源:发电厂正常运行时向厂用电供电的电源为厂用工作电源。②备用电源:为了提高供电可靠性。每一段厂用母线至少要有两个电源供电其中一个为工作电源令一个为备用电源。当工作电源检修或故障时仍能不间断地由备用电源供电。厂用备用电源有明备用电源和暗备用电源。③备用电源自动投入装置当工作电源故障切除时此装置能自动、有选择地把备用电源迅速投入到停电地那段母线上。④不间断交流电源主要为计算机控制系统供电。厂用电接线厂用电接线要满足如下基本要求:①供电可靠、运行灵活。②换线简单清晰、投资少、运行费用低。③厂用电源地对应供电性。④接线地整体性。⑤电厂分期建设时厂用电接线地合理性。三:厂用电机自启动厂用电自启动地目的就是提高发电厂运行地可靠性。厂用母线电压下降或消失往往不是暂时性地为了不致时主机停运当厂用电压消失时一些重要机械地电动机并不立即断开电动机在机械负载阻力作用下有一定地惰性经过很短地一段时间当厂用母线电压恢复或备用电源投入后电动机又会自启动升速并逐渐恢复到稳定运行致一个过程称为电动机的自启动。四:事故保安电源对MW及以上的发电机组当厂用电源消失后为确保在事故状态下能安全停机应装设事故保安电源并能自动投入。保证事故保安负荷的用电事故保安电源可以分为直流和交流两种。直流事故保安电源由蓄电池供电交流事故保安电源宜采用快速启动的柴油发电机组或由外部引来的可靠交流电源此外还应设备交流不间断电源。复习思考题:自用电的作用和意义是什么厂用负荷分为哪几大类?备用电源自动投入装置和不间断交流电源的作用是什么?第九单元配电装置 第九单元配电装置 配电装置是发电厂、变电站的重要组成部分。配电装置可分为屋内配电装置、屋外配电装置和成套配电装置。一:配电装置的一般知识配电装置及对其基本要求配电装置是发电厂和变电站中地重要组成部分他是按电气主接线地要求由母线、开关设备、保护电器、测量电气和必要地辅助设备组成的电工建筑物。对其的基本要求是:①符合国家经济技术政策,满足有关规程要求②设备选择合理布置整齐、清晰保证有足够的安全距离。③节约用地④运行安全和操作巡视方便⑤便于检修和安装⑥节约用才降低造价。配电装置的类型配电装置根据电气设备安装地点的不同可以分为屋内配电装置和屋外配电装置。根据组成方式又可以分为装配式和成套式配电装置。二:屋内配电装置在屋内配电装置中通常将同一回路的电器和导体布置在一个间隔内。这里所谓的间隔是指为了将设备故障的影响限制在最小的范围内而用专用隔离设备做成的墙体。按照各回路的用途可以分为:发电机、变压器、线路、母线断路器、电压互感器和避雷器等间隔。屋内配电装置的基本布置原则①同一回路的电器和导体应布置在一个间隔内间隔之间和两段母线之间应分隔开以保证检修安全和限制故障范围。②尽量将电源布置在一段的中部使母线截面通过较小的电流但有时为了连接方便根据主厂房或变电站的布置而将发电机或变压器间隔设在一段母线的两端。③较重的设备布置在下层以减轻楼板的负荷并便于安装。④充分利用间隔的位置。⑤布置对称便于操作。⑥有利于扩建。屋内配电装置的特点①由于允许安全净距小和可以分层布置因此占地面积小。②维修、操作、巡视在室内进行比较方便且不受气候影响。③外界污秽不会影响电气设备减轻了维护工作量。④房屋建筑投资大但可以采用价格较低的户内型电器设备以减少总投资。三:屋外配电装置屋外配电装置是将所有电气设备何母线都设置在露天室外的基础、支架或构架上。屋外配电装置的结构形式除与主接线、电压等级和电器设备类型有密切关系外还与地形地势有关。根据电气设备和母线布置的高度屋外配电装置可以分为中型、半高型、和高型等三类。屋外配电装置的特点:①土建工程量较少建设周期短。②扩建比较方便。③相邻设备之间的距离较大便于带电作业。④占地面积大。⑤受外界污秽影响较大设备运行条件差。⑥外界气象变化使对设备维护和SF操作不便。四:成套配电装置成套配电装置可以分成三类:①低压成套配电装置②高压成套配电装置③SF全封闭式组合电器。低压成套配电装置低压成套配电装置式指电压在V及以下的成套配电装置。有固定式低压配电屏和抽屉低压开关柜两种。高压成套配电装置高压开关柜是指~KV的成套配电装置。发电厂和变电站中常用的高压开关柜有手车式和固定式。SF全封闭式组合电器SF全封闭式组合电器是指发电厂变电站电气主接线的要求将各电气设备依次连接组成一个整体全部封装在封闭着的金属接地壳内壳内充以SF气体作为灭弧和绝缘介质用以优良环氧树脂绝缘子作支撑的一种新型成套高压电器。SF全封闭式组合电器与其他类型的配电装置相比具有如下的优点:①节省配电装置所占地面与空间。②运行可靠性高。③土建安装工作量小建设速度快。④检修周期长维护方便。⑤由于金属外壳接地的屏蔽作用能消除对无线电的干扰也无静电感应和噪音等。同时也没有偶然触及带电体的危险有利于工作人员安全。⑥抗震性能好。⑦对材料性能、加工精度和装配工艺要求很高。⑧需要专门的SF气体系统和压力监视装置SF的纯度要求严格。⑨金属耗量大造价较高。复习思考题:对配电装置的基本要求是什么?试述配电装置的类型和特点。SF全封闭式组合电器与其他类型配电装置相比有何特点?第十单元保护接地第十单元保护接地发电厂和变电站的接地按作用不同可以分为两种:工作接地和保护接地。为了保证电力系统在正常运行及故障情况下能够可靠工作的接地称为工作接地为了保证工作人员运行的安全的接地十保护接地。一:电气装置的接地为了保证安全必须将正常时不带电而故障时可能带电的电气装置的外露金属部分采用保护接地或保护接零的措施接地装置设计技术规范对必须接地和不须接地部分分作了明确的规定。必须接地或接零的部分。①电机变压器、电器、携带式及移动式电器等的底座和外壳。②电力设备传动装置。③互感器的二次绕组。④配电屏和控制屏的金属框架。⑤屋内、屋外配电装置的金属构架和钢精混泥土构架、靠近带电部分的金属围栏和金属门。⑥交、直流电力电缆接线盒和终端盒的外壳、电缆的外壳、穿线的钢管等。⑦装有避雷线的电力线路杆塔。⑧在非沥青地面的居民区内无避雷线的小接地短路电流系统中架空电力线路的金属杆塔盒钢精混泥土杆塔。⑨控制电缆的金属外皮。⑩装在配电线路构架上的开关电器、电容器等电力设备的外壳。不需要接地或接零的部分①安装在已经接地的金属构架上设备的金属外壳。②安装在配电屏盒控制屏以及配电装置上的电气测量仪表、继电器盒其他低压电器的外壳以及当发生绝缘损害时在支持物上不会引起危险电压的绝缘子金属底座等。③在干燥的场所交流额定电压V、直流额定电压V及以下的电力设备外壳但爆炸危险场所除外。④在木质、沥青等不良导电地面的干燥房间内交流额定电压V及以下、直流额定电压V及以下的电力设备外壳但当维护人员可能同时触及电力设备外壳盒接地物件除外。⑤额定电压V及以下的蓄电池室内的支架。⑥发电厂、变电所区域的铁路轨道。⑦与已接地的机床底座之间有可靠电气接触的电动机盒电器外壳但爆炸危险场所除外。为了保证人身安全高压电气装置应采用保护接地的措施低压电气装置当采用TN系统供电时应采用保护接零当采用TT、IT系统供电时应采用保护接地同时该系统必须装设灵敏的触电保安装置。二:接地装置接地装置由接地体盒接地线组成其中埋入地下直接与大地接触的金属导体称为接地体将电气装置中的必须接地部分与接地体连接起来的金属导体称为接地线若干接地体在大地中互相导体连接起来组成的整体称为接地网。接地装置的作用室供工作接地盒保护接地之用。复习是考题:电气装置中哪些部分必须接地哪些部分不必接地?什么是接地装置?他有哪些作用?第十一单元过电压及过电压保护设备第十一单元过电压及过电压保护设备一:过电压电气设备在运行中承受正常的工作电压但由于某些原因系统中某部分的电压可能升高而且往往大大超过设备的最高允许电压值那么这种电压就称为过电压。过电压一旦超过电气设备的绝缘强度就会引起设备绝缘的损坏造成事故。发电厂和变电站中的过电压包括两部分:内部过电压和外部过电压。由电力系统内部操作或故障引起的过电压叫作内部过电压由于雷云放电在电力系统中引起的过电压叫做外部过电压。二:防雷设备过电压危及发电厂、变电站电气设备的绝缘安全我们可以采用避雷针、避雷线、避雷器进行防护这些设备通常称为防雷设备。防止直接雷击过电压一般采用避雷针或避雷线防止感应雷过电压、侵入波以及内部过电压一般使用避雷器。三:发电厂、变电站防止过电压的基本措施发电厂、变电站的雷电危害可能来自三各方面:一是雷直接击于发电厂、变电站二是雷击输电线路后产生的雷电波侵入发电厂或变电站三是雷直击线路附近地面或物体在三相导线上产生感应雷电波作用于电气设备上。为防止雷电对电力系统的危害必须采取有效的防雷措施。发电厂、变电站防止雷电直击防止雷电直击发电厂、变电站常采用避雷针和避雷线作为直击雷防护并要求被保护物体处于避雷针(线)的保护范围之内。避雷针(线)的实质是引雷针(线)他是将雷电引向自身通过引下线接地将雷电电流引入大地从而保护电气设备免遭雷击。发电厂、变电站防止过电压入侵发电厂、变电站的过电压入侵主要是感应过电压形成后引起的。所以首先应尽可能避免感应过电压的形成要求发电厂、变电站的三相母线或三相输配电线路应尽量远离易引雷的物体然后早充分利用变电站的进线保护段对来波进行限制最后利用避雷器对电气设备作可靠保护。复习思考题:什么是电力系统的过电压?他对系统运行由什么影响?内部过电压由几类?是如何形成的?发电厂、变电站防止过电压的基本措施是什么?第十二单元操作电源第十二单元操作电源发电厂及变电站的操作电源是作为继电保护及自动装置、信号设备控制及调节设备的工作电源及断路器的跳、合闸电源。大、中型发电厂及变电站主要采用直流操作电源。一:直流负荷及操作电源发电厂及变电站的直流负荷按其用电特性的不同可分为经常负荷、事故负荷合冲击负荷三类。操作电源的分类及作用发电厂、变电站的操作电源由直流电源和交流电源两大类。直流操作电源用于发电厂及大、中型变电站通常以蓄电池组、复式整流装置或带电容器储能的硅整流装置供电。交流操作电源用于小型变电站以电站用变压器、电流互感器及电压互感器供电。对操作电源的基本要求:①保证供电的高度可靠性。②具有足够的容量以保证正常运行及故障状态下的供电。③使用寿命长运行、维护方便。④投资少布置面积小。二:蓄电池组直流系统蓄电池组的作用由蓄电池构成的蓄电池组主要是为直流负荷提供可靠的电源。①主控制室、就地操作的主配电装置、各电压等级的厂用配电装置技术控制屏的控制信号回路以及各级电压配电装置的断路器合闸线圈等。②汽机和锅炉技术控制屏的控制信号回路各汽机直流润滑油泵及氢冷直流润滑油泵的电动机。③事故照明网络即在主控制室的专用事故照明屏。④其他直流用电设备。蓄电池的容量蓄电池的容量就是蓄电池放电导某一允许最小电压的过程中所放出的电量以安时计算。三:直流绝缘监察装置直流绝缘监察装置电路的组成直流绝缘监察装置电路的组成主要包括以下三个部分:①测量母线电压、正极对地电压及负极对地电压的电压表V与切换开关CK。②测量直流系统对地电压绝缘电阻的电压表V切换开关XK与电阻器~R③在直流系统发生接地故障时用作自动发信号的接地信号继电器XJJ与光字牌GP。直流系统接地的故障处理当直流系统发生一点接地将发出预告信号。运行人员必须迅速找出接地点并加以消除以防止造成两点接地。①判断接地极性及性质利用直流绝缘监察装置的电压表测量正、负极对地电压检查是正极还是负极接地或对地绝缘电阻降低。正常时正、负极对地电压均为零。如果正极对地电压升高或等于母线电压则为负极接地。反之则为正极接地。②寻找接地点的一般原则)对于双母线的直流系统应首先判明是哪一条母线发生接地。)按先次要后重要负荷、先室外后室内的顺序检查各馈线然后检查蓄电池、充电设备、直流母线。)对不重要的主流馈线采用试停电的方法寻找。)对于不允许短时停电的重要馈线必须线将其负荷转移导另一母线上供电然后在寻找接地点。复习思考题:什么是操作电源?对发电厂和变电站的运行有什么影响?操作电源分哪几类?直流系统接地后应如何进行处理?第十三单元测量监察回路第十三单元测量监察回路一:二次回路得分类及作用二次回路是一个具有多种功能得复杂网络其内容包括高压电气设备和输电线路得控制、调节、信号、测量和监察、继电保护与自动装置、操作电源等系统。二次回路图中各种设备都按国家统一规定得图形符号表示。二次回路图一般分为原路图、布置图、安装图和解释性图四类。原理图分为归总图和展开图两种形式工程中应用较广泛得是展开图。二:测量监察回路发电厂和变电站得测量监察回路主要供运行人员了解和掌握电气设备及动力设备得工作情况以及电能得输送和分配情况以便及时调节、控制设备得运行状态分析和处理事故。因此测量监察回路对保证电能质量、保证发电厂和变电站得安全运行具有重要作用。测量和监察回路是通过测量仪表实现得二测量仪表又通过互感器反映一次系统状况。所以要实现测量与监察需要正确得配置互感器和仪表。三:交流绝缘监察装置绝缘监察装置一般为全厂各小电流接地网络电压母线所公用。通过切换开关进行选侧。四:小电流接地微机选线装置在中性点不接地或经消弧线圈或电阻接地的电力系统中当发生单相接地时为了找出故障线路运行人员不得不依次拉和出现开关以寻找故障线路。在不允许停电得系统中只好派人出去寻找这样操作即麻烦又给运行安全和供电可靠性造成很大麻烦。因此现在电力系统中广泛采用微机小电流系统接地装置。装置的原理当小电流系统发生单相接地时故障线路的零序电流为其他非故障线路零序电流之和。原则上这组采样值最大的但由于TA误差、采样误差、信号干扰以及线路长短差别悬殊可能在排序时被排到第二、第三一般不会超过前三个这是第一步为初选。第二部在前三个信号里采用“相对相位”的概念即用电流之间的方向或电流和电压之间的相位超前与滞后的关系尽一步确定是前三个线路中哪一条发生了故障还是母线故障。装置的硬件组成装置的硬件组成主要包括电源、主机板、通道隔离变换器、远程报警功能板、前面板和后面板接线端子排。复习思考题:小电流接地微机保护选线装置的原理是什么?有哪几部分组成?哪些回路属于二次回路?第十四单元控制回路第十四单元控制回路一:控制的类型发电厂、变电站对电气设备的控制按距离的不同可以分位距离控制和就地控制。距离控制是将重要电气设备的断路器经过几十到数百米在集中控制室内进行的控制。就地控制是将某些步重要或不需要经常监视回路的断路器在其安装地点进行控制。控制回路按电源电压等级的不同可以分为强电控制和弱点控制。二:断路器控制回路的组成断路器的组成与断路器所用操作机构的不同而异典型的是采用电磁操动机构的控制电路主要包括控制元件、中间环节和操动机构三个部分。三:断路器控制回路的基本要求)能够由手动利用控制开关对断路器进行分、合闸的操作。)满足自动装置合继电保护装置的要求。)能够反映断路器的实际位置及监视控制回路的完好。)分、合闸的操作应在短时间内完成。)能够防止断路器短时间内连续多次分、合的跳跃现象发生。四:连锁和操作闭锁回路按连锁的性质可以分为电气连锁和热工连锁。热工连锁是在生产过程中的参数发生变化危机安全、可靠运行时由热工仪表装置实现的连锁。电气连锁时指利用开关电器的辅助触电或继电器来实现的连锁。为了保证安全隔离开关与相应的断路器、接地刀闸之间必须设置闭锁装置以防止误操作。隔离开关的操作闭锁装置由机械闭锁和电气闭锁两种。复习思考题:断路器控制回路应满足哪些基本要求?断路器的防跳装置是如何实现的?第十五单元信号回路第十五单元信号回路一:信号系统的类型)按使用的电源可分为强电信号系统和弱电信号系统。)按信号的表示方法可分为灯光信号和音响信号。)按用途可以分为:位置信号、事故信号和预告信号。二:信号系统的基本要求发电厂和变电站信号系统应满足以下要求:)断路器事故跳闸时能及时发出音响信号并能使相应的位置指示灯闪光信号继电器事故掉牌亮“掉牌未恢复”光字牌。)发生不正常情况时能及时发出区别于事故音响的另一种音响并能使显示故障性质的光字牌点亮。)对事故信号、预告信号能进行是否完好的试验。)音响信号应能重复动作并能手动及自动归复而故障性质的显示灯仍保留。)大型发电厂和变电站发生故障时应能通过事故信号的分析迅速确定事故的性质。)对指挥信号、联系信号等。应根据需要装设。其装设原则是应使运行人员迅速、准确地确定所得到信号地性质和地点。三:新型中央信号装置介绍微机控制地新型中央信号除具有常用地中央信号装置的功能外信号系统由单元个元件构成积木式结构接受信号数量没有限制。信号装置采用微机散光报警器除具有普通报警功能外还具备报警记忆功能、记忆信号的掉电保护、报警方式的双音双色、报警音响的自动消音等特殊功能。装置的控制部分构成包括微处理器、程序存储器、数据存储器、时钟源、输入输出接口等组成微机专用系统装置的显示分(光字牌)采用新型固体发光平面管。中央信号装置的功能包括:双音双色、动合、动断触电可选择、自动确认、通信功能、追忆功能、清楚功能、掉电保护功能和触电输出功能。复习思考题:信号装置的类型是什么?新型中央信号装置有哪些特殊功能?第十六单元同期回路第十六单元同期回路一:同期的概念在发电机投入电力系统并列运行时必须完成一定的操作这种操作称为并列操作或同期并列。二:同期方式目前电力系统采用的同期并列方式有两种:准同期方式和自同期方式。准同期方式准同期方式是将待并发电机转速升至接近同步转速后加励磁然后对发电机进行电压、频率的调节使之满足下列三个条件后将发电机断路器合闸合闸瞬间发电机定子电流接近为零。准同期并列应满足的三个条件是: ①待并发电机电压与运行系统电压大小相等。 ②待并发电机频率与运行系统频率大小相等。 ③待并发电机电压的相角与运行系统电压的相角大小相等。准同期并列的优点是在满足上述条件并列时冲击电流较小发电机能较快的被拉入同步对系统扰动小缺点是如果并列操作不正确(误操作)或同期装置不可靠时可能引起非周期并列事故。自同期并列方式自同期并列方式是对未经励磁的发电机转速升至接近同步转速在不超过允许转差率的情况下先把发电机投入系统然后给发电机加励磁使发电机自行投入同步。自同期并列方式的优点在于并列过程快操作简单避免了

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