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发电厂电气部分知识点综述第一、二章一、发电厂类型1、火力发电厂2、水力发电厂3、核电厂核电厂是利用原子核内部蕴藏的能量产生电能。核电厂的燃料是铀。1千克铀－235全部裂变放出的能量相当于2700吨标准煤燃烧放出的能量。二、变电所类型1、枢纽变电所:电源多、电压等级高，全所停电将引起电力系统解列，甚至瘫痪；2、中间变电所:高压侧以交换潮流为主，同时又降压给当地用电。全所停电将引起区域电网解列；3、地区变电所:以向地区用户供电为主，是某一地区或城市的主要变电所。全所停电仅使该地区供电中断；4、终端变电所:接近负荷点，降压后直接向用户供电。全所停电只影响用户。三、电气设备1、一次设备：直接参与生产和分配电能的设备。2、二次设备：对一次设备进行测量、控制、监视和保护的设备3、主接线：把发电机、变压器、断路器等各种电气设备按预期生产流程连成的电路，称为电气主接线。第三章常用计算的基本理论和方法发热：电气设备流过电流时将产生损耗，如电阻损耗、磁滞和涡流损耗、介质损耗等，这些损耗都将变成热量使电气设备的温度升高。长期发热----由工作电流所引起。短时发热----由故障时的短路电流所引起。1、发热对电器的不良影响1）机械强度下降（与受热时间、温度有关）2）接触电阻增加3）绝缘性能下降最高允许温度----能使导体可靠工作的最高温度。正常的最高允许温度:一般θC≤700C，钢芯铝绞线及管形导体θC≤800C，镀锡：θC≤850C。2、短时最高允许温度:硬铝、铝锰合金：θd≤2000C，硬铜：θd≤3000C3、短时发热过程特点：属于绝热过程，导体产生的热量全部用于使导体升温；4、大电流导体附近钢构的发热随着机组容量的加大，导体电流也相应增大，导体周围出现强大的交变电磁场，使附近钢构中产生很大的磁滞和涡流损耗，钢构因而发热。如果钢构是闭合回路，其中尚有环流存在，发热还会增多。当导体电流大于3000A时，附近钢构的发热便不容忽视。危害：钢构变形、接触连接损坏、混凝土爆裂。第三节导体短路的电动力计算1、平行导体中电动的方向：若两导体中的电流同方向，电动力的作用将使它们彼此靠近。2、B相所受的电动力大于A、C相（约大7%），计算时应考虑B相。3、三相电动力计算公式：(N)4、两相短路与三相短路最大电动力的比较:Fmax(2)/Fmax(3)=0.866第四节电气设备及主接线的可靠性分析一、基本概念1、可靠性元件、设备和系统在规定的条件下和预定的时间内，完成规定功能的概率。2、可修复元件发生故障后经过修理能再次恢复到原来的工作状态的元件。由可修复元件组成的系统称为可修复系统。3、不可修复元件发生故障后不能修理或虽能修复但不经济的元件。4、电气设备的工作状态可分为运行状态（可用状态）或停运状态（不可用状态）。第四章电气主接线电气主接线：又称为一次接线或电气主系统。由高压电器通过连接线，按其功能要求组成接受和分配电能的电路。对主接线的基本要求：可靠性、灵活性、经济性断路器和隔离开关的操作顺序：断开线路时：1）跳断路器；2）拉负荷侧隔离开关；3）拉电源侧隔离开关投入线路时：1）合电源侧隔离开关；2）合负荷侧隔离开关；3）合断路器1、单母线接线单母线接线的缺点：可靠性和灵活性较差，当母线或母线隔离开关故障或检修时，必须停电；在出线断路器检修期间，必须停止该回路的工作。2、单母线分段接线一段母线发生故障时，非故障段母线不间断供电；3、单母线带旁路母线接线旁路母线和旁路断路器的作用：不停电检修线路断路器。不停电检修出线断路器的操作步骤：注意：（1）隔离开关两端电压相等时才能合上之；（2）保证供电不能中断；（3）线路要有断路器进行保护。设要检修线路的断路器QF1。检修步骤为：1）、合旁路断路器两侧的隔离开关；2）、合旁路断路器对旁母充电，若旁母有故障，旁路断路器跳闸，此时先检修旁母；若旁母无故障则进行下列操作3）、合旁路隔离开关；4）、跳开出线断路器QF1；5）、拉开QF1线路侧隔离开关；6）、拉开QF1母线侧隔离开关；7）、检修QF1。此时线路由旁路断路器进行保护。4、双母线接线1)、接线特点：它具有两组母线W1、W2。每回线路都经一台断路器和两组隔离开关分别与两组母线连接，母线之间通过母线联络断路器QF(简称母联)连接。2）、优缺点：(1)供电可靠，调度灵活，扩建方便；（2）检修母线可不停电（3）、检修母线隔离开关只停该回线（4）、可用母联断路器代替线路断路器工作；3）、倒闸操作以检修工作母线为例。步骤：（1）、合上母联两端的隔离开关；（2）、合上母联检查备用母线的完好性；若母联跳闸，则表明备用母线有故障，若其不跳，可进行下列操作；（3）、合上接在备用母线上的隔离开关；（先通）（4）、拉开接在工作母线上的隔离开关；（后断）（5）、跳开母联；（6）、拉开母联两侧的隔离开关（7）、检修母线。4）、用母联断路器代替线路断路器工作的操作设线路L1上的断路器QF1拒动。步骤如下：（1）、合母联两侧的隔离开关；（2）、合母联检查备用母线的完好性；（3）、合该线路接在备用母线上的隔离开关；（4）、拉开该线路接在工作母线上的隔离开关；（5）、此时母联代替线路断路器来保护线路。5、双母线工作母线分段带旁路母线1）、优点母线分段可减少母线故障时的停电范围；检修断路器无须停电。注意：双母线接线含单母线分段的所有优点；双母线带旁母接线含单母线分段带旁母接线的所有优点6、3/2接线1）、接线特点：两回线路共用三组断路器。2）、优缺点（1）、供电可靠、灵活、操作简单；（2）、检修任一断路器均无需停电；（3）、投资大、控制保护复杂。无母线接线形式1、单元接线1）接线特点：发电机变压器连接成一个单元，再经断路器接至高压母线。2．桥形接线当只有两台变压器和两条输电线路时，可采用桥形接线，使用断路器数目最少。桥连断路器设置在变压器侧，称为内桥；桥连断路器则设置在线路侧，称为外桥。1）、内桥线路切、投方便，但变压器故障时有一回线路要停电。适用于（故障较多的）长线路及变压器不需要经常切换的场合；2）、外桥变压器切、投方便，但线路故障时有一台变压器也被切除。适用于线路较短、变压器需要经常切换的场合；另外：◆出线接入环网，可采用外桥接线；◆系统在本厂有穿越功率时可用外桥，但如果线路较长时也可用内桥加外跨条的接线。不过，检修线路断路器时就变成一台断路器带两回线路，冒扩大事故之险。3、角形接线1）特点：每回线路均从两组断路器间引出，断路器布置闭合成环，线路总数等于断路器组数。2—3主变压器的选择分类：●向系统或用户输送功率的变压器，称为主变压器；●用于两种电压等级之间交换功率的变压器，称为联络变压器；●只供本厂(所)用电的变压器，称为厂(所)用变压器或称自用变压器。2---4限制短路电流的方法一、选择适当的主接线形式和运行方式1、对大容量发电机尽可能采用单元接线；2、减少并联支路或增加串联支路。如：◆降压变电所中可采用变压器低压侧分列运行◆对环形供电网络，可在环网中穿越功率最小处开环运行二、加装限流电抗器作用：a限制短路电流、b维持母线残压。1．加装普通电抗器1）电缆出线端加装出线电抗器，电抗百分值取3％～6％。2）2．母线装设电抗器，电抗百分值取为8％～12％。缺点：母线电抗器两端的电压不等。3、加装分裂电抗器优点：正常运行时压降小，短路时电抗大，限流作用强。三、采用低压分裂绕组变压器第五章厂用电接线及设计1、厂用电：发电厂内用来为锅炉、汽轮机、水轮机、发电机等主要设备服务的机械的用电及照明用电。2、厂用电率：厂用电耗电量占同一时期发电厂全部发电量的百分数。3、厂用电负荷分类I类负荷：凡短时停电会造成设备损坏、危及人身安全、主机停运及大量影响出力的厂用负荷。Ⅱ类负荷：允许短时停电(几秒至几分钟)，恢复供电后不致造成生产紊乱的厂用负荷。Ⅲ类负荷：较长时间停电，不会直接影响生产，仅造成生产上的不方便的负荷。事故保安负荷：指在停机过程中及停机后一段时间内仍应保证供电的负荷。厂用电电压分为厂用高压和厂用低压，高压为3kV、6kV、10kV，低压为380/220V。备用电源的备用方式：明备用：平时备用电源不投入运行。暗备用：亦称互为备用，平时备用电源投入。A大中型火电厂一般采用明备用,4～6台工作变压器配一台备用变。B水电厂及变电所多采用暗备用方式。C采用明备用能减少厂用变的总容量。例：四个工作母线段，每段的负荷为S。采用明备用，总容量为4S+S=5S;采用暗备用，总容量为2S×4=8S4、厂用电接线的接线原则对高压厂用母线以单母线按炉分段为原则。低压厂用母线的Ⅰ类电动机也按炉分段。按炉分段：将只为本台炉服务的电动机接在同一个厂用母线段上。厂用电动机的供电方式：1）个别供电：每台电动机直接接在相应电压的厂用母线上。2）成组供电：由厂用母线经电缆供电给车间配电盘，数台电动机连接在配电盘母线上。5、电动机的自启动校验1）当断开电源或厂用电压降低时，电动机转速就会下降，甚至会停止运行，这一转速下降的过程称为惰行。2）电动机失去电压以后，不与电源断开，在很短时间(一般在0.5—1.5s)内，厂用电压又恢复或通过自动切换装置将备用电源投入，此时，电动机惰行尚未结束，又自动启动恢复到稳定状态运行，这一过程称为电动机的自启动。（1）失压自启动----运行中突然出现事故，电压降低，事故消除电压恢复时形成的自启动；（2）空载自启动----备用电源空载状态时，自动投入失去电源的工作段所形成的自启动；（3）带负荷自启动。备用电源已带一部分负荷，又自动投入失去电源的工作段时形成的自启动。6、异步电动机的转矩M与外加电压的平方成正比。7、保证重要厂用机械电动机能自启动的措施：1)限制参加自启动的电动机数量，对不重要设备的电动机不参加自启动。2)负载转矩为定值的重要设备电动机也不要参加自启动3)对重要的机械设备，应选用具有高启动转矩和允许过载倍数较大的电动机4)在不得已的情况下，增大厂用变压器的容量。第六章设备的原理与选择一、电器选择的一般条件原则：按正常工作条件进行选择，并按短路状态来校验热稳定和动稳定。下列几种情况可不校验热稳定或动稳定：1)用熔断器保护的电器，其热稳定由熔断时间保证，故可不验算热稳定。2)采用有限流电阻的熔断器保护的设备，可不校验动稳定。3）在电压互感器回路中的裸导体和电器可不验算动、热稳定。4）支持绝缘子不用校验热稳定。高压断路器的作用：正常运行时，把设备或线路接入电路或退出运行;当设备或线路发生故障时，能快速切除故障回路。开断能力：断路器在切断电流时熄灭电弧的能力。二、电弧的产生与熄灭1、电弧概念1）电弧是一种能量集中、温度很高、亮度很大的气体自持放电现象。大气中，1cm距离加30000伏的电压即会产生电弧；电弧产生后只需15～30伏的电压便可维持。2）电弧由阴极区、弧柱、阳极区组成。3）电弧是一束游离气体、质量极轻、易变形。2、电弧的形成电弧的产生和维持是触头间中性质点(分子和原子)被游离的结果。游离----中性质点转化为带电质点。1)强电场发射----强电场(3×106V/m以上)下阴极表面的电子被电场力拉出而形成触头空间的自由电子（弧隙间产生电子的初因）。2)热电子发射----高温的阴极表面在电场力的作用下向外发射电子。3)碰撞游离e+H=H++2eH----中性质点电子的动能＞原子或分子的游离能游离电子的动能＜原子或分子的游离能成为负离子4)热游离在高温作用下，具有足够动能的中性质点互相碰撞时游离出电子和正离子。开始发生热游离的温度：一般气体，9000—10000℃，金属蒸气，4000—5000℃3、去游离----自由电子和正离子相互吸引导致的中和现象。去游离的形式：1)复合：正离子和负离子互相中和的现象电子与正离子：e+H+----H正、负离子：e+H----H-H-+H+----2H2)扩散带电质点从电弧内部逸出而进入周围介质中的现象。原因：温差大、离子浓度差大。方向：由浓度高、温度高的空间扩散至浓度低、温度低的空间。5、近阴极效应----交流电流过零瞬间，新阴极附近的薄层空间内介质强度突然升