《风电场电气工程作业》由会员分享，可在线阅读，更多相关《风电场电气工程作业（24页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、一、 必做题1、 本课程开设的目的。答：发电厂电气部分这门课程开设的目的，是让我们了解到与我们生活息息相关的电能的产生、变换、传输及分配的过程，如何实现这一过程，其中所涉及到的各种电气设备及它们之间的连接关系、空间位置上的布置等等，使我们对所用的电能不再仅仅有一种感性上的认识，简单觉得电能由发电机生产出来，通过变压器、输电线路送给用户，供用户使用电能；而是更具体的了解到发电厂发出电能怎样送出来，送往那里，什么样的连接方式以及需要那些电气设备等等。简单地说，我们在这门课程中要学习如何对电气主系统进行设计。掌握发电厂电气主系统的设计方法及所要考虑到的诸多因素，学习如何选择主变压器、主接线形式及相关
2、的电气设备，培养个人在分析、计算及解决工程实际问题的能力，学习发电厂电气部分的基本理论，加强理论基础，并培养工程设计的基本流程的训练，能够做到理论联系实际。这为我们以后走向工作岗位，从事电气设计及运行管理等工作打下扎实的基础。2、本课程的主要内容。答：本课程为“发电厂电气部分”，故可知其主要介绍发电厂中电能生产出来后，涉及到电能的变换、传输、分配等环节的介绍。而变电、输电及配电过程是通过各种电气设备来完成的，它们主要任务是启停机组、调整负荷、切换设备和线路、监视主要设备的运行状态、发生异常故障时及时处理等等。故要涉及到这些环节中所用到的电气设备，根据其作用不同，又可分为一次设备和二次设备。本书
3、主要内容之一就是介绍这些一次设备，如变压器、断路器、隔离开关、载流导体、分列电抗器、电压及电流互感器等，和二次设备，如各种测量表计、继电保护装置、自动装置、远动装置及直流电源设备等。不仅介绍它们的作用及适用范围，重要的是如何在一个特定的系统中选择合适的电气设备，其中涉及到电气设备的基本选择原则：正常工作时选择，短路故障时校验，如选择电气设备的额定电压、电流等，对其进行热稳定度及动稳定度的校验等。其中设计到短路是导线发热的计算，以及导线所受电动力的计算。还要根据各个设备的特点，选择其特有的参数，如断路器还要考虑开断电流及短路关合电流的选择问题。当然，各个电气设备依靠导线连接，故还要考虑它们彼此之
4、间的配合使用关系，如隔离开关和高压断路器配合使用，在选择时它们的额定电压、电流基本相同，这也可作为检验所选设备参数是否合理的依据。各种电气设备要想完成调整负荷、切换设备和线路、监视主要设备的运行状态、发生异常故障时及时处理等任务，需要彼此间配合使用，即它们之间是有联系的，不同的连接方式各有特点。这也就是本课程的第二大主要内容电气主接线形式选择及设计。电气主接线，又称电气一次接线，它是将电气设备以规定的图形和文字符号，按电能的生产、传输、分配顺序及相关要求绘制的单相接线图。首先，要了解电气主接线的基本接线形式，分析其各自的特点、适用范围。在分析其特点时，主要侧重于电气主接线设计的基本要求可靠性、
5、灵活性、经济性，从这些方面分析以对比各种主接线形式的优缺点，从而找出它们的适用范围。其次，是要学习如何进行系统电气接线图的设计。一般来说，设计的主要流程是：主变压器的选择；主接线形式的选择；电气设备的选择。根据发电厂、变电站的电压等级及传输容量，选择出主变压器后，即可选择合适的电气主接线图。该部分的另一重点内容是厂用电接线及设计，简单来说设计三个方面问题的考虑，即电源、电网及负荷的问题。同样涉及到厂用电变压器、及接线形式的选择等问题，其中要考虑不同类负荷对供电可靠性要求的不同，选择合适的接线形式。3、 本课程所授知识的主要用途？答：本课程讲述发电厂的电气部分，主要内容围绕着电气接线图的设计讲述
6、。简而言之，我们学习这门课程的主要用途是进行电气主接线的设计。电力系统中有两大问题，即规划和设计问题，规划是从宏观的角度分析，从能源方面考虑在什么地方建什么厂的问题。而设计，包括地理接线图的设计和电气接线图的设计，我们这门课程所学习的部分偏重于电气接线图的设计。其设计流程为：主变压器的选择；主接线形式的选择；电气设备的选择。这些正是课程中所讲述的主要内容，学习这门课程我们以后走向工作岗位，从事电力系统中电气主接线的设计工作打下基础，同时也有助于我们对电网的接线形式及运行方式的选择做出正确、合理的论断。二、 选做题1、 结合发电厂实例，分析不同类型发电厂的生产流程。答：发电厂，顾名思义，指将各种
7、一次能源转变为电能的工厂。按一次能源形式的不同可将发电厂分为火力发电厂（主要以煤炭、石油、天然气为燃料）、水力发电厂（以水的位能作为动力）、核能发电厂（核燃料裂变链式反应所产生的热能）、风力发电厂、太阳能发电厂等等。下面主要介绍以上几种发电厂的生产流程。火力发电厂：简称火电厂，是利用煤炭、石油或天然气作为燃料来生产电能，其能量转换过程为：燃料的化学能热能机械能电能。锅炉、汽轮机、发电机是火电厂中的主要设备，亦称三大主机。与三大主机相辅工作的设备成为辅助设备。主机与辅机及其相连的管道、线路等称为系统。火电厂的主要系统有燃烧系统、汽水系统、电气系统等。它的基本生产过程是：燃料在锅炉中燃烧加热水使成
8、蒸汽，将燃料的化学能转变成热能，蒸汽压力推动汽轮机旋转，热能转换成机械能，然后汽轮机带动发电机旋转，将机械能转变成电能。具体生产流程如下：燃煤，用输煤皮带从煤场运至煤斗中，煤斗中的原煤要先送至磨煤机内磨成煤粉。磨碎的煤粉由经空气预热器加热的热空气携带至粗粉分离器，在此将不合格的煤粉分离返回磨煤机再行磨制。合格的煤粉送入煤粉仓，由可调节的给煤机按需求送入锅炉的炉膛内燃烧。煤粉燃烧后形成的热烟气沿锅炉的水平烟道和尾部烟道流动，放出热量，最后进入除尘器，将燃烧后的煤灰分离出来。洁净的烟气在引风机的作用下通过烟囱排入大气。助燃用的空气由送风机送入装设在尾部烟道上的空气预热器内，利用热烟气加热空气。这样
9、，一方面使进入锅炉的空气温度提高，易于煤粉的着火和燃烧外，另一方面也可以降低排烟温度，提高热能的利用率。从空气预热器排出的热空气分为两股：一股去磨煤机干燥和输送煤粉，另一股直接送入炉膛助燃。燃煤燃尽的灰渣落入炉膛下面的渣斗内，与从除尘器分离出的细灰一起用水冲至灰浆泵房内，再由灰浆泵送至灰场。在除氧器水箱内的水经过给水泵升压后通过高压加热器送入省煤器。在省煤器内，水受到热烟气的加热，然后进入锅炉顶部的汽包内。在锅炉炉膛四周密布着水管，称为水冷壁。水冷壁水管的上下两端均通过联箱与汽包连通，汽包内的水经由水冷壁不断循环，吸收着煤受燃烧过程中放出的热量。部分水在冷壁中被加热沸腾后汽化成水蒸汽，这些饱和
10、蒸汽由汽包上部流出进入过热器中。饱和蒸汽在过热器中继续吸热，成为过热蒸汽。过热蒸汽有很高的压力和温度，过热蒸汽经管道引入汽轮机后，将热能转变成动能。高速流动的蒸汽推动汽轮机转子转动，形成机械能。汽轮机的转子与发电机的转子通过连轴器连在一起。当汽轮机转子转动时便带动发电机转子转动。在发电机转子的另一端带着一太小直流发电机，叫励磁机。励磁机发出的直流电送至发电机的转子线圈中，使转子成为电磁铁，周围产生磁场。当发电机转子旋转时，定子内的导线就会切割磁力线感应产生电流，将汽轮机的机械能转变为电能。电能经变压器将电压升压后，由输电线送至电用户，完成一次发电过程。释放出热势能的蒸汽从汽轮机下部的排汽口排出
11、，称为乏汽。乏汽在凝汽器内被循环水泵送入凝汽器的冷却水冷却，凝结成水，即为凝结水。凝结水由凝结水泵送入低压加热器并最终回到除氧器内，完成一个循环。高、底压加热器是为提高循环的热效率所采用的装置，除氧器是为了除去水含的氧气以减少对设备及管道的腐蚀。除了上述的主要系统外，火电厂还有其它一些辅助生产系统，如燃煤的输送系统、水的化学处理系统、灰浆的排放系统等。这些系统与主系统协调工作，它们相互配合完成电能的生产任务。大型火电厂的保证这些设备的正常运转，火电厂装有大量的仪表，用来监视这些设备的运行状况，同时还设置有自动控制装置，以便及时地对主辅设备进行调节。现代化的火电厂，已采用了先进的计算机分散控制系
12、统。这些控制系统可以对整个生产过程进行控制和自动调节，根据不同情况协调各设备的工作状况，使整个电厂的自动化水平达到了新的高度。自动控制装置及系统已成为火电厂中不可缺少的部分。水力发电厂：简称水电厂，是将水的势能和动能转换为电能。水电厂的分类较多，按集中落差的方式分有：堤坝式水电厂，引水式水电厂，混合式水电厂，潮汐水电厂和抽水蓄能电厂。我国长江三峡工程，水电站大坝高程185米，蓄水高程175米，水库长600余公里，总库容为393亿立方米，安装32台单机容量为70万千瓦的水电机组，装机容量2240万kW，年发电量847亿kWh。水力发电厂的基本生产流程为：河川的水经由拦水设施攫取后，经过压力隧道、
13、压力钢管等水路设施送至电厂，当机组须运转发电时，打开主阀，后开启导翼使水冲击水轮机，水轮机转动后带动发电机旋转，产生电流，发出电能，并借助变压器等电气设备将电力送至电力系统。如果要调整发电机组的出力，可以调整导翼的开度增减水量来达成，发电后的水经由尾水路回到河道，供给下游的用水使用。因水力发电厂所发出的电力电压较低，要输送给距离较远的用户，就必须将电压经过变压器增高，再由空架输电线路输送到用户集中区的变电所，最后降低为适合家庭用户、工厂用电设备的电压，并由配电线输送到各个工厂及家庭。抽水蓄能发电厂是以一定水量作为能量载体向电力系统供电，其上下游均有水库以储存能量转换所需的水量。其兼备抽水和发电
14、两类设施。在电力负荷低时，将下游水库中的水抽到上游水库；而在电力负荷高峰时，将所储存的水放出来，驱动水轮发电机组发电，并送往电力系统。这种工作方式能很好地适应电力系统的负荷情况，达到调节电力系统负荷峰值的作用。核能发电厂：简称核电厂，核能发电的能量来自核反应堆中可裂变材料（核燃料）进行裂变反应所释放的裂变能。裂变反应指铀-235、核能发电钚-239、铀-233等重元素在中子作用下分裂为两个碎片，同时放出中子和大量能量的过程。反应中，可裂变物的原子核吸收一个中子后发生裂变并放出两三个中子。若这些中子除去消耗，至少有一个中子能引起另一个原子核裂变，使裂变自持地进行，则这种反应称为链式裂变反应，实现
15、链式反应是核能发电的前提。它与火力发电极其相似，只是以核反应堆及蒸汽发生器来代替火力发电的锅炉，以核裂变能代替矿物燃料的化学能。除沸水堆外（见轻水堆），其他类型的动力堆都是一回路的冷却剂通过堆心加热，在蒸汽发生器中将热量传给二回路或三回路的水，然后形成蒸汽推动汽轮发电机。沸水堆则是一回路的冷却剂通过堆心加热变成70个大气压左右的饱和蒸汽，经汽水分离并干燥后直接推动汽轮发电机。核能发电相比于火力发电而言，核能发电不像化石燃料发电那样排放巨量的污染物质到大气中，因此不会造成空气污染，也不会产生加重地球温室效应的二氧化碳，对环境影响小；且核能能量密度高，运输量小，成本低，这是其大力发展的优势。2、
16、请结合我国一次能源的分布状况，分析发电企业未来的发展趋势。答：能源是国家战略性物质，是一个国家经济增长和社会发展的重要物质基础。能源安全是实现国民经济持续发展和社会进步所必需的能源保障，而能源结构是一个国家能源安全体系的重要组成部分。能源结构安全就能保证国民经济稳定发展，相反，结构失衡就会造成国民经济发展的起伏与波动。我国能源分布如下表1,2所示：由上表分析可知：我国能源资源的地区分布极不均衡，煤炭探明储量主要集中在华北和西北，各占59.3%和19.2%。石油探明储量和天然气储量主要分布在黑龙江、辽宁、河北、河南、山东、四川、甘肃和新疆等省区内。可开发水力资源主要集中在西南，占68%。煤炭资源有60%分布在华北，水力资源有70%分布在西南，而经济发达工业和人口比较集中的南方八省一市能源却比较缺乏，能源资源分布和消费利用的空间不均衡，使得运输成为制约能源发展的关键瓶颈。我国能源消费结构如下表所示： 能源生产总量及构成(来源于中国统计年鉴2012
