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1、作业,1、说明火电厂的电气设备中有哪些一次设备和二次设备,用什么图形符号表示?都有什么作用? 2、交流电ABC三相电依次用什么颜色表示? 3、励磁机的作用是什么? 4、电力变压器的作用及原理? 5、高压断路器和隔离开关的作用有什么不同? 6、电压互感器和电流互感器的作用? 7、电气主接线有哪几种主要接线类型?,电气设备 一次设备 :直接生产和输送电能的设备(发电机、变压器、主母线、高压互感器、隔离开关等) 二次设备:对一次设备进行监视、控制和保护的设备,第 6 节 电气设备,一次设备,生产和转换电能的设备: 发电机-机械能转换为电能; 电动机-电能转化为机械能; 变压器-电压升高或降低,满足输
2、配电需要。 接通或断开电路的开关电器:正常或事故时,将电路闭合或断开 断路器,正常时用来接通和断开负荷电流;故障时受继电保护作用,将电路自动断开。 隔离开关,将一次设备与带电部分可靠隔离,没有灭弧装置,因此只有在断路器断开后,才能接通和断开隔离开关。 熔断器 接触器,一次设备,限制故障电流和防御过电压的电器 电抗器-限制短路电流,维持母线残压。 避雷器-防御过电压 接地装置:电力系统中性点的工作接地或保护人身安全的保护接地,与地中的接地网相连。 载流导体:将电气设备连接起来 母线,汇集和分配电能 架空线,终端线、联络线 电 缆,城市、厂站内部或附近、穿越江河或海峡时使用,一次设备,限制故障电流
3、和防御过电压的电器 电抗器-限制短路电流,维持母线残压。 避雷器-防御过电压 接地装置:电力系统中性点的工作接地或保护人身安全的保护接地,与地中的接地网相连。 载流导体:将电气设备连接起来 母线,汇集和分配电能 架空线,终端线、联络线 电 缆,城市、厂站内部或附近、穿越江河或海峡时使用,二次设备,仪用互感器:将电路中的高电压或大电流转换成低电压、小电流,供给仪表和保护装置使用。 电压互感器PT: 电流互感器CT 测量表计:测量电路中的电气参数。 电压表 电流表 功率因数表 继电保护及自动装置:迅速反应不正常情况并进行监控和调节。 直流电源设备:供给控制、保护和厂用直流负荷、事故照明的直流用电。
4、 直流发电机组 蓄电池组 硅整流设备 操作电器、信号设备及控制电缆。,主要电气一次设备的图形符号,1、火力发电厂的分类 2、火电厂的生产过程 3、锅炉设备 4、汽轮机设备 5、热力系统及辅助设备 6、电气设备 7、火力发电厂的运行 8、火力发电厂自动化,第二章 火力发电及其生产过程,电气设备的主要内容 (1)发电机(31:05) (2)电力变压器 (3)开关设备(39:36) (4)电力互感器(43:07) (5)避雷器 (6)阻波器 (7)电气主接线及配电装置(44:37),电气部分接线示意图,(2)汽轮发电机的结构,转子 由整块的优质合金钢制成。具有良好的导磁性。 定(静)子 由铁芯、线圈
5、及外壳组成。铁芯由环形硅钢片叠压而成。,转子,转子本体结构 1大齿;2小齿;3嵌线,定子 由铁芯、绕组和外壳等组成。铁芯由环形的硅钢片叠压而成,其内园开有齿槽,放置定子绕组。,图 汽轮发电机结构示意图,励磁设备的作用是向发电机转子提供直流电流,形成转子磁场,汽轮发电机的损耗 铜损:定子和转子绕组电阻损耗 铁损:定子铁芯的磁场变化 机械损耗:通风及轴承部分的摩擦 625MW(24%) 50100MW(1.52%) 200MW以上(11.5%),汽轮发电机功率,发电机冷却方式,(1)空气冷却 发电机转子两端装风扇,只用于50MW及以下。 (2)氢气冷却 用氢气将热量带走。冷却能力高,通风损耗小,结
6、构复杂,需要制氢设备,用于30100MW (3)绕组导线内部冷却(内冷) 用泵迫使氢气、水或油流过导体内部。冷却能力更高,缩小发电机体积,节省材料,结构复杂 1958年,我国试制成世界上第一台双水内冷12MW汽轮发电机 1974年,我国第一台300MW双水内冷汽轮发电机投入运行 1985年,哈尔滨电机厂生产的600MW汽轮发电机第一次启动成功。表明我国已进入世界上少数几个生产大功率发电机国家的行列,2 电力变压器 看变压器(36:53),电力系统中广泛使用的升压和降压设备,作用: 高压输电 发电机输出电压受绝缘水平限制,最高为20KV左右,如果用这样的电压远距离输电,电流大,功率损耗大。 在用
7、户端保证使用人员的安全,降低用电设备造价,电力变压器的原理和结构,变压器的分类 按用途分: 升压变压器 降压变压器 联络变压器 配电变压器 按相数分 : 单相变压器 三相变压器 按每相绕组的线圈数 : 双绕组 三绕组 自耦,原边电压U1 原边匝数N1 副边电压U2 副边匝数N2 匝数多的一侧电压高,电流小,=,= k(变比),变压器由互相绝缘匝数不等的绕组组成; 与电源相连的一侧:一次绕组(原边) 与负荷相连的一侧:二次绕组(副边) 电磁感应原理:电-磁-电,电力变压器的原理和结构,三绕组变压器的排列方式 降压结构 (b)升压结构,变压器的损耗和冷却,(一)损耗 铜耗:电流流过线圈的损耗,电流
8、越大,铜损也越大; 铁损:磁力线通过铁芯产生的损耗,与电流无关。 (二)冷却方式 油浸自冷式 油浸风冷式 强迫油循环,电力变压器的结构,核心设备:铁芯 + 绕组 (本体) 外围设备: (1)油:绝缘和散热 需要油的部位:本体、调压开关、引出线 结构: 储油(油枕) 吸湿(硅胶) 监视油位(油枕、调压开关、套管) 监视油温 监视油的分解,诊断内部故障(瓦斯继电器) (2)冷却系统:强迫油循环风冷(大容量变压器) 风扇 潜油泵(油流继电器),电力变压器的结构,电力变压器实物照片,3 开关设备 开关设备录像(40:18),开关电器的作用和种类 (1)作用:在正常情况下,由于检修或改变运行方式,将发电
9、机、变压器、线路等接入电网或退出,起控制作用。在故障时,迅速切断故障部分,保证无故障部分正常运行,起保护作用。 (2)种类: 高压负荷开关、低压闸刀开关、接触器、磁力启动器: 仅用来在正常工作情况下,断开或闭合正常工作电流。 高低压熔断器: 仅用来断开故障情况下的过负荷电流或短路电流。 高压断路器、低压空气开关: 既用来断开或闭合正常工作电流,也用来断开或闭合过负 荷电流或短路电流。 隔离开关: 不要求断开或闭合电流,只用来在检修时隔离电压。,电弧的形成与熄灭 (1)电弧产生的条件:电源电压大于1020V,电流大于80100mA,动静触头分离瞬间,触头间产生电弧。 触头分开后,电路中有电流,电
10、弧导电,电弧中有大量自由电子。 (2)电弧的危害 电弧的温度很高,可达50007000度以上,常超过金属的汽化点,可能烧坏开关电器的金属触头。 烧坏开关电器的绝缘。如,烧坏瓷绝缘的表面,甚至完全损坏,或 者使有机绝缘材料炭化,以致失去绝缘性能。 若电弧长时间不熄灭,不仅烧坏开关电器,而且造成系统事故,威 胁电力系统安全运行。 (3)电弧产生的物理过程 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。游离就是中性质点转化为带电质点。,高压断路器熄灭交流电弧的基本方法 结构:灭弧装置 + 操纵机构 (1)灭弧介质具有较高的传热能力、介电强度、热游温度和热容量。 按灭弧介质和灭弧方式分为
11、:多油、少油、压缩空气、SF6、真空 (2)采用特殊金属材料作灭弧触头:铜钨和银钨合金 熔点高、导热系数和热容量大的金属,减少热电子发射。,(3)利用气体或油吹动电弧 :扩散和冷却 空气:2.3MPa SF6: 0.30.6MPa 纵吹、横吹、环吹 (4)采用多断口熄弧 :在相等的触头行程下,拉长电弧 各断口电压分布基本相等的措施:断路器加并联电容 (5)采用强有力的分闸机构,提高触头分离速度,拉长电弧 操动机构:断路器进行合闸、分闸操作,并保持在合闸状态,这些任务全靠操动机构完成。,隔离开关 主要用途 没有灭弧功能,隔离电压,倒闸操作 分合小电流:分、合避雷器、电压互感器和空载母线 分、合励
12、磁电流不超过2A的空载变压器 关、合电容电流不超过5A的空载线路 隔离开关的种类 安装地点:屋内式和屋外式 绝缘支柱数目:单柱、双柱、三柱,4 互感器(43:07),互感器的作用 互感器包括电流互感器(TA 或CT)和电压互感器(TV或 PT)。 (1)将一次回路的高电压和大电流变为二次回路标准的低电压(100V)和小电流(5A 1A),使测量仪表和保护装置标准化、小型化,并使其结构轻巧、价格便宜和便于屏内安装。 (2)使二次设备与 高压部分隔离,且 互感器二次侧均接 地,从而保证了设 备和人身安全。,CT(电流互感器) 充油的: 油位计 充SF6气体的: 压力表 PT(电压互感器) 充油的:
13、 油位计,避雷器 泄露雷电电流、防御过电压 阻波器 阻止高频信号进入厂站内 高频保护:线路保护的一种,电网故障时,线路两端的收发讯机发出高于工频(50HZ)的信号,由阻波器限制该高频只在本线路上传输。 悬挂式(251) 支撑式(253),各种电气设备根据工作的要求和它们的作用,依一定次序用导线连接成的电路,称为电气接线。 一次设备连接成的电路成为电气主接线。 二次设备连成的电路称为二次电路。,7 电气主接线及配电装置(45:09),电气主接线图,电气主接线表明电能汇集和分配的关系以及各种运行方式。 主接线常按规定的图形符号画成单线图的形式,单线图画出的是单相电路,实际上表示三相电路。 断路器和
14、隔离开关画成断开状态。,电气主接线图举例,配电装置,由开关电器、保护和测量电器、母线和必要的辅助设备和建筑物组成的整体,用来接受和分配电能的装置。 按电气设备装设地点,分屋内和屋外配电装置。,单母线接线,单母线分段,双母线带旁路,第7节 火力发电厂的运行,(1)机组的启动和停运 机组启动的过程: 锅炉点火、升压、并入母管、 汽轮机暖管、暖机、冲转、升速、 发电机与电力系统并列、带负荷 机组启动和停运时间长的原因: 锅炉与汽轮机体积大、部件重,特别是高参数大容量锅炉的汽包钢板特厚,汽轮机的结构复杂、精密。启动不能太快,保证各部件的温度均匀上升,防止因温升不均而发生变形、弯曲、连接部位松动、动静部
15、分之间发生摩擦等不良后果。 在停炉、停机后,同样要注意保证冷却均匀,防止金属部件冷却太快。,中温中压锅炉(点火-并入母管):24h 高温高压锅炉:45h 中温中压汽轮机(暖管、机-带满负荷):1.52.5h 高温高压汽轮机:45h 参数越高,容量越大,启动时间越长。 单元机组一般采用滑参数启动 锅炉启动后当参数还很低时汽轮机就开始启动,随着锅炉汽压、汽温的升高,汽轮机转速也逐步提高到额定转速,当发电机并入系统并带上一定负荷后,蒸汽参数才能达到额定值。这种启动方式可以缩短启动时间一半,并可减少汽水损失。,(2)安全运行 火电厂生产过程复杂,主辅设备较多,任何一台设备发生事故,都会不同程度地影响安
16、全运行,甚至会造成主要设备损坏、全厂停电和人身伤亡等严重后果。 由于结垢、腐蚀、磨损和超温,造成炉管爆破。 锅炉灭火后处理不当,造成炉膛爆炸。 锅炉缺水、满水 汽轮机严重超速而遭破坏,甚至引起人身伤亡。 汽轮机叶片断裂。 轴瓦烧坏或火灾 发电机或主变压器绕组烧坏 全厂停电 误操作造成人身伤亡、设备损坏或停电 看录像:防止全厂停电事故(30分钟),(3)经济运行 主要经济指标 供电煤耗:发电厂每向外供1kWh电所消耗的标准煤。 蒸汽参数越高,煤耗越低 厂用电率:发电厂本身消耗的电量占发电量的百分数。 降耗的主要措施:控制运行小指标,第8节 火力发电厂自动化,(1)作用 利用各种自动化仪表和装置(包括计算机系统)对火力发电厂生产过程进行监视、控制和管理,使之安全、经济运行的技术。 (2)自动化发展历程 就地控制方式:主要运行参数靠人工控制 单元控制方式 机炉电集中布置在单元控制室。仍由机