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1、第一章 电气运行基本知识第一节 电气设备简介一、火力发电厂生产过程及电气系统简介火力发电厂的生产过程概括起来是：先将燃料加工成适于现代锅炉燃用的形式（如把煤磨成很细的煤粉），在借助热风送入锅炉内充分燃烧，使储存于燃料中的化学能转变为热能；锅炉内的水吸热后在一定压力下变为饱和蒸汽，饱和蒸汽在过热器内继续加热成过热蒸汽，沿蒸汽管道进入汽轮机，在汽轮机内膨胀做功，驱动汽轮发电机组转子旋转，将蒸汽的能量转换成汽轮发电机转子旋转的机械能；发动机转子旋转时，在发电机转子内由励磁电流形成的磁场也随之旋转，使定子线圈所交链的磁通发生周期性的变化，在定子线圈中产生感应电势，发出电能，通过电力网将电能输送到工矿企
2、业等用户；完成了机械能向电能的转换。单位时间内发电机发出的电能称为电功率。电功率又分为视在功率、有功功率和无功功率。视在功率S为发电机输出的线电压U（kV）和线电流I（kA）有效值乘积的倍，以kVA为单位，则有：（kVA）；有功功率（kW），为功率因数；无功功率（kVar）。视在功率、有功功率和无功功率的关系为。发电机发出电能后，为减少线路损耗，要通过主变压器将电压升高到一定值（如：330、750kV等），然后通过输电线路输送，在到达用户之前，再通过变压器将电压降低到需要的值（如：10、6kV和380V等）。发电厂在生产过程中需要大量的机械设备进行燃料、水、油、空气、灰等的处理和传输，也需要用
3、电。这部分电能称为厂用电，根据设备使用的电压等级不同分为高压（6、10kV）和低压（380V）。我公司机组接线为单元接线，厂用电源从发电机出口引接，通过一台厂用高压变压器将电压降至6kV。厂用高压变压器为分裂变，低压侧有两个线圈，分别接两段母线，母线上接高压辅机和低压厂用变压器。根据不同的作用，每台机组配置不同的专业低压厂用变压器（汽机变、锅炉变、除尘变、脱硫变、化学变、输煤变、翻车机变、公用变等）接各动力中心母线（PC段）。我公司两台机配置一台高压启备变做为机组启动和事故情况下的厂用电源，变压器高压侧从老厂110kV母线通过电缆引接。第二节 电气运行的特点和任务电气运行是指发电厂、变电站、电
4、力系统在电能的发、输、配、用电生产过程中，运行值班人员（包括系统调度员）对发供电设备进行监视、控制、操作和调整，使电力系统内部的电气设备安全、稳定、经济运行，同时对电气设备运行状态进行分析，在出现异常报警及事故情况下，及时准确地进行处理，保证发电厂、变电站等电力系统及其设备正常运行。作为电气运行的值班人员必须熟知电力运行的生产特点，掌握并严格遵守电气运行的各种规章制度，确保电力生产安全稳定运行。一、电气运行工作的特点电气运行工作相比较其它专业的运行工作有其特殊的一面，它缺乏直观性、存在不可逆性、动作迅速、影响大、误操作后果严重等特点，因此电气运行人员要正确认识电气运行工作的严肃性，必须要严格遵
5、守各项安全管理和电气运行操作相关管理制度。1. 电气运行工作由于电力的特殊性，看不见、碰不得，对它的认识只能通过其它附属设备（电压互感器、电流互感器以及其它仪表、保护装置等）才能反映出来，缺乏直观性。因此电气运行工作要求值班人员要有较高的理论知识和分析判断能力。2. 电力生产的同时性：即电能的生产、输送、使用是同时完成的。3. 电力生产的平衡性：即发电厂生产的电能和用户使用的电能在任何时候都要平衡，这样才能保证电网的频率和电压在正常范围之内，方可使电网安全、稳定运行。4. 电气运行的不可逆性：电气操作的过程只有正确操作和误操作两种可能，误操作造成的后果相当严重，因此必须确保一次操作正确无误。5
6、. 电气生产运行的速动性：电气设备故障、保护动作时间都是微观量统计的，电气设备状态、系统潮流变化非常迅速、波及范围广，对人身伤害和设备损坏都是瞬间的。二、电气运行的主要任务电气运行工作的主要任务是确保电力系统生产的安全经济运行，满足社会生产过程中各种用户的用电需求。1. 确保电力生产安全运行电力生产的特点是发电、输电、用电同时完成，因电能不能大量储存，发、输、配、用电整个过程均处于动平衡状态，这种生产方式决定了发、供电必须要有很高的可靠性、连续性和稳定性。随着电网规模的不断扩大和电网大机组不断增多，电力系统稳定性就显得更加重要，如果一个电厂、一个变电站或系统的一条联络线发生故障，就可能引起系统
7、振荡，甚至造成整个电网瓦解等严重后果。所以，运行值班人员一定要把电力安全生产放在第一位，保证发电厂、变电站以及整个电力系统的安全稳定运行，这是电力生产运行的基本要求和首要任务。2. 确保电力生产经济运行搞好电力生产经济运行的前提是确保电力系统安全生产。在保证电力生产安全运行的前提下，做好经济运行是电力企业的根本目的。电力生产的经济运行应从整个生产过程中的各个环节来抓，发电部门应降低燃煤消耗和厂用电率，尽可能地多发电、少耗电，降低电力生产成本。为此，各级生产人员和值班人员，应做好下列工作：(1) 贯彻执行各项规章制度，杜绝事故的发生，防止事故造成重大损失。(2) 保证检修质量，提高设备健康水平，
8、使设备安全、连续、可靠运行。(3) 采用合理的运行方式，使系统和设备安全、经济运行。(4) 及时消除系统及设备异常工况，正确、迅速处理事故，将事故影响减小到最小范围。(5) 运行工作应做到五个到位： A.联系到位。当机组有操作任务时，本机组运行人员应及时联系、相互沟通，做到人人都知道当前的工作任务和重点操作。B.检查到位。根据运行工作需要，定期巡视检查运行设备和监视画面设备、系统的运行工况，及时发现和消除设备缺陷、存在的隐患，保证设备、系统安全运行。C.分析到位。对当前设备的运行状况要分析到位，随时掌握设备的运行工况，以便采取相应对策。D.调整到位。机组运行人员应严密监视设备的运行参数，及时调
9、整各项参数，使其运行在规定范围内。E.预想到位。机组运行人员，根据当班设备、系统、人员、环境的实际运行工况，提前做好危险点预控工作，做好相应的异常事故预案措施，以便应对出现的不安全事件，将其消除在可控范围之内。(6) 做好与运行有关的其它工作。如运行日志的填写，运行缺陷的登录、消除，运行参数的打印，各项参数的计算，图纸、资料、备品、工具的管理等。第三节 发电厂主要电气设备在发电厂和变电站（所）中，根据电能的生产、转换和分配等各个环节的需要，配置了各种电气设备，根据它们在运行中所起的作用的不同，通常将他们分为电气一次设备和电气二次设备。一、电气一次设备及其作用在电力系统中直接参与生产、变换、传输
10、、分配和使用电能的设备称为电气一次设备。1. 发电机：与汽轮机同轴，将汽轮机传递的机械能转换为电能。由定子和转子组成，转子同汽轮机转轴连接，转子线圈通入直流电源，动静结合处的电流通过碳刷传递，转子旋转后形成旋转磁场。定子切割转子旋转磁场，感应出三相交流电势。发电机线圈为Y型接法，中性点和出线均从机腹下引出。2. 主变压器：将发电机发出的电能升压至高压（750kV）接入系统，主变压器的容量能够满足输送发电机发出的全部功率。3. 厂用高压变压器：将发电机发出的电能降压至6kV，满足本机组发电需要。4. 启备变：机组启动和事故时的备用电源。在6kV母线上有两台电源开关，一台工作、一台备用，工作和备用
11、之间有快速切换装置，保证母线上的设备连续、可靠的工作。5. 励磁变：接在发电机的出口，降压后接入整流柜，整流后通过碳刷接入发电机的转子线圈，形成旋转磁场。整流柜输出电流的大小通过励磁调节装置进行调节，使发电机在额定电压下运行。6. 断路器：接通和断开设备的负荷电流，并能迅速切断故障电流保护电气设备。具有灭弧能力。根据灭弧方式分为真空断路器、SF6断路器等。7. 隔离开关：不能断开正常负荷电流，更不能断开短路电流，主要的作用是在电气设备检修时，形成明显可见的断开点；接通或断开励磁电流不超过规定的空载变压器回路及电容电流不超过规定的空载线路；与断路器配合或单独完成一些倒闸操作。8. 电流、电压互感
12、器：互感器的原理和变压器相似，电压互感器将高电压变为低电压（一般为100V），电流互感器将大电流变为小电流（一般为15A），供测量、控制和继电保护使用。9. 母线：汇集和分配电能的设备。10. 接地线：检修人员检修设备时，为防止设备突然来电对人员造成伤害，在需要检修的设备上安装接地线，接地线为三相短路接地。11. 避雷器：消除感应、谐振、操作、侵入等原因引发的过电压，保护电气设备绝缘不受损坏。二、电气二次设备及其作用为了保证电气一次设备的正常运行，对其运行状态进行测量、监视、控制、调节、保护等的设备称为电气二次设备，主要有：1. 各种测量表计，如电流表、电压表、有功功率表、无功功率表、功率因数
13、表等。2. 各种继电保护以及自动装置。3. 直流电源设备，如蓄电池、充电装置等。第四节 电气设备倒闸操作规定倒闸操作在火力发电厂的电气运行工作中非常频繁和重要，因此要严格按照规定执行好电气操作任务，认真贯彻落实电气运行各项管理制度，确保人身、设备安全和系统稳定。电气操作应坚决杜绝发生下列恶性误操作：1. 带负荷拉合刀闸2. 带电装设接地线（合接地刀闸）3. 带接地线（接地刀）合闸送电4. 误拉合断路器5. 误入带电间隔6. 非同期并列一、倒闸操作与设备状态电气设备由一种状态转换到另一种状态，或改变系统的运行方式所进行的一系列操作，称为倒闸操作。倒闸操作与电气设备实际所处的状态密切相关，设备所处
14、的状态不同，倒闸操作的步骤、复杂程度也不同。故进行电气设备的倒闸操作，必须了解设备所处的状态，根据设备的状态和系统运行方式，写好操作票，然后进行倒闸操作。电气设备的状态有检修状态、冷备用状态、热备用状态和运行状态等四种。以发变组为例，结合图1-1分别加以说明。图1-1 发电机-变压器的四种状态1. 检修状态：检修状态系指检修设备各方面的电源及所有操作电源均已断开，并布置了与检修有关的安全措施（如合接地刀闸或装设接地线、悬挂标示牌、装设临时遮栏）。如图1-1（a）所示，发电机变压器组停电检修，其各方面的电源已断开（与系统相连的隔离开关QS1、QS2和断路器QF均断开，发电机励磁系统有关开关断开，
15、电压互感器断开，其一、二次熔断器均取下），所有的操作电源也断开，检修过程中可能来电的各方面均装设接地线或合上接地隔离开关。2. 冷备用状态：冷备用状态系指设备的检修工作已全部结束，有关检修临时安全措施已全部拆除，恢复常设安全设施，其工作电源和操作电源仍在断开位置，设备具备一切投入运行的条件。如图1-1（b）所示，发电机变压器组检修工作全部结束，其检修临时安全措施接地线已拆除，接地隔离开关已拉开，QS1、QS2、QF、电压互感器、励磁系统有关开关、所有操作电源均在断开位置。发变组等设备具备一切投入运行的条件。3. 热备用状态：设备保护已投入，开关一经合闸就可带电运行的状态称热备用状态。如图1-1（c）所示，除发变组出口主断路器QF未合闸外，其余设备均已操作至工作位置（按运行方式QS1、励磁系统有关开关、电压互感器高、低压侧熔断器已装上，所有操作电源已投入），只要同期合上QF，发电机变压器组便投入运行。4. 运行状态：凡设备带电、有电流流过的状态称为运行状态。图1-1（d）中，除接地隔离开关、QS2断开外，其余断路器、隔离开关均在合闸位置，设备的继电保护、所有操作电源均投入，发电机、变压器及其相关设备均处带电运行状态。二、倒闸操作的内容倒闸操作有一次设备的操作，也有二次设备的操作，其操作内容如下：1. 合上（断开）断路器；2. 合上（拉开）隔离开关；3. 合上（拉开）接地刀闸（拆
