【VIP专享】电气部分电厂课复习

复习

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: 高压側以交换潮流为主，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 ≤3000C

3、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)

2

7max 1.7310sh L F i a 4、两相短路与三相短路最大电动力的比较

:

F max (2)/ F max (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）拉负荷側隔离开关；3）拉电源側隔离开关

投入线路时：

1）合电源側隔离开关； 2）合负荷側隔离开关； 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）、合旁路断路器两側的隔离开关；

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）、拉开母联两側的隔离开关

（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）、合母联两側的隔离开关；（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=8S 4、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++2e H----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+ ----2H

2)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

度突然升高的现象。