葛洲坝水力发电厂实习报告

葛洲坝水力发电厂

实习报告

华北水利水电学院

电力学院

电气工程及其自动化专业

一、实习目的

生产实习是为了加强我们对课本中的知识的感性认识，使我们不仅知其然，更知其所以然。了解电厂和变电站的运行以及里面的结构和工作原理，使理论和实际相结合，增进对本专业的兴趣，以进一步学习专门课程。同时使我们认识到电力在国民经济中的重要性，电力的安全和稳定生产很重要，要求我们保持严谨的态度，马虎不得。

二、实习时间

2010年10月24日到2010年10月30日

三、实习单位

湖北省宜昌市葛洲坝水电站及三峡水电站

四、实习过程及内容

25日晚，安全教育及葛洲坝水力发电厂概况介绍。

葛洲坝工程奠基于20世纪70年代初，竣工于八十年代末，总投资48.48亿元。它位于中国湖北省宜昌市境内的长江三峡末端河段上，距上游的三峡水电站38公里，是长江上第一座大型水电站，也是世界上最大的低水头大流量、径流式水电站。

大坝坝型为闸坝，全长2606.5米，最大坝高47米，坝顶高程70米，设计上游蓄水水位66米，实际运行水位63~66.5米，总库容15.8亿立方米，校核水位6米，设计落差18.6米，最大落差27米。库区回水110~180千米，使川江航运条件得到改善。泄水闸最大排洪能力8.4万立方米/秒，总体最大排洪能力11.2万立方米/秒。

电站设计装机21台，其中大江电厂装机14台，二江电厂装机7台，总容量2715MW。投产后通过扩建1台保安电源机组和实施2台机组改造增容，现装机容量为2777MW，最大出力达2930MW，年均发电157亿千瓦小时。

26日上午，三峡水电站的概况和葛洲坝二江电厂电气一次部分介绍。

三峡水电站介绍：

三峡工程大坝坝址选定在宜昌市三斗坪，在已建成的葛洲坝水利枢纽上游约40公里处。坝址区河谷开阔，两岸岸坡较平缓，江中原有一小岛（中堡岛），具备良好的分期施工导流条件。枢纽建筑物基础为坚硬完整的花岗岩体。修建了宜昌至工地长约28 公里的专用高速公路及坝下游4公里处的跨江大桥——西陵长江大桥。还修建了一批坝区码头。坝区具备良好的交通条件。

拦河大坝为混凝土重力坝，坝长2309米，坝顶高程185米，最大坝高181米，设计上游蓄水水位175米（枯水期）、145米（丰水期），水库总库容393亿立方米，最大落差113米。泄洪坝段位于河床中部，总长483米，设有22个表孔和23个泄洪深孔，其中深孔进口高程90米，孔口尺寸为7×9米；表孔孔口宽8米，溢流堰顶高程158米，表孔和深孔均采用鼻坎挑流方式进行消能。电站坝段位于泄洪坝段两侧，设有电站进水口。进水口底板高程为108米。压力输水管道为背管式，内直径12.40米，采用钢筋混凝土受力结构。校核洪水时坝址最大下泄流量102500立方米/秒。

三峡水库将显著改善宜昌至重庆660公里的长江航道，万吨级船队可直达重庆港。航道单向年通过能力可由现在的约1000万吨提高到5000万吨，运输成本可降低35-37%。经水库调节，宜昌下游枯水季最小流量，可从现在的3000立方米/秒提高到5000立方米/秒以上，使长江中下游枯水季航运条件也得到较大的改善。

水电站采用坝后式布置方案，共设有左、右两组厂房和地下厂房。共安装32台水轮发电

机组，其中左岸厂房14台，右岸厂房12台，地下厂房6台。水轮机为混流式，机组单机额定容量70万千瓦。总装机容量1820万千瓦，年平均发电量846.8亿千瓦时。

葛洲坝二江电厂电气一次部分：

1.220kV开关站的接线方式：

双母线带旁路，旁路母线分段。这是二江电厂220kV开关站接线方式的一个特点。将旁路母线分段并在每个分段上各设置一台断路器的原因是母线上的进、出线回数多，且均是重要电源或重要线路，有可能出现有其中两台断路器需要同时检修而对应的进、出线不能停电的情况，在这种情况发生时旁路母线分段运行、旁路断路器分别代替所要检修的两台断路器工作，保证了发供电的可靠性。同时两台旁路断路器也不可能总是处于完好状态，也需要检修与维护,当其中一台检修例一台处于备用状态，这样可靠性比旁路母线不分段、仅设置一台旁路断路器高。一机一变一线共7台机7条出线，1个母联，2个旁路，2台联络变压器。7条出线分别为：葛雁（小雁溪）线、葛陈（陈家冲）线、葛远（远安）线、葛坡（长坂坡）线、葛桔（桔城变）线、葛白I（白家冲）回线、葛白II回线。

2.开关站的主要配置：

出线8回：1－8E（其中7E备用）；

进线7回：1－7FB（FB：发电机－变压器组）；

大江、二江开关站联络变压器联络线：2回；

断路器：19台；

母线：圆形管状空心铝合金硬母线，主母线分别设置电压互感器（CVT）及避雷器（ZnO）一组。

3.开关站布置型式：

分相中型单列布置（户外式）。

4.发电机与主变压器连接方式：

采用单元接线方式。

5.厂用6kV系统与发电机组的配接方式：

采用分支接线方式(仅3－6F有此分支)。分支接线是机组与主变压器采用单元接线或扩大单元接线方式下获得厂用电的一种常用方法。在有厂用分支的情况下，为保证对厂用分支供电可靠性，必须作到：1）发电机出口母线上设置隔离开关；2）隔离开关安装位置应正确。为提高对厂用分支供电的可靠性，在3F－6F出口母线上加装了出口断路器。这样当机组故障时出口断路器跳闸切除故障，主变压器高压断路器不再分闸，不会出现机组故障对应6kV分段短时停电情况。

6.厂用6kV系统的接线方式：

采用单母线分段方式——二江电厂厂用6kV母线共4段，各段编号分别为3、4、5、6，与各自供电变压器（公用变压器）所连接的发电机编号对应。

7.厂用电有关配置：

对发电厂来讲，厂用电就是“生命线”，必须具有足够高的可靠性。但单母线分段接线方式可靠性不高，为解决这一矛盾，普遍采用的配置原则是：

1、电源配置原则：各分段的电源必须相互独立,且获得电源方向不得单一。

2、负荷配置原则：同名负荷的双回路或多回路须连接于母线不同分段上。

3、段间配置原则：分段与分段间应具备相互备用功能或设置专门备用段。

26日下午，葛洲坝电厂继电保护介绍。

1．继电保护装置的定义

当电力系统中的电力元件（如发电机、线路等）或电力系统本身发生了故障或危及其安全运行的事件时，发出告警信号或跳闸命令，以终止这些事件发展的成套硬件设备。保护电力元件的称继电保护装置；保护电力系统的称安全自动装置。

2.继电保护的对象：

电力元件、电力系统

3.继电保护的任务：

1、故障跳闸；

2、异常时发信号。

4.继电保护的要求：

1、可靠性；

2、选择性；

3、快速性；

4、灵敏性。

5.继电保护的构成：

厂房的保护：

1、机组保护：纵差保护、不对称保护、失磁保护、转子过流保护、负序过流保护；

2、主变压器保护：重瓦斯保护、轻瓦斯保护、差动保护、纵联保护、过电流保护等。

3、厂用变保护：差动、速断、过流、过激磁、瓦斯保护等。

5.1机组保护：

主要故障类型：定子绕组相间短路，定子绕组同一相匝间短路，定子绕组接地故障，转子一点、两点接地故障，转子回路低励或失去励磁电流。

不正常工作状态：过负荷，定子绕组过电流，定子绕组过电压，三相电流不对称，失步，过励磁等

机组保护配置情况:

大江电厂机组保护装置为能达公司生产的WYB-021型微机继电保护装置，包括子一系统、子二系统、管理机及出口层。

5.1.1保护的作用及原理

(1）纵差保护：反应发电机线圈及其引出线的相间短路。

(2）不对称保护：用于反应定子绕组同一相或分支短路。

(3) 失磁保护：反应发电机端测量阻抗，作为发电机全失磁或部分失磁保护，三个判据①静稳阻抗判据；②无功方向判据；③变励磁电压判据。

（4）过电压保护：用于反应发电机突然甩掉负荷时引起定子绕组过电压。

（5）低压过流保护：用于反应发电机外部短路引起的过电流及负荷超过发电机额定容量引起的三相对称过负荷。

（6）负序过流保护：用于反应外部不对称短路或不对称故障引起的过电流及过负荷。

（7）转子过流保护：用于反应励磁回路故障或强励时间过长而引起的转子绕组过负荷。（8）串并变过流保护：用于反应励磁用串并变发生故障引起的过电流。

5.1.2发电机纵差保护

5.1.3发电机横差保护

保护范围：反应发电机定子绕组的一相匝间短路和同一相两并联分支间的匝间短路。

对于绕组为星形联接且每相由两个及以上并联引出线的发电机均需装设横差保护。

优点：横差保护接线简单，能灵敏反应定子绕组匝间、分支间短路故障。

缺点：在定子绕组引出线或中性点附近发生相间短路时，两中性点连线中的电流较小，横差保护可能不动作，出现死区，可达15％－20％。

5.1.4失磁保护

反应发电机转子回路励磁电流减少或消失。

PT发生断线及系统非对称性故障时，失磁会误动，因此需要加负序电压闭锁。

动作后果：跳出口开关、灭磁、停机。

发电机失磁对系统的主要影响：

1.发电机失磁后，不但不能向系统送出无功功率，而且还要从系统中吸取无功功率，将造成系统电压下降。

2.为了供给失磁的发电机无功功率，可能造成系统中其他发电机过电压。

发电机失磁对自身的主要影响：

1.发电机失磁后，转子和定子磁场间出现了速度差，并在转子回路中感应出转差频率的电流，引起转子局部过热。

2.发电机受交变的异步电磁力矩的冲击而发生振动，转差率越大，振动也越厉害。

发电机失磁是一个相对缓慢的过程，其保护出口时间较长，因此不能作为发电机的主保护。

发电机主保护为差动保护、匝间保护或横差保护。

5.1.5过电压保护

由于水轮发电机的调速系统惯性较大，动作缓慢，因此在突然甩去负荷时，转速将超过额定值，此时机端电压可能高达额定电压的1.8－2倍，将造成定子绕组绝缘损坏。

动作后果：跳出口开关、停机、灭磁

5.1.6定子一点接地保护

反应发电机定子及其引出线发生的一点接地故障。

保护范围：利用三次谐波电压构成的定子接地保护，保护范围是靠近中性点侧20％－25％部分，利用基波零序电压构成的定子接地保护，保护范围是靠近极端侧85％－90％，由此构成100％定子接地保护

葛洲坝电厂属小接地电流系统，在发生定子一点接地故障后，还可以继续运行1－2小时，不必立即停机处理，但是为了防止故障扩大至两点接地或多点接地短路故障，须迅速判明故障状况，视情况而定是否需申请停机处理。

动作后果：延时5s发报警信号

5.1.7转子一点接地保护

反应发电机转子及其引出线发生的一点接地故障。

采用变极性原理，通过加在转子回路上的方波，提高转子不同位置发生接地保护的动作灵敏度。

动作后果：延时5s发信号

转子两点接地的危害：

（1）转子绕组的一部分被短路，另一部分电流增加，破坏了发电机气隙磁场的对称性，引起剧烈振动，无功出力降低

（2）转子电流通过转子本身，造成转子磁化。

（3）转子局部受热，发生缓慢变形而偏心运转。

5.2主变保护介绍

5.2.1主要故障类型

内部故障：各相绕组之间发生的相间短路，单相绕组部分线匝之间发生的匝间短路，单相绕组或引出线通过外壳发生的单相接地故障。

外部故障：绝缘套管闪络或破碎而发生的单相接地短路，引出线之间发生的相间故障。

5.2.2不正常工作状态：外部短路或过负荷引起的过电流，油箱漏油造成的油面降低，变压器中性点电压升高，外加电压过高或频率降低引起的过激磁等。

5.2.3机组保护配置情况

第一、四单元保护装置为能达公司生产的WYB-3C型微机变压器保护装置，第二、三单元保护装置为南自厂生产的WBZ-500H型微机变压器保护装置。

5.2.4保护的作用及原理

(1）差动保护：

采用差电流原理。构成：比例制动差动保护＋二次谐波制动＋五次谐波制动＋差速断，反应变压器绕组和引出线的多相短路，大接地电流电网侧绕组和引出线接地短路以及绕组匝间短路。

为了避免由于各个电流互感器的饱和特性和励磁电流不同及其他原因引起不平衡电流造成保护误动而设置比例制动。

在变压器空载投入或外部短路故障切除后，电压恢复过程中，变压器一侧会产生激磁电流，此电流二次谐波分量含量多，此时设置二次谐波制动以防保护误动。

由于发电机励磁系统的误操作或失调，或电力系统的不正常运行，激磁电流中五次谐波电流分量很大，所以取五次谐波制动以防保护误动。

对于大型变压器，为防止在较高的短路水平时，由于电流互感器饱和时高次谐波量增加，产生极大的制动力矩而使差动元件拒动，设置差速断快速动

复合过流：由一个负序电压继电器和一个接在相间电压上的低电压继电器共同组成的电压复合元件，两个继电器只有一个动作，同时过电流继电器也动作，装置即启动。

过激磁：大型变压器的额定工作磁密和它的饱和工作磁密相差不大，据B=KU/f，当U/f增加时，工作磁密B增加，当铁心饱和后，励磁电流急剧增大，造成变压器过激磁，此时应装设过激磁保护。

(2) 瓦斯保护:

瓦斯保护是变压器的主保护，能有效地反映变压器内部故障。

轻瓦斯继电器由开口杯、干簧触点等组成，作用于信号。重瓦斯继电器由挡板、弹簧、干簧触点等组成，作用于跳闸。

正常运行时，瓦斯继电器充满油，开口杯浸在油内，处于上浮位置，干簧触点断开。

变压器内部故障时，故障点局部发热，引起油类溶解的空气逸出，同时，由于电离作用变压器油和其他杂质分解，形成气泡上升，进入瓦斯继电器的开口杯中，开口杯于是上浮，带动干簧触点接通，发出信号。

当变压器内部故障严重时，产生强烈的瓦斯，使主变压器内部压力突增，产生很大的油流向油枕方向冲击，因油流冲击挡板，挡板克服弹簧的阻力，使干簧触点接通，作用于跳闸。差动保护不能代替瓦斯保护，因为差动保护不能反应铁心过热、油面下降等故障，当变压器绕组发生少数线匝的匝间短路时，虽然短路匝内短路电流很大，并会造成局部绕组严重过热，产生强烈的油流冲击，但表现在相电流上却并不大，因此差动保护没有反应。而瓦斯保护却能灵敏反应。

27日上午，参观二江电厂，220kv开关站。

戴上安全帽，别上实习证，我们走进了宽敞的二江电厂厂房。里面非常空旷，只看到地板上隆起的水轮发电机组顶部。四周墙壁上镶嵌着柜式的励磁装置与微机保护装置，不禁感叹电厂的现代化程度之高。当我们走到下一层，发电机组发出的强烈噪音震耳欲聋。我们看到了环形墙壁包围着的定子绕组，半径之大令人惊叹。串联变压器旁的消弧线圈也让人眼前一亮，原来课本上屡屡提到的减小容性短路电流的重要装置是这种体积并不大的柱状的。

走出厂房，我们参观了并列一字排开在厂房外的主变压器。在众多国产变压器当中，我们看到了ABB的变压器。这种变压器的噪音明显比周围的国产变压器小很多，让人感叹我们的技术水平较国外还差一大节。这些小房子一样大的主变下面，是被称为事故油池的由鹅卵石填充的池子，有抑制火势的作用。

220kV开关站是一块开阔的空旷地，上面树着数量众多却排列有序的杆塔。根据昨天的课程上所学的，双母线带旁路，旁路母线分段的接线方式。复杂的接线与各种各样的装置让我们眼花缭乱，断路器，隔离开关，母线，避雷器，阻波器……我们一开始并没有分清。在老师的讲解下，我们慢慢回忆起昨天学的东西。避雷器是装在母线上，不过有避雷器故障母线就跳闸的缺点。避雷器上有一个像碗一样倒扣着的环，是计数用的。三相线路在这里十分好认，大多数三相装置都标有黄绿红三种颜色，分别代表A、B、C三相。

27日下午，葛洲坝大江电厂电气一次部分介绍。

1.500kV开关站接线方式：

采用3/2接线——选择3/2接线方式，是基于开关站重要性考虑的。因为开关站进出线回数多，且均是重要电源与重要负荷，电压等级高、输送容量大、距离远，母线穿越功率大（最大2820MVA），并通过葛洲坝500kV换流站与华东电网并网，既是葛洲坝电厂电力外送的咽喉，又是华中电网重要枢纽变电站。3/2接线可以保证供电的高可靠性。

2.500kV开关站布置型式：

分相中型三列布置（户外式）。

3.开关站有关配置：

开关站共6串，每串均作交叉配置（交叉配置：一串的2回线路中，一回是电源或进线，另一回是负荷或出线），交叉配置是3/2接线方式普遍的配置原则，作交叉配置时，3/2接线可靠性达到最高。因为这种配置在一条母线检修时另一条母线故障或2条母线同时故障时电源与系统仍然相连接，(在系统处于稳定条件下）仍能够正常工作。

6条进线6条出线，其中4条进线由大江厂房引入，2条进线通过2台联络变压器从二江厂房引入。

1－6串的出线分别是：葛凤线、葛双1回、葛双2回、葛岗线、葛换2回、葛换1回。其中葛凤线、葛双2回、葛岗线首端分别装设并联电抗器（DK）。

1－6串的进线分别是：8B与10B并联引线、12B与14B并联引线、16B与18B并联引线、20B引线（上述各变压器共连接大江电厂14台发电机组）。例外两条进线是二江电厂220kV 开关站与大江电厂500kV开关站两台联络变压器（251B、252B）的高压侧引出线。

4.发电机与主变压器的连接方式：

扩大单元接线方式——由于主变压器连接2台发电机，且1－3串进线由二台主变压器并联，所以在发电机出口母线上设置了断路器。这样当一台发电机故障时，仅切除故障发电机，本串上其他发电机仍能正常工作，最大限度保证了对系统供电的可靠性。

5.厂用6kV系统接线方式：

单母线分段方式。

6.葛洲坝电厂励磁方式

它励：备励系统

自并励：20F~21F 3F，14F励磁系统

交流侧串联自复励：除上面的机组外都是

葛洲坝电厂1F~19F采用可控硅静止式交流侧串联自复励方式。 20F~21F采用可控硅静止式自并励方式，其一次电源接线与自复励相比，除没有CB外，其余部分都一样。

自并励方式与其他励磁方式相比，设备和接线都比较简单，可靠性高，降低了造价，励

磁调节速度很快，优点十分突出。但在发电机近机端短路时，由于机端电压很低，自并励系统强励能力差，由于短路电流的迅速衰减，带时限的继电保护有可能使拒动。交流侧串联自复励方式可以从励磁变和串联变同时获得电源，解决了发电机近机端短路时的强励问题，但由于增加了串联变，设备和接线都变得复杂了。

在实际运行中，交流侧串联自复励系统存在的缺点：

（1）、串联变运行噪声很大；

（2）、串联变的电抗使整流柜的可控硅换相角和可控硅的关断尖峰电压增大；

（3）、由于整流柜阳极电压与发电机电压不同相位，且相位差在不同的运行状况下也不相同，故励磁调节器只能在整流柜阳极采取同步电压信号，而整流柜阳极的交流波形很差，可能使同步采样出现错误。

28日上午，参观三峡水电站。

我们从葛洲坝坐了差不多两个小时的车，终于到了三峡大坝。我们先看了特有的五级船闸，据介绍，船只通过船闸时，需要很长的时间，而在建的升船机，能提起3000吨以下的小船，提高船只通过大坝的效率。

之后我们来到坝面上，通过对比我觉得两边水位落差真的很大。江面非常宽广，远处的岸边与江中的小岛在雾蒙蒙的江面中看得并不清楚。而把天空整个倒影在水中的澄澈江水也非常美丽。这样壮观的大坝，让我非常敬佩大坝的建设者们，他们的智慧和汗水，是我们的骄傲。

28日下午，参观大江电厂。

从二江电厂到大江电厂破费周折，在这里，我们更详细地走进了厂房更下面的部分，里面结构复杂，却各有用处。我们有幸看到了连接水轮机与发电机的转轴，更进一步了解了发电厂各部分的构造。中央控制室的现代化也让我们激动不已，看到巨大的显示屏，老师为我们讲解了上面各个指示灯的含义，每个圆圈代表一台发电机，如果圆圈上的灯在旋转，则代表机组正常运行，如果出现故障，下面的故障指示灯亮起，显示何种故障。

29日下午，参观500kV开关站。

这里是我们实习的最后一站，同学们都精神集中地想最后再学点什么。这里是整个水电站电压最高的地方，一开始我们有点发怵，不过后来发现并没有那么危险。这里的母线结构是组合式的，为减小电晕而呈编织型。避雷器装在线路末端，牢牢守住母线的大门，避免雷电过电压波的侵害。由于电压等级高，这里的断路器有4个灭弧室，呈YY型。经过老师介绍，3/2接线也清楚明晰地展现在我们眼前。发现了课本中的知识在现实中找到了原形，我们都十分兴奋。在一旁摆着几台停用的变压器，原来是用作220kV与500kV系统的联络变压器，将电能远送到上海，不过最近附近出现了大负荷用户，所以考虑到经济性，就直接将220kV 电送过去，联络变压器也就用不上了。一般隔离开关上连有接地刀闸，用于检修时安全接地，而且与隔离开关有特殊的机械构造，只有隔离开关断开，接地刀闸才能合上。电压互感器是圆柱状的，而电流互感器则是圆锥状，上细下粗，很好辨认。接着老师领我们看了钢筋铝绞线和串式绝缘子，第一次接触这些东西的我们十分兴奋。最后我们参观了位于不起眼角落的GIS，六氟化硫封闭式组合电器。这东西很小，差不多是一台变压器大小，不过却等同于我们刚才看到的那个庞大的接线场。麻雀虽小，五脏俱全，它适合放置于室内，减小占地面积，不过造价昂贵。

五、实习心得

第一次坐上火车离家那么远，到一个陌生的地方去实习，让我收获良多。实习是大学里必不可少的一课，它提供一个机会给我们，让我们去校验自己的知识是否正确，是否离实际太远，是否真正能派上用场，更重要的是通过实践去得知自己的知识是否足够。

曾经以为课堂上讲的东西只在考试时有用，在这次实习中发现错了。像3/2接线、母线分段、双母线带旁母、长线并联电抗器中性点经小电抗接地、单元接线等等的知识点，它们都实实在在的运用到电力系统中。如果你上课时没有认真学，那么你只能对着那架在高处的各种设备发呆，不得其解。俗话说得好，外行看热闹，内行看门道；只有你努力挤进这个门槛后，才会得知其中的奥妙。

创新是建立在深厚的知识基础上，以及实实在在的应用中。葛洲坝的220kV开光站的双母线带旁母分段，既是在双母线带旁母的基础上加上分段，使得整个系统的可靠性得以大大的提高。3/2接线也是一个承前的划时代创新。没有基础的创新是空中楼阁，没有应用的创新是美丽的花瓶。

这次实习还让我掂量到自己的水平，肚子里的知识还是太少了。在电力这个行业里，经验是非常非常的重要，但是没有扎实的基础又何以有机会去得到经验呢？纵然让你去做一件事，不得要领也是徒然的。现代化的企业，需要的是专业又全面的人才。在这次参观中，所有的厂房都是无人值班的，实行的是全自动化的电厂，这个是未来发展的趋势。要想在社会上有长足的发展，必须好好努力，打造不可替代的素质！

实习除了有知识上的收获，还有对社会人生的感悟。一直以来，我们作为学生，只是一味地获取知识，真正接触社会的机会少之又少。正所谓“读万卷书，行万里路”。从小到大，我们读过得书定是不少，而行的路却真的太少了。