高压发电机组和低压发电机组的区别
发电机组类型
按热力特性：有凝汽式、供热式、背压式、抽汽式和饱和蒸汽汽轮机等类型。
凝汽式汽轮机排出的蒸汽流入凝汽器，排汽压力低于大气压力，因此具有良好的热力性能，是最为常用的一种汽轮机。
供热式汽轮机既提供动力驱动发电机或其他机械，又提供生产或生活用热，具有较高的热能利用率。
饱和蒸汽轮机是以饱和状态的蒸汽作为新蒸汽的汽轮机。
背压式汽轮机的排汽压力大于大气压力的汽轮机，是以热负荷来调整发电负荷的发电机组，发电量跟着外界供蒸汽的多少来变化的，汽轮机进多少汽机组排多少汽，经济性较好。
背压机组是热电联合生产(热电联产)运行的机组，热电联产使能源得到合理利用，是节约能源的一项重要措施。
在众多的汽轮发电机组中，背压机由于消除了凝汽器的冷源损失，在热力循环效率方面是最高的，从而降低了发电煤耗、节约能源，故而得以广泛应用。
背压机亦有下述缺点：它对负荷变化的适应性差，机组发电量受制于热负荷变化。
当低热负荷时，汽轮机效率下降，从而使经济效益降低。
抽汽式汽轮机是能从中间级抽出蒸汽供热的汽轮机，可以纯发电也可以通过抽气向外界供热，它的电热相互调整性比较好，一般热电单位都装有两台汽轮机，单位可以根据外界负荷的变化作出相应的调整，保证机组经济运行。
抽汽式汽轮机是由汽轮机中间级抽出一部分蒸汽供给用户，即在发电的同时还供热的汽轮机。
根据用户需要可以设计成一次调节抽汽式或二次调节抽汽式。
一次调节抽汽式汽轮机又称单抽汽式汽轮机。
由高压部分和低压部分组成，相当于一台背压式汽轮机与一台凝汽式汽轮机的组合。
新汽进入高压部分作功，膨胀至一定压力后分为二股，一股抽出供给热用户，一股进入低压部分继续膨胀作功，最后排入凝汽器。
抽汽压力设计值根据热用户需要确定，并由调压器控制，以维持抽汽压力稳定。
单抽汽式汽轮机的功率为高、低压部分所生产功率之和，由进汽量和流经低压部分蒸汽量所决定。
调节进汽量可以得到不同的功率。
因此，在一定范围内，可同时满足热、电负荷需要。
单抽汽式汽轮机在供热抽汽量为零时，相当于一台凝汽式汽轮机；若将进入高压缸的蒸汽全部抽出供给热用户，则相当于一台背压式汽轮机。
柴油发电机机组选型
备用机组
应用场合： 市电供给正常，发电机组作为市电故障时应急备用电 源 负 荷 率： 变化性负载，无超载能力 运行时间： 每年运行不超过400小时
2
主用机组
应用场合： 无市电供给，或市电不稳定场所 负 荷 率： 变化性负载，有超载能力——每运行12小时，允许 有累计1个小时10%的过载，但总的过载时间不应超过400 小时/年； 运行时间： 无限定运行时间
5
柴油发电机组的选择 高压发电机组
220kV→110kV(65kV/38kV)→10kV→400V(380V)
★
• 国内供电系统：
• 高压发电机组电压范围:
11kV、10kV、6.3kV、3.3kV、600V
6
柴油发电机组的选择
★
高压 VS 低压
选择高压还是低压机组，需结合高低压变配电系统综合考虑，
9
高压发电机组优势分析
1. 系统上分析：系统简单，故障点少——整套设备少 2. 操作上分析：便于集中管理——集中供应多点供电需求 3. 效率上分析：效率更高——可以多台并联，根据需求启动机
组台数
4. 占地面积分析：相对占地面积小——相对设备少，额外元器
件少
10
3
连续输出机组
应用场合： 为油田钻机提供电源；带基础负荷向电网供电等 负 荷 率： 带持久不变的负荷长期运行，不允许超载
运行时间： 无限定运行时间
4
发电机组容量的选择
• 发电机组行业中，应用最多的是备用功率和主用功率
• 作为备用电源时比如IDC应用，建议按备用功率选择机组。 即选择机组备用功率不小于计算负荷 • 如果负载中有需直接起动的大电动机，当该电机容量达到机组可 用容量的20%时，或降压起动的电机容量达到机组可用容量的30% 时建议与机组供应商联系，进行准确计算以提出解决方案。 • 低压机组，通常要求H级温升（125度主用/150度备用）即可； 10KV机组，通常为F级温升（ 105度主用/130度备用）；不宜过高 提高要求而无谓增加造价。
数据中心高压柴油发电机组的设计
收稿日期:２０１８￣０３￣０５作者简介:汤明星(１９８７－)ꎬ男ꎬ工程师ꎬ研究方向:柴油发电机组设计ꎮ.数据中心高压柴油发电机组的设计汤明星ꎬ叶雄伟ꎬ张俊君ꎬ钟森发ꎬ李㊀伟(泰豪电源技术有限公司ꎬ江西南昌㊀３３００２０)摘要:为了满足数据中心应急备用电源的需求ꎬ设计了１０.５ｋＶ高压柴油发电机组ꎮ结果表明:该机组具有快速自启动并机㊁启动冗余功能ꎻ既可单机对外供电ꎬ又可实现多机并联对外供电ꎻ机组动态指标能力强ꎬ能适应负载频繁突变ꎬ输出稳定ꎻ同时机组噪音低㊁振动小㊁节油ꎬ人机界面友好ꎬ产品维护简单ꎬ绿色环保ꎮ关键词:数据中心ꎻ高压柴油发电机组ｄｏｉ:１０.３９６９/ｊ.ｉｓｓｎ.１００３￣４２５０.２０１８.０１.００４中图分类号:ＴＭ６１１.２㊀㊀文献标志码:Ａ㊀㊀文章编号:１００３￣４２５０(２０１８)０１￣００１３￣０４㊀㊀随着大数据的发展ꎬ各行业都离不开数据中心ꎬ数据中心的建设数量急剧增长ꎬ单个数据中心的建设规模也越来越大ꎬ数据中心的蓬勃发展还将持续很长一段时间ꎮ根据预测ꎬ未来５年里ꎬ中国的数据中心市场还将以２０％的复合年增长率增长ꎬ配置发电机组的数量也在迅速增加ꎮ柴油发电机组被视为备用和应急电源的较佳形式ꎮ目前ꎬ尽管已有不少其他解决备用和应急用电的手段ꎬ如ＵＰＳ和双回路供电等ꎬ但不能取代柴油发电机组的作用ꎬ除价格因素之外ꎬ主要是因为柴油发电机组作为备用和应急电源ꎬ可靠性更高ꎬ其作为备用电源㊁移动电源和自备电源的优势在短期内是无可取代的[１]ꎮ虽然现在出现了各种代用燃料的发电机ꎬ如醇类㊁植物油和氢等作燃料的发电机ꎬ由于受技术㊁成本和应用能力的限制ꎬ无法大规模应用到相关领域ꎮ柴油发电机组因能源来源丰富㊁功率大㊁范围广ꎬ结构紧凑㊁重量轻㊁便于移动ꎬ起动迅速㊁操作简便㊁进入全负荷运行快等优点[２]ꎬ将长期作为数据中心的应急备用电源ꎮ目前数据中心应急备用电源主要有三种方案:(１)低压方案:４００Ｖ低压机组ꎬ单机/并机ꎬ小容量ꎻ(２)低压升高压方案:４００Ｖ升至２０ｋＶꎬ低压机组ꎬ升压变压器ꎬ高压柜ꎬ大容量ꎻ(３)高压方案:１０ｋＶ高压机组ꎬ单机/并机ꎬ大容量ꎮ随着负载容量和供电距离的不断增加ꎬ低压供电已不能满足需求ꎬ高压供电将逐渐成为发展的趋势ꎮ高压备用电源系统可以满足数据中心用电设备的需要ꎬ同时具有远距离传输线损小㊁节能和大容量等特点[３－５]ꎮ为了满足数据中心高压供电的市场需求ꎬ设计研发了数据中心高压柴油发电机组ꎮ本文中的发电机组为１０.５ｋＶ高压发电机组ꎬ既可单机对２０００ｋＷ以内的用电设备供电ꎬ又可实现自动并联对用电设备供电ꎮ设计研发的机组能快速启动并机ꎬ可以满足多台机组８－１２ｓ启动并机带负载的要求ꎬ同时采用控制冗余和启动冗余技术ꎬ保证了数据中心应急电源的可靠性ꎮ１㊀高压柴油发电机组设计原则及要求１.１㊀高压柴油发电机组设计原则为了满足数据中心应急备用电源的使用要求ꎬ在设计１０.５ｋＶ高压柴油发电机组时遵循的原则有:(１)在性能指标方面ꎬ满足ＧＢ/Ｔ２８２０.１－２００９等相应国家标准ꎬ同时满足用户的使用要求ꎻ(２)在产品选型配置方面ꎬ在满足设计要求的前提下优先选用国内外知名品牌的高性能发动机㊁发电机ꎻ(３)在产品设计方面ꎬ结合公司柴油发电机组研发设计经验ꎬ满足数据中心对发电机组高可靠性的要求ꎬ并进一步提高数据中心电源系统的使用效率ꎬ降低成本ꎬ以及绿色环保ꎮ１.２㊀高压柴油发电机组设计要求１０.５ｋＶ高压柴油发电机组的设计指标和主要技术参数见表１ꎮ表１㊀１０.５ｋＶ高压柴油发电机组的设计指标和主要技术参数项目技术指标额定功率(ｋＷ)２０００功率因数０.８(滞后)额定电压(Ｖ)１０.５ｋＶ额定电流(Ａ)１３７额定频率(Ｈｚ)５０额定转速(ｒ/ｍｉｎ)１５００稳态电压偏差ɤʃ１％瞬态电压偏差ɤ＋２０％ꎬ－１５％电压恢复时间ɤ２ｓ瞬态频率偏差ɤ＋１０％ꎬ－７％频率恢复时间ɤ３ｓ稳态频率带ɤ０.５％空载线电压波形畸变率ɤ５％空载电压整定范围ȡ５％２㊀高压柴油发电机组设计方案２.１㊀高压柴油发电机组整体结构１０.５ｋＶ高压柴油发电机组主要由柴油机㊁发电机㊁散热水箱㊁控制屏及公共底盘等组成ꎮ机组整体结构设计见图１ꎮ１.散热水箱ꎬ２.公共底盘ꎬ３.柴油发动机ꎬ４.橡胶减震器ꎬ５.弹性联轴器ꎬ６.发电机ꎬ７.控制屏.图１㊀１０.５ｋＶ高压柴油发电机组整体结构㊀㊀柴油机是机组的核心部分ꎬ机组采用ＭＴＵ的２０Ｖ４０００Ｇ２３３Ｆ数据中心专用柴油发动机ꎬ其中３Ｆ为连续功率ꎬ负载系数为１００％ꎬ过载能力为１０％ꎬ年运行时间不受限制ꎬ满足数据中心恒功率连续运行的要求ꎮ该发动机采用了先进的ＡＤＥＣ电子管理系统ꎬ可以控制每个喷嘴ꎬ也就是可以控制每个汽缸的供油量ꎬ因此ＭＴＵ机组对发动机控制精度高ꎬ瞬态特性好ꎮ先进的电子管理系统为双ＣＰＵ计算机控制系统ꎬ可以实现在启动和负载突变状态下迅速响应ꎬ恢复时间短ꎬ还可以独立完成全部发动机的控制ꎬ仅对发动机的保护功能就达３２０项之多ꎮ该发动机采用特质整体灰色合金铸铁制造曲柄㊁曲轴和连杆机构ꎬ极大地增强机构运行强度ꎬ在降低噪声和震动的同时ꎬ减少维护成本ꎬ延长机组大修周期ꎬ大修周期长达３万小时ꎮ该发动机还采用了燃油共轨技术ꎬ将燃油压力产生和燃油喷射分离开来ꎬ开辟了降低柴油发动机排放和降噪的新途径ꎬ降低了燃油消耗和有害气体排放ꎬ更加节油㊁环保ꎮＭＴＵ设计独立的活塞头ꎬ并使其具备两个进气阀和两个出气阀ꎬ不仅可承受极高的活塞压力ꎬ同时确保发动机具有低油耗㊁低排放和低维护成本的优良特性ꎮ交流发电机采用ＡＢＢ公司生产的１０.５ｋＶ交流高压发电机ꎮ该发电机采用ＰＭＧ无刷励磁系统ꎬ采用数字式电压调节器(ＤＶＲ)提高发电机抗谐波能力ꎬ加快励磁系统对负载的反馈速度ꎬ减小非线性负载对发电机的影响ꎬ为运行提供很好的稳定性ꎮ电机采用ＡＢＢ特有的偏阻尼绕组技术ꎬ优化发电机输出的电压波形ꎬ提高了发电机抗谐波能力ꎻ采用成型绕组技术ꎬ可降低谐波对发电机绝缘系统的影响ꎬ同时加强了电机的机械性能ꎬ安全可靠ꎬ提高发电机的稳定性能ꎮ该发电机采用真空压力浸漆ꎬ微小的间隙将得到完全浸渍ꎮ电机绝缘材料经芬兰绝缘试验室认可后用于产品ꎬ保证电机的长期稳定运行ꎮ电机输出电压㊁频率等重要参数的稳定性高ꎬ抗干扰性能好ꎬ可以确保输出的电能稳定可靠ꎬ维护简单ꎮ电机还配备有ＤＶＲ全自动稳压装置ꎬＤＶＲ安装在发电机内部的电力接线箱中ꎮ柴油机㊁发电机㊁散热水箱与公共底盘采用刚性连接ꎬ发动机与发电机的同轴度通过连接环的止口定位保证ꎬ柴油机飞轮通过弹性联轴器驱动发电机ꎬ这种联结方式能对柴油机在起动㊁停机及负载突变时ꎬ所产生的冲击起到缓冲减振作用ꎮ底盘采有工字钢结构ꎬ具有机械强度高㊁美观等特点ꎮ为便于操作和观察ꎬ控制屏装于发电机的侧面ꎮ本产品具有结构紧凑ꎬ安装使用方便等特点ꎻ电源带有自充电系统和浮充电系统ꎬ保证在正常运行或停机时能对蓄电池充电ꎮ发电机采用Ｈ级绝缘(Ｆ级温升考核)ꎬ并配备有ＤＶＲ自动稳压装置ꎬ能自动保持和调节输出电压在规定范围内ꎻ柴油机的冷却系统采用闭式循环水冷却ꎻ控制模块自动检测和控制电压和频率ꎬ使其达到并机条件ꎬ发出合闸指令ꎬ实现自动并机ꎮ此外ꎬ控制模块自动检测负荷的大小ꎬ协调ＤＶＲ和ＡＤＥＣꎬ实现系统的功率管理和有功/无功的均衡分配ꎮ２.２㊀高压柴油发电机组智能控制系统设计１０.５ｋＶ高压柴油发电机组自动控制系统的设计方面主要可以实现自启动㊁自动并联㊁自动负载转移㊁低负载备用机自动解列/停机㊁高负载备用机自动启动/并联/投入㊁功率管理等功能ꎻ并能对机组多种异常状况提供自动保护报警㊁停机功能ꎬ包括:超速报警㊁停机ꎬ低油压报警㊁停机ꎬ高水温报警㊁停机ꎬ电压过高㊁过低报警㊁停机ꎬ差动保护ꎬ频率过高㊁过低报警㊁停机ꎬ短路及ＩＤＭＴ特性过流保护ꎬ电池电压过高㊁过低报警等ꎬ同样能极大地减少人工操作㊁维护成本ꎮ控制模块可以显示发电机组的各种参数ꎬ包括:三相电压㊁三相电流㊁频率㊁功率因数㊁有功功率㊁无功功率㊁用电量㊁机油压力㊁冷却液温度㊁转速㊁运行时间㊁电池电压㊁查看故障信息ꎮ同时机组自动控制系统能够提供三遥功能ꎬ通过Ｍｏｄｂｕｓ通信协议的ＲＳ２３２通信接口ꎬ实现计算机远程通信㊁远程监测和远程控制功能ꎮ控制系统能远程监测发电机组的各种参数ꎬ远程控制机组的自动启动㊁自动停机ꎬ极大提高了维护中心监测机组运行状态和远程紧急状况处理的能力ꎮ控制屏屏体采用标准化㊁系列化㊁通用化的设计原则ꎬ系统设计贯彻人性化的设计思想ꎬ便于操作㊁观察㊁维修ꎮ２.３㊀高压柴油发电机组启动并机系统设计柴油发电机组传统的并机方式是:多台发电机组同时启动ꎬ先启动成功的先合闸ꎻ其它机组与母线电压调同步后ꎬ再合闸ꎬ然后ꎬ进入功率管理模式ꎬ当负载小于在线机组功率的２０％(可调整)时ꎬ优先权最低的机组将卸载停机ꎻ同理ꎬ当负载大于在线机组功率的的７０％(可设定参数)时ꎬ经延时会自动启动未运行的优先等级高的发电机组ꎬ机组启动稳定后自动同步合闸ꎬ与在线的发电机组实现软性加载并自动负载分配ꎮ图２㊀快速启动并机方式㊀㊀快速启动并机方式如图２所示ꎬ启动机组同时合闸ꎬ减少同步过程ꎬ从而实现快速并机带载ꎮ整个启动过程为:当得到自动启动命令ꎬ多台机组同时启动ꎬ每台机组在执行启动动作同时合闸ꎬ当达到要求转速时(可设置)ꎬ延时１ｓ后ꎬ多台机组开始启动励磁系统ꎬ发电机开始励磁建压ꎬ此时ꎬ多台机组完成并机并可带载运行ꎬ整个过程只有启动时间ꎬ无需同步的时间ꎬ可以满足多台机组８－１２ｓ启动并机带负载的要求ꎮ若某台机组启动后ꎬ在规定的时间未到达要求转速ꎬ该机组的断路器会自动分闸ꎬ避免了由于该台机组启动过慢导致倒送电的情况ꎬ然后该机组进入标准的启动流程ꎬ即执行三次启动过程和自动同步的过程ꎮ机组并机成功后ꎬ即转入标准并机方式的功率管理ꎮ通过对标准并机和快速并机方案的比较ꎬ发现采用快速并机可以缩短机组启动时间ꎬ保证数据中心柴油发电机组的可靠性ꎮ２.４㊀高压柴油发电机组控制冗余系统与启动冗余系统的设计在１０.５ｋＶ高压柴油发电机组中还采用了控制冗余系统和启动冗余系统ꎮ冗余控制器是一种热备份的应用ꎬ是为了防止系统崩溃导致机组无法正常工作停机ꎮ当主控制器出现故障的时候ꎬ备份控制器可以无缝的接替主用控制器当前的工作状态ꎬ确保控制系统的高可靠性ꎮ两套模块均能实现自动启动和自动并机ꎬ即可独立运行ꎬ且是在线冗余热备ꎬ在主控制系统故障后会自动切换到备用控制系统ꎬ两套均可实现自启动和自动并机功能ꎬ不会因一台并机控制器故障影响整体并机功能ꎮ为了充分考虑数据中心备用电源启动稳定性和可靠性的要求ꎬ提供两套启动系统ꎬ其中一套为传统铅酸蓄电池组ꎬ另一套则为辅助启动电源ꎮ这样可以充分减少了发电机组起动时对于电池的依赖ꎻ同时大大提高了发电机组起动的可靠性ꎬ缩短了平均起动时间ꎮ３㊀结论此次研发设计的１０.５ｋＶ高压柴油发电机组主要作为数据中心的应急备用电源ꎮ通过试验现场调试ꎬ结果表明机组各项性能指标均达到或优于设计指标ꎬ机组具有快速启动并机㊁启动冗余功能ꎬ并具有备用一套辅助启动电源ꎻ既可单机对外供电ꎬ又可实现多机并联对外供电ꎻ同时具有自启动㊁自动并联㊁功率管理和远程监控能力等功能ꎮ机组动态指标能力强ꎬ能适应负载频繁突变ꎬ输出稳定㊁可靠性高ꎬ大修周期长ꎻ噪音低㊁振动小㊁节油㊁环保ꎻ机组还具有功能全面的自动控制和保护能力ꎮ与市场同类产品相比ꎬ该机组人机界面友好ꎬ产品维护简单ꎬ能可靠的为数据中心供电ꎮ参考文献:[１]㊀杨贵恒ꎬ张海呈ꎬ张寿珍ꎬ钟进.柴油发电机组实用技术技能[Ｍ].北京:化学工业出版社ꎬ２０１３. [２]㊀苏石川ꎬ刘炳霞.现代柴油发电机组的应用与管理[Ｍ].北京:化学工业出版社ꎬ２０１０.[３]㊀卢攀.高压柴油发电机在大型数据中心的应用[Ｊ].电源技术应用ꎬ２０１４ꎬ３:２４３.[４]㊀郭志龙ꎬ王长龙ꎬ可宏刚.高压柴油发电机在数据中心应用中若干问题的探究[Ｊ].信息通信ꎬ２０１７ꎬ１７４(６):２８７－２８８.[５]㊀惠成洲.浅析１０ｋＶ高压柴油发电机组在数据中心的应用及运维[Ｊ].数字通信世界ꎬ２０１７(１０).ＤｅｓｉｇｎｏｆＨｉｇｈＶｏｌｔａｇｅＤｉｅｓｅｌＧｅｎｅｒａｔｏｒＳｅｔｉｎＤａｔａＣｅｎｔｅｒＴＡＮＧＭｉｎｇ￣ｘｉｎｇꎬＹＥＸｉｏｎｇ￣ｗｅｉꎬＺＨＡＮＧＪｕｎ￣ｊｕｎꎬＺＨＯＮＧＳｅｎ￣ｆａꎬＬＩＷｅｉ(ＣｏｍｐａｎｙｏｆＴｅｌｌｈｏｗＰｏｗｅｒＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬＮａｎｃｈａｎｇ３３００２０ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ａ１０.５ｋＶｈｉｇｈｖｏｌｔａｇｅｄｉｅｓｅｌｇｅｎｅｒａｔｏｒｓｅｔｗａｓｄｅｓｉｇｎｅｄｉｎｏｒｄｅｒｔｏｍｅｅｔｔｈｅｎｅｅｄｓｏｆｔｈｅｓｔａｎｄｂｙｅｍｅｒｇｅｎｃｙｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙｉｎｔｈｅｄａｔａｃｅｎｔｅｒ.Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｉｓｕｎｉｔｈａｓｔｈｅｆｕｎｃｔｉｏｎｓｏｆｒａｐｉｄｓｅｌｆ￣ｓｔａｒｔｉｎｇꎬｐａｒａｌｌｅｌｏｐｅｒａｔｉｏｎａｎｄｓｔａｒｔｉｎｇｂａｃｋｕｐｓ.Ｔｈｅｐｏｗｅｒｃａｎｂｅｓｕｐｐｌｉｅｄｂｙａｓｉｎｇｌｅｍａｃｈｉｎｅａｎｄａｌｓｏｍｕｌｔｉ￣ｐａｒａｌｌｅｌｍａ￣ｃｈｉｎｅｓ.Ｔｈｅｕｎｉｔｈａｓｓｔｒｏｎｇｄｙｎａｍｉｃｉｎｄｅｘｃａｐａｂｉｌｉｔｙａｎｄｉｔｃａｎａｄａｐｔｔｏｆｒｅｑｕｅｎｔｌｏａｄｍｕｔａｔｉｏｎｓ.Ｍｅａｎｗｈｉｌｅꎬｉｔｈａｓｌｏｗｎｏｉｓｅꎬｓｍａｌｌｖｉｂｒａｔｉｏｎａｎｄｓａｖｅｓｏｉｌａｎｄｔｈｕｓｉｓｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｌｙｆｒｉｅｎｄｌｙ.Ｉｔｈａｓｆｒｉｅｎｄｌｙｈｕｍａｎ￣ｍａｃｈｉｎｅｉｎｔｅｒ￣ｆａｃｅａｎｄｉｓｅａｓｙｆｏｒｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｄａｔａｃｅｎｔｅｒꎻｈｉｇｈｖｏｌｔａｇｅｄｉｅｓｅｌｇｅｎｅｒａｔｏｒｓｅｔ。
汽轮发电机工作的基本原理
汽轮发电机工作的基本原理汽轮发电机是一种常用的发电机组，它利用燃料的燃烧产生的高温高压气体驱动涡轮转动，从而产生电能。
本文将详细介绍汽轮发电机工作的基本原理。
一、汽轮发电机的组成汽轮发电机主要由燃气系统、汽轮机、发电机和控制系统等组成。
燃气系统负责将燃料燃烧产生的高温高压气体送入汽轮机中。
它由燃料供给系统、点火系统、燃烧室和排气系统组成。
燃料供给系统负责将燃料供应给燃烧室，点火系统用于点燃燃料，燃烧室中的燃料与空气混合燃烧，产生高温高压气体，最后通过排气系统排出。
汽轮机是汽轮发电机中的核心部件，它通过涡轮叶片的转动将高温高压气体的热能转化为机械能。
汽轮机主要由高压缸、中压缸和低压缸组成。
高温高压气体经过高压缸和中压缸的扩张驱动涡轮叶片转动，从而产生机械能。
低压缸主要利用高温高压汽体余热，进一步扩张，以提高发电机组的热效率。
发电机负责将汽轮机输出的机械能转化为电能。
发电机基本原理是利用电磁感应现象，当导体在磁场中运动时会产生感应电动势。
发电机通过转子和定子的相对运动，在导线中产生感应电流，从而产生电能。
控制系统是汽轮发电机的“大脑”，负责自动控制发电机组的启动、运行和停机等过程。
控制系统可以监测发电机组的运行状态，通过自动调节燃气供给和转速等参数，以保证发电机组的安全稳定运行。
二、汽轮发电机的工作原理汽轮发电机的工作原理可以概括为“燃烧-膨胀-排放”三个过程。
首先，燃气系统将燃料供应给燃烧室，与空气混合后点燃，燃烧产生高温高压气体。
燃烧反应主要包括燃料与空气的氧化反应，产生大量热能。
接下来，高温高压气体进入汽轮机，驱动涡轮叶片转动。
汽轮机中的涡轮叶片受到高温高压气体的冲击，产生转动力矩。
转动的涡轮叶片通过轴连接到发电机的转子上，从而将机械能传递给发电机。
最后，低温低压的排气经过排气系统排出。
排气过程中，余热可以被利用，提高发电机组的热效率。
三、汽轮发电机的特点汽轮发电机具有以下几个特点：1. 高效率：汽轮发电机利用高温高压气体的热能转化为机械能，再通过发电机将机械能转化为电能，整个过程能量转换效率较高。
低压配电的常用形式
TN-C系统：是指在整个系统中，中性线与保护线是合一的，称为PEN线，
即保护接零系统，俗称三相四线制。
动投入到逆变侧，电池组的电能通过逆变器向负载供应交流电。 UPS主要为计算机等电子设备提供不间断的电力供应。
UPS工作原理图
UPS和EPS系统
EPS全称为紧急电力供给，是
一种允许短时电源中断的应急电源装 置，主要作为高层建筑中的应急照明、 消防设施以及特别重要负荷的备用电 源。
EPS和UPS主要区别：
级450/750V。
聚氯乙烯绝缘电缆：VV、VLV、VV22、VLV22。电压有0.6KV~110KV等多种。 交联聚乙烯绝缘电缆：YJV、YJLV、YJV22、YJLV22等.
控制电缆：KVV、KVV22、KVVP、KYJV等，主要用于电器间的电路连接与控制。 阻燃电缆、耐火电缆：ZR、NH
BV
BVR、BVVB
浪涌保护器（避雷器）：作用是把窜入电力线、信号传输线的雷电流泄入
大地，保护设备不受冲击。源自建筑接地系统● 建筑低压配电系统的接地形式有：
TN、TT、IT三种接地形式。
民用建筑常用的接地系统为TN系统，分为TN-S 、TN-C、TN-C-S三种形式。
TN-S系统：是指在整个系统中，中性线（N线）和保护线（PE线）是分开
高压配电设备的组成
● 高压配电的主要设备有：
1、进线隔离柜：即内置高压隔离开关，保证高压电器及装置在检修工作 时的安全。 2、高压进线柜：即内置高压断路器，主要是分断、闭合电路，有继电保 护功能。 3、压变柜：即内置电压互感器，是将10kV电压变换成100V,提供仪表和 二次控制回路的操作电源。 4、计量柜：即内置电压互感器、电流互感器，电能计量表等，计量电能 消耗量。 5、馈电柜：即出线柜，配电至变压器。 6、联络柜：即操纵两路高压母线的联通或断开。 7、直流屏：即把交流电源转化为直流电源为高压设备和二次回路提供操 作、测量、保护用的直流电源。
发电厂按使用能源划分有几种基本类型
1、发电厂按使用能源划分有几种基本类型?答:发电厂按使用能源划分有下述基本类型:(1)火力发电厂:火力发电是利用燃烧燃料(煤、石油及其制品、天然气等)所得到的热能发电。
火力发电的发电机组有两种主要形式:利用锅炉产生高温高压蒸汽冲动汽轮机旋转带动发电机发电,称为汽轮发电机组;燃料进入燃气轮机将热能直接转换为机械能驱动发电机发电,称为燃气轮机发电机组。
火力发电厂通常是指以汽轮发电机组为主的发电厂。
(2)水力发电厂:水力发电是将高处的河水(或湖水、江水)通过导流引到下游形成落差推动水轮机旋转带动发电机发电。
以水轮发电机组发电的发电厂称为水力发电厂。
水力发电厂按水库调节性能又可分为:①径流式水电厂:无水库,基本上来多少水发多少电的水电厂;②日调节式水电厂:水库很小,水库的调节周期为一昼夜,将一昼夜天然径流通过水库调节发电的水电厂;③年调节式水电厂:对一年内各月的天然径流进行优化分配、调节,将丰水期多余的水量存入水库,保证枯水期放水发电的水电厂;④多年调节式水电厂:将不均匀的多年天然来水量进行优化分配、调节,多年调节的水库容量较大,将丰水年的多余水量存入水库,补充枯水年份的水量不足,以保证电厂的可调出力。
(3)核能发电厂:核能发电是利用原子反应堆中核燃料(例如铀)慢慢裂变所放出的热能产生蒸汽(代替了火力发电厂中的锅炉)驱动汽轮机再带动发电机旋转发电。
以核能发电为主的发电厂称为核能发电厂,简称核电站。
根据核反应堆的类型,核电站可分为压水堆式、沸水堆式、气冷堆式、重水堆式、快中子增殖堆式等。
(4)风力发电场:利用风力吹动建造在塔顶上的大型桨叶旋转带动发电机发电称为风力发电,由数座、十数座甚至数十座风力发电机组成的发电场地称为风力发电场。
(5)其他还有地热发电厂、潮汐发电厂、太阳能发电厂等。
2锅炉的循环方式有几种,简述其含义?答:火力发电厂中的锅炉按水循环方式可分为自然循环,强制循环,直流锅炉三种类型。
依靠工质的重度差而产生的循环流动称为自然循环。
天然气发电机组原理
天然气发电机组原理
天然气发电机组运行原理是通过燃烧天然气产生高温高压气体，然后利用高温高压气体推动涡轮转子转动，进而带动发电机发电。
具体过程如下：
1. 气体供给：天然气从储气罐或管网输送到发电机组内进行供给。
通常，天然气进入发电机组前会经过压缩处理，以增加其密度和提高能量输入。
2. 空气进入：发电机组内的空气会通过进气系统进入燃烧室。
进气系统通常包括进气道、空气滤清器和进气阀，这些组件共同确保稳定的空气供应。
3. 燃气燃烧：空气与供给的天然气混合后，通过点火装置被点燃。
点燃后的燃气产生高温高压气体，产生的热能将被用于产生蒸汽。
4. 涡轮转动：高温高压气体进入涡轮机组，推动涡轮转子高速旋转。
涡轮机组由高压涡轮和低压涡轮组成，高压涡轮负责驱动压缩机，低压涡轮负责驱动发电机。
5. 发电：涡轮机组带动发电机转动，通过磁场感应原理产生电能。
发电机内的转子和定子之间的相对运动产生电磁感应效应，转换为电能输出。
6. 能量回收：为了提高能量利用效率，发电过程中产生的废热通常会被回收利用。
废热可用于加热水或提供其他供热需求，
从而实现能源的综合利用。
通过以上过程，天然气发电机组将化学能转换为机械能，再转换为电能，实现了可持续、高效的能源转化过程。
电力生产常识题库
电力生产常识一、填空1、风力发电机组的类型分为（恒速恒频）与（变速恒频）。
2、对电气主接线的基本要求是：（可靠性）、（灵活性）、（经济性）。
3、电力系统分为（发电）、（输电）和（配电）三个基本部分。
4、厂用电耗电量占同一时期发电厂全部发电量的百分数，称为（厂用电率）。
5、运行中的电气设备可分为四种状态，即（运行状态）、（热备用状态）、（冷备用状态）和（检修状态）。
6、风是一个矢量，用（风向）和（风速）表示。
7、安全生产管理，坚持（安全第一、预防为主）的方针。
8、电气设备分为高压和低压两种：设备对地电压在（250V以上）者为高压，设备对地电压在（250V 及以下）者为低压。
9、操作票应填写设备的双重名称，即设备（名称）和（编号）。
10、“三不伤害”是指（不伤害自己）、（不伤害别人）、（不被别人伤害）。
11、电气倒闸操作最少由（两）人进行。
12、电流对人体的伤害形势主要有（电击）和（电伤）两种。
13、两个相同的电阻串联式的总电阻是并联时总电阻的（4倍）。
14、为了区别相序，交流三相系统中L1、L2、L3三相裸导线的涂色分别为（黄）、（绿）、（红）。
15、两票指的是（工作票）和（操作票）。
16、风力发电机组重要的参数是（风轮直径）和（额定功率）。
17、在电力系统中，中性点运行方式有（直接接地）、（不接地）、（经消弧线圈接地）。
18、继电保护的四个基本要求（选择性）、（灵敏性）、（可靠性）、（速动性）。
19、绝缘油在少油断路器中的主要作用是（灭弧）。
20、隔离开关因没有专门的（灭弧）装置，故不能用来接通负荷电流和切断短路电流。
21、电荷的基本特性是（异性电荷相吸引，同性电荷相排斥）。
22、变电所的接地装置有三种：（工作接地）、（保护接地）和（防雷接地）。
23、在全部停电或部分停电的电气设备上工作，保证安全的技术措施有：（停电）、（验电）、（装设接地线）、（悬挂标示牌和装设遮拦）。
24、电压互感器二次不允许（短路），一旦短路将会（烧毁）。
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高压发电机组和低压发电机组的区别
4.安全性高：低压机组的输出断路器由于电流过大， 灭弧不如高压，经常出现因拉弧损坏。
5.供电集中：低压发电机因电缆使用多，热损耗大无 法实现远距离供电。
高压发电机组有调压精度高， 动态性能好，电压波形畸变 小、效率高、使用寿命长等 优势，颇受用户欢迎，目前 已被广泛应用。
高压发电机组和低压发电机组的区别
2. 抗谐波能力高:因发电机设计结构工艺等方面原因 低压发电机组抗谐波能力比高压发电机要低;高压油机 由于通过变压器供电,变压器对谐波有部分消除作用,高 压油机的中性点接地对系统谐波也有部分消除作用。总 体高压油机比的压油机有较强的的带非线性负载的能 力。
3.非同期短路风险系数低: 多台低压发电机非并机供电 时,由于各供电系统不同步存 在成非同期短路风险。
电流，通过继电保护实现跳 闸或停机保护。发电机中性 点通过电阻接地，可将故障 电流限制在发电机允许的损
高压发电机组和低压发电机组的区别
坏曲线内，发电机可带故障运行。 通过接地电阻，可有效地检测到接地故障，驱动继电保
护动作。高压发电机组与低压机组相比需增加电阻柜、 接触器柜等中性点配电设备。 高压发电机组必要时需设置差动保护。 在发电机的定子绕组上提供 三相的电流差动保护。通过 安装在发电机每组线圈两个 出线端的电流互感器，测量 线圈进出线端的电流差值，
高压发电机组和低压发电机组的区别
一、高压发电机组和低压发电机组的差异 1．体积和重量的差异 高压发电机组使用高压发电机，电压等级的提高使得其
绝缘要求更高，相应地，发电机部分的体积和重量比低 压机组大。故10kV发电机组整体机身的体积和重量比 低压机组略大。外观上除发 电机部分略有差别外，并无 大的不同。 2．接地方式的差异 两种发电机组的中性点接地
高压发电机组和低压发电机组的区别
方式不同。380V机组绕组为星形接线，一般低压系统 为中性点直接接地系统，故发电机的星形接线中性点设 置为可抽出型，在需要使用的时候可直接接地。10kV 系统为小电流接地系统，中性点一般不接地或经过接地 电阻接地。因此，10kV机组与低压机组相比需增加电 阻柜、接触器柜等中性点配
高压发电机组和低压发电机组的区别
以此来判断线圈绝缘情况。 当任意两相或三相发生短路或接地时，均能在两个互感
器内检测到故障电流，从而驱动保护。 二、高压发电机组与低压发电机组的主要区别是电压不
同，那在实际使用中高压发 电机组比低压发电机组有什 么优势呢？ 1. 老化延缓:低压电流是高 压的26倍，热负荷损耗大幅 度增加,设备易损坏。
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电设备。 3．保护方式的差异 高压发电机组一般要求装设 电流速断保护、过负荷保护、 接地保护等。
高压发电机组和低压发电机组的区别
当电流速断保护的灵敏性不符合要求时，可装设纵联差 动保护。
高压发电机组在运行中发生接地故障时，对人身和设备 产生很大的安全隐患，因此需要设置接地故障保护。
发电机中性点通过电阻接地，当发生单相接地故障时， 可检测到流经中性点的故障