发电厂电气主系统
《发电厂电气主系统》课程教学大纲
《发电厂电气主系统》课程教学大纲课程名称：发电厂电气主系统(Main Electrical System of Power Plant)课程编号：CN103130B学分：2总学时：32适用专业：电气工程及其自动化先修课程：《高等数学》、《电路》、《电力系统分析》等一、课程的性质、目的与任务本课程是电气工程及其自动化专业任选课程之一，其教育目标是使学生树立工程观点，掌握发电厂电气主系统的设计方法，并在分析、计算和解决实际工程能力等方面得到训练，为以后从事设计、运行和科研工作，奠定必需的理论基础。
二、教学基本要求1.了解发电厂和变电所的类型；了解发电厂电气主系统中主要设备名称、功能和用途。
2.理解对电气主接线的基本要求；掌握主接线的基本接线形式；理解主变压器型式、台数、容量的选择方法；了解限制短路电流的方法；了解各种类型发电厂和变电所主接线的特点；理解电气主接线的设计原则和步骤。
3.理解厂用电接线的设计原则和接线形式；了解不同类型发电厂的厂用电接线；理解厂用变压器和电抗器的选择；了解厂用电动机的选择方法和自启动校验方法。
4.了解导体的发热和散热；理解导体载流量计算方法；掌握导体短时发热时热效应计算方法；了解大电流导体附近钢结构发热；掌握导体短路时的电动力计算；了解大电流封闭母线的发热和电动力；掌握母线、输电线路、电力电缆选择、校核方法。
5.掌握电器选择的一般条件；了解交流电弧产生、熄灭的物理过程，熟悉断路器的工作原理；掌握断路器、隔离开关的选择和校核方法；掌握电流互感器、电压互感器的用途、工作原理、接线方式；理解互感器在主接线中的配置原则；了解电抗器的选择、校核方法；了解高压熔断器的选择方法。
6.理解配电装置安全净距概念；了解户内配电装置布置方法；了解户外配电装置布置方法：了解成套配电装置的布置方法。
三、教学内容（一）绪论 2学时1发电厂和变电所的类型；2发电厂电气主系统中主要设备名称、功能和用途。
发电厂电气主系统设备介绍
电气主系统的设备配置
发电机：将机 械能转换为电 能的核心设备
变压器：升高 或降低电压， 实现电能传输
和分配
开关柜：控制 和保护电气系
统中的设备
要点。
互感器：阐述 互感器的作用、 运行条件及维
护要求。
电抗器：说明 电抗器的功能、 运行注意事项 及维护措施。
电气主系统的安全措施
继电保护：对电 气设备和线路进 行保护，防止故 障扩大
自动重合闸：在 断路器跳闸后自 动重新合闸，提 高供电可靠性
备用电源自动投 入：在主电源故 障时自动切换到 备用电源，保障 连续供电
单击添加标题 发电机组 开关设备
发电厂电气主系 统概述 变压器
其他设备
发电厂电气主系统的构成
发电机：将机械能转换为电能的 核心设备
开关柜：控制和保护电气回路， 确保安全运行
添加标题
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变压器：升高或降低电压，实现 电能传输和分配
电缆：传输电能，连接各设备， 保障电力输送
电气主系统在发电厂中的作用
变压器的类型和特点
变压器的类型： 油浸式变压器、 干式变压器、组 合式变压器等
变压器的主要特 点：电压转换、 电流转换、阻抗 变换等
变压器的应用场 景：电力系统、 工业自动化、轨 道交通等
变压器的性能指 标：额定容量、 额定电压、额定 电流等
变压器的运行和维护
变压器的维护要求：定期检 查、清扫、紧固、测量和试 验等
负荷开关
定义：用于接通或断开电路中的负荷电流，具有过载保护功能的开关设备。
发电厂电气主系统 全面复习
第一章基本概念1.了解现阶段我国电力工业的发展方针、现状发展现状：目前我国基本上进入大电网、大电厂、大机组、高电压输电、高度自动控制的新时代。
（1）我国发电装机容量和年发电量均居世界第二位（2）各电网中500KV（包括330KV）主网架逐步形成和壮大。
220KV电网不断完善和扩充（3） 1990年我国第一条从葛洲坝水电站至上海南桥换流站的±500KV直流输电线路实现双极运行，使华中和华东两大区电网实现非同期联网（4）随着500KV网架的形成和加强，网络结构的改善，电力系统运行的稳定性得到改善。
（5）省及以上电网现代化的调度自动化系统基本实现了实用化。
（6）数据通信为特征的覆盖全国各主要电网的电力专用通信网基本形成2、火电厂的电能生产过程及其能量转换过程P14火电厂的电能生产过程概括的说是把煤中含有的化学能转变为电能的过程。
整个过程可以分为三个系统：1、燃料的化学能在锅炉燃烧中转变为热能，加热锅炉中的水使之变为蒸汽，称为燃烧系统；2、锅炉中产生的蒸汽进入汽轮机，冲动汽轮机转子旋转，将热能转变为机械能，称为汽水系统；3、由汽轮机转子旋转的机械能带动发电机旋转，把机械能变为电能，称为电气系统。
能量的转换过程是：燃料的化学能－热能－机械能－电能。
3、水力发电厂的基本生产过程答：基本生产过程是：从河流较高处或水库内引水，利用水的压力或流速冲动水轮机旋转，将水能转变成机械能，然后由水轮机带动发电机旋转，将机械能转换成电能。
4、五防防止误拉合隔离开关、带接地线合闸、带电合接地开关、误拉合断路器、误入带电间隔1、发电厂的类型火电厂：凝汽式火电厂、热电厂，燃气轮机电厂水电厂：堤坝式水电厂（坝后式，河床式）、引水式水电厂、抽水蓄能电站（调峰，填谷，调频）核电厂：最多是轻水堆核电厂，即压水堆、沸水堆核电厂新能源发电：风力发电、海洋能发电、地热发电、太阳能发电、磁流体发电2、电能优点：1.便于转换 2.通过输送线路可以远距离经济输送，供给给远方用户使用 3.便于控制 4.清洁能源1、电气设备的分类：满足电能生产、转换、输送、分配，并保证电力系统运行的安全稳定性和经济性，在发电厂和变电站中安装有各种电气设备。
《发电厂电气主系统》课程教学大纲
《发电厂电气主系统》课程教学大纲大纲执笔人：陈元新大纲审核人：课程编号：英文名称：Electric Prime System of Power Plant学分：3.5总学时：56适用专业: 电气工程及其自动化专业（本科）先修课程：电机学，电力系统稳态分析，电力系统暂态分析一、课程性质与教学目的本课程是电气工程及其自动化专业的专业必修课程。
通过本课程的教学，使学生能够对现代发电厂和变电所的电气主系统有比较全面的了解，提高分析和解决电气工程实际问题的能力，为毕业后从事有关电气工程专业的各项工作打下必要的基础。
二、基本要求通过对本课程的学习，学生应了解当前发电厂电气主系统的发展现状和趋势，熟悉主要电气设备的基本原理，掌握主要的电气设备的功能和由这些设备构成的系统，包括电气主接线系统、厂用电系统、控制与信号系统等，熟悉各个系统的构成原理与设计步骤、主要设备的配置和选择校验方法、设备与系统的运行原则，从而全面了解并熟悉发电厂和变电所电气主系统的总体结构，建立现场感和正确的工程设计理念，树立工程意识，提高工程素质。
三、重点与难点教学重点：对电气主接线的基本要求，电气主接线的基本形式，主变压器的选择，厂用电接线与厂用电源的引接，选择电气设备的一般条件，主要电气设备的原理与选择，电气设备的布置，断路器的控制与信号。
教学难点：电气主接线和厂用电接线的设计，导体的发热与短路电动力，断路器的控制与信号。
四、教学方法1、教学方法采用课堂讲授，并辅之以课堂讨论。
课堂讲授以教师口述和板书为主，并辅之以多媒体教学。
2、教学过程中应尽可能结合现场实际，以加深学生对授课内容的理解。
五、课程知识单元、知识点及学时分配见表1。
表1 课程的知识单元、知识点及学时分配六、实验、上机与实训教学条件及内容无实验、上机与实训教学环节。
七、作业要求每个知识单元后均布置一定数量的作业，要求学生书面完成。
八、考核方式与要求1.知识考核占总成绩的80%，主要采用期末书面考试的方式评定。
发电厂电气主系统设备介绍
发电厂、变电所 电气主系统
电力工程系
电气主系统
一、电气设备
二、发电厂、变电所的电气接线
三、配电装置
一、电气设备
电气设备简述
一次设备：生产、输送、分配电能
分 类
二次设备：测量、监视、控制、保护
一次设备
➢生产和转换电能的设备：发电机、电动机、变压器 ➢开关电器：断路器、隔离开关、 熔断器等 ➢限制故障电流和过电压的电器：电抗器、避雷器 ➢载流导体：裸导体（硬、软）、电缆 ➢接地装置：
断路器
开断元件（灭弧室内） 支撑绝缘件 传动元件 基座 操动机构（电磁式、弹
簧磁能、液压、气压式）
3. 断路器
③ 工作原理－－灭弧原理
电弧的产生：触头间中性质点被游离。（变成带电质点）
强电场发射 热电子发射
碰撞游离
热游离
电弧的熄灭：复合去游离； 扩散去游离。
3. 断路器
④ 分类
屋内 地点
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二、发电厂、变电所的电气接线
电气主接线 自用电接线
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电气主接线
① 基本要求
电气主接线-----接受和分配电能的电路: 可靠、灵活、经济
基本接线形式
有汇流母线:单母线、双母线、 一台半 断路器接线 无汇流母线:单元接线、桥形接线、角形接线
电气主接线
单母线
电气主接线
单母线分段
电气主接线
U1/U2=W1/W2
③ 分类
2. 变压器
相数 单相 三相
调压 无载调压：±2x2.5％ 方式 有载调压：30％
双绕组 普通 绕组 三绕组 自耦
分裂
冷却 方式
干式
油浸 式
发电厂电气主系统知识归纳
第一章1、我过联合电力系统发展的基本思路和实施步骤：①以三峡电网为中心，推进全国联网；②是配合大型水电站和火电基地的建设，发展热高压电网，进一步加大“西电东输”和“北电南送”的力度，实现以送电为主的“送电型”联网；③是在不断地加强各大区自身电网结构的基础上在适当的时机和地点按照互惠互利的原则，采用交流或直流实现以联网效益为主的“效益型”联网，并把“送电型”联网与“效益型”联网有机的结合起来2、P30的解释：因为中小截面35毫米下下的导线发热时间常数T一般在10分钟以上，导体达到稳定温升时间一般为3T~4T之间，即多数导体发热并达到恒定导线中温升所需时间约为30分钟。
所以只有持续30分钟以上的平均最大负荷值才有可能产生导体的最高温升。
而时间很短的尖峰电流不能使导体达到最高温度，因为导线温度并未升到相应负荷的温度，尖峰电流早已消失，所以计算负荷与稳定在半小时以上的最大负荷基本相当，所以计算负荷就可以认为是半小时最大负荷。
3、电能的特点：电能不能大量储存，电能生产的特点是，发电，输电，变电，配电和用电是在同一瞬间完成的，及发电厂生产电能和用户消耗电能是同时完成的。
4、发电厂的作用：发电厂是把各种一次能源如燃料的化学能，水能，核能，风能，，太阳能和其他能源转换成二次能源------电能的工厂。
5、我们把直接生产，转换和配备电能的设备称为电气一次设备；对电气一次设备进行测量，控制，监测和保护用的设备，称为电气二次设备。
6、变电所的基本类型;①枢纽变电所；②中间变电所；③地区变电所；④终端变电所7、抽水蓄能电站在电力系统中的作用：紧急事故备用、调频和调相的作用8、新能源发电：（1）太阳能发电（2）风力发电（3）地热发电（4）潮汐发电（5）生物质能发电及垃圾发电。
第二章1、加：电介质为离子型：电介质导电与外电压的高低有关，通常在接近击穿电压时，其绝缘电阻会急剧下降。
2、为了使各断口的电压均衡分配，可以在每个断口上并联一个比CQ大得多的电容C（约为1000~2000pF），称为均压电容，在i过零后，两断口上的电弧可以同时熄灭。
发电厂电气主系统
厂用工作电源一般考虑（电动机）自启动。
1、近阴极效应：在电流过零瞬间（t=0），介质强度突然出现升高的现象，称为近阴极效应。
2、断路器的热稳定电流：大电流通过断路器的主电极时会产生一定的热量，断路器的热稳定电流取决于断路的直流电阻。
当故障电流高于它的热稳定电流时，断路器的主触头就有可能被烧坏。
3、中型配电装置：配电装置就是能够控制、接受和分配电能的电气装置的总称5、电流互感器的电流误差：电流互感器在额定电流以下时，二次电流与一次电流的比值I2/I1接近常数。
但是，当互感器过载时，铁芯饱和，励磁电流变大，二次电流相应变小，也就是I2/I1变小，不断加大一次电流，直至误差大于5%或10%。
以一次电流为横坐标，二次电流为纵坐标的曲线图，就称为5%或10%误差曲线。
1、厂用电源的事故切换？在发生全厂停电或在单元机组失去厂用电时,为了保证机炉的安全停运,过后能很快地重新起动,或者为了防止危及人身安全等原因,需要在停电时继续进行供电的负荷称为事故保安负荷”。
2、2、互感器使用过程中应该注意什么问题？选择电流互感器时，由于电流互感器二次则额定电流为了便于测量一般均为5A，所以一次则额定电流应大于和更接近被测电路持续工作电流，同时额定电压应等于被测电路电压。
接线时要注意电流互感器的极性，电流互感器的铁心，外壳及二次则每一个级次都必需有一点可靠接地，每一个级次不可以有两点或多点接地。
二次则的阻抗很小，不允许开路，否则二次则开路时将会产生数千伏的高压，对二次则的绝缘构成威胁，对设备和人员造成危险。
3、5、高压断路器的结构组成包括哪几部分？开断元件开断机接通电力线路或电气设备、隔离电源2支撑绝缘件承受开断元件操作力及各种外力3传动元件将操作命令、操作力传递给开端元件的触头4基座断路器的基础部件1、断路器，隔离开关的作用是什么?它们之间的操作原则？.断路器作用很大，主要用于线路上的保护，由其是在冲击电流保护、短路电流保护、过负荷保护、单相接地保护上是任何开关替代不了。
发电厂电气主系统ppt课件
局部高温，阴极金属材料中的电子获得动能而逸出成为自由电
子。
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电气设备及运行维护
3）加速运动：自由电子，在强电场的作用下，向阳极作
加速运动。
4）碰撞游离：加速运动获得动能的自由电子在运动中与
中性质点发生碰撞，中性质点中的电子获得能量产生跃迁，跳 到能级更高的轨道上，如果获得的能量足够大，自由电子就能 脱离原子核的束缚，游离成自由电子和正离子。
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电气设备及运行维护
一般变压器绕组电阻 R r，ur0U0 略去不计，得
urU 0 11 122e1t1e2t
从上式可以看出，由于特征根为负实根，故弧隙电压恢复过 程为非周期性的，如图2-8曲线3所示。
一般 1 2 ， 1e2t 2e1t
略去不计，故上式最大值不会超过U0 ，进一步化简得
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电气设备及运行维护
第一节 电弧的形成与熄灭
一、开关电器的灭弧原理
（一）电弧现象
1) 电弧：是一种气体游离放电现象。
2) 产生电弧的条件：用开关电器开断电源电压大于10 ~ 20
V，电流大于80 ~ 100mA的电路时，就会发生电弧。
3) 电弧的特点：能量集中，温度很高，亮度很强；电弧是
（2）起始介质强度出现后的介质强度的恢复 这是一个复杂的过程，它与电弧电流、介质特性、冷却条 件和触头分断速度有关。
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2-14
电气设备及运行维护
2．弧隙电压恢复过程
1）电弧为纯电阻性质，电弧电流与弧隙电压同相位，电弧 电流过零时，弧隙电压接近零；
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第一题、单项选择题（每题1分，5道题共5分）
1、有机压母线时，厂用高压工作电源的引接方式是
A、发电机出口
B、主变低压侧
D、与电力联系紧密的最低一级电压的
C、发电机电压母线
升高电压母线
2、在中小型水力发电厂中，备用电源的设置方法是
A、明备用
B、暗备用
D、与电力联系的最低一级电压的升高
C、设置外部独立电源
电压母线
3、大型水电厂厂用母线的分段原则是
A、按机组台数分段
B、按主变台数分段
C、按炉分段
D、只分两段
4、发电厂厂用电高压接线，常采用
A、双母线接线
B、单母线分段
C、单母线分段带旁路母线
D、单母线
5、200MW机组的厂用电电压等级为
A、380/220V
B、3kV和380/220V
C、6kV和380/220V
D、10kV和380/220V
第二题、多项选择题（每题2分，5道题共10分）
1、厂用高压工作电源的引接方式有
A、发电机电压母线
B、主变低压侧
C、发电机出口
D、联络变的低压侧
E、从与电力联系紧密的最低一级电压的升高电压母线
2、厂用高压备用电源的引接方式有
A、从与电力联系紧密的最低一级电压的升高电压母线
B、发电机电压母线
C、主变低压侧
D、发电机出口
E、联络变的低压侧
3、影响厂用电电压等级的因素有
A、电动机的容量
B、厂用负荷的分类
C、发电机的容量
D、发电机的电压
E、厂用电网络可靠，经济运行
4、火电厂厂用电采用
A、按炉分段
B、明备用
C、按机组分段
D、暗备用
E、单母线接线
5、水电厂厂用电采用
A、按炉分段
B、明备用
C、按机组分段
D、暗备用
E、单母线接线
第三题、判断题（每题1分，5道题共5分）1、大型火电厂厂用电母线按机组分段．
正确错误、热电厂的厂用电率是
正确错误、电动机在自启动过程中会出现振动现象．
正确错误、厂用电工作电源要保证供电的独立性和对应供电性．
正确错误、火电厂厂用高压备用电源采用暗备用方式．
正确错误。