发电厂电气部分第二章发电、变电和输电的电气部分
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坝后式水电厂
河床式水电厂
b. 引水式水电厂 不修堤坝，只由引水渠道形成发电水头。
引水式水电厂
c. 混合式水电厂 兼有堤坝式，引水式的特点
d. 抽水蓄能电厂
利用深夜或丰水期剩余电力，使水轮机以水泵方式工 作，将下游的水抽到高水位蓄水池内，再在需要时用 来发电，作负荷调峰之用。
❖火电和水电的简单比较
❖发电厂是把各种天然能源，如煤炭、水能、核能等 转换成电能的工厂。
❖根据发电厂所使用的一次能源的不同，发电厂可分 为火力发电厂、水力发电厂、核发电厂等类型。
1.2 火力发电厂
一、火电厂的分类
按输出能源分为： a. 凝汽式电厂（200MW及以上的机组）
容量大，靠近燃料产区（坑口、矿口），燃烧劣质煤。 电能经高压或超高压线路送往负荷中心。单纯供电。
▪ 火电厂投资相对少，建设工期相对短，但原料储量 不如水电丰富，而且有污染。
▪ 火电机组不如水电机组起停迅速，所以火电大多承 担系统基荷，而水电既可承担基荷（丰水期），也可 承担腰荷，以及调峰、调频、调相和各种备用任务。
1.4 核能发电厂
基本原理同火力发电厂，只不过是用核反应堆和蒸发 器代替了火力发电厂的锅炉设备。
利用光电效应来产生电力
利用聚热装置，将太阳热能聚 集以产生蒸汽，带动涡轮发电 机产生电力。
太阳能的利用方式
风力发电
20kW变速恒频 风力发电机组
地热发电
地热蒸汽——电能
羊八井地热电站
潮夕发电
潮夕发电示意图
燃料电池还被称为静止发电机
垃圾焚烧发电技术
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效率高：可达60％～70％。但运行方式不如凝汽式 电厂灵活，因为需根据热需求调整出力。
发电厂的电气部分
第二节 发电厂的电气部分
四、数字化发电厂
《风电厂电气系统》 第二章 发电、变电和输电的电气部分
5） 5层网络模型 （1）FCS层——智能前端，一次设备层 （2）DCS层——控制系统，二次系统层， （3）SIS层——优化增值，实时数据处理、厂级性能计算和 优化分析等核心功能。 (4) MIS——高端信息，建立覆盖全厂的计算机网络 (5) Internet——网络媒体
第二节 发电厂的电气部分
四、数字化发电厂
《风电厂电气系统》 第二章 发电、变电和输电的电气部分
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核心技术
1) 成熟的FCS数字化仪表或装置——智能内置在一次设备内； 在一次设备内部开始实现数字化；通信采用现场总线技术。
2) DCS一体化控制技术和数字升压站NCS
3) 数字化CCTV（工业）网络图像监控技术 4) 厂级优化增值服务技术 5) 信息层的数字化高端应用 6) 系统工程、软件技术、流程技术和先进的计算机辅助设计、 三维技术等。
第二节 发电厂的电气部分
一、300MW发电机组的电气部分
《风电厂电气系统》 第二章 发电、变电和输电的电气部分
2.主要电气设备
1）发电机：额定电压、电流、功率、转速、功率因素 2）主变：额定容量、电压、连接组别、短路损耗、空载损耗
3）高压厂用变：电压、电流、容量、连接组别
4）电流互感器器：型号、变比 5）高压熔断器：型号、电压、电流、最大开断电流及容量 6）电压互感器：型号、变比 7）中性点接地变：形式、电压、容量负载电阻。
第二节 发电厂的电气部分
四、数字化发电厂
发电厂电气部分复习知识点
第二章发电、变电和输电的电气部分常用电气设备的图形符号第三章常用计算的基本理论和方法1导体的长期发热、短时发热、各自有何特点；2 发热会产生什么不良的影响；3 导体发热方面的温度限值的规定；4 导体的长期发热与载流量之间的关系，如何提高导体的载流量；5 导体短时发热与短路电流热效应的计算；6 导体短路电动力的计算；第四章1 电气主接线设计的基本要求2 电气主接线的分类；各类主接线形式的基本接线图、运行中的工作状态种类、倒闸操作步骤、特点3 主变压器的选择需要考虑的因素3 限制短路电流的主要措施；第五章1 厂用电、厂用电率的概念、各类电厂厂用电率大致范围；2 厂用电负荷的种类；3 厂用电的电压等级；4 厂用电源：工作电源的引接、备用和启动电源的引接；5 备用电源的设置方式；6 厂用负荷计算的原则7 厂用电动机的正常启动、厂用电动机的自启动及其分类、电机自启动校验的方法、电动机自启动容量过大的后果以及应该采取的措施8 厂用电源切换的分类及其各自的特点；第六章1 电气设备选择的原则和一般条件、各种设备需要和不需要进行的选择和校验的项目、短路计算点的选取；2 电弧的概念和特点；电弧的产生、发展、维持、熄灭各个过程中所涉及到的相关概念；3 交流电弧熄灭的条件；交流电弧熄灭的常用方法；4 高压断路器和隔离开关的种类、作用、选择和校验的相关计算；5 电流互感器、电压互感器的作用、种类、主要参数、工作原理及其工作状态、运行中应该注意的问题及其原因的分析；6 限流电抗器选择和校验的主要指标7 高压熔断器的基本类型、在选择时需要注意的地方8 裸导体的种类、作用、选择与校验的相关计算（单根母线选择校验的计算方法）9 电缆、套管、绝缘子的作用、主要技术指标、以及选择校验所设计的项目；第七章1 配电装置的安全净距及其基本值的相关内容；2 配电装置的分类及其相关特点、各种典型设备在其中的布置原则；3 配电装置的相关图的类型；4 屋外配电装置的种类和特点；第十章1 变压器热量从内到外的散失过程2 变压器的老化、预期寿命、等值老化原则的理解3 变压器正常过负荷、事故过负荷的相关概念；4 变压器的并列运行的基本条件；并列运行可能存在的问题及其相关结论；。
发电厂电气部分基础知识
第一章能源与发电1、掌握电力系统与电力网的概念;电力系统是由发电厂、变电所、输配电线路和用电设备有机连接起来的整体;电力系统=发电厂+电力网+电力用户;电力网是指在电力系统中,由升压和降压变电所通过输、配电线路连接起来的部分;2、掌握额定电压的概念及电力网的电压等级;额定电压：电气设备的额定电压是能使发电机、变压器和用电设备在正常运行时获得最佳技术效果的电压;我国电力网额定电压等级如下：、、3、6、10、35、110、220、330、500、750、1000 kV按电压等级高低分类：低压电网：3kV以下；高压电网：3~330kV；超高压电网：330~1000kV；特高压电网：1000kV及以上；4、掌握发电厂的类型;按一次能源取得的方式不同分类：火力发电厂、水力发电厂、核电厂、风力电厂、太阳能电厂、地热电厂、潮汐电厂等;按燃料分类：燃煤电厂、燃油电厂、燃气电厂、余热电厂;按蒸汽压力和温度分类：中低压电厂、高压电厂、超高压电厂、亚临界压力电厂、超临界压力电厂、超超临界压力电厂;按原动机分类：凝汽式汽轮机电厂、燃汽轮机电厂、内燃机电厂、蒸汽－燃气轮机电厂;按输出能源分类：凝汽式发电厂、热电厂;5、掌握火力发电厂的电能生产过程;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锅炉产生的蒸汽进入汽轮机,冲动汽轮机的转子旋转,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;第二章发电、变电和输电的电气部分1、什么是一次设备掌握各种类型一次设备的作用、图形符号和文字符号;一次设备的概念：生产、变换、输送、分配和使用电能的设备称为一次设备;一次设备的类型：1）生产和转换电能的设备;发电机：机械能转化为电能；电动机：电能转化为机械能；变压器：将电压升高或降低；2接通和断开电路的开关电器;开关电器作用：正常运行时合、分电路；事故短路时能在继电保护装置控制下切断故障回路；检修时使被检修设备与电源可靠隔离;高压断路器作用：①正常状况下,控制各电力线路和设备的开断与闭合;②电力系统发生故障时,能自动切除短路电流,保证电力系统正常运行;具有灭弧装置;可做操作电器文字符号：QF隔离开关作用：①设备检修时,隔离开关用来隔离有电和无电部分,形成明显的开端点,以保证工作人员和设备的安全;②一般与断路器配合使用,进行倒闸操作,以改变电力系统的运行方式;无灭弧装置,不能开断电流,故不可做操作电器高、低压熔断器作用：流过短路电流或较长时间过电流时熔断,来保护电器设备;注意事项：6kV熔断器只能用于6kV,不能用于3kV; 10kV熔断器只能用于10kV,不能用于6kV;低压断路器自动空气断路器、自动空气开关作用：①对低压配电电路实行通断操作;②当电路内出现故障时,能在自身开关所带保护元件作用下自动断开主回路;接地开关作用：检修设备时起隔离电源的作用;3、限制故障电流和防御过电压的保护电器;电抗器作用：限制电力系统中短路电流;文字符号与图形符号：避雷器作用：防御电力系统过电压;图形符号为：4、载流导体;载流导体作用：连接各种电气设备使发电、输电、用电成为一个可灵活调度的系统;分类：电缆自身包括有绝缘的导体、裸导体无绝缘的导体;5、接地装置;作用：是电力系统正常运行的需要,也是安全用电的有效措施;它是埋入地中的金属导体或与电气设备相连的金属线;分类：工作接地、保护接地、防雷保护接地;2、什么是二次设备掌握其类型有哪些;二次设备：对一次设备的工作进行监察、测量、控制和保护的设备称二次设备;分类：1测量表计2继电保护及自动装置3直流电源4互感器3、掌握电气主接线、二次接线的概念;电气主接线概念：由一次设备按照预期的生产流程所连成的回路,称一次回路,又叫一次接线、电气主接线;主接线图：一次电路中,各设备元件按规定的图形符号表示的电路图称一次电路图,又叫主接线图;二次接线概念：二次设备连成的电路,称二次电路,又称二次接线;二次接线图概念：二次接线中,各元件按规定的图形符号表示的电路图;第三章 常用计算的基本理论和方法1、掌握发热对电气设备的影响;⑴使绝缘材料的绝缘性能降低;⑵使金属材料的机械强度下降;⑶使导体接触部分的接触电阻增加;2、掌握长期发热计算的目的;长期发热计算的目的：使母线发热温度不超过最高允许温度,通过分析导体长期通过工作电流时的发热过程计算导体的载流量.3、掌握短时发热计算的目的,了解短时发热的过程及短路电流热效应QK 的计算; 短时发热计算的目的：通过分析导体通过短路电流 时的发热过程,确定导体达到的最高温度 , 使这个温度不超过短时发热的最高允许温度;4、掌握电动力的概念;电动力的概念:载流导体位于磁场中,要受到磁场力的作用,这种力称为电动力;电动力计算目的: 当短路时,特别是流过冲击电流的瞬间,产生较大的电动力,可能导致导h体变形或破坏电气设备;所以必须要求电气设备有足够的电动力承受能力;即动稳定性;第四章电气主接线设计原则1、掌握电气主接线的概念及对电气主接线的基本要求;电气主接线概念：由一次设备按照预期的生产流程所连成的接受和分配电能的回路,称电气主接线,又叫一次接线;对电气主接线的基本要求：可靠性、灵活性、经济性;2、掌握电气主接线中各种类型的电气主接线及其特点,了解其适用范围;有汇流母线的接线方式：单母线接线、双母线接线、3/2断路器接线、4/3断路器接线、变压器母线组接线优点：接线布置清晰、运行方便、有利于安装和扩建;缺点：母线一旦发生故障,将会造成其上连接的所有回路停电、增加了一些设备,占地面积较大;无汇流母线的接线方式：单元接线、桥形接线、角形接线适用：进出线较少,不再扩建的发电厂、变电站;优点：使用电气设备较少,配电装置占地面积较少;4、掌握变电站主变压器的容量和台数的确定原则;原则：尽量减少变压器台数,提高单台容量;原因：变压器单台容量可以做的很大,而且单位容量的造价随单台容量的增加而下降;台数的减少,与之相配套的配电设备相应减少;使配电装置结构简化,布置清晰,减少占地面积;5、限制短路电流的目的是什么掌握限制短路电流的方法;限制短路电流的目的为了合理的选择轻型电器;限制短路电流的方法：1装设限流电抗器2采用低压分裂绕组变压器3采用不同的主接线形式和运行方式6、掌握发电厂或变电所电气主接线设计的步骤及方法;会运用电气主接线设计程序重要: 1对原始资料分析2拟订主接线方案3短路电流计算4主要电器选择5绘制电气主接线图6工程概算的构成;第五章厂用电接线及设计1、掌握厂用电及厂用电率的概念;厂用电的概念：发电厂中所有厂用负荷总的耗电量,称厂用电;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,称为厂用电率;2、掌握厂用负荷的分类及各自的特点;1I类负荷：指短时手动切换恢复供电所需的时间停电,将影响人身或设备安全,使机组运行停顿或发电量大幅度下降的负荷;接有I类负荷的高、低压厂用母线,应设置备用电源;当一个电源断电后;另个电源就立即自动投入;2Ⅱ类负荷：指允许短时停电如几秒至几分钟,但较长时间停电有可能损坏设备或影响机组正常运行的负荷;Ⅱ类负荷一般由两段母线供电,采用手动切换;3Ⅲ类负荷：指长时间停电,不会直接影响生产者;Ⅲ类负荷一般由一个电源供电,但大型发电厂中也采用两回供电;40Ⅰ类负荷不停电负荷：随着发电机组容量的增大及自动化水平的不断提高,有些负荷对电源可靠性的要求越来越高,如机组的计算机控制系统就要求电源的停电时间不超过5ms,否则就会造成数据遗失或生产设备失控,酿成严重后果;这类负荷称为0Ⅰ类负荷;此类负荷由一般的电源自动切换系统已无法满足要求,所以专门采用不停电电源UPS供电50Ⅱ类负荷直流保安负荷：发电厂的继电保护和自动装置、信号设备、控制设备以及汽轮机和给水泵的直流润滑油泵、发电机的直流氢密封油泵等,是由直流系统供电的直流负荷,称为直流保安负荷,或0Ⅱ类负荷;要求由独立的、稳定的、可靠的、蓄电池组或整流装置供电;60Ⅲ类负荷交流保安负荷：200MW及以上机组的大容量电厂中,自动化程度较高,要求在停机过程中或停机后的一段时间内仍保证供电,否则可能引起主要设备损坏、自动控制失灵或危及人身安全等严重事故的厂用负荷,称交流保安负荷或0Ⅲ类负荷;3、掌握厂用电压等级有哪些;厂用电或所用电常用的电压等级：低压厂用电：380V,高压厂用电：3、6、10kV4、厂用电源的类型有哪些了解其引接方法;工作电源、备用电源和启动电源、事故保安电源5、掌握厂用电系统的接线形式,掌握按炉分段的概念及其优点;接线形式：单母线分段接线,且按锅炉分段；将厂用母线按锅炉台数分成若干独立段,凡属同一台锅炉的厂用负荷均接在同一段母线上,与锅炉同组的汽轮机的厂用负荷也接在该段上,而该段母线由其对应的发电机组供电;对于大型锅炉,每台锅炉可设两段母线;优点：1若某一段母线发生故障,只影响其对应的一台锅炉运行,使事故影响范围局限在一机一炉;2厂用电系统发生短路时,短路电流较小,有利于电气设备选择;3同一机炉的厂用电负荷接在同一段母线上,便于运行管理和安排检修;7、厂用负荷的计算方法有哪两种掌握换算系数法计算厂用负荷;厂用负荷的计算方法：1换算系数法S=∑﹙KP﹚2轴功率法S=Km∑Pmax/ηcosφ+∑SL8、怎样选择厂用变压器掌握其步骤;厂用变压器的选择1额定电压的选择：变压器原边电压必须与引接电源电压一致,副边电压与厂用网络电压一致;2工作变压器的台数和型式：与高压厂用母线的段数有关,而母线的段数又与高压厂用母线的电压等级有关;3容量的确定：厂用变压器的容量必须满足厂用负荷从电源获得足够的功率;9、什么叫电机的自启动,为什么要做电动机的自启动校验厂用电系统中运行的电动机,当突然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;若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~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;第六章导体和电气设备的原理与选择1、掌握电气设备选择的一般条件;电气设备选择的一般条件： 1按正常工作条件选择 2按短路状态校验2、掌握高压电器中常用的灭弧方法;1采用良好的灭弧介质2采用特殊材料做灭弧触头3利用气体或油吹弧4采用多断口熄弧5提高触头开断速度3、掌握高压断路器的类型及选择;多油断路器：耗油量大,先已淘汰；少油断路器：油量少,占地小,价廉,已有长期运行经验,在110~220kV电压等级中应用较多,500kV电压等级中禁止应用;压缩空气断路器：大容量下开断能力强,开断时间短；但结构复杂,尚需配置压缩空气装置,价格较贵,合闸时排气噪音大,主要用于220kV及以上电压的屋外配电装置;SF6断路器：具有优良的开断性能,运行可靠性高,维护工作量小,适用于各种电压等级,但是在35kV及以下屋内配电装置中使用较少;真空断路器：灭弧时间快,低噪声,高寿命,可频繁操作;在35kV及以下配电装置中广泛应用;4、电流互感器的原理与特点二次侧不能开路电流互感器的准确级及额定容量选择电流互感器与测量仪表的三种接线方式特点：1一次绕组匝数很少,串接于主回路中;2二次绕组匝数多,与负载的电流线圈串联,阻抗很小,接近于短路状态工作;运行中的电流互感器二次回路是绝对不允许开路的电流互感器二次回路内不允许安装熔断器原因：二次绕组内将感应出很高的感应电动势2由于铁芯内磁通Φ的剧增,引起铁芯损耗增大,造成严重发热也会使电流互感器烧毁；3由于铁芯饱和产生剩磁使电流互感器的误差增大;为了保证测量仪表的准确度,电流互感器的准确级不得低于所供测量仪表的准确级;准确级选择原则：用于实验室精密测量应选用级的电流互感器；用于电度表应选用级的电流互感器,电流表选用1级互感器;用于继电保护的电流互感器国家规定采用P级,准确度要求不如测量级高;当所供仪表要求不同准确级时,应按相应最高级别来确定电流互感器的准确级;额定容量选择原则：为了保证电流互感器在一定的准确级下工作,电流互感器二次侧所接负荷S2应不大于该准确级所规定的额定容量S2N ≥ S2 = I22NZ2L电流互感器与测量仪表的连接方式：A、单相接线：用于对称三相负荷时,测量一相电流;B、星型接线：常用于110kV及以上线路和发电机、变压器等重要回路;C、不完全星型接线：常用于35kV及以下电压等级的不重要出线;5、电压互感器的原理与特点二次侧不能短路电压互感器的准确级及额定容量选择及电压互感器常用的几种接线方式;特点： 1容量很小,类似一台小容量变压器,但结构上要求有较高的安全系数；2电压互感器一次侧的电压为电网电压,不受互感器二次侧负荷的影响,一次侧电压高,需有足够的绝缘强度;3互感器二次侧负荷主要是测量仪表和继电器的电压线圈,其阻抗很大,通过的电流很小,所以电压互感器的正常工作状态接近于空载状态;电压互感器在使用中的注意事项：二次侧绝对不能短路原因：电压互感器一、二次侧都工作在并联状态,正常工作时二次电流很小,近似于开路,所以二次线圈导体截面较小;当二次侧发生短路,流过短路电流时将会烧毁电压互感器;电压互感器的接线方式：1一台单相电压互感器用来测量某一相对地电压或相间电压;2中性点不接地或经消弧线圈接地的电网中,两个单相电压互感器接成v,v形;3110kV及以上中性点直接接地的电网中：采用三只单相电压互感器的星形接线,而且一次绕组中性点接地;4 三相三柱式的y,yn接法;5三相五柱式电压互感器三绕组接法8、掌握裸导体、电缆的选择,了解绝缘子与套管的选择,其中要掌握经济电流密度与经济截面的概念;导体选择和校验的项目如下：①导体选型：包括材料、截面形状和布置方式；②导体截面尺寸；③电晕；④热稳定；⑤动稳定；⑥共振频率;电缆选择和校验的项目如下：①电缆选型：包括材料、型号；②额定电压选择；③电缆截面尺寸；④允许电压降校验；⑤热稳定和动稳定校验;经济电流密度J Tmax,将有一个年计算费用最低的电流密度,称为经济电流密度;导体的经济截面S：SJ=Imax/Jmm2第七章配电装置1、掌握配电装置的概念;配电装置是根据电气主接线的连接方式,由开关电器、保护和测量电器、母线和必要的辅助设备组建而成的总体装置;2、掌握最小安全净距的概念;最小安全净踞概念：最小安全净踞是指在这一距离下,无论在正常最高工作电压或出现内、外部过电压时,都不致使空气间歇被击穿;3、掌握配电装置的类型和特点;按照安装地点的不同分：屋内配电装置、屋外配电装置;2按照组装方式的不同分：装配式配电装置、成套式配电装置;屋内配电装置的特点：①占地面积小;②不受气候影响;③维护工作量小;④房屋建筑投资大;屋外配电装置的特点：①占地面积大;②受外界气候影响较大;③土建工作量和费用较少,建设周期短;④相邻设备之间距离较大,便于带电作业;⑤扩建比较方便;成套配电装置的特点：①占地面积小;②缩短了建设周期,便于扩建和搬迁;③运行可靠性高,维护方便;④耗用钢材较多,造价较高;5、掌握屋外配电装置的分类及特点;根据电器和母线的布置高度,分以下三种类型：中型配电装置、半高型配电装置、高型配电装置;普通中型配电装置特点优点：布置清晰,不易误操作,运行可靠,施工和维护方便,构架高度低,抗震性能好,造价省 ,并有多年的运行经验;缺点：占地面积大;中型配电装置具有接线简单,清晰,占地面积小的特点;高型配电装置特点：可节省占地面积50％左右,但耗用钢材较多,造价高,操作和维护条件较差;半高型配电装置节约占地面积不如高型显着,但运行、施工条件稍有改善,所用钢材比高型少;6、掌握成套配电装置的定义及类型,各种类型成套配电装置的特点及适用范围;成套配电装置定义：按照电气主接线的标准配置或用户的具体要求,将同一功能回路的开关电器、测量仪表、保护电器和辅助设备都组装在全封闭或半封闭的金属壳柜体内,形成标准模块,由制造厂按主接线成套供应,各模块在现场装配而成的配电装置称为成套配电装置;成套配电装置的类型：低压配电屏：380V、高压开关柜：3~35kV、气体全封闭组合电器110kV 及以上;成套配电装置的特点及适用范围低压配电屏特点：低压配电屏结构简单、价廉,并可双面维护,检修方便;在发电厂或变电站中,作为厂站用低压配电装置;一般几回低压线路可共用一块低压配电屏;气体全封闭组合电器GIS主要优点：占地面积小、占用空间少、运行可靠性高,维护工作量小;检修周期长,不受外界环境条件的影响,无静电感应和电晕干扰,噪声水平低,抗震性能好,适应性强;适用：110～500kV各个电压等级,特别是在500kV及以上超高压电网中将获得广泛的应用;第八章发电厂和变电站的控制与信号1、发电厂两种控制方式就宏观方式而言：主控制室方式、机炉电集中控制;就微观方式而言：模拟信号测控方式、数字信号测控方式;2、掌握常用二次设备的图形符号和文字符号;3、掌握二次接线图的三种形式;重点掌握原理接线图与展开接线图;二次接线图的三种形式：归总式原理接线图、展开接线图、安装接线图;归总式原理接线图概念：规总式原理接线图简称原理图中,有关的一次设备及回路同二次回路一起画出、所有的电气元件都以整体形式表示出,且画有它们之间的连接回路;归总式原理接线图优点：能够使看图者对二次回路的原理有一个整体概念;归总式原理接线图缺点：1只能表示继电保护装置的主要元件,而对细节之处无法表示； 2不能表明继电器之间接线的实际位置,不便于维护和调试；3没有表示出各元件内部的接线情况,如端子编号、回路编号等；4标出直流“＋”、“－”极符号多而散,不易看图；5对于较复杂的继电保护装置,很难表示,即使画出了图,也很难让人看清楚;展开接线图：简称展开图,在该图中,各元件被分解成若干部分;元件的线圈和触点分散在交流回路和直流回路中;展开图具有如下优点：1容易跟踪回路的动作顺序；2在同一个图中可清楚地表示某一次设备的多套保护和自动装置的二次接线回路,这是原理图所难以做得到的； 3易于阅读,容易发现施工中的接线错误;4、掌握断路器控制电路的控制方式及对断路器控制回路的一般要求;重点掌握灯光监视的控制回路的工作原理;了解其他类型的断路器控制回路原理;断路器控制回路的接线方式分类按监视方式分：灯光监视的控制回路、音响监视的控制回路;一般只用于在电气主接线的进出线很多的场合对控制回路的一般要求：1断路器的合闸和跳闸回路是按短时通电来设计的,操作完成后,应迅速自动断开合闸或跳闸回路以免烧坏线圈;2断路器既能远方由控制开关控制,又能在自动装置和继电保护作用下自动合闸或跳闸;3控制回路应有反映断路器位置状态的信号;4具有“防跳”装置;5具有对控制回路或电源是否完好进行监视的回路;强电控制：220V、110V；弱电控制：＋48V、24V、12V;6对采用气压、液压和弹簧操作的断路器,应有对压力是否正常、弹簧是否拉紧到位的监视回路和动作闭锁回路;第十章电力变压器的运行变压器额定容量的概念：是指在规定的环境温度下,长时间地按这种容量连续运行,就能获得经济合理的效率和正常预期寿命约20~30年;换句话说,变压器的额定容量是指长时间所能连续输出的最大功率;变压器负荷能力的概念：变压器的负荷能力是指在短时间内所能输出的功率,在一定条件下,它可能超过额定容量;变压器的正常过负荷的概念：变压器绕组热点温度和其它部分的温度,在运行时受到负荷波动和外境空气温度变化的影响有很大变化,最高温度和最低温度的差别也较大;在此情况下、可以在一部分时间内使变压器超过额定负荷运行,即过负荷运行；而在另一部分时间内,小于额定负荷运行;变压器的正常过负荷能力,就是以不牺牲变压器正常预期寿命为原则而制定的;变压器的事故过负荷的概念：当系统发生事故时,保证不间断供电是首要任务,变压器绝缘老化加速是次要的,所以事故过负荷,与变压器的正常过负荷不同,它是以牺牲变压器寿命为代价,绝缘老化率容许比正常过负荷高的多;1、了解组成电力系统的优越性: 1各系统用电负荷的错峰效益；2提高供电可靠性、减少系统备用容量；3有利于安装单机容量较大的机组；4进行电力系统的经济调度；5调峰能力互相支援;2、了解各种类型发电厂的特点：3、了解抽水畜能电厂的作用;抽水畜能电厂的作用：调峰填谷备用调频调相4、了解300MW机组、600MW、1000MW机组的电气部分;全连分相封闭母线的优点：1供电可靠;2运行安全;3出于外壳的屏蔽作用,母线电动力大大减少;4运行维炉工作量小;5了解导体的温升过程：对于均匀导体,其持续发热的热平衡方程式是：了解其计算方法导体在电磁场中受到的电动力F按左手定则确定：6、了解对电气设备及主接线进行可靠性分析计算的目的,了解可靠性的含义及可靠性的主要指标;目的：1通过设备的可靠性数据来分析计算电气主接线的可靠性;2对不同主接线方案进行可靠性指标综合比较,提供计算结果,作为选择最优方案的依据;3对已经运行的主接线,寻。
《发电厂电气部分》课后习题集规范标准答案
《发电⼚电⽓部分》课后习题集规范标准答案第⼀章能源和发电1-2 电能的特点：便于⼤规模⽣产和远距离输送；⽅便转换易于控制；损耗⼩；效率⾼；⽆⽓体和噪声污染。
随着科学技术的发展，电能的应⽤不仅影响到社会物质⽣产的各个侧⾯，也越来越⼴泛的渗透到⼈类⽣活的每个层⾯。
电⽓化在某种程度上成为现代化的同义词。
电⽓化程度也成为衡量社会⽂明发展⽔平的重要标志。
1-3 ⽕⼒发电⼚的分类，其电能⽣产过程及其特点？答：按燃料分：燃煤发电⼚；燃油发电⼚；燃⽓发电⼚；余热发电⼚。
按蒸⽓压⼒和温度分：中低压发电⼚；⾼压发电⼚；超⾼压发电⼚；亚临界压⼒发电⼚；超临界压⼒发电⼚。
按原动机分：凝所式⽓轮机发电⼚；燃⽓轮机发电⼚；内燃机发电⼚和蒸汽—燃⽓轮机发电⼚。
按输出能源分：凝⽓式发电⼚；热电⼚。
按发电⼚总装机容量分：⼩容量发电⼚；中容量发电⼚；⼤中容量发电⼚；⼤容量发电⼚。
⽕电⼚的⽣产过程概括起来说是把煤中含有的化学能转变为电能的过程。
整个⽣产过程分三个系统：燃料的化学能在锅炉燃烧变为热能，加热锅炉中的⽔使之变为蒸汽，称为燃烧系统；锅炉产⽣的蒸汽进⼊⽓轮机，冲动⽓轮机的转⼦旋转，将热能转变为机械能，称不汽⽔系统；由⽓轮机转⼦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。
1-4 ⽔⼒发电⼚的分类，其电能⽣产过程及其特点？答：按集中落差的⽅式分为：堤坝式⽔电⼚；坝后式⽔电⼚；河床式⽔电⼚；引⽔式⽔电⼚；混合式⽔电⼚。
按径流调节的程度分为：⽆调节⽔电⼚；有调节⽔电⼚；⽇调节⽔电⼚；年调节⽔电⼚；多年调节⽔电⼚。
⽔电⼚具有以下特点：可综合利⽤⽔能资源；发电成本低，效率⾼；运⾏灵活；⽔能可储蓄和调节；⽔⼒发电不污染环境；⽔电⼚建设投资较⼤⼯期长；⽔电⼚建设和⽣产都受到河流的地形，⽔量及季节⽓象条件限制，因此发电量也受到⽔⽂⽓象条件的制约，有丰⽔期和枯⽔期之分，因⽽发电量不均衡；由于⽔库的兴建，淹没⼟地，移民搬迁，农业⽣产带来⼀些不利，还可能在⼀定和程度破坏⾃然的⽣态平衡。
《发电厂电气部分》课后习题答案培训资料
《发电厂电气部分》课后习题答案第一章能源和发电1-2 电能的特点：便于大规模生产和远距离输送；方便转换易于控制；损耗小；效率高；无气体和噪声污染。
随着科学技术的发展，电能的应用不仅影响到社会物质生产的各个侧面，也越来越广泛的渗透到人类生活的每个层面。
电气化在某种程度上成为现代化的同义词。
电气化程度也成为衡量社会文明发展水平的重要标志。
1-3 火力发电厂的分类，其电能生产过程及其特点？答：按燃料分：燃煤发电厂；燃油发电厂；燃气发电厂；余热发电厂。
按蒸气压力和温度分：中低压发电厂；高压发电厂；超高压发电厂；亚临界压力发电厂；超临界压力发电厂。
按原动机分：凝所式气轮机发电厂；燃气轮机发电厂；内燃机发电厂和蒸汽—燃气轮机发电厂。
按输出能源分：凝气式发电厂；热电厂。
按发电厂总装机容量分：小容量发电厂；中容量发电厂；大中容量发电厂；大容量发电厂。
火电厂的生产过程概括起来说是把煤中含有的化学能转变为电能的过程。
整个生产过程分三个系统：燃料的化学能在锅炉燃烧变为热能，加热锅炉中的水使之变为蒸汽，称为燃烧系统；锅炉产生的蒸汽进入气轮机，冲动气轮机的转子旋转，将热能转变为机械能，称不汽水系统；由气轮机转子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。
1-4 水力发电厂的分类，其电能生产过程及其特点？答：按集中落差的方式分为：堤坝式水电厂；坝后式水电厂；河床式水电厂；引水式水电厂；混合式水电厂。
按径流调节的程度分为：无调节水电厂；有调节水电厂；日调节水电厂；年调节水电厂；多年调节水电厂。
水电厂具有以下特点：可综合利用水能资源；发电成本低，效率高；运行灵活；水能可储蓄和调节；水力发电不污染环境；水电厂建设投资较大工期长；水电厂建设和生产都受到河流的地形，水量及季节气象条件限制，因此发电量也受到水文气象条件的制约，有丰水期和枯水期之分，因而发电量不均衡；由于水库的兴建，淹没土地，移民搬迁，农业生产带来一些不利，还可能在一定和程度破坏自然的生态平衡。
发电厂电气部分课后思考题答案
第一章能源和发电1-1 人类所认识的能量形式有哪些？并说明其特点。
答：第一、机械能。
它包括固体一流体的动能，势能，弹性能及表面张力能等。
其中动能和势能是大类最早认识的能量，称为宏观机械能。
第二、热能。
它是有构成物体的微观原子及分子振动与运行的动能，其宏观表现为温度的高低，反映了物体原子及分子运行的强度。
第三、化学能。
它是物质结构能的一种，即原子核外进行化学瓜是放出的能量，利用最普遍的化学能是燃烧碳和氢，而这两种元素是煤、石油、天然气等燃料中最主要的可燃元素。
第四、辐射能。
它是物质以电磁波形式发射的能量。
如地球表面所接受的太阳能就是辐射能的一种。
第五、核能。
这是蕴藏在原子核内的粒子间相互作用面释放的能。
释放巨大核能的核反应有两种，邓核裂变应和核聚变反应。
第六、电能。
它是与电子流动和积累有关的一种能量，通常是电池中的化学能而来的。
或是通过发电机将机械能转换得到的；反之，电能也可以通过电灯转换为光能，通过电动机转换为机械能，从而显示出电做功的本领。
1-2 能源分类方法有哪些？电能的特点及其在国民经济中的地位和作用？答：一、按获得方法分为一次能源和二次能源；二、按被利用程度分为常规能源和新能源；三、按能否再生分为可再生能源和非再生能源；四、按能源本身的性质分为含能体能源和过程性能源。
电能的特点：便于大规模生产和远距离输送；方便转换易于控制；损耗小；效率高；无气体和噪声污染。
随着科学技术的发展，电能的应用不仅影响到社会物质生产的各个侧面，也越来越广泛的渗透到人类生活的每个层面。
电气化在某种程度上成为现代化的同义词。
电气化程度也成为衡量社会文明发展水平的重要标志。
1-3 火力发电厂的分类，其电能生产过程及其特点？答：按燃料分：燃煤发电厂；燃油发电厂；燃气发电厂；余热发电厂。
按蒸气压力和温度分：中低压发电厂；高压发电厂；超高压发电厂；亚临界压力发电厂；超临界压力发电厂。
按原动机分：凝所式气轮机发电厂；燃气轮机发电厂；内燃机发电厂和蒸汽—燃气轮机发电厂。
发电厂电气部分第二章..
1、电气主接线 2、主要电气设备
TA的布置说明： 1、发电机差动保护； 2、变压器差动； 3、自动调节励磁； 4、测量 TV的布置说明：
5、测量； 6、过电流保护； 7、发电机横差； 8、发电机差动
发电机中性点与发 电机出口PT中性 点连接？
1、自动调整励磁装置（Y/Y）； 2、同期和保护；
3、互感器负荷太大时，测量专用一组TV；
屋内配电装置 屋外配电装置
2、二次接线
二次接线：
由二次设备成连成的回路，称为二次回路，又叫二次接线。
二次接线图： 二次电路中，各元件按规定的图形符号表示的电路图。 二次接线作用： 为了保证一次接线安全、可靠、经济的运行，对一次接
线中的设备实施测量、控制、调节。
第二节 发电厂的电气部分
一、300MW机组电气部分
第二章
发电、变电和输电的电气部分
第二章
发电、变电和输电的电气部分
学习目的：
通过本章的学习，使得学生熟悉发电厂、变电站中常用电气 设备的类型和各种电气设备的作用；掌握电气接线的概念。
学习内容：
☆概述（发电厂、变电站的电气设备及电气接线）；
☆发电厂、变电站的电气部分；
☆高压交流输变电； ☆高压直流输变电。
作用：限制电力系统中短路电流。 文字符号与图形符号：
（2）避雷器
作用：限制电力系统过电压。 分为：保护间隙、管型避雷器、 阀型避雷器、磁吹式避雷器、 ZnO避雷器。 文字符号与图形符号：
F
3.限流电器 —电抗器的安装地点
3.限流电器 —避雷器的安装地点
4.接地装置
保证电力系统正常工作的工作 接地或保护人身安全的保护接 地，与埋入地中的金属接地体 或接地网的连接。
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发电厂变电所电气设备第二章发电、变电和输电的电气部分电力工程学院电宅工程系《发电厂电气部分》课题组第一节概述一、电气设备 （一）一次设备通常把生产、变换、输送、分配和使用电能的设备，如发电机、变压器和断路器等 称为一次设备。
它们包括：（1） 生产和转换电能的设备。
（2） 接通或断开电路的开关电器。
第二章发电、变电和输电的电气部分ax”,犬彳（3）限制故障电流和防御过电压的保护电器。
（4）载流导体。
（5）互感器，包括电压互感器和电流互感器。
（6）无功补偿设备。
（7）接地装置。
对一次设备和系统的运行状态进行测量、控制、监视和起保护作用的设备，称为二次设备。
(1)测量表计，如电压表、电流表、频率表、功率表和电能表等，用于测量电路中的电气参数。
(2)继电保护、自动装置及远动装置。
(3)直流电源设备，包括直流发电机组、壽电池组和整流装置等。
(4)操作电器、信号设备及控制电缆。
二、电气接线和装:（一）电气接线在发电厂和变电站中，根据各种电气设备的作用及要求，按一定的方式用导体连接起来所形成的电路称为电气接线。
一次电路：由一次设备，例如发电机、变压器、断路器等，按预期生产流程所连成的电路，称为一次电路，或称电气主接线；二次电路：由二次设备所连成的电路称为二次电路，或称二次接线。
图2・1是具有两种电压（发电机电压及升高电压）大容量发电厂的电气主接线图。
图2-1火电厂的电气主接线图WI.3| WI.4)1T£31QF-WL2\ \ 220kVVVQl 4lOkV W2独tr 愛龜馳睿舷（二）配电装置配电装置按电气设备装设地点不同，可分为屋内配电装置和屋外配电装置。
图2・1中，由断路器QF1和QF2,隔离开关QS1-QS4,母线W1-W3,电抗器L1和L2以及馈线WL1和WL2等，构成的配电装置，布置在屋内，称为屋内配电装置，又称发电机电压配电装置；而由断路器QF3〜QF5,相应的隔离开关，母线W4和W5以及出线WL3和WL4等，构成的配电装置，称为屋外配电装置，又称高压配电装置。
300MW发电机组，采用发电机一变压器单元接线，如图2・2所示。
变压器高压侧, 经引线接入220kV系统。
|图2・2 300MW发电机组电气主接线鹵电压互感器及避宙器分龙封闭母线!: 厂用分支封闭母线I L ----------I LO一:主回路封n :闭母线011—发电机；2—主变压器；3—高压厂用变压器（为分裂绕组变压器）4—电压互感器；5—高压熔断器；6—避雷器；7—电流互感器；8—中性点接地变压器由图2・2可看出，300MW发电机组电气主接线具有下述特点：（1）发电机与主变压器的连接采用发电机一变压器单元接线，无发电机出口断路器和隔离开关。
（2）在主变压器低压侧引接一台高压厂用变压器，供给厂用电。
（3）在发电机出口侧，通过高压熔断器接有三组电压互感器和一组避雷器。
（4）在发电机出口侧和中性点侧，每相装有电流互感器4只。
（5）发电机中性点接有中性点接地变压器。
（6）高压厂用变压器高压侧，每相装有电流互感器4只。
发电机和主变压器之间的连接母线及厂用分支母线均采用全连离相封闭母线。
其具有以下优点：（1）供电可靠。
（2）运行安全。
（3）基本消除了母线周围钢构件的发热。
（4）施工安装简便，运行维护工作量小。
(1)发电机。
(2)主变压器。
(3)高压厂用变压器。
(4)电压互感器。
(5)高压熔断器。
(6)电流互感器。
(7)发电不均衡。
(8)中性点接地变压器。
二、600MW发电机组电气部分（一）电气主接线图2-3 600MW发电机组电气主接线图1—发电机；2—主变压器；3—高压厂用变压器4—高压公用变压器；5—励磁变压器；6—中性点接地变压器; 7—电压互感器；8—熔断器；9—高压避雷器厂用分支封闭母线TH"；I1 电压互感器及_IPI（1泸雷器分支封闭母线人9分支封闭母线励磁变由图2・3可看出，600MW发电机组电气主接线具有下述特点：（1）发电机与主变压器的连接采用发电机一变压器单元接线，发电机和主变压器之间没有断路器和隔离开关。
（2）主变压器采用三相双绕组变压器，低压侧绕组接成三角形，高压侧绕组接成星形。
变压器高压侧中性点接地方式为直接接地。
（3）在主变压器低压侧引接一台高压厂用变压器和一台高压公用变压器，供给厂用电。
（4）在发电机出口侧，通过高压熔断器接有三组电压互感器和一组避雷器。
（5）在发电机出口侧和中性点侧，每相装有电流互感器4只。
（6）发电机中性点接有中性点接地变压器。
（7）高压厂用变压器高压侧，每相配置套管式电流互感器3只。
（8）主变压器高压侧每相各配置套管式电流互感器3只，中性点配置电流互感器1只（1 ）发电机。
（2）主变压器。
（3）高压厂用变压器。
（5）电流互感器。
（6）中性点接地变压器。
（7）高压熔断器。
（8）避雷器。
1000MW发电机组，采用发电机一变压器单元接线，如图2・4所示。
变压器高压侧, 经隔离开关和引线接入500kV系统，500kV侧采用一个半断路器接线方式。
图2-4 1000MW发电机组电气主接线图1—发电机；2—主变压器；3、4—高压厂用变压器;5—励磁变压器；6—中性点接地变压器；7、8—电压互感器；9—高压避雷器；10—隔离开关；门一电压互感器由图2・4可看出，1000MW发电机组电气主接线具有下述特点：（1）发电机与主变压器的连接采用发电机一变压器单元接线，发电机和主变压器之间没有断路器和隔离开关，但在主母线上设有可拆连接点。
（2）发电机出口主封闭母线上有接地刀闸，母线接地刀闸能承受主回路动、热稳定的要求。
接地刀闸附近有观察接地刀闸位置的窥视孔。
（3）主变压器采用三台单相双绕组油浸式变压器，低压侧绕组接成三角形，高压侧绕组接成星形。
变压器高压侧中性点接地方式为直接接地。
（4）在主变压器低压侧引接两台容量相同的高压厂用变压器，供给厂用电。
（5）在发电机出口主封闭母线有短路试验装置，主回路T接引至电压互感器柜，通过高压熔断器接有三组三相电压互感器和一组避雷器。
（6）在发电机出口侧和中性点侧，每相装有套管式电流互感器4只。
（7）发电机中性点经隔离开关接有中性点接地变压器。
（8）高压厂用变压器高压侧，每相配置套管式电流互感器3只。
（9）主变压器高压侧每相各配置套管式电流互感器4只，中性点配置电流互感器2 只。
(1 )发电机。
(2)主变压器。
(3)高压厂用变压器。
(4)电压互感器。
(5)电流互感器。
(6)中性点接地变压器。
♦前述300MW发电机组为亚临界火力发电机组，600MW发电机组为超临界火力发电机组，1000MW发电机组为超超临界火力发电机组。
♦超超临界火力发电机组和常规发电机组相比，具有无可比拟的优越性。
但是，发展超超临界机组，在设计和制造方面还有许多关键技术问题有待解决，例如开发新材料就是关键的问题。
数字化发电厂是采用数字方式映射的物理电厂，把庞大的发电厂通过数字0、1精确地表示在电脑的桌面上。
也就是说，从电厂前期可行性研究、设计、基建开始, 到生产运营、企业管理的全过程，全部采用数字描述和数字化存储。
（二）数字化发电厂模式数字化发电厂的模式有以下5种：（1）基于上层网络模式（信息网络）。
（2）基于下层网络模式（FCS网络）。
（3）基于控制网络模式（DCS网络）。
（4）上中下网络合一模式（3层网络）。
（5）数字化发电厂5层网络模型。
5层网络模型组成的数字化发电厂:（1）一次设备层。
（2） DCS层：控制系统。
本层为二次系统层。
（3） SIS层：优化增值。
（4） MIS层：高端信息。
（5） Internet层：网络媒体。
（三）实现数字化发电厂的核心技术（1）采用成熟的FCS数字化仪表或装置。
（2）发电厂“炉、机、电、辅” DCS—体化控制和数字化升压站NCS。
（3）数字化CCTV （工业）网络图像监视技术。
（4）厂级运营优化增值服务技术。
（5）信息层面的数字化高端应用。
（6）系统工程、软件技术、流程技术和先进的计算机辅助设计（CAD）、三维技术（3D）等其它技术。
影响输电电压等级的发展主要有以下原因:由于大容量发电厂的建设地点远离负荷中心，如果采用低压输电，势必造成输送功率的巨大浪费和电能质量的下降，因此，提高输电电压等级就成为必然的选择。
不同电压等级的输送功率和输送距离的关系如表所示。
表2・1不同电压等级的输送功率和输送距离随着电力系统发电容量的增大，特别是大型坑口电站和核电站的投产，虽然输电距离不长，但输送容量很大，也需要采用较高的电压等级。
如果以输送每km每kW电力的线路造价作为单位造价，则在各级电压相应的经济输送容量范围内，线路的单位造价将随输送电压等级的升高而降低。
在相同的输送容量和距离的条件下，输电线的总损耗（包括电阻损耗和电晕损耗）随输电电压等级的升高而降低。
如表所示，750kV线路的线损率约为330kV线路的1/2。
此外，输送相同容量电力的线路走廊的宽度，也随着采用电压等级的升高而降低。
走廊用地在线路总造价中所占比重较大（如美国本部地区500kV线路约占15%~30%）,为减少走廊占地费用，采用超高压输电也就在所难免。
电力系统的发展，必然会打破历史形成的地方电力系统的疆域，逐渐连成大区域或跨区域的联合电力系统。
为了增强电网输送能力，提高系统的运行稳定性，大区电网间的连接多采用500kV或750kV超高压电压等级,甚至采用1150kV的特高压电压等级（一）500kV变电站电气主接线目前，我国500kV变电站的电气接线一般采用双母线四分段带专用旁路母线和3/2断路器两种接线方式。
如图2・5所示，两组母线W1和W2间有两串断路器，每一串的三组断路器之间接入两个回路引出线，如WL1、WL2,处于每串中间部位的断路器称为联络断路器（如QF12）,由于平均每条引出线装设一台半断路器，故称为一台半断路器接线。
500kV超高压变电站的主要电气设备有：(1)主变压器：500kV升压变压器和500kV自耦变压器。
(2)断路器o(3)隔离开关。
(4)电压互感器。
(5)电流互感器。
(6)避雷器。
（一）并联高压电抗器的作用：（1）限制工频电压升高。
（2）降低操作过电压。
（3）消除发电机带长线出现自励磁。
（4）避免长距离输送无功功率并降低线损。
（5）限制潜供电流，有利于单相自动重合闸。
（二）抽能并联高压电抗器：500kV并联电抗器及抽能系统，如图所示。
图27 500KV 并联电抗器及抽能系统接线图500kV()TAQS2工[]FULNrQS1r(5 5")TA[]FU* 6k V电力电缆FUg F[]FU6.6/0.1 1/0.11/36kV电压互盛器有载调压干式变压器580kV・A6±4x2.5%/0.4, S%=4.2TAOL()TA1QF2400 VTV（四）串联电容器补偿（一）基本原理： 高压输电线路的静态稳定输送功率可由下式表示，即当线路中安装有串联电容器补偿后，线路的静态稳定输送功率变为在同一个相角差5的条件下，装有串联电容器补偿前后的稳定输送功率之比为第三节高压交流输变电EUsin 6EUsin 5耳—血1 一心第三节高压交流输变电其中，Kc二XJX L为补偿度，补偿度一般取在25-60%左右。