第一章 发电厂、变电所的一次电气设备
《发电厂电气部分》(含答案版)
《发电厂电气部分》复习第一章能源和发电 1、火、水、核等发电厂的分类火电厂的分类：（1）按燃料分：燃煤发电厂，燃油发电厂，燃气发电厂，余热发电厂，利用垃圾和工业废料作为燃料的发电厂。
（2）按蒸汽压力和温度分：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。
（3）按原动机分：凝汽式汽轮发电厂，燃气轮机发电厂，内燃机发电厂，蒸汽--燃气轮轮机发电厂。
（4）按输出能源分：凝汽式发电厂，热电厂（5）按发电厂总装机容量的多少分：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。
水力发电厂的分类：（1）按集中落差的方式分类：堤坝式水电厂（坝后式，河床式），引水式水电厂，混合式水电厂。
（2）按径流调节的程度分类：无调节水电厂，有调节水电厂（根据水库对径流的调节程度：日调节水电厂，年调节水电厂，多年调节水电厂）。
核电厂的分类：压水堆核电厂，沸水堆核电厂。
2、抽水蓄能电厂的作用调峰，填谷，备用，调频，调相。
3、发展联合电力的效益（1）各系统间电负荷的错峰效益。
（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。
4、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。
5、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。
发电厂变电站电气设备教学课件教学内容
电力系统原理接线图
1.2 发电厂和变电站概述
变电站根据它在系统中的地位，可分为下列几类： 1枢纽变电所 2中间变电所 3地区变电所 4终端变电所
三峡水电站
伊泰普水电站
溪洛渡水电站
火电厂
火电厂
秦山核电站
大亚湾核电站
风电厂
太阳能发电
压水堆核电厂发电方式示意图 1—核反应堆;2—稳压器;3—蒸汽发生器; 4—汽轮发电机组;5—给水加热器;6—给水泵;7—主循环泵 4其它发电方式 利用其他一次能源发电的, 有风力发电、潮汐发电、地热发电、太阳 能发电等。此外, 还有直接将热能转换成电能的磁流体发电等。
1.2 发电厂和变电站概述
2.变电站
电力工业应满足国民经济发展的需要, 因此, 在国民经济中保持电力工 业适度的超前发展是十分必要的。
中国经济的持续快速发展大大推动了电力行业的发展。“十五” （ 2001～2005 年） 后期至2020 年, 中国电力工业将进入一个新的发 展时期, 全国电力装机容量将会实现大幅增长。截至2003 年底, 中国 电力装机容量达到3 .8 亿kW, 预计到2005 年将达到4 .5 亿kW 以上, 2010年将达到6 .5 亿kW 左右, 2020 年将达到9 .5 亿kW 左右。
目前中国百万千瓦以上的水、火、核电站的总数已达到107 座, 比 2000 年初增加27 座。中国已形成以大型发电厂和高效大容量发电机 组为骨干的电力生产体系。进入21 世纪的中国电力工业发展已步入 了大电网、大机组、高参数、超高压和自动化、信息化及全国联网的 新阶段。
1.1 我国电力工业发展简况
太阳能风能互补发电
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书本说明电力系统工程基础--华中科技大学出版社-....doc
书本说明：《电力系统工程基础》－－华中科技大学出版社－－主编：熊信银张步涵第一章绪论电力系统：由发电机、变压器、输电线路以及用电设备（或发电厂、变电所、输配电线路以及用户），按照一定的规律连接而组成的统一整体。
电能的质量指标主要包括：电压，频率，波形电力系统中性点接地接地：为了保证电力网或电气设备的正常运行和工作人员的人身安全，人为地使电力网及其某个设备的某一特定地点通过导体与大地作良好的连接。
电力系统的中性点：星形连接的变压器或发电机的中性点。
电力系统的中性点接地方式：小电流接地：★中性点不接地（中性点绝缘）适用范围3kV~60kV的电力系统★中性点经消弧线圈接地消弧线圈：安装在变压器或发电机中性点与大地之间的具有气隙铁芯的电抗器作用：它和装设消弧线圈前的容性电流的方向刚好相反，相互补偿，减少了接地故障点的故障电流，补偿方式：大多采用过补偿方式。
大接地电流：★中性点直接接地380/220V系统中一般都采用中性点直接接地方式，主要是从人身安全考虑问题。
★中性点经电阻接地适用范围：配网系统第二章发电系统火电厂由三大主机（锅炉，汽轮机，发电机）及其辅助设备组成。
第三章输变电系统第一节概述输变电系统: 包括变电所和输电线路★电气主接线发电厂和变电所中的一次设备，按照一定规律连接而成的电路，称为电气主接线，也称为电气一次接线或一次系统。
★一次设备发电厂或变电所中直接通过大电流或接于高电压上的电气设备称为电气主设备或一次设备。
★二次设备发电厂或变电所中用于对一次设备或系统进行监视、测量、保护和控制的电气设备称为二次设备，由二次设备构成的系统称为二次系统。
第二节输变电设备★电流互感器运行特点：二次绕组不能开路，二次侧必须接地二次接线：单相接线；星形接线；不完全星形接线★电压互感器运行特点：二次绕组不能短路，二次侧必须接地分为电磁式和电容式两种第三节电气一次接线(重点)第一大类有汇流母线接线1. 单母线接线简单、清晰、设备少2. 单母线分段接线减少母线故障或检修时的停电范围3. 单母线分段加装旁路母线接线旁路母线的作用是不停电检修进出线断路器4. 双母线接线具有两组母线W1，W25. 双母线分段接线工作母线分成2段，即母线II，III段，备用母线I不分段6. 双母线带旁路母线接线任一进出线的断路器检修时可不停电7. 一台半断路器接线在母线W1，W2之间，每串接有三台断路器，两条回路，每二台断路器之间引出一回线，故称为一台半断路器接线，又称二分之三接线。
《电业安全操作规程》
《电业安全操作规程》中华人民共和国行业标准《电业安全工作规程》发电厂和变电所电气部分第一章总则第1条为了切实保证职工在生产中的安全和健康、电力系统、发供配电设备的安全运行结合电力生产多年来的实践经验制定本规程. 各单位的领导干部和电气工作人员必须严格执行本规程。
第2条安全生产人人有责。
各级领导必须以身作则要充分发动群众依靠群众要发挥安全监察机构和群众性的安全组织的作用严格监督本规程的贯彻执行. 第3条本规程适用于运用中的发、变、送、配、农电和用户电气设备上工作的一切人员包括基建安装人员。
各单位可根据现场情况制定补充条文经厂局主管生产的领导总工程师批准后执行。
所谓运用中的电气设备系指全部带有电压或一部分带有电压及一经操作即带有电压的电气设备。
第4条电气设备分为高压和低压两种高压设备对地电压在250V以上者低压设备对地电压在250V及以下者. 第5条电气工作人员必须具备下列条件一、经医师鉴定无妨碍工作的病症体格检查约两年一次. 二、具备必要的电气知识且按其职务和工作性质熟悉《电业安全工作规程》发电厂和变电所电气部分、电力线路部分、热力和机械部分的有关部分并经考试合格。
三、学会紧急救护法附录G特别要学会触电急救。
第6条电气工作人员对本规程应每年考试一次。
因故间断电气工作连续三个月以上者必须重新温习本规程并经考试合格后方能恢复工作。
参加带电作业人员应经专门培训并经考试合格、领导批准后方能参加工作。
新参加电气工作的人员、实习人员和临时参加劳动的人员干部、临时工等必须经过安全知识教育后方可下现场随同参加指定的工作但不得单独工作。
对外单位派来支援的电气工作人员工作前应介绍现场电气设备接线情况和有关安全措施。
第7条任何工作人员发现有违反本规程并足以危及人身和设备安全者应立即制止. 第8条对认真遵守本规程者应给予表扬和奖励。
对违反本规程者应认真分析加强教育分别情况严肃处理。
对造成严重事故者应按情节轻重予以行政或刑事处分。
发电厂变电所电气部分
压水堆核电厂的特点
➢二回路系统的水在U形管外部流过，吸收 一回路系统的水的热量后沸腾，产生的蒸 汽进入汽轮机的高压缸做功；
➢高压缸的排汽经再热器再热提高温度后， 再进入汽轮机的低压缸做功；
➢膨胀做功后的蒸汽在凝汽器中被凝结成水， 再送回蒸汽发生器，形成一个闭合回路。
沸水堆核电厂的示意图
沸水堆核电厂
作 用： 把由汽轮机转子旋转的机械能利用发电机 变成电能。
组 成： 包括发电机、励磁装置、厂用电系统和升 压变电站等。
火力发电厂电气系统示意图
二、热电厂
热电厂与凝汽式火力发电厂的不同之处： 将汽轮机中一部分做过功的蒸汽从中段
抽出来直接供给热用户，或经热交换器将 水加热后，把热水供给用户。
热电厂生产过程的示意图
1)坝式水电站
➢在河流上的适当地方建筑拦河坝，形成水 库，抬高上游水位，使坝的上、下游形成 大的水位差。
➢按厂房与坝的相对位置又可分为： 坝后式厂房、溢流式厂房、岸边式厂房、 地下式厂房、坝内式厂房和河床式厂房等。
电、热、冷三联供模式
➢燃气轮机的排气进入余热锅炉，加热其中 的给水并产生高温高压蒸汽，送到汽轮机 中去做功，带动发电机再次发电；
➢塔式太 阳能电 站热力 系统流 程
变电所的类型
枢纽变电所 中间变电所 地区变电所 终端变电所
发电厂变电所电气设备简述
一次设备 ➢ 直接生产、转换和输配电能的设备 。 1．生产和转换电能的设备 包括：同步发电机 、变压器 、电动机 2．开关电器 包括：断路器、隔离开关 、熔断器 、负荷
分类： 凝汽式火力发电厂 热电厂 燃气轮机发电厂
凝汽式火力发电厂生产过程
整个生产过程可分为三个系统： • ①燃烧系统 • ②汽水系统 • ③电气系统
项目12 发电厂、变电所的一次系统
主接线的基本形式
1.有母线接线
2.无母线接线
有母线接线的基本形式
（单母线接线）
（1）单母线接线 （2）单母线分段接线 （3）单母线带旁路母线接线
有母线接线的基本形式 （双母线接线）
（4）双母线接线 （5）双母线分段接线 （6）双母线分段带旁路母线接线 （7）一台半（3/2）断路器接线
无母线接线的基本形式
3）引接外部可取的独立电源
三、变电所所用电及其接线
变电所 中、小型变电所 所用电负荷20KV· A 大、中型变电所 所用电负荷315～560KV· A 所用电及其接线
380/220V三相四线制
两台变压器、两个独立电源
第三节 直流系统
向二次回路中的控制、信号、继电保护 和自动装置供电的电源称为操作电源。
蓄电池提供操作电源及保安电源。
第四节 配电装置
配电装置是发电厂和变电所中用以接受和分 配电能的电气装置，是根据主接线的接线方式， 由开关设备、母线、保护测量电器及其必要的辅助 设备组成的电气建筑物。
一、配电装置的形式 1. 安装地点 1）户内式 2. 组装方式 1）装配式 2）成套式 2）户外式
一、过电压保护 2.内部过电压 操作过电压 谐振过电压
第六节 电力安全知识
一、保证安全工作的组织措施 工作票制度 工作许可制度 操作票制度
二、保证安全工作的技术措施
停电
验电 挂接地线（合接地刀闸）
三、“五防”闭锁 （1）机械闭锁 （2）电磁闭锁 （3）电气闭锁 （4）电脑钥匙 （5）微机闭锁装置
操作电源一般采用直流电。
1.整流装置:将交流电转换成直流电。 2.蓄电池组及交流不停电电源装置 （1）蓄电池 1）220V：专供动力负荷及直流事故照明负荷 2）110V：控制负荷专用 （2）交流不停电电源装置UPS
发电厂及变电所的一次系统
7．电 缆
在大城市、发电厂和变电所内部或附 近以及穿越江河、海峡时，采用电缆线 路送电。
检修电缆线路费时，但优点显著：不 需要在地面上架设杆塔，占用徒土地面 积少，供电可靠，不易受外力破坏，对 人身较安全。
500kV交联聚乙烯电缆结构
110kV交联电缆
VLV22-4等芯电缆
电缆捆
8．架空线路
一般与断路器配合使用。
分类方式及类ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ多样：户内（GN表示）、户
外（GW表示）；单柱式、双柱式、三柱式；水 平旋转式、垂直旋转式、摆动式、插入式；带接 地刀闸、不带接地刀闸。
4．互感器
（1）将一次回路的高电压和大电流变换成二次回路标准的低 电压、小电流。电压互感器二次侧额定电压为 100V 或 100/ 3 V；电流互感器二次侧额定电流为 5A 或 1A，从 而使测量仪表和继电保护装置标准化、小型化。另外， 使二次设备的绝缘水平按低电压设计，降低成本。
没有开断短路电流的能力，不能作为电路中的保护开
关，需与具有开断短路电流能力的断路器或熔断器配合使 用：故障电流由断路器或熔断器开断，负荷开关则负责完 成负荷电流的分合操作。
结构简单、制造容易且便宜，某些场合可取代常规断
路器保护的方案。
种类多：油负荷开关、真空负荷开关、SF6负荷开关、
产气式负荷开关、压气式负荷开关等。 使用较多
由一次设备依一定规律连接起来为完成电能 的发、变、输、配任务所所构成的电路，称为 电气主接线，也称为一次回路或一次系统。
2．二次设备、二次系统
对一次设备的工作进行测量、控制、监 测、调节、保护，以及为运行维护人员提供 运行工况或生产指挥信号所用的设备称为二 次设备。例如测量表计、控制及信号器具、 继电保护装置、自动装置、远动装置等。
电力工程概论教学课件PPT发电厂、变电所的一次系统
第一节 发电厂、变电所主接线
电气设备及保护控制
dianligongcheng
教学要求： ➢熟悉电气主接线的基本形式、接线特点及应用 重 点：常用主接线的接线特点及适用范围 难 点：技术经济比较确定最优方案
电气设备及保护控制
dianligongche一n、g 概述
1 、 主接线的定义
电气设备图及5-4保护控制
dianligo3n）g、ch单e母n线g带旁路母线接线
（1）接线形式：图5-5
旁路母线WBa是通
过旁路断路器QFa与
旁 路
主母线WB相连，通 母
过旁路隔离开关QSa 线
与每一出线相连。旁
主
路隔离开关QSa倒闸
母
操作用。
线
旁路隔 离开关
旁 路 断 路 器
电气设备图及5-5保护控制
1)、电气主接线（主电路）：指发电厂或变电站中的一次设备 按照设计要求连接起来，表示生产、汇聚和分配电能的电路。
2）、电气主接线图：指电气主接线中的设备用标准的图形符 号和文字符号表示的电路图。图5-1
2 、 主接线的作用：
1）、可以了解各种电气设备的规范、数量、联接方式和作用， 以及和各电力回路的相互关系和运行条件等。
电气设备图及5-5保护控制
dianligong3）c、he单n母g线带旁路母线接线
（3）特点 同一电压等级，各回路经过断路器、隔离开关接至公共
母线。把每一回线与旁路母线相连。 ➢优点：每一进出线回路的断路器检修，这一回路可不停电 ➢缺点：设备多，操作复杂。 (4)适用
35kV及以上有重要联络线路或较多重要用户时采用，回 路多采用专用旁母，否则采用简易接线。
轨道交通电气工程概论习题答案
轨道交通电气工程概论第一章1、电力工业的主要特点是什么？① 电能的生产、传输、消耗同时完成, 电能不能大量存储；②电力系统的暂态过程非常迅速；③ 除含有直流输电系统的复合电力系统外, 电力系统中的频率是统一的；④电力系统中的事故时有发生,造成供电中断的事故会造成重大损失；⑤电力系统的容量和覆盖的地理X 围越来越大,其特征是：大容量、跨地区和国界、高电压、高度自动化、交直流混合；⑥ 各电力系统的组成要素和运行特点各不相同,它随系统的发展而改变.2、电力系统主要由哪几部份构成,其作用如何？电力系统是由发电厂、变电所、输电线、配电系统与负荷组成的.是由多个发电、输电、变电、配电、用电、控制等子系统构成的电能生产和消费的庞大网络.它的功能是将自然界的一次能源通过发电动力装置〔主要包括锅炉、汽轮机、发机电与电厂辅助生产系统等〕转化成电能,再经输、变电系统与配电系统将电能供应到各负荷中心,通过各种设备再转换成动力、热、光等不同形式的能量,为地区经济和人民生活服务.3、什么是电力系统的一次系统、二次系统？发电厂和变电所的电气设备分为一次设备和二次设备.一次设备〔也称主设备〕是构成电力系统的主体,它是直接生产、输送和分配电能的设备,包括发机电、电力变压器、断路器、隔离开关、电力母线、电力电缆和输电路线等.二次设备是对一次设备进行控制、调节、保护和监测的设备,它包括控制器具、继电保护和自动装置、测量仪表、信号器具等.二次设备通过电压互感器和电流互感器与一次设备取得电的联系.一次设备与其连接的回路称为一次回路.二次设备按照一定的规则连接起来以实现某种技术要求的电气回路称为二次回路. 继电保护和安全自动装置,调度自动化和通信等辅助系统是二次系统.4、火电厂有几类？它们的主要运行特点是什么？请简述其生产流程.用煤、天然气等作为燃料,,只要发电设备正常、燃料充足,就可按其额定装机容量发电；② 火电厂有最小技术出力的限制,负荷太小时可能浮现锅炉燃烧不稳定的现象；③ 火电厂机组起动技术复杂,且需耗费大量的燃料、电能等；④ 火电厂所消耗的燃料和冷却水量相当大.转化为机械能〕；汽轮机带动发机电发电,送电5、核电厂的运行原理是什么？结合日本大地震简述你对核电厂的认识.核电厂主要由反应堆、蒸汽发生器、汽轮机与发机电4 部份组成. 反应堆核心称堆蕊,核燃料U235o 或者Pu235o 放在堆蕊中.堆蕊为中子轰击原子核产生裂变能的中枢,称活性区.反应堆内核裂变所产生的热能使堆蕊温度极高,需用冷却剂加以吸收.冷却剂吸热增温后,经一次回路流到蒸汽发生器,热量传递给二次回路管道中的水,使其变为蒸汽.冷却剂最后用泵抽回反应堆.蒸汽从二次回路进入汽轮机做功,驱动发机电.6、架空输电路线由哪几个主要部份组成,其作用如何？,架设在地面之上.,有足够粗的截面 〔以保持适当的通流密度〕 和较大曲率半径 〔以减小电晕放电〕； 绝缘子串由单个悬式〔或者棒式〕绝缘子串接而成 ,需满足绝缘强度和机械强度的要求.7、变电站〔所〕如何分类的？简述几种典型变电站功能.变电所是联系发电厂和电力用户的中间环节,起电压变换和分配电能作用.,汇集多个电源,连接电力系统的高压和中压, 电压等级 330 kV 以上,负责向区域变电所和中间变电所供电.,使长距离输电路线分段,高压侧以交换潮流为主,起功率交换作用.普通汇集 2~3 路电源, 电压等级 220~330 kV.通过 功率, 降压向当地用户供电,停电将使区域电网解列,110 kV 或者 220 kV--110 kV 或者35 kV. 当该变电所停电时将使该地区的供电中断.：在输电路线的终端 ,直接向电力用户供电 ,高压侧电压普通为110 kV.当全所停电时,只影响该变电所的供电用户.,110 kV 或者 220 kV--27.5 kV 或者 55 kV,用于向 电气化铁路的电力牵引网和电力机车供电,是一种特殊的终端变电所.8、变电所的主要主接线有哪几种形式？有汇流母线和无汇流母线两大类 ,前者包括单母线结线、双母线结线；后者包括单元结线、桥形结线. 9、断路器和隔离开关的主要区别是什么？各有何用途？高压断路器既能切除正常负载,又要能排除短路故障, 同时承担控制和保护双重责任隔离开关不能用来切断负荷电流或者短路电流.隔离开关主要用来将高压配电装置中需要停电的部份与带电部份可靠地隔离 , 以 保证检修工作的安全. ①隔离高压电源,将需检修或者需隔离的电气设备与带电部份可靠地断开,形成明显 断点,确保操作人员和电气设备安全； ②倒闸操作,在双母线接线的配电装置中,可利用隔离开关将设备或者供电线从一组 母线切换到另一组母线；③接通或者断开小电流电路,接或者断开励磁电流不超过 2 A 的空载变压器、电容电流 不超过 5A 的空载路线与互感器和避雷器断路器主要任务是：①在正常情况下开断和关合负载电流,分、合电路；②当电力系统发生故障时,切除故障电路；③配合自动重合闸多次关合或者开断电路.10、电流互感器副边为什么不能开路？电压互感器副边为什么不能短路？隔离开关的作用是①隔离高压电源② 倒闸操作③ 接通或者断开小电流电路；同一个电流互感器的I 是固定的, 由U＝IR 得当副边开路时R 无限大, 电压U 也会无限大,所以当电流互感器开路时容易产生高压电击事；同样的电压互感器里U 是固定的, 由I＝U/R,当电压互感器短路时,会产生大无限大的电流,从而烧毁互感器.第二章1、轨道交通电气化起源于什么年代？世界上第一条真正意义的电气化轨道交通诞生于1879 年.2、电气化铁路运输有何优越性？电气化铁路是以电能作为牵引动力的一种交通运输形式,它具有牵引功率大、能源综合利用率高、劳动生产率高、不污染环境、便于实现自动化控制、能促进沿线地区电力工业发展的特点, 已成为铁路运输现代化的标志.3、电力牵引负荷有何特点？它对电力系统有哪些不利影响？挪移负荷特点影响：电压电流波动剧烈, 电压过低时造成列车启动艰难, 电流波动过大造成保护灵敏度降低.单向负荷特点：不对称,不产生负序分量.直流负荷特点：产生谐波分量.4、什么叫牵引供电系统？它由哪几部份组成？牵引供电系统包括牵引变电所和牵引网两大部份.牵引电力系统：将地方电力系统的电源引入牵引供电系统,通过牵引变压器变压为合适电力机车运行的电压制式, 向电力机车提供连续电能..牵引变电所：由牵引变压器、高压断路器等一次设备和用于监控的二次设备组成,其主要作用是将电力系统送来的三相高压电变换为适合电力机车使用的电能,并降低电力牵引负荷对电力系统的不良影响.牵引网：包括馈电线、接触网、钢轨、回流线、大地回路.馈电线是连接牵引变电所和接触网的电力供给线,多为铜绞线；钢轨在电气化铁路中有三大作用：列车导轨、牵引电流的电气回路、信号系统的信号回路；回流线是连接钢轨和牵引变电所的电连接线,主要为回流提供电气通路.接触网是牵引网的核心,是电气化铁道的主要供电设施,功能是全天候不间断地向电力机车供电.5 、轨道交通有哪些形式,各有什么优缺点？城市轨道交通种类繁多,按用途分城市铁路、市郊铁路、地下铁道、轻轨交通、城市有轨电车、独轨交通、磁悬浮路线、机场联络铁路、新交通系统等.具有节能、省地、运量大、全天候、无污染〔或者少污染〕又安全等特点,属绿色环保交通体系,符合可持续发展的原则,特殊适应于大中城市.优点都差不多, 自行可再发挥.轨道交通包括了地铁、轻轨、空中轨道列车、有轨电车和磁悬浮列车等.,优点：节省土地、减少噪音、减少干扰、节约能源、减少污染特点：〔1〕列车运行使用自动化信号系统〔2〕列车运行使用专用轨道和车站〔3〕列车运行最高时速普通为每小时200 公里〔4〕列车最大编组为 4 节〔5〕轻轨路线单向每小时运量为1~3 万人,运能与轻轨相比较大.它必须有单独的道路；车辆由多节车箱组成,速度与加速都较快；有复杂的信号系统；并需有较高的站台上下客.行驶的道路普通在地面、地下和高架线上.优点：节省土地、减少噪音、减少干扰、节约能源、减少污染.缺点：建造成本高、建设周期长、前期时间长、抗自然灾害能力弱.是一种悬挂式单轨交通系统. 轨道在列车上方, 由钢铁或者水泥立柱支撑在空中. 由于将地面交通移至空中,在无需扩展城市现有公路设施的基础上,可缓解城市交通难题. 由于它设计上的独特性,从而具有造价低、工程快、无污染、占地面积小、可拆卸等优点.它每小时的运输量可达到1 万5 千人次.对于中型城市来说,路面电车是实用廉宜的选择.一公里路面路面电车线所需的投资只是一公里地下铁路的三分一；无需在地下挖掘隧道；相较其他路面交通工具,路面电车更有效减少交通意外的比率；路面电车因为以电力推动关系,车辆不会排放废气,是一种无污染的环保交通工具.缺点：速度慢、噪声大、占用城市街道、舒式度差成本不与公共汽车低,对小型城市来说财政负担颇重；效率比地下铁路低：路面电车的速度普通较地下铁慢,除非路面电车行驶的大部份路段是专用的<主要行驶专用路段的路面电车普通称为轻便铁路>；路面电车每小时可载客约7000 人,但地下铁路每小时载客可达12,000 人.路面电车路轨占用路面,路面交通要为路面电车改道,并让出行车线；需要设置架空电缆.优点总的来说,磁悬浮列车具有高速,低噪音,环保,经济和舒适等特点.缺点：1. 磁悬浮有一大缺点,它的车箱不能变轨,不像轨道列车可以从一条铁轨借助道岔进入另一铁轨.一条轨道只能容纳一列列车往返运行,使用效率越.2. 由于磁悬浮系统是凭借电磁力来进行悬浮,导向和驱动功能的,一旦断电,磁悬浮列车将发生严重的安全事故, 因此断电后磁悬浮的安全保障措施仍然没有得到彻底解决.3. 强磁场对人的健康,生态环境的平衡与电子产品的运行都会产生不良影响.6 、地铁和轻轨有什么区别和联系？__都可以建在地下、地面或者高架上.都选用轨距为1435 毫米的国际标准双轨作低为列车轨道〔增强轨道的稳定性,减少养护和维修的工作量,增大回流断面和减少杂散电流〕.区别：国际标准：A、B、C 三种型号,对应3 米、2.8 米、2.6 米列车宽度.A 型或者B 型列车称地铁,采用5~8 节编组列车；C 型列车称轻轨〔##8 号线除外〕,2~ 4 节编组列车,列车的车型和编组决定了车轴分量和站台长度.我国标准：轴重相对较轻,单方向输送能力在 1 万~3 万人次的轨道交通系统,称轻轨；每小时客运量 3 万~8 万人次的轨道交通系统,称地铁.7 、地铁和轻轨供电系统由哪些部份组成？地铁与轻轨的供电系统分为主变电所、牵引变电系统、变配电系统3 部份.8、请简述磁浮列车的分类与其基本原理.分类：常导吸引型,超导排斥型.原理：磁悬浮列车利用"同名磁极相斥,异名磁极相吸〞的原理,让磁铁具有抗拒地心引力的能力,使车体彻底脱离轨道, 悬浮在距离轨道约 1 厘米处,腾空行驶,创造了近乎"零高度〞空间飞行的奇迹.磁悬浮列车是一种利用磁极吸引力和排斥力的高科技交通工具.简单地说,排斥力使列车悬起来、吸引力让列车开动.吸力悬浮系统：利用机车上的常规电磁铁和导轨上的铁磁轨道相互吸引,把列车吸上来,悬空运行斥力悬浮系统原理:利用电磁感应原理,使车轮和钢轨之间产生排斥力,从而将机车悬空运行.常导型也称常导磁吸型, 以德国高速常导磁浮列车transrapid 为代表,它是利用普通直流电磁铁电磁吸力的原理将列车悬起,悬浮的气隙较小,普通为10 毫米摆布. 常导型高速磁悬浮列车的速度可达每小时400~500 公里,适合于城市间的长距离快速运输.而超导型磁悬浮列车也称超导磁斥型, 以日本MAGLEV 为代表.它是利用超导磁体产生的强磁场,列车运行时与布置在地面上的线圈相互作用,产生电动斥力将列车悬起,悬浮气隙较大,普通为100 毫米摆布,速度可达每小时500 公里以上.这两种磁悬浮列车各有优缺点和不同的经济技术指标,德国青睐前者,集中精力研制常导高速磁悬浮技术;而日本则看好后者,全力投入高速超导磁悬浮技术之中9、目前磁悬浮研究重点是什么？你有什么看法？目前对磁悬浮的研究：1.提高运输能力.车辆载客量,列车编组,行车密度.2.降低造价和成本.全线铺设地面绕组.3.降低能耗.直线机电阻力,导轨涡流阻力等电气阻力.悬浮导向耗能4.运输组织模式的研究.点对点,换乘5.安全制动和降低噪声的研究.6.海上运输,垂直发射等.第三章1、什么是高速铁路？高速铁路是指通过改造原有路线,使营运速率达到每小时200 公里以上,或者专门修筑新的"高速新线〞,使营运速率达到每小时250 公里以上的铁路系统. 高速铁路是指通过改造原有路线〔直线化、轨距标准化〕,使营运速率达到每小时200 公里以上,或者专门修筑新的"高速新线〞,使营运速率达到每小时250 公里以上的铁路系统.高速铁路除了在列车在营运达到速度一定标准外,车辆、路轨、操作都需要配合提升.广义的高速铁路包含使用磁悬浮技术的高速轨道运输系统.2、什么是高速铁路技术体系？高速铁路技术体系指由高速铁路的运输组织、列车控制、轨道结构、牵引供电和动车组等技术结合在一起的,为高效、安全、高速完成铁路运输而形成的一套系统集成技术和标准.3、中国高铁的"四纵四横〞的具体内容是什么？四纵：—## —##—## —## ##—##—##四横：##—## ##—## ##—##—## ##—##—##4、世界高速铁路的格局如何？5 、中国在世界高铁格局中的地位如何？中国高速铁路建设规模之巨,速度之快,远非当今世界任何一个国家可比.线路长度, 中国计划修筑的高速铁路〔客运专线〕总长为12000km,目前世界投入运营高速铁路总长惟独6300km 摆布.在高速动车组的需求量、客流量等方面,其他国家同样是难与中国相提并论. 因此, 中国势必成为世界上一个举足轻重的高速铁路大国, 中、日、韩三国为主的亚洲高速铁路必然会成为全球关注的中心.第四章1、牵引负荷的特性有哪些？牵引供电系统的任务是向电力机车〔动车组〕供电.牵引供电系统的负荷特性,主要取决于电力机车的电气特性、铁路线路条件和运输组织方案等因素.1. 电力机车的电气特性2. 列车的负荷特3 . 铁路运输组织方案4 牵引变电所负荷特性5. 客运专线负荷特性2、简述牵引供电系统的组成与其原理？向电力机车供给牵引用电能的系统.主要由牵引变电所和接触网组成.牵引变电所将电力系统通过高压输电线送来的电能加以降压和变流后输送给接触网, 以供给沿路线行驶的电力机车3、牵引供电系统与其他供电系统的区别有哪些？它们的基本功能和作用是一样的,但系统结构、网络拓扑以与一些具体技术和要求又不尽相同.表现在：1.干扰2.通讯结构3.系统功能与容量4.通讯媒介5.可靠性4、牵引网的供电方式有哪几种,分别有什么样的特点？<1>. 直接供电方式<TR>结构简单,投资至少,维护费用低.在负荷电流较大的情况下,钢轨电位高；对弱电系统的电磁干扰较大.<2> BT<吸流变压器>供电方式电磁兼容性能好,对周围环境影响小.接触网中串接吸流变压器,牵引网阻抗增大,供电臂压降增大,牵引变电所的供电距离缩短.<3> 带回流线的直接供电方式<TRNF>相对直接供电方式,钢轨电位和对通信路线的干扰有所改善.钢轨电位降低；牵引网阻抗降低,供电距离增长；对弱电系统的电磁干扰减小.相对BT 方式,结构简单,投资少,维护费用低；牵引网阻抗减小,供电距离增长.<4> AT<自耦变压器>供电方式AT 供电方式接触网结构复杂,供变电设施较多,运营维护难度较大.5、牵引供电系统的特殊问题有哪些？可采取什么样的措施解决？1〕两相供电时,为求得对电力系统的平衡,变电所采取换相连接,导致27.5 kV 侧接触网电分相浮现.高速和重载运输要求机车受电弓平滑连续受流, 电分相由于机械、电气的弱点,成为速度和牵引力损失的主要原因,最薄弱环节之一.自动过分相装置是解决问题的方法之一,但因电压高、转换动作频繁,使其准确性和可靠度在应用中受到严峻挑战.该技术国内还在研究, 国外存在技术缺陷. 〔2〕高速、重载运输都需要大容量供电,为满足国家标准中电力系统对电气化铁道以负序为突出的电能质量限制指标,原有两相供电方式所使用的补偿技术已无法适应.〔3〕我国高铁可能是高、中速混跑模式,除负序外,无功和谐波仍然存在, 电能质量不能改善,面临高价电费.速度和牵引力损失使高中速列车的速差进一步拉大, 影响整体运能.6、什么是电分相,为什么要采取电分相？换相联接后各供电区段需要用分相绝缘器分隔,称电分相.牵引供电系统电分相环节是制约列车运行速度的瓶颈之一.7、自动过分相有哪几种形式,各有何优缺点？地面开关自动切换方案：性能指标最高,没有供电死区,速度损失最小,与路线条件无关, 日本,法国有成功经验,是未来最有发展前途的技术方案.柱上断电方案：通过分相时,容易因为电感存在产生谐振过电压. 国外铁路以交直交机车为主,过电压现象并不严重,其成功经验我国目前以直流机车为主的现实, 借鉴意义不大.并且,这种方案仍然是对器件式电分相的改良,结构复杂,能够基本解决受电弓的拉弧问题,但是不能彻底解决硬点的问题,这明显与高速铁路发展的总体趋势相悖.车载自动断电过分相方案：相对以上两种具有投资较少,设备可靠性高,检修维护简单,合用速度X 围广的突出优点,是目前最适合我国国情和铁路现实的一种自动过分相方案.8、什么是牵引变电所电气主结线图,并简述其工作过程.AT 牵引变电所主接线AT 牵引供电系统采用的是2×25kV 电压供电, 由正馈线、负馈线和钢轨形成电能的通路,供电能力强,每一个供电臂的供电距离可以达到约50km,合用于高速、重载电气化铁路.供电臂沿线通常每隔10km 设置一座AT 站.AT 牵引变电所普通采用三相-二相变压器,如SCOTT、伍德桥、十字交叉、当量平衡、阻抗匹配等接线的变压器, 由于负荷重,变压器容量较大.除了牵引侧的电压等级,这种牵引变电所总的来说,在主接线上无过多特殊之处.9、什么是同相供电系统？有何优缺点？定义：路线上不同牵引变电所供电的区段接触网电压相位相同,路线上无电分相环节的牵引供电系统.优点：〔1〕各变电所结构和接线彻底相同,一次系统不存在换相联接,牵引侧供电臂电压相同,取销分相绝缘器,适合高铁运行；变电所结构和接线彻底相同, 便于运行维护.〔2〕由于对称补偿装置作用,可以彻底消除系统不平衡,滤除谐波并补偿无功. 使变化剧烈、含有大量谐波、低功率因数的不对称单相牵引负荷,对电力系统而言相当于一个纯阻性的三相对称负荷.〔3〕最大限度提高变压器容量的利用率,常规系统除单相变压器外,其余在实际中容量都不能得到充分利用.YN,d11 接线,容量利用率只能达到76%.基于YN,d11 接的同相牵引供电系统,可达100%.〔4〕供电的灵便性和可靠性提高,根据要求断开或者闭合分段断路器,实现单边或者多边或者贯通式供电,使牵引网电压损失和功率损失降低.第五章1、接触网的作用是什么？接触网是沿铁路线架设的为电力牵引机车提供电源的特殊供电装置,它的用途是将变电所输出的电能通过接触网的接触导线供给沿线运行的电力机车.2、接触网有什么样的特点？〔1〕环境特性；〔2〕备用特性；〔3〕机电特性；〔4〕负荷特性；〔5〕学科特性3、接触网的基本组成有哪些？〔1〕支柱与基础；〔2〕支持装置；〔3〕定位装置；〔4〕接触悬挂；〔5〕供电辅助设施；接触悬挂：主要包括承力索、吊弦、接触线与连接它们的零件等支持装置：由腕臂、拉杆〔或者压管〕、定位装置等连接件组成,用来悬吊和支持接触悬挂,并将其负荷传递给支柱或者其他建造物.支柱与基础：支柱与基础用以承受接触悬挂和支持装置的全部负荷,并把接触悬挂固定在规定的位置和高度上.4、城市接触网有哪几种类型,分别有什么样的优缺点？接触网分为架空式接触网和第三轨<接触轨, 以下简称三轨> 式接触网.三轨式接触网仅用于地铁与封闭的城市铁路和轻轨,架空式接触网除此还可用于铁路干线、城市地面和工矿机电车电力牵引路线.刚性架空接触网具有结构紧凑、占用净空小、维护方便的特点,广泛应用于城市轨道交通的地下路线,它有"T 型汇流排+接触线〞和"II 型汇流排＋接触线〞两种形式.T 型汇流排需用汇流排线夹夹持接触线,结构较型汇流排复杂,零件多,单位重量重.II 型汇流排结构紧凑,它通过自身弹性夹持接触线,零件较少,应用较多柔性架空接触网具有较好的弹性,广泛应用于干线电气化铁路和城市轨道交。
110kV降压变电所电气一次部分的设计毕业设计
摘要本毕业设计通过对110KV变电站一次部分的设计，完成了对负荷的分析、主变压器的选择、无功补偿装置的选择、电气主接线的选择、各电压等级负荷的计算、最大持续工作电流及短路电流的计算、变压器、高压断路器、隔离开关、母线、绝缘子和穿墙套管、电流互感器、电压互感器、接地刀闸、避雷器的配置、选择、校验工作。
关键词：电气一次部分设计计算短路电流变电站110kV降压变电所电气一次部分的设计第一章：设计概况一．设计题目110kV降压变电所电气一次部分的设计二．所址概况1．所址地理位置及地理条件变电所位于某中型城市边缘，所区西为城区，南为工业区，所址地势平坦，交通便利，进出线方便，空气污染轻微，不考虑对变电所的影响。
2．所区平均海拔200米，最高气温40℃，最低气温-18℃，年平均气温14℃，最热月平均最高气温30℃，土壤温度25℃。
三．系统情况如下图：四．负荷情况：五．设计任务1．负荷分析及主变压器的选择。
2．电气主接线的设计。
3．变压器的运行方式以及中性点的接地方式。
4．无功补偿装置的形式及容量确定。
5．短路电流计算（包括三相、两相、单相短路）6．各级电压配电装置设计。
7．各种电气设备选择。
8．继电保护规划。
9．主变压器的继电保护整定计算。
六．设计目的总体目标：培养学生综合运用所学各科知识,独立分析和解决实际工程问题的能力。
第二章：负荷分析及主变选择一．负荷分析：１．负荷分类及定义1）一级负荷：中断供电将造成人身伤亡或重大设备损坏，切难以修复，带来极大的政治、经济损失者，属于一级负荷。
一级负荷要求有两个独立电源供电。
2）二级负荷：中断供电将造成设备局部破坏或生产流程紊乱，且较长时间才能修复或大量产品报废，重要产品大量减产，属于二级负荷。
二级负荷应由两回线供电。
但当两回线路有困难时（如边远地区），允许有一回专用架空线路供电。
3）三级负荷：不属于一级和二级的一般电力负荷。
三级负荷对供电无特殊要求，允许较长时间停电，可用单回线路供电。
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20
50
20（4S）
ZN5-10/630
630
20
50
20（2S）
0.05
0.1
专用CD型
ZN5-10/1000
1000
20
50
20（2S）
ZN5-10/1250
1250
25
63
25（2S）
ZN12-10
10
1250
2000
25
63
25（4S）
0.06
0.1
CT8等
ZN12-10/1250~3150-
④外壳带电，必须与大地绝缘，人体不许触及，但燃烧爆炸的危险性较小
现广泛用在不需频繁操作及不要求高速开断的场合
少油断路器（SN、SW型）
SN10-10型高压少油断路器
1－铝帽2－上接线端3－油标4－绝缘筒（内装灭弧室及触头）5－下接线端6－基座
7－主轴8－框架9－断路弹簧
现广泛用在不需频繁操作及不要求高速开断的场合
（二）、高压开关设备的分类
1、仅用来在正常工作情况下，断开或闭合正常工作电流的开关电器。如高压负荷开关。
2、仅用来断开故障情况下的过负荷电流或短路电流的开关电器，如高低压熔路器。
3、既用来断开或闭合正常工作电流，也用来断开或闭合过负荷或短路电流的开关设备，如高压断路器、低压空气开关等。
4、不要求断开或闭合电流，只用来在检修时隔离电压的开关电器，如隔离开关等。
可连续多次重合闸，能进行频繁操作，开断电容电流性能好。
35KV及以下户内变电所、工矿企业中较频繁操作的场所。
六氟化硫
单压式结构简单，密封要求严，对工艺和材料要求高。
额定电流和开断能力都可以做的很大，各种开断性能均好。
110KV及以上大容量变电所及频繁操作场所。
固体产气
结构简单，重量轻，制造方便。
额定电流和开断电流不易做的大，断口电压亦不易做的高。
0.15
0.2
CT8
CD10 I
1000
16
300
40
16（4S）
SN10-10II
1000
31.5
500
80
31.5（2S）
0.06
0.2
CD10 I、II
SN10-10III
1250
40
750
125
40（2S）
0.07
0.2
CD10 III
2000
40
750
125
40（4S）
3000
40
750
125
①开关触头在绝缘泪中闭合和断开
②油兼有灭弧和绝缘功能，油量多
③结构简单，但体积较大，耗用钢材多
④外壳接地，人体触及无触电危险，但有易燃易爆危险
过去曾广泛应用，但其缺点较严重，因此现已趋于淘汰
少油断路器（SN、SW型）
①开关触头在绝缘油中闭合和断开
②油只作灭弧介质用，油量少
③结构简单，且体积小，重量轻
3－下接线端（后面出线）4－机构箱5－合闸电磁铁
6－分闸电磁铁7－断路弹簧8－底座
六氟化硫（SF6）断路器（LN、LW）
①开关触头在SF6气体中闭合和断开
②SF6气体兼有灭弧和绝缘功能
③灭弧能力强，亦属高速断路器
④SF6气体本身无毒，但在电弧的高温作用下会产生氟化氢等有强烈腐蚀性的剧毒物，检修时应注意防毒
保证开断元件有可靠的对地绝缘，承受开断元件的操作力及各种外力。
传动元件
各种连杆、齿轮、拐臂、液压管道、压缩空气管道等。
将操作命令及操作力传递给开断元件的触头及其它部件。
基座
开关本体的底架、底座等。
整台产品的基础。
操动机构
弹簧、液压、电ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ、气动及手动机构的本体及其配件等。
为开断元件分合闸操作提供能量，并实现各种规定的操作。
6、额定动稳定电流（Iem）
断路器能够承受短路电流电动力作用的性能，这个电流值的大小由导电及绝缘部分的机械强度所决定。
7、合闸时间
对有操作机构的断路器，自发出合闸信号（即合闸线圈加上电压）起，到断路器接通时为止所经过的时间，为断路器的合闸时间。
8、分闸时间
断路器开断过程的快慢的参数。从得到分闸命令起，到断路器电弧熄灭为止经过的时间，称为断路器的全分闸时间。从电力系统对开断短路电流的要求看，希望分闸越快越好，即对于高压断路器，固有分闸时间和燃弧时间都必须尽量缩短。
敞开式组合电器
C
操作机构
熔断器
例1：SN 10-10 / 3000-31.5
S－少油N－户外10设计系列号10千伏/3000安额定工作电流31.5千安额定开断电流。
例2：DW1-35/1000-25
D－多油W－户外1设计系列号35千伏/1000A额定工作电流25千安额定开断电流
例3：SW2-35/1000-16
真空断路器（ZN、ZW型）
①开关触头在高真空（气压为10-2～10-6Pa）的容器内闭合和断开
②灭弧能力强，燃弧时间短，属高速断路器
③触头不受外界有害气体的侵蚀，电磨损小，寿命长
④结构简单，体积小，重量轻，且可采用积木式结构，系列性强
⑤无易燃易爆介质，因此无易燃易爆危险
1－上接线（后面出线）2－真空灭弧（内有触头）
LN2-35II
1250
25
63
25（4S）
LN2-35III
1600
25
63
25（4S）
LN2-10
10
1250
25
63
25（4S）
0.06
0.15
CD12 I
CD8 I
（二）、断路器的种类和特点表1-4
表1-4断路器的分类及主要特点表
类别
结构特点
技术性能
主要场所
多油
触头系统及灭弧室安装在接地的油箱中，主要用油作为对地的绝缘介质。
③结构较复杂，但亦可采用积木式结构，系列性强
主要用于超高压电网中及不适于采用SF6断路器的高寒地区
表1-2高压短路器基本组成部分的主要零部件及功能表
名称
主要零部件
功能
开断元件
主灭弧室、主触头系统、主导电回路、辅助灭弧室、辅助触头系统、并联电阻等。
开断及关合电力线路，安全隔离电源。
支持绝缘件
瓷柱、瓷套管、绝缘套等构成的支柱本体、拉紧绝缘子等。
0.06
0.4
CT2-XG
SW2-35/1500
1500
24.8
1500
63.4
24.8（4S）
油内
SN10-35I
35
1000
16
1000
40
16（4S）
0.06
0.2
0.25
CT10
CD10N
SN10-35II
1250
20
50
20（4S）
SN10-10I
10
630
16
300
40
16（4S）
0.06
35KV及以下户外小容量变电所
此外还有压缩空气开关、磁吹开关
（三）、断路器（及操作机构）产品型号的的编制
安装地点代号：户内（N）、户外（W）
表1-5产品字母代号
少油断路器
D
多油断路器
K
空气断路器
L
六氟化硫断路器
Z
真空断路器
C
磁吹断路器
Q
产气断路器
F
负荷开关
G
隔离开关
J
接地短路器
ZF
全封闭式组合电器
SH
9、自动重合闸性能
10、部分常用高压断路器技术数据。见表1-3
表1-3部分常用高压断路器技术数据
类别
型号
额定电压
kV
额定电流
A
开断电流
kA
断流
容量
MV·A
动稳定电流峰值/kA
热稳定电流
kA
固有分闸时间/s≯
合闸时间/s≯
配用操动机构型号
油外
SW2-35/1000
35
1000
16.5
1000
45
16.5（4S）
S－少油W－户外2设计系列号35千伏/1000A额定工作电流16千安额定开断电流
例4：ZN12-10/1250-25
Z－真空N－户内12设计系列号10千伏1250A额定工作电流25千安，额定开断电流。
表1-6操作机构操作方式字母代号
操作方式
手动
电磁
电动机
弹簧
重锤
气动
液压
字母代号
第一章发电厂、变电所的一次电气设备
第一节 概述
一、发电厂、变电所一次设备的概念
直接生产和输配电能的设备称为一次设备。包括发电机、变压器、断路器、隔离开关、母线、电抗器、自动空气开关、电力电缆、架空线路、避雷器、电流互感器、电压互感器等。
二、电力系统的描述
为了提高供电的可靠性和经济性，目前广泛地将许多发电厂用电力网络连接起来并联工作。这些由发电厂、配电装置、升压和降压变电所、电力线路及电能用户所组成的统一整体，称为电力系统。电力系统中由各级电压的输配电线路和变电所组成的部分称为电网。
(一)、高压开关设备的基本要求
1、可靠性要求高。
2、能承受很大的瞬时功率。电力系统中的故障电流往往为几倍、几十倍的额定电流，持续时间达几秒钟。开关设备具有能承受，开断及关合故障电流的能力。
3、动作时间快速。开断故障电流时间的快慢，会影响电力系统传输功率的大小及系统运行的稳定。要求断路器在接到继电保护的动作信号后，在几十毫秒内开断故障电流；在“合、分”操作时，触头短接时间在100毫秒以内。
额定电流不易做大，一般开断小电流，燃弧时间较长，动作速度慢。