水电厂电气一、二次设备
发电厂电气部分
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3、核电厂：利用核裂变能转换为热能，再按火电厂 的发电方式，将热能转换为电能。它的原子反应 堆相当于锅炉，核反应堆中，除装有核燃料外， 还以重水或高压水作为慢化剂和冷却剂，所以反 应堆又可以分为重水堆、压水堆等。核反应堆内， 铀-235在中子撞击下，使原子核发生裂变，产生 巨大的能量，主要是以热能形式被高压水带至蒸 汽发生器，在此产生蒸汽，送至汽轮发电机组。
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2) 绕组：绕组是变压器的电路部分，由铜 或铝的绝缘导线绕成，电力变压器的高 低压绕组在铁心柱上按同心圆筒的方式 套装。一般情况下，将低压绕组放在里 面靠近铁心处，以利于绝缘，把高压绕 组放在外面，高、低压绕组间以及低压 绕组与铁心柱之间留有绝缘间隙和散热 通道。
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3) 油箱
发电厂电气 部分
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一、发电厂类型
1、火力大电厂：是指用煤（包括用油和天然气等）为燃料的 发电厂。包括凝汽式发电厂和热电厂。 ——凝汽式火电厂：锅炉产生蒸汽，送到汽轮机,带动发电机 产生电能。已作过功的蒸汽，排入凝汽器中冷却成水，又重 新送回锅炉。在凝汽器中，大量的热量被循环水带走，所以 凝汽式火电厂的效率较低。一般只有30%～40%。 ——热电厂与凝汽式火电厂不同之处在于：汽轮机中一部分 作过功的蒸汽，从中间段抽气供给用户，或经热交换器将水 加热后，再把热水供给用户。现代热电厂的效率高达60%～ 70%。
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三、重点介绍的电气设备
❖ 高压电气设备：设备对地电压在250V以上。 ❖ 低压电气设备：设备对地电压在250V及以下。
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第3章 电气一次系统
5.水电厂的特点
（1）水电厂可以综合利用水力资源。 （2）水电厂不用燃料，发电成本低，仅为同容量的火电厂的25%~35%，效率高。 （3）水电厂运行灵活，启停迅速，无最低负荷限制，适于承担调峰、调频、事故备 用。 （4）水电厂设备简单，意外停机概率小，时间短 （5）水能可存储和调节。 （6）水能发电不污染环境。 （7）水电厂投资较大，工期较长。 （8）水电厂受水文条件制约，枯水期发电功率只有丰水期的30%，全年最大负荷利 用小时数低。 （9）由于水库的兴建，造成淹没土地，影响生态环境。
3. 低于1KV的低压系统，考虑到单相负荷的使用， 均采用中性点直接接地运行方式
3.2.1电气主接线的基本要求与倒闸操作的基本原则
1．电气主接线的基本要求
（1）运行可靠性要求。保证连续供电，在事故状态下尽 量缩小停电范围和停电时间，在设备检修时尽可能不 停电，因此要求结线灵活。 （2）灵活性要求。在满足可靠性的条件下，主要体现在 操作、调度和扩建的方便性上。 （3）经济性要求。在满足可靠性和灵活性的前提下要注 意节省一次投资，减少占地面积，减少电能损耗。
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c)中性点直接 接地
优点：这种方式下的非故障相 对地电压不变，电气设备绝缘 按相电压考虑，绝缘要求不高。 在中性点直接接地的低压配电 系统中，如为三相四线制供电， 可 提 供 380 ／ 220V 两 种 电 压 ， 供电方式更为灵活，在非故障 相可接入单相负荷。
运行方式选择
1. 我国电力系统中，110KV以上的高压系统，为降 低绝缘要求，多采用中性点直接接地运行方式 2. 6～35KV中压系统为提高供电可靠性首选中性点 不接地运行方式，当接地电流太大时，可采用经 消弧线圈或者电阻接地的运行方式
（2）氢直接产生蒸汽发电。
《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。
水电站主辅设备介绍
➢ 水斗: 特点是由喷嘴出来的射流沿圆周切线方向 冲击转轮上的水斗作功。
目前，水斗式水轮机是冲击式水轮机中应用最广 泛的一种机型。
➢ 斜击式： 由喷嘴出来的射流沿圆周斜向冲击转轮 上的水斗。
➢ 双击式：水流两次冲击转轮。
斜击、双击水轮机构造简单，效率低，用于小型 电站。
水斗式水轮机转轮
轮叶 轮盘
广泛应用的喷嘴
3. 折流板 使针阀缓慢关闭，降低水锤压力，使水流偏离水 斗，避免机组转速升高。
4. 机壳 把水斗中排出的水引导入尾水槽内。一般为铸钢 件。
5. 引水板 防止水流随转轮飞溅到上方，造成附加损失
斜击式水轮发电机组
斜击式水轮机转轮
冲击式水轮机的装置方式
(1) 为了提高机组转速及过流量，常在一个转轮上 装设两个或更多个喷嘴。有时又在一根轴上装 设两个(或多个)转轮，以提高机组的单机出力。
混流式水轮机
2. 轴流式：
➢ 特点：水流沿转轮轴向流入，轴向流出，水流方向始终平 行于主轴。
➢ 适用于大流量、低水头。一般水头在50m以下。
➢ 轴流定浆式：叶片不能随工况的变化而转动。高效率区较 小，适用于水头变化不大的小型电站。
➢ 轴流转浆式：叶片能随工况的变化而转动，进行双重调节 （导叶开度、叶片角度)。适用于大型水电站。
机壳，射流制动器等组成。
(一)、混流式水轮机基本构造
水流—蜗壳—座环—导叶—转轮—尾水管—下游
1. 蜗壳：其作用是使水流产生圆周运动，并引导 水流均匀地、轴对称地进入水轮机。
水电站水轮机蜗壳
蜗壳组装
2. 座环
➢ 位于导水叶的外围。由上、下环和立柱组成。 ➢ 作用：是水轮机的骨架，承受机墩及传来的荷载，并
水电站机电设备的介绍
导体在磁场中运动并切割磁场的磁感线时，导体中将产生电流。因此，要发 电必须同时满足：
（1）要有产生磁力线的磁场 （2）运动的导体必须切割磁感线 励磁系统就是产生发电机磁场的控制系统：
由于发电机转子通过接通直流电流从而产生磁场，励磁系统的基本功能就是 通过产生可以任意控制大小的直流电流（励磁电流）来维持发电机的稳定。
按径流调节程度分： 有调节水电站（如：龙江水电站、冲乎尔水电站、波波娜水电站） 无调节水电站（如：齐热哈塔尔水电站）
根据装机容量分为：
大型水电站 ：75万kW以上 大1型；25万kW~75万kW大2型 中型水电站 ：2.5万kW～25万kW 小型水电站 ：2.5万kW以下
坝后式水电站
万家寨坝后式水电站
主变压器；GIS组合电器或室外开关站；中、低压配电系统；厂用变压器； 柴油发电机组；接地和避雷器；中低压电缆；照明等
二次设备：保护系统；监控系统；辅机控制系统；直流系统；通讯系统；
工业电视系统；消防控制系统等
暖通消防设备
消防系统、暖通系统、生活用水系统、污水处理系统等
水电站机电设备全系统图
球阀
1、球阀的阀体由两个可拆卸的半球构成。 2、球阀的结构：主要由球形壳体、球筒形活门、密封装置和附属部件组成。
闸阀
1、闸阀的形式：明杆式闸阀（阀杆螺纹和螺母在阀盖外，不与水接触）、暗杆 式闸阀（阀杆螺纹和螺母在阀盖内，与水接触） 2、闸阀的结构：主要由阀体、阀盖、闸板、操作机构及其附属装置组成。
波波娜水电站水轮机进水球阀
河床式电站
沙坡头河床式电站
无压引水式水电站
有压引水式水电站
波波娜有压引水式水电站
能源类型 千瓦投资 建设工期 地理位置 技术条件 运营成本
水电厂的主接线方式及主要一次设备
水电厂的主接线方式及主要一次设备2.1了解水电厂的主接线方式及特点2.1.1熟悉电气一次回路及电气主接线图的概念在水电厂中，由各种一次电气设备(如发电机、变压器、断路器等)及其连接线所组成的输送和分配电能的电路，称为水电厂的电气一次回路。
电气一次回路中各电气设备根据它们的作用，按照连接顺序，用规定的文字和符号绘成的图形称为电气主接线图。
㈠.对电气主接线的基本要求(1)根据系统与用户的要求，保证必要的供电可靠性和电能质量；(2)具有一定的灵活性；(3)尽可能简单明显，运行方便，易于实现自动化。
(4)满足供电可靠性、灵活性及运行方便应尽量做到技术先进、经济合理。
㈡.了解电气主接线形式在水电厂中，常用的主接线形式可分为有母线和无母线两大类。
具有母线的主接线有：单母线、双母线、分段的单、双母线及附加旁路母线的单、双母线等。
无母线的主接线有：单元接线、桥形接线和多角形接线等。
㈢.了解单母线接线单母线接线是一种最原始、最简单的接线，所有电源及出线均接在同一母线上。
优点：简单明显，采用设备少，操作方便，便于扩建，造价低。
缺点：供电可靠性低，母线及母线隔离开关等任一元件故障或检修时，均需使整个配电装置停电。
㈣.熟悉单母线分段接线概念特点单母线分段接线是采用断路器将母线分段，通常是分成两段；母线分段后可进行分段检修，对于重要用户，可以从不同段引出两个回路，当一段母线发生故障时，电于分段断路器在继电保护作用下自动将故障段迅速切除，从而保证了正常母线不间断供电和不致使重要用户停电。
单母线分段接线既具有单母线接线简单清晰、方便经济的优点，又在一定程度上提高了供电可靠性。
但它的缺点是当一段母线隔离开关故障或检修时，该母线上的所有回路都要长时间停电，所以其连接回路数一般可比单母线增加一倍。
㈤.熟悉桥形接线概念特点当有两台变压器和两条线路时，在变压上，在其中间加一连接桥则成桥形接线，按照连接桥断路器的位置，可分为内桥和外桥两种接线。
电气部分——精选推荐
电⽓部分发电⼚根据所使⽤的⼀次能源的不同，发电⼚可分为⽕⼒发电⼚（凝汽式⽕⼒发电⼚、供热式。
）、⽔⼒发电⼚（堤坝式⽔电⼚，引⽔式，抽⽔蓄能式）、原⼦能发电⼚：核电⼚（压⽔堆沸⽔堆）其他形式发电。
变电所分枢纽、中间、地区、终端变电所1、哪些设备属于⼀次设备？哪些设备属于⼆次设备？答：通常把⽣产、变换、输送、分配和使⽤电能的设备，如发电机、变压器和断路器等成为⼀次设备。
其中对⼀次设备和系统的运⾏状态进⾏测量、控制、监视和保护的设备，称为⼆次设备。
如仪⽤互感器、测量表记、继电保护及⾃动装置等。
其主要功能是启停机组、调整负荷、切换设备和线路、监视主要设备的运⾏状态，发⽣异常故障时及时处理等。
2、研究导体和电⽓设备的发热有何意义？长期发热和短时发热有何特点？答：电⽓设备有电流通过时将产⽣损耗，这些损耗都将转变成热量使电⽓设备的温度升⾼。
发热对电⽓设备的影响；使绝缘材料性能降低；使⾦属材料⾊机械强度下降；使导体接触部分电阻增强。
导体短路时，虽然持续时间不长，但短路电流很⼤，发热量仍然很多。
这些热量在短时间内不容易散出，于是导体的额温度迅速升⾼。
同时，导体还受到电动⼒超过允许值，将使导体变形或损坏。
由此可见，发热和电动⼒是电⽓设备运⾏中必须注意的问题。
长期发热，由正常⼯作电流产⽣的；短时发热，由故障时的短路电流产⽣的。
3、导体长期发热允许电流是根据什么确定的？提⾼允许电流应采取哪些措施？答：是根据导体的稳定温升确定的，为了提⾼导体的在流量，宜采⽤电阻率⼩的材料，如铝和铝合⾦等。
导体的形状，再同样截⾯积的条件下，圆形导体的表⾯积较⼩，⽽矩形和槽型的表⾯积则较⼤。
导体的布置应采⽤去散热效果最佳的⽅式，⽽矩形截⾯积导体的散热效果⽐平放的要好。
4、三相平⾏导体发⽣三相短路时最⼤电动⼒出现在哪⼀相上，试加以解释。
答：三相平⾏导体发⽣三相断路时最⼤电动⼒出现在B相，因三相短路B相冲击电流最⼤。
5、导体的动态应⼒系数的含义是什么，在什么情况下，才考虑动态应⼒？答：动态应⼒系数β为动态应⼒与静态应⼒之⽐值。
发电厂电气部分
发电厂电气部分一、名词解释：1．一次设备：直接生产、转换和输配电能的设备。
2．二次设备：对一次设备进行监察、测量、控制、保护、调节的辅助设备。
3．电气主接线：一次设备按预期的生产流程所连成的电路，称为电气主接线。
4．最高允许温度：为了保证导体可靠工作，规定了导体长期工作发热和短路时发热的温度限制，称最高允许温度。
5．厂用电率：厂用电耗电量占发电厂总发电量的百分数，称为该时间段的厂用电率。
6电力网：是将各电压等级的输配电线路和各种类型的变电所连接而成的网络。
7．发电机—变压器单元接线：发电机和主变压器直接连成一个单元，再经断路器接至高压系统，发电机出口处除厂用分支外不再装设母线，这种接线称为发电机—变压器单元接线。
8.电气主接线：是由电气设备通过连接线，按其功能要求组成接受和分配电能的电路，成为传输强电流、高电压的网络，故又称为一次接线或电气主系统。
9．最小安全净距：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，都不致使空气间隙被击穿。
10．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成的总体装置。
11．接触电压：人站在地面上离设备水平距离为0.8m处，手触到设备外客、构架离地面垂直距离为1.8m处时，加于人手与脚之间的电压。
12．跨步电压：人在分布电位区域内沿地中电流的散流方向行走，步距为0.8m时，两脚之间所受到的电压。
13．工作接地：在电力系统电气装置中，为运行需要所设的接地。
14．保护接地:为保护人身和设备安全，将电气装置正常不带电而由于绝缘损坏有可能带电的金属部分接地。
二、填空：1．发电厂的类型有火电厂、水电厂、核电厂和新能源发电。
2．限流电器包括串联在电路中的普通电抗器和分裂电抗器，其作用是限制短路电流。
3．母线是用来汇集和分配电能的，并把发电机、变压器与配电装置连接，有敞露母线和封闭母线之分。
4．电能的发展方向：大容量、超高压、远距离。
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水电厂电气一二次设备：
凡是与电网或输电线路直接连接，且通过打电流，高电压的发变电设备和电厂用电设备，成为电气一次设备。
如水轮发电机、电力变压器、断路器和隔离开关等。
凡为水电厂的电气一次设备、水力机械和水工机械设备的正常运行而设置的量测监视、控制、保护、信号等电气设备，称为电气二次设备。
如各种电气仪表、控制开关、信号器具、继电器及其它自动装置等。
连接二次设备的电路称为二次回路。
水电厂有哪几种基本控制回路和信号回路
在水电厂中，由于各种设备的操作要求不同，因此由继电器和接触器所构成的控制回路是多种多样的，二各种复杂的控制回路，又都是由机种基本的控制回路综合而成。
常用的控制回路有：
1、电动机的正、反转控制回路。
2、多地点控制回路
3、连锁控制及先后顺序控制回路
4、行程控制回路
5、时间控制
水电厂的信号系统中，一般有音响信号，灯光指示信号及位置信号回路。
在中央音响信号回路中又包含事故信号和故障信号回路。