第六章发电厂厂用电及低压电动机的控制

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第六章火电厂电气主接线及厂用电

三、厂用电源分类 1. 工作电源
•含义： – 保证正常运行的基本电源
•要求： – 供电可靠 – 电压和容量满足要求 •引接方式： – 有机压母线的机组：从该母线上引接。 – 单元接线的机组：从主变低压侧引接。 – 扩大单元接线的机组：从发电机出口或主变低压侧引接。发电厂的工作电源包括：6kV、10kV高压工作电源、380V 低压工作电源、110V、220V直流工作电源和220V交流不间断电源（UPS）。
五、电气设备的主要倒闸操作内容 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 电力线路或负荷的送电/停电操作；发电机的并列/解列操作；电力变压器的投运/停运操作；工作电源与启/备电源互换操作；倒母线和倒旁路操作；直流电源启用/停用操作；改变中性点接地方式操作；继电保护装置启用/停用操作；电气自动装置启用/停用操作；测量、监视、控制和信号装置的启用/停用操作。
• 3. 对操作断路器的要求 • （1）在一般情况下，断路器不允许就地带电手动合闸。
这是因为手动合闸慢，易产生电弧，但特殊需要时例外。
• （2）当远距离操作断路器时，不得用力过猛，以防止损坏控制开关，也不得返回太快，以防止断路器合闸后又跳闸。
• （3）在断路器操作后，应检查有关信号及测量仪表的指
④ 事故保安负荷：
• 根据对电源的要求不同，事故保安负荷又可分为： – 直流保安负荷：如发电机组的直流润滑油泵、事故氢密封油泵等； – 交流保安负荷：如盘车电动机、交流密封油泵、实时控制用的电子计算机等。 • 事故保安负荷的供电方式： – 直流保安负荷的直流电源由蓄电池组供电。
– 交流保安负荷的交流电源由快速自启动柴油发电机组且有自动投入装置功能，或燃气轮机组，或具有可靠的外部独立电源供电。对交流不间断供电负荷，可接于蓄电池组的逆变装置。

发电厂电气部分第六章(3)

Kθ θ al θ θ al θ 0
式中：Imax －导体所在回路的最大持续工作电流 Ial
裸导体的选择
2.选择导体的截面大小 (2)按经济电流密度选择截面
作者：李长松版权所有
当负荷电流通过载流导体时，将产生电能损耗。电能损耗的大小与负荷电流的大小、母线截面(或母线电阻)有关。
同一熔断器内，通常可分别接入额定电流大于熔断器额定电流的任何熔体
6
7
用来保护电路中的电气设备免受过载和电路电流的危害。
不能用来正常地切断和接通电路，必须与其它电器（隔离开关、接触器、负荷开关等）配合广泛用在1000V及以下的装置中，在3~110kV高压配电装置作为小功率电力线路、配电变压器、电力电容器、电压互感器等设备的保护。
三、高压熔断器的分类
2. 非限流型高压熔断器：自然灭弧
作者：李长松版权所有
在熔体熔化后，短路电流不减小，一直达到最大值。在第一次过零或经过几个半周期之后电弧才熄灭。
四、高压熔断器的选择和校验
1. 选择额定电压非限流型： UN ≥ UNS
作者：李长松版权所有
限流型：
原因：
UN ≡ UNS
I
IN1 Id
2－截面较大 1－截面较小
三、高压熔断器的分类
分类方式性能保护范围熄弧方式安装场所保护对象型式结构极数底座绝缘子限流式、非限流式一般、后备、全范围角壮式(大气中熄弧)、石英砂填料、喷射式、真空等分类名称
户外、户内
变压器、电动机、电压互感器、单台并联电容器、电容器组、电容器组、供电回路等插入式、母线式、跌落式、非跌落式、混合式等单极、三级单柱、双柱
t 1 电源 2(粗) 1(细) d 2

工厂电气控制技术(低压电气,基本控制完整)

用于各种控制电路和控制系统 ◆低压配电电器：刀开关、低压断路器、熔的电器，例如接触器、继电器、断器等。电动机起动器等。用于自动控制系统中发送动作指 ◆低压控制电器：接触器、继电器、控制器、令的电器，例如按钮、转换开关按钮等。等。
用于保护电路及用电设备的用于完成某种动作或传送功 ◆低压主令电器：按钮、主令开关、行程开电器，例如熔断器、热继电能的电器，例如电磁铁、电关、主令控制器等。器等。磁离合器等。 ◆低压保护电器：熔断器、热继电器等。 ◆低压执行电器：电磁铁、电磁离合器等。
应用——频繁地接通、断开交直流电路，实现远距离控制。主要用于控制电动机、电热设备、电焊机、电容器等的交直流主电路。类型——电磁接触器、气动接触器、液压接触器。电磁接触器：交流接触器、直流接触器。
1．结构与工作原理
灭弧罩
主触点常闭辅助触点
常开辅助触点
弹簧动铁心
线圈
电磁接触器结构示意图
将式1－2代入式1－1整理得
Ftm Ftm F cos 2t F0 F0 cos 2t 2 2
式中
F 0 2B 2 S 10 5
——电磁吸力最大值；
Ftm F0 2
—— 电磁吸力平均值。
吸力特性——吸力Fαt与铁心间隙δ的特性曲线。（图1－2）直流电磁铁（曲线 1 ）励磁电流 I —— 与气隙 δ无关；动作过程为 —— 恒磁通势； F∝Φ 2∝1/Rm2∝1/δ2 吸力大小 ↗ ↗ 随δ↘↘——陡峭。交流电磁铁（曲线 2 ）设线圈电压U不变，则U≈E＝4.44fΦ N， Φ ＝U/4.44fN，由磁路定律Φ ＝NI/Rm 励磁电流 I —— 与气隙 δ成正比；动作过程为 —— 近似恒磁通；吸力大小 ↗ 随δ↘ ——平坦。

发电厂电气部分第六章习题解答

发电厂电气部分第六章习题解答第6章导体和电气设备的原理与选择6-1什么是验算热稳定的短路计算时间t k以及电气设备的开断计算时间t br？答：演算热稳定的短路计算时间t k 为继电保护动作时间t pr和相应断路器的全开断时间t br之和，而t br是指断路器分断脉冲传送到断路器操作机构的跳闸线圈时起，到各种触头分离后的电弧完全熄灭位置的时间段。

6-2开关电器中电弧产生与熄灭过程与那些因素有关？答：电弧是导电的，电弧之所以能形成导电通道，是因为电弧柱中出现了大量的自由电子的缘故。

电弧形成过程：⑴电极发射大量自由电子：热电子+强电场发射；⑵弧柱区的气体游离，产生大量的电子和离子：碰撞游离+热游离。

电弧的熄灭关键是去游离的作用，去游离方式有２种：复合：正负离子相互吸引，彼此中和；扩散：弧柱中的带电质点由于热运行逸出弧柱外。

开关电器中电弧产生与熄灭过程与以下因素有关：⑴电弧温度；⑵电场强度；⑶气体介质的压力；⑷介质特性；⑸电极材料。

6-3开关电器中常用的灭弧方法有那些？答：有以下几种灭弧方式：1）利用灭弧介质，如采用SF6气- 1 -体；2）采用特殊金属材料作灭弧触头；3）利用气体或油吹动电弧，吹弧使带电离子扩散和强烈地冷却面复合；4）采用多段口熄弧；5）提高断路器触头的分离速度，迅速拉长电弧，可使弧隙的电场强度骤降，同时使电弧的表面突然增大，有利于电弧的冷却和带电质点向周围介质中扩散和离子复合。

6-4什么叫介质强度恢复过程？什么叫电压恢复过程？它与那些因素有关？答：弧隙介质强度恢复过程是指电弧电流过零时电弧熄灭，而弧隙的绝缘能力要经过一定的时间恢复到绝缘的正常状态的过程为弧隙介质强度的恢复过程。

弧隙介质强度主要由断路器灭弧装置的结构和灭弧介质的性质所决定，随断路器形式而异。

弧隙电压恢复过程是指电弧电流自然过零后，电源施加于弧隙的电压，将从不大的电弧熄灭电压逐渐增长，一直恢复到电源电压的过程，这一过程中的弧隙电压称为恢复电压。

第六章__电力系统自动低频减载及其他安全控制装置分解

•尽管频率动态除负荷，即按频率自动减载。 •自动低频减载装置是在电力系统发生事故后系统频率下降时，按照频率的不同数值按顺序依次切除负荷，也就是将最大开断功率分配在不同启动频率值的区段内分批切除负荷。 •为了确定自动低频减载装置的级数，应该确定第一级启动频率和最末一级启动频率 f n 的数值。
2018/10/22 page15
（1）最大功率缺额的确定
1 f Ph KL
f f N f h
Ph. max PL. max K L* f * PLN PL. max
Ph. max K L* PLN f * 1 K L* f *
PL. max
fi fN
K L*
系统缺额由负荷调节效应来补偿
Pi 1*
2018/10/22
i 1 1 PLk * K L* f i* k 1
page21
（4）每段切功率的限制
（2）当第i级切除负荷 PLi * 后，系统 f f h 功率缺额由负荷调节效应来补偿。
2、电力系统频率的动态特性
•当频率下降至 f1 ，切除负荷 PL ，若 PL Ph 则有曲线C •当频率下降至 f1 ，切除负荷 PL ，若 PL Ph ，且使 f X f1 则有曲线d
•当频率下降至 f1 ，切除负荷 PL ，若 PL Ph ，且使f X f b 则有曲线e
•在同一事故情况下，切除负荷越多，系统恢复频率就越高，因此，每级切除负荷的功率受到恢复频率的限制。
•切除功率的限值计算——按照“第i-1级动作切除负荷后，系统的稳定频率正好在第i级的启动频率上”来考虑。（1）系统缺额功率 Pi 1
Pi 1 PLN PLk

第6章电气设备选择《发电厂电气主系统(第2版)》

1.3~2.0倍变压器额定电流
若要求承担另一台变压器事故或检修时转移的负荷
出线回路
1.05倍线路最大负荷电流
考虑5%的线损，还应考虑事故时转移过来的负荷
母联回路
母线上最大一台发电机或变压器的最大持续工作电流
分段回路
母线上最大一台发电机额定电流的50%~80%
变电所应满足用户的一级负荷和大部分二级负荷
It2t Qk
Qk——短路电流热效应； It——所选用电器t（单位为s）时间内允许通过的热稳定电流。 2. 短路动稳定校验动稳定：指电气设备承受短路电流产生的电动力效应而不损坏的能力。
■
6-6
发电厂电气主系统
部分电气设备动稳定按应力和电动力校验。电器满足动稳定的条件为
ies≥ish ish——短路冲击电流的幅值， ish为：
（4）短路电流的实用计算方法：在进行电气设备的热稳定验算时，需要用短路后不同时刻的短路电流，即计及暂态过程，通常采用短路电流实用计算方法，即运算曲线法。该内容应在电力系统分析课程中学习。
■
6-11
发电厂电气主系统
第二节导体与电缆的选择
一、导体的选择
（一）导体材料、类型与布置方式选择
1．导体的材料 ➢铜：电阻率低，机械强度高，耐腐蚀性比铝强，但储量少，价格高。 ➢铝：电阻率比铜高，机械强度低，耐腐蚀性较铜差，但储量高，价格低。 ➢一般优先采用铝导体，在工作电流大，地方狭窄的场所和对铝有严重腐蚀的地方可采用铜导体。
ish 2KshI"
I”为0s短路电流周期分量有效值；Ksh为冲击系数，发电机机端取1.9，发电厂高压母线及发电机电压电抗器后取1.85，远离发电机时取1.8。 ies——电器允许通过的动稳定电流幅值，生产厂家用此电流表示电器的动稳定特性，在此电流作用下电器能继续正常工作而不发生机械损坏。

火力发电厂重要低压电动机控制方式

火力发电厂重要低压电动机控制方式摘要：伴随着社会经济的进步与发展，市场新材料、新技术、新设备的出现，传统低压电动机配置接线已经落后，新型低压电动机控制配置接线被应用到各产业中。

由断路器、接触器、电动机保护器构成的配置线组成，同时电动机控制形式也因为人力控制应用在DCS控制。

就此，结合实践研究，就火力发电厂重要低压电动机控制方式进行简要分析。

关键词：火力发电厂；重要低压电动机；控制方式火力发电厂用电负荷按照生产重要作用可以划分为I负荷；II负荷；III负荷，容易造成停电而对工作人员生命安全造成威胁导致发电量降低负荷。

现阶段项目设计时，电动机控制基本可以分为断路器、接触器、保护设备与断路器与保护设备。

其中，断路器与保护设备主要应用在大功率、操作频率低的电动机回路。

一、电动机低电压保护要求根据火力发电厂电动机低电压保护要求，想要确保接于同一母线的I类低压电动机自起动，对不要求自起动的II、III类电动机与难以自起动的电动机适合安装0.5s时限的低电压保护，动作于断路器跳闸。

针对I类电动机，安装自动投入的备用机械过程中，电源电压长期消失后应自动切断全部安装10s时限的低电压保护，动作于断路器跳闸。

项目设计时，电动机控制形式可以分为两种形式。

在次要电动机使用前一种接线形式后，接触器的吸持线圈电源消失后自动释放；所以，无需安装独立的低电压保护。

在次要电动机使用接线形式过程中，根据火力发电厂要求安装低电压保护。

低电压定值选择60--70V，动作时间取0.5s。

此外，重要电动机也要安装低电压保护，需要低压电动机在长期低电压自动消除；短期内电源低，当工作电压恢复正常，重要低压电动机自起动。

火力发电厂运行时，出现低压厂厂用电切换问题。

基于这一环境下，低压母线失去电压、失压时间一般在0.9s使得全部低压电动机停止运行。

厂用电切换后，低压母线电压正常运行时，若重要低压电动机可以自起动则能够确保平稳运行。

电厂厂用电切换时，通过大量低压电动机启动确保运行正常，与火力发电厂运行要求不符。

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厂用电主接线实例见P118-119
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§6.2 常用低压电器
凡是用来接通和断开电路，以达到控制、调节、转换和保护目的
的电气设备都称为电器。最常用的控制电器有：
刀开关熔断器按钮限位开关接触器继电器
时间继电器（延时）中间继电器电压继电器电流继电器热继电器（过载保护） ……
ST
ST
电路符号
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电路符号
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5
接触器 ~~380
动作过程
主触头
线圈通电
弹簧
衔铁被吸合
线圈铁芯衔铁
线圈符号：电机
KM
触头闭合
M 3~
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辅助触头
电机接通电源
接触器动作演示
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接触器动作演示 ~~380开始 NhomakorabeaM 3~
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热继电 FR 器触头
FU
KM
发热元件
SB1 SB2
KM
自锁触头 KM
要想实现点动控制，只需将自锁触头去掉 FR 动作过程：
M 按住按钮（SB2）线圈通电电动机转动； 3~ 松开按钮（SB2）线圈失电电动机停转；
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6.3.2 异步机的直接起动点动+连续运行
方法一：用复合按钮。
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作用：用于短路保护
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3 控制按钮
常开(动合)按钮
SB
电路符号
可以做起动按钮
常闭(动断)按钮
SB
电路符号
可以做停止按钮
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复合按钮
SB
电路符号
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4 限位开关（行程开关）
用作电路的限位保护、行程控制、自动切换等。
结构与按钮类似，但其动作要由机械撞击。
常开（动合）触头
常闭（动断）触头
弹簧拉回，常闭触头断开。
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#
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7
时间继电器
空气式时间继电器的工作原理
常开触头延时闭合
衔铁线圈
常闭触头精品常课件开触头
常闭触头延时打开
动作过程线圈通电衔铁吸合（向下）连杆动作触头动作
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电器符号标注
刀闸
QS
熔断器
FU
按钮
SB
接触器
KM
热继电器
FR
行程开关
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电器名称
刀开关
电路符号
QK
电器名称
限位开关
电路符号
ST
ST
熔断器
FU
作用：短路保护
按钮
SB
SB
接触器 KM
KM
KM
SB 热继电器
FR
作用：
FR
短路保护
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发热元件常闭触头
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电器名称
时间继电器
电路符号
线
圈
KT
常开
通电后
KT
延时闭合
常闭断电后延时闭合
6.3.2 异步机的直接起动连续运行
A BC QK
停止起动按钮按钮
热继电 FR 器触头
FU
KM
发热元件
FR
M 3~
SB1 SB2
KM
自锁触头一般控制电路部K分M可以这样简化：
KM SB1 SB2
FR
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KM
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6.3.2 异步机的直接起动连续运行
A BC QK
A BC QS
控制关系
SB3：点动 SB2：连续运行
FU
SB1
KM SB2
FR
KM
FR
KM
SB3
控制电路
M 3~
主电路
该电路缺点精：品课动件作不够可靠。首页上一页下一页
6.3.2 异步机的直接起动点动+连续运行
方法二：加中间继电器（KA）
A BC
SB1 SB2
FU
KA KA
KM
KA FR
常开断电后延时断开
常闭通电后延时断开
空气式
时间继电器
KT
定时类型钟表式
阻容式
电子式
数字式
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6.2.1 常用低压电器
1 刀闸开关
2 熔断器
QK
电路符号
QK FU
熔丝（熔断器）
FU
电路符号
考虑到电机较大的起动电流，刀闸的额定电流值应如下选择：（3~5)×异步电机额定电流
接触器有关符号：
接触器线圈
左开右闭
上开下闭
接触器主触头－－用于主电路（流过的电流大，需加灭弧装置）
常闭
接触器辅助触头－－用于控制电路（流过的电流小，无需加灭弧装置）常开
#
接触器控制对象：电动机及其它电力负载
返回
接触器技术指标：额定精工品课作件电压、电流、触点数目等。
6 继电器
继电器和接触器的工作原理一样。主要区别在于，接触器的主触头可以通过大电流，而继电器的触头只能通过小电流。所以，继电器只能用于控制电路中。
热继电 FR 器触头
控
FU
SB1
制 SB2 电
KM
路
KM
自锁触头
主
动作过程：
KM
发电热元路件
按下按钮（SB2）线圈（KM）通电
FR
触头（KM）闭合电机转动；
注意：接触器线圈电压380V时，
M
采按用下此按钮种（接S线B1方）式。线圈（KM）断电
3~
触头（KM）打开电动机停转。
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第六章发电厂厂用电及低压电动机的控制
§6.1 发电厂厂用电的基本知识 §6.2 常用低压电器 §6.3 低压三相感应电动机的常用控制电路 §6.4 安全用电常识 §6.5 触电急救
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§6.1 发电厂厂用电的基本知识
任何情况下，发电厂的厂用电都是发电厂的最重要负荷。火力发电厂的厂用电一般选用高、低两级电压供电，以适应厂用电动机功率范围大的需要。为了保证厂用电的供电可靠性，厂用高压电工作电源广泛采用由发电机出口直接引接的方式，厂用电母线按炉分段，设置备用电源及备用电源自动投入装置。
停止起动按钮按钮
热继电 FR 器触头
FU
KM
发热元件
FR
M 3~
SB1 SB2
KM
自锁触头 KM
该电动机具有三种保护功能：
失压保护：采用继电器、接触器控制
短路保护：加熔断器过载保护：加热继电器
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6.3.2 异步机的直接起动点动运行
A BC QK
停止起动按钮按钮
时间继电器（具有延时功能）
中间继电器
电压继电器继电器类型：
电流继电器
热继电器（做过载保护）
…...
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6 热继电器功能：过载保护符号
FR
结构：发热元件双金
扣板
属片
串联在主电路中
I
常闭触头
符号
工作原理：
串联在控制电路中
发热元件接入电机主电路，若长时间过载，双金属片被烤
热。因双金属片的下层膨胀系数大，使其向上弯曲，扣板被
ST
时间继电器 KT
中间继电精品器课件 KA
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§6.3 常用控制电路 A B C 6.3.1简单的接触器控
制
刀闸起隔离作用
停止按钮
起动按钮
特点：小电流控制大电流。
M 3~
精品课件
自保持
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6.3.2 异步机的直接起动连续运行
A BC QK
停止起动按钮按钮

第六章 发电厂厂用电及低压电动机的控制

第六章 火电厂电气主接线及厂用电