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：0.22、0.38、3、6、10、35、110、220、330、500、750、1000kV☞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h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。(1)I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。(2)Ⅱ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。(3)Ⅲ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。(4)0Ⅰ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(5)0Ⅱ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。(6)0Ⅲ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、10kV）4、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0.5~1.5s)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