整理发电厂电气部份修正版Word文档格式.docx
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c）继电保护及自动装置
d）直流电源设备。
如直流发电机、蓄电池组和硅整流装置等
e）操作电器、信号设备及控制电缆。
如各类型操作把手，按钮等操作电器。
2．什么叫电气主接线及其作用
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。
其中，由一次设备，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。
由二次设备所连成的电路称为二次电路，或称为二次接线。
作用：
电气主接线表明电能汇集和分配的关系以及各种运行方式。
第三章
1、导体发热对电气设备的影响：
1）使绝缘材料的绝缘性能降低2）使金属材料的机械强度下降3）使导体接触部分的接触电阻增加
2、短路电流热效应Qk包括：
短路电流周期分量的热效应Qp和非周期分量的热效应Qnp。
3、三相短路时，最大电动力出现在中间相，也就是所受电动力最大。
因为作用在中间相的电动力受到两个边相的作用力FBA和FBC，外边两相由4个分量组成，其含有衰减分量，而中间相没有固定分量，仅有其它三个分量。
3、1.掌握导体的正常最高允许温度和通过短路电流时的短时允许温度。
掌握长期发热和
短时发热的区别。
导体的发热和散热一般了解。
正常最高允许温度：
导体正常最高允许温度（长期发热），一般不超过70℃；
计及太阳辐射（日照）影响时，钢芯铝绞线及管形导体，可按80℃
通过短路电流时的允许温度：
硬铝和铝锰合金200℃，硬铜300℃
长期发热：
正常运行时工作电流产生
短时发热：
故障时短路电流产生
导体的发热和散热：
导体的发热计算，根据能量守恒定律。
稳定状态时：
其中：
——单位长度导体电阻损耗的热量，
；
——单位长度导体吸收太阳日照的热量，
——单位长度导体的对流散热量，
——单位长度导体向周围介质辐射散热量，
2.导体的长期发热要求掌握稳定温升公式、导体的载流量及导体的正常发热温度。
（1）稳定温升公式：
（αW为散热系数，F为总的散热面积）
（2）导体载流量以及导体正常发热温度
导体载流量：
（由稳定温升公式得到）
导体正常发热温度：
计及日照
3.导体的短时发热要求掌握短时发热的特点,熟练掌握短路电流热效应的计算方法
（1）导体短时发热：
短路开始到短路被切除的一段很短的时间内导体发热的过程
（2）导体短时发热的特点:
发出的热量比正常发热要多，导体温度升高的很快
（3）短路电流热效应：
（1）短路切除时间
其中：
周期分量：
非周期分量:
（2）短路切除时间
导体发热主要由短路电流周期分量决定
第四章
1、对电气主接线的基本要求：
1）可靠性2）灵活性3）经济性。
2、主接线的基本接线形式：
有汇流母线的接线形式可概括地分为单母线接线（单母线分段接线）和双母线接线（双母线分段接线）两大类；
无汇流母线的接线形式主要有桥形接线、角形接线和单元接线；
还有带旁路母线的单母线接线和双母线接线，变压器母线组接线；
一台半断路器及一右三分之一接线。
单母线接线（单母线分段接线）的优点：
接线简单，操作方便、设备少、济性好，扩建方便。
缺点：
可靠性差，调度不方便。
双母线接线（双母线分段接线）优点：
供电可靠，调度灵活，扩建方便。
3、操作顺序：
接通电路时，先合隔离开关，再合断路器；
断开电路时，先断断路器，再断隔离开关。
两条原则：
一是防止隔离开关带负荷拉合闸。
二是断路器处于合闸状态下，误操作隔离开关的事故不发生在母线侧隔离开关上，以避免误操作的电弧引起母线短路事故；
反之，误操作发生在线路隔离开关时，只引起本线路短路事故，不影响母线上其他线路运行。
5、下列情况下，可不设置旁路设施：
a）当系统条件允许断路器停电检修时（如双回路供电的负荷）
b）当接线允许断路器停电检修时（每条回路有二台断路器供电，如角形、一台半接线）
c）中小型水电站桔水季节允许停电检修出线断路器时
d）采用高可靠性的六氟化硫断路器及全封闭组合电器时
2.熟练掌握主接线的基本接线形式,尤其是掌握各种类型的单母线接线和双母线接线（包括带旁母）的特点、运行方式和倒闸操作,以及一台半断路器接线、变压器母线组接线的主要特点。
掌握三种无母线接线（单元接线、桥形接线、多角形接线）特点。
能够根据要求绘制主接线图。
单母接线特点：
优点：
接线简单（操作方便）、设备少（经济性好）、母线便于向两端延伸（扩建方便）
可靠性差、调度不方便、线路侧发生短路时，有较大短路电流
适用范围：
适用于出线回路少、没有重要负荷的发电厂和变电所
倒闸操作：
（1）线路送电时的操作顺序为：
先闭合母线隔离开关，再闭合线路隔离开关，最后合上断路器
（2）线路停电时的操作顺序为：
先断开断路器，再拉开线路隔离开关，最后拉开母线隔离开关
原因：
1、防止隔离开关带负荷合闸或拉闸
2、断路器处于合闸状态下，误操作隔离开关的事故不发生在母线侧隔离开关上，以避免误操作的电弧引起母线短路事故
单母分段特点：
优点：
1、当母线发生故障时，仅故障母线段停止工作，另一段母线仍继续工作。
2、对重要用户，可由不同段母线分别引出的两个回路供电，以保证供电的可靠。
3、供电可靠性提高，运行较之灵活
缺点：
对重要负荷必须采用两条出线供电，大大增加了出线数目，使整个母线系统可靠性受到限制
适用范围：
一般适用于中小容量发电厂和变电所的6～10kV接线中
双母接线：
设置有两组母线，其间通过母线联络断路器相连，每回进出线均经一台断路器和两组母线隔离开关分别接至两组母线。
特点：
（一）可靠性高
（1）、母线检修不断电：
将要检修的母线上的所有回路通过倒闸操作换到另一母线上即可检修W1:
（1）检查W2是否完好，闭合QF以及两侧的隔离开关，如果W2完好QF不会因为继电保护动作而跳闸
（2）将所有回路切换到W2，先闭合W2侧隔离开关在断开W1侧隔离开关（3）断开QF以及两侧的隔离开关
母线隔离开关检修不断电：
方法同上
（3）检修任一线路短路器时可以用母线短路线代替其工作检修L1回路上断路器QF3：
即QF3通过W2、QF接到W1上
（4）将所有回路切换到W1
（2）断开QF3以及两侧的隔离开关，QF以及两侧的隔离开关（3）在QF3两侧加临时载流用跨条（4）闭合跨条两端的隔离开关和QF两端的隔离开关和QF（注意，加跨条的操作将双母接线变为单母接线）
（二）调度灵活：
可双母同时工作也可一工作一备用
（三）扩建方便
缺点
（1）变更运行方式的操作较为复杂容易出现误操作
（2）检修回路短路器仍然需要短时停电（加临时跨条操作）
（3）增加了大量的隔离开关和母线的长度
使用范围：
出线带电抗器的6~10KV配电装置；
35～60KV出线超过8回，或连接电源较大、负荷大
110～220KV出线大于等于5回时。
双母分段：
分段断路器QS将工作母线分为Ⅰ段、Ⅱ段，每段母线用各自的母联断路器与备用母线相连，电源和出线均匀分别在两段工作母线上。
（6~10KV的配电装置中，电压和输送功率大时，为了限制短路电流，在分段处加母线电抗器）
特点：
1、可靠性高
（1）母线检修不断电：
将要检修的母线上的所有回路通过倒闸操作换到另一母线上即可检修W1故障段:
（1）分段断路器自动跳开
（2）检查W2是否完好，闭合QF1以及两侧的隔离开关，如果W2完好QF不会因为继电保护动作而跳闸（3）将W1故障段连接回路切换到W2，先闭合W2侧隔离开关再断开W1侧隔离开关（4）断开QF1以及两侧的隔离开关
（2）母线隔离开关检修不断电：
（3）检修任一线路短路器时可以用母线短路线代替其工作检修L1回路上断路器QF4：
即QF4通过W2、QF1接到W1上
（1）将所有回路切换到W1
（2）断开QF4以及两侧的隔离开关，QF1以及两侧的隔离开关（3）在QF4两侧加临时载流用跨条（4）闭合跨条两端的隔离开关和QF1两端的隔离开关和QF1（注意，加跨条的操作将双母接线变为单母分段接线）
2、调度灵活：
3、扩建方便
发电厂的发电机电压配电装置中，220～500KV大容量配电装置
旁路母线：
检修线路断路器时，不致中断该回路的供电，可增设旁路母线。
三种形式：
⏹专用旁路断路器
⏹母联断路器兼旁路断路器
⏹分段断路器兼旁路断路器
（1）单母分段带专用旁路断路器：
P108
（1）正常工作：
QFP断开，QSPP闭合，QSP1闭合（QFP对于线路W1处于热备用状态）
（2）出线回路检修（QF3检修）：
（1）备用母线充电：
QSP1切换到闭合，QP2切换到断开，闭合QF3，备用母线完好时QF3不断开
（2）故障断路器隔离：
闭合QSP1，断开QF3以及QS32，QS31
（2）分段断路器皆做旁路断路器P109
QFD闭合，QS1、QS2闭合，QS3、QS4断开，QSD断开
（2）出线回路检修（QF3）：
（1）双母连接切换：
闭合QSD，断开QFD和QS2
（2）旁路母线充电：
闭合QS4，再闭合QFD，若旁母完好则QFD不会断开（3）故障短路器隔离：
闭合QSP1，断开QF3，断开QS32和QS31
（3）旁路断路器皆做分段断路器P109
QFP闭合，QS1和QS3闭合，即分段母线通过旁路断路器QFP做分段断路器，旁母处于带点的状态
（2）出现回路检修（QF3检修）：
（1）双母线连接切换：
闭合QS2，断开QS3
（2）故障断路器隔离：
闭合QSP1，断开QF3，在断开QS32和QS31
旁母设置原则：
110KV及以上高压配电装置中，因电压等级高，输送功率较大，送电距离较远，因此不允许因检修断路器而长期停电，故需设置旁路母线。
110KV出线在6回以上、220KV出线在4回以上，宜采用带专用旁路断路器的旁母。
一台半断路器接线：
（1）可靠性高:
1、每回出线由两台断路器供电
2、一母线故障由令一条母线供电
（1）运行方式灵活
（2）操作检修方便：
隔离开关只做检修时隔离电压，没有复杂的倒闸操作；
检修任意母线和短路器时进出线回路都不需要切换操作
（1）断路器多，投资大
（1）继电保护和二次回路的设计、调整、检修等比较的复杂
适用的范围：
大型电厂和变电所220KV及以上、进出线
回路数6回及以上的高压、超高压配电装置中。
变压器母线组接线：
出现回路由两台断路器分别接在两
组母线上，变压器直接通过隔离开
关接在母线上
可靠性高：
变压器是高可靠性设备，可以
通过隔离开关直接接在母线上。
故障时，通过断开相应母线上的断路器，再断开相应的隔离开关不影响其他回路的运行
调度灵活：
双断路器接线、或者一个半断路器接线
单元接线：
接线简单（经济性好）；
不设发电机电压母线，变压器低压侧短路电流减小
（1）发电机——双绕组变压器单元接线
发电机出口不设置母线：
发电机和变压器低压侧短路几率和短路电流减小
发电机出口不设置断路器：
发电机一般不空载运行切入线路，不必设置断路器；
同时避免因为发电机大电流而选不到合适的断路器
（2）发电机——三绕组变压器单元接线
发电机出口设置断路器：
在变压器高、中压联合运行时能够投、切发电
机
发电机容量大时不采用这种接线：
大容量和大电流的断路器价格高
（3）发电机——变压器——线路单元接线
发电机发电经变压器升压后直接供给负载
（4）扩大单元接线：
（变压器故障，两台发电机均停止工作）
一台发电机故障不影响另一台运行
分裂绕组变压器和双绕组变压器有限制短路电流的作用
变压器台数减少，变压器高压侧断路器减少，经济性好
桥形接线：
只有两台变压器和两条线路时采用
（1）内桥接法：
联络断路器在线路断路器内侧
切除线路故障简单，切除变压器故障复杂：
适用变压器
不需要经常切换，线路经常故障的场合，穿越功率较小
（2）外桥接法：
联络断路器在线路短路器外侧
切除线路故障复杂，切换变压器简单：
适用变压器需要
经常切换，线路较短故障率低，电路系统有较大的穿越
功率
接线简单（经济性好）
可靠性和灵活性不高
多角形接法：
每边一台断路器和两台隔离开关；
进出线只装设隔离开关
（1）可靠性高：
每条回路由两条断路器连接
回路故障不影响其他回路工作
（2）灵活性高
（3）经济性好：
平均一条回路只装设一台断路器
（1）检修任一断路器时，多角形接线变成开环运行，可
靠性降低
（2）每边供应两条回路，回路状态发生变化时电流的波
动很大，继电保护难
（3）扩建困难
适用的范围：
在110kV及以上配电装置中，当出线回数不多，发展现模比较明确时，可以来用多角形接线；
中小型水电厂中也有应用。
一般以采用三角或四角形为宜，最多不要超过六角形
6、限制短路电流的方法
a）装设限流电抗器；
按结构分为普通电抗器和分裂电抗器，普通电抗器又分为线路和母线电抗器。
b）采用低压分裂绕组变压器
c）采用不同的主接线形式和运行方式
8、主变压器的选择
1）主变压器应依据传递容量基本资料外，还应根据电力系统5~10年发展规划、输送功率大小、馈线回路数电压等级以及接入系统的紧密程度等因素，进行综合分析和合理选择。
2）选择发电厂主变压器基本原则:
单元接线的主变压器;
具有发电机电压母线接线的主变压器;
连接两种升高电压母线的联络变压器：
一般为一台，最多不超过二台;
变电站主变压器：
应按5~10年规划负荷来选择。
1.一般了解发电厂和变电所主变压器的容量和台数的选择；
了解其型式的选择。
（一）主变压器：
用来向电力系统或用户输送功率的变压器
单元接线主变压器：
发电机组额定容量减去厂用负荷后留10%的裕度来确定
具有发电厂电压母线接线的主变压器：
（1）发电机全部投入运行，在满足发电机电压供应的最小日负荷以及厂用负荷后，主变压器能将发电厂所有剩余功率送入系统
（2）发电机检修时，主变压器能从系统倒送功率以满足发电机电压母线最大负荷的要求
（3）发电机电压母线上有多台主变时，最大容量的主变退出运行时其他主变能保证送出电压母线剩余功率的70%以上
（4）考虑供电的可靠性，接于发电机电压母线上的主变压器一般不少于两台，一般优先考虑两台容量相同的主变压器
（5）考虑负荷曲线的变化和5年内负荷的发展
变电站主变压器选择：
（1）重要变电站：
一台主变停运，能保证一次和二次负荷
一般性变电站，一台主变停运，剩余容量能保证全部负荷的70%
（2）变电站主变压器台数：
对于枢纽变电站在中、低压侧已形成环网的情况下，变电站以设置2台主变压器为宜；
对地区性孤立的一次变压站或大型工业专用变压站，可设3台主变压器，以提高供电可靠性。
（3）考虑5~10年的规划
（二）变压器形式和结构的选择
（1）相数：
容量为300MW及以下机组单元连接的主变压器和330kV及以下的电力系统中：
三相
容量为600MW机组单元连接的主变压器和500kV电力系统：
单相
（2）绕组数和结构：
1、只有一种升高电压向用户供电或与系统连接时，以及只有两种电压的变电所，采用双绕组变压器。
2、有两种升高电压向用户供电或与系统连接时，以及有三种电压的变电所，可采用2台双绕组变压器或三绕组变压器
1）、当最大机组容量为125MW及以下，并且变压器各绕组的通过容量均达到变压器额定容量的15％及以上时（否则绕组利用率太低，不如选用2台双绕组变压器经济），多采用三绕组变压器。
2）、一个发电厂或变电站中采用三绕组变压器一般不多于3台
3）、机组容量为20MW以上的发电厂采用发电机－双绕组变压器单元接线接入系统，而两种升高电压级之间加装联络变压器器为合理。
其联络变压器宜选用三绕组变压器（或自耦变压器），低压绕组可作为厂用备用电源或启动电源，也可用来连接无功补偿装置。
4）、采用扩大单元接线的变压器，应优先选用低压分裂绕组变压器，可大大限制短路电流
5）、在有三种电压的变电所中，如变压器各侧绕组的通过容量均达到变压器额定容量的15%及以上，或低压侧虽无负荷，但需在该侧装无功补偿设备时，宜采用三绕组变压器。
当变压器需要与110kV及以上中性点直接接地系统相连接时，可优先选用自耦变压器。
（3）绕组接线组别
1、变压器三相绕组接线方式必须与系统电压相位一致，否则不能并列运行。
电力系统采用的绕组连接方式只有星形“Y”和三角形“d”两种
2、发电厂和变电站中，一般考虑系统或机组的同步并列要求及限制3次谐波对电源的影响等因素，根据以上变压器绕组连接方式的原则，主变压器接线组别一般都是选用YN，d11常规接线。
2.掌握限制短路电流的方法
（一）限流电抗器（用于6~10kV配电装置）
（1）普通电抗器
（1）母线电抗器
1、限制发电机电压母线短路电流，额定电流根据切除容量最大的一台发电机时通过电抗器的电流进行选择
2、母线分段处功率流动最小，电压损耗和功率损耗最小（母线负载与母线发电机容量一般匹配）
（2）线路电抗器（电缆上应用，电缆电抗小，短路电流大）
1、限制电缆回路短路电流
2、线路电抗器后发生短路，电抗器上有较大的压降。
既限制短路电流由能保证母线上有较高的残压
（2）分裂电抗器：
电抗器中间抽头接电源，两臂接大致相等的两个负荷，负荷不等时会引起较大的电压波动
正常运行时：
总电抗为每一臂1/4
发生短路时：
总电抗为每一臂3倍
（二）低压分裂绕组变压器（发电机组容量较大时，采用低压分裂绕组变压器组成扩大单元接线）
正常工作时：
低压短路电抗并联运行，总电抗较小
发生短路时（发电机出口处）：
低压短路电抗串联运行，总电阻较大
（三）采用不同主接线形式和运行方式（远离负荷的发电厂推荐采用，发电机——变压器——线路单元接线，双母线双断路器接线，发生事故后能够提供足够的电压支持，避免负荷转移带来的波动）
第五章
1．什么叫厂用电，什么叫厂用电率。
答：
发电厂在启动、运转、停役、检修过程中，大量电动机拖动的机械设备，用以保证机组的主要设备和输煤、碎煤、除灰、除尘及水处理的正常运行以及全厂的运行、操作、试验、检修、照明用电设备等都属于厂用负荷，总的耗电量，统称为厂用电。
厂用电耗电量占发电厂全部发电量的百分数称为厂用电率。
2．厂用电源分为正常工作电源、备用电源、启动电源和事故保安电源。
备用电源的引接应保证其独立性，并具有足够的供电容量，引接方式1）从发电机电压母线的不同分段上通过厂用备用变压器引接2）从发电厂联络变压器的低压绕组引接3）从与电力系统联系紧密、供电可靠的最低一级电压母线引接4）技术经济合理时可由外部电网引接专用线路，经变压器取得独立的备用电源或启动电源。
备用电源——工作电源因事故或检修而失电时替代工作电源其后备作用
启动电源——机组在启动或停运过程中，工作电源不可能供电的工况下为该机组厂用负荷提供的电源
厂用电工作电源的两种接线方式：
从发电机电压母线上引接和从主变压器低压侧引接
3.掌握厂用工作电源、厂用备用电源、事故保安电源的作用及其引接方式。
掌握厂用
电接线的基本形式。
厂用工作电源：
保证正常运行的基本电源，一般不少于两个，投入系统并联运行
（从发电机电压母线上通过厂用高压变压器取得工作电源，在发电机停运时仍能从电力系统中获得电能）
低压400V厂用工作电源的引接：
1、高压厂用母线——低压厂用变压器——低压400V厂用电源（从10KV上引出）
高压厂用母线上一般有多台低压厂用变压器
2、不设高压厂用母线时，从发电机电压母线或者发电机出口引接
备用电源：
工作电源由于事故或检修时代替工作电源
启动电源：
机组在启动或者停运时，工作电源不能供电的情况下为负荷供电（备用电源）
引线方式：
1、发电机电压母线引线（避免与工作电源接同一段母线：
否则母线故障，工作电源和备用电源一起故障）
2、供电可靠的最低一级电压母线引线
3、从联络变压器（连接不同的电压等级）低压侧引线
4、从外部电网引专用线路
明备用（专门设置一台备用变压器）：
容量大时用
1、变压器容量等于厂用变压器最大一台的容量
2、正常运行时备用变压器切除，即DLl～DL4断开
厂用电故障时（2#故障）备用电源自动投入运行，即将DLl和DL4投入
暗备用（不设置专门的备用变压器，而是将每台工作变压器的容量加大，正常工作在不满载的状态）容量小时用
事故保安电源：
300MV及以上发电机，当厂用工作电源和备用
电源均消失时，确保事故状态下能够安全停
机，事故消失后又能及时的供电
3．厂用变压器的选择主要考虑厂用高压工作变压器和启动备用变压器的选择，选择内容包括变压器的台数、型式、额定电压、容量和阻抗。
4．厂用系统中所使用的电动机有异步电动机、同步电动机和直流电动机三大类
1）型式选择厂用电动机的防护型式应与周围环境条件相适应，根据发电厂厂用设备的设置地点可分别选用开启式、防护式、封闭式及防爆式等型式
2）容量选择电压应与供电网络电压相一致，电机的转速应符合被拖动设备的要求，电动机容量PN必须满足在额定电压和转速下大于满载工作的机械设备轴功率PS，一般大于10%。
5．自启动——若电动机失去电压以后，不与电源断开，在很短时间内，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。
根据运行状态，自启动可分为：
1）失压自启动2）空载自启动3）带负荷自启动。
6．厂用电按线采用按锅炉分段的原则接线
陆1．电气设备的选择原则
必须按正常工作条件进行选择，并按短路状态校验热稳定和动稳定。
（1）按正常工作
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