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《发电厂电气部分》
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ρ-材料电阻率

αt-电阻温度系数 

θ-导体运行温度

 

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启停器属于二次设备,

电子设备的要求, 

 

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8、绿色能源:通过特定的发电设备,将风能、太阳能、生物能、海洋能和地热能等可再生资源转换得来的电能,特点是生产过程中不排放或很少排放对环境有害的废气和废水等污染物。

1)我国风电发展是从20世纪80年代中期开始的。

在我们新疆发生了火车被风吹脱轨了,那么就说明,风在我们新疆资源很丰富,我们加以利用是好的,不采取防范措施也会给我们造成一定的影响和破坏作用,10m高度层的风能资源总储量为32.26kW,可开发的装机容量有2.53亿kW.

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1、2018年8月14日美加大停电,美国东北补和加拿大东部,联合电力系统发生了大面积停电事故,美国纽约,波士顿等6个州和加拿大首都渥太华,商业中心多伦多,造成经济损失250亿~300亿的经济损失,做好电力系统规划,北京也发生了停电,医院做手术、地铁断电,漆黑一片。。。。

2、电的发明:1831年(法拉第------电磁感应-----右手螺旋定则-----电力系统

电能有点:

1)易于将其它形式的能转化为电能

2) 便于远距离输送(输电线路、电缆)

3)电能集中,分配自由

4)速度快(30万km/s),能量大,能做到约时停送电

一、

1)我国第一台发电机组:1882年7月26日在中国上海,成立了上海电气公司,安装了一台以蒸汽机带动的直流发电机。它比世界上最早的公用电厂(1882年1月12日,英国伦敦第一座发电厂)仅晚6个月。

2)中国第一台水电机组:1912年农历4月12日在云南昆明附近的螳螂川上建成了石龙坝水电厂,装有2台240kW的水轮发电机组,这是人们公认的中国电力工业的起点

3)从1996年起,我国发电装机和年发电量均跃居世界第二位,超过了俄罗斯和日本

4)1974年建成了第一条330kV的输电线路,由甘肃刘家峡水电厂到陕西关中地区。

5)1981年建成了第一条500kV的输电线路,由河南姚梦火电厂到武汉

6)1988年建成了葛洲坝到上海南桥的土500kV直流输电线路,全厂1050kM。

7)联合电力系统的主要效益

a1) 各系统间电负荷的错峰效益。

a2) 提高供电可靠性、减少系统备用容量。

a3)有利于安装单机容量较大的机组。

a4)进行定理系统的经济调度。

a5)调峰能力互相支援。

 

 

 

 

 

 

 

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             第六章导体和电气设备的原理与选择

导体和电气设备的一般选择条件

1.按正常工作条件进行选择

2.按短路状态来校验热稳定和动稳定

高压断路器和隔离开关的原理与选择

1.电弧的形成与熄灭

电弧

特征

电弧的形成

电弧的熄灭

交流电弧

断路器开断路电流时的工作状况分析

1.弧隙电压恢复过程分析

不同短路形式对断路器开断能力的影响

a.开断单相短路电路

b.开断中性点不直接接地系统中的三相短路电路

c.开断中性点直接接地系统中的三相接地短路电路

高压断路器选择

1.断路器种类和型式的选择

2. 额定电压和额定电流选择

3.开关电流选择

4.短路关合电流的选择

5.短路热稳定和动稳定校验

6.发电机断路器的特殊要求

a.额定值方面的要求

b.开断性能方面的要求

c.固有恢复电压方面的要求

隔离开关的选择

互感器的原理及选择

互感器原理

互感器的作用

电磁式电流互感器特点

电流互感器的额定电流比

电流互感器误差

电流互感器在运行时,二次绕组严禁开路

电流互感器的准确级和额定容量

电流互感器的选择

热稳定和动稳定校验

电压互感器

电磁式电压互感器特点

误差

电容式电压互感器

误差

特点

电压互感器选择

1.种类和型式选择

2.一次额定电压和二次额定电压的选择

3.容量和准确级选择

限流电抗器的选择

1.限流电抗器的选择

2.额定电压和额定电流的选择

3.电抗百分数的选择

4.普通电抗器的电抗百分数的选择

5.分裂电抗器电抗百分数的选择

6.热稳定和动稳定校验

高压熔断器的选择

高压熔断器型式选择

高压熔断器额定电压选择

高压熔断器额定电流选择

a 熔管额定电流的选择

b 熔体额定电流选择

熔断器开断电流校验

c熔断器选择性校验

裸导体的选择

导体选型

导体截面选择

1.按导体长期发热允许电流选择

2.按经济电流密度选择

三,电晕电压校验

四. 热稳定校验

五硬导体的动稳定校验

6.硬共振校验导体

电缆绝缘子和套管的选择

一.电力电缆选择

1.电缆芯线材料及型号选择

2. 电压选择

3.截面选择

4.允许电压降校验

5.热稳定校验

二.  支柱绝缘子和穿墙套管的选择

1.型式选择

2.额定电压选择

3.穿墙套管的额定电流选择与窗口尺寸配合

4. 动热稳定校验

a.穿墙套管的rev稳定校验

b.  动稳定校验

                    第七章配电装置

 

屋外配电装置

一.屋外配电装置概述

1.屋外配电装置的分类及特点

2.屋外配电装置的选型

二. 屋外配电装置的布局原则

1.母线及构架

2.电力变压器

3.高压断路器

4.避雷器

5.隔离开关和互感器

6.电缆沟

7. 道路

  成套配电装置

一.成套配电装置概述

二.低压配电屏

三.高压配电柜

四.气体全封闭组合电器(GIS)

发电机引出线装置

.发电机引出线装置

发电机出线小室

组合导线及母线桥

封闭母线

发电厂和变电站的电气设施平面布局

1.发电厂电气设施v的平面布局

2.变电站电气设施的平面布局

第八章 发电厂和变电站的控制与信号

发电厂和变电站的控制方式

发电厂的控制方式

主控制室的控制方式

机炉电集中控制方式

变电站的控制方式

概述

一.对配电装置的基本要求

二.配电装置的最小安全净矩

三.配电装置的类型及应用

四.配电装置的设计原则及步骤

二次回路接线图

1.二次设备

2.二次回路

.二次接线图

a.归总原理接线图

b.展开接线图

c.安装接线图

断路器的传统控制方式.

一. 对控制回路的一般要求

二.灯光监视的控制回路和信号回路

1.控制部件

控制元件

中间放大元件

操动机构

2. 控制回路和信号回路

三.其它类型的断路器控制回路和信号回路

1.音响监视的断路器控制回路和信号回路

2.分相操作的断路器控制回路

3..传统的弱电控制回路

变电站自动化系统

1.变电站综合自动化的概念

2.传统的变电站存在的问题

3.变电站自动化系统的功能要求

4.变电所综合自动化的特点

5.变电所综合自动化体系结构

6.变电站综合自动化系统的配置模式

变电站自动化数据通信技术

1.数据通信的基本概念

2.串行数据通信接口

3.现场总线在综合自动化系统中的应用

4. 局域网络技术的应用

第九章  同步发电机的运行

汽轮发电机组和水轮发电机组参数的特点,参数对系统运行的影响

分析发电机正常运行.非正常运行.特殊运行方式(包括进相运行.过励磁等)

汽轮发电机轴系扭振和次同步谐振的概念以及

发电机故障诊断技术。

电力变压器的运行性能,确定变压器负荷能力的原则和依据

变压器在各种不同负荷情况下各部分温升.绝缘老化率的计算和变压器正常过负荷.事故过负荷能力的计算

自耦变压器.分裂变压器的运行特点,电力系统中采用自耦变压器的优点和应主义的问题,全星形接线的电力变压器运行情况

电力变压器并列运行的条件,双绕组.三绕组变压器在各种不同情况下并列运行的负荷分配和计算方法

电力变压器故障检测的内容及主要方法

 

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      第四章 电气主接线及设计

1.电气主接线设计原则和程序

a.对电气主接线的基本要求

b.电气主接线设计的原则

c. 电气主接线的设计程序

 

主接线的基本接线形式

 

主接线方式 1.有汇流母线  a. 单母线   

                                         简单单母线

                                        单母分段

                                     单母带旁母

                                单母分段带旁母

                               b.双母线  

                                  双母线

                                  双母单分段

                                  双母带旁母

                                  双母双断路器

                             3/2接线(一倍半)

               2. 无汇流母线(无母线)     

                  桥形接线(内桥.外桥)                                     多边形接线

                   单元接线

                     扩大单元接线

      在运行操作时,必须严格遵守下列操作顺序:

1.在接通电路时,应先合断路器两侧的隔离开关

2. 切断电路时,应先断开断路器,再依次断开两侧的隔离开关。 

遵守基本原则

1.一是防止隔离开关带负荷合闸或拉闸

2.二是在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   

单母线接线的优点是:

1.接线简单,操作方便.设备少.经济性好,并且,母线便于向两端延伸,扩建方便。

缺点是:

1.可靠性差。

2.调度不方便

只用在出线回路少,并且没有重要负荷的发电厂和变电站中。     

双母线分段接线的特点

a.可靠性更高

b.双母线分段接线比双母接线增加了两台母联断路器

c.灵活性更高。

旁路母线有三种接线方式

a. 专用旁路断路器旁路母线接线

b.母线断路器兼做旁路断路器的旁路母线接线

c. 用分段断路器兼做断路器的旁路母线接线

一台半断路器接线

4/3台断路器接线

    主变压器的选择

主变压器容量.台数的选择

-发电厂主变压器容量.台数的选择

-变电所主变压器的容量.太叔的选择

-联络变压器容量的选择

 

变压器-母线组接线

1.单元接线

发电机-双绕组变压器单元接线

发电机-三线绕组变压器(或自耦变压器)单元接线

发电机-变压器扩大单元接线

发电机-变压器-线路组单元接线

桥型接线

内桥

外桥

角型接线

主变型式的选择

-相数的确定

-绕组数的确定

-绕组接线组别的缺定

-结构型式的选择

-调压方式的确定

-冷却方式的选择    

限制短路电流的方法

1.加装限流电抗器

a.假装普通电抗器

b.加装分裂电抗器

2.采用低压分裂绕组变压器

3. 选择适当的主接线形式和运行方式

第五章厂用电接线及设计

1.厂用电动机以及全厂的运行.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。

厂用电的可靠性

厂用电的电量

厂用电效率chang 

 厂用电负荷分类

1.I类厂用负荷

2.II 类厂用负荷

3.III类厂用负荷

4.     事故保安负荷

5.交流不间断供电负荷。 

厂用电负荷的特性

1.厂用电负荷的特性主要是指其重要性.运行方式.有无联锁要求.是否易于过负荷及控制地点等。

1.重要性

2.运行方式

3.有无联锁要求

4.是否易于过负荷

5. 控制地点

      厂用电接线的设计原则和接线形式

1.对厂用电接线的要求

2.厂用电接线的设计原则

3.厂用电的电压等级

4.厂用电系统中性点接地方式

5. 厂用电及其引接

6.厂用电接线形式  (按炉分段)

所用电的设计原则和接线形式

1. 对所用电源的要求

2.所用电源的引接

3.所用电接线及供电方式

一不同类型发电厂的厂用电接线

1.火电厂厂用电接线

a.中型热电厂的厂用电接线

b.大型火电厂的厂用用电接线

1.2 核电厂的厂用电接线

1.3水电厂的厂用电接线

1.4 变电所的所用电接线

a. 装有调相机的220KV变电所所用电接线

b.500KV变电所所用电接线

厂用变压器的选择

一.选择内容包括

变压器的台数

型式

额定电压

容量

阻抗

1 火电厂主要厂用电负荷

2.厂用电负荷的计算

3.厂用变压器的选择

厂用电动机的选择和自启动校验

1.厂用机械特性和电力拖动运动方程

2.厂用电动机的类型及其特点

3.厂用电动机选择

厂用电源的切换

1.厂用母线失电的影响和分析

2.厂用电源的切换

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5.  IT技术

1.IT技术在电力系统中的应用.目前取得的成功集中在两个方面:

a.第一方面是各类电气设备的微机化,如微机励磁调节系统.微机继电保护装置.微机无功电压控制装置.微机调速器,以及其它各类单台设备的微机监控系统等

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                            绪论

一.  我国电力工业发展简况

电的发明: 1831年(英)法拉第-电磁感应-右手螺旋定则--电力系统

电能优点:

1.易于将其它形式的能转化电能

2.便于远距离输送(输电线路.电缆)

3.电能集中,分配自由

4.速度快(30万KW/S),能量大,能做到约时停送电

我国的动力资源非常丰富,水能资源居世界第一位,而煤.石油和天然气等资源也十分丰富

中国第一台发电机组:1882年7月26日,在上海,成立了上海电气公司,安装了一台以蒸汽机带动的直流发电机,它比世界上最早的公用电厂(1882年1月12日,英国伦敦第一座发电厂)仅晚6个月.

中国第一台水电机组:水力发电于1912年农历4月12日在云南昆明附近的螳螂川上建成了石龙坝水电厂,,装有2台240KW的水轮发电机组。标志中国电力工业起点

我国电力工业的飞速发展,体现在

1.电力系统容量

2.电厂规模

3. 单机容量

电力系统发展方向:

1.大容量

2.超高压

3.远距离

             二  电力工业发展前景

1.做好电力规划,加强电网建设

电能特点

a.是发展国民经济的基础,是一种无形的.不能大量储存的二次能源。

b. 电能的发.变.送.配和用电,几乎是在同一瞬间完成的,须随时保持功率平衡。

c. 要满足国民经济发展的要求,电力工业必须超前发展,这是世界电力工业发展规律。

e.电力规划就是根据社会经济发展的需求.能源资源和负荷分布,确定合等级理的电源结构和战略布局,确立电网电压等级.输电方式和合理的网架结构等。

f.根据我国社会经济发展的需求,加强电力总体规划,确定合理的电源结构和布局,留有足够的容量和能量的备用,建成容量充足.结构合理.运行灵活的联合电力系统,并采取必要的措施,防患于未然,确保联合电力系统安全稳定运行。

2.  电力工业现代化,

  工业要现代化,作为基础和先行工业的电力工业,更要实现现代化。

要用当代先进科学技术装备和改造电力企业。

目前国外电力技术的先进水平主要表现为超高压.大系统.大机组.大电厂.高度自动化以及核电技术和直流输电技术。

1.高电压.大系统

2.大电厂.大机组

3.高度自动化

普遍建立以电子计算机为中心的安全监测和经济调度系统,实行功率和频率的自动调整,火电厂实行单元集中控制,水电厂和变电站实行无人值班和远方集中控制

我国电力工业今后发展的目标:

1.优化发展火电

2.优先开发水电

3.积极发展核电

三.联合电力系统

世界各国电力工业发展的经验告诉我们,电力系统愈大,调度运行就愈能合理和优化,经济效益越好,应变事故能力越强。

联合电力系统的主要效益

a.各系统间电负荷的错峰效益。

b.提高供电可靠性.减少系统备用容量。

c.有利于安装单机容量较大的机组。

d.进行电力系统的经济调度。

e. 调峰能力互相支援

若电力系统孤立运行时,为了调峰都要装设调度电站或调峰机组,但其调峰能力并不一定能发挥出来。系统互连后,不仅因负荷率提高,也由于调峰容量的互相支援,调峰能力得到充分发挥,因此,可以减少系统调峰机组容量。

还有提高高效率机组利用率和使用廉价燃料.能承受较大的冲击负荷.有利于改善电能质量等。全国服务的电力系统互联,走向联合电力系统,是我国电力系统发展的必然趋势,不仅三峡电站的建成要求联网,而且为满足未来的西电东送.南北互供的格局也要求全国联网。

4.电力市场

 

 

 

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                  第一章 能源和发电

一 能源和电能

 1. 物质.能量和信息

2. 能源含义和能源分类

3. 能源资源

4. 电能

5. 发电厂

火力发电厂

1.火电厂的分类

2.火电厂的电能生产过程

3. 火电厂的特点:布局灵活,投资少,见效快,耗煤耗水大,操作复杂,费用高,启停复杂,负荷以消耗燃料,调频,调峰,事故备用等 

水电厂 三峡水电站

1.水电厂的分类

1.按集中落差   堤坝式  

   引水式

   混合式

2.按调节方式

   1.有调节与无调节

 水电厂的特点;  综合利用水资源,成本低,效率高 运行灵活,调节能力比较好,机组启动,停止容易操作,水资源可以重复利用,水电厂清洁无污染  缺点:投资大,建设周期长,受地形河流限制,可能会造成生态平衡。

3. 抽水蓄能电厂 

负荷发生变化时,高峰用电负荷变化,备用,调频,调相 等特点

功能:降低电力系统的燃料消耗,提高火电厂的利用率,作为发电成本低的峰源负荷的综合利用等

核能发电厂

1. 核电厂的类型

2.重水堆核电站

3.压水堆核电站主要系统

4.核电厂的厂房布置

5.核电站反应堆的构造

6.核电厂的运行

7.核电站的安全防护和三废处理

 

 第二章发电.变电和输电的电气部分

概述

   1.电气设备

a. 一次设备

b.二次设备

1.2. 电气接线和装置

 

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电气主接线及设计

电气主接线设计原则和程序

主接线的基本形式

主变压器的选择

限制短路电流的方法

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电力工业发展前景

IT技术

1各类电气设备 的微机化

2电力系统自动化

SCADA监视控制与数据采集系统     

 EMS能量管理系统         

DMS配电管理系统         

 MIS信息管理系统

谐波

洁净煤发电技术

绿色能源的开发和利用

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高压交流输变电

概述

主要原因      距离    容量     节省  互联

330KV超高压输变电

500KV超高压输变电

电气接线        主干           变电站枢纽          

电气设备

变压器         升压 变压器三绕组         

                   降压、联络变压器自耦

断路器        作用      介质分类

隔离开关

电压互感器      用途       分类

电流互感器 

电抗器     

电容器

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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。

最高允许温度

1. 为了保证导体可靠地工作,规定了导体长期工作发热和短路时发热的温度限制,称为最高允许温度。

(1)裸导体长期工作发热的最高允许温度一般为70度

(2)电力电缆的最高允许温度与其导体材料.绝缘材料及电压等级等因素有关。

(3)有关规程还规定了交流高压电器各部分长期工作发热的最高允许温度。

进行发热计算的目的,是为了校验导体或电器各部分发热温度是否超过允许值。

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基本概念

数据传输

串行数据接口

现场总线     自动化

局域网络技术

传输介质       双绞线       同轴电缆       光缆

访问控制方式

CSMA/CD       令牌环       令牌总线

局域网协议标准

逻辑链路控制(LLC)子层

介质访问控制(MAC)子层

以太网

10BASE-T双绞线以太网

100BASE-T快速以太网

IBM令牌环网

FDDI网(光纤分布式数据接口网)

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 第一节           电气设备选择的一般条件

一. 按正常工作条件选择电气设备

1. 额定电压

  Nn大于等于Uns

2.额定电流

   In大于等于Inmax

发电机.调相机和变压器的Imax是额定电流的1.05倍;

若变压器有可能过负荷运行时,应按过负荷确定(1.3-2倍变压器额定电流)

母联断路器回路一般可取母线上最大一台发电机或变压器的Imax

m母线分段电抗器Imax应为母线上最大一台发电机跳闸时,保证该段母线负荷所需的电流,或最大一台发电机额定电流的50%-80%

出线回路的Imax出考虑正常负荷电流外,还应考虑事故时其他回路转移过来的负荷。

3. 环境条件对设备选择的影响

当电气设备安装地点的环境(尤其注意小环境)条件如温度.风速.污秽等级.海拔高度.地震烈度和覆冰厚度等超过一般电气设备使用条件时,应采取措施

一般非高原型的电气设备使用环境的海拔高度不超过1000m,当地区海报超过制造厂家的规定值时,由于大气压力.空气密度和湿度相应减少,使空气间隙和外绝缘的放电特性下降。一般当海拔在1000-3500m范围内,若海拔比制造厂家规定值每升高100m,则电气设备允许最高工作电压要下降1%。当最高工作电压不能满足要求时,应采用高原型电气设备,或采用外绝缘提高一级的产品。对于110kv及以下电气设备,由于外绝缘提高一级产品。可在海拔2000m以下使用。

电气设备的额定电流是指在基准环境温度下,能允许长期通过的最大工作电流。

          此时电气设备的长期发热温升不超过其允许温度。而在实际运行中,周围环境温度直接影响电气设备的发热温度,所以电器设备的额定电流必须经过温度修正。

            我国生产的电气设备的一般使用的

额定环境温度

             还应按电器的装置地点.使用条件.检修和运行等要求,对电器进行种类(屋内或屋外)和型式(防污型.防爆型.湿热型等)的选择。

     二.    按短路状态校验

          1.短路热稳定校验满足热稳定的条件

          2. 电动力稳定校验

          电动力稳定是电器承受短路电流机械效应的能力,称为动稳定

             3. 短路电流计算条件

                 a. 容量和接线。按本工程设计最终容量计算,并考虑电力系统远景发展规划(一般为本工程建成后5-10年) ;其接线应采用可能发生最大短路电流的正常接线方式,但不考虑在切换过程中可能短时并列的接线方式(如切换厂用变压器时的并列)

         b.  d短路种类。 一般按三相短路验算,若其他种类短路较三相短路严重时v,则应按最严重的情况验算。

 

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第一节   导体载流量和运行温度计算

1.   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。

最高允许温度

1. 为了保证导体可靠地工作,规定了导体长期工作发热和短路时发热的温度限制,称为最高允许温度。

(1)裸导体长期工作发热的最高允许温度一般为70度

(2)电力电缆的最高允许温度与其导体材料.绝缘材料及电压等级等因素有关。

(3)有关规程还规定了交流高压电器各部分长期工作发热的最高允许温度。

进行发热计算的目的,是为了校验导体或电器各部分发热温度是否超过允许值。

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授课教师

电力系统电压及其防护

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