火力发电及其生产过程电气设备+电厂自动化

作业1、说明火电厂的电气设备中有哪些一次设备和二次设备，用什么图形符号表示？都有什么作用？2、交流电ABC三相电依次用什么颜色表示？3、励磁机的作用是什么？4、电力变压器的作用及原理？5、高压断路器和隔离开关的作用有什么不同？6、电压互感器和电流互感器的作用？7、电气主接线有哪几种主要接线类型？1、火力发电厂的分类2、火电厂的生产过程3、锅炉设备4、汽轮机设备5、热力系统及辅助设备

6、电气设备7、火力发电厂的运行8、火力发电厂自动化第二章火力发电及其生产过程电气设备

一次设备:直接生产和输送电能的设备（发电机、变压器、主母线、高压互感器、隔离开关等）二次设备:对一次设备进行监视、控制和保护的设备第6节电气设备一次设备①生产和转换电能的设备：发电机-机械能转换为电能；电动机-电能转化为机械能；变压器-电压升高或降低，满足输配电需要。②接通或断开电路的开关电器：正常或事故时，将电路闭合或断开 断路器，正常时用来接通和断开负荷电流；故障时受继电保护作用，将电路自动断开。 隔离开关，将一次设备与带电部分可靠隔离，没有灭弧装置，因此只有在断路器断开后，才能接通和断开隔离开关。熔断器接触器一次设备③限制故障电流和防御过电压的电器电抗器-限制短路电流，维持母线残压。避雷器-防御过电压④接地装置：电力系统中性点的工作接地或保护人身安全的保护接地，与地中的接地网相连。⑤载流导体：将电气设备连接起来母线，汇集和分配电能架空线，终端线、联络线电缆，城市、厂站内部或附近、穿越江河或海峡时使用二次设备①仪用互感器：将电路中的高电压或大电流转换成低电压、小电流，供给仪表和保护装置使用。电压互感器PT：电流互感器CT②测量表计：测量电路中的电气参数。电压表电流表功率因数表③继电保护及自动装置：迅速反应不正常情况并进行监控和调节。④直流电源设备：供给控制、保护和厂用直流负荷、事故照明的直流用电。直流发电机组蓄电池组硅整流设备⑤操作电器、信号设备及控制电缆。主要电气一次设备的图形符号电气设备的主要内容（1）发电机（31：05）（2）电力变压器（3）开关设备（39：36）（4）电力互感器（43：07）（5）避雷器（6）阻波器（7）电气主接线及配电装置（44：37）电气部分接线示意图1发电电机机的的原原理理和和结结构构（1）基基本本原原理理磁力力磁场场磁力力线线电磁磁铁铁感应应电电流流当导导线线在在磁磁场场移移动动，，“切割割”磁力线时时（或磁磁场移动动，磁力力线切割割导线时时），在在导线中中就产生生电压，，此时如如将导线线两端连连通，就就会有电电流通过过，称为为感应电电流。（2）汽轮发发电机的的结构转子由整块的的优质合合金钢制制成。具具有良好好的导磁磁性。定（静））子由铁芯、、线圈及及外壳组组成。铁铁芯由环环形硅钢钢片叠压压而成。。转子转子本体体结构1—大齿；2—小齿；3—嵌线定子由铁芯、、绕组和和外壳等等组成。。铁芯由由环形的的硅钢片片叠压而而成，其其内园开开有齿槽槽，放置置定子绕绕组。图汽轮发电电机结构构示意图图励磁设备备的作用用是向发发电机转转子提供供直流电电流，形形成转子子磁场汽轮发电电机的损损耗铜损：定定子和转转子绕组组电阻损损耗铁损：定定子铁芯芯的磁场场变化机械损耗耗：通风风及轴承承部分的的摩擦6~25MW(2~4%)50~100MW(1.5~2%)200MW以上(1~1.5%)汽轮发电电机功率率发电机冷冷却方式式（1）空气冷冷却发电机转转子两端端装风扇扇，只用用于50MW及以下。。（2）氢气冷冷却用氢气将将热量带带走。冷冷却能力力高，通通风损耗耗小，结结构复杂杂，需要要制氢设设备，用用于30~100MW（3）绕组导导线内部部冷却（（内冷））用泵迫使使氢气、、水或油油流过导导体内部部。冷却却能力更更高，缩缩小发电电机体积积，节省省材料，，结构复复杂1958年，我我国试试制成成世界界上第第一台台双水水内冷冷12MW汽轮发发电机机1974年，我我国第第一台台300MW双水内内冷汽汽轮发发电机机投入入运行行1985年，哈哈尔滨滨电机机厂生生产的的600MW汽轮发发电机机第一一次启启动成成功。。表明明我国国已进进入世世界上上少数数几个个生产产大功功率发发电机机国家家的行行列2电力变变压器器看变压压器（（36:53）电力系系统中中广泛泛使用用的升升压和和降压压设备备,作用用：：高压压输输电电发电电机机输输出出电电压压受受绝绝缘缘水水平平限限制制，，最最高高为为20KV左右右，，如如果果用用这这样样的的电电压压远远距距离离输输电电，，电电流流大大，，功功率率损损耗耗大大。。在用用户户端端保保证证使使用用人人员员的的安安全全，，降降低低用用电电设设备备造造价价电力力变变压压器器的的原原理理和和结结构构闭合合铁铁心心上上绕绕两两个个互互相相绝绝缘缘匝匝数数不不等等的的绕绕组组。。与电源相连的的一侧，一次次绕组（原边边）与负荷相连的的一侧，二次次绕组（副边边）电磁感应原理理：电-磁-电原边电压U1原边匝数N1副边电压U2副边匝数N2匝数多的一侧侧电压高，电电流小变压器的分类类按用途分：升压变压器降降压变压器器联络变压器配配电变压器器按相数分：：单相变压器三三相变压器器按每相绕组的的线圈数：：双绕组三三绕绕组自耦 低压压分裂绕组==k（变比）变压器的损耗耗和冷却（一）损耗铜耗：电流流流过线圈的损损耗，电流越越大，铜损也也越大；铁损：磁力线线通过铁芯产产生的损耗，，与电流无关关。（二）冷却方方式油浸自冷式油浸风冷式强迫油循环电力变压器的的结构核心设备：铁铁芯+绕组（（本体））外围设备：（1）油：绝缘和和散热需要油的部位位：本体、调调压开关、引引出线结构：储油（油枕））吸湿（硅胶））监视油位（油油枕、调压开开关、套管））监视油温监视油的分解解，诊断内部部故障（瓦斯斯继电器）（2）冷却却系统统：强强迫油油循环环风冷冷（大大容量量变压压器））风扇潜油泵泵（油油流继继电器器）电力变变压器器的结结构电力变变压器器实物物照片片3开关设设备开关设设备录录像（（40:18）开关电电器的的作用用和种种类（1）作用用：在在正常常情况况下，，由于于检修修或改改变运运行方方式，，将发发电机机、变变压器器、线线路等等接入入电网网或退退出，，起控控制作作用。。在故故障时时，迅迅速切切断故故障部部分，，保证证无故故障部部分正正常运运行，，起保保护作作用。。（2）种类类：高压负负荷开开关、、低压压闸刀刀开关关、接接触器器、磁磁力启启动器器：仅用来来在正正常工工作情情况下下，断断开或或闭合合正常常工作作电流流。高低压压熔断断器：：仅用来来断开开故障障情况况下的的过负负荷电电流或或短路路电流流。高压断断路器器、低低压空空气开开关：：既用来来断开开或闭闭合正正常工工作电电流，，也用用来断断开或或闭合合过负负荷电流流或短短路电电流。。隔离开开关：：不要求求断开开或闭闭合电电流，，只用用来在在检修修时隔隔离电电压。。电弧的的形成成与熄熄灭（1）电弧弧产生生的条条件：：电源源电压压大于于10~20V，电流流大于于80~100mA，动静静触头头分离离瞬间间，触触头间间产生生电弧弧。触头分分开后后，电电路中中有电电流，，电弧弧导电电，电电弧中中有大大量自自由电电子。。（2））电弧弧的危危害电弧的的温度度很高高，可可达5000～～7000度以以上，，常超超过金金属的的汽化化点，，可能能烧坏坏开开关电电器的的金属属触头头。烧坏开开关电电器的的绝缘缘。如如，烧烧坏瓷瓷绝缘缘的表表面，，甚至至完全全损坏坏，或或者使有有机绝绝缘材材料炭炭化，，以致致失去去绝缘缘性能能。若电弧弧长时时间不不熄灭灭，不不仅烧烧坏开开关电电器，，而且且造成成系统统事故故，威威胁胁电力力系统统安全全运行行。（3）电弧弧产生生的物物理过过程电弧的的产生生和维维持是是触头头间中中性质质点（（分子子和原原子））被游游离的的结果果。游游离就就是中中性质质点转转化为为带电电质点点。高压断路器器熄灭交流流电弧的基基本方法结构：灭弧弧装置+操纵机构（1）灭弧介质质具有较高高的传热能能力、介电电强度、热热游温度和和热容量。。按灭弧介介质和灭灭弧方式式分为：：多油、、少油、、压缩空空气、SF6、、真空(2)采用特殊殊金属材材料作灭灭弧触头头：铜钨钨和银钨钨合金熔点高、、导热系系数和热热容量大大的金属属，减少少热电子子发射。。(3)利用气体体或油吹吹动电弧弧：扩扩散和冷冷却空气：2.3MPaSF6:0.3~0.6MPa纵吹、横横吹、环环吹(4)采用多断断口熄弧弧：在在相等的的触头行行程下，，拉长电电弧各断口电电压分布布基本相相等的措措施：断断路器加加并联电电容(5)采用强有有力的分分闸机构构，提高高触头分分离速度度，拉长长电弧操动机构构：断路路器进行行合闸、、分闸操操作，并并保持在在合闸状状态，这这些任务务全靠操操动机构构完成。。隔离开关关主要用途途没有灭弧弧功能,隔离电压压,倒闸操作作分合小电电流：分分、合避避雷器、、电压互互感器和和空载母母线分、合励励磁电流流不超过过2A的空载变变压器关、合电电容电流流不超过过5A的空载线线路隔离开关关的种类类安装地点点：屋内内式和屋屋外式绝缘支柱柱数目：：单柱、、双柱、、三柱4互感器（（43：07）互感器的作作用互感器包括括电流互感感器（TA或CT）和电压互感感器（TV或PT）。（1）将一次回回路的高电电压和大电电流变为二二次回路标标准的低电电压（100V）和小电流（（5A1A）），使测量仪表表和保护装装置标准化化、小型化化，并使其其结构轻巧巧、价格便便宜和便于于屏内安装装。（2）使二次设设备与高压部分隔隔离，且互感器二次次侧均接地，从而保保证了设备和人身安安全。CT（电流互感感器）充油的：油油位位计充SF6气体的：压压力表表PT（电压互感感器）充油的：油油位位计仿真变电站站演示：CT和PT互感器录像像（44：05）避雷器泄露雷电电电流、防御过电压压阻波器阻止高频信信号进入厂厂站内高频保护：：线路保护护的一种，，电网故障障时，线路路两端的收收发讯机发发出高于工工频（50HZ）的信号，，由阻波器器限制该高高频只在本本线路上传传输。悬挂式（251）支撑式（253）各种电气设设备根据工工作的要求求和它们的的作用，依依一定次序序用导线连连接成的电电路，称为为电气接线线。一次设备连连接成的电电路成为电电气主接线线。二次设备连连成的电路路称为二次次电路。7电气主接线线及配电装装置（45：09）电气主接线线图电气主接线线表明电能能汇集和分分配的关系系以及各种种运行方式式。主接线常按按规定的图图形符号画画成单线图图的形式，，单线图画画出的是单单相电路，，实际上表表示三相电电路。断路器和隔隔离开关画画成断开状状态。电气主接线线图举例配电装置由开关电器器、保护和和测量电器器、母线和和必要的辅辅助设备和和建筑物组组成的整体体，用来接接受和分配配电能的装装置。按电气设备备装设地点点，分屋内内和屋外配配电装置。。单母线接线线单母线分段段双母线带旁旁路第7节火力力发电厂的的运行（1）机组的启启动和停运运机组启动的的过程：锅炉点火、、升压、并并入母管、、汽轮机暖管管、暖机、、冲转、升升速、发电机与电电力系统并并列、带负负荷机组启动和和停运时间间长的原因因：锅炉与汽轮轮机体积大大、部件重重，特别是是高参数大大容量锅炉炉的汽包钢钢板特厚，，汽轮机的的结构复杂杂、精密。。启动不能能太快，保保证各部件件的温度均均匀上升，，防止因温温升不均而而发生变形形、弯曲、、连接部位位松动、动动静部分之之间发生摩摩擦等不良良后果。在停炉、停停机后，同同样要注意意保证冷却却均匀，防防止金属部部件冷却太太快。中温温中中压压锅锅炉炉（（点点火火-并入母管管）：2~4h高温高压压锅炉：：4~5h中温中压压汽轮机机（暖管管、机-带满负荷荷）：1.5~2.5h高温高压压汽轮机机：4~5h参数越高高，容量量越大，，启动时时间越长长。单元机组组一般采采用滑参参数启动动锅炉启动动后当参参数还很很低时汽汽轮机就就开始启启动，随随着锅炉炉汽压、、汽温的的升高，，汽轮机机转速也也逐步提提高到额额定转速速，当发发电机并并入系统统并带上上一定负负荷后，，蒸汽参参数才能能达到额额定值。。这种启启动方式式可以缩缩短启动动时间一一半，并并可减少少汽水损损失。（2）安全运运行火电厂生生产过程程复杂，，主辅设设备较多多，任何何一台设设备发生生事故，，都会不不同程度度地影响响安全运运行，甚甚至会造造成主要要设备损损坏、全全厂停电电和人身身伤亡等等严重后后果。由于结垢垢、腐蚀蚀、磨损损和超温温，造成成炉管爆爆破。锅炉灭火火后处理理不当，，造成炉炉膛爆炸炸。锅炉缺水水、满水水汽轮机严严重超速速而遭破破坏，甚甚至引起起人身伤伤亡。汽轮机叶叶片断裂裂。轴瓦烧坏坏或火灾灾发电机或或主变压压器绕组组烧坏全厂停电电误操作造造成人身身伤亡、、设备损损坏或停停电看录像：：防止全全厂停电电事故(30分钟)（3）经济运运行主要经济济指标供电煤耗耗：发电电厂每向向外供1kWh电所消耗耗的标准准煤。蒸汽参数数越高，，煤耗越越低厂用电率率：发电电厂本身身消耗的的电量占占发电量量的百分分数。降耗的主主要措施施：控制制运行小小指标第8节火力发电电厂自动动化（1）作用利用各种种自动化化仪表和和装置（（包括计计算机系系统）对对火力发发电厂生生产过程程进行监监视、控控制和管管理，使使之安全全、经济济运行的的技术。。（2）自动化化发展历历程就地控制制方式：：主要运运行参数数靠人工工控制单元控制制方式机炉电集集中布置置在单元元控制室室。仍由由机炉电电运行人人员分别别进行监监视和控控制。分散控制制系统将各种不不同的控控制功能能分别由由数台以以微处理理器为核核心的装装置来实实现，集集中监视视、分散散控制。。图6.3火电电厂厂集集控控运运行行图6.5仿真真装装置置系系统统配配置置小结结6、电电气气设设备备（1）电气气设设备备:由一一次次设设备备和和二二次次设设备备组组成成一次次设设备备：：发发电电机机、、电电动动机机、、变变压压器器、、断断路路器器、、隔隔离离开开关关、、电电抗抗器器、、避避雷雷器器、、母母线线、、架架空空线线、、电电缆缆等等二次次设设备备：：电电压压互互感感器器PT、电电流流互互感感器器CT、电电压压表表、、电电