电气运行知识讲座课件

电气

运行知识目录电气基础知识单元机组和电力系统发电机、变压器工作原理及我公司设备简介电气主接线、厂用电接线和励磁系统发电机启动、运行和停止电气事故处理电气倒闸操作第一讲电气基础知识电气電

生于雨，阴阳激燿也。阴阳二气相激发出的光,指闪电。

云气，

分阴阳。电气就是电。电气虽然抽象，但并不神秘。氣电气理论基础课《电工基础》《电机学》《电子技术》《电磁场》《电气设备及运行》《高电压技术》《继电保护》《自动装置》电气基本理论电阻和欧姆定律基尔霍夫定律交流电三要素电能质量标准交流电的趋表效应电磁感应楞次定律有功、无功电弧理论、开关和刀闸系统稳定性暂态过程继电保护中性点运行方式相量、相序电阻和欧姆定律电阻：是带电粒子在导体内流动时与导体分子、原子碰撞而遇到的阻力。与导体材料、截面积、长度有关。

R=ρl/s欧姆定律：I=U/R，电压、电流和电阻的关系。电阻的热效应：Q=I2Rt电阻是所有有功负荷的模型。与电阻有关的知识什么是电气距离？为什么不准用缠绕的方法挂接接地线？怎样摇测绝缘？为什么要加强开关、刀闸触头，母线、套管接线端子的检查？基尔霍夫定律第一定律：流入一个节点的电流之和等于流出该节点的电流之和。第二定律：任一闭合回路中，电压的升高等于电压的降低。是电路分析、潮流计算、短路计算的重要工具。交流电和电能质量指标ωt0π

2πUmu=Umsin（ωt+φ

）ω=2πf

交流电三要素：幅值Um、角频率ω、初相角φ

电能质量指标：电压、频率、波形φ交流电的相量表示法系统稳定问题是交流电特有的。u

=Umsin（ωt+φ1

）Umφ2i

=Imsin（ωt+φ2

）φ1Im交流电的正序、负序和零序分量Ua1Uc1Ub2Ua2Uc2Ub1Ub0Ua0Uc0UbUaUc电磁感应+-NS发电机工作原理E1E2U1U2变压器工作原理楞次定律：结果反抗原因。交变的磁场在导体中引起电动势的现象叫电磁感应。有功和无功有功：在发、输、用过程中，与电磁功率进行转化的那部分能量。P=UIcosφ.无功：在发、输、用过程中，用于电路内电磁场交换的那部分能量叫做无功。Q=UIsinφ.视在功率：S=UI功率因数:cosφ电就是磁，磁就是电。无功与稳定的关系。中性点运行方式ABC中性点：

是指星形接线的发电机或变压器的中性点。直接接地

绝缘按相电压设计，造价低。单相故障要跳闸。不接地

单相故障可以继续运行，供电可靠性高。绝缘按线电压设计，造价高。对地电容电流大时，接地电弧难以熄灭。消弧线圈接地、中电阻接地、高电阻接地

（减小电弧、抑制过电压、保证保护动作等）系统稳定性静态稳定：受到小干扰，保持原状态。（负荷变化、结线切换等）措施：缩短电气距离（根本性措施）、自动调节励磁、直流输电暂态稳定：受到较大干扰，保持原状态或过渡到新的稳定状态。（短路、跳闸、重合、大负荷变化等）措施：功率平衡：快切故障、重合闸、快关汽门、连锁切机等动态稳定：电力系统的稳定受到一个相对小而突然的干扰，而且系统可用线性微分方程描述并可借助于一个线性和连续动作的附加稳定控制保持稳定。（低频振荡、机电次同步振荡、同步发电机自激等）措施：抑制低频振荡的PSS等。电压和频率稳定性暂态过程波过程（大气过电压分析、防雷、微秒级）电磁暂态过程（内部过电压分析、毫秒—秒级）机电暂态过程（功角特性分析、稳定性分析、秒级）波过程末端开路末端短路U1qU1qU1qU1qU1fU1fi1qi1fi1fi1q功角特性PPmPoabδa900

δbδ功角特性

Pe=EqUsinδ/X稳定判据：

dPe/dδ>0功角特性表达式中每个电气量的含义快切故障和重合闸PPmPoabδa900

δbδ黑色：原始曲线红色：故障时曲线白色：故障切除后曲线黄色：加速面积蓝色：故障切除后的减速面积绿色：重合闸造成的减速面积快关汽门PPmPoabδa900

δbδ黑色：原始曲线红色：故障时曲线白色：故障切除后曲线绿色：原动机出力曲线黄色：加速面积蓝色：故障切除后的减速面积第二讲单元机组和电力系统单元机组和电力的系统火电厂生产过程单元机组集控运行特点调度知识（远动系统、调度机构、调度操作命令）系统稳定性3/2接线特点知识链接：功角特性、暂态稳定、合理电网火电厂生产过程锅炉高加低加给水泵凝水泵空冷除氧器发电机变压器高压缸中压缸低压缸低压缸单元制系统及其特点单元制系统：就是每台锅炉直接向所配合的一台汽轮机供汽，汽轮机驱动发电机所发出的电功率直接经一台升压变压器送往电力系统，这样组成了炉─机─电纵向联系的独立单元。各单元之间除了公用系统外，无其它横向联系。单元制系统特点：单元制系统最简单，管道最短，发电机电压母线最短，管道附件最少，投资最为节省，系统本身事故的可能性也最少，操作方便，适用于炉、机、电集中控制。单元制系统的缺点是其中任一主要设备发生故障时，整个单元都要被迫停止运行，而相邻单元之间又不能互相支援，机炉之间也不能切换运行，所以灵活性比起母管制系统要差；系统频率变化时，汽轮机调速汽门开度随之改变，单元制发电机组没有母管的蒸汽容积可以利用，而锅炉热惯性又大，必然引起汽轮机入口汽压的波动，所以单元制发电机组对负荷变化的适应性较差。集控运行特点

1、大型发电机组自动化程度高、各专业交叉结合、联系紧密、没有明显的分界线，原专业运行已远远不能满足生产工艺管理的需要。

2、保证大型发电机组安全、经济、稳定运行，必须打破专业界线，统一协调指挥，要求集控值班员为精通各专业的全能值班员。

3、由于目前投产和在建的机组，人员少，发电机组辅机庞大，系统复杂，运行维护要求严谨。因此必须建立全过程、多参数和综合操作的新概念，向操作集中、智能、程序化发展。

调度操作命令单项操作指令是指调度员只对一个单位，只发布一项操作指令，由下级调度或现场运行人员来完成后汇报调度。综合操作指令是一个操作任务只涉及一个单位的操作，调度员只发给操作任务，由现场运行人员自行操作，在得到调度员允许之后即可开始执行，完毕后在向调度员汇报。如变电所倒母线和变压器停送电。逐项操作指令是指调度员逐项下达操作指令，受令单位按指令的顺序逐项执行。一般涉及两个及两个以上单位的操作，调度员必须事先按操作原则编写好操作票。操作时由调度员逐项下达操作指令，现场按指令逐项操作完后汇报调度。如线路的停送电。

调度员指挥操作的内容发电厂有功、无功功率的增减，电压、频率的调整。系统间和发电厂与系统间的并列与解列。输电线与变压器的停送电。网络的合环与解环。母线接线方式的改变。中性点接地方式的改变和消弧线圈补偿度的调整。继电保护和自动装置使用状态的改变。线路检修开工前，线路所有电源端接地线的装设与竣工后的拆除。电力系统安全经济运行的基本要求

1．保证可靠地、持续地供电。

2．保证良好的电能质量。

3．保证系统运行的经济性。安全、优质、高效调度自动化系统和调度机构调度自动化系统组成：厂所端数据采集与控制子系统；通信子系统；调度端数据收集与处理和统计分析与控制子系统。调度机构：国家电网调度机构。跨省、自治区、直辖市电网调度机构。省、自治区、直辖市级电网调度机构。省辖市级电网调度机构。县级电网调度机构。主要合作机构3/2接线方式非交叉接线交叉接线3/2接线方式特点优点：具有很高的供电可靠性，任何一断路器故障，各回路按原方式运行。能避免由于母线故障引起的大量线路停电及电源中断。运行和调度灵活，一串中任何一台断路器退出或检修时，不影响任何一个元件的运行。这种接线运行方便、操作简单，隔离开关只在检修时作为隔离电器。缺点：不满足合理电网的要求。保护、自动装置复杂。造价高。合理的电网结构足够的电源支撑一定容量的电厂接入相应的级别的电网有备用且灵活的接线方式受端电网加强，送端适当分散合理的潮流分布（有功、无功）第三讲发电机、变压器工作原理我公司设备介绍分裂变压器电磁感应+-NS发电机工作原理E1E2U1U2变压器工作原理楞次定律：结果反抗原因。交变的磁场在导体中引起电动势的现象叫电磁感应。发电机分类

按原动机不同可分为汽轮发电机、水轮发电机和燃气轮发电机。按冷却方式分为外冷式发电机和内冷式发电机；同步发电机按冷却介质和冷却方式可分为空冷、氢冷和水冷式发电机；按照转子构造型式的不同可分为凸极式和隐极式；汽轮发电机一般是卧式的，转子是隐极式的，水轮发电机一般是立式的，转子是凸极式的。上述的冷却介质和方式还可以有不同的组合，如水—氢—氢（定子绕组水内冷、转子绕组氢内冷、铁芯氢冷）；水—水—空（定子、转子水内冷、铁芯氢冷）；水—水—氢（定子、转子绕组水内冷、铁芯氢冷）等。变压器分类

按相数来区分，电力变压器可分为三相变压器和单相变压器。

按铁芯形式分为芯式变压器、壳式变压器；

用来升高电压的变压器称为升压变压器；用来降低电压的变压器称为降压变压器；

按绕组数目分：双绕组变压器，三绕组或多绕组变压器；自耦变压器；

组浸入变压器油中的称为油浸式变压器；此外，还有一类电压不大高的、无油的干式变压器，适用于需要防火等场合。

油浸式变压器根据冷却方式的不同可分为以下几种：

油浸自然空冷式变压器；

油浸风冷式变压器；（武乡一期的高厂变、高备变）

强迫油循环风冷式变压器；

强迫油循环水冷式变压器；

强迫油循环导向冷却式变压器；（武乡一期的主变）

水内冷变压器；

油浸蒸发冷却式变压器。发电机和变压器型号发电机：

QFSN-600-2YH G

额定容量：600MW额定电压：20KV

额定电流：19245A

额定功率因数：0.9YY接线主变：DPF一240000／500

额定容量：3*240MVA

额定电压：550/√3±2*2.5%／20KV

额定电流：

755.8／20784/√3A

联接组标号：I,I0三相联接组标号：YN,d11

强迫油循环导向风冷发电机结构变压器结构1、铁芯（磁路）2、绕组（电路）3、油箱（容器）4、储油柜（油枕，减少油与空气的接触面积）5、吸湿器（装硅胶、吸潮、防油绝缘降低）6、套管（将引线引出并保证与油箱绝缘）7、瓦斯继电器（瓦斯保护）8、压力释放装置（防爆，可复位）9、冷却装置10、变压器接地装置接线组别ABCabcABCabc******Ynd11接线UabUAB分裂变压器启/备变：SFFZ一68000／550

额定容量：68/40-40低压绕组并联对高压绕组运行，其短路阻抗叫穿越阻抗。低压绕组一个分支对高压绕组运行，其短路阻抗叫半穿越阻抗。一个分支对另一个分支运行时，其短路阻抗叫分裂阻抗。分裂阻抗/穿越阻抗=分裂系数。约为3—4.AXa1a2xx分裂变压器特点优点：

限制低压侧短路电流（电动机发电运行），选择轻型开关。一段故障时另一段保持较高电压。缺点：

造价高20%左右。电流互感器和电压互感器电流互感器大电流变小电流正常时二次相当于短路二次电流取决于一次电流正常时磁密低故障时磁密高二次不得开路一次输入阻抗小电压互感器大电压变小电压正常时二次相当于开路二次电压取决于一次电压正常时磁密高故障时磁密低二次不得短路一次输入阻抗大知识链接：中性点运行方式第四讲电气主接线厂用电接线励磁系统一次、二次设备一次设备：一次设备是直接生产和输配电能的设备。如：发电机、变压器、开关电气、电力电缆等。一次回路：由发电机经变压器和输配电线路直至用电设备的电气主接线，通常称为一次回路。二次设备：二次设备是对一次设备的工作进行监察测量、操作控制和保护等的辅助设备，如：仪表、继电器、控制电缆、控制和信号设备等。二次回路：二次设备按一定顺序连成的电路，称为二次电路或二次回路。电气主接线电气主接线是指在发电厂、变电所、电力系统中，为满足预定的功率传送方式和运行等要求而设计的、表明高压电气设备之间相互连接关系的传送电能的电路。电路中的高压电气设备包括发电机、变压器、母线、断路器、隔离开关、线路等。它们的连接方式，对供电可靠性、运行灵活性及经济合理性等起着决定性作用。发变组接线关于发电机出口装设断路器发电机出口装设断路器的理由是：发电机组解、并列时，可减少主变压器高压侧断路器操作次数，特别是500KV或220KV为一个半断路器接线时，能始终保持一串内的完整性。当电厂接线串数较少时，保持各串不断开（不致开环），对提高供电送电的可靠性有明显的作用。起停机组时，可用厂用高压工作变压器供厂用电，减少了厂用高压系统的倒闸操作，也简化了同期操作，从而提高了运行可靠性。当厂用工作变压器与厂用起动变压器之间的电气功角δ相差较大（一般大于15°）时，这种运行方式更为需要。当发电机出口有断路器时，厂用备用变压器的容量可与工作变压器容量相等，且厂用高压备用变压器的台数可以减少。如我国规程规定，两台机组（不设出口断路器）要设置一台厂用备用变压器，而前苏联的设计一般为6台机组设置一台厂用备用变压器。当发电机出口至主变压器高压侧开关之间发生故障时，发电机出口断路器可迅速切断发电机侧提供的短路电流，而不设出口断路器时，发电机将一直提供短路电流，直到发电机灭磁过程完成，使故障设备损坏程度加剧。发电机出口装设断路器所带来的主要缺点是：在发电机回路增加了一个可能的事故点。厂用电原则接线厂用电源快速切换装置备用电源自投装置的缺点：

先断后合、切换慢、对电动机冲击大、电动机自起动困难、造成低压切除部分厂用负荷分支过流后对故障点造成二次冲击（BZT也可避免）快切装置：

可串切、并切、同时切换。可快速切换、同期捕捉切换、残压切换。分支过流闭锁切换。快切装置使用按规程规定执行，关键是保证装置工作在设定方式。

励磁调节系统的任务在正常运行条件下，供给发电机励磁电流，并根据发电机所带负荷的情况，相应地调整励磁电流，以维持发电机端电压在给定水平上。使并联运行的各台同步发电机所带的无功功率得到稳定而合理的分配。增加并入电网运行的同步发电机的阻尼转矩，以提高电力系统的动态稳定性及输电线路的有功功率传输能力。在电力系统发生短路故障造成发电机机端电压严重下降时，进行强行励磁，将励磁电压迅速增升到足够的顶值，以提高电力系统的暂态稳定性。在同步发电机突然解列、甩负荷时，强行减磁，将励磁电流迅速减到安全数值，以防止发电机电压过分升高。在发电机内部发生短路故障时，进行快速灭磁，将励磁电流迅速减到零值，以减小故障损坏程度。在不同运行工况下，根据要求对发电机实行过励磁限制和欠励磁限制，以确保同步发电机组的安全稳定运行。发电机自并励系统

工作原理：闭合发电机磁场断路器，然后闭合起励问路中的电源断路器，使发电机励磁，最初的励磁电流能使发电机的电压上升到额定电压的15—30％。当达到额定电压的10％的时候，整流单元就可以运行，并且参与建立发电机电压过程，起励回路断路器输入端的二极管可以防止整流单元电压大于起励回路电压时，电流倒流，当发电机电压超过额定电压的70％时，起励回路断路器在电流为零的条件下断开。然后整流器装置在自动电压调节器的控制下，提供磁场电流，从而精确的调节同步发电机的电压和无功功率。自并励系统优点取消了励磁机这一中间机械环节，减少了维护工作量，增大了运行可靠性。发电机整个轴系缩短，减少了轴系数量，提高了轴系的稳定性，改善了轴系振动，提高了机组的安全运行水平。机组总长减小，厂房长度相应减小，节省了电站建设的一次性投资。励磁回路接线简单，设备较少，且均属静止装置，运行维护方便，提高了励磁系统的可靠性。励磁调节速度快，属于快速励磁系统，可控硅元件的开关时间为微秒级，励磁调节装置由全电子元件构成，时间常数很小，反应迅速，能充分发挥数字式微机调节器的功能，这对反应发电机负荷变化及远方短路的强励能力都有很大的好处。发电机磁场回路装设了灭磁开关及非线性电阻，再配以可控硅装置的逆变灭磁，使发电机的灭磁迅速、可靠，避免了事故的扩大，对发电机的保护有利。励磁调节器直接控制可控硅，调节器按模块化结构设计，采用工控机及新型电子元器件，辅助功能全，冗余度高，更换方便，提高了整个装置的可靠性。自并励系统缺点其整流装置的电源电压，在电力系统故障时将随发电机端电压下降而下降，可能影响暂态过程中的强励能力，其中有两个问题值得研究：第一，发电机近端短路，机端电压突然降低很多时能否满足强励要求，机组是否会失磁；第二，由于强励减弱时短路电流迅速衰减，带时限的继电保护是否会拒绝动作。国内外的分析和试验研究表明：在其它条件相同的情况下，自励方式暂态稳定极限比他励方式约降低2%--5%，为了使自并励系统和他励可控硅励磁系统对电力系统暂态稳定有相同的效果，就要求它的强励倍数提高20%--30%；在短路刚开始的0.5s以内，自励方式与他励方式是很接近的，只在短路0.5s以后才发生明显差别。因此，只要配合快速保护，完善转子阻尼系统，采用性能良好的励磁调节器和可控硅整流装置，并适当提高励磁倍数，就足以补偿其缺点。另外由于发电机出口都采用封闭母线，出口故障的机率是很低的。SAVR系统逻辑框图SAVR-2000的限制保护功能V/F限制：空载时，当发电机频率在45—47.5HZ时，调节器自动将电压降低，当低于45HZ时，调节器自动逆变灭磁。防止发电机和主变压器在空载、甩负荷和机组启动期间，由于电压升高或频率降低使发电机及主变压器铁芯饱和而引起的发热超过允许值。强励反时限限制：转子电流超过110%额定值时，调节器自动对其进行限制，使其不超过110%额定值。强励时间决定于磁场绕组热容量允许值。过励限制：发电机无功超过规定值时，调节器延时20S后自动将其限制在规定值。防止定子绕组长期过载而造成过热烧损。欠励限制：发电机无功进相超过规定值时，调节器立即将其限制在规定值以内，以防止发电机深度进相失稳。按转子绕组允许发热条件作一条转子电流与允许时间的关系曲线，若励磁电流超过额定电流则计时，连续时间超过允许时间则驱动强励限制程序。

按定子绕组和转子绕组允许电流，作一条P与Q的关系曲线，在一定P值下，若Q超过一定值，则20S后过励限制。励磁回路过电压保护第五讲发电机启动、运行和停止变压器运行发电机启动和并列工作结束（工作票、措施、人员、绝缘、图纸）恢复备用（本体、配电装置、微正压装置、充氢、励磁系统、密封油、冷却水）启动前试验（开关传动、联锁、保护、信号、大联锁）升速过程中全面检查（振动、声音、氢、油、水系统参数、碳刷）适时合出口刀闸升压（先冷却后励磁、速度、注意定子电流、检查绝缘、转子空载值）并网（同期、合闸导前角、确证合好、防止逆功率）加负荷、倒厂用电同期装置同期条件相序相同、电压相等、频率相等、相位相同同期功能检测开关两侧电压满足同期条件，发指令合闸。检同期、假同期（大小修、PT、同期检修过）检同期：同期条件下证明测量正确。假同期：指示同期情况下发指令合闸，动作正确。检同期和假同期同期装置检同期：

将母线与系统断开，零起升压，然后检测，保证测量环节测量结果确实是同期。假同期：

母线与系统相连，断开刀闸，发电机升压后，模拟同期合开关，保证执行环节确是在指示同期时动作。相关问题：PT、转角变压器发电机运行运行中检查：本体各部温度、配电装置、冷却系统、励磁系统、保护运行情况运行中监视：电压偏差±5%UN极限±10%UN

频率偏差±5%fN

系统

±2%fN

电流不超过105%IN相间偏差不大于8%

功率因数：正常迟相0.9，进相至0.95

氢气纯度96%以上、氢压0.414MPa

氢气湿度小于15g/m3冷氢46℃

进水温度45±5℃，出水温度小于85℃

层间温差小于10℃水电接头温差小于8℃

非正常运行：进相运行、不对称运行、失磁异步运行发电机非正常运行进相运行：两个问题：系统稳定和定子端部发热措施：限制进相深度、端部采用非磁性材料、加强冷却、加强端部温度监视不对称运行：两个问题：负序电流引起的转子附加发热和振动措施：限制I2不超过规定值失磁和异步运行：两个问题：电压剧降和定子端部发热措施：停机或降低有功、增加励磁再同步发出50-60%额定有功的异步功率时，吸收的的无功相当于有功额定值。发电机停运落负荷，倒厂用电检查开关气压合格降有功至5%、无功近于零，断开发变组开关。（正常情况下应由汽机打闸逆功率停机。）降压、灭磁拉开发变组隔离开关停运主变冷却器发电机定子冷却水系统运行至汽轮机停转停运时间长要放水，防冻，保持绕组5℃以上运行中发电机定子冷却水同层支路温差大于8℃，在机组停运后应进行发电机反冲洗；机组在、中、小修时应进行发电机反冲洗；停运时间长要反冲洗。变压器运行变压器运行中的检查项目：储油柜和充油套管的油位，油色均正常，且不渗漏油。套管外部应清洁，无破损裂纹，无放电痕迹及其它异常现象。变压器声音正常，本体无渗油漏油，吸湿器应完好，硅胶应干燥。运行中的各冷却器温度应相近，油温正常，管道阀门开闭正确，风扇、油泵转动均匀正常。引线接头、电缆、母线应无发热现象。安全气道及保护膜应完好无损。瓦斯继电器内应无气体，继电器与储油柜间连接阀门应打开。变压器的门、窗、门闩均应完整，房屋应无漏水，照明和空气温度适宜。第六讲电气事故处理电气事故处理事故处理原则：查明事故根源，限制事故发展解除人身危胁，确保厂用电源调整运行方式，保证对外供电处理设备故障，及时恢复正常原则什么时候也不能忘记（讲一个案例）天石电厂电气火灾事故关于直流系统各设备的作用。原则：直流系统运行时，蓄电池不能全停。事故经过电气事故处理要点沉着冷静，准确判断合理紧停，不乱操作事故处理的心理问题怕担责任，缩手缩脚。过分兴奋，冲动盲干。瞻前顾后，杂念太多。必须有人稳得住，沉着冷静靠在座的各位，要克服心理问题。电气故障判断要点先看事故信号，确认开关状态；再看潮流分布，判断故障范围。（哪个设备、现在的运用状态、故障范围）关于合理紧停不乱操作牢记规定，当停则停判断不清，宁停勿损沉着冷静，松紧有度电气事故不要跟保护抢时间，紧停多用在