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电气一次设备原理及结构 贵州兴义电力发展有限公司电气主接线图 600MW汽轮发电机结构示意图 600MW汽轮发电机总装外形图 发电机的主要部件 汽轮发电机结构 定子铁心 汽轮发电机结构 定子绕组 汽轮发电机结构 励磁绕组 发电机工作原理 利用法拉第电磁感应原理 通过励磁调节柜通过发电机转子在发电机建立磁场 汽轮机3000转后带动转子切割磁力线产生感应电动势 感应电动势通过外接回路产生电流 发电机参数 型号 QFSN 600 2YHG冷却方式 水氢氢冷却方式 即定子绕组水内冷 转子绕组氢内冷 定子铁芯氢冷 额定功率 600MW额定电压 20kV额定电流 10 189kA额定转速 3000转 每分钟额定频率 50HZ额定功率因数 0 9 滞后 定子线圈接法 YY极数 2发电机中性点采用经变压器 二次侧经电阻 接地 变压器实物 电力变压器 输电过程中 通常将电压升高 通过高压输电线传送到远方的城市 经过降压变压器降为10kv电压 再经过配电降压变压器分配给用户 输送同样的功率 电压低则电流大 一方面由于大电流在输电线路上引起损耗 另一方面大电流在线路阻抗上产生大的压降 受电端电压很低 电能传送不出去 只有高电压能将电能输送到远方 配电变压器 变压器的原理及分类 当变压器的一次绕组接通交流电源时 在绕组中就会有交变的电流通过 并在铁心中产生交变的磁通 该交变磁通与一次 二次绕组交链 在它们中都会感应出交变的感应电动势 二次绕组有了感应电动势 如果接上负载 便可以向负载供电 传输电能 实现了能量从一次侧到二次侧的传递 按冷却方式分类 干式 自冷 变压器 油浸 自冷 变压器升压变压器 升高电压的变压器降压变压器 降低电压的变压器双绕组变压器 在铁芯中有两个绕组 一个为初级绕组 一个为次级绕组自耦变压器 初级 次级绕组合为一个三绕组变压器 三个绕组连接三种不同电压的线路多绕组变压器 如分裂变压器油浸式变压器 铁芯和绕组都一起浸入灌满了变压器油的油箱中 可以加强绝缘和改善冷却散热条件干式变压器 变压器铁芯 铁心 1 铁心材料铁心是变压器磁路的主体 铁心分为铁心柱和铁轭 铁心柱上套装绕组 铁轭的作用是使磁路闭合 为减少铁心内的磁滞损耗和涡流损耗 提高铁心导磁能力 铁心采用含硅量约为5 厚度为0 35mm或0 5mm 两面涂绝缘漆或氧化处理的硅钢片叠装而成 变压器线圈 绕组 线圈 绕组是变压器的电路部分 用绝缘铜线或铝线绕制而成 绕组的作用是电流的载体 产生磁通和感应电动势 高压绕组 工作电压高的绕组 低压绕组 工作电压低的绕组 绕组有同心式和交叠式 同心式绕组 高低压绕组在同一芯柱上同芯排列 低压绕组在里 高压绕组在外 便于与铁芯绝缘 结构较简单 常采用 见下图 交叠式绕组 高低压绕组分成若干部分形似饼状的线圈 沿芯柱高度交错套装在芯柱上 变压器附件 即油浸式变压器的外壳 用于散热 保护器身 变压器的器身放在油箱内 箱中有用来绝缘的变压器油 2 储油柜 油枕 装在油箱上 使油箱内部与外界隔绝 3 安全气道 防爆管 装在油箱顶盖上 保护设备 防止出现故障时损坏油箱 当变压器发生故障而产生大量气体时 油箱内的压强增大 气体和油将冲破防爆膜向外喷出 避免油箱爆裂 4 气体继电器 瓦斯继电器 装在变压器的油箱和储油柜间的管道中 主要保护装置 内部有一个带有水银开关的浮筒和一块能带动水银开关的挡板 当变压器发生故障 产生的气体聚集在气体继电器上部 油面下降 浮筒下沉 接通水银开关而发出信号 当变压器发生严重故障 油流冲破挡板 挡板偏转时带动一套机构使另一水银开关接通 发出信号并跳闸 变压器套管 装在变压器的油箱盖上作用是把线圈引线端头从油箱中引出 并使引线与油箱绝缘 电压低于1KV采用瓷质绝缘套管 电压在10 35KV采用充气或充油套管 电压高于110KV采用电容式套管 变压器附件 7 变压器油 要求 高的介质强度和低的粘度 高的发火点和低的凝固点 不含酸 碱 灰尘和水分等杂质 作用 加强绝缘和散热 8 测温装置 监测变压器的油面温度 小型的油浸式变压器用水银温度计 较大的变压器用压力式温度计 变压器的有载调压 在电力系统 为了使变压器的输出电压控制在允许变化的范围内 变压器的原边绕组匝数要求在一定范围内调节 因而原绕组一般备有抽头 称为分接头 利用开关与不同接头连接 可改变原绕组的匝数 达到调节电压的目的 分接开关分为有载调压分接开关和无载调压分接开关 自耦变压器 自耦变压器自耦变压器是个单绕组变压器 一 二次绕组之间既有电的联系 又有磁的耦合 自耦变压器的特点在输出容量相同的情况下 自耦变压器比普通双绕组变压器省铁省铜 尺寸小 质量轻 成本低 损耗小 效率高 自耦变压器的二次侧也必须采取高压保护 防止高压入侵损坏低压侧的电气设备 我厂联络变均采用自耦变压器 变压器参数 主变 主变压器采用单相变压器组低损耗强油风冷电力变压器 额定容量为240MVA 电压为242 2 2 5 20kV Yn d11接线 Ud 14 厂用工作变压器 34 5MVA高压厂用变压器采用三相自然油循环风冷低损耗无载调压分裂变压器 启备变 31 5MVA启备变采用三相自然油循环风冷低损耗有载调压分裂变压器 主变高压侧中性点采用经隔离开关接地 高厂变 启备变高压侧中性点采用经隔离开关接地 干式变压器 一般厂用变均采用干式变 高压开关 高压开关 断路器 在正常运行时 用来接通或断开电路的负荷电流 故障时 用来迅速断开短路电流 切除故障 断路器种类 按灭弧介质可分为空气断路器 真空断路器 油断路器 六氟化硫 SF6 断路器等 六氟化硫 SF6 断路器 SF6断路器采用具有优良灭弧能力和绝缘能力的SF6气体作为灭弧介质 具有开断能力强 动作快 体积小等优点 但金属消耗多 价格较贵 近年来SF6断路器发展很快 在高压和超高压系统中得到广泛应用 尤其以SF6断路器为主体的封闭式组合电器 是高压和超高压电器的重要发展方向 注意气压 微水的检测 真空断路器 真空断路器是在高度真空中灭弧 真空中的电弧是在触头分离时电极蒸发出来的金属蒸汽中形成的 电弧中的离子和电子迅速向周围空间扩散 当电弧电流到达零值时 触头间的粒子因扩散而消失的数量超过产生的数量时 电弧即不能维持而熄灭 真空断路器开断能力强 开断时间短 体积小 占用面积小 无噪声 无污染 寿命长 可以频繁操作 检修周期长 真空断路器目前在我国的配电系统中已逐渐得到广泛应用 断路器的操作机构 断路器操作机构分为 电磁机构 液压机构 弹簧机构1 电磁操作机构优点 结构简单 工作可靠 制造成本低 缺点 合闸线圈消耗功率大 零部件易损坏 且结构笨重 合闸时间长 2 液压操作机构优点 动作快 操作平稳 直流电源功率小 短时失去电源仍能操作若干次 缺点 易漏油 价格较高 工艺要求较严 3 电动储能弹簧机构优点 分 合闸速度快 电动机功率小 可交直流两用 缺点 结构复杂 零部件较多 加工精度要求过高 高压隔离开关 高压隔离开关的作用 主要是隔断高压电源 并造成明显的断开点 以保证其他电气设备安全进行检修 因为高压隔离开关没有专门的灭弧装置 所以不允许带负荷分闸和合闸 1 设备检修时 用隔离开关隔离有电部分 形成明显的断开点以保证工作人员和设备安全 2 隔离开关与断路器相配合 进行倒闸操作 以改变运行方式 3 隔离开关可以在规程允许的范围内进行电路切换 电流互感器 电流互感器电流互感器的结构特点是 一次绕组匝数少 有的只有一匝 利用一次导体穿过其铁心 导体相当粗 而二次绕组匝数很多 导体较细 它接入电路的方式是 将一次绕组串联接入一次电路 而将二次绕组与仪表 继电器等的电流线圈串联 形成一个闭合回路 电流互感器构造原理图如图2 13所示 由于二次仪表 继电器等的电流线圈阻抗很小 所以电流互感器工作时二次回路接近短路状态 二次绕组的额定电流一般为5A 电流互感器在使用中要注意以下几点 电流互感器在工作时其二次不得开路 二次侧不允许串接熔断器和开关 电流互感器二次侧有一端必须接地 防止一次 二次绕组绝缘击穿时 一次侧的高电压窜入二次侧 危及人身和设备的安全 电压互感器 电压互感器的结构特点是 一次绕组匝数多 而二次绕组匝数少 相当于降压变压器 它接入电路的方式是 将一次绕组并联在一次电路中 而将二次绕组并联仪表 继电器的电压线圈 电压互感器构造原理图如图2 12所示 由于二次仪表 继电器等的电压线圈阻抗很大 所以电压互感器工作时二次回路接近于空载状态 二次绕组的额定电压一般为100V 电压互感器在使用中要注意以下几点 一次 二次侧必须加熔断器保护 二次侧不能短路 防止发生短路烧毁互感器或影响一次电路正常运行 电压互感器二次侧有一端必须接地 防止一次 二次绕组绝缘击穿时 一次侧的高电压窜入二次侧 危及人身和设备的安全 二次侧并接的电压线圈不能太多 避免超过电压互感器的额定容量 引起互感器绕组发热 并降低互感器的准确度 避雷器 在打雷时 架空线上会临时产生一个非常高的电压 时间虽然短 但也足够把油开关 变压器等电气设备的绝缘破坏 避雷器就是用来防止架空线引进的雷电对变配电装置所起的破坏作用 阀型避雷器是由火花间隙和可变电阻两部分组成 密封于一个瓷质套筒里面 上面出线与线路连接 下面出线与地连接 当雷电突然出现时 高压火花间隙被击穿 避雷器有电流通过 使雷电电流引向大地 避免了变配电装置受到雷电的破坏 可变电阻的作用是当电压高 电流大时电阻值很小 可使雷电的电流很快通过 当放电将近结束时 电压低 电流小 电阻就增加 逐渐阻止线路上的高压电流通过 当电压降到不足以击穿火花间隙时 避雷器就不再通过电流 恢复原状 1 接线端 2 瓷套筒 3 火花间隙 4 阀型电阻片 5 安装卡子 2020 1 29 30 可编辑 变电站保护 测量 通讯配置 1 变电站综合自动化系统 NCS 2 线路保护3 母差保护4 母联保护5 故障录波器6 电量计量装置7 网控直流系统8 运动通讯系统 集控主要保护 计量配置 1 发变组保护2 启备变保护 联络变保护3 PMU 故障录波器4 稳控5 同期装置6 直流7 UPS8 电量计量装置9 励磁调节装置 6KV配电装置 6KV开关 高压电机 6KV保护及计量装置配置 1 电机保护2 差动保护3 短线路保护4 快切保护5 电压互感器保护6 变频器7 电度表 380V配电装置 380V智能断路器 可编程控制器 plc 变频器 低压电机 低压断路器 空气开关 低压空气断路器 低压接触器 低压转换开关 低压电器 热偶 低压接触器 低压电器 继电器 低压电器 行程开关 低压电器 拉绳开关 低压电电器 软启动柜 低压电器 保险 380V保护及计量装置 1 智能断路器保护2 软启动柜3 过流 接触器热偶保护4 电压互感器保护5 电度表6 变频器7 可编程控制器 PLC 电厂直流系统 直流系统 主厂房直流系统采用动力 控制合并供电方式 本期每台机组装设两组220V阀控式铅酸免维护蓄电池组 为机组的控制 测量 信号 继电保护 自动装置等控制负荷和直流电机 机组交流不停电电源 事故照明等动力负荷提供直流电源 主厂房直流系统采用单母线分段接线 采用刀开关分段 每组蓄电池设置一套高频开关电源充电装置及微机型直流绝缘监察装置 220V蓄电池容量为1200Ah 继电器室直流系统网控继电器室设两组220V阀控式铅酸免维护蓄电池组 向配电装置区域内的控制 动力及直流事故照明负荷供电 网控继电器室220V蓄电池容量为300Ah 网控直流系统采用单母线分段接线 每组蓄电池设置一套高频开关电源充电装置及微机型直流绝缘监察装置 开关电源整流模块备用数量满足直流要求 Ups uniterruptiblepowersystem现代化电厂中 随着机组容量的不断增大 机组的控制 监测装置 都采用自动化水平较高 控制手段先进的计算机控制系统 如热工的汽轮机数字电液调节装置 DEH 锅炉联锁及监察装置 FSSS 汽轮机监视仪表 TSI 等装置都需要一个可靠的电源 该电源无论在厂用电中断还是电网故障时 都不能停电 如果一旦停电 将造成机组失去必要的监测 调节手段 给机组的安全稳定运行造成严重威胁 甚至造成巨大的经济损失 这就要求该电源装置能提供高品质且不间断供电的交流不停电电源 ups 不间断电源 UPS 不间断电源 UPS 每台机组设一套220V交流不停电电源装置 UPS 本系统包括主机柜 整流柜 逆变器 静态转换开关 旁路隔离变压器柜 旁路稳压柜 馈线柜等 交流不停电电源采用交流输入电压为三相三线380V 10 50Hz 输出交流电压为单相220