发电厂电气部分LessonPPT课件.ppt

LESSON6 2020 3 21 1 直流系统在变电站中起什么作用 直流系统在变电站中为控制 信号 继电保护 自动装置及事故照明等提供可靠的直流电源 它还为操作提供可靠的操作电源 直流系统的可靠与否 对变电站的安全运行起着至关重要的作用 是变电站安全运行的保证 设备的负荷率是怎样计算的 设备的负荷率可按下面的公式计算 负荷率 日负荷曲线的平均值 日负荷曲线的最大值 100 直流系统在变电站中起什么作用 什么原因会使运行中的电流互感器发生不正常的音响 电流互感器过负荷 二次侧开路以及内部绝缘损坏发生放电等 均会造成异常音响 此外 由于半导体漆涂刷得不均匀形成的内部电晕以及夹铁螺丝松动等也会使电流互感器产生较大的音响 2020 3 21 2 电压互感器故障对继电保护有什么影响 电压互感器二次回路经常发生的故障包括 熔断器熔断 隔离开关辅助接点接触不良 二次接线松动等 故障的结果是使继电保护装置的电压降低或消失 对于反映电压降低的保护继电器和反映电压 电流相位关系的保护装置 譬如方向保护 阻抗继电器等可能会造成误动和拒动 故障录波器有什么作用 故障录波器用于电力系统 可在系统发生故障时 自动地 准确地记录故障前 后过程的各种电气量的变化情况 通过这些电气量的分析 比较 对分析处理事故 判断保护是否正确动作 提高电力系统安全运行水平均有着重要作用 2020 3 21 3 2020 3 21 4 第3章常用计算的基本理论和方法 2020 3 21 5 导体的工作状态导体的正常 短时最高允许温度导体的长期发热发热过程及特点计算目的 确定导体载流量和正常工作温度导体的载流量概念提高导体载流量的措施 第三章第一节 2020 3 21 6 导体的短路时发热发热过程及特点计算目的 确定导体短路时最高温度导体的热稳定概念短路电流热效应的计算导体短时最高温度的计算 第三章第二节 2020 3 21 7 3 1正常运行时导体载流量计算 2020 3 21 8 导体和电气设备运行中的两种状态 正常工作状态 短路工作状态 为什么关心发热 2020 3 21 9 正常工作状态 产生的各种损耗 电阻损耗 介质损耗 涡流和磁滞损耗 变成热使导体的温度升高 导体温度升高的不良影响 如机械强度下降 接触电阻增加 绝缘性能降低等 短路工作状态 短路时间虽然不长 但电流大 因此发热量也很大 造成导体迅速升温 为什么关心发热 2020 3 21 10 对流对流散热是指物体表面的温度高导致气流上升 从而由冷空气下降补充的散热方式 辐射是以热源为中心向所有方向直线放射的一种热量传递方式同时吸收周围物体反辐射回来的能量 一物体辐射出的能量与吸收的能量之差 就是它传递出去的净能量 物体的辐射能力 即单位时间内单位表面向外辐射的能量 随温度的升高增加很快 但某些物质的辐射可能会带来危害 如 电磁辐射 核辐射即为有危害的辐射 而家用地暖的辐射即为有益的辐射 辐射本身只是一个热传递的一种方式 导热导热指通过介质传导热量 散热指物体热量散发到周围环境 散热有个前提条件就是高能量往低能量 导热由于物体内部分子 原子和电子等微观粒子的热运动 而组成物体的物质并不发生宏观的位移 将热量从高温区传到低温区的过程称为导热 2020 3 21 11 为了保证导体可靠地工作 导体的发热温度不得超过一定数值 这个限值叫做导体最高允许温度 正常时最高允许温度一般 70 短路时最高允许温度铝 200 铜 300 导体最高允许温度 这个限值温度实际上对应着一个载流限值 2020 3 21 12 载流导体产生磁场 相邻相载流导体在此磁场中受到电动力的作用短路工作状态 短路时间虽然不长 但电流大 导体受到很大的电动力作用 若超过导体材料的允许值 将会使导体发生变形或损坏 为什么关心电动力 硬导体 2020 3 21 13 倒闸操作 当电气设备由一种状态转换到另一种状态 或改变系统的运行方式时 需要进行一系列的操作 这种操作叫做电气设备的倒闸操作 倒闸操作主要有 1 变压器的停送电 2 电力线路停送电 3 发电机的启动 并列和解列操作 4 网络的合环与解环 5 母线接线方式的改变 即倒换母线操作 6 中性点接地方式的改变和消弧线圈的调整 7 继电保护和自动装置使用状态的改变 8 接地线的安装与拆除 2020 3 21 14 涡流现象 如线圈套在一个整块的铁芯上 铁芯可以看成是由许多闭合的铁丝组成的 闭合铁丝所形成的平面与磁通方向垂直 每一根闭合铁丝都可以看成一个闭合的导电回路 当线圈中通过交变电流时 穿过闭合铁丝的磁通不断变化 于是在每个铁丝中都产生感应电动势并引起感应电流 这样 在整个铁芯中 就形成一圈圈环绕铁芯轴线流动的感应电流 就好象水中的旋涡一样 这种在铁芯中产生的感应电流叫做涡流 涡流损耗 如同电流流过电阻一样 铁芯中的涡流要消耗能量而使铁芯发热 这种能量损耗称为涡流损耗 2020 3 21 15 空载损耗 是以额定频率的正弦交流额定电压施加于变压器的一个线圈上 在额定分接头位置 而其余线圈均为开路时 变压器所吸取的功率 用以供给变压器铁芯损耗 涡流和磁滞损耗 空载电流 变压器空载运行时 由空载电流建立主磁通 所以空载电流就是激磁电流 额定空载电流是以额定频率的正弱交流额定电压施加于一个线圈上 在额定分接头位置 而其余线圈均为开路时 变压器所吸取电流的三相算术平均值 以额定电流的百分数表示 短路损耗 是以额定频率的额定电流通过变压器的一个线圈 而另一个线圈接线短路时 变压器所吸收的功率 它是变压器线圈电阻产生的损耗 即铜损 线圈在额定分接点位置 温度70 短路电压 是当一具线圈接成短路时 在另一个线圈中为产生额定电流而施加的额定频率的电压 在额定分接头位置 以额定电压的百分数表示 它反映了变压器阻抗 电阻和漏抗 参数 也称阻抗电压 温度70 2020 3 21 16 导体的发热 导体截面积 集肤效应 交流电阻 2020 3 21 17 导体的发热 2020 3 21 18 三种方式 对流 辐射 传导对流 由流体各部分相对位移将热量带走的过程 又分为自然对流和强迫对流两种 辐射 热量从高温物体以热射线的方式传致低温物体的过程 导热 直接接触的物体由高温区向低温区传递的过程 导体的散热 2020 3 21 19 导体的散热 对流换热系数 导体温度 环境温度 单位长度散热面积 2020 3 21 20 导体的散热 单位长度散热面积 2020 3 21 21 导体的散热 单位长度散热面积 单条矩形导体 2020 3 21 22 导体的散热 单位长度散热面积 二条矩形导体 2020 3 21 23 导体的散热 单位长度散热面积 三条矩形导体 2020 3 21 24 导体的散热 黑度系数 单位长度散热面积 2020 3 21 25 导体的散热 单位长度散热面积 2020 3 21 26 导体的散热 导热系数 导热面积 2020 3 21 27 概念 导体长期通过工作电流时的发热计算目的 计算导体的载流量特点工作电流持续时间长 较小 相比短路电流 升温过程同时考虑发热和散热 发热和散热平衡时 温度维持不变 过程长 整体温升不大 导体电阻和比热容可视为常数 导体的长期发热 2020 3 21 28 特点升温过程同时考虑发热和散热 发热和散热平衡时 温度维持不变 过程长 整体温升不大 导体电阻和比热容可视为常数 导体长期发热的温升过程 导体发热 对流散热 辐射散热 温升需热 2020 3 21 29 工程处理方法 将对流散热和辐射散热近似汇总 导体长期发热的温升过程 导体发热 对流散热 辐射散热 温升需热 总换热系数 总散热面积 2020 3 21 30 工程处理方法 将对流散热和辐射散热近似汇总 导体长期发热的温升过程 导体发热 运行温度 环境温度 温升需热 总换热系数 总散热面积 2020 3 21 31 导体长期发热的温升过程 导体电阻 比热容 总换热系数 总散热面积 2020 3 21 32 导体长期发热的温升过程 2020 3 21 33 导体长期发热的温升过程 2020 3 21 34 导体长期发热的温升过程 发热时间常数 稳定温升 2020 3 21 35 导体长期发热的温升过程 2020 3 21 36 导体长期发热的温升过程 稳定温升 2020 3 21 37 导体长期发热的温升过程 2020 3 21 38 导体的载流量 总换热系数 2020 3 21 39 提高导体载流量的措施 2020 3 21 40 提高导体载流量的措施 2020 3 21 41 导体载流量的计算 2020 3 21 42 导体载流量的计算 2020 3 21 43 导体载流量的计算 工程上往往以额定参数作为已知量来计算实际运行允许量 N 标准散热系数F 散热面积R 电阻 2020 3 21 44 2 用工程方法求载流量 导体载流量的计算 2020 3 21 45 2 用工程方法求载流量 导体载流量的计算 2020 3 21 46 导体正常运行温度的计算 2020 3 21 47 导体正常运行温度的计算 2020 3 21 48 例题 2020 3 21 49 例题 2020 3 21 50 电力系统频率偏差超出什么范围构成事故 我国规定 电力系统频率偏差超出以下数值则构成事故 装机容量在3000MW及以上电力系统 频率偏差超出50 0 2Hz 延续时间1小时以上 或频率偏差超出50 1Hz 延续时间15分钟以上 装机容量在3000MW以下电力系统 频率偏差超出50 0 5Hz 延续时间1小时以上 或频率偏差超出50 1Hz 延续时间15分钟以上 2020 3 21 51 合理的电网结构应满足那些基本要求 1 为保持电力系统正常运行的稳定性和频率 电压的正常水平 系统应有足够的静态稳定储备和有功 无功备用容量 并有必要的调节手段 在正常负荷波动和调节有功 无功潮流时 均不应发生自发振荡 2 要有合理的电网结构 3 在正常方式 包括正常检修方式 下 任一元件 发电机 线设 变压器 母线 发生单一故障时 不应导致主系统发生非同步运行 不应发生频率崩溃和电压崩溃 4 在事故后经调整的运行方式下 电力系统仍应有按规定的静稳定储备 其他元件按规定的事故过负荷运行 5 电力系统发生稳定破坏时 必须有予定措施 以缩小事故的范围 减少事故损失 2020 3 21 52 什么是电力系统的正常运行方式 事故后运行方式和特殊运行方式 正常运行方式是指 正常检修方式和按负荷曲线及季节变化的水电大发 火电大发 最大最小负荷和最大最小开机方式下较长期出现的运行方式事故后运行方式是指 电力系统事故消除后 在恢复到正常方式前所出现的短期稳定运行方式特殊运行方式是指 主干线路 大联络变压器等设备检修及其它对系统稳定运行影响较为严重的运行方式 2020 3 21 53 何谓电力系统 三道防线 所谓 三道防线 是指 在电力系统受到不同扰动时 对电网保证安全可靠供电方面提出的要求 1 当电网发生常见的概率高的单一故障时 电力系统应当保持稳定运行 同时保持对用户的正常供电 2 当电网发生了性质较严重但概率较低的单一故障时 要求电力系统保持稳定运行 但允许损失部分负荷 或直接切除某些负荷 或因系统频率下降 负荷自然降低 3 当电网发生了罕见的多重故障 包括单一故障同时继电保护动作不正确等 电力系统可能不能保持稳定 但必须有预定的措施以尽可能缩小故障影响范围和缩短影响时间 2020 3 21 54 导体的短时发热发热过程及特点计算目的 确定导体短时最高温度导体的热稳定概念短路电流热效应的计算导体短时最高温度的计算 第三章第二节 2020 3 21 55 3 2载流导体短路时发热计算 2020 3 21 56 概念 导体短时内通过短路电流时的发热计算目的 计算导体短时最高温度特点短路电流持续时间短 很大 相比工作电流 发热来不及散失 不考虑散热 绝热过程 发热和散热平衡时 达到最高温度 过程短 温升范围大 导体电阻和比热容不能再视为常数 导体的短时发热 2020 3 21 57 导体的短时发热过程 2020 3 21 58 热平衡方程 导体的短时发热过程 2020 3 21 59 导体的短时发热过程 2020 3 21 60 等式左边定义短路电流热效应 导体的短时发热过程 2020 3 21 61 等式右边 导体的短时发热过程 仅与导体材料和温度有关 2020 3 21 62 等式右边 导体的短时发热过程 仅与导体材料和温度有关 2020 3 21 63 导体的短时发热过程 2020 3 21 64 导体短时发热最高温度计算 2020 3 21 65 实用计算法 2020 3 21 66 周期分量 数值积分Simpson法 0秒短路电流周期分量 2020 3 21 67 非周期分量 0秒短路电流周期分量 非周期分量等效时间 查表3 3 2020 3 21 68 非周期分量 0秒短路电流周期分量 非周期分量等效时间 查表3 3 2020 3 21 69 导体短时发热最高温度不超过短时发热最高允许温度 称为满足热稳定 热稳定 2020 3 21 70 pp 73例3 2 2020 3 21 71 pp 73例3 2 2020 3 21 72 3 3载流导体短路时电动力计算 2020 3 21 73 载流导体 硬导体 管型 2020 3 21 74 载流导体 硬导体 矩型 2020 3 21 75 载流导体产生磁场 相邻相载流导体在此磁场中受到电动力的作用短路工作状态 短路时间虽然不长 但电流大 导体受到很大的电动力作用 若超过导体材料的允许值 将会使导体发生变形或损坏 为什么关心电动力 硬导体 2020 3 21 76 通常 由正常的工作电流所产生的电动力是不大的 短路时冲击电流所产生的电动力将达到很大的数值 可能导致设备变形或损坏 电动力计算目的为了校验导体或电气设备在发生短路时 实际所受的电动力是否超过其允许应力 即校验导体或电气设备的动稳定性 导体短路时的电动力 2020 3 21 77 电动力的计算 2020 3 21 78 先考虑理想情况 两根平行 细长导体再考虑截面形状的影响最后考察三相平行导体短路时的实际情况 电动力的计算思路 最终关心的是出现的最大电动力 哪一相 多大 2020 3 21 79 毕奥 沙瓦定律 Biot SavartLaw 电动力的计算 2020 3 21 80 平行细长导体间的电动力 电动力的计算 2020 3 21 81 电动力的计算 2020 3 21 82 电动力的计算 2020 3 21 83 中间B相和边相A C受力情况不一样 三相导体短路时的电动力 中间相 边相哪个受力大 2020 3 21 84 中间B相和边相A C受力情况不一样 三相导体短路时的电动力 2020 3 21 85 三相对称短路的短路电流 三相导体短路时的电动力 2020 3 21 86 将三相对称短路的短路电流带入受力公式 三相导体短路时的电动力 2020 3 21 87 中间B相受力 三相导体短路时的电动力 衰减的非周期分量 衰减的工频周期分量 不衰减的二倍频周期分量 2020 3 21 88 边相A C相受力 三相导体短路时的电动力 衰减的非周期分量 衰减的工频周期分量 不衰减的二倍频周期分量 固定分量 2020 3 21 89 三相导体短路时的电动力 2020 3 21 90 三相短路时电动力的最大值 2020 3 21 91 三相短路时电动力的最大值 2020 3 21 92 三相短路时电动力的最大值