水电厂的主接线方式及主要一次设备说课材料

1、精品文档2.1 了解水电厂的主接线方式及特点2.1.1 熟悉 电气一次回路及电气主接线图的概念 在水电厂中，由各种一次电气设备 (如发电机、变压器、断路器等 )及其连接 线所组成的输送和分配电能的电路，称为水电厂的电气一次回路。电气一次回路中各电气设备根据它们的作用，按照连接顺序，用规定的 文字和符号绘成的图形称为电气主接线图。. 对电气主接线的基本要求(1) 根据系统与用户的要求，保证必要的供电可靠性和电能质量；(2) 具有一定的灵活性；(3) 尽可能简单明显，运行方便，易于实现自动化。(4) 满足供电可靠性、灵活性及运行方便应尽量做到技术先进、经济合理。. 了解电气主接线形式在水电厂中，常

2、用的主接线形式可分为有母线和无母线两大类。 具有母线的主接线有：单母线、双母线、分段的单、双母线及附加旁路 母线的单、双母线等。无母线的主接线有：单元接线、桥形接线和多角形接线等。. 了解单母线接线单母线接线是一种最原始、最简单的接线，所有电源及出线均接在 同一母线上。优点：简单明显，采用设备少，操作方便，便于扩建，造价低。 缺点：供电可靠性低，母线及母线隔离开关等任一元件故障或检修 时，均需使整个配电装置停电。. 熟悉单母线分段接线概念特点单母线分段接线是采用断路器将母线分段，通常是分成两段；母线分段 后可进行分段检修，对于重要用户，可以从不同段引出两个回路，当一段母 线发生故障时，电于分段

3、断路器在继电保护作用下自动将故障段迅速切除， 从而保证了正常母线不间断供电和不致使重要用户停电。单母线分段接线既具有单母线接线简单清晰、方便经济的优点，又在一 定程度上提高了供电可靠性。但它的缺点是当一段母线隔离开关故障或检修时，该母线上的所有回路 都要长时间停电，所以其连接回路数一般可比单母线增加一倍。. 熟悉桥形接线概念特点当有两台变压器和两条线路时，在变压上，在其中间加一连接桥则成桥 形接线，按照连接桥断路器的位置，可分为内桥和外桥两种接线。桥形接线 中，四个回路只有三台断路器， 是需要断路器最少， 也是最节省的一种接线。内桥形接线的特点是连接桥断路器在内侧， 其他两台断路器接在线路上，

4、 因此，线路的投人和切除比较方便，并且当线路发生短路故障时，仅故障线 路的断路器跳闸，不影响其他回路运行。外桥形接线的特点恰好与内桥形接线相反，连接桥断路器接在外侧，其 他两台断路器接在变压器回路中，所以，当线路故障和进行投入或切除操作 时，需操作与之相连的两台断路器，并影响一台未故障变压器的运行。乌江渡发电厂电气主接线：一号厂为单母线分段接线，二号厂为扩大内 桥接线。单元及扩大单元接线单元接线 在水电厂中，发电机与变压器直接连成一个单元，称为发电机一变压器 单元接线 （简称单元接线 ） ，这种接线应用在将发电机发出的全部电能以升高 电压（35kV以上）输入电网的水电厂中，由于采用的变压器不同

5、，单元接线又 可分为发电机一双绕组变压器单元接线和发电机一三绕组 （或自耦）变压器单 元接线两种。扩大单元接线采用两台 （或三台）发电机与一台变压器连接的接线称为扩大单元接线。 乌江渡发电厂发电机与变压器均为发电机一变压器单元接线3. 水电厂的厂用电系统.水电厂的厂用电 水电厂机电辅助设备用电及照明用电称为水电厂的厂用电. 水电厂厂用电负荷由以下几部分组成一类负荷 ：重要机械及监控、保护、自动装置等二次设备用电；允许电源中断的 时间，仅为电源操作切换时间，它们停止工作后，会引起主机减少出力或停 止发电，甚至可能使主机或辅助设备损坏。二类负荷 ：次重要机械它们停止工作后， 一般不会影响水电站机组

6、的出力， 可由 运行人员采取措施使它们恢复工作。允许短时停电数十分钟，但必须设法恢 复。三类负荷 ：不重要机械，允许较长时间停电，当它们停止工作后，可以较长时间 进行修理以恢复工作，不会影响水电站的运行。. 厂用电电源的种类 由主发电机通过厂用变压器或电抗器给厂用电系统供电。 装设独立的厂用电电源 有些电厂为保证泄水建筑物能可靠供电，还设有柴油发电机组作为紧急 备用电源。 从系统中引入电源作为水电厂的厂用电或事故备用电源，即外来电源。. 厂用配电装置低压开关电器，通常是指工作电压在交流 IOOOV或直流1200V及以下， 用来切断或接通电路的电器。常用的有闸刀开关、自动空气开关、接触器和 磁力

7、启动器等。（ 一） 闸刀开关'闸刀开关利用拉长电弧来灭弧， 是最简单的低压开关电器， 用来作为接通、 切断小电流电路和很小容量的电动机全电压启动的开关电器，还可配合自动 空气开关来隔离电压。闸刀开关只能手动操作， 用做开关电器时必须配合熔断器， 在发生短路故 障或过负荷时，由熔断器自动切断电路。（二） 自动空气开关 自动空气开关是一种可以用手动或电动分、合闸，而且在电路过负荷或 欠电压时能自动分闸的低压开关电器。可用作非频繁操作的出线开关或电动 机的电源开关。（ 三 ） 接触器 接触器是一种可供远距离操作和自动控制， 而且可以进行频繁操作的低 压开关电器。（ 四 ） 磁力启动器磁力启动

8、器由三极交流接触器和两个热继电器（串接在两相中 ） 组合而成，它主要用作直接启动的鼠笼式感应电动机的远方控制设备。 在过负荷时， 其中的热继电器加热元件在电流作用下加热双金属片，使之弯曲，热继电器 触点分离，使接触器电磁线圈断电而释放，电动机停止运行。磁力启动器可 以保护电动机过负荷。. 厂用高压开关电器厂用电系统中，用于3IOkV电压等级的开关称为厂用高压开关。 根据其能否移开的特性可分为：移开式小车开关，固定式开关； 根据其灭磁介质的不同可分为：少油断路器真空断路器 SF6断路器。 由于移开式小车开关在移开后有明显的断开点，所以不用配置隔离开关；且 当移开式小车开关损坏后，只需将相同参数的

9、备用小车开关插人即可恢复使 用。备用电源自动投人装置 （AAT） 备用电源自动投入装置概念备用电源自动投入装置就是当工作电源因故障断开后，能自动、迅速地 将备用电源投人工作或将用户切换到备用电源上，使负荷不至于停电的一种 装置。 备用电源方式分类明备用接线方式 正常情况下，有明显断开备用电源的接线方式称为明 备用接线方式；没有明显断开备用电源，暗备用接线方式 只是几个工作电源之间互为备用的接线方式， 称为暗 备用接线方式。 AAT装置应该满足下列基本要求i .工作母线电压无论因何种原因消失时，AAT装置均应启动，使备用电 源自动投入，以确保不问断地对负荷供电；ii.电源断开后，备用电源才能投入

10、。为了防止将备用电源投入到故障元 件上，而造成事故扩大；iii .AT只应动作一次。AAT只应动作一次。由于只有在工作母线发生永久 性故障的情况下，才会引起备用电源投入后，继电器保护动作将备用电源断开。而这种情况下，AAT再次动作成功的希望很小，反而可能因系统受到多 次冲击而扩大事故。iv .动作应迅速。保证在躲过电弧去游离时间的前提下，尽可能快地投入备用电源。V .在电压互感器二次侧熔断器熔断时，不应误动作，因为此时工作母 线并未失去电压。vi. 备用电源无压时AAT装置置应不动作。vii. 运行方式应灵活。在一个电源同时作为几个工作电源的备用电源的情况下，当备用电源已替代某一工作电源后，若

11、其他工作电源又被断开，AAT仍应动作；为满足上述基本要求， A 蛆装置一般由启动、自动合闸两部分组成。启 动部分的作用是，当母线因各种原因失去电压时，断开工作电源；自动合闸 部分的作用是，在工作电源断开后，将备用电源断路器投人。(6) 厂用电动机的运行分类：高压电动机-额定电压为6kV、3kV;低压电动机 - 额定电压为 220V380V；a.电动机的允许温度和温升电动机在运行中，温度和温升不允许超过允许值， 否则影响电动机的寿命 (绝 缘)乃至损坏电动机，b .电动机运行时，电压与频率的允许变化范围电动机在运行中规定了电压、 频率的允许变化范围。 当频率在额定值时， 电动机 可以在95%。1

12、10 % U。范围内运行，其额定出力不变。频率的变化， 将会导致电动机的转速和转矩变化， 对电动机的运行及其产品 质量都会带来危害，因此在正常运行中，必须保持频率在规定的允许范围内。c. 电动机振动值及窜动值的允许范围电动机在设计、制造和安装不良情况下， 会造成电压不对称或机械不平衡， 导致振动发生。 振动严重时不仅会使电动机机械部分的零件疲劳断裂， 而且会增 加电动机的发热和磨损， 影响电动机的使用寿命， 所以对电动机振动值也必须加 强监视。(7) 异步电动机的启动特点启动电流大 启动瞬间，由于定子旋转磁场以很高的速度切割转子导体，使其感应很高 的电动势和产生很大的电流， 以便使转子旋转起来

13、， 这时电动机的定子电流即为 启动电流，一般为电动机额定电流的 47 倍。会引起厂用母线电压显著下降， 这样就会对接在同一母线上的电动机的运行状态造成不良影响。一般电动机不易频繁启动，特别是大容量电动机，较大的启动电流，对电 机本身造成热量积累， 这不仅增加了能量损耗， 而且使电动机的绝缘因过热而加 速老化，缩短了电动机的使用寿命，严重时甚至烧毁电动机。为此规定，在正常 情况下，允许在冷态下连续启动23次，在热态下连续启动I2次，在事故处 理时，可以视具体情况多启动 1 次。启动转矩小启动转矩小， 因此应尽可能采取有效措施， 增加启动转矩。 如绕线式电动机启动 时，在转子绕组中串人启动电阻，就

14、是为了限制启动电流和增加启动转矩。(8) 异步电动机的启动方法) 、直接启动 。在启动时，电动机的定子三相绕组通过断路器等设备接到 三相电源上，一合断路器就会加上全电压而使电动机转动。 、降压启动。由于直接启动时，电动机的启动电流大，因此采用降压启动 方式来减少启动电流。例如用 Y，d（ ） 转换来启动定子绕组为 d 形接线的鼠笼 电动机，当电动机启动时，先将定子接成 丫形，在电动机达到稳定转速时，再改 接成d形。因为采用丫接线时，每相定子绕组的电压只有 d形接线的I /V3, 因而 丫 接线启动时，线路电流仅为 d 形接线的 l 3，这样，就达到了降压启动 的目的。 、无触点启动。利用晶闸管

15、的导通或截止来完成电路的接通或分断，没有 触点的机械动作，故称为无触点开关电器。无触点开关电器的优点是： a. 在工作时不产生电弧，没有触头熔焊、磨损等 现象，所以寿命长， 工作可靠， 几乎不需要维修， b. 操作时无噪声、 振动和弧光， 无触点开关本身控制功率极小， 保护功能齐全， 保护特性容易整定等； c. 除了能 完成电路的通、断外，还能提供其他功能，如电动机的软启动、调速、再生制动 等功能。无触点开关的缺点是：a.导通后管压降大，可达1. 2v，当工作电流大时，功率 损耗和发热量大，要求散热面积大，因此体积比有触点开关电器的体积大得多； b. 过负荷和耐过电压能力较差， 其性能受温度影

16、响较大； c. 关断时有漏电流， 不 能实现理想的电隔离；价格太高，抗干扰能力较差等。（9）、电动机的异常运行及其事故处理 电动机在运行中，经常会出现一些不正常的现象，如电动机声音异常或 有焦臭味、电动机振动、过负荷、轴承和绕组温度升高、电动机电流增大及转速 变化等，这些异常虽然不会使电动机保护动作跳闸， 但已影响到电动机的安全运 行。当发现上述现象时，值班人员应仔细观察所发生的现象，判断故障原因，必 要时立即汇报值长，经联系切换运行方式，将电动机停用，进行检查。 .电动机缺相运行现象: 电流表指示上升或为零 （如果正好安装电流表的一相发生断线时， 电流表指示为零 ）；电动机本体温度升高，同时

17、振动增大、声音异常。处理。立即启动备用设备，停止故障电动机运行，通知值长派人进行检 查。在处理故障时，应首先判断是电动机电源缺相还是电动机定子回路故障。 .电动机本体发热 电动机在运行中发现本体温度和温升比正常情况显著上升，且电流增大时，值班员应迅速查找原因，并按下述原则进行处理：（ 检查所带机械部分有无故障 （是否有摩擦或卡涩现象 ） ，负载是否增大， 通风系统有无故障 , 各相电流是否平衡，判断是定子绕组故障还是缺相运行，定 子铁芯故障引起的温度升高 , 根据情况，停机处理。 .电动机发生振动，超过规定允许值范围 振动可能有以下原因： 电动机与所带动机械的中心对得不正；电动机转子不平衡；电

18、动机轴承 损坏，使转子与定子铁芯或绕组相摩擦（即扫膛现象）；电动机的基础强度不够 或地脚螺丝松动；电动机缺相运行等。2.3 背画电气主接线；2.4掌握开关、刀闸、高压电缆、封闭母线、PT、CT等原理及作用；2.4.1 开关（断路器）高压断路器是最重要的电气设备之一，高压断路器是指1000V以上电路 中的主要设备。在正常运行时，用来接通或断开电路的负荷电流；改变 电网运行方式；故障时，用来迅速断开短路电流，切除故障电路，保证 非故障设备正常运行。1) . 高压断路器的类型 根据断路器装设地点，可分为户内和户外两种； 根据断路器使用的灭弧介质，可分为下列几种类型：(1) 油断路器。是以绝缘油为灭弧

19、介质；(2) 空气断路器。是以压缩空气作为灭弧介质；(3) 六氟化硫(SF6)断路器。以优良灭弧能力和绝缘能力的sF6气体作为灭弧 介质；(4) 真空断路器。是在高度真空中灭弧。2) . 断路器操作前后注意事项(1) 操作前应检查控制回路、 辅助回路控制电源、液压回路是否正常， 储能机构是否已储能，即具备运行操作条件。(2) 油断路器油色、油位应正常。 sF6 断路器气体压力和空气断路器 储气罐压力应在规定范围之内。(3) 长期停运的断路器在正式执行操作前应通过远方进行试操作23次，无异常后，方能按操作票拟定方式操作。(4) 断路器检修后恢复运行时， 操作前应检查为保证人身安全所设置 安全措施

20、确已拆除。 (接地线或者接地倒闸 )(5) 操作前，投入断路器有关保护和自动装置。(6) 操作前，断路器分、合闸位置指示正确；操作后，分、合闸位置 指示正确，三相一致。(7) 操作过程中， 应同时监视有关电压、 电流、功率等表计指示以及 断路器控制把手指示灯的变化。(8) 操作控制把手时，用力不能过猛，防止损坏控制把手。(9) 断路器合闸后应检查其内部有无异常和气味。2). 断路器运行中注意事项运行中的断路器由于某种原因造成油断路器严重缺油，空气或 sF6断路 器气体压力异常并低于规定值时，严禁对断路器进行停、送电操作，应 立即断开故障断路器控制电源， 及时采取措施， 将故障断路器退出运行。

21、油、空气、sF6气体是断路器的灭弧介质，当灭弧介质不足时 (油量少、 气体压力低等 ) ，会严重影响断路器灭弧性能，并将造成严重后果。2.4.2 隔离开关 隔离开关的主要作用是在检修时造成明显断开点，使检修设备与带电 设备隔离，保证检修人员安全。另外，隔离开关与断路器配合，可改变系统运行 方式，达到安全经济运行的目的。隔离开关不能用来接通、断开负荷电流，但在 电流很小、容量很低且有具体规定时，可以用隔离开关操作。(1) 隔离开关可以进行以下操作：1) 拉、合电压互感器和避雷器。2)解开、闭合等电位环路。3) 拉、合变压器中性点的接地开关，当变压器中性点经消弧线圈接地时， 只有在系统无故障时，方

22、可进行操作。4) 拉、合空载短线。2.4.3 220kvGIS 开关站220kvGIS 开关站是将除变压器以外的所有一次设备优化设计成一个 有机组合的整体，一般为积木式结构。总体而言，它由断路器(CB) 、隔离开关(DS)、接地开关(ES)、电压互感器(VT)、电流互感器(CT)、避雷器(LA)、 母线(BUS)和套管(BSG)八大部件组成。GIS 有如下特点：(1) 结构小型化：采用性能卓越的气体作绝缘和灭弧介质，大幅度缩小变 电站的容积，实现小型化。(2) 可靠性高：带电部分全部密封于惰性气体 SF6 中，与盐雾、积尘、积 雪等外部影响隔离，大大提高了运行的可靠性。此外还具有优良的抗地震 能力。(3) 安全性好：带电部分密封于接地的金属壳内，因而无触电危险； SF6 气体为惰性气体，所以无火灾危险。(4) 杜绝了对外部的不利影响：因带电部分全封闭在金属壳体内，对电磁 和静电实现屏蔽，不会产生噪音和无线电干扰等问题。(5) 安装周期短：由于结构小型化，可以在制造厂实现整机装配，试验合 格后，以单元或整个间隔的形式运达现场， 因此可以缩短现场安装的工期。(6) 维护方便，检修周期长：因结构布置合理，灭弧系统先进，延长了检 修周期，提高了产品的使用寿命。又由于其结构的小型化，安装位置距地 面近，使维护更方便。2.4.5 CT PT 的作用及特性(1)电压