电气运行基本知识

1、章 电气运行基本知识第一节 电气设备简介一、火力发电厂生产过程及电气系统简介 火力发电厂得生产过程概括起来就是 :先将燃料加工成适于现代锅炉燃用得形式 （ 如把煤磨成很细得 煤粉 ）, 在借助热风送入锅炉内充分燃烧 , 使储存于燃料中得化学能转变为热能 ; 锅炉内得水吸热后在一定 压力下变为饱与蒸汽 , 饱与蒸汽在过热器内继续加热成过热蒸汽 ,沿蒸汽管道进入汽轮机 ,在汽轮机内膨胀 做功 , 驱动汽轮发电机组转子旋转 , 将蒸汽得能量转换成汽轮发电机转子旋转得机械能 ; 发动机转子旋转时 , 在发电机转子内由励磁电流形成得磁场也随之旋转 , 使定子线圈所交链得磁通发生周期性得变化 , 在定子

2、线圈中产生感应电势 , 发出电能 , 通过电力网将电能输送到工矿企业等用户 ; 完成了机械能向电能得转换。 单位时间内发电机发出得电能称为电功率。电功率又分为视在功率、有功功率与无功功率。视在功率 S 为 发电机输出得线电压U（kV）与线电流I（kA）有效值乘积得倍，以kVA为单位，则有:（kVA）;有功功率（kW）,为功率因数 ; 无功功率 （kVar） 。视在功率、有功功率与无功功率得关系为。发电机发出电能后,为减少线路损耗,要通过主变压器将电压升高到一定值（如:330、750kV等）,然后通过输电线路输送，在到达用户之前，再通过变压器将电压降低到需要得值（如:10、6kV与380V等）。

3、发电厂在生产过程中需要大量得机械设备进行燃料、水、油、空气、灰等得处理与传输, 也需要用电。这部分电能称为厂用电，根据设备使用得电压等级不同分为高压（6、10kV）与低压（380V）。我公司机组接线为单元接线，厂用电源从发电机出口引接，通过一台厂用高压变压器将电压降至6kV。厂用高压变压器为分裂变 , 低压侧有两个线圈 , 分别接两段母线 , 母线上接高压辅机与低压厂用变压器。根据不同得作用 , 每台机 组配置不同得专业低压厂用变压器 （汽机变、锅炉变、除尘变、脱硫变、化学变、输煤变、翻车机变、公 用变等 ）接各动力中心母线 （PC 段）。我公司两台机配置一台高压启备变做为机组启动与事故情况下

4、得厂用 电源，变压器高压侧从老厂 110kV母线通过电缆引接。第二节 电气运行得特点与任务电气运行就是指发电厂、变电站、电力系统在电能得发、输、配、用电生产过程中， 运行值班人员 （包括系统调度员 ）对发供电设备进行监视、控制、操作与调整 ，使电力系统内部得电气设备安全、稳定、经济 运行 ， 同时对电气设备运行状态进行分析 ， 在出现异常报警及事故情况下 ， 及时准确地进行处理 ， 保证发电 厂、变电站等电力系统及其设备正常运行。作为电气运行得值班人员必须熟知电力运行得生产特点， 掌握并严格遵守电气运行得各种规章制度 ， 确保电力生产安全稳定运行。一、电气运行工作得特点 电气运行工作相比较其它

5、专业得运行工作有其特殊得一面 ， 它缺乏直观性、存在不可逆性、动作迅速、 影响大、误操作后果严重等特点 ，因此电气运行人员要正确认识电气运行工作得严肃性 ，必须要严格遵守各 项安全管理与电气运行操作相关管理制度。1. 电气运行工作由于电力得特殊性 , 瞧不见、碰不得 , 对它得认识只能通过其它附属设备 （ 电压互感 器、电流互感器以及其它仪表、保护装置等 ） 才能反映出来 ,缺乏直观性。因此电气运行工作要求值班人员 要有较高得理论知识与分析判断能力。2. 电力生产得同时性 : 即电能得生产、输送、使用就是同时完成得。, 这样才能保证3. 电力生产得平衡性 : 即发电厂生产得电能与用户使用得电能

6、在任何时候都要平衡 电网得频率与电压在正常范围之内 , 方可使电网安全、稳定运行。, 误操作造成得后果相当4. 电气运行得不可逆性 : 电气操作得过程只有正确操作与误操作两种可能严重, 因此必须确保一次操作正确无误。5. 电气生产运行得速动性 :电气设备故障、保护动作时间都就是微观量统计得, 电气设备状态、系统 潮流变化非常迅速、波及范围广 ， 对人身伤害与设备损坏都就是瞬间得。二、电气运行得主要任务, 满足社会生产过程中各种用户得用电气运行工作得主要任务就是确保电力系统生产得安全经济运行 电需求。1. 确保电力生产安全运行, 因电能不能大量储存 , 发、输、配、用电整个过程均 随着电网规模电

7、力生产得特点就是发电、输电、用电同时完成一个变电站或系统得, 运行值班人员一定, 这就是电力生产运处于动平衡状态 , 这种生产方式决定了发、供电必须要有很高得可靠性、连续性与稳定性。 得不断扩大与电网大机组不断增多 ,电力系统稳定性就显得更加重要 , 如果一个电厂、 一条联络线发生故障 , 就可能引起系统振荡 , 甚至造成整个电网瓦解等严重后果。所以 要把电力安全生产放在第一位 , 保证发电厂、变电站以及整个电力系统得安全稳定运行 行得基本要求与首要任务。2. 确保电力生产经济运行, 做好 , 发电部门 , 各级生产人员与值班人搞好电力生产经济运行得前提就是确保电力系统安全生产。在保证电力生产

8、安全运行得前提下 经济运行就是电力企业得根本目得。电力生产得经济运行应从整个生产过程中得各个环节来抓 应降低燃煤消耗与厂用电率 , 尽可能地多发电、少耗电 , 降低电力生产成本。为此员, 应做好下列工作 :贯彻执行各项规章制度 ,杜绝事故得发生 , 防止事故造成重大损失。 保证检修质量 , 提高设备健康水平 , 使设备安全、连续、可靠运行。 采用合理得运行方式 , 使系统与设备安全、经济运行。 及时消除系统及设备异常工况 运行工作应做到五个到位 :(1)(2)(3)(4), 正确、迅速处理事故 , 将事故影响减小到最小范围。(5)A 、联系到位。当机组有操作任务时, 本机组运行人员应及时联系、

9、相互沟通 , 做到人人都知道当前得工作任务与重点操作。B、检查到位。根据运行工作需要, 及时发, 定期巡视检查运行设备与监视画面设备、系统得运行工况 现与消除设备缺陷、存在得隐患 , 保证设备、系统安全运行。C分析到位。对当前设备得运行状况要分析到位，随时掌握设备得运行工况，以便采取相应对策。D调整到位。机组运行人员应严密监视设备得运行参数，及时调整各项参数,使其运行在规定范围内。E预想到位。机组运行人员，根据当班设备、系统、人员、环境得实际运行工况，提前做好危险点预控工作 ， 做好相应得异常事故预案措施 ， 以便应对出现得不安全事件 ， 将其消除在可控范围之内。(6) 做好与运行有关得其它工

10、作。如运行日志得填写 ， 运行缺陷得登录、消除 ， 运行参数得打印 ， 各项 参数得计算 ， 图纸、资料、备品、工具得管理等。第三节 发电厂主要电气设备在发电厂与变电站 ( 所) 中,根据电能得生产、转换与分配等各个环节得需要 ,配置了各种电气设备 ,根 据它们在运行中所起得作用得不同 , 通常将她们分为电气一次设备与电气二次设备。一、电气一次设备及其作用在电力系统中直接参与生产、变换、传输、分配与使用电能得设备称为电气一次设备。1. 发电机 :与汽轮机同轴 , 将汽轮机传递得机械能转换为电能。由定子与转子组成 ,转子同汽轮机转 轴连接 , 转子线圈通入直流电源 , 动静结合处得电流通过碳刷传

11、递 , 转子旋转后形成旋转磁场。定子切割转 子旋转磁场，感应出三相交流电势。发电机线圈为丫型接法，中性点与出线均从机腹下引出。2. 主变压器 :将发电机发出得电能升压至高压 （750kV） 接入系统 , 主变压器得容量能够满足输送发电 机发出得全部功率。3. 厂用高压变压器：将发电机发出得电能降压至6kV,满足本机组发电需要。4. 启备变 : 机组启动与事故时得备用电源。在 6kV 母线上有两台电源开关 , 一台工作、一台备用 , 工 作与备用之间有快速切换装置 , 保证母线上得设备连续、可靠得工作。5. 励磁变 ： 接在发电机得出口 , 降压后接入整流柜 , 整流后通过碳刷接入发电机得转子线

12、圈 , 形成旋 转磁场。整流柜输出电流得大小通过励磁调节装置进行调节 , 使发电机在额定电压下运行。6. 断路器 ： 接通与断开设备得负荷电流 , 并能迅速切断故障电流保护电气设备。具有灭弧能力。根据 灭弧方式分为真空断路器、 SF6 断路器等。7. 隔离开关 ： 不能断开正常负荷电流 , 更不能断开短路电流 , 主要得作用就是在电气设备检修时 , 形 成明显可见得断开点 ; 接通或断开励磁电流不超过规定得空载变压器回路及电容电流不超过规定得空载线路; 与断路器配合或单独完成一些倒闸操作。8. 电流、电压互感器 ： 互感器得原理与变压器相似 , 电压互感器将高电压变为低电压 （ 一般为 100

13、V）,电流互感器将大电流变为小电流（一般为15A）,供测量、控制与继电保护使用。9. 母线 ： 汇集与分配电能得设备。10. 接地线 ：检修人员检修设备时 ,为防止设备突然来电对人员造成伤害 ,在需要检修得设备上安装接 地线,接地线为三相短路接地。11. 避雷器 ：消除感应、谐振、操作、侵入等原因引发得过电压 , 保护电气设备绝缘不受损坏。二、电气二次设备及其作用为了保证电气一次设备得正常运行 , 对其运行状态进行测量、监视、控制、调节、保护等得设备称为 电气二次设备 , 主要有 ：1.2.各种测量表计 , 如电流表、电压表、有功功率表、无功功率表、功率因数表等。 各种继电保护以及自动装置。3

14、.直流电源设备 , 如蓄电池、充电装置等。第四节 电气设备倒闸操作规定倒闸操作在火力发电厂得电气运行工作中非常频繁与重要 ,因此要严格按照规定执行好电气操作任务认真贯彻落实电气运行各项管理制度 , 确保人身、设备安全与系统稳定。电气操作应坚决杜绝发生下列恶性误操作 ：1.带负荷拉合刀闸 带电装设接地线 （ 合接地刀闸 ） 带接地线 （接地刀 ） 合闸送电 误拉合断路器5.误入带电间隔6.非同期并列2.4.4.、倒闸操作与设备状态故进行电气设备得倒闸操作 ，必须了解设备所处得状态 ，根据设备得状态与系统运行方式 后进行倒闸操作。电气设备得状态有检修状态、冷备用状态、热备用状态与运行状态等四种。以

15、发变组为例,结合图11电气设备由一种状态转换到另一种状态，或改变系统得运行方式所进行得一系列操作，称为倒闸操作。倒闸操作与电气设备实际所处得状态密切相关，设备所处得状态不同，倒闸操作得步骤、复杂程度也不同。，写好操作票，然1.2.3.分别加以说明。220KVSii£QS1QS2QFB带a用状态F11发电机变压QS1QS2种状态QF1.检修检修状态系指设备各方面得及所有操作电已断开，并布与检修有关得安全措施（如合接地刀闸或装设接地线、悬挂标示牌、停电检修，其各方面得电源已断开（与系统相连得隔离开关 QS1 QS2与断路器QF均断开，发电机励磁系统 有关开关断开，电压互感器断开，其一、二

16、次熔断器均取下 ）,所有得操作电源也断开，检修过程中可能来电 得各方面均装设接地线或合上接地隔离开关。装设临时遮栏）。如图11（a）所示,发电机一变压器组2.冷备用状态：冷备用状态系指设备得检修工作已全部结束 ，有关检修临时安全措施已全部拆除 ，恢 复常设安全设施，其工作电源与操作电源仍在断开位置 ，设备具备一切投入运行得条件。如图 11（b）所示， 发电机-变压器组检修工作全部结束 ，其检修临时安全措施接地线已拆除 ，接地隔离开关已拉开，QS1、QS2 QF电压互感器、励磁系统有关开关、所有操作电源均在断开位置。发变组等设备具备一切投入运行得条件。3.热备用状态：设备保护已投入，开关一经合闸

17、就可带电运行得状态称热备用状态。如图11（c）所示,除发变组出口主断路器 QF未合闸外，其余设备均已操作至工作位置（按运行方式QS1、励磁系统有关开关、 电压互感器高、低压侧熔断器已装上，所有操作电源已投入）,只要同期合上 QF,发电机-变压器组便投入运 行。11（d）中，除接地隔离开关、QS2断 开外，其余断路器、隔离开关均在合闸位置，设备得继电保护、所有操作电源均投入，发电机、变压器及其相关设备均处带电运行状态。4.运行状态：凡设备带电、有电流流过得状态称为运行状态。图二、倒闸操作得内容倒闸操作有一次设备得操作，也有二次设备得操作，其操作内容如下：合上（断开）断路器；合上（拉开）隔离开关；

18、合上（拉开）接地刀闸（拆除或装设接地线）；装上（取下）某些控制回路、合闸回路、电压互感器回路得熔断器投入（停运）某些继电保护与自动装置及改变其整定值；4.5.6. 改变变压器、消弧线圈得分接头。三、倒闸操作一般规定1.2.倒闸操作必须得到相应调度机构与值长得命令才能执行。 倒闸操作必须由具备操作条件得人员进行。3.4.执行操作票与单项操作 , 均应进行模拟操作 设备送电前 , 必须检查相关工作票全部终结 恢复固定常设遮栏及常设警告牌。, 并核对操作票操作步骤正确无误。, 拆除接地线及一切与检修工作有关得临时安全措施对送电设备一次回路进行全面检查应正常5.6., 设备送电前必须测量设备绝缘应合格

19、。 设备投入运行 (或备用 )前,其保护必须投入。7.装有同期合闸得断路器 , 必须进行同期合闸 , 仅在断路器一侧无电压进行充电操作时 , 才允许解除 同期闭锁回路合上该开关。8. 检修过得断路器送电时 , 必须进行远方跳合闸试验 , 远方电动或气动合闸得断路器 , 不允许带工作 电压手动合闸。运行中得小车断路器不允许解除机械闭锁手动分闸。9. 任何时候不能随意解除电气闭锁装置 ,如特殊情况必须解除时 , 要确认机构得确存在问题 , 但仍需 办理解除闭锁审批单 , 经各级人员审批后方可进行操作。特殊时期值长可以审查批准解除电气闭锁 , 操作人 员要做好记录。四、倒闸操作基本原则说明电气运行人

20、员在进行倒闸操作时 , 应遵守下列基本原则 :1. 停送电操作原则(1) 拉、合隔离开关及小车断路器送电之前 , 必须检查并确认断路器在断开位置 (倒母线操作例外 , 此时 母联断路器必须合上 ) 。(2) 禁止带负荷拉、合隔离开关 , 所装电气与机械防误闭锁装置不能随意解除。(3) 停电时,先断开断路器 ,后拉开负荷侧隔离开关 ,最后拉开电源侧隔离开关 ;送电时 ,先合上电源侧 隔离开关 ,再合上负荷侧隔离开关 , 最后合上断路器。(4) 在操作过程中 , 发生误合隔离开关时 , 不准把误合得隔离开关再拉开 ; 发生误拉隔离开关时 , 不准把 已拉开得隔离开关重新合上。只有用手动蜗轮传动得隔

21、离开关 , 在动触头未离开静触头刀口之前 , 必须将误 拉得隔离开关重新合上 , 不再操作。上述规定就是由于隔离开关无灭弧装置 , 不能用于带负荷接通或断开电路 , 否则操作隔离开关时 , 将会 在隔离开关得触头间产生电弧 ,引起三相短路事故。而断路器有灭弧装置 , 只能用断路器接通或断开有负荷 电流得电路。2 母线倒闸操作原则(1) 母线送电前 , 应先将该母线得电压互感器投入 ; 母线停电前 ,应先将该母线上得所有负荷转移完后 停运母线 , 再停运该母线得电压互感器。(2) 母线充电时 ,必须用断路器进行 ,其充电保护必须投入 , 充电正常后应停运充电保护。(3) 倒母线操作前投入母线“互

22、联”保护压板 , 倒闸操作结束后退出该压板。双母线系统在进行倒闸操 作时 , 有些单位可能要求禁止跳母联断路器( 取掉开关操作保险 ), 但从取掉开关操作保险到两隔离刀闸同时闭合 , 时间可能较长 ,若此过程中母线发生故障 , 非故障母线只能靠母联失灵保护切除 , 增加了故障得切 除时间。双母线保护装置设置了一个“互联”压板 , 可以避免以上缺点。3、变压器操作原则(1) 变压器停送电操作顺序：送电时，应先送电源侧，后送负荷侧；停电时，操作顺序与此相反。按上述顺序操作得原因就是：因变压器主保护与后备保护大部分装在电源侧，送电时先送电源侧，在变压器有故障得情况下，变压器得保护动作，使断路器跳闸切

23、除故障，便于按送电范围检查、判断及处理事故。 送电时，若先送负荷侧，在变压器负荷侧有故障得情况下，对小容量变压器，其主保护及后备保护均装在电源侧，此时保护动作，将造成越级跳闸或扩大停电范围。对大容量变压器，均装有差动保护，不论从哪一侧送电，变压器故障均在其保护范围内，但大容量变压器得后备保护 (如过流保护)均装在电源侧，为保证后备保护能可靠动作，仍然按照先送电源侧，后送负荷侧为好。停电时，先停负荷侧，在负荷侧为多电源得情况下 ， 可避免变压器反充电；反之，将会造成变压器反充电，并增加其它变压器得负担。(2) 凡有中性点接地得变压器，变压器得投入与停用前，均应先合上各侧中性点接地隔离开关。OS厂

24、十 1WCV(a)(a) QS2拉开时，110KV侧运行示意图(b) A相接地短路相量图图12变压器中性点直接接地(b)UBJi(b)(a)变压器运行接线;(b)零序电压分布图13变压器运行接线及单相接地零序电压分布图变压器在充电时，其中性点接地隔离开关也应合上。中性点接地隔离开关合上得目得就是：其一，可以防止单相接地产生过电压与避免产生某些操作过电压，保护变压器绕组不因过电压而损坏；其二，中性点接地隔离开关合上后，当发生单相接地时，有接地故障电流流过变压器，使变压器差动保护与零序电流保护动 作，将故障点切除。如果变压器处于充电状态，中性点接地隔离开关也应在合闸位置，分析如图12所示，变压器得

25、110kV侧运行，220kV侧断路器QF断开，接地隔离开关 QS2断开，当变压器得220kV侧绕组出线端发 生单相(如A相)接地时，因QS2在断开位置，无单相接地短路电流，则变压器得差动与零序电流保护均不能 动作，此时，220kV侧中性点对地电压为相电压 ，B、C相对地电压为线电压。如图12(b)所示，在此过电压作用下，变压器可能因绝缘击穿而损坏。若QS2在合闸位置，当发生单相接地时，一方面不会产生过电压，另一方面因有接地电流流过变压器，使变压器得差动保护与零序电流保护动作将接地故障切除，故变压器在充电状态下必须合上中性点接地隔离开关。(3) 两台变压器并联运行，在倒换中性点接地隔离开关时 ，

26、应先合上中性点未接地得变压器中性点接地 隔离开关，再拉开另一台中性点接地得变压器中性点接地隔离开关，并将零序电流保护切换到中性点接地得变压器上。如图13 所示，变压器T2、T3并联运行，中性点接地隔离开关 QS2在合闸位置，QS3在断开位置，当需要 进行QS2与 QS3得切换操作时，应先合上QS3,再拉开QS2,使电网不失去接地中性点。若先拉开QS2,则出现QS2 QS3同时断开得情况，此时若线路上任意一点 (如k点)发生单相完全接地，则电网中出现零序电压 U0，U0在电网中得分布如图13(b)所示。因T1中性点接地隔离开关 QS1在合闸位置，T1中性点得零序电压 U0=0，k短路点得零序电压

27、最大，其20=相电压，因QS2、QS3均已拉开，则T2与T3中性点得零序电压也为相电压，故因QS2、QS3同时拉开，在线路发生单相接地得情况下使 此,T2、T3非故障相为线电压,这些过电压就是 T2、T3无法承受得 变压器中性点接地刀闸合上时 ，如T2得QS2合上，若发生单相接地 现零序电压。但 T2 得零序电流保护动作 , 将中性点不接地得变压器 T2 得零序电流保护延时跳开本变压器T2、 T3 得中性点同时出现相电压 ， 因 ， 其绝缘将因此而击穿。当 T2 与 T3 任一 ,则T2中性点对地电压为零,T3中性点出 T3 瞬时跳闸 ， 若接地故障还未切除 ， 则,故避免了 T2与T3承受接

28、地过电压得危害。(4) 变压器分接开关得切换。无励磁分接开关得切换应在变压器停电状态下进行, 分接开关切换后 , 必须用欧姆表测量分接开关接触电阻合格后 , 变压器方可送电。有载分接开关在变压器带负荷状态下 , 可手动 或电动改变分接头位置 , 但不得连续调整。4. 线路操作原则 : 线路送电前 , 由较大系统侧充电 , 在电源侧或小系统侧合环 , 停电时则相反。五、倒闸操作基本步骤1、正常情况倒闸操作基本步骤,立即指定监护人与操作人 , 操作票由操作人填写。填写操 , 防止在操作过程中发生顺序颠倒或漏项。, 必须经过三级审查。(1) 接受任务。当系统调度员下达操作任务时 , 操作前用电话或传

29、真将操作命令 ( 包括操作目得与项目 ) 下达给电厂得值长 , 值长接受操作任务时 , 应将操作命令复诵一遍 , 并将电话录音或传真件妥善保管 ; 当值 长向主值班员下达操作任务时 , 要说明操作目得、操作项目、设备状态 , 接受任务者接到操作任务后 , 复诵 一遍, 并记入操作记录本中。主值向值班员 (操作人、监护人 )下达操作任务时 , 除了上述要求外 , 还应交待 安全事项。(2) 填写操作票。主值班员接受操作任务后 作票得目得就是拟订具体得操作内容与顺序 ,由操作票填写人自己审查。 由操作监护人审查。 由值班负责人 ( 主值班员、初审(3) 审核操作票。操作票填写好了以后 , 自审值长

30、 ) 审查。复审审票人应认真检查操作票得填写就是否有漏项 , 操作顺序就是否正确 , 操作术语使用就是否正确 , 内容就是否 简单明了 , 有无错漏字等 , 各级审核无误后 , 各审核人均在操作票上签字 , 操作票经值班负责人签字后生效。(4) 接受操作命令。操作必须由值长发布操作命令 , 操作监护人接令复诵无误后方可执行。(5) 模拟操作。正式操作之前 , 有条件进行模拟操作得 , 监护人、操作人应先在模拟图板上按照操作票 上所列项目与顺序进行模拟操作 , 监护人按操作票得项目顺序唱票 , 操作人复诵后在模拟图板上进行操作 , 最后依次核对检查操作票得正确性。(6) 正式操作。电气设备倒闸操作必须由两人进行 , 即一人操作