5火力发电及其生产过程(3)-电气设备+电厂自动化

1、作业1、说明火电厂的电气设备中有哪些一次设备和二次设备，用什么图形符号表示？都有什么作用？2、交流电ABC三相电依次用什么颜色表示？3、励磁机的作用是什么？4、电力变压器的作用及原理？5、高压断路器和隔离开关的作用有什么不同？6、电压互感器和电流互感器的作用？7、电气主接线有哪几种主要接线类型？1、火力发发电厂的的分类2、火电厂厂的生产产过程3、锅炉设设备4、汽轮机机设备5、热力系系统及辅辅助设备备6、电气设设备7、火力发发电厂的的运行8、火力发发电厂自自动化第二章火火力力发电及及其生产产过程电气设备备一次设备备:直接生生产和输输送电能能的设备备（发电电机、变变压器、主母线线、高压压互感器器、

2、隔离离开关等等）二次设备备:对一一次设备备进行监监视、控控制和保保护的设设备第6节电电气设设备一次设备备生产和和转换电电能的设设备：发电机-机械能能转换为为电能；电动机-电能转转化为机机械能；变压器-电压升升高或降降低，满满足输配配电需要要。接通或或断开电电路的开开关电器器：正常常或事故故时，将将电路闭闭合或断断开断路器，正常时用用来接通通和断开开负荷电电流；故故障时受受继电保保护作用用，将电电路自动动断开。隔离开关关，将一次设设备与带带电部分分可靠隔隔离，没没有灭弧弧装置，因此只只有在断断路器断断开后，才能接接通和断断开隔离离开关。熔断器接接触器一次设备备限制故故障电流流和防御御过电压压的电

3、器器电抗器-限制短路路电流，维持母母线残压压。避雷器-防御过电电压接地装装置：电力系统统中性点点的工作作接地或或保护人人身安全全的保护护接地，与地中中的接地地网相连连。载流导导体：将电气设设备连接接起来母线，汇集和分分配电能能架空线，终端线线、联络络线电 缆，城市、厂厂站内部部或附近近、穿越越江河或或海峡时时使用二次设备备仪用互互感器：将电路路中的高高电压或或大电流流转换成成低电压压、小电电流，供供给仪表表和保护护装置使使用。电压互感感器PT：电流互感感器CT测量表计计：测量量电路中中的电气气参数。电压表电电流表功功率因数数表继电保保护及自自动装置置：迅速速反应不不正常情情况并进进行监控控和调

4、节节。直流电电源设备备：供给给控制、保护和和厂用直直流负荷荷、事故故照明的的直流用用电。直流发电电机组蓄蓄电池池组硅硅整流设设备操作电电器、信信号设备备及控制制电缆。主要电气气一次设设备的图图形符号号电气设备备的主要要内容（1）发电机机（31：05）（2）电力变变压器（3）开关设设备（39：36）（4）电力互互感器（43：07）（5）避雷器器（6）阻波器器（7）电气主主接线及及配电装装置（44：37）电气部分分接线示示意图1发电机的的原理和和结构（1）基本原原理磁力磁场磁力线电磁铁感应电流流当导线在在磁场移移动，“切割”磁力线时时（或磁磁场移动动，磁力力线切割割导线时时），在在导线中中就产生生

5、电压，此时如如将导线线两端连连通，就就会有电电流通过过，称为为感应电电流。（2）汽轮发发电机的的结构转子由整块的的优质合合金钢制制成。具具有良好好的导磁磁性。定（静）子由铁芯、线圈及及外壳组组成。铁铁芯由环环形硅钢钢片叠压压而成。转子转子本体体结构1大齿；2小齿；3嵌线定子由铁芯、绕组和和外壳等等组成。铁芯由由环形的的硅钢片片叠压而而成，其其内园开开有齿槽槽，放置置定子绕绕组。图汽轮发电电机结构构示意图图励磁设备备的作用用是向发发电机转转子提供供直流电电流，形形成转子子磁场汽轮发电电机的损损耗铜损：定定子和转转子绕组组电阻损损耗铁损：定定子铁芯芯的磁场场变化机械损耗耗：通风风及轴承承部分的的摩

6、擦625MW(24%)50100MW(1.52%)200MW以上(11.5%)汽轮发电电机功率率发电机冷冷却方式式（1）空气冷冷却发电机转转子两端端装风扇扇，只用用于50MW及以下。（2）氢气冷冷却用氢气将将热量带带走。冷冷却能力力高，通通风损耗耗小，结结构复杂杂，需要要制氢设设备，用用于30100MW（3）绕组导导线内部部冷却（内冷）用泵迫使使氢气、水或油油流过导导体内部部。冷却却能力更更高，缩缩小发电电机体积积，节省省材料，结构复复杂1958年，我国国试制成成世界上上第一台台双水内内冷12MW汽轮发电电机1974年，我国国第一台台300MW双水内冷冷汽轮发发电机投投入运行行1985年，哈尔

7、尔滨电机机厂生产产的600MW汽轮发电电机第一一次启动动成功。表明我我国已进进入世界界上少数数几个生生产大功功率发电电机国家家的行列列2电力变压压器看变压器（36:53）电力系统统中广泛泛使用的的升压和和降压设设备,作用：高压输电电发电机输输出电压压受绝缘缘水平限限制，最最高为20KV左右，如如果用这这样的电电压远距距离输电电，电流流大，功功率损耗耗大。在用户端端保证使使用人员员的安全全，降低低用电设设备造价价 电力变压压器的原原理和结结构 闭合铁心心上绕两两个互相相绝缘匝匝数不等等的绕组组。与电源相相连的一一侧，一一次绕组组（原边边）与负荷相相连的一一侧，二二次绕组组（副边边）电磁感应应原理

8、：电-磁-电原边电压压U1原边匝数数N1副边电压压U2副边匝数数N2匝数多的的一侧电电压高，电流小小变压器的的分类按用途分分：升压变压压器降降压变变压器联络变压压器配配电变变压器按相数分分 ：单相变压压器三三相变变压器按每相绕绕组的线线圈数：双绕组三三绕组自耦低低压分分裂绕组组 =k（变比）变压器的的损耗和和冷却（一）损损耗铜耗：电电流流过过线圈的的损耗，电流越越大，铜铜损也越越大；铁损：磁磁力线通通过铁芯芯产生的的损耗，与电流流无关。（二）冷冷却方式式油浸自冷冷式油浸风冷冷式强迫油循循环电力变压压器的结结构核心设备备：铁芯芯+绕组（本体体）外围设备备：（1）油：绝绝缘和散散热需要油的的部位：

9、本体、调压开开关、引引出线结构：储油（油油枕）吸湿（硅硅胶）监视油位位（油枕枕、调压压开关、套管）监视油温温监视油的的分解，诊断内内部故障障（瓦斯斯继电器器）（2）冷却系系统：强强迫油循循环风冷冷（大容容量变压压器）风扇潜油泵（油流继继电器）电力变压压器的结结构电力变压压器实物物照片3开关设备备开关设备备录像（40:18）开关电器器的作用用和种类类（1）作用：在正常常情况下下，由于于检修或或改变运运行方式式，将发发电机、变压器器、线路路等接入入电网或或退出，起控制制作用。在故障障时，迅迅速切断断故障部部分，保保证无故故障部分分正常运运行，起起保护作作用。（2）种类：高压负荷荷开关、低压闸闸刀开

10、关关、接触触器、磁磁力启动动器：仅用来在在正常工工作情况况下，断断开或闭闭合正常常工作电电流。高低压熔熔断器：仅用来断断开故障障情况下下的过负负荷电流流或短路路电流。高压断路路器、低低压空气气开关：既用来断断开或闭闭合正常常工作电电流，也也用来断断开或闭闭合过负负荷电流或或短路电电流。隔离开关关：不要求断断开或闭闭合电流流，只用用来在检检修时隔隔离电压压。电弧的形形成与熄熄灭（1）电弧产产生的条条件：电电源电压压大于1020V，电流大大于80100mA，动静触触头分离离瞬间，触头间间产生电电弧。触头分开开后，电电路中有有电流，电弧导导电，电电弧中有有大量自自由电子子。（2）电电弧的危危害电弧的

11、温温度很高高，可达达50007000度以上上，常超超过金属属的汽化化点，可可能烧坏坏开关电电器的金金属触头头。烧坏开关关电器的的绝缘。如，烧烧坏瓷绝绝缘的表表面，甚甚至完全全损坏，或者使有机机绝缘材材料炭化化，以致致失去绝绝缘性能能。若电弧长长时间不不熄灭，不仅烧烧坏开关关电器，而且造造成系统统事故，威胁胁电力系系统安全全运行。（3）电弧产产生的物物理过程程电弧的产产生和维维持是触触头间中中性质点点（分子子和原子子）被游游离的结结果。游游离就是是中性质质点转化化为带电电质点。高压断路路器熄灭灭交流电电弧的基基本方法法结构：灭灭弧装置置+操纵机构构（1）灭弧介介质具有有较高的的传热能能力、介介电

12、强度度、热游游温度和和热容量量。按灭弧介介质和灭灭弧方式式分为：多油、少油、压缩空空气、SF6、真空(2)采用特殊殊金属材材料作灭灭弧触头头：铜钨钨和银钨钨合金熔点高、导热系系数和热热容量大大的金属属，减少少热电子子发射。(3)利用气体体或油吹吹动电弧弧 ：扩扩散和冷冷却空气：2.3MPaSF6: 0.30.6MPa纵吹、横横吹、环环吹(4)采用多断断口熄弧弧 ：在在相等的的触头行行程下，拉长电电弧各断口电电压分布布基本相相等的措措施：断断路器加加并联电电容(5)采用强有有力的分分闸机构构，提高高触头分分离速度度，拉长长电弧操动机构构：断路路器进行行合闸、分闸操操作，并并保持在在合闸状状态，这

13、这些任务务全靠操操动机构构完成。隔离开关关主要用途途没有灭弧弧功能,隔离电压压,倒闸操作作分合小电电流：分分、合避避雷器、电压互互感器和和空载母母线分、合励励磁电流流不超过过2A的空载变变压器关、合电电容电流流不超过过5A的空载线线路隔离开关关的种类类安装地点点：屋内内式和屋屋外式绝缘支柱柱数目：单柱、双柱、三柱4互感器（43：07）互感器的的作用互感器包包括电流流互感器器（TA或CT）和电压互互感器（TV或PT）。（1）将一次次回路的的高电压压和大电电流变为为二次回回路标准准的低电电压（100V）和小电流流（5A 1A），使测量仪仪表和保保护装置置标准化化、小型型化，并并使其结结构轻巧巧、价

14、格格便宜和和便于屏屏内安装装。（2）使二次次设备与与高压部分分隔离，且互感器二二次侧均均接地，从而而保证了了设备和人身身安全。CT（电流互互感器）充油的：油油位计计充SF6气体的：压压力表PT（电压互互感器）充油的：油油位计计仿真变电电站演示示：CT和PT互感器录录像（44：05）避雷器泄露雷电电电流、防御过电电压阻波器阻止高频频信号进进入厂站站内高频保护护：线路路保护的的一种，电网故故障时，线路两两端的收收发讯机机发出高高于工频频（50HZ）的信号号，由阻阻波器限限制该高高频只在在本线路路上传输输。悬挂式（251）支撑式（253）各种电气气设备根根据工作作的要求求和它们们的作用用，依一一定次

15、序序用导线线连接成成的电路路，称为为电气接接线。一次设备备连接成成的电路路成为电电气主接接线。二次设备备连成的的电路称称为二次次电路。7电气主接接线及配配电装置置（45：09）电气主接接线图电气主接接线表明明电能汇汇集和分分配的关关系以及及各种运运行方式式。主接线常常按规定定的图形形符号画画成单线线图的形形式，单单线图画画出的是是单相电电路，实实际上表表示三相相电路。断路器和和隔离开开关画成成断开状状态。电气主接接线图举举例配电装置置由开关电电器、保保护和测测量电器器、母线线和必要要的辅助助设备和和建筑物物组成的的整体，用来接接受和分分配电能能的装置置。按电气设设备装设设地点，分屋内内和屋外外

16、配电装装置。单母线接接线单母线分分段双母线带带旁路第7节火火力发电电厂的运运行（1）机组的的启动和和停运机组启动动的过程程：锅炉点火火、升压压、并入入母管、汽轮机暖暖管、暖暖机、冲冲转、升升速、发电机与与电力系系统并列列、带负负荷机组启动动和停运运时间长长的原因因：锅炉与汽汽轮机体体积大、部件重重，特别别是高参参数大容容量锅炉炉的汽包包钢板特特厚，汽汽轮机的的结构复复杂、精精密。启启动不能能太快，保证各各部件的的温度均均匀上升升，防止止因温升升不均而而发生变变形、弯弯曲、连连接部位位松动、动静部部分之间间发生摩摩擦等不不良后果果。在停炉、停机后后，同样样要注意意保证冷冷却均匀匀，防止止金属部部

17、件冷却却太快。中温中压压锅炉（点火-并入母管管）：24h高温高压压锅炉：45h中温中压压汽轮机机（暖管管、机-带满负荷荷）：1.52.5h高温高压压汽轮机机：45h参数越高高，容量量越大，启动时时间越长长。单元机组组一般采采用滑参参数启动动锅炉启动动后当参参数还很很低时汽汽轮机就就开始启启动，随随着锅炉炉汽压、汽温的的升高，汽轮机机转速也也逐步提提高到额额定转速速，当发发电机并并入系统统并带上上一定负负荷后，蒸汽参参数才能能达到额额定值。这种启启动方式式可以缩缩短启动动时间一一半，并并可减少少汽水损损失。（2）安全运运行火电厂生生产过程程复杂，主辅设设备较多多，任何何一台设设备发生生事故，都会

18、不不同程度度地影响响安全运运行，甚甚至会造造成主要要设备损损坏、全全厂停电电和人身身伤亡等等严重后后果。由于结垢垢、腐蚀蚀、磨损损和超温温，造成成炉管爆爆破。锅炉灭火火后处理理不当，造成炉炉膛爆炸炸。锅炉缺水水、满水水汽轮机严严重超速速而遭破破坏，甚甚至引起起人身伤伤亡。汽轮机叶叶片断裂裂。轴瓦烧坏坏或火灾灾发电机或或主变压压器绕组组烧坏全厂停电电误操作造造成人身身伤亡、设备损损坏或停停电看录像：防止全全厂停电电事故(30分钟)（3）经济运运行主要经济济指标供电煤耗耗：发电电厂每向向外供1kWh电所消耗耗的标准准煤。蒸汽参数数越高，煤耗越越低厂用电率率：发电电厂本身身消耗的的电量占占发电量量的百分分数。降耗的主主要措施施：控制制运行小小指标第8节火力发电电厂自动动化（1）作用利用各种种自动化化仪表和和装置（包括计计算机系系统）对对火力发发电厂生生产过程程进行监监视、控控制和管管理，使使之安全全、经济济运行的的技术。（2）自动化化发展历历程就地控制制方式：主要运运行参数数靠人工工控制单元控制制方式机炉电集集中布置置在单元元控制室室。仍由由机炉电电运行人人员分别别进行监监视和控控制。分散控制制系统将各种不不同的控控制功能能分别由由数台以以微处理理器为核核心的装装置来实实现，集集中监视视、分散散控制。图6.3火电厂集集控运行行图6.5仿真装置置系统配配置