火力发电及其生产过程电气设备+电厂自动化

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、火力发电厂的分类2、火电厂的生产过程3、锅炉设备4、汽轮机设备5、热力系统及辅助设备

6、电气设备7、火力发电厂的运行8、火力发电厂自动化第二章火力发电及其生产过程电气设备

一次设备:直接生产和输送电能的设备（发电机、变压器、主母线、高压互感器、隔离开关等）二次设备:对一次设备进行监视、控制和保护的设备第6节电气设备一次设备①生产和转换电能的设备：发电机-机械能转换为电能；电动机-电能转化为机械能；变压器-电压升高或降低，满足输配电需要。②接通或断开电路的开关电器：正常或事故时，将电路闭合或断开 断路器，正常时用来接通和断开负荷电流；故障时受继电保护作用，将电路自动断开。 隔离开关，将一次设备与带电部分可靠隔离，没有灭弧装置，因此只有在断路器断开后，才能接通和断开隔离开关。熔断器接触器一次设备③限制故障电流和防御过电压的电器电抗器-限制短路电流，维持母线残压。避雷器-防御过电压④接地装置：电力系统中性点的工作接地或保护人身安全的保护接地，与地中的接地网相连。⑤载流导体：将电气设备连接起来母线，汇集和分配电能架空线，终端线、联络线电缆，城市、厂站内部或附近、穿越江河或海峡时使用二次设备①仪用互感器：将电路中的高电压或大电流转换成低电压、小电流，供给仪表和保护装置使用。电压互感器PT：电流互感器CT②测量表计：测量电路中的电气参数。电压表电流表功率因数表③继电保护及自动装置：迅速反应不正常情况并进行监控和调节。④直流电源设备：供给控制、保护和厂用直流负荷、事故照明的直流用电。直流发电机组蓄电池组硅整流设备⑤操作电器、信号设备及控制电缆。主要电气一次设备的图形符号电气设备的主要内容（1）发电机（31：05）（2）电力变压器（3）开关设备（39：36）（4）电力互感器（43：07）（5）避雷器（6）阻波器（7）电气主接线及配电装置（44：37）电气部分接线示意图1发电机的原理理和结构（1）基本原理磁力磁场磁力线电磁铁感应电流当导线在磁场场移动，“切割”磁力线时（或或磁场移动，，磁力线切割割导线时），，在导线中就就产生电压，，此时如将导导线两端连通通，就会有电电流通过，称称为感应电流流。（2）汽轮发电机机的结构转子由整块的优质质合金钢制成成。具有良好好的导磁性。。定（静）子由铁芯、线圈圈及外壳组成成。铁芯由环环形硅钢片叠叠压而成。转子转子本体结构构1—大齿；2—小齿；3—嵌线定子由铁芯、绕组组和外壳等组组成。铁芯由由环形的硅钢钢片叠压而成成，其内园开开有齿槽，放放置定子绕组组。图汽轮发电机结结构示意图励磁设备的作作用是向发电电机转子提供供直流电流，，形成转子磁磁场汽轮发电机的的损耗铜损：定子和和转子绕组电电阻损耗铁损：定子铁铁芯的磁场变变化机械损耗：通通风及轴承部部分的摩擦6~25MW(2~4%)50~100MW(1.5~2%)200MW以上(1~1.5%)汽轮发电机功功率发电机冷却方方式（1）空气冷却发电机转子两两端装风扇，，只用于50MW及以下。（2）氢气冷却用氢气将热量量带走。冷却却能力高，通通风损耗小，，结构复杂，，需要制氢设设备，用于30~100MW（3）绕组导线内内部冷却（内内冷）用泵迫使氢气气、水或油流流过导体内部部。冷却能力力更高，缩小小发电机体积积，节省材料料，结构复杂杂1958年，我国试制制成世界上第第一台双水内内冷12MW汽轮发电机1974年，我国第一一台300MW双水内冷汽轮轮发电机投入入运行1985年，哈尔滨电电机厂生产的的600MW汽轮发电机第第一次启动成成功。表明我我国已进入世世界上少数几几个生产大功功率发电机国国家的行列2电力变压器看变压器（36:53）电力系统中广广泛使用的升升压和降压设设备,作用：高压输电发电机输出电电压受绝缘水水平限制，最最高为20KV左右，如果用用这样的电压压远距离输电电，电流大，，功率损耗大大。在用户端保证证使用人员的的安全，降低低用电设备造造价电力变压器的的原理和结构构闭合铁心上绕绕两个互相绝绝缘匝数不等等的绕组。与电源相连的的一侧，一次次绕组（原边边）与负荷相连的的一侧，二次次绕组（副边边）电磁感应原理理：电-磁-电原边电压U1原边匝数N1副边电压U2副边匝数N2匝数多的一侧侧电压高，电电流小变压器的分类类按用途分：升压变压器降降压变压器器联络变压器配配电变压器器按相数分：：单相变压器三三相变压器器按每相绕组的的线圈数：：双绕组三三绕绕组自耦 低压压分裂绕组==k（变比）变压器的损耗耗和冷却（一）损耗铜耗：电流流流过线圈的损损耗，电流越越大，铜损也也越大；铁损：磁力线线通过铁芯产产生的损耗，，与电流无关关。（二）冷却方方式油浸自冷式油浸风冷式强迫油循环电力变压器的的结构核心设备：铁铁芯+绕组（（本体））外围设备：（1）油：绝缘和和散热需要油的部位位：本体、调调压开关、引引出线结构：储油（油枕））吸湿（硅胶））监视油位（油油枕、调压开开关、套管））监视油温监视油的分解解，诊断内部部故障（瓦斯斯继电器）（2）冷却系统：：强迫油循环环风冷（大容容量变压器））风扇潜油泵（油流流继电器）电力变压器的的结构电力变压器实实物照片3开关设备开关设备录像像（40:18）开关电器的作作用和种类（1）作用：在正正常情况下，，由于检修或或改变运行方方式，将发电电机、变压器器、线路等接接入电网或退退出，起控制制作用。在故故障时，迅速速切断故障部部分，保证无无故障部分正正常运行，起起保护作用。。（2）种类：高压负荷开关关、低压闸刀刀开关、接触触器、磁力启启动器：仅用来在正常常工作情况下下，断开或闭闭合正常工作作电流。高低压熔断器器：仅用来断开故故障情况下的的过负荷电流流或短路电流流。高压断路器、、低压空气开开关：既用来断开开或闭合正正常工作电电流，也用用来断开或或闭合过负负荷电流或短短路电流。。隔离开关：：不要求断开开或闭合电电流，只用用来在检修修时隔离电电压。电弧的形成成与熄灭（1）电弧产生生的条件：：电源电压压大于10~20V，电流大于于80~100mA，动静触头头分离瞬间间，触头间间产生电弧弧。触头分开后后，电路中中有电流，，电弧导电电，电弧中中有大量自自由电子。。（2）电弧弧的危害电弧的温度度很高，可可达5000～7000度以以上，常超超过金属的的汽化点，，可能烧坏坏开开关电器的的金属触头头。烧坏开关电电器的绝缘缘。如，烧烧坏瓷绝缘缘的表面，，甚至完全全损坏，或或者使有机绝绝缘材料炭炭化，以致致失去绝缘缘性能。若电弧长时时间不熄灭灭，不仅烧烧坏开关电电器，而且且造成系统统事故，威威胁电力力系统安全全运行。（3）电弧产生生的物理过过程电弧的产生生和维持是是触头间中中性质点（（分子和原原子）被游游离的结果果。游离就就是中性质质点转化为为带电质点点。高压断路器器熄灭交流流电弧的基基本方法结构：灭弧弧装置+操纵机构（1）灭弧介质质具有较高高的传热能能力、介电电强度、热热游温度和和热容量。。按灭弧介质质和灭弧方方式分为：：多油、少少油、压缩缩空气、SF6、真空(2)采用特殊金金属材料作作灭弧触头头：铜钨和和银钨合金金熔点高、导导热系数和和热容量大大的金属，，减少热电电子发射。。(3)利用气体或或油吹动电电弧：扩扩散和冷却却空气：2.3MPaSF6:0.3~0.6MPa纵吹、横吹吹、环吹(4)采用多断口口熄弧：：在相等的的触头行程程下，拉长长电弧各断口电压压分布基本本相等的措措施：断路路器加并联联电容(5)采用强有力力的分闸机机构，提高高触头分离离速度，拉拉长电弧操动机构：：断路器进进行合闸、、分闸操作作，并保持持在合闸状状态，这些些任务全靠靠操动机构构完成。隔离开关主要用途没有灭弧功功能,隔离电压,倒闸操作分合小电流流：分、合合避雷器、、电压互感感器和空载载母线分、合励磁磁电流不超超过2A的空载变压压器关、合电容容电流不超超过5A的空载线路路隔离开关的的种类安装地点：：屋内式和和屋外式绝缘支柱数数目：单柱柱、双柱、、三柱4互感器（43：07）互感器的作作用互感器包括括电流互感感器（TA或CT）和电压互感感器（TV或PT）。（1）将一次回回路的高电电压和大电电流变为二二次回路标标准的低电电压（100V）和小电流（（5A1A）），使测量仪表表和保护装装置标准化化、小型化化，并使其其结构轻巧巧、价格便便宜和便于于屏内安装装。（2）使二次设设备与高压部分隔隔离，且互感器二次次侧均接地，从而保保证了设备和和人人身身安安全全。。CT（电电流流互互感感器器））充油油的的：：油油位位计计充SF6气体体的的：：压压力力表表PT（电电压压互互感感器器））充油油的的：：油油位位计计仿真真变变电电站站演演示示：：CT和PT互感感器器录录像像（44：05）避雷雷器器泄露露雷雷电电电电流流、、防御御过过电电压压阻波波器器阻止止高高频频信信号号进进入入厂厂站站内内高频频保保护护：：线线路路保保护护的的一一种种，，电电网网故故障障时时，，线线路路两两端端的的收收发发讯讯机机发发出出高高于于工工频频（（50HZ）的的信信号号，，由由阻阻波波器器限限制制该该高高频频只只在在本本线线路路上上传传输输。。悬挂挂式式（（251）支撑撑式式（（253）各种种电电气气设设备备根根据据工工作作的的要要求求和和它它们们的的作作用用，，依依一一定定次次序序用用导导线线连连接接成成的的电电路路，，称称为为电电气气接接线线。。一次次设设备备连连接接成成的的电电路路成成为为电电气气主主接接线线。。二次次设设备备连连成成的的电电路路称称为为二二次次电电路路。。7电气气主主接接线线及及配配电电装装置置（（45：09）电气气主主接接线线图图电气气主主接接线线表表明明电电能能汇汇集集和和分分配配的的关关系系以以及及各各种种运运行行方方式式。。主接接线线常常按按规规定定的的图图形形符符号号画画成成单单线线图图的的形形式式，，单单线线图图画画出出的的是是单单相相电电路路，，实实际际上上表表示示三三相相电电路路。。断路路器器和和隔隔离离开开关关画画成成断断开开状状态态。。电气气主主接接线线图图举举例例配电电装装置置由开开关关电电器器、、保保护护和和测测量量电电器器、、母母线线和和必必要要的的辅辅助助设设备备和和建建筑筑物物组组成成的的整整体体，，用用来来接接受受和和分分配配电电能能的的装装置置。。按电电气气设设备备装装设设地地点点，，分分屋屋内内和和屋屋外外配配电电装装置置。。单母母线线接接线线单母母线线分分段段双母母线线带带旁旁路路第7节火火力力发发电电厂厂的的运运行行（1）机机组组的的启启动动和和停停运运机组组启启动动的的过过程程：：锅炉炉点点火火、、升升压压、、并并入入母母管管、、汽轮轮机机暖暖管管、、暖暖机机、、冲冲转转、、升升速速、、发电电机机与与电电力力系系统统并并列列、、带带负负荷荷机组组启启动动和和停停运运时时间间长长的的原原因因：：锅炉炉与与汽汽轮轮机机体体积积大大、、部部件件重重，，特特别别是是高高参参数数大大容容量量锅锅炉炉的的汽汽包包钢钢板板特特厚厚，，汽汽轮轮机机的的结结构构复复杂杂、、精精密密。。启启动动不不能能太太快快，，保保证证各各部部件件的的温温度度均均匀匀上上升升，，防防止止因因温温升升不不均均而而发发生生变变形形、、弯弯曲曲、、连连接接部部位位松松动动、、动动静静部部分分之之间间发发生生摩摩擦擦等等不不良良后后果果。。在停炉、停机机后，同样要要注意保证冷冷却均匀，防防止金属部件件冷却太快。。中温中压锅炉炉（点火-并入母管）：：2~4h高温高压锅炉炉：4~5h中温中压汽轮轮机（暖管、、机-带满负荷）：：1.5~2.5h高温高压汽轮轮机：4~5h参数越高，容容量越大，启启动时间越长长。单元机组一般般采用滑参数数启动锅炉启动后当当参数还很低低时汽轮机就就开始启动，，随着锅炉汽汽压、汽温的的升高，汽轮轮机转速也逐逐步提高到额额定转速，当当发电机并入入系统并带上上一定负荷后后，蒸汽参数数才能达到额额定值。这种种启动方式可可以缩短启动动时间一半，，并可减少汽汽水损失。（2）安全运行火电厂生产过过程复杂，主主辅设备较多多，任何一台台设备发生事事故，都会不不同程度地影影响安全运行行，甚至会造造成主要设备备损坏、全厂厂停电和人身身伤亡等严重重后果。由于结垢、腐腐蚀、磨损和和超温，造成成炉管爆破。。锅炉灭火后处处理不当，造造成炉膛爆炸炸。锅炉缺水、满满水汽轮机严重超超速而遭破坏坏，甚至引起起人身伤亡。。汽轮机叶片断断裂。轴瓦烧坏或火火灾发电机或主变变压器绕组烧烧坏全厂停电误操作造成人人身伤亡、设设备损坏或停停电看录像：防止止全厂停电事事故(30分钟)（3）经济运行主要经济指标标供电煤耗：发发电厂每向外外供1kWh电所消耗的标标准煤。蒸汽参数越高高，煤耗越低低厂用电率：发发电厂本身消消耗的电量占占发电量的百百分数。降耗的主要措措施：控制运运行小指标第8节火力发电厂自自动化（1）作用利用各种自动动化仪表和装装置（包括计计算机系统））对火力发电电厂生产过程程进行监视、、控制和管理理，使之安全全、经济运行行的技术。（2）自动化发展展历程就地控制方式式：主要运行行参数靠人工工控制单元控制方式式机炉电集中布布置在单元控控制室。仍由由机炉电运行行人员分别进进行监视和控控制。分散控制系统统将各种不同的的控制功能分分别由数台以以微处理器为为核心的装置置来实现，集集中监视、分分散控制。图6.3火电厂集控运运行图6.5仿真装置系统统配置小结6、电气设备（1）电气设备:由一次设备和和二次设备组组成一次设备：发发电机、电动动机、变压器器、断路器、、隔离开关、、电抗器、避避雷器、母线线、架空线、、电缆等二次设备：电电压互感器PT、电流互感器器CT、电压压表、、电流流表、、功率率因数数表、、继电电保护护及自自动装装置、、直流