1、余熱電站培訓(xùn)資料( 七)中材節(jié)能股份有限公司2012.02目錄130130130134136138140140141142143144 145147148151151152第一章水泥余熱發(fā)電電氣主接線第一節(jié)電氣主接線的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)一、水泥余熱發(fā)電的電氣主接線的特點(diǎn)：水泥余熱發(fā)電是利用水泥熟料生產(chǎn)過(guò)程中的中、低品位的余熱，利用AQC和 SP鍋爐，將鍋爐中的介質(zhì)水變?yōu)檎羝ネ苿?dòng)汽輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。它是屬于資源綜合利用的小型熱力發(fā)電站。余熱發(fā)電站發(fā)出的電力一般是并網(wǎng)不上網(wǎng)， 自發(fā)自用，即發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能，通過(guò)本企業(yè)的總降壓變電所的 6kV 母線，與電網(wǎng)相并列。但根據(jù)電力公司的要求，自發(fā)自用的用戶(hù)，

2、 不得向電網(wǎng)輸送電能， 其所發(fā)的有功功率， 應(yīng)全部用于本企業(yè)的用電設(shè)備。這實(shí)際上是在發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)并列后，減少?gòu)碾娋W(wǎng)吸收有功功率。余熱發(fā)電的電氣主接線的特點(diǎn)： 電站的受電與電站的饋電， 共用同一個(gè)回路。二、余熱發(fā)電的主接線圖：從后附主接線圖中我們可以看到， 余熱電站主接線主要由發(fā)電機(jī)側(cè) 6kV 母線和 6kV 系統(tǒng)側(cè)母線兩段組成。 其中發(fā)電機(jī)側(cè) 6kV 母線分別接有 16MW發(fā)電機(jī)、6kV電壓互感器柜一臺(tái)、勵(lì)磁變進(jìn)線開(kāi)關(guān)一臺(tái)、勵(lì)磁專(zhuān)用電壓互感器柜一臺(tái)，6kV 系統(tǒng)側(cè)母線分別接有聯(lián)絡(luò)線開(kāi)關(guān)一臺(tái)、系統(tǒng)側(cè) 6kV 電壓互感器柜一臺(tái)、站用變壓器進(jìn)線開(kāi)關(guān)一臺(tái)、 循環(huán)泵電機(jī)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)三臺(tái)、 旁路電源聯(lián)絡(luò)線開(kāi)關(guān)

3、一臺(tái)， 兩段開(kāi)關(guān)通過(guò)一臺(tái)發(fā)電機(jī)出口斷路器相連。當(dāng)余熱發(fā)電站建成后， 必須與本企業(yè)的總降某段母線相聯(lián)結(jié)， 通過(guò)總降母線與系統(tǒng)同期并列運(yùn)行。 這樣，余熱發(fā)電在總降母線下有一臺(tái)聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)柜， 我們稱(chēng)之為 13AH，在余熱電站有一臺(tái)聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)柜，我們稱(chēng)之為 11AH；發(fā)電機(jī)的同期并列開(kāi)關(guān)柜為 5AH。在余熱電站未運(yùn)行之前， 通過(guò)總降的 13 AH開(kāi)關(guān)柜將總降的電能輸送至 8AH、7AH開(kāi)關(guān)柜，供余熱電站啟動(dòng)輔機(jī)設(shè)備。 當(dāng)發(fā)電機(jī)發(fā)電后， 通過(guò) 5AH、11AH開(kāi)關(guān)、電纜及 13AH開(kāi)關(guān)與電網(wǎng)同期并列，將電能輸送到總降的某段母線上；同時(shí)通過(guò)7AH開(kāi)關(guān)柜，向站用變壓器供電，即向電機(jī)控制中心（ MCC）供電。第二

4、節(jié)高壓開(kāi)關(guān)柜及高壓電器設(shè)備高壓電氣設(shè)備是指：高壓開(kāi)關(guān)柜、電流互感器（ CT）、電壓互感器（ VT）、補(bǔ)償電容器、避雷器等。下面我們著重介紹高壓開(kāi)關(guān)柜。一、高壓開(kāi)關(guān)柜的基本構(gòu)造及要求：高壓開(kāi)關(guān)柜由殼體、 一次線路設(shè)備和二次線路設(shè)備所組成。 殼體一般選用優(yōu)質(zhì)鋼材焊接而成， 具有足夠的剛度和機(jī)械強(qiáng)度， 其內(nèi)部的一次線路設(shè)備與支撐及外殼有足夠的安全距離，同時(shí)又要方便檢查和維護(hù)。一次線路設(shè)備一般有高壓隔離開(kāi)關(guān)、高壓熔斷器、斷路器、電壓互感器、電流互感器、避雷器等。二次線路設(shè)備有繼電器、儀表及其他二次設(shè)備。高壓開(kāi)關(guān)柜必須具備“五防”功能的技術(shù)要求。這“五防”功能是：、防止誤分、合斷路器；、防止帶負(fù)荷分、

5、合隔離開(kāi)關(guān)或隔離插頭；、防止接地開(kāi)關(guān)合上時(shí)（或帶接地線）送電；、防止帶電合接地開(kāi)關(guān)（或掛接地線）；、防止誤入帶電隔離室；根據(jù)上述的“五防”功能的要求，高壓開(kāi)關(guān)柜的不同型號(hào)的產(chǎn)品，應(yīng)采取相應(yīng)的具體措施，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、靈活、可靠地保證高壓開(kāi)關(guān)柜在各種不同狀態(tài)時(shí)，都能防止上述五種錯(cuò)誤操作及工作人員誤入帶電間隔。 這里所指的高壓開(kāi)關(guān)柜的不同工作狀態(tài)，是指高壓開(kāi)關(guān)柜除了工作位置之外的接地位置、 試驗(yàn)位置和移開(kāi)位置。這些位置定義如下：、工作位置（接通位置） 。高壓開(kāi)關(guān)柜的可移開(kāi)部件處于完全連接位置。、試驗(yàn)位置（可抽出部件的） 。高壓開(kāi)關(guān)柜可抽出部件所處的位置，使主回路形成隔離斷口或分離，而控制回路是接通的。、

6、斷開(kāi)位置（可抽出部件的） 。高壓開(kāi)關(guān)柜可抽出部件所處的位置，使主回路形成隔離斷口或分離， 并使可抽出部件仍與外殼保持機(jī)械聯(lián)系， 而輔助回路可以不斷開(kāi)。對(duì)高壓開(kāi)關(guān)柜的外殼， 柜內(nèi)各組件布置都必須符合國(guó)家的有關(guān)技術(shù)規(guī)范和技術(shù)要求。高壓開(kāi)關(guān)柜的基本構(gòu)造和布置大體如下：、高壓開(kāi)關(guān)柜的核心部件是斷路器，它置于開(kāi)關(guān)柜的斷路器室內(nèi)，該室內(nèi)裝有手車(chē)導(dǎo)軌，手車(chē)能在“工作” 、“試驗(yàn) / 隔離”位置之間移動(dòng)。、根據(jù)用途，手車(chē)可分為斷路器手車(chē)， VT、CT手車(chē)及隔離手車(chē)等。、母線室，高壓開(kāi)關(guān)柜的主母線置于其中。高壓母線以絕緣做支撐，互相之間以高強(qiáng)度螺栓連接，連接處應(yīng)有專(zhuān)門(mén)的絕緣罩隔離。、電纜室，有電纜的連接樁頭，有

7、固定電纜和零序電流互感器的位置和地方。、低壓室（儀表室），放置儀表、繼電保護(hù)裝置、操作開(kāi)關(guān)和二次設(shè)備。、接地開(kāi)關(guān)，主要是手動(dòng)操作，操作機(jī)構(gòu)連桿上裝有機(jī)械連鎖機(jī)構(gòu)，與斷路器手車(chē)進(jìn)行連鎖。、避雷器，現(xiàn)在使用真空斷路器的高壓開(kāi)關(guān)柜上均裝有氧化鋅避雷器，用來(lái)防止操作過(guò)電壓。根據(jù)設(shè)備功能不同， 柜內(nèi)分別裝有電壓互感器、 電流互感器、 避雷器和電壓互感器用的熔斷器。電壓互感器、電流互感器用于繼電保護(hù)、電氣測(cè)量、監(jiān)視；熔斷器則用于電壓互感器的一次側(cè)，防止電壓互感器的一次側(cè)短路。避雷器用于防止操作過(guò)電壓和系統(tǒng)過(guò)電壓。這里要再次強(qiáng)調(diào)，電壓互感器二次側(cè)不得短路， 電流互感器二次側(cè)不得開(kāi)路。二、高壓斷路器高壓開(kāi)關(guān)柜

8、的關(guān)鍵設(shè)備之一是斷路器，下面將對(duì)斷路器作一介紹。1. 高壓斷路器的幾個(gè)基本參數(shù)額定電壓：額定電壓是保證斷路器長(zhǎng)期穩(wěn)定工作的電壓。產(chǎn)品銘牌上所標(biāo)注的額定電壓是指斷路器正常工作時(shí)的線電壓， 它決定著斷路器的絕緣尺寸， 也決定斷路器的熄弧條件。額定電流：額定電流是指斷路器可以長(zhǎng)期通過(guò)的最大的電流； 額定電流決定著斷路器的發(fā)熱條件，也將決定導(dǎo)電回路的尺寸。額定短路開(kāi)斷電流： 開(kāi)斷電流是指在某一電壓下， 能正常斷開(kāi)的最大的短路電流。在額定電壓下開(kāi)斷的電流稱(chēng)為額定開(kāi)斷電流， 它表征著斷路器的開(kāi)斷能力。由于開(kāi)斷電流與電壓和電流有關(guān)， 因此，斷路器在不同的額定電壓下， 它的開(kāi)斷能力是不同的，即使是同一電壓，斷

9、路器的額定短路開(kāi)斷電流也是不同的。選擇斷路器的開(kāi)斷能力要從本系統(tǒng)的短路容量來(lái)考慮，這一點(diǎn)是非常重要的。額定斷流容量：由于斷路器的開(kāi)斷能力與開(kāi)斷電流有關(guān)， 也和額定電壓有關(guān)，因此通常采用一個(gè)綜合的值， 即以額定斷流容量來(lái)表示斷路器的開(kāi)斷能力。 對(duì)于三相電路，額定斷流容量用公式Sbrn 3UnIbrn來(lái)表示。式中：Un-額定電壓；Ibrn-額定開(kāi)斷電流。2. 真空斷路器：真空斷路器是以真空作為滅弧和絕緣介質(zhì)。真空是相對(duì)而言的， 它是指絕對(duì)壓力低于一個(gè)大氣壓的氣體稀薄的空間。 氣體稀薄的程度用 “真空度”來(lái)表示。真空度就是氣體的絕對(duì)壓力與大氣壓的差值。氣體的絕對(duì)壓力愈低，其真空度則愈高。我們所指的真

10、空，是氣體壓力在 10 4 毫米汞柱以下的空間，其絕緣強(qiáng)度很高，電弧很容易熄滅。在均勻電場(chǎng)作用下，其絕緣間隙擊穿電壓比一個(gè)大氣壓下空氣、 SF6及變壓器油要高得多。真空電路器有以下特點(diǎn)：（1）頭開(kāi)距短。由于開(kāi)距短，真空滅弧室可以做得很小巧，所需的操作功小，動(dòng)作快。（2）燃弧時(shí)間短，且于開(kāi)斷電流大小無(wú)關(guān)，一般只有半波。（3）熄弧后觸頭間隙介質(zhì)恢復(fù)速度快。（4）由于觸頭在開(kāi)斷電流時(shí)燒損量很少，所以觸頭壽命、機(jī)械壽命長(zhǎng)。（5）體積小，重量輕。（6）能防火防爆。真空斷路器是由真空滅弧室、絕緣支撐、彈簧操作機(jī)構(gòu)等組成的， 其核心部件是真空滅弧室。 真空滅弧室宛如一只大型電子管，所有滅弧領(lǐng)部件都密封在一個(gè)

11、絕緣的玻璃或陶瓷外殼內(nèi)， 動(dòng)觸桿與動(dòng)觸頭的密封靠金屬波紋管來(lái)實(shí)現(xiàn)；波紋管一般采用不銹鋼制成，真空斷路器的開(kāi)斷能力很強(qiáng)，開(kāi)斷電流超過(guò)10 千安。三、馬達(dá)控制中心的進(jìn)線柜的框架斷路器低壓斷路器是低壓配電系統(tǒng)中的重要保護(hù)設(shè)備之一, 特別是馬達(dá)控制中心的進(jìn)線柜上的框架斷路器，其過(guò)流保護(hù)特性可以用它的動(dòng)作特性曲線來(lái)說(shuō)明。圖 3-1 中的 A 曲線是被保護(hù)用電設(shè)備承受故障電流t的能力，隨著電流的增大，允許過(guò)電流的時(shí)間隨之縮aA短。低壓低壓斷路器的過(guò)流保護(hù)的第一段，一般為反時(shí)限特性，當(dāng)通過(guò)斷路器的電流達(dá)到啟動(dòng)電流i 1 時(shí)，保護(hù)裝置延時(shí)啟動(dòng)，其動(dòng)作時(shí)間較長(zhǎng)。但電流超過(guò)i 1t 3bf時(shí)，電流愈大動(dòng)作時(shí)限越短

12、，但最短時(shí)間不會(huì)短于t 3。cd曲線 abf 稱(chēng)為過(guò)電流反時(shí)限特性。由于其最短時(shí)e間（如圖中 t 3）是有限制的，稱(chēng)為有限反時(shí)限特性。這一段過(guò)流保護(hù)適用于過(guò)負(fù)荷保護(hù)。i 1過(guò)流保護(hù)的第二段是短延時(shí)保護(hù)，一般為定時(shí)限，圖 3-1低壓斷路器的三段保護(hù)特性即通過(guò)電路的電流達(dá)到相當(dāng)大時(shí)，第二段保護(hù)經(jīng)過(guò)一個(gè)很短的延時(shí)，（如 0.1 0.4s ）立即跳閘。這一段保護(hù)適用于發(fā)生較小的短路電流的動(dòng)作跳閘之用。一般這一段保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限應(yīng)能調(diào)整， 如不能調(diào)整，應(yīng)當(dāng)在訂貨時(shí)向生產(chǎn)廠家提出具體動(dòng)作時(shí)間。過(guò)流保護(hù)的第三段是瞬時(shí)動(dòng)作保護(hù)。 當(dāng)短路電流足夠大時(shí)， 這一段保護(hù)瞬時(shí)動(dòng)作，斷路器立即跳閘，時(shí)間只有 0.015 0

13、.06s 。在具體選用低壓斷路器時(shí)， 根據(jù)用電負(fù)荷的特點(diǎn)， 可以有過(guò)流保護(hù)配備方式：、只有瞬時(shí)動(dòng)作的脫扣器。一般這種脫扣器為電磁式，即只有一段保護(hù)。、具有長(zhǎng)延時(shí)保護(hù)（即反時(shí)限特性）和短路短延時(shí)；或者過(guò)載長(zhǎng)延時(shí)和短路瞬時(shí)動(dòng)作脫扣器，即具有兩段保護(hù)。、具有長(zhǎng)延時(shí)，短路短延時(shí)，特大短路電流瞬動(dòng)的三段式過(guò)流保護(hù)。一般在 310 倍以上脫扣器額定電流時(shí)， 延時(shí) 0.1 0.4s ，720 倍以上額定電流時(shí)，則脫扣器瞬時(shí)動(dòng)作。四、高壓電力電纜在 11AH與 13AH兩開(kāi)關(guān)柜之間，一般是用電纜連接。 一般采用 YJV-6.6kV 32× 300mm交聯(lián)電力電纜， 即我們平時(shí)所說(shuō)的交聯(lián)聚乙烯絕緣聚氯

14、乙烯護(hù)套電力電纜。1、交聯(lián)電力電纜的構(gòu)造：交聯(lián)聚乙烯絕緣聚氯乙烯護(hù)套電力電纜的構(gòu)造：1) 、導(dǎo)體； 2) 、內(nèi)半導(dǎo)體屏蔽層； 3) 、交聯(lián)聚乙烯絕緣； 4) 、外半導(dǎo)體屏蔽層；5) 、銅帶屏蔽層； 6) 、填充料； 7) 、包帶； 8) 、聚氯乙烯護(hù)套。2、交聯(lián)電力電纜的屏蔽層的作用這種電纜的三層屏蔽層的作用如下： 導(dǎo)體外覆蓋的內(nèi)半導(dǎo)體屏蔽層， 用以防止導(dǎo)體電場(chǎng)對(duì)交聯(lián)聚乙烯絕緣的長(zhǎng)期作用造成的電場(chǎng)分解和腐蝕， 在交聯(lián)聚乙烯絕緣之外的半導(dǎo)體屏蔽層和半導(dǎo)體之外的銅帶屏蔽層的作用是削弱外電場(chǎng)對(duì)交聯(lián)聚乙烯絕緣的作用，確保絕緣性能良好。3、交聯(lián)電力電纜使用注意事項(xiàng)：電力電纜在做電纜頭前后都要做試驗(yàn)（耐壓

15、試驗(yàn)或直流泄漏試驗(yàn)） ，以檢查其絕緣狀況是否良好，有無(wú)損傷，以確保電纜的安全運(yùn)行。第三節(jié)汽輪發(fā)電機(jī)一、同步發(fā)電機(jī)的工作原理同步發(fā)電機(jī)是利用電磁感應(yīng)原理將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能的設(shè)備，其工作原理如圖所示。由圖可見(jiàn)， 同步發(fā)電機(jī)可分為定子和轉(zhuǎn)子兩大部分，定子部分主要由定子鐵芯和繞組組成，分為A、B、C三相，均勻的分布在定于槽中；轉(zhuǎn)子部分由轉(zhuǎn)子鐵芯和繞組組成，繞組通以直流電，建立發(fā)電機(jī)的磁場(chǎng)。當(dāng)轉(zhuǎn)子由原動(dòng)機(jī)（如汽輪機(jī)）帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)時(shí)，產(chǎn)生一旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，定子繞組（導(dǎo)線）切割了轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)的磁力線，就在定子繞組上感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)，當(dāng)定于繞組接通用電設(shè)備時(shí)，定于繞組中即產(chǎn)生三相電流，發(fā)出電能。同步發(fā)電機(jī)的工作原理二、同步發(fā)電

16、視的分類(lèi)類(lèi)同步發(fā)電機(jī)因用途不同， 結(jié)構(gòu)也相差甚大， 一般可按其原動(dòng)機(jī)的類(lèi)別、 本體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、安裝方式等進(jìn)行分類(lèi)。（1）按原動(dòng)機(jī)的類(lèi)別不同，同步發(fā)電機(jī)可分為汽輪發(fā)電機(jī)、水輪發(fā)電機(jī)、燃汽輪發(fā)電機(jī)及柴油發(fā)電機(jī)等。（2）按冷卻介質(zhì)的不同，可分為空氣冷卻、氫氣冷卻和水冷卻等。（3）按主軸安裝方式不同，可分為臥式安裝和立式安裝等。（4）按本體結(jié)構(gòu)不同，可分為隱極式和凸板式、旋轉(zhuǎn)電樞式和旋轉(zhuǎn)磁極式等。同步發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)， 主要是由原動(dòng)機(jī)的特性決定的。 如汽輪發(fā)電機(jī)， 由于轉(zhuǎn)速高達(dá) 3000r min，故極對(duì)數(shù)少，轉(zhuǎn)子采用隱極式，臥式安裝；水輪發(fā)電機(jī)由于轉(zhuǎn)速低（一般在 500r min 以下）故其極對(duì)數(shù)多， 轉(zhuǎn)

17、子采用凸極式， 立式安裝。三、汽輪發(fā)電機(jī)的構(gòu)造汽輪發(fā)電機(jī)的構(gòu)造，主要有這幾大部分：發(fā)電機(jī)的定子、機(jī)座；轉(zhuǎn)子幾部分構(gòu)成。下面就發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子與定子的結(jié)構(gòu)分別進(jìn)行介紹。1、汽輪發(fā)電機(jī)的定子發(fā)電機(jī)的定子是由導(dǎo)磁的鐵心和導(dǎo)電的定子繞組組成。鐵心是用 0.35 0.5mm硅鋼片疊制成的， 直徑小的電機(jī)定子， 由整張硅鋼片沖制疊成，直徑大的發(fā)電機(jī)鐵心， 則由硅鋼片沖成扇形， 然后拼成一個(gè)整圓疊成。每片硅鋼片的兩面都涂有絕緣漆， 以減少鐵心的蝸流損耗。 鐵心用壓板壓緊， 固定在機(jī)座上。三相繞組一般都是繞制成形的，用云母或玻璃絲帶做絕緣，以 120°電角度分布在定子鐵心槽中， 用槽楔壓緊定子的硅鋼片之

18、間留有通風(fēng)孔， 其輸出端三個(gè)頭及中性點(diǎn)的三個(gè)頭全部抽出來(lái)。2、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子 轉(zhuǎn)子是汽輪發(fā)電機(jī)的非常關(guān)鍵的一部分。它的作用就是要產(chǎn)生磁場(chǎng)，以便轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)， 在定子的繞組中感應(yīng)交流電動(dòng)勢(shì)， 同時(shí)將軸上的輸入機(jī)械功率轉(zhuǎn)換為電磁功率。轉(zhuǎn)子上主要有導(dǎo)電的勵(lì)磁繞組和導(dǎo)磁的鐵心所組成。汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子分凸極式和隱極式兩種。 一般來(lái)說(shuō)， 兩極汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子為隱極式，兩極以上轉(zhuǎn)速較低的汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子為凸極式。 下面我們分別來(lái)敘述轉(zhuǎn)子的鐵心和激磁繞組。轉(zhuǎn)子鐵心 由于汽輪發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速很高， 為了很牢固地固定勵(lì)磁繞組， 大容量的汽輪發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子幾乎都是隱極式的。 同時(shí)，由于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速很高， 受離心力的影響，轉(zhuǎn)子的直徑有一

19、定限度。為了增大容量，只能增加轉(zhuǎn)子的長(zhǎng)度，所以轉(zhuǎn)子形成一個(gè)細(xì)長(zhǎng)的圓柱體。轉(zhuǎn)子鐵心要固定激磁繞組并要成為一個(gè)磁體，所以轉(zhuǎn)子鐵心一般由高機(jī)械強(qiáng)度和導(dǎo)磁較好的合金鋼整體鍛造而成，與軸鍛造成一個(gè)整體； 一般轉(zhuǎn)子鍛造的毛坯要經(jīng)過(guò)鈍化處理后再進(jìn)行機(jī)械精加工。由于汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子比較細(xì)長(zhǎng)，勵(lì)磁繞組和轉(zhuǎn)子表面損耗所形成的熱量，散出去是比較困難的。 在汽輪發(fā)電機(jī)的制造工廠里，加工轉(zhuǎn)子的工藝中，一般留有通風(fēng)槽并在槽楔上開(kāi)有通風(fēng)孔進(jìn)行散熱。勵(lì)磁繞組 轉(zhuǎn)子的勵(lì)磁繞組是由扁銅線繞制而， 為同心式繞組。 各線匝之間墊有絕緣，絕緣一般用 0.3mm厚的云母片，繞組與鐵心之間還有“對(duì)地絕緣” 。勵(lì)磁繞組的固定是個(gè)非常重要的問(wèn)題

20、， 一方面要做到固定繞組時(shí)不損壞絕緣， 同時(shí)考慮到因轉(zhuǎn)子的高轉(zhuǎn)速， 離心力很大，壓緊繞組的槽楔必須用機(jī)械強(qiáng)度很高且不導(dǎo)磁的材料，一般用青銅或鋁材做成， 繞組的端部，用護(hù)環(huán)和中心護(hù)環(huán)來(lái)固定。考慮到轉(zhuǎn)子的通風(fēng)冷卻，在轉(zhuǎn)子的繞組的槽楔還設(shè)置通風(fēng)槽，槽面鉆有通風(fēng)空，以利于轉(zhuǎn)子的散熱。四、三相同步交流發(fā)電機(jī)主要技術(shù)參數(shù)產(chǎn)品型號(hào)QF122額定功率16MW額定功率因數(shù)0.8額定電壓6300V額定電流1833A額定轉(zhuǎn)速3000r/min頻率50Hz相數(shù).3極數(shù).2定子線圈接法Y超瞬變電抗 Xd( 標(biāo)么值 )14.56%第四節(jié)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁一、同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁的基本要求：同步發(fā)電機(jī)發(fā)出電能時(shí)， 除原動(dòng)機(jī)供給動(dòng)能外，

21、 還需要有勵(lì)磁系統(tǒng)來(lái)建立磁場(chǎng)。同步電動(dòng)機(jī)、變壓器、輸電線路以及用戶(hù)的用電設(shè)備要消耗無(wú)功功率。如果無(wú)功功率供給不足， 就很難維持電力系統(tǒng)的電壓水平。發(fā)電機(jī)既是有功電2源，又是無(wú)功電源， 而同步發(fā)電機(jī)發(fā)出的無(wú)功功率的大小， 取決于勵(lì)磁電流的大小。勵(lì)磁系統(tǒng)對(duì)發(fā)出無(wú)功功率，維持系統(tǒng)電壓水平是至關(guān)重要的。因此，勵(lì)磁系統(tǒng)應(yīng)能滿(mǎn)足以下基本要求：1、勵(lì)磁系統(tǒng)不應(yīng)受外部電網(wǎng)的影響；（2）、勵(lì)磁系統(tǒng)本身的運(yùn)行應(yīng)該是穩(wěn)定的；（3）、勵(lì)磁系統(tǒng)應(yīng)能保證一定的勵(lì)磁頂值電壓，并且要有一定的勵(lì)磁增長(zhǎng)速度。二、 勵(lì)磁系統(tǒng)概述發(fā)電機(jī)要發(fā)出電來(lái)， 除了需要原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)其旋轉(zhuǎn)外， 還需給轉(zhuǎn)子繞組輸人直流電流（稱(chēng)為勵(lì)磁電流），建立旋轉(zhuǎn)磁

22、場(chǎng)。供給勵(lì)磁電流的電路，稱(chēng)為勵(lì)磁系統(tǒng)，包括勵(lì)磁機(jī)、勵(lì)磁調(diào)節(jié)器及控制裝置等。勵(lì)磁系統(tǒng)由兩個(gè)基本部分組成， 即勵(lì)磁功率單元和勵(lì)磁調(diào)節(jié)器。 勵(lì)磁功率單元，包括交流電源及整流裝置， 它向發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁繞組提供直流勵(lì)磁電流； 勵(lì)磁調(diào)節(jié)器（ AVR）是根據(jù)發(fā)電機(jī)發(fā)出的電流、電壓情況，自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁功率單元的勵(lì)磁電流的大小，以滿(mǎn)足系統(tǒng)運(yùn)行的需要。勵(lì)磁控制系統(tǒng)指勵(lì)磁系統(tǒng)及其控制對(duì)象發(fā)電機(jī)共同組成的閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)。勵(lì)磁控制系統(tǒng)原理框圖如下所示。交 流 勵(lì) 磁 電 源 AC excitation功率整流裝置Power rectifyingdevice磁勵(lì)磁功率單元 excitation power場(chǎng)winding

23、繞unit組發(fā)電機(jī)Generator勵(lì)磁調(diào)節(jié)器 excitation regulator勵(lì)磁調(diào)節(jié)器 excitation regulatorMagneticfield勵(lì)磁控制系統(tǒng)原理框圖（一）勵(lì)磁系統(tǒng)的主要功能勵(lì)磁系統(tǒng)的作用不僅是在發(fā)電機(jī)中建立旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)， 而且還對(duì)發(fā)電機(jī)及電網(wǎng)的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行起著重要作用。勵(lì)磁系統(tǒng)的主要功能是：（1）在正常運(yùn)行情況下，供給發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流，并根據(jù)發(fā)電機(jī)所帶負(fù)荷的變化，自動(dòng)調(diào)整勵(lì)磁電流的大小， 以維持發(fā)電機(jī)的機(jī)端電壓在給定值 （額定電壓值）。（2）當(dāng)發(fā)電機(jī)并列運(yùn)行時(shí)，使各發(fā)電機(jī)組所帶的無(wú)功功率穩(wěn)定并實(shí)現(xiàn)合理分配。（3）在電力系統(tǒng)發(fā)生短路故障、發(fā)電機(jī)端電壓嚴(yán)重下降時(shí)，

24、能對(duì)發(fā)電機(jī)強(qiáng)行勵(lì)磁，使勵(lì)磁電壓迅速增升到頂值 （300MW和 600MW發(fā)電機(jī)強(qiáng)勵(lì)頂值電壓為額定值的 2 倍），以提高電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性；短路故障切除后，使電壓迅速恢復(fù)正常。（4）當(dāng)發(fā)電機(jī)突然甩負(fù)荷時(shí)，能進(jìn)行強(qiáng)行減磁，將勵(lì)磁電流迅速降到安全數(shù)值，以防止發(fā)電機(jī)電壓過(guò)分升高。（5）當(dāng)發(fā)電機(jī)內(nèi)部發(fā)生短路故障（如定于繞組相間短路，轉(zhuǎn)子繞組兩點(diǎn)接地短路）跳閘時(shí)，能對(duì)發(fā)電機(jī)快速滅磁，將勵(lì)磁電流減到零，以減小故障損壞程度。（二）勵(lì)磁方式：交流勵(lì)磁機(jī)旋轉(zhuǎn)硅整流器勵(lì)磁系統(tǒng)。 勵(lì)磁系統(tǒng)主要包括勵(lì)磁變壓器、交流勵(lì)磁機(jī)、整流單元、滅磁單元、自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器、過(guò)電壓保護(hù)裝置等組成。交流勵(lì)磁機(jī)旋轉(zhuǎn)硅整流器勵(lì)磁系統(tǒng)與靜止硅

25、整流器勵(lì)磁系統(tǒng)的主要區(qū)別， 是整流裝置是否與軸同轉(zhuǎn)。 整流裝置與交流主勵(lì)磁機(jī)及發(fā)電機(jī)同軸旋轉(zhuǎn)時(shí)， 三者相對(duì)靜止，所以可直接相連而無(wú)需滑環(huán)、碳刷，因此又稱(chēng)為無(wú)刷勵(lì)磁系統(tǒng)，如圖所示。目前工程中采用的均是旋轉(zhuǎn)二極管形的，旋轉(zhuǎn)可控硅型尚處于試驗(yàn)階段。（a） 旋轉(zhuǎn)二極管勵(lì)孩系統(tǒng)；（ b）旋轉(zhuǎn)可控硅勵(lì)磁系統(tǒng)永磁副勵(lì)磁機(jī)交流勵(lì)磁機(jī)調(diào)節(jié)電路發(fā)電機(jī)電壓檢測(cè)旋轉(zhuǎn)變壓器在無(wú)刷旋轉(zhuǎn)二極管勵(lì)磁系統(tǒng)中，主勵(lì)磁機(jī)一般采用 100Hz 交流勵(lì)磁機(jī)，其10OHz電流經(jīng)整流后直接送入發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組。因省去了滑環(huán)和碳刷，使勵(lì)磁系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于維護(hù)、可靠性高，這對(duì)大容量的汽輪發(fā)電機(jī)組是適用的，但同時(shí)也帶來(lái)兩個(gè)新問(wèn)題：一是不能用常規(guī)

26、方法直接測(cè)量轉(zhuǎn)子電流、 溫度和對(duì)地絕緣，而必須采用其他方法； 二是無(wú)法在發(fā)電機(jī)勵(lì)磁回路裝設(shè)滅磁開(kāi)關(guān)， 而只能裝于交流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁回路，使滅磁時(shí)間延長(zhǎng)。第五節(jié)電力變壓器電力變壓器是電力系統(tǒng)中輸配電能的主要設(shè)備。電力變壓器利用電磁感應(yīng)原理，可以把一種電壓等級(jí)的交流電能方便地變換成同頻率的另一種電壓等級(jí)的交流電能。經(jīng)輸配電線路將發(fā)電廠和變電所的變壓器連接在一起，便構(gòu)成了工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主能源網(wǎng)絡(luò)電力網(wǎng)。、變壓器的基本原理變壓器是根據(jù)電磁感應(yīng)原理工作的，圖所示為變壓器基本原理示意圖。由圖可見(jiàn)，變壓器由兩個(gè)互相絕緣且匝數(shù)不等的繞組， 套在由良好導(dǎo)磁材料制成的同一個(gè)鐵芯上，其中一個(gè)繞組接交流電源，稱(chēng)為一次繞組；

27、另一個(gè)繞組接負(fù)荷，稱(chēng)為二次繞組。 當(dāng)一次繞經(jīng)中有交流電流流過(guò)時(shí)， 則在鐵芯中產(chǎn)生交變磁通 ，其頻率與電源電壓的頻率相同； 鐵芯中的磁通同時(shí)交鏈一、 二次繞組，由電磁感應(yīng)定律可知，一、二次繞組中分別感應(yīng)出與匝數(shù)成正比的電動(dòng)勢(shì)， 其二次繞組內(nèi)感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)，向負(fù)荷輸出電能，實(shí)現(xiàn)了電壓的變換和電能的傳遞。可見(jiàn)，變壓器是利用一、二次繞組匝數(shù)的變化實(shí)現(xiàn)變壓的。一次繞組二次繞組變壓器基本原理示意圖變壓器在傳遞電能的過(guò)程中效率很高， 可以認(rèn)為兩側(cè)電功率基本相等， 所以當(dāng)兩側(cè)電壓變化時(shí)（升壓或降壓） ，則兩側(cè)電流也相應(yīng)變化（變小或變大） ，即變壓器在改變電壓的同時(shí)也改變了電流。二、變壓器的分類(lèi)為適應(yīng)不同的用戶(hù)要

28、求，變壓器分為多種類(lèi)型。1按用途分為（ 1）電力變壓器。在輸配電系統(tǒng)中應(yīng)用，又進(jìn)一步分為升壓變壓器、降壓變壓器、聯(lián)絡(luò)變壓器（連接幾個(gè)不同電壓等級(jí)的電網(wǎng)）等。儀用變壓器。指電流互感器和電壓互感器等，用于儀表測(cè)量、繼電保護(hù)和操作電源。特殊用途變壓器。有整流變壓器、電爐變壓器、焊接變壓器、實(shí)驗(yàn)變壓器等。2 按統(tǒng)組數(shù)分為（ 1）自耦變壓器。高、低壓側(cè)共用一個(gè)繞組，兩側(cè)接線匝數(shù)不同。（ 2）雙繞組變壓器。指每相有高、低壓兩個(gè)繞組。（ 3）三繞組變壓器。每相有高、中、低壓三個(gè)繞組，常用于聯(lián)絡(luò)變壓器。（ 4）分裂繞組變壓器。用作大容量廠用電變壓器。3按相數(shù)分為（ 1）單相變壓器。容量過(guò)大且受運(yùn)輸條件限制時(shí)，

29、在三相電力系統(tǒng)中用三臺(tái)單相變壓器組合成三相變壓器組。（ 2）三相變壓器。用于三相電力系統(tǒng)，三相繞組和鐵芯連為一體。4 按冷卻方式分為（ l ）油浸式變壓器。繞組與鐵芯完全浸在變壓器油里。又可分為：油浸自冷式變壓器 - 油自然循環(huán)進(jìn)行冷卻； 油浸風(fēng)冷式變壓器 - 在散熱器上裝設(shè)風(fēng)扇吹風(fēng)冷卻；強(qiáng)迫油循環(huán)水冷卻變壓器 - 用油泵強(qiáng)迫變壓器油通過(guò)變壓器外專(zhuān)設(shè)的水冷卻器冷卻后再送回變壓器內(nèi)。（ 2）干式變壓器。鐵芯和繞組都由空氣直接冷卻。三、變壓器的額定參數(shù)與銘牌為使變壓器能按照設(shè)計(jì)技術(shù)條件安全、 經(jīng)濟(jì)、合理地運(yùn)行， 制造廠將變壓器的設(shè)計(jì)額定參數(shù)標(biāo)注在銘牌上（又稱(chēng)銘牌值） 。按照額定參數(shù)運(yùn)行，可以保證變

30、壓器長(zhǎng)期可靠的工作，并能達(dá)到設(shè)計(jì)的性能。1變壓器的額定參數(shù)(1) 額定容量初 SN。在銘牌規(guī)定的額定工作狀態(tài)下， 變壓器的容量叫額定容量，對(duì)三相變壓器而言，即三相容量之和，用視在功率 SN表示，單位為 kVA 或MVA。（2）額定電壓化。一次側(cè)額定電壓 U1N，指加到一次繞組上的規(guī)定電壓值；二次側(cè)額定電壓 U2N，指一次側(cè)加入額定電壓 U1N時(shí)，二次側(cè)的空載電壓。額定電壓的單位為 kV。三相變壓器的額定電壓都是指線電壓。（3）額定電流 I N。在額定使用條件下（或根據(jù)發(fā)熱限制而規(guī)定的繞組中允許長(zhǎng)期通過(guò)的電流值），一次側(cè)輸入的電流叫一次側(cè)額定電流，用 I 1N表示；二次側(cè)輸出的電流叫二次側(cè)額定電

31、流，用 I 2N 表示。額定電流都是指線電流，單位為A 或 kA。（4）空載電流 I 0。變壓器加額定電壓空載運(yùn)行時(shí)的電流，常以額定電流的百分比來(lái)表示，可以折算到一次側(cè)，也可折算到二次側(cè)。（5）空載損耗 P0。在變壓器一個(gè)繞組上加入額定電壓，而其余繞組均為開(kāi)路時(shí)，變壓器的有功損耗，用 P0 表示，單位為 kw。（6）短路損耗 Pk。當(dāng)變壓器的一個(gè)繞組通以額定電流，而另一繞組短接時(shí)的有功損耗，用 Pk 表示，單位為 kw。（7）短路電壓（阻抗電壓）百分比Uk 。當(dāng)一個(gè)繞組短接時(shí)，在另一繞組中為產(chǎn)生額定電流所加入的電壓稱(chēng)為短路電壓，以額定電壓的百分比 Uk來(lái)表示。第二章發(fā)電機(jī)的并列第一節(jié)發(fā)電機(jī)的并

32、列操作一、并列操作的意義1 并列操作：我們從電工原理中知道，任何瞬時(shí)電壓可以由下面的解析式來(lái)表示：uUmsin（t ）式中： Um- 電壓幅值，也稱(chēng)作極大值； - 電壓的角頻率； - 初相位Um 、 、稱(chēng)為交流電的三要素。 這三個(gè)重要參數(shù)常被指定為運(yùn)行母線電壓的狀態(tài)量。電壓常用復(fù)數(shù)表示，即 U，表示復(fù)電壓。當(dāng)一臺(tái)發(fā)電機(jī)未并入系統(tǒng)之前，其電壓 UG 與要并列的母線電壓 UX 的狀態(tài)量往往是不相等的， 這就要對(duì)機(jī)組進(jìn)行適當(dāng)?shù)牟僮鳎?使之符合并列條件后， 再允許斷路器合閘，將發(fā)電機(jī)并入電網(wǎng)運(yùn)行。這一系列操作稱(chēng)之為并列操作。2 并列操作遵循的原則：同步發(fā)電機(jī)并列操作應(yīng)遵循以下二項(xiàng)原則：1并列斷路器合閘

33、時(shí)，沖擊電流應(yīng)盡可能小，其瞬時(shí)值不超過(guò)12 倍的額定電流。（2）發(fā)電機(jī)并入電網(wǎng)后，應(yīng)能迅速進(jìn)入同步運(yùn)行狀態(tài)，其暫態(tài)過(guò)程要短，以減少對(duì)系統(tǒng)的擾動(dòng)。3 同步發(fā)電機(jī)并列的條件：（1） U U電壓幅值相等。 U- 發(fā)電機(jī)電壓幅值； U 電網(wǎng)電壓幅值；GXGX（2） X或 ffX頻率相等。 or f f 0GGGXGX（3）相角差為零。 0 在這三個(gè)狀態(tài)參數(shù)下，并列的合閘沖擊電流等于零；且并列后，發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)立即進(jìn)入同步運(yùn)行，不發(fā)生任何擾動(dòng)。二、非同期并列所造成的不良后果實(shí)際運(yùn)行中，待并發(fā)電機(jī)的調(diào)節(jié)系統(tǒng)并不是按照前述三個(gè)理想條件進(jìn)行調(diào)節(jié)的，只要并列時(shí)合閘沖擊電流盡可能地小，不危及設(shè)備安全，對(duì)電網(wǎng)影響較小

34、，合閘后發(fā)電機(jī)能被迅速拉入同步即可。但是，如果嚴(yán)重偏離前述三個(gè)理想條件，就會(huì)形成發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)非同期并列，這是電廠最嚴(yán)重的事故之一， 也是對(duì)發(fā)電機(jī)最危險(xiǎn)的一種沖擊，使得發(fā)電機(jī)在并列中產(chǎn)生嚴(yán)重的不良后果。我們分別以三種情況來(lái)進(jìn)行分析：1 、電壓幅值差：如果在并列操作時(shí)， f Gf X U GUX =0則合閘沖擊電流有效值主要為無(wú)功電流分量，最大瞬時(shí)值為I hm1.8 2I h 。沖擊電流有效值為：IhmGXdx） =（UU）/ （X+X式中： UG-發(fā)電機(jī)電壓有效值， UX-電網(wǎng)電壓有效值；Xd-發(fā)電機(jī)直軸次暫態(tài)電抗；Xx-電力系統(tǒng)等值電抗。由此可見(jiàn)，沖擊電流主要為無(wú)功分量， 它產(chǎn)生的電動(dòng)力對(duì)發(fā)電

35、機(jī)的繞組產(chǎn)生影響，特別是發(fā)電機(jī)端部的繞組， 因?yàn)樵陔姍C(jī)槽中的繞組有依托， 而端部繞組無(wú)依托，機(jī)械強(qiáng)度最薄弱，所以要特別注意對(duì)它造成的危害。2、合閘相角差：如果在并列操作時(shí)， UGUX f gf x 02Eq這時(shí)的沖擊電流有效值為：Ih-sin-2Xq X x式中：Xq-發(fā)電機(jī)交軸次暫態(tài)電抗Eq-發(fā)電機(jī)交軸次暫態(tài)電勢(shì)Xx-電力系統(tǒng)等值電抗當(dāng)相角差較小時(shí)， 這種沖擊電流主要為有功電流分量， 說(shuō)明合閘后發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)間立即交換有功功率； 單向轉(zhuǎn)矩會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的機(jī)械應(yīng)力， 從而使轉(zhuǎn)軸受到突然沖擊，甚至造成發(fā)電機(jī)彎軸的嚴(yán)重后果。 這對(duì)通常認(rèn)為， 電壓的相角差不超過(guò)10°是比較滿(mǎn)意的。3頻率差：設(shè)待

36、并發(fā)電機(jī) UG 與電網(wǎng)電壓 UX 相等，即U GUX, fG f X或GX由此可見(jiàn)， us 為正弦脈動(dòng)波，其最大幅值為 2UG或 2Ux，所以 Us 又稱(chēng)脈動(dòng)電壓。這時(shí)斷路器兩側(cè)間電壓差 us 為一脈動(dòng)電壓。當(dāng) e 從 0 到時(shí)， us 的幅值從 0變到最大值 2UG；當(dāng) e 從 到 2時(shí)，us 的幅值又從最大值 2UG 變到 0，轉(zhuǎn)動(dòng)一圈的時(shí)間為脈動(dòng)周期 Ts。又 s=2 fs ，故脈動(dòng)周期 Ts=1/fs=/ s 式中 f e 為額定頻率。脈動(dòng)電壓周期 Ts、滑差頻率 fs 和滑差角頻率 s 都可以用來(lái)表示待并發(fā)電機(jī)的頻率與電網(wǎng)頻率的相差程度。還需指出，如果頻率差較大，即使合閘時(shí)相角差 e

37、 很小，滿(mǎn)足并列要求，但這時(shí)并入電網(wǎng)的發(fā)電機(jī)需要經(jīng)歷一個(gè)很常的暫態(tài)過(guò)程才能進(jìn)入同步運(yùn)行狀態(tài)，嚴(yán)重時(shí)甚至失去同步，這也是不允許的。第二節(jié)發(fā)電機(jī)的同期并列一、自同期并列 ：自同期并列操作是指將一臺(tái)未加勵(lì)磁的發(fā)電機(jī)組升速到接近電網(wǎng)頻率，滑差頻率 s 不超過(guò)允許值，而且機(jī)組的加速度小于某一給定值的條件下，首先合上并列斷路器，接著合上勵(lì)磁開(kāi)關(guān)，給轉(zhuǎn)子加上勵(lì)磁電流，在發(fā)電機(jī)的電勢(shì)逐漸增長(zhǎng)過(guò)程中，由系統(tǒng)將發(fā)電機(jī)拉入同步。發(fā)電機(jī)以自同期的方式投入電網(wǎng)時(shí)，未加勵(lì)磁的發(fā)電機(jī)在投入電網(wǎng)的瞬間，發(fā)電機(jī)的端電壓 UG與沖擊電流成正比。發(fā)電機(jī)的母線電壓瞬時(shí)下降，將影響其他用電設(shè)備的正常工作，因此，自同期的并列的方式現(xiàn)已很

38、少采用。二、準(zhǔn)同期并列的條件：同期并列要求在合閘前調(diào)節(jié)待并發(fā)電機(jī)，使其同時(shí)滿(mǎn)足以下三個(gè)條件：（ 1）頻率條件：使待并發(fā)電機(jī)的頻率接近系統(tǒng)頻率，一般不超過(guò)0.2 0.5 ；（ 2）電壓條件：使待并發(fā)電機(jī)的電壓接近系統(tǒng)電壓，一般不超過(guò)510；（ 3）相角條件：通常相角差不宜超過(guò) 10°。由于準(zhǔn)同期并列能通過(guò)調(diào)節(jié)待并發(fā)電機(jī)的電壓、頻率和相角，使得上述三個(gè)條件同時(shí)獲得滿(mǎn)足，所以合閘后沖擊電流很小，發(fā)電機(jī)能馬上被拉入同步，對(duì)系統(tǒng)幾乎不發(fā)生擾動(dòng)。因此，在正常情況下，一般都是采用準(zhǔn)同期并列操作。三、準(zhǔn)同期并列的類(lèi)型：（ 1）手動(dòng)準(zhǔn)同期 ：發(fā)電機(jī)的電壓、頻率的調(diào)整及合閘操作都是由運(yùn)行人員以手動(dòng)進(jìn)行，

39、只有在控制回路中裝設(shè)非同期合閘閉鎖裝置， 以防止由于運(yùn)行人員誤發(fā)合閘脈沖所造成的非同期合閘。（ 2）自動(dòng)準(zhǔn)同期： 同期裝置能自動(dòng)對(duì)頻率、電壓進(jìn)行調(diào)整，當(dāng)同期條件滿(mǎn)足后，自動(dòng)同期裝置能選擇適當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)，自動(dòng)地發(fā)出合閘脈沖。第三節(jié)同步發(fā)電機(jī)的調(diào)節(jié)同步發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)同期并列后， 發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)并列后的功率變化， 總要引起電網(wǎng)的電壓和頻率的波動(dòng)， 同步發(fā)電機(jī)與無(wú)窮大電網(wǎng)并列以后，輸出有功功率和無(wú)功功率。一、有功功率的調(diào)節(jié)：同步發(fā)電機(jī)與無(wú)窮大電網(wǎng)同期并列后，當(dāng)沒(méi)有向電網(wǎng)輸送功率時(shí)，這時(shí)的發(fā)電機(jī)的輸入功率 P1 全部消耗在無(wú)載損耗 p0 上，即，無(wú)載損耗中包括二部分，機(jī)械損耗和鐵損耗。機(jī)械損耗又包括軸承的摩擦、

40、通風(fēng)及風(fēng)摩損、電刷與滑環(huán)摩擦損耗。如果我們要向電網(wǎng)發(fā)出有功功率， 那么必須增加發(fā)電機(jī)的輸入功率 P1，即增加原動(dòng)機(jī)的力矩 M1，如像汽輪發(fā)電機(jī)，必須加大汽輪機(jī)進(jìn)汽閥門(mén)開(kāi)度，增大進(jìn)汽量。這時(shí)，作用在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子上的力矩加大，使得轉(zhuǎn)子加速，發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子會(huì)略高于同步轉(zhuǎn)速。 故向電網(wǎng)發(fā)出一個(gè)有功功率， 同時(shí)對(duì)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生一個(gè)制動(dòng)電磁力矩，使轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速不再升高。當(dāng)最后達(dá)到平衡時(shí)，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速仍為同步轉(zhuǎn)速。當(dāng)同步發(fā)電機(jī)與無(wú)窮大電網(wǎng)并列時(shí)，只需要調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的輸入機(jī)械功率， ，這時(shí)的發(fā)電機(jī)自己會(huì)改變電磁功率的大小， 輸出功率也相應(yīng)改變，達(dá)到新的平衡。當(dāng)我們逐漸增加輸入功率， 使電磁功率達(dá)到最大值時(shí)， 仍繼續(xù)加大輸入機(jī)

41、械功率，這時(shí)電磁功率反而減小， 功率不能保持平衡， 剩余的功率就會(huì)使轉(zhuǎn)子加速，從而使轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速大于同步轉(zhuǎn)速，失去同步，或者叫同步機(jī)失去“靜態(tài)穩(wěn)定” 。總之發(fā)電機(jī)在運(yùn)行中對(duì)有功負(fù)荷的調(diào)整，是通過(guò)汽輪機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行的，當(dāng)需增加有功負(fù)荷時(shí)，就加大進(jìn)汽量；當(dāng)需減小有功負(fù)荷時(shí)，就減小進(jìn)汽量，以保持發(fā)電與負(fù)荷的平衡，維持發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速恒定二、無(wú)功功率的調(diào)節(jié)：電網(wǎng)的總負(fù)載中， 有有功功率， 也有無(wú)功功率， 這是因?yàn)橛械呢?fù)載需要無(wú)功功率，例如異步電動(dòng)機(jī)和變壓器都需要電感性無(wú)功功率。 整個(gè)電網(wǎng)如果無(wú)功功率發(fā)的不夠，就會(huì)導(dǎo)致整個(gè)電網(wǎng)的電壓下降，這對(duì)用戶(hù)是很不利的。因此，同步發(fā)電機(jī)并列以后，不但要向電網(wǎng)發(fā)出有功功率

42、，同時(shí)也要向電網(wǎng)發(fā)出無(wú)功功率。發(fā)電機(jī)在運(yùn)行中對(duì)無(wú)功負(fù)荷的調(diào)整，是通過(guò)改變發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流來(lái)實(shí)現(xiàn)的。通常利用自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器（簡(jiǎn)稱(chēng)調(diào)節(jié)器）自動(dòng)調(diào)節(jié)，也可手動(dòng)調(diào)節(jié)。（1）自動(dòng)調(diào)節(jié)方式。這是主要運(yùn)行方式，即根據(jù)發(fā)電機(jī)端電壓的變化，采用負(fù)反饋原理對(duì)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，以維持發(fā)電機(jī)端電壓的恒定。（2）手動(dòng)控制方式。當(dāng)自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器因有故障失去作用時(shí)，改用由運(yùn)行人員手動(dòng)操作調(diào)節(jié)方式。一般自動(dòng)調(diào)節(jié)為主要方式，手動(dòng)調(diào)節(jié)為備用方式。功率因數(shù)（ cos ）是電能質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要指標(biāo)。當(dāng)有功負(fù)荷不變而調(diào)整無(wú)功負(fù)荷時(shí)，功率因數(shù)即改變，無(wú)功負(fù)荷減少時(shí)，功率因數(shù)增加；無(wú)功負(fù)荷增加時(shí)，功率因數(shù)下降。發(fā)電機(jī)的功率因數(shù)

43、一般應(yīng)限在 0.95 以?xún)?nèi)，否則易進(jìn)相運(yùn)行，若發(fā)現(xiàn)進(jìn)相運(yùn)行，應(yīng)增大勵(lì)磁電流；若此時(shí)定子電流過(guò)大，則減少有功功率，否則將引起發(fā)電機(jī)振蕩或失步。三、同步發(fā)電機(jī)的調(diào)相運(yùn)行同步發(fā)電機(jī)空載運(yùn)行時(shí)，從電網(wǎng)吸收有功功率（即發(fā)電機(jī)變?yōu)殡妱?dòng)機(jī)）以維持同步旋轉(zhuǎn)。此時(shí)加大勵(lì)磁（過(guò)勵(lì)運(yùn)行） ，則向電網(wǎng)送感性無(wú)功功率；欠勵(lì)運(yùn)行時(shí)，則吸收電網(wǎng)中的感性無(wú)功，發(fā)電機(jī)變成了調(diào)相機(jī)（或稱(chēng)同步補(bǔ)償機(jī)） 。當(dāng)輸電線路很長(zhǎng)時(shí)， 線路本身具有電容， 當(dāng)終端負(fù)荷變化時(shí)要維持端電壓不波動(dòng)是很困難的。 所以接上同步補(bǔ)償機(jī)， 通過(guò)調(diào)節(jié)其勵(lì)磁電流， 可以控制功率因數(shù)，保持電網(wǎng)電壓恒定。四、發(fā)電機(jī)的解列與停機(jī)發(fā)電機(jī)要解列時(shí)，應(yīng)先將有功負(fù)荷降至零時(shí)，

44、斷開(kāi)發(fā)電機(jī)斷路器，將發(fā)電機(jī)解列。當(dāng)跳開(kāi)發(fā)電機(jī)斷路器解列后， 如果發(fā)電機(jī)需停下來(lái)， 應(yīng)再跳開(kāi)滅磁開(kāi)關(guān)， 并通知汽輪機(jī)值班員減速停機(jī)。停機(jī)后拉開(kāi)發(fā)電機(jī)出線隔離開(kāi)關(guān)。第三章余熱發(fā)電的繼電保護(hù)第一節(jié)繼電保護(hù)的基本任務(wù)及其基本要求一繼電保護(hù)在電力系統(tǒng)中的重要地位電力系統(tǒng)在運(yùn)行中， 可能會(huì)發(fā)生各種故障及不正常運(yùn)行狀態(tài)。 最常見(jiàn)的也是最危險(xiǎn)的是電力系統(tǒng)發(fā)生的各種類(lèi)型的短路。 系統(tǒng)發(fā)生短路時(shí)可能會(huì)造成以下嚴(yán)重后果：通過(guò)短路點(diǎn)的巨大的短路電流和燃起的電弧，使故障元件遭到破壞；短路電流通過(guò)非故障元件， 由于發(fā)熱和電動(dòng)力的作用， 引起它們的破壞或縮短使用壽命；電力系統(tǒng)中部分地區(qū)電壓大大降低， 破壞了用戶(hù)的工作穩(wěn)定性

45、或影響產(chǎn)品質(zhì)量；破壞電力系統(tǒng)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性， 引起系統(tǒng)振蕩， 甚至使系統(tǒng)瓦解。因此，電力系統(tǒng)發(fā)生短路故障，其后果往往是十分嚴(yán)重的。電力系統(tǒng)中， 電氣元件正常工作遭到破壞， 但沒(méi)有發(fā)生故障， 這種情況屬于不正常運(yùn)行狀態(tài)。 例如，因負(fù)荷超過(guò)電氣設(shè)備的額定值而引起的電流升高 （一般稱(chēng)為過(guò)負(fù)荷），就是一種不正常的運(yùn)行狀態(tài)。由于過(guò)負(fù)荷，使元件載流部分和絕緣材料的溫度升高，加速絕緣老化和破壞，就有可能發(fā)生事故。故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)都可能在電力系統(tǒng)中引起事故。 所謂事故，就是指系統(tǒng)或其中的一部分正常工作遭到破壞， 并造成對(duì)用戶(hù)少送電或電能質(zhì)量 （電壓、頻率、供電可靠性）變壞到不容許的地步， 甚至造成人身傷

46、亡和電氣設(shè)備的破壞。在電力系統(tǒng)中發(fā)生事故，除了自然因素（如遭到雷擊）以為，一般都是設(shè)備制造上的缺陷， 設(shè)計(jì)和安裝上的錯(cuò)誤， 檢修質(zhì)量不高， 或運(yùn)行維護(hù)不當(dāng)所引起的。因此，除了要充分發(fā)揮人的主觀能動(dòng)性以外，還應(yīng)采取積極措施，消除或減少故障的可能性。此外，一但事故發(fā)生，必須迅速地有選擇性地切除故障元件，這是保證電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的最有效的方法。切除故障元件的時(shí)間通常要求小到十分之幾甚至百分之幾秒， 這么短的時(shí)間， 只有通過(guò)設(shè)置在電氣元件上的繼電保護(hù)裝置，才有可能滿(mǎn)足這個(gè)要求。二繼電保護(hù)的基本任務(wù)及對(duì)它的基本要求1、繼電保護(hù)裝置的定義：繼電保護(hù)裝置就是指能反映電力系統(tǒng)中電氣元件發(fā)生故障或不正常狀態(tài)，并

47、動(dòng)作于斷路器跳閘或發(fā)出信號(hào)的一種自動(dòng)裝置。2、繼電保護(hù)的基本任務(wù)繼電保護(hù)裝置應(yīng)能自動(dòng)、迅速、有選擇性地將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，保證其他無(wú)故障元件部分迅速恢復(fù)正常運(yùn)行，使故障元件免于繼續(xù)遭到破。反映電氣元件的不正常運(yùn)行狀態(tài)，并根據(jù)運(yùn)行維護(hù)條件，動(dòng)作于發(fā)出信號(hào)、減負(fù)荷或跳閘。此時(shí)，一般不要求保護(hù)迅速動(dòng)作，而是帶有一定的延時(shí)，以保證選擇性。3、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的基本要求動(dòng)作于跳閘的繼電保護(hù)，在技術(shù)上應(yīng)滿(mǎn)足四個(gè)基本要求，即：、選擇性 ： 繼電保護(hù)動(dòng)作的選擇性是指保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)，僅將故障元件從電力系統(tǒng)切除， 使停電范圍盡量縮小， 以保證系統(tǒng)中的無(wú)故障部分仍能繼續(xù)安全運(yùn)行。、速動(dòng)性：快速地切除故障可以

48、提高電力系統(tǒng)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性，減少用戶(hù)在電壓降低情況下的用電時(shí)間，以及縮小故障元件的損壞程度。因此，在發(fā)生故障時(shí)，應(yīng)力求保護(hù)裝置能迅速動(dòng)作，切除故障。、靈敏性： 繼電保護(hù)的靈敏性，是指對(duì)于其保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)的反映能力。 滿(mǎn)足靈敏性要求的保護(hù)裝置， 應(yīng)該是在事先規(guī)定的保護(hù)范圍內(nèi)部故障時(shí)， 不論短路點(diǎn)的位置以及短路的類(lèi)型如何， 都能敏銳感覺(jué)， 正確反映。保護(hù)裝置的靈敏性， 通常用靈敏系數(shù)來(lái)衡量， 各類(lèi)繼電保護(hù)的靈敏系數(shù)都有具體規(guī)定。、可靠性：保護(hù)裝置的可靠性，是指在規(guī)定的保護(hù)范圍內(nèi)，發(fā)生了屬于它應(yīng)該動(dòng)作的故障時(shí)， 它不應(yīng)該拒絕動(dòng)作， 而在任何其他不屬于它應(yīng)該動(dòng)作的情況下，則不應(yīng)該

49、誤動(dòng)作。.一般來(lái)說(shuō)，保護(hù)裝置組成的元件的質(zhì)量越高，接線越簡(jiǎn)單， 回路中的繼電器的觸點(diǎn)數(shù)量越少，保護(hù)工作就越可靠。同時(shí)，正確的調(diào)整、試驗(yàn)，良好的運(yùn)行維護(hù)以及豐富的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于保護(hù)的可靠性也具有重要作用。.第二節(jié)幾種繼電保護(hù)的基本原理一、差動(dòng)保護(hù)的基本原理：本余熱電站的發(fā)電機(jī)的差動(dòng)保護(hù)為縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)。 為實(shí)現(xiàn)該保護(hù)， 在發(fā)電機(jī)的引出線側(cè)和中性點(diǎn)側(cè)特性和變比完全相同的電流互感器， 兩側(cè)電流互感器一次回路正極性置于母線側(cè)和中性點(diǎn)側(cè)，二次側(cè)同極性端子（用 . 表示）相連接 , 差動(dòng)繼電器并聯(lián)連接在電流互感器的二次端子上。對(duì)發(fā)電機(jī)來(lái)講，規(guī)定一次側(cè)電流（I 1和 I 1）從母線和中性點(diǎn)流向發(fā)電機(jī)內(nèi)部時(shí)無(wú)電

50、流正方向， 那么在電流互感器采取上述連接方式后，流入繼電器的電流為各互感器二次電流的總和，即：II I 1/nl（I I）J2211式中： n l - 電流互感器變比當(dāng)發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行及保護(hù)范圍以外發(fā)生短路時(shí)，電流從中性點(diǎn)流入，從出線側(cè)流出，因此， I 1 I 1。如果不計(jì)電流互感器勵(lì)磁電流的影響，則 I 1 I 1 ，I J0，所以繼電器不動(dòng)作。 I 1 I 1，I J 0, 當(dāng)保護(hù)范圍內(nèi)部點(diǎn)發(fā)生短路時(shí)，與電網(wǎng)并列運(yùn)行的發(fā)電機(jī)的兩側(cè)均有電流流向短路點(diǎn)，這時(shí)短路點(diǎn)的總電流為： I d I 1 I 1。因此， 流入繼電器的電流應(yīng)為 Ij 1/dI d ，即等于短路點(diǎn)的總電流歸算到二次側(cè)的數(shù)值。 當(dāng) Ij I dz.j 時(shí)，即歸算到二次側(cè)的總電流大于或等于繼電器的動(dòng)作電流時(shí)， 繼電器立即動(dòng)作跳閘。 由此可見(jiàn)， 縱差動(dòng)保護(hù)在其保護(hù)范圍內(nèi)部故障時(shí)， 反映故障點(diǎn)的電流和動(dòng)作， 而在其保護(hù)范圍以外發(fā)生短路故障時(shí)，它則不動(dòng)作。二、過(guò)電流保護(hù)的基本原理過(guò)電流保護(hù)是指發(fā)電機(jī)、變壓器或電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行中超過(guò)其額定電流的一種裝置。如果因短路故障而產(chǎn)生的過(guò)電流， 則要立即求跳開(kāi)發(fā)電機(jī)、 變壓 器或電動(dòng)機(jī)的斷路器，我們稱(chēng)這為電流速斷。當(dāng)超過(guò)額定電流時(shí)，即過(guò)負(fù)荷時(shí)，則只