武漢大學(xué)葛洲壩生產(chǎn)實習(xí)報告共14頁

1、電氣工程學(xué)院2011級生產(chǎn)實習(xí)論文學(xué)生姓名：學(xué) 號：實習(xí)地點：湖北省宜昌市葛洲壩2014年7月1 緒 論三峽工程是世界上建筑規(guī)模最大的水利工程，集防洪，發(fā)電，航運，旅游的效益于一體。壩址在三斗坪，即葛洲壩上游40公里處，1994年12月14日正式動工，施工工期總計17年。建造三峽工程的最主要目的是防洪，是長江中下游防洪體系的骨干工程。三峽水庫的調(diào)蓄，使荊江河段防洪標(biāo)準(zhǔn)由以往的十年一遇提高到百年一遇；而遇到千年一遇或類似于1870年曾發(fā)生過的特大洪水時，三峽工程可以配合荊江分洪等分蓄洪工程的運用，防止荊江河段兩岸發(fā)生干堤潰決的毀滅性災(zāi)害，減輕中下游洪災(zāi)損失和對武漢市的洪水威脅，并可為洞庭湖區(qū)的治

2、理創(chuàng)造條件。然而三峽工程的作用遠(yuǎn)不止于此。三峽工程還是世界上裝機容量最大的水電站，年發(fā)電量超過1000億千瓦時，創(chuàng)造了極大的經(jīng)濟效益。最后，三峽工程還使長江宜昌至重慶航段的水位上升，因而顯著改善了這一航段的通航條件，也改善了宜昌以下航道的枯水季節(jié)通航條件，提升了航道年通行容量，使得大型的貨運通過長江水路來往川渝與沿海更加便捷劃算。2 葛洲壩發(fā)電廠圖2-1 三峽大壩簡圖 圖2.2 葛洲壩全貌圖葛洲壩概況葛洲壩水利樞紐是長江干流上修建的第一個大型水利工程，它位于長江三峽出口南津關(guān)下游2.3公里處，上距三峽壩址38公里，下距宜昌市中心約6公里。因為壩址在江中原本有一個小島“葛洲壩”而得名。葛洲壩和西

3、壩兩座小島，將此處長江從右到左分為大江、二江和三江三個部分，水電廠則為大江和二江電廠，三江主要用于航運。葛洲壩在長江水利樞紐體系中，為航運梯級的一部分，主要作用為改善從三峽工程至長江三峽出口的南津關(guān)這一航段枯水期的通航條件；通過反調(diào)節(jié)的作用消除三峽工程日流量不穩(wěn)定對下游航道和宜昌港的不良影響；利用峽谷河道的落差發(fā)電；為三峽工程的上馬，在技術(shù)、人員和運作上提供先行的經(jīng)驗。葛洲壩運行的原則是：“航運第一，發(fā)電第二，發(fā)電必須服從航運”，共設(shè)三個船閘，即大江1號船閘，其尺寸為：長×寬×檻上水深=280×34×5米，可通行1200016000噸級船隊；三江2號船閘

4、，其尺寸及通航能力同大江1號船閘；三江3號船閘，尺寸為120×18×3.5米，可通行3000噸以下的客貨輪。葛洲壩的水力發(fā)電規(guī)模遠(yuǎn)不如三峽工程，但其年發(fā)電量也有157億千瓦時，相當(dāng)于每年節(jié)省煤炭900萬噸，有十分明顯的經(jīng)濟效益。三峽工程開工建設(shè)時，則為其提供了充足的電力保障。葛洲壩工程因?qū)俚退^水利樞紐，防洪、灌溉效益不大。但隨著旅游業(yè)的日益興旺，到三峽風(fēng)景區(qū)旅游的游客逐年增多，三峽工程建成以后葛洲壩的旅游效益應(yīng)有更大的發(fā)展。2.1水輪機介紹參數(shù)如下機組編號1-2#3-7#型號zz560-lh-1130 軸流轉(zhuǎn)槳式（雙調(diào)）zz500-lh-1020軸流轉(zhuǎn)槳式（雙調(diào)）額定轉(zhuǎn)速

5、546r/min62.5r/min飛逸轉(zhuǎn)速120r/min140/min額定水頭18.6m18.6m最大水頭27m27m額定流量1130 m3/s825m3/s葉片數(shù)量4片5片葉片重量40t22.5t轉(zhuǎn)輪直徑1130cm1020cm制造廠家東方電機廠哈爾濱電機廠2.2發(fā)電機勵磁系統(tǒng)磁感應(yīng)定律=>e=4.44fhm供給同步發(fā)電機勵磁電流的電源及其附屬設(shè)備統(tǒng)稱為勵磁系統(tǒng)。它一般由勵磁功率單元和勵磁調(diào)節(jié)器兩個主要部分組成。勵磁功率單元向同步發(fā)電機轉(zhuǎn)子提供勵磁電流；而勵磁調(diào)節(jié)器則根據(jù)輸入信號和給定的調(diào)節(jié)準(zhǔn)則控制勵磁功率單元的輸出。勵磁系統(tǒng)的自動勵磁調(diào)節(jié)器對提高電力系統(tǒng)并聯(lián)機組的穩(wěn)定性具有相當(dāng)大的

6、作用。尤其是現(xiàn)代電力系統(tǒng)的發(fā)展導(dǎo)致機組穩(wěn)定極限降低的趨勢，也促使勵磁技術(shù)不斷發(fā)展。同步發(fā)電機的勵磁系統(tǒng)主要由功率單元和調(diào)節(jié)器（裝置）兩大部分組成。其中勵磁功率單元是指向同步發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組提供直流勵磁電流的勵磁電源部分，而勵磁調(diào)節(jié)器則是根據(jù)控制要求的輸入信號和給定的調(diào)節(jié)準(zhǔn)則控制勵磁功率單元輸出的裝置。由勵磁調(diào)節(jié)器、勵磁功率單元和發(fā)電機本身一起組成的整個系統(tǒng)稱為勵磁系統(tǒng)控制系統(tǒng)。勵磁系統(tǒng)是發(fā)電機的重要組成部份，它對電力系統(tǒng)及發(fā)電機本身的安全穩(wěn)定運行有很大的影響。勵磁系統(tǒng)的主要作有：1）根據(jù)發(fā)電機負(fù)荷的變化相應(yīng)的調(diào)節(jié)勵磁電流，以維持機端電壓為給定值；2）控制并列運行各發(fā)電機間無功功率分配；3）提高發(fā)

7、電機并列運行的靜態(tài)穩(wěn)定性；4）提高發(fā)電機并列運行的暫態(tài)穩(wěn)定性；5）在發(fā)電機內(nèi)部出現(xiàn)故障時，進行滅磁，以減小故障損失程度；6）根據(jù)運行要求對發(fā)電機實行最大勵磁限制及最小勵磁限制。2.3電氣主接線及運行概況二江電廠：單元式接線方式，220kv開關(guān)站采用雙母線帶分段旁母運行方式。一機一變一線共7臺機7條出線，1個母聯(lián)，2個旁路，2臺聯(lián)絡(luò)變壓器。7條出線分別為：葛雁（小雁溪）線、葛陳（陳家沖）線、葛遠(yuǎn)（遠(yuǎn)安）線、葛坡（長坂坡）線、葛桔（桔城變）線、葛白i（白家沖）回線、葛白ii回線。大江電廠：擴大單元接線方式，兩機一變，兩變一線，共4個擴大單元7臺變壓器14臺機組。500kv開關(guān)站采用3/2接線方式，

8、6條進線6條出線，其中4條進線由大江廠房引入，2條進線通過2臺聯(lián)絡(luò)變壓器從二江廠房引入。2.4 220kv和500kv變電站2.4.1 220kv開關(guān)站的接線式及有關(guān)配置1）接線方式：雙母線帶旁路，旁路母線分段（如圖2-3）。圖2-3 母線：進、出線所連接的公共導(dǎo)體（結(jié)點）。 母線的功能：匯聚與分配電能（電流）。 斷路器（開關(guān)）作用：（1）正常情況下用于接通或斷開電路；（2）故障或事故情況下用于切斷短路電流。 隔離開關(guān)（刀閘）作用：（1）設(shè)備檢修情況下，將檢修部分與導(dǎo)電部分隔開一個足夠大的（明顯可見的）安全距離，保證檢修的安全；（2）正常情況下，配合斷路器進行電路倒換操作；（3）電壓等級較低、

9、容量較小的空載變壓器及電壓互感器用隔離開關(guān)直接投切。 旁路母線與旁路斷路器的作用：檢修任一進線或出線斷路器時，使對應(yīng)的進線或出線不停電。（檢修任一進線或出線斷路器時，用旁路斷路器代替被檢修斷路器，并由旁路母線與有關(guān)隔離開關(guān)構(gòu)成對應(yīng)進線或出線的電流通路。)2）接線特點：旁路母線分段。 雙母線帶旁路在電力系統(tǒng)的發(fā)電廠、變電所的一次接線中應(yīng)用很普遍，但旁路母線分段卻不多見，教科書也很少介紹，這是二江電廠220kv開關(guān)站接線方式的一個特點。將旁路母線分段并在每個分段上各設(shè)置一臺斷路器的原因是母線上的進、出線回數(shù)多，且均是重要電源或重要線路，有可能出現(xiàn)有其中兩臺斷路器需要同時檢修而對應(yīng)的進、出線不能停電

10、的情況，在這種情況發(fā)生時旁路母線分段運行、旁路斷路器分別代替所要檢修的兩臺斷路器工作，保證了發(fā)供電的可靠性。同時兩臺旁路斷路器也不可能總是處于完好狀態(tài)，也需要檢修與維護,當(dāng)其中一臺檢修例一臺處于備用狀態(tài)，這樣可靠性比旁路母線不分段、僅設(shè)置一臺旁路斷路器高。3）開關(guān)站的主要配置： 出線8回 ：18e（其中7e備用）； 進線7回 ：17fb（fb：發(fā)電機變壓器組）； 大江、二江開關(guān)站聯(lián)絡(luò)變壓器聯(lián)絡(luò)線2回； 上述各線路各設(shè)置斷路器一臺、加上母聯(lián)及2臺旁路斷路器，共19臺斷路器。 母線：圓形管狀空心鋁合金硬母線，主母線分別設(shè)置電壓互感器（cvt）及避雷器（zno）一組。 4）斷路器型號及幾個重要參數(shù)：

11、（abbsf6）型號：elfsp41 （單斷口）額定工作電流：ie=4000a;額定開斷電流：ie.dk=50(63)ka;動穩(wěn)定電流（額定關(guān)合電流）： 125ka;熱穩(wěn)定電流 ：50ka (4s);固有動作時間：<20ms；燃弧時間：<25ms；全分閘時間：<50ms；切斷負(fù)荷工作電流次數(shù)（<=4000a）：>5000次；切斷短路電流次數(shù)（<=50ka或63ka）：>30次；合閘時間：<60ms；5）開關(guān)站布置型式：分相中型單列布置。（戶外式）2 發(fā)電機與主變壓器連接方式 機組及主變壓器型號與參數(shù) 1）發(fā)電機與主變壓器連接方式：采用單元接線方式

12、。 2）機組及主變壓器型號與參數(shù)：2.4.2. 500kv開關(guān)站接線方式 有關(guān)設(shè)備配置1）接線方式：采用3/2接線（見圖2-4）。選擇3/2 接線方式，是基于開關(guān)站重要性考慮的。因為開關(guān)站進出線回數(shù)多，且均是重要電源與重要負(fù)荷，電壓等級高、輸送容量大、距離遠(yuǎn)，母線穿越功率大（最大2820 mva），并通過葛洲壩 500kv換流站與華東電網(wǎng)并網(wǎng)，既是葛洲壩電廠電力外送的咽喉，又是華中電網(wǎng)重要樞紐變電站。 圖2-4 大江電廠電氣主接線圖2）布置型式：分相中型三列布置（戶外式）。3）開關(guān)站有關(guān)配置：開關(guān)站共6串，每串均作交叉配置。（交叉配置：一串的2回線路中，一回是電源或進線，例一回是負(fù)荷或出線。）

13、交叉配置是3/2接線方式普遍的配置原則，作交叉配置時，3/2接線可靠性達(dá)到最高。因為這種配置在一條母線檢修例一條母線故障或2條母線同時故障時電源與系統(tǒng)仍然相連接，(在系統(tǒng)處于穩(wěn)定條件下）仍能夠正常工作。16串的出線分別是：葛鳳線、葛雙 1回、葛雙2回、葛崗線、葛換2回、葛換1回。其中葛鳳線、葛雙2回、葛崗線首端分別裝設(shè)并聯(lián)電抗器（dk）。因為這三回出線電氣距離長、線路等效電感及電容量大，“電容效應(yīng)”的影響嚴(yán)重，裝設(shè)并聯(lián)電抗器后，可以有效防止過電壓的產(chǎn)生（ 過電壓現(xiàn)象最嚴(yán)重的情況是線路空載 ）、適當(dāng)?shù)馗纳凭€路無功功率的分布、從而使系統(tǒng)潮流分布的合理性與經(jīng)濟性得到相應(yīng)的改善。自耦變壓器的中性點必須

14、直接接地，這是由其工作原理及內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)特殊性所決定的，因此251b、252b的中性點為直接接地方式。 若自耦變壓器的中性點不接地或不直接接地，在高壓側(cè)發(fā)生單相接地情況下，中性點位移，與此有自耦關(guān)系的中壓或低壓繞組對地電壓將升高到相當(dāng)高的程度，足以導(dǎo)致絕緣擊穿、變壓器損壞，并由此引起電力系統(tǒng)故障。中性點直接接地后，高壓側(cè)單相接地時造成單相短路故障，中性點不發(fā)生位移，繼電保護裝置動作切除故障或變壓器本身，保證變壓器絕緣不被損壞。2. 發(fā)電機與主變壓器的連接方式，有關(guān)設(shè)備的型號參數(shù)（1）連接方式采用擴大單元接線方式。由于主變壓器連接 2臺發(fā)電機，且13串進線由二臺主變壓器并聯(lián)，所以在發(fā)電機出口母線

15、上設(shè)置了斷路器。這樣當(dāng)一臺發(fā)電機故障時，僅切除故障發(fā)電機，本串上其他發(fā)電機仍能正常工作，最大限度保證了對系統(tǒng)供電的可靠性。（2）有關(guān)設(shè)備的型號參數(shù)表2-1 主變壓器（國產(chǎn)）型號與參數(shù)型 號sfp-300000/500額定容量300mva電 壓 比550/13.8連接組號y0/d-11冷卻方式強迫油循環(huán)導(dǎo)向風(fēng)冷制造廠家西安變壓器廠3.發(fā)電機組制動電阻的設(shè)置 （1）設(shè)置制動電阻的原因 大江電廠外送有功功率很大，當(dāng)系統(tǒng)故障或出線跳閘時，原動機（水輪機）的輸入功率由于慣性作用不可能迅速減小，此時發(fā)電機發(fā)出功率總和大于線路輸出功率總和，機組轉(zhuǎn)子的制動力矩小于拖動力矩，轉(zhuǎn)子在原有旋轉(zhuǎn)速度基礎(chǔ)上加速，從而導(dǎo)

16、致機組與系統(tǒng)不同步，造成振蕩或失步，機組被迫解列，甚至引起整個系統(tǒng)瓦解。設(shè)置制動電阻后，制動電阻在上述情況下通過繼電保護或自動裝置自動投入。制動電阻作為負(fù)載吸收故障時有功功率的“多余”部分，因而對轉(zhuǎn)子加速起制動作用，保證機組與系統(tǒng)正常運行。（2）制動電阻投入的時間：2s。2.5繼電保護系統(tǒng)2.5.1、什么是繼電保護裝置？ 當(dāng)電力系統(tǒng)中的電力元件(如發(fā)電機、線路等)或電力系統(tǒng)本身發(fā)生了故障或危及其安全運行的事件時，需要向運行值班人員及時發(fā)出警告信號，或是直接向所控制的斷路器發(fā)出跳閘命令，以終止這些事件發(fā)展的一種自動化措施和設(shè)備。實現(xiàn)這種自動化措施、用于保護電力元件的成套硬件設(shè)備，一般通稱為繼電保

17、護裝置；用于保護電力系統(tǒng)的，則通稱為電力系統(tǒng)安全自動裝置。2.5.2、繼電保護的基本任務(wù)：(1)當(dāng)被保護的電力系統(tǒng)元件發(fā)生故障時，將故障元件及時從電力系統(tǒng)中斷開，使其損壞程度減少到最小，保證無故障電力設(shè)備繼續(xù)正常運行。(2)反應(yīng)電氣設(shè)備的不正常運行狀態(tài)，并根據(jù)不正常工作情況和設(shè)備運行維護條件的不同(例如有無經(jīng)常值班人員)，發(fā)出信號，以便值班人員進行處理。2.5.3、繼電保護裝置的基本要求：對電力系統(tǒng)繼電保護的基本性能要求有可靠性、選擇性、快速性、靈敏性。這些要求之間，有的相輔相成、有的相互制約，需要針對不同的使用條件，分別進行協(xié)調(diào)。（1）可靠性。包括安全性和可信賴性。安全性是指不應(yīng)該動作的故障

18、不應(yīng)誤動；可信賴性是指應(yīng)該動作的故障不應(yīng)拒動。這是對繼電保護的最基本要求。（2）選擇性。保護裝置選擇故障元件的能力。即只切除故障設(shè)備或線路，終止故障或系統(tǒng)事故的發(fā)展，以保證無故障部分正常運行。（3）快速性。指保護裝置應(yīng)以最快速度動作于斷路器跳閘，以切除故障設(shè)備或線路，保證系統(tǒng)穩(wěn)定。（4）靈敏性。指對其保護范圍內(nèi)發(fā)生最小故障和不正常狀態(tài)的反應(yīng)能力。繼電保護越靈敏，越能可靠地反映要求動作的故障或異常狀態(tài)；但同時，也更易于在非要求動作的其他情況下產(chǎn)生誤動作，因而與選擇性有矛盾，需要協(xié)調(diào)處理。2.5.4、繼電保護的發(fā)展歷程微機保護優(yōu)點：調(diào)試方便，配置靈活，原理先進，結(jié)構(gòu)緊湊，可靠性高，可與后臺系統(tǒng)進行

19、數(shù)據(jù)交換。2.5.5、繼電保護的構(gòu)成一般情況而言，整套繼電保護裝置是由測量部分、邏輯部分和執(zhí)行部分組成的，其原理結(jié)構(gòu)圖如2-3所示。圖2-3 繼電保護原理結(jié)構(gòu)圖3實習(xí)思考3.1電氣主接線特點比較電氣主接線是發(fā)電廠和變電所電氣部分的主體,它反映各設(shè)備的作用、連接方式和回路間的相互關(guān)系。所以，它的設(shè)計直接關(guān)系到全廠電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置,繼電保護、自動裝置和控制方式的確定，對電力系統(tǒng)的安全、經(jīng)濟運行起著決定的作用。主接線的基本形式可分為有匯流母線和無匯流母線兩大類,它們又各分為多種不同的接線形式。 有匯流母線的接線形式的基本環(huán)節(jié)是電源、母線和出線。母線是中間環(huán)節(jié),其作用是匯集和分配電能，使

20、接線簡單清晰，運行、檢修靈活方便，進出線可有任意數(shù)目,利于安裝和擴建。但是，有母線的接線形式使用的開關(guān)電氣較多,配電裝置占地面積較大,投資較大,母線故障或檢修時影響范圍較大，使用于進出線較多并且有擴建發(fā)展可能的發(fā)電廠和變電所。 3.1.1、單母線接線只有一組工作母線的接線稱單母線接線。這種接線的每回進出線都只經(jīng)過一臺斷路器固定接于母線的某一段上。 3.1.2、雙母線接線有兩組工作母線的接線稱為雙母線接線.每個回路都經(jīng)過一臺斷路器和兩臺母線隔離開關(guān)分別與兩組母線連接,其中一臺隔離開關(guān)閉合,另一臺隔離開關(guān)斷開;兩母線之間通過母線聯(lián)絡(luò)斷路器連接。有兩組母線后,使運行的可靠性和靈活性大為提高。 3.1

21、.3、一臺半斷路器接線一臺半斷路器接線又稱3/2接線,即每兩條回路共用3臺斷路器，每串的中間一臺斷路器為聯(lián)絡(luò)斷路器。正常運行時,兩組母線和全部斷路器都投入工作，形成多環(huán)狀供電,因此，具有很高的可靠性和靈活性。 無匯流母線的主接線沒有母線這一中間環(huán)節(jié),使用的開關(guān)電器少,配電裝置占地面積小,投資較少,沒有母線故障和檢修問題,但其中部分接線形式只適用于進出線少并且沒有擴建和發(fā)展的發(fā)電廠和變電所 。3.1.4、單元接線發(fā)電機和主變壓器直接連成一個單元，再經(jīng)斷路器接至高壓系統(tǒng)，發(fā)電機出口處除廠用分支外不在裝設(shè)母線，這種接線形式稱為發(fā)電機變壓器單元接線。發(fā)電機雙繞組變壓器單元接線，變壓器可以是一臺三相雙繞

22、組變壓器或三臺單相雙繞組變壓器。發(fā)電機和變壓器容量配套，兩臺不可能單獨運行，所以，發(fā)電機出口一般不裝斷路器，只在變壓器的高壓側(cè)裝斷路器與變壓器之間不必裝隔離開關(guān)。但是為了便于發(fā)電機單獨試驗及在發(fā)電機停止工作時由系統(tǒng)供給廠用電，發(fā)電機出口可裝設(shè)一組隔離開關(guān)。對200mw及以上機組，若采用封閉母線可不裝隔離開關(guān)，但應(yīng)裝有可拆的連接片。發(fā)電機出口也有裝斷路器，其主要目的是在機組啟動時可從主變壓器低壓側(cè)獲得廠用電，在機組解、并列時減少主變壓器高壓側(cè)斷路器的操作次數(shù)。發(fā)電機三繞組變壓器單元接線，考慮到在電廠啟動時獲得廠用電，以及在發(fā)電機停止工作時仍能保持高、中壓側(cè)電網(wǎng)之間的聯(lián)系，在發(fā)電機出口處需裝設(shè)斷路器；為了在檢修高、中壓側(cè)斷路器時隔離帶電部分，其斷路器兩側(cè)均應(yīng)裝設(shè)隔離開關(guān)。當(dāng)機組容量為200mw及以上時，可能選擇不到合適的斷路器，且采用封閉母線后安裝工藝也較復(fù)雜；同時，由于制造上的原因，三繞組變壓器的中壓側(cè)不留分接頭，只作死抽頭，不利于高、中壓側(cè)的調(diào)壓和負(fù)荷分配。所以，大容量機組一般不宜采用。發(fā)電機變壓器線路組單元接線，這種接線最簡單，設(shè)備最少，不需要高壓配電裝置。它可用于場地狹窄、附近有樞紐變電所的大型發(fā)電廠，其電能直接輸送到附近的樞紐變電所。當(dāng)變電所只有一臺主變壓器和一回線路時，可采用變壓器線路單元接線3.2