余熱電站電氣培訓(xùn)資料

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 第一章 水泥余熱發(fā)電主接線 130第一節(jié) 電氣主接線特點(diǎn) 130第二節(jié) 高壓開關(guān)柜及高壓電器設(shè)備 130第三節(jié) 汽輪發(fā)電機(jī) 134第四節(jié) 發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁 136第五節(jié) 電力變壓器 138第二章 發(fā)電機(jī)并列 140 第一節(jié) 發(fā)電機(jī)并列操作 140第二節(jié)發(fā)電機(jī)同期并列141 第三節(jié)同步發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)142第三章余熱發(fā)電的繼電保護(hù)143第一節(jié) 繼電保護(hù)基本任務(wù)及基本要求144第二節(jié) 幾種繼電保護(hù)基本原理145第三節(jié) 余熱電站設(shè)置的繼電保護(hù)裝置147第四章 分散控制系統(tǒng)148第五章 余熱發(fā)電的熱工儀表151第一節(jié) 余熱發(fā)電的熱工儀概述151

2、第二節(jié) 余熱發(fā)電的熱工儀表校驗(yàn)及基本要領(lǐng)152 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?，去推?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，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，減少從電網(wǎng)吸收有功功率。余

3、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)線開關(guān)一臺(tái)、勵(lì)磁專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)線開關(guān)一臺(tái)、循環(huán)泵電機(jī)啟動(dòng)開關(guān)三臺(tái)、旁路電源聯(lián)絡(luò)線開關(guān)一臺(tái)，兩段開關(guān)通過一臺(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

4、有一臺(tái)聯(lián)絡(luò)開關(guān)柜，我們稱之為13ah，在余熱電站有一臺(tái)聯(lián)絡(luò)開關(guān)柜，我們稱之為11ah；發(fā)電機(jī)的同期并列開關(guān)柜為5ah。 在余熱電站未運(yùn)行之前，通過總降的13 ah開關(guān)柜將總降的電能輸送至8ah、7ah開關(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5ah、11ah開關(guān)、電纜及13ah開關(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7ah開關(guān)柜，向站用變壓器供電，即向電機(jī)控制中心（mcc）供電。第二節(jié) 高壓開關(guān)柜及高壓電器設(shè)備高壓電氣設(shè)備是指：高壓開關(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關(guān)柜。一、高壓開關(guān)柜的基本構(gòu)造及要求：高壓開

5、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、合隔離開關(guān)或隔離插頭； 、防止接地開關(guān)合上時(shí)（或帶接地線）送電； 、防止帶電合接地開關(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，高壓開關(guān)柜的不同型號(hào)的產(chǎn)品，應(yīng)采取相應(yīng)的

6、具體措施，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、靈活、可靠地保證高壓開關(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。這里所指的高壓開關(guān)柜的不同工作狀態(tài)，是指高壓開關(guān)柜除了工作位置之外的接地位置、試驗(yàn)位置和移開位置。這些位置定義如下： 、工作位置（接通位置）。高壓開關(guān)柜的可移開部件處于完全連接位置。、試驗(yàn)位置（可抽出部件的）。高壓開關(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。、斷開位置（可抽出部件的）。高壓開關(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。對(duì)高壓開關(guān)柜的外殼，柜內(nèi)各組件布置都必須符合國(guó)家的有

7、關(guān)技術(shù)規(guī)范和技術(shù)要求。高壓開關(guān)柜的基本構(gòu)造和布置大體如下：、高壓開關(guān)柜的核心部件是斷路器，它置于開關(guān)柜的斷路器室內(nèi)，該室內(nèi)裝有手車導(dǎo)軌，手車能在“工作”、“試驗(yàn)/隔離”位置之間移動(dòng)。、根據(jù)用途，手車可分為斷路器手車，vt、ct手車及隔離手車等。、母線室，高壓開關(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)有專門的絕緣罩隔離。 、電纜室，有電纜的連接樁頭，有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、操作開關(guān)和二次設(shè)備。、接地開關(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)，與斷路器手車進(jìn)行連鎖。 、避雷器，現(xiàn)在使用真空

8、斷路器的高壓開關(guān)柜上均裝有氧化鋅避雷器，用來防止操作過電壓。 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電壓和系統(tǒng)過電壓。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)不得開路。二、高壓斷路器 高壓開關(guān)柜的關(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，

9、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。 額定短路開斷電流：開斷電流是指在某一電壓下，能正常斷開的最大的短路電流。在額定電壓下開斷的電流稱為額定開斷電流，它表征著斷路器的開斷能力。 由于開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，它的開斷能力是不同的，即使是同一電壓，斷路器的額定短路開斷電流也是不同的。選擇斷路器的開斷能力要從本系統(tǒng)的短路容量來考慮，這一點(diǎn)是非常重要的。額定斷流容量：由于斷路器的開斷能力與開斷電流有關(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表示斷

10、路器的開斷能力。對(duì)于三相電路，額定斷流容量用公式 sbrn3unibrn 來表示。 式中： un-額定電壓； ibrn-額定開斷電流。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。我們所指的真空，是氣體壓力在104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）頭開距短。由于開距短，真空滅弧室可以做得很

11、小巧，所需的操作功小，動(dòng)作快。 （2）燃弧時(shí)間短，且于開斷電流大小無關(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)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實(shí)現(xiàn)；波紋管一般采用不銹鋼制成，真空斷路器的開斷能力很強(qiáng)，開斷電流超過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

12、制中心的進(jìn)線柜上的框架斷路器，其過流保護(hù)特性可以用它的動(dòng)作特性曲線來說明。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，允許過電流的時(shí)間隨之縮 a a短。低壓低壓斷路器的過流保護(hù)的第一段，一般為反時(shí)限特性，當(dāng)通過斷路器的電流達(dá)到啟動(dòng)電流i1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i1 t3 b f時(shí)，電流愈大動(dòng)作時(shí)限越短，但最短時(shí)間不會(huì)短于t3。 c d曲線abf稱為過電流反時(shí)限特性。由于其最短時(shí) e間（如圖中t3）是有限制的，稱為有限反時(shí)限特性。 這一段過流保護(hù)適用于過負(fù)荷保護(hù)。 i1 過流保護(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

13、段保護(hù)特性即通過電路的電流達(dá)到相當(dāng)大時(shí)，第二段保護(hù)經(jīng)過一個(gè)很短的延時(shí)，（如0.10.4s）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0.0150.06s。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)，

14、短路短延時(shí)，特大短路電流瞬動(dòng)的三段式過流保護(hù)。一般在310倍以上脫扣器額定電流時(shí)，延時(shí)0.10.4s，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兩開關(guān)柜之間，一般是用電纜連接。一般采用yjv-6.6kv 3×300mm2交聯(lián)電力電纜，即我們平時(shí)所說的交聯(lián)聚乙烯絕緣聚氯乙烯護(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

15、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，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

16、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)電視的分類類同步發(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)的類別、本體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、安裝方式等進(jìn)行分類。 （1）按原動(dòng)機(jī)的類別不同，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

17、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)3000rmin，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500rmin以下）故其極對(duì)數(shù)多，轉(zhuǎn)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0.350.5mm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

18、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。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。一般來說，兩極汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子為隱極式，兩極以上

19、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

20、工藝中，一般留有通風(fēng)槽并在槽楔上開有通風(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)非常重要的問題，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)來固定?？紤]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

21、6300v2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，還需要有勵(lì)磁系統(tǒng)來建立磁場(chǎng)。同步電動(dòng)機(jī)、變壓器、輸電線路以及用戶的用電設(shè)備要消耗無功功率。如果無功功率供給不足，就很難維持電力系統(tǒng)的電壓水平。發(fā)電機(jī)既是有功電源，又是無功電源，而同步發(fā)電機(jī)發(fā)出的無功功率的大小，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)能滿足以下基本要求：1、勵(lì)磁系統(tǒng)不應(yīng)受外部電

22、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，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（稱為勵(lì)磁電流），建立旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。供給勵(lì)磁電流的電路，稱為勵(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)

23、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 power勵(lì)磁調(diào)節(jié)器excitation regulator功率整流裝置 power rectifying device發(fā)電機(jī) generator勵(lì)磁功率單元 excitation power unit 勵(lì)磁調(diào)節(jié)器excitation regulator磁場(chǎng)繞組magnetic field winding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

24、，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)，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)

25、，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需滑環(huán)、碳刷，因此又稱為無刷勵(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 在無刷

26、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)也帶來兩個(gè)新問題：一是不能用常規(guī)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；二是無法在發(fā)電機(jī)勵(lì)磁回路裝設(shè)滅磁開關(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

27、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，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，稱為一次繞組；另一個(gè)繞組接負(fù)荷，稱為二次繞組。當(dāng)一次繞經(jīng)中有交流電流流過時(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?？梢?，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

28、器基本原理示意圖變壓器在傳遞電能的過程中效率很高，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 為適應(yīng)不同的用戶要求，變壓器分為多種類型。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。

29、（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。容量過大且受運(yùn)輸條件限制時(shí)，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)迫變壓器油通過變壓器外專設(shè)的水冷卻器冷卻后再送回變壓器內(nèi)。 （2）干

30、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（又稱銘牌值）。按照額定參數(shù)運(yùn)行，可以保證變壓器長(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

31、是指線電壓。 （3）額定電流in。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)期通過的電流值），一次側(cè)輸入的電流叫一次側(cè)額定電流，用i1n表示；二次側(cè)輸出的電流叫二次側(cè)額定電流，用i2n表示。額定電流都是指線電流，單位為a或ka。（4）空載電流i0。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

32、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為短路電壓，以額定電壓的百分比uk來表示。第二章 發(fā)電機(jī)的并列第一節(jié) 發(fā)電機(jī)的并列操作 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表示： uumsin（t） 式中： um-電壓幅值，也稱作極大值； -電壓的角頻率； -初相位um 、 、稱為交流電的三要素。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?，使之符合并列條件后，再允許斷路器

33、合閘，將發(fā)電機(jī)并入電網(wǎng)運(yùn)行。這一系列操作稱之為并列操作。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并列斷路器合閘時(shí)，沖擊電流應(yīng)盡可能小，其瞬時(shí)值不超過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） ugux 電壓幅值相等。ug-發(fā)電機(jī)電壓幅值；ux電網(wǎng)電壓幅值； （2） gx 或 fgfx 頻率相等。gx or fgfx0 （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

34、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，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進(jìn)行分析： 1、電壓幅值差： 如果在并列操作時(shí)，fgfx ugux =0則合閘沖擊電流有效值主要為無功電流分量，最大瞬時(shí)值為 ihm1.82ih 。沖擊電流有效值為： ihm=（ugux）/（xd+xx）式中：ug-發(fā)電機(jī)電壓有效值，ux-電網(wǎng)電壓有效值

35、； 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，沖擊電流主要為無功分量，它產(chǎn)生的電動(dòng)力對(duì)發(fā)電機(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 fgfx 0 2eq 這時(shí)的沖擊電流有效值為： ih-sin- xqxx 2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

36、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10°是比較滿意的。3頻率差：設(shè)待并發(fā)電機(jī)ug與電網(wǎng)電壓ux相等，即 ugux, fgfx 或gx由此可見，us為正弦脈動(dòng)波，其最大幅值為2ug或2ux，所以u(píng)s又稱脈動(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=2fs，故脈動(dòng)周期ts=1/fs=/s式中fe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

37、使合閘時(shí)相角差e很小，滿足并列要求，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

38、方式現(xiàn)已很少采用。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0.20.5；（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510；（3）相角條件：通常相角差不宜超過10°。由于準(zhǔn)同期并列能通過調(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，只有

39、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)與無窮大電網(wǎng)并列以后，輸出有功功率和無功功率。一、有功功率的調(diào)節(jié)： 同步發(fā)電機(jī)與無窮大電網(wǎng)同期并列后，當(dāng)沒有向電網(wǎng)輸送功率時(shí)，這時(shí)的發(fā)電機(jī)的輸入功率p1全部消耗在無載損耗p0上，即，無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、通風(fēng)及風(fēng)摩損

40、、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)汽閥門開度，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)械功率，這時(shí)電磁功率反而減小，功

41、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”?？傊l(fā)電機(jī)在運(yùn)行中對(duì)有功負(fù)荷的調(diào)整，是通過汽輪機(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，也有無功功率，這是因?yàn)橛械呢?fù)載需要無功功率，例如異步電動(dòng)機(jī)和變壓器都需要電感性無功功率。整個(gè)電網(wǎng)如果無功功率發(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，同時(shí)也要向電網(wǎng)發(fā)出無功功率。發(fā)電機(jī)在運(yùn)行中對(duì)

42、無功負(fù)荷的調(diào)整，是通過改變發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流來實(shí)現(xiàn)的。通常利用自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器（簡(jiǎn)稱調(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)整無功負(fù)荷時(shí)，功率因數(shù)即改變，無功負(fù)荷減少時(shí)，功率因數(shù)增加；無功負(fù)荷增加時(shí)，功率因數(shù)下降。發(fā)電機(jī)的功率因數(shù)一般應(yīng)限在0.95以內(nèi)，否則易進(jìn)相運(yùn)行，若發(fā)現(xiàn)

43、進(jìn)相運(yùn)行，應(yīng)增大勵(lì)磁電流；若此時(shí)定子電流過大，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（過勵(lì)運(yùn)行），則向電網(wǎng)送感性無功功率；欠勵(lì)運(yùn)行時(shí)，則吸收電網(wǎng)中的感性無功，發(fā)電機(jī)變成了調(diào)相機(jī)（或稱同步補(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)，斷開發(fā)電機(jī)斷路器，將發(fā)電機(jī)解列。當(dāng)跳開發(fā)電機(jī)斷路器解列后，如果

44、發(fā)電機(jī)需停下來，應(yīng)再跳開滅磁開關(guān)，并通知汽輪機(jī)值班員減速停機(jī)。停機(jī)后拉開發(fā)電機(jī)出線隔離開關(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)。最常見的也是最危險(xiǎn)的是電力系統(tǒng)發(fā)生的各種類型的短路。系統(tǒng)發(fā)生短路時(shí)可能會(huì)造成以下嚴(yán)重后果：1 通過短路點(diǎn)的巨大的短路電流和燃起的電弧，使故障元件遭到破壞；2 短路電流通過非故障元件，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；3 電力系統(tǒng)中部分地區(qū)電壓大大降低，破壞了用戶的工作穩(wěn)定性或影響產(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

45、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)荷超過電氣設(shè)備的額定值而引起的電流升高（一般稱為過負(fù)荷），就是一種不正常的運(yùn)行狀態(tài)。由于過負(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)

46、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，只有通過設(shè)置在電氣元件上的繼電保護(hù)裝置，才有可能滿足這個(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、

47、有選擇性地將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，保證其他無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提高電力系統(tǒng)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性，減少用戶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

48、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型如何，都能敏銳感覺，正確反映。保護(hù)裝置的靈敏性，通常用靈敏系數(shù)來衡量，各類繼電保護(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)該誤動(dòng)作。. 一般來說，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

49、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)來講，規(guī)定一次側(cè)電流（i1和i1）從母線和中性點(diǎn)流向發(fā)電機(jī)內(nèi)部時(shí)無電流正方向，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： iji2i21/nl

50、（i1i1） 式中： nl-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， i1i1。如果不計(jì)電流互感器勵(lì)磁電流的影響， 則i1i1，ij0，所以繼電器不動(dòng)作。i1i1，ij0,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：idi1i1。因此， 流入繼電器的電流應(yīng)為ij1/did ，即等于短路點(diǎn)的總電流歸算到二次側(cè)的數(shù)值。當(dāng)ijidz.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，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

51、以外發(fā)生短路故障時(shí)，它則不動(dòng)作。 二、過電流保護(hù)的基本原理 過電流保護(hù)是指發(fā)電機(jī)、變壓器或電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行中超過其額定電流的一種裝置。如果因短路故障而產(chǎn)生的過電流，則要立即求跳開發(fā)電機(jī)、變壓 器或電動(dòng)機(jī)的斷路器，我們稱這為電流速斷。當(dāng)超過額定電流時(shí)，即過負(fù)荷時(shí)，則只要求保護(hù)裝置發(fā)出報(bào)警，引起運(yùn)行人員注意。當(dāng)線路發(fā)生短路時(shí)，發(fā)電機(jī)要向短路點(diǎn)輸送短路電流，這將導(dǎo)致發(fā)電機(jī)大大超過其額定電流，這時(shí)我們則要求立即跳開斷路器dl,以保護(hù)發(fā)電機(jī)免受短路時(shí)提供大的短路電流的侵害。當(dāng)然，作為一個(gè)電力系統(tǒng)來講，斷路器的動(dòng)作應(yīng)該是有選擇性的，即斷開短路點(diǎn)的電源，其他非短路點(diǎn)則不必全部使斷路器跳閘，以確保系統(tǒng)供電的可靠性

52、。 過電流保護(hù)分為定時(shí)限過電流保護(hù)和反時(shí)限過電流保護(hù)。定時(shí)限過流保護(hù)由電流繼電器、中間繼電器、時(shí)間繼電器、信號(hào)繼電器等所組成。它的動(dòng)作時(shí)限是根據(jù)整定計(jì)算和系統(tǒng)的時(shí)間間隔而設(shè)定的。反時(shí)限過流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限則與動(dòng)作電流的倍數(shù)成反比，即過電流越大，動(dòng)作時(shí)限愈短。三、發(fā)電機(jī)的失磁保護(hù)：1、發(fā)電機(jī)的失磁運(yùn)行及其產(chǎn)生的影響發(fā)電機(jī)失磁故障是發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁突然全部消失或部分消失。引起失磁的原因有：轉(zhuǎn)子繞組故障、勵(lì)磁機(jī)故障、自動(dòng)滅磁開關(guān)誤跳閘、半導(dǎo)體勵(lì)磁系統(tǒng)的某些元件損壞或回路發(fā)生故障以及誤操作等。當(dāng)發(fā)電機(jī)失去勵(lì)磁時(shí)，勵(lì)磁電流將逐漸衰減為零。由于發(fā)電機(jī)的感應(yīng)電勢(shì)隨著勵(lì)磁電流減小而減小，因此，其電磁轉(zhuǎn)矩也將小于原動(dòng)

53、機(jī)的轉(zhuǎn)矩，因而引起轉(zhuǎn)子加速，使發(fā)電機(jī)的功角增大，當(dāng)超過靜態(tài)穩(wěn)定極限時(shí)，發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)失去同步。發(fā)電機(jī)在失磁后，將從并列的電力系統(tǒng)吸收感性無功功率，供給轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流，在定子繞組中感應(yīng)電勢(shì)。在發(fā)電機(jī)超過同步轉(zhuǎn)速以后，轉(zhuǎn)子回路中感應(yīng)出頻率為ff-fxt（此處為ff發(fā)電機(jī)的頻率，fxt為系統(tǒng)頻率）的電流，此電流產(chǎn)生異步轉(zhuǎn)矩，當(dāng)異步轉(zhuǎn)矩與原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩達(dá)到新的平衡時(shí)，發(fā)電機(jī)即進(jìn)入穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)。根據(jù)電機(jī)學(xué)的分析，異步發(fā)電機(jī)的等效電路與異步電動(dòng)機(jī)相似， 當(dāng)汽輪發(fā)電機(jī)失磁后，如果適當(dāng)考慮降低其有功功率輸出，在很小的轉(zhuǎn)差下運(yùn)行一段時(shí)間，原則上是可以的；此時(shí)是否需要并允許其異步運(yùn)行，主要取決于電力系統(tǒng)的情況，例如，當(dāng)電力系統(tǒng)有功功率供應(yīng)比較緊張，同時(shí)能夠提供失磁發(fā)電機(jī)的無功功