火力發(fā)電及其生產(chǎn)過程電氣設(shè)備+電廠自動(dòng)化

作業(yè)1、說明火電廠的電氣設(shè)備中有哪些一次設(shè)備和二次設(shè)備，用什么圖形符號(hào)表示？都有什么作用？2、交流電ABC三相電依次用什么顏色表示？3、勵(lì)磁機(jī)的作用是什么？4、電力變壓器的作用及原理？5、高壓斷路器和隔離開關(guān)的作用有什么不同？6、電壓互感器和電流互感器的作用？7、電氣主接線有哪幾種主要接線類型？1、火力發(fā)電廠的分類2、火電廠的生產(chǎn)過程3、鍋爐設(shè)備4、汽輪機(jī)設(shè)備5、熱力系統(tǒng)及輔助設(shè)備

6、電氣設(shè)備7、火力發(fā)電廠的運(yùn)行8、火力發(fā)電廠自動(dòng)化第二章火力發(fā)電及其生產(chǎn)過程電氣設(shè)備

一次設(shè)備:直接生產(chǎn)和輸送電能的設(shè)備（發(fā)電機(jī)、變壓器、主母線、高壓互感器、隔離開關(guān)等）二次設(shè)備:對(duì)一次設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視、控制和保護(hù)的設(shè)備第6節(jié)電氣設(shè)備一次設(shè)備①生產(chǎn)和轉(zhuǎn)換電能的設(shè)備：發(fā)電機(jī)-機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能；電動(dòng)機(jī)-電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；變壓器-電壓升高或降低，滿足輸配電需要。②接通或斷開電路的開關(guān)電器：正常或事故時(shí)，將電路閉合或斷開 斷路器，正常時(shí)用來接通和斷開負(fù)荷電流；故障時(shí)受繼電保護(hù)作用，將電路自動(dòng)斷開。 隔離開關(guān)，將一次設(shè)備與帶電部分可靠隔離，沒有滅弧裝置，因此只有在斷路器斷開后，才能接通和斷開隔離開關(guān)。熔斷器接觸器一次設(shè)備③限制故障電流和防御過電壓的電器電抗器-限制短路電流，維持母線殘壓。避雷器-防御過電壓④接地裝置：電力系統(tǒng)中性點(diǎn)的工作接地或保護(hù)人身安全的保護(hù)接地，與地中的接地網(wǎng)相連。⑤載流導(dǎo)體：將電氣設(shè)備連接起來母線，匯集和分配電能架空線，終端線、聯(lián)絡(luò)線電纜，城市、廠站內(nèi)部或附近、穿越江河或海峽時(shí)使用二次設(shè)備①儀用互感器：將電路中的高電壓或大電流轉(zhuǎn)換成低電壓、小電流，供給儀表和保護(hù)裝置使用。電壓互感器PT：電流互感器CT②測(cè)量表計(jì)：測(cè)量電路中的電氣參數(shù)。電壓表電流表功率因數(shù)表③繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置：迅速反應(yīng)不正常情況并進(jìn)行監(jiān)控和調(diào)節(jié)。④直流電源設(shè)備：供給控制、保護(hù)和廠用直流負(fù)荷、事故照明的直流用電。直流發(fā)電機(jī)組蓄電池組硅整流設(shè)備⑤操作電器、信號(hào)設(shè)備及控制電纜。主要電氣一次設(shè)備的圖形符號(hào)電氣設(shè)備的主要內(nèi)容（1）發(fā)電機(jī)（31：05）（2）電力變壓器（3）開關(guān)設(shè)備（39：36）（4）電力互感器（43：07）（5）避雷器（6）阻波器（7）電氣主接線及配電裝置（44：37）電氣部分接線示意圖1發(fā)電電機(jī)機(jī)的的原原理理和和結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)（1）基基本本原原理理磁力力磁場(chǎng)場(chǎng)磁力力線線電磁磁鐵鐵感應(yīng)應(yīng)電電流流當(dāng)導(dǎo)導(dǎo)線線在在磁磁場(chǎng)場(chǎng)移移動(dòng)動(dòng)，，“切割割”磁力線時(shí)時(shí)（或磁磁場(chǎng)移動(dòng)動(dòng)，磁力力線切割割導(dǎo)線時(shí)時(shí)），在在導(dǎo)線中中就產(chǎn)生生電壓，，此時(shí)如如將導(dǎo)線線兩端連連通，就就會(huì)有電電流通過過，稱為為感應(yīng)電電流。（2）汽輪發(fā)發(fā)電機(jī)的的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子由整塊的的優(yōu)質(zhì)合合金鋼制制成。具具有良好好的導(dǎo)磁磁性。定（靜））子由鐵芯、、線圈及及外殼組組成。鐵鐵芯由環(huán)環(huán)形硅鋼鋼片疊壓壓而成。。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子本體體結(jié)構(gòu)1—大齒；2—小齒；3—嵌線定子由鐵芯、、繞組和和外殼等等組成。。鐵芯由由環(huán)形的的硅鋼片片疊壓而而成，其其內(nèi)園開開有齒槽槽，放置置定子繞繞組。圖汽輪發(fā)電電機(jī)結(jié)構(gòu)構(gòu)示意圖圖勵(lì)磁設(shè)備備的作用用是向發(fā)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子提供供直流電電流，形形成轉(zhuǎn)子子磁場(chǎng)汽輪發(fā)電電機(jī)的損損耗銅損：定定子和轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子繞組組電阻損損耗鐵損：定定子鐵芯芯的磁場(chǎng)場(chǎng)變化機(jī)械損耗耗：通風(fēng)風(fēng)及軸承承部分的的摩擦6~25MW(2~4%)50~100MW(1.5~2%)200MW以上(1~1.5%)汽輪發(fā)電電機(jī)功率率發(fā)電機(jī)冷冷卻方式式（1）空氣冷冷卻發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子兩端端裝風(fēng)扇扇，只用用于50MW及以下。。（2）氫氣冷冷卻用氫氣將將熱量帶帶走。冷冷卻能力力高，通通風(fēng)損耗耗小，結(jié)結(jié)構(gòu)復(fù)雜雜，需要要制氫設(shè)設(shè)備，用用于30~100MW（3）繞組導(dǎo)導(dǎo)線內(nèi)部部冷卻（（內(nèi)冷））用泵迫使使氫氣、、水或油油流過導(dǎo)導(dǎo)體內(nèi)部部。冷卻卻能力更更高，縮縮小發(fā)電電機(jī)體積積，節(jié)省省材料，，結(jié)構(gòu)復(fù)復(fù)雜1958年，我我國試試制成成世界界上第第一臺(tái)臺(tái)雙水水內(nèi)冷冷12MW汽輪發(fā)發(fā)電機(jī)機(jī)1974年，我我國第第一臺(tái)臺(tái)300MW雙水內(nèi)內(nèi)冷汽汽輪發(fā)發(fā)電機(jī)機(jī)投入入運(yùn)行行1985年，哈哈爾濱濱電機(jī)機(jī)廠生生產(chǎn)的的600MW汽輪發(fā)發(fā)電機(jī)機(jī)第一一次啟啟動(dòng)成成功。。表明明我國國已進(jìn)進(jìn)入世世界上上少數(shù)數(shù)幾個(gè)個(gè)生產(chǎn)產(chǎn)大功功率發(fā)發(fā)電機(jī)機(jī)國家家的行行列2電力變變壓器器看變壓壓器（（36:53）電力系系統(tǒng)中中廣泛泛使用用的升升壓和和降壓壓設(shè)備備,作用用：：高壓壓輸輸電電發(fā)電電機(jī)機(jī)輸輸出出電電壓壓受受絕絕緣緣水水平平限限制制，，最最高高為為20KV左右右，，如如果果用用這這樣樣的的電電壓壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)距距離離輸輸電電，，電電流流大大，，功功率率損損耗耗大大。。在用用戶戶端端保保證證使使用用人人員員的的安安全全，，降降低低用用電電設(shè)設(shè)備備造造價(jià)價(jià)電力力變變壓壓器器的的原原理理和和結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)閉合合鐵鐵心心上上繞繞兩兩個(gè)個(gè)互互相相絕絕緣緣匝匝數(shù)數(shù)不不等等的的繞繞組組。。與電源相連的的一側(cè)，一次次繞組（原邊邊）與負(fù)荷相連的的一側(cè)，二次次繞組（副邊邊）電磁感應(yīng)原理理：電-磁-電原邊電壓U1原邊匝數(shù)N1副邊電壓U2副邊匝數(shù)N2匝數(shù)多的一側(cè)側(cè)電壓高，電電流小變壓器的分類類按用途分：升壓變壓器降降壓變壓器器聯(lián)絡(luò)變壓器配配電變壓器器按相數(shù)分：：?jiǎn)蜗嘧儔浩魅嘧儔浩髌靼疵肯嗬@組的的線圈數(shù)：：雙繞組三三繞繞組自耦 低壓壓分裂繞組==k（變比）變壓器的損耗耗和冷卻（一）損耗銅耗：電流流流過線圈的損損耗，電流越越大，銅損也也越大；鐵損：磁力線線通過鐵芯產(chǎn)產(chǎn)生的損耗，，與電流無關(guān)關(guān)。（二）冷卻方方式油浸自冷式油浸風(fēng)冷式強(qiáng)迫油循環(huán)電力變壓器的的結(jié)構(gòu)核心設(shè)備：鐵鐵芯+繞組（（本體））外圍設(shè)備：（1）油：絕緣和和散熱需要油的部位位：本體、調(diào)調(diào)壓開關(guān)、引引出線結(jié)構(gòu)：儲(chǔ)油（油枕））吸濕（硅膠））監(jiān)視油位（油油枕、調(diào)壓開開關(guān)、套管））監(jiān)視油溫監(jiān)視油的分解解，診斷內(nèi)部部故障（瓦斯斯繼電器）（2）冷卻卻系統(tǒng)統(tǒng)：強(qiáng)強(qiáng)迫油油循環(huán)環(huán)風(fēng)冷冷（大大容量量變壓壓器））風(fēng)扇潛油泵泵（油油流繼繼電器器）電力變變壓器器的結(jié)結(jié)構(gòu)電力變變壓器器實(shí)物物照片片3開關(guān)設(shè)設(shè)備開關(guān)設(shè)設(shè)備錄錄像（（40:18）開關(guān)電電器的的作用用和種種類（1）作用用：在在正常常情況況下，，由于于檢修修或改改變運(yùn)運(yùn)行方方式，，將發(fā)發(fā)電機(jī)機(jī)、變變壓器器、線線路等等接入入電網(wǎng)網(wǎng)或退退出，，起控控制作作用。。在故故障時(shí)時(shí)，迅迅速切切斷故故障部部分，，保證證無故故障部部分正正常運(yùn)運(yùn)行，，起保保護(hù)作作用。。（2）種類類：高壓負(fù)負(fù)荷開開關(guān)、、低壓壓閘刀刀開關(guān)關(guān)、接接觸器器、磁磁力啟啟動(dòng)器器：僅用來來在正正常工工作情情況下下，斷斷開或或閉合合正常常工作作電流流。高低壓壓熔斷斷器：：僅用來來斷開開故障障情況況下的的過負(fù)負(fù)荷電電流或或短路路電流流。高壓斷斷路器器、低低壓空空氣開開關(guān)：：既用來來斷開開或閉閉合正正常工工作電電流，，也用用來斷斷開或或閉合合過負(fù)負(fù)荷電流流或短短路電電流。。隔離開開關(guān)：：不要求求斷開開或閉閉合電電流，，只用用來在在檢修修時(shí)隔隔離電電壓。。電弧的的形成成與熄熄滅（1）電弧弧產(chǎn)生生的條條件：：電源源電壓壓大于于10~20V，電流流大于于80~100mA，動(dòng)靜靜觸頭頭分離離瞬間間，觸觸頭間間產(chǎn)生生電弧弧。觸頭分分開后后，電電路中中有電電流，，電弧弧導(dǎo)電電，電電弧中中有大大量自自由電電子。。（2））電弧弧的危危害電弧的的溫度度很高高，可可達(dá)5000～～7000度以以上，，常超超過金金屬的的汽化化點(diǎn)，，可能能燒壞壞開開關(guān)電電器的的金屬屬觸頭頭。燒壞開開關(guān)電電器的的絕緣緣。如如，燒燒壞瓷瓷絕緣緣的表表面，，甚至至完全全損壞壞，或或者使有有機(jī)絕絕緣材材料炭炭化，，以致致失去去絕緣緣性能能。若電弧弧長時(shí)時(shí)間不不熄滅滅，不不僅燒燒壞開開關(guān)電電器，，而且且造成成系統(tǒng)統(tǒng)事故故，威威脅脅電力力系統(tǒng)統(tǒng)安全全運(yùn)行行。（3）電弧弧產(chǎn)生生的物物理過過程電弧的的產(chǎn)生生和維維持是是觸頭頭間中中性質(zhì)質(zhì)點(diǎn)（（分子子和原原子））被游游離的的結(jié)果果。游游離就就是中中性質(zhì)質(zhì)點(diǎn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為為帶電電質(zhì)點(diǎn)點(diǎn)。高壓斷路器器熄滅交流流電弧的基基本方法結(jié)構(gòu)：滅弧弧裝置+操縱機(jī)構(gòu)（1）滅弧介質(zhì)質(zhì)具有較高高的傳熱能能力、介電電強(qiáng)度、熱熱游溫度和和熱容量。。按滅弧介介質(zhì)和滅滅弧方式式分為：：多油、、少油、、壓縮空空氣、SF6、、真空(2)采用特殊殊金屬材材料作滅滅弧觸頭頭：銅鎢鎢和銀鎢鎢合金熔點(diǎn)高、、導(dǎo)熱系系數(shù)和熱熱容量大大的金屬屬，減少少熱電子子發(fā)射。。(3)利用氣體體或油吹吹動(dòng)電弧?。簲U(kuò)擴(kuò)散和冷冷卻空氣：2.3MPaSF6:0.3~0.6MPa縱吹、橫橫吹、環(huán)環(huán)吹(4)采用多斷斷口熄弧?。涸谠谙嗟鹊牡挠|頭行行程下，，拉長電電弧各斷口電電壓分布布基本相相等的措措施：斷斷路器加加并聯(lián)電電容(5)采用強(qiáng)有有力的分分閘機(jī)構(gòu)構(gòu)，提高高觸頭分分離速度度，拉長長電弧操動(dòng)機(jī)構(gòu)構(gòu)：斷路路器進(jìn)行行合閘、、分閘操操作，并并保持在在合閘狀狀態(tài)，這這些任務(wù)務(wù)全靠操操動(dòng)機(jī)構(gòu)構(gòu)完成。。隔離開關(guān)關(guān)主要用途途沒有滅弧弧功能,隔離電壓壓,倒閘操作作分合小電電流：分分、合避避雷器、、電壓互互感器和和空載母母線分、合勵(lì)勵(lì)磁電流流不超過過2A的空載變變壓器關(guān)、合電電容電流流不超過過5A的空載線線路隔離開關(guān)關(guān)的種類類安裝地點(diǎn)點(diǎn)：屋內(nèi)內(nèi)式和屋屋外式絕緣支柱柱數(shù)目：：?jiǎn)沃?、、雙柱、、三柱4互感器（（43：07）互感器的作作用互感器包括括電流互感感器（TA或CT）和電壓互感感器（TV或PT）。（1）將一次回回路的高電電壓和大電電流變?yōu)槎位芈窐?biāo)標(biāo)準(zhǔn)的低電電壓（100V）和小電流（（5A1A）），使測(cè)量儀表表和保護(hù)裝裝置標(biāo)準(zhǔn)化化、小型化化，并使其其結(jié)構(gòu)輕巧巧、價(jià)格便便宜和便于于屏內(nèi)安裝裝。（2）使二次設(shè)設(shè)備與高壓部分隔隔離，且互感器二次次側(cè)均接地，從而保保證了設(shè)備和人身安安全。CT（電流互感感器）充油的：油油位位計(jì)充SF6氣體的：壓壓力表表PT（電壓互感感器）充油的：油油位位計(jì)仿真變電站站演示：CT和PT互感器錄像像（44：05）避雷器泄露雷電電電流、防御過電壓壓阻波器阻止高頻信信號(hào)進(jìn)入廠廠站內(nèi)高頻保護(hù)：：線路保護(hù)護(hù)的一種，，電網(wǎng)故障障時(shí)，線路路兩端的收收發(fā)訊機(jī)發(fā)發(fā)出高于工工頻（50HZ）的信號(hào)，，由阻波器器限制該高高頻只在本本線路上傳傳輸。懸掛式（251）支撐式（253）各種電氣設(shè)設(shè)備根據(jù)工工作的要求求和它們的的作用，依依一定次序序用導(dǎo)線連連接成的電電路，稱為為電氣接線線。一次設(shè)備連連接成的電電路成為電電氣主接線線。二次設(shè)備連連成的電路路稱為二次次電路。7電氣主接線線及配電裝裝置（45：09）電氣主接線線圖電氣主接線線表明電能能匯集和分分配的關(guān)系系以及各種種運(yùn)行方式式。主接線常按按規(guī)定的圖圖形符號(hào)畫畫成單線圖圖的形式，，單線圖畫畫出的是單單相電路，，實(shí)際上表表示三相電電路。斷路器和隔隔離開關(guān)畫畫成斷開狀狀態(tài)。電氣主接線線圖舉例配電裝置由開關(guān)電器器、保護(hù)和和測(cè)量電器器、母線和和必要的輔輔助設(shè)備和和建筑物組組成的整體體，用來接接受和分配配電能的裝裝置。按電氣設(shè)備備裝設(shè)地點(diǎn)點(diǎn)，分屋內(nèi)內(nèi)和屋外配配電裝置。。單母線接線線單母線分段段雙母線帶旁旁路第7節(jié)火力力發(fā)電廠的的運(yùn)行（1）機(jī)組的啟啟動(dòng)和停運(yùn)運(yùn)機(jī)組啟動(dòng)的的過程：鍋爐點(diǎn)火、、升壓、并并入母管、、汽輪機(jī)暖管管、暖機(jī)、、沖轉(zhuǎn)、升升速、發(fā)電機(jī)與電電力系統(tǒng)并并列、帶負(fù)負(fù)荷機(jī)組啟動(dòng)和和停運(yùn)時(shí)間間長的原因因：鍋爐與汽輪輪機(jī)體積大大、部件重重，特別是是高參數(shù)大大容量鍋爐爐的汽包鋼鋼板特厚，，汽輪機(jī)的的結(jié)構(gòu)復(fù)雜雜、精密。。啟動(dòng)不能能太快，保保證各部件件的溫度均均勻上升，，防止因溫溫升不均而而發(fā)生變形形、彎曲、、連接部位位松動(dòng)、動(dòng)動(dòng)靜部分之之間發(fā)生摩摩擦等不良良后果。在停爐、停停機(jī)后，同同樣要注意意保證冷卻卻均勻，防防止金屬部部件冷卻太太快。中溫溫中中壓壓鍋鍋爐爐（（點(diǎn)點(diǎn)火火-并入母管管）：2~4h高溫高壓壓鍋爐：：4~5h中溫中壓壓汽輪機(jī)機(jī)（暖管管、機(jī)-帶滿負(fù)荷荷）：1.5~2.5h高溫高壓壓汽輪機(jī)機(jī)：4~5h參數(shù)越高高，容量量越大，，啟動(dòng)時(shí)時(shí)間越長長。單元機(jī)組組一般采采用滑參參數(shù)啟動(dòng)動(dòng)鍋爐啟動(dòng)動(dòng)后當(dāng)參參數(shù)還很很低時(shí)汽汽輪機(jī)就就開始啟啟動(dòng)，隨隨著鍋爐爐汽壓、、汽溫的的升高，，汽輪機(jī)機(jī)轉(zhuǎn)速也也逐步提提高到額額定轉(zhuǎn)速速，當(dāng)發(fā)發(fā)電機(jī)并并入系統(tǒng)統(tǒng)并帶上上一定負(fù)負(fù)荷后，，蒸汽參參數(shù)才能能達(dá)到額額定值。。這種啟啟動(dòng)方式式可以縮縮短啟動(dòng)動(dòng)時(shí)間一一半，并并可減少少汽水損損失。（2）安全運(yùn)運(yùn)行火電廠生生產(chǎn)過程程復(fù)雜，，主輔設(shè)設(shè)備較多多，任何何一臺(tái)設(shè)設(shè)備發(fā)生生事故，，都會(huì)不不同程度度地影響響安全運(yùn)運(yùn)行，甚甚至?xí)煸斐芍饕O(shè)備損損壞、全全廠停電電和人身身傷亡等等嚴(yán)重后后果。由于結(jié)垢垢、腐蝕蝕、磨損損和超溫溫，造成成爐管爆爆破。鍋爐滅火火后處理理不當(dāng)，，造成爐爐膛爆炸炸。鍋爐缺水水、滿水水汽輪機(jī)嚴(yán)嚴(yán)重超速速而遭破破壞，甚甚至引起起人身傷傷亡。汽輪機(jī)葉葉片斷裂裂。軸瓦燒壞壞或火災(zāi)災(zāi)發(fā)電機(jī)或或主變壓壓器繞組組燒壞全廠停電電誤操作造造成人身身傷亡、、設(shè)備損損壞或停停電看錄像：：防止全全廠停電電事故(30分鐘)（3）經(jīng)濟(jì)運(yùn)運(yùn)行主要經(jīng)濟(jì)濟(jì)指標(biāo)供電煤耗耗：發(fā)電電廠每向向外供1kWh電所消耗耗的標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)煤。蒸汽參數(shù)數(shù)越高，，煤耗越越低廠用電率率：發(fā)電電廠本身身消耗的的電量占占發(fā)電量量的百分分?jǐn)?shù)。降耗的主主要措施施：控制制運(yùn)行小小指標(biāo)第8節(jié)火力發(fā)電電廠自動(dòng)動(dòng)化（1）作用利用各種種自動(dòng)化化儀表和和裝置（（包括計(jì)計(jì)算機(jī)系系統(tǒng)）對(duì)對(duì)火力發(fā)發(fā)電廠生生產(chǎn)過程程進(jìn)行監(jiān)監(jiān)視、控控制和管管理，使使之安全全、經(jīng)濟(jì)濟(jì)運(yùn)行的的技術(shù)。。（2）自動(dòng)化化發(fā)展歷歷程就地控制制方式：：主要運(yùn)運(yùn)行參數(shù)數(shù)靠人工工控制單元控制制方式機(jī)爐電集集中布置置在單元元控制室室。仍由由機(jī)爐電電運(yùn)行人人員分別別進(jìn)行監(jiān)監(jiān)視和控控制。分散控制制系統(tǒng)將各種不不同的控控制功能能分別由由數(shù)臺(tái)以以微處理理器為核核心的裝裝置來實(shí)實(shí)現(xiàn)，集集中監(jiān)視視、分散散控制。。圖6.3火電電廠廠集集控控運(yùn)運(yùn)行行圖6.5仿真真裝裝置置系系統(tǒng)統(tǒng)配配置置小結(jié)結(jié)6、電電氣氣設(shè)設(shè)備備（1）電氣氣設(shè)設(shè)備備:由一一次次設(shè)設(shè)備備和和二二次次設(shè)設(shè)備備組組成成一次次設(shè)設(shè)備備：：發(fā)發(fā)電電機(jī)機(jī)、、電電動(dòng)動(dòng)機(jī)機(jī)、、變變壓壓器器、、斷斷路路器器、、隔隔離離開開關(guān)關(guān)、、電電抗抗器器、、避避雷雷器器、、母母線線、、架架空空線線、、電電纜纜等等二次次設(shè)設(shè)備備：：電電壓壓互互感感器器PT、電電流流互互感感器器CT、電電壓壓表表、、電電