電氣運行講座1

電氣運轉講座第一講：勿在浮砂筑高臺——談用電氣根本實際了解實踐問題第二講：深化淺出話二次——分析電氣控制、信號和維護接線第三講：諸葛終身唯謹慎---電氣操作的順序性及原那么第四講：功夫在詩外---電氣異常及缺點的處置方法第一講：談用電氣根本實際了解實踐問題問題一：什么是線路的充電功率？問題二：電抗器的作用是什么？問題三：什么是變壓器的勵磁涌流？問題四：什么是發(fā)電機的功角特性？問題五：什么是發(fā)電機進相運轉？問題六：發(fā)電機失磁對系統(tǒng)有何影響？問題七：負序電流對發(fā)電機有何危害？問題八：什么叫諧振？如何防備？。。。。。。第一節(jié)：電氣三大元件：電阻、電感和電容一、電阻元件：1、有電流的地方就存在電阻。2、集膚效應：交流電流的傳送集中在導體的外表。而且電流的頻率越高，集膚效應越強。3、電阻發(fā)熱：無處不在的發(fā)熱——嚴重后果是設備損壞。4、線性電阻和非線性電阻。第一節(jié)：電氣三大元件：電阻、電感和電容二、電容元件：1、根本特性：電容元件是儲存電荷〔電場〕的元件。通常的電容元件是線性時不變元件。即：C=2、電容的端電壓與電流有如下關系： i(t)=C 3、電容儲存電場能，是儲能元件。電容儲能缺乏，電容的電壓就不能維持。4、電容是交流元件，在直流電路中，電容相當于開路。第一節(jié)：電氣三大元件：電阻、電感和電容〔1〕電容送電：一階電路零形狀呼應： 原未充電的RC電路接通直流電壓源的電路，開關K在t=0接通電源，構成電容的充電過程。 Vc(t)=VS(1-e) Ic(t)=e一階電路零形狀呼應

式中：τ=RC；-t/τ-t/τ-+VsCR+_VcicK第一節(jié)：電氣三大元件：電阻、電感和電容由上述計算可以看出：①電容由零形狀充電時，電容將儲存電能，電容電壓t=0時辰為零，逐漸充電到電源電壓；②

電容充電是一個動態(tài)過程，充電時間的長短決議于τ，而τ的大小由回路的R、C決議。③在電網中，存在分布電容的輸電線路、電容補償安裝在充電過程中表現上述回路一樣的特點。在電網中，當電源電壓忽然升高時，電容將逐漸充電，電壓將有漸變的動態(tài)過程。電容補償器在系統(tǒng)電壓升高時從系統(tǒng)吸收無功，起到維持電壓的作用。第一節(jié)：電氣三大元件：電阻、電感和電容〔2〕電容停電：一階電路零輸入呼應： 原開關在1端，在t=0時辰，瞬時接至2端，構成電容的放電過渡過程。 Vc(t)=V0eIc(t)=e

式中：τ=RC；一階電路零輸入呼應 -t/τ-t/τ12-+V0CR+_VcicK第一節(jié)：電氣三大元件：電阻、電感和電容由上述計算可以看出：①

電容瞬時斷電后，電容內依然儲存電能，電容電壓必需經過放電回路放電；②

電容放電是一個動態(tài)過程，放電時間的長短決議于τ，而τ的大小由回路的R、C決議。③

在電網中，存在分布電容的輸電線路、電容補償安裝在斷電后同樣表現上述回路的特點。在電網中，當電源電壓忽然降低時，電容將逐漸放電，電壓將有漸變的動態(tài)過程。電容補償器在系統(tǒng)電壓降低時向系統(tǒng)補充無功，起到維持電壓的作用。第一節(jié)：電氣三大元件：電阻、電感和電容5、電容元件交流特性：波形和相量表示：Xc=1/ωC稱之為電容的容抗，簡稱容抗。

從容抗的頻率特性可看出：電容元件的相量表示 電容元件的容抗隨頻率的添加而減小。電源的頻率越高，電容對其阻抗越小。電容頻率特性v(t)tαθTT/2i(t)VcIc=jωCVcθXcωoXc第一節(jié)：電氣三大元件：電阻、電感和電容6、在純電容電路中，只存在電源的電能與電容的電場能之間的轉換，不存在能量耗費，或者說電容在一個周期內接受的能量與放出的能量相等，平均有功為零。而交換的功率的最大值稱為無功功率。7、從另一個角度講，在交流電路中，假設存在電容元件，電源與電容元件之間必需存在無功功率的交換。這種交換是在電源變化的一個周期內完成的一進一出。第一節(jié)：電氣三大元件：電阻、電感和電容三、電感元件：1、根本特性：電感是線圈或導體中流過交變電流產生的一種特有景象，它表達了此類元件對交變電流的一種妨礙作用。電感的大小為線圈或導線的自感磁鏈ψ和所經過電流i之比：L=2、

電感的端電壓與電流有如下關系：

u(t)=L3、電感元件是一種儲能元件，它儲存磁通〔磁場〕，并且電感元件所放出的能量只能等于初充電時儲存的能量，因此是無源元件。第一節(jié)：電氣三大元件：電阻、電感和電容〔1〕電感送電：一階電路零形狀呼應： 原未充電的RL電路接通直流電壓源的電路，開關K在t=0接通電源，構成電感的充電過程。 VL(t)=VSe IL(t)=〔1-e〕一階電路零形狀呼應

式中：τ=L/R；-t/τ-t/τ-+VsCR+_VcicK第一節(jié)：電氣三大元件：電阻、電感和電容結論：①電感由零形狀充電時，電感將儲存電能，電感電流t=0時辰為零，逐漸充電到最大值；②電感充電是一個動態(tài)過程，充電時間的長短決議于τ，而τ的大小由回路的R、L決議。③在電網中，存在電感的電感線圈在充電過程中表現上述回路一樣的特點。在電網中，當電流忽然升高時，電感將逐漸充電，電流將有漸變的動態(tài)過程。電抗器在電流忽然升高時，起到限流的作用。第一節(jié)：電氣三大元件：電阻、電感和電容〔2〕電感停電：一階電路零形狀呼應： 在t=0時辰，瞬時接至2端，構成電容的放電過渡過程。 VL(t)=-I0Re IL(t)=I0e

一階電路零輸入呼應式中：τ=L/R；-t/τ-t/τ12-+V0CR+_VcicK第一節(jié)：電氣三大元件：電阻、電感和電容結論：①電感瞬時斷電后，電感內依然儲存電能，電感電流必需經過放電回路放電；②電感放電是一個動態(tài)過程，放電時間的長短決議于τ，而τ的大小由回路的R、L決議。②

存在電感的電感線圈在充電過程中表現上述回路一樣的特點。在電網中，當電源電壓忽然降低時，電感將逐漸放電，電流將有漸變的動態(tài)過程。第一節(jié)：電氣三大元件：電阻、電感和電容5、電感元件的交流特性：波形和相量表示：

電感元件的相量表示XL=ωL稱之為電感的電抗，簡稱感抗。從感抗的頻率特性可看出： 電感元件的感抗隨頻率的添加而 增大。電感頻率特性v(t)tαθTT/2i(t)IVL=jωLIθXLωoXL第一節(jié)：電氣三大元件：電阻、電感和電容6、在純電感電路中，只存在電源的電能與電感的磁場能之間的轉換，不存在能量耗費，或者說電感在一個周期內接受的能量與放出的能量相等，平均有功為零。而其交換的功率的最大值稱為無功功率。7、在交流電路中，假設存在電感元件，電源與電感元件之間必需存在無功功率的交換。這種交換是在電源變化的一個周期內完成的一進一出。第一節(jié)：電氣三大元件：電阻、電感和電容四、電容和電感的混合：在電力系統(tǒng)中，我們大多遇到的是電容、電感和電阻銜接在一同的混合電路，混合電路具有上述各電路的合成特性?！?〕功率因數：在純電容電感電路中，電壓與電流的夾角均為90o，混合電路中，夾能夠變?yōu)樾∮?0o，功率因數就是表征這種角度關系的參數，純電容電路中，功率因數為0，純電感電路中，功率因數也為0，而純電阻電路的功率因數為1，混合電路的功率因數在0-1之間。功率因數越大，表示電流中無功分量越小，并且將感性無功規(guī)定為正。第一節(jié)：電氣三大元件：電阻、電感和電容〔2〕電感和電容的功率交換：混合電路中，電容、電感元件雖然不耗費能量，但它們的存在，它們維持正常任務就必需求和電源交換功率，電感和電容元件之間交換功率。①對電容的交換功率是由電源和電感內儲存的感性功率所提供的，當感性功率缺乏時，電容充電缺乏，將導致電壓降低；②當系統(tǒng)電壓下降時，感性功率缺乏，會影響電感元件的正常任務，導致系統(tǒng)穩(wěn)定破壞?！?〕電容電感的諧振：當電路中容抗與感抗相等時，其總阻抗表現為純電阻性，低于正常阻抗，諧振時的產生電壓通常高于電源電壓。諧振的條件：ωL=1/ωC第二節(jié)：電感的實踐運用之一：發(fā)電機及運轉

第二節(jié)：電感的實踐運用之一：發(fā)電機及運轉一、發(fā)電機的根本特性同步發(fā)電機原理

發(fā)電機的簡化等效電路第二節(jié)：電感的實踐運用之一：發(fā)電機及運轉二、同步發(fā)電機的有功功率同步發(fā)電機能流圖同步發(fā)電機轉子磁場與氣隙磁場第二節(jié)：電感的實踐運用之一：發(fā)電機及運轉發(fā)電機氣隙磁場和相量圖：同步發(fā)電機轉子磁場拖動氣隙磁場發(fā)電機運轉相量圖第二節(jié)：電感的實踐運用之一：發(fā)電機及運轉三、同步發(fā)電機的功角特性：Pem=3UIcon=3sinδ同步發(fā)電機的功角特性四、同步發(fā)電機的有功調理與電網頻率控制

負荷的頻率特性發(fā)電頻率特性電力系統(tǒng)的二次調頻第二節(jié)：電感的實踐運用之一：發(fā)電機及運轉五、自動發(fā)電控制自動發(fā)電控制AGC(AutomaticGenerationControl)是電力系統(tǒng)頻率和有功功率自動控制系統(tǒng)的統(tǒng)稱，是電網運轉中一個重要的計算機實時控制功能。其目的是使系統(tǒng)出力和系統(tǒng)負荷相順應，堅持額定頻率和經過聯絡線的交換功率等于方案值，并盡能夠實現機組間負荷的經濟分配。詳細地說，自動發(fā)電控制有四個根本目的：(1)使全系統(tǒng)的發(fā)電出力和負荷功率相匹配；(2)將電力系統(tǒng)的頻率偏向調理到零，堅持系統(tǒng)頻率為額定值；(3)控制區(qū)域間聯絡線的交換功率與方案值相等，實現各區(qū)域內有功功率的平衡；(4)在區(qū)域內各發(fā)電廠間進展負荷的經濟分配。第二節(jié)：電感的實踐運用之一：發(fā)電機及運轉

自動發(fā)電控制系統(tǒng)表示圖第二節(jié)：電感的實踐運用之一：發(fā)電機及運轉六、同步發(fā)電機運轉的穩(wěn)定性1、發(fā)電機的靜態(tài)穩(wěn)定2、發(fā)電機的動態(tài)穩(wěn)定發(fā)電機的穩(wěn)定特性第二節(jié)：電感的實踐運用之一：發(fā)電機及運轉3、提高發(fā)電機運轉穩(wěn)定性的措施①選擇適宜的任務點，使發(fā)電機堅持靜態(tài)穩(wěn)定，并留有一定余地。②維持發(fā)電機動態(tài)穩(wěn)定的一個能夠方案是在缺點情況下，盡能夠提高發(fā)電機勵磁電勢Eq。③維持發(fā)電機動態(tài)穩(wěn)定的另一個能夠方案是在缺點情況下，盡能夠及時減少汽輪機的輸出功率。在汽輪機的數字電液調理系統(tǒng)中，設置中壓調門快關功能。在發(fā)電機部分甩負荷后，瞬時封鎖中壓調門、減少汽輪機輸出功率，以利于發(fā)電機重新回到同步運轉的穩(wěn)定形狀。

第二節(jié)：電感的實踐運用之一：發(fā)電機及運轉七、發(fā)電機電壓與無功調整1、電力系統(tǒng)無功與電壓的關系電力系統(tǒng)的無功負荷主要用于建立變壓器、電動機和電磁元件的磁場，是用電負荷正常運轉必需的，所以必需保證有功、無功的同時供應。2．發(fā)電機無功功率與電壓的關系發(fā)電廠是系統(tǒng)中獨一的有功電源，又是最根本的無功電源。當發(fā)電機有功功率容量有余，而電力系統(tǒng)無功功率電源容量缺乏時，可降低發(fā)電機功率因數運轉。3、自動勵磁參與電壓調理第二節(jié)：電感的實踐運用之一：發(fā)電機及運轉八、發(fā)電機的勵磁調理：1．勵磁自動調理的作用:發(fā)電機勵磁自動調理安裝的作用如下：①電力系統(tǒng)正常運轉時，維持發(fā)電機或系統(tǒng)某點電壓程度。②合理分配發(fā)電機間的無功負荷。③在電力系統(tǒng)發(fā)生短路缺點時，按規(guī)定的要求強行勵磁。④可以顯著改善電力系統(tǒng)的運轉條件。⑤對于200MW及以上發(fā)電機組，勵磁自動調理安裝還具有過勵限制、低勵限制等功能，使機組平安性得以提高。

第二節(jié)：電感的實踐運用之一：發(fā)電機及運轉2．對勵磁自動調理安裝的根本要求勵磁調理安裝除了在正常情況下起著自動調壓的作用外，還在事故和異常運轉情況下，擔負著更多的義務。為使勵磁自動調理安裝能充分發(fā)揚上述作用，安裝應滿足如下幾點要求。①在正常情況下，能按機端電壓的變化自動地改動勵磁電流，維持發(fā)電機電壓值在給定程度。因此，要求勵磁自動調理器有足夠的調理容量，發(fā)電機勵磁系統(tǒng)有足夠的勵磁容量，以滿足系統(tǒng)無功調理的需求。②根據運轉的需求，應有足夠的電壓調理范圍，安裝的調差率能隨系統(tǒng)要求而改動，穩(wěn)定地分配機組之間無功功率。③電力系統(tǒng)發(fā)惹事故導致電壓降低時，勵磁系統(tǒng)應有很快的呼應速度和足夠大的強勵頂值電壓，以實現強行勵磁的作用。④安裝要簡單可靠，動作要迅速，調理過程要穩(wěn)定第二節(jié)：電感的實踐運用之一：發(fā)電機及運轉3．它勵靜止半導體勵磁系統(tǒng)及其自動勵磁調理副勵磁機JFL采用永磁式發(fā)電機，它經過一組可控硅整流安裝KGZ向主勵磁機供應勵磁電流，可控硅整流器由磁勵自動調理安裝中的移相觸發(fā)電路來控制。當勵磁自動調理安裝退出任務時，交流勵磁機的勵磁由永磁機經感應調壓器GTY，整流變ZB，硅整流器GZ2來供應。第二節(jié)：電感的實踐運用之一：發(fā)電機及運轉4．勵磁調理器的調差特性勵磁調理器的輸入電壓Uf與發(fā)電機的端電壓U之間具有如下關系：Uf=U+kqIqkq為調差系數，Iq為發(fā)電機定子電流I的無功分量。當發(fā)電機勵磁調理系統(tǒng)的調差系數kq等于零時，發(fā)電機端電壓U等于勵磁調理器的輸入電壓Uf，系統(tǒng)穩(wěn)定時等于給定電壓UZ；當kq大于零，即發(fā)電機具有正調差系數時，發(fā)電機端電壓U隨著發(fā)電機無功電流Iq的添加而下降；當kq小于零，發(fā)電機的調差特性即發(fā)電機具有負調差系數時，發(fā)電機端電壓U隨著發(fā)電機無功電流Iq的添加而添加，這種關系稱為發(fā)電機的外特性。第二節(jié)：電感的實踐運用之一：發(fā)電機及運轉5、并聯發(fā)電機的無功分配：假設在母線上并聯運轉著兩臺發(fā)電機，均具有正調差特性。兩機組的機端電壓相等，各負擔著一定的無功電流，先假設母線電壓為U，兩機組共同承當的無功電流為Iq=Iq1+Iq2第三節(jié)：電感的實踐運用之二：變壓器及運轉一、變壓器的任務原理變壓器的任務建立在電磁感應原理根底之上。變壓器的最主要部分是閉合鐵芯和線圈〔即繞組〕，經過電磁感應，就能實如今一、二次繞組間能量交換。 由于線圈繞組為電感元件，當變壓器充電時，按前面電工學所講，會產生一個暫態(tài)過程，同時由于鐵芯的迅速飽和，兩個緣由共同構成了暫態(tài)沖擊電流，即常說變壓器原理圖的勵磁涌流。勵磁涌流是變壓器充電過程中出現的正常景象，維護不能因此而誤判為變壓器缺點。U1U2I1I2一次繞組二次繞組鐵芯第三節(jié)：電感的實踐運用之二：變壓器及運轉第三節(jié)：電感的實踐運用之二：變壓器及運轉二、變壓器的冷卻機構變壓器在運轉中，繞組和鐵芯發(fā)熱首先傳給變壓器油，經過油傳送給冷卻介質。變壓器常見的冷卻方式有以下類型：〔1〕自然油循環(huán)自然冷卻〔油浸自冷〕它是靠變壓器油自然循環(huán)，油受熱后比重小而上升，冷卻后比艱苦而下降，冷熱油不斷對流，自然冷卻。普通7500kVA以下變壓器采用此方式。〔2〕自然油循環(huán)風冷〔油浸風冷〕較大變壓器在每組散熱器上裝設風扇加強外表冷卻。第三節(jié)：電感的實踐運用之二：變壓器及運轉〔3〕強迫油循環(huán)風冷或水冷大型變壓器僅靠自然外表冷卻不能滿足要求。采用強迫油循環(huán)風冷或水冷，可以加快油的循環(huán)速度，起到更好的散熱作用。運用較廣泛的是強迫油循環(huán)風冷卻安裝。第三節(jié)：電感的實踐運用之二：變壓器及運轉三、變壓器的允許運轉方式：1、允許溫度：變壓器運轉中要產生銅耗和鐵耗，這兩部分損耗最后全部轉變?yōu)闊崮?，使變壓器的繞組和鐵芯發(fā)熱，變壓器的溫度升高。8℃規(guī)那么指出，當變壓器絕緣任務溫度超越允許值后，每升高8℃，其運用期限便減少一半。2、允許溫升：變壓器與周圍介質溫度的差值叫做變壓器的溫升。由于變壓器內部熱量的傳播不均勻，，變壓器各部位溫度差別很大，同時熱量的散失與周圍環(huán)境的溫度也有很大關系，因此需求對變壓器的溫升加以限制。第三節(jié)：電感的實踐運用之二：變壓器及運轉3、變壓器電壓變化的允許范圍：當電網電壓小于變壓器的額定電壓時，對變壓器來說沒有什么損害，只是降低一些出力；但當電網電壓高于變壓器額定電壓很多時，對變壓器運轉會產生不良影響。過壓對變壓器運轉的危害：(1)變壓器電壓增高，變壓器激磁電流添加，磁通密度增大，變壓器會因損耗添加而過熱；(2)激磁的添加，變壓器耗費的無功功率也隨之添加，會使變壓器的實踐出力降低；(3)激磁的添加，磁通密度增大，易導致磁通飽和，引起副繞組電勢的波形發(fā)生畸變，出現尖頂波，對系統(tǒng)絕緣呵斥危害，特別是對110kV及以上的變壓器匝間絕緣，危害最大。第三節(jié)：電感的實踐運用之二：變壓器及運轉4、變壓器的正常過負荷和事故過負荷：〔1〕變壓器的正常過負荷才干：由于變壓器在一天、一年內的負荷，有時是頂峰，有時是低谷。在低谷時，變壓器是在較低溫度下運轉；季節(jié)之內，負荷也有高有低，因此變壓器在正常時運轉時短期內允許過負荷運轉，其允許的過負荷倍數及允許的繼續(xù)時間，應由變壓器的負荷曲線及冷卻介質的溫度來決議。〔2〕變壓器的事故過負荷才干：發(fā)電廠、變電站或系統(tǒng)發(fā)惹事故時，由于一方面需求保證對重要用戶的延續(xù)供電，另一方面又不應限制發(fā)電廠的出力，故允許變壓器在短時間內過負荷運轉，這稱為變壓器的事故過負荷。第三節(jié)：電感的實踐運用之二：變壓器及運轉四、變壓器的并列運轉：兩臺或兩臺以上的變壓器的原繞組并聯接到公共電源上，副繞組也并聯接在一同向負荷供電，這種運轉方式，稱為變壓器的并聯運轉。1、變壓器并列運轉的條件：變壓器并列運轉時，當帶上負荷后，其負荷的分配是按照各臺變壓器本身的特性〔短路電壓和變比〕自行分配的，而不是按照變壓器的額定容量成正比地分配的。運轉中變壓器間負荷分配不合理，設備容量就不能充分利用，因此，并列運轉的變壓器必需滿足以下條件：〔1〕各變壓器原、副邊額定電壓應分別相等〔答應誤差±5%〕，各臺變壓器變比相等；〔2〕各變壓器短路電壓〔又稱為阻抗百分比〕相等；〔3〕各變壓器的接線組別相等。第三節(jié)：電感的實踐運用之二：變壓器及運轉2、條件不滿足時并聯的后果：〔1〕變比不等的變壓器并列〔2〕短路電壓不等的變壓器并列：〔3〕接線組別不同的變壓器并列：變壓器的外特性I2E2U2I1I%12第三節(jié)：電感的實踐運用之二：變壓器及運轉五、變壓器電壓的調整：變壓器在運轉中，隨原邊電源電壓的變化，負荷的變動，副邊電壓便有較大變化。但為了保證供電質量，應使供電電壓盡量穩(wěn)定，因此，在電力系統(tǒng)運轉中，應根據負荷的變動來調整電壓。1、無載調壓：2、有載調壓：有載調壓變壓器裝有帶負荷調壓安裝，可以在帶負荷運轉時，根據電網電壓的變化，進展分接頭位置的調整，從而調整電網電壓。有載調壓變壓器調壓速度快，調壓范圍大，調壓范圍可達額定電壓的±15%以上。我國規(guī)定有載調壓的每級調壓不超越3000伏。第四節(jié)：電感的實踐運用之三：互感器第四節(jié)：電感的實踐運用之三：互感器一、互感器的構造及功能1、互感器的作用：〔1〕將一次回路的高電壓、大電流變?yōu)槎位芈返囊?guī)范的低電壓和小電流〔通常額定二次電壓為100V，額定二次電流為5A〕，使丈量儀表和維護安裝規(guī)范化?！?〕一切二次設備可用低電壓、小電流的控制電纜聯接，布線簡單，安裝方便，并易實現遠方控制和丈量；〔3〕二次回路不受一次回路的限制，接線靈敏，維護調試方便；使二次設備與高壓部分隔離，保證人身和設備平安。第四節(jié)：電感的實踐運用之三：互感器2、互感器的任務原理和丈量誤差：3、電流互感器的構造與分類：4、電壓互感器的構造與分類：

第四節(jié)：電感的實踐運用之三：互感器二、互感器的接線方式1、電流互感器接線： 電流互感器用于維護和丈量電路中，常用的接線方式有：〔1〕單相接線：用于三相對稱時丈量一相電流?！?〕電流差接線：用于兩相一繼電器維護?！?〕星形接線：用于三相不對稱負載或三相三繼電器維護和丈量?！?〕不完全星形接線：〔5〕零序電流過濾器：獲得零序電流供丈量和維護。第四節(jié)：電感的實踐運用之三：互感器2、電壓互感器接線：〔1〕單相接線：丈量儀表和繼電器某相對地電壓?！?〕V/V接線：也叫不完全星形接線，可獲得線電壓和相對系統(tǒng)中性點電壓，但不能獲得相對地電壓?！?〕Y0/Y0接線：取用線電壓和相對交流中性點相電壓及相對地的電壓。〔4〕Y/Y0接線：取用線電壓和相對交流中性點