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毕业论文
电气运行
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完 成 日 期 ：
黄河水利职业技术学院自动化工程系
摘要
为适应发电厂生产建设快速发展的需要进一步提高发电厂技术人员的运行维护水平以保障发电机组的安全、可靠、高效、经济运行。编者为发电厂电气运行人员编写了本书本书详尽介绍了发电厂一、二次电气设备的基本原理、结构类型、性能特点、技术参数、接线方式、运行维护、异常处理以及与发电厂运行紧密相关的电力系统专业知识。
安全，可靠，高效
目录
1 引言 1
1.1 “两票三制”的含义是什么 1
1.2 怎样进行验电 5
1.3 安规”对倒闸操作有何规定
1.4 《安规》中对高压设备的巡视有何规定
1.5 什么叫厂用电备用电源自动投入装置
2 任务书 7
2.1 原始资料 7
2.2 设计内容及要求 9
3 电气主接线设计 11
3.1 电气主接线设计概述 11
3.2 电气主接线的基本形式 14
3.3 电气主接线选择 14
4 变电站主变压器选择 18
4.1 主变压器的选择 18
4.2 主变压器选择结果 20
5 短路电流计算 21
5.1 短路的危害 21
5.2 短路电流计算的目的 21
5.3 短路电流计算方法 21
5.4 短路电流计算 22
5.4.1 110kv侧母线短路计算 24
5.4.2 35kv侧母线短路计算 26
5.4.3 10kv侧母线短路计算 27
6 电气设备的选择 30
6.1 导体的选择和校验 30
6.1.1 110kv母线选择及校验 31
6.1.2 35kv母线选择及校验 32
6.1.3 10kv母线选择及校验 33
6.2 断路器和隔离开关的选择及校验 34
6.2.1 110kv侧断路器及隔离开关的选择及校验 35
6.2.2 35kv侧断路器及隔离开关的选择及校验 37
6.2.3 10kv侧断路器及隔离开关的选择及校验 39
6.3 电压互感器和电流互感器的选择 41
6.3.1 电流互感器的选择 41
6.3.2 电压互感器的选择 43
7 防雷与接地方案的设计 57
7.1 防雷保护 57
7.2 接地装置的设计 57
10 结束语 62
参考文献 63
致谢 64
附录 65
附录一 电气主接线图 65
附录二 110KV屋外普通中型单母线分段接线的进出线间隔断面图 66
1-1 “两票三制”的含义是什么
答是指工作票、操作票交接班制、设备巡回检查制、设备定期试验与轮换
制。是保证安全生产的重要制度必须认真贯彻。
1-2 怎样进行验电
答验电时必须用电压等级合适而且合格的验电器。在检修设备进出线两侧
各相分别验电验电前应先在有电设备上进行试验确实证明验电器良好。
高压验电必须戴绝缘手套。35千伏以上的电气设备在没有专用验电
器的特殊情况下可以使用绝缘棒代替验电器根据绝缘棒端有无火花和
放电声音来判断有无电压。
1-3 “安规”对倒闸操作有何规定
答1.倒闸操作必须根据值班调度员或值班负责人命令受令人复诵无误后
执行。倒闸操作由操作人填写操作票。
2.停电拉闸操作必须按照断路器负荷侧刀闸母线刀闸顺序依次操作
送电按相反顺序。严禁带负荷拉刀闸。
3.下列项目应写入操作票内
1 应拉合的开关和刀闸检查开关和刀闸的位置检查接地线是否拆除
检查负荷分配装拆接地线安装或拆除控制回路或电压互感器回路
的保险器切换保护回路和检查是否有无电压等。
2操作人和监护人应根据模拟图板或结线图核对所填写的操作项目并
经值班负责人审核签名。
3操作前应核对设备名称编号和位置操作中认真执行监护复诵制度。
必须按操作顺序操作每操作完一项做一个记号“”全部操作完毕后进行复查。
4倒闸操作必须由两人进行其中一人对设备较为熟悉者进行监护。
特别重要和复杂的倒闸操作由熟练的值班员操作值班负责人或值
长监护。
5操作中发生疑问时不准擅自更改操作票必须向值班调度员或值班
负责人报告弄清楚后再进行操作。
6用绝缘棒拉合刀闸或经传动机械拉合刀闸和开关均应戴绝缘手套
雨天操作室外高压设备时绝缘棒应有防雨罩还应穿绝缘靴。雷电
时禁止进行倒闸操作。
7装卸高压可熔保险器应戴护目镜和绝缘手套必要时用绝缘夹钳
并站在绝缘垫或绝缘台上。
开关遮断容量应满足电网要求。
电气设备停电后即使是事故停电在未拉开有关刀闸和做好安全措
施以前不得触及设备或进入遮拦以防突然来电。
在发生人身触电事故时为了解救触电人可以不经许可即行断开
有关设备的电源但事后必须立即报告上级。
下列各项工作可以不用操作票
事故处理
拉合开关的单一操作
拉开接地刀闸或拆除全厂仅有的一组接地线
但上述操作应写入值班记录内。
操作票应先编号按照编号顺序使用作废的操作票应注明“作废”
字样已操作的注明“已执行”的字样。上述操作票应保存三个月。
14 《安规》中对高压设备的巡视有何规定
答:经企业领导批准允许单独巡视高压设备的值班员和非值班人员巡视
高压设备时不得进行其他工作不得移开或越过遮拦。
雷雨天气需要巡视室外高压设备时应穿绝缘靴并不得靠近避雷
器或避雷针。
高压设备发生接地时室内不得接近故障点米以内室外不得接近
故障点米以内。进入上述范围人员必须穿绝缘靴接触设备的外壳
和构架时应戴绝缘手套。
巡视配电装置进出高压室必须随手将门锁好。
高压室的钥匙至少应有三把由配电值班人员负责保管按值移交。
一把专供紧急时使用一把专供值班员使用其他可以借给许可单独
巡视高压设备的人员和工作负责人使用但必须登记签名当日交回。
15 什么叫厂用电备用电源自动投入装置
答:在小电站的厂用系统中为了保证厂用电源不致中断常有两个以上的电
源供电当其中某一个供电电源发生故障而被继电保护断开后所有接在
此电源上的用电设备失去电源而停止工作。为了提高供电可靠性在供电
线路电源被切断后投入备用电源恢复厂用电的自动装置。
它的作用无论由于什么原因如高压电源消失工作变压器或工作
母线故障继电保护而跳闸或因控制回路保护回路操作机构运行人
员的误操作等方面的原因造成开关误跳闸使工作母线失去电压时备用
电源自动投入装置均会动作而投入备用电源以保证不间断地供电。
16 瓦斯保护为什么能反应油箱内的故障
答变压器内部故障时短路电流所产生的电弧将使绝缘材料和变压器油受热
分解产生出大量气体。气体的多少和故障发生及严重程度有关。故障轻
微时产生的气体较少这些气体慢慢地扩散通过变压器的油箱和油枕间
的联结通道进入油枕而当故障严重时就有大量气体产生油会迅速膨
胀这时就有强烈的油流通过联结管道冲向油枕。
瓦斯继电器安装在油箱和油枕之间的联结管道上它反映内部故障的
产气量故障严重时大量气体冲向油枕而使瓦斯继电器动作。
1 7电力变压器应装设哪些保护各有什么特点
答1、重瓦斯、轻瓦斯保护防御变压器油箱内部发生故障和油面降低。重瓦
斯作用于跳闸轻瓦斯作用于发信号
2、纵联差动和电流速断保护防御压器绕组和引出线相间短路防御中性
点直接接地电网侧绕组和引出线的接地短路以及区间短路作用于跳
闸。
3、过流保护作为瓦斯、纵差、速断的后备保护。
4、零序电流保护防御中性点直接接地电网中外部接地短路故障。作用于
跳闸
5、防御对称过过负荷保护作用于发信号。
18为什么要对直流系统进行绝缘监察
答水电站和开关站的直流装置中发生一极接地并不引起严重后果但不允许
在一极接地情况下长期运行接地极的另一点再发生接地时可能造成信号装置、继电保护和控制电路的误动作为此必须装置以便及时发现
直流系统的一点接地和绝缘降低故障。
19 电压互感器二次回路断线对发电机或变压器的保护装置有什么影响
答1、二次回路断线时所有接入该电压互感器二次侧的有关继电器会失去电
压因而会造成低电压速断保护和强励装置误动作低电压闭锁带
电压校正器的复式励磁装置动作不正常以及阻抗继电器误动作等。
2、会使接入继电器的电压在数值上和相位上发生畸变对于反映电压和电
流相位关系的保护如电力方向保护将会失去方向闭锁而拒绝动作。
3、当熔断器不是三相同时熔断或二次回路不是三相同时断线时三相对
称性的负序过滤器负序电压断电器将动作使复合电压启动的过电流
保护推动闭锁。
为了防止二次电压回路断线引起的上述不安全现象一般采取装设
闭锁断线信号及自动切换装置等措施。
110电压互感器高、低压侧熔断器的作用有何不同是怎么规定的
答1、高压侧熔断器的作用是当互感器内部故障或互感器与电网联接的引
线上发生短路故障时熔断器熔断防止电压互感器因内部故障损坏和影响高压系统的正常运行。
高压侧熔断器熔丝的截面是按满足机械强度的条件来选择的其
额定电流比电压互感器的额定电流大很多倍低压侧短路时可能不熔
断更不能防止过载因此低压侧还必须装熔断器。
35KV和10KV电压互感器其高压熔断器的额定电流为0.5A熔
断电流为0.61.8A。
116 电压互感器巡视检查的项目有哪些
答1、瓷瓶应清洁无裂纹无缺损及放电现象
2、电压互感器油面正常无严重渗油、漏油现象
3、当线路接地时看接地监视的电压互感器声音是否正常有无异味。
111 电压互感器二次侧为什么不许短路
答电压互感器二次侧约有100伏电压应接于能承受100伏电压的回路里
其所通过的电流由二次回路阻抗的大小来决定。电压互感器本身阻抗很
小如二次侧绕组短路时二次绕组通过的电流增大造成二次侧保险熔
断影响指示及引起保护误动如保险容量选择不当极易损坏电压互感器。
118 电流互感器为什么不许开路开路后有什么现象怎么处理
答在运行中的电流互感器二次回路都是闭路的且一次电流的大小与二次负
载电流的大小无关。互感器正常工作时由于阻抗很小接近于短路状态
一次电流所产生的磁化力大部分被二次电流所补偿总磁通密度不大二
次绕组电势也不大。当电势互感器开路时阻抗无限增大二次电流等于
零副磁化力等于零总磁化力等于一次绕组磁化力。也就是一次电流完
全成了激磁电流在二次绕组产生很高的电势其峰值可达几千伏威胁
人身安全或造成仪表、保护装置、互感器二次侧绝缘损坏。另一方面一
次绕组磁化力使铁芯磁通密度过度增大可能造成铁芯强烈过热而损坏。
电流互感器开路时产生的电势大小与一次电流大小有关。在处理电
流互感器开路时一定将负荷减小或使负荷为零然后带上绝缘工具进行处
理在处理时应停用相应的保护装置。
112 电流互感器二次侧为什么要接地
答电流互感器二次侧接地属于保护性接地当一次侧绝缘击穿时高压窜入
二次回路将危及人身和设备的安全。尤其是铁芯未接地的套管型电流互感
器其一次导电杆与二次绕组间存在电容通过静电感应将在二次绕组上
感应出高电压如果二次不接地时感应电压可能造成二次回路的绝缘薄
弱点处打火严重时会导致这些地方的绝缘发生永久性损坏。
电流互感器只允许有一个接点对于差动保护电流回路一般在保护盘
经端子排接地其它电流回路则在配电装置端子箱箱内经端子排接地。二
次侧闲置不用的绕组必须短接并接地。
113 防雷设备的巡视检查内容有哪些
1、正常巡视
A瓷质、法兰应无裂纹破损及放电现象
B避雷器内部应无响声
C放电记录器是否动作
D引线完整接头应牢固
E220千伏避雷器拉线瓷瓶应牢固。
2、特殊天气的巡视内容
A检查避雷器和避雷针的雷动情况
B雷雨后检查放电记录器动作情况避雷器表面有无闪络
C引线及接地线牢固无损伤
D监视消弧线圈动作情况
雷雨时严禁接近防雷设备。有停电机会时注意检查阀型避雷器上法
兰泄水孔是否畅通。
114 运行中的刀闸可能出现哪些现象怎样处理
答1、运行中的刀闸可能出现以下现象
A接触部分过热由于拧紧部分松动刀口合得不严而造成过热或刀口熔焊。
B瓷瓶外伤硬伤。
C针式瓷瓶胶合部因质量不良和自然老化而造成瓷瓶掉盖。
D在污秽严重时或过电压情况下产生闪络、放电、击穿接地而
出现烧伤痕迹严重时产生短路瓷瓶爆炸开关跳闸等。
2、针对以上情况应分别进行如下处理
A需立即设法减少负荷如通知用户限负荷。在采取措施前尚应加
强监视。
B与母线连接的刀闸应尽可能停止使用。
C发热剧热时应以适当的开关利用倒母线或备用开关倒旁路母线
等方法转移负荷使其退出运行。
D如需停用发热刀闸而可能引起停电并造成损失较大时应采取带
电作业进行抢修做部件整紧工作。此时如仍未消除发热可以使
用接短路线的方法临时将刀闸短接。
E不严重的放电痕迹表面龟裂掉釉等可暂不停电经过正式申请
停电手续再行处理。
F瓷瓶外伤严重瓷瓶掉盖对地击穿瓷瓶爆炸刀口熔焊等应
立即采取停电或带电作业处理。
115 操作中发生带负荷错拉、错合隔离开关时怎样处理
答1、错合刀闸时即使合错甚至在合闸时发生电弧也不准将刀闸再拉开。
因为带负荷拉刀闸将造成三相弧光短路事故。
2、错拉刀闸时在刀片刚离开固定触头时便发生电弧这时应立即合上
可以消灭电弧避免事故。但如刀闸已全部拉开则不许将误拉的刀闸再合上。
如果是单极刀闸操作一相后发现错拉对其它两相则不应继续操作。
116操作隔离开关应注意哪些事项
1、合隔离开关时的操作要领
A无论手动传动装置或绝缘操作杆操作均必须迅速而果断但在合
闸终了时用力不可过猛防止发生冲击
应迅速。特别是切断变压器的空载电流、架空线路及电缆的充电电流、
架空线路的小负荷电流以及切断环路电流时拉刀闸时更应果断以
便能迅速消弧
B拉刀闸操作完毕后应检查刀闸每相确实已在断开位
置并使刀片尽量拉到头。
117 隔离开关有何作用利用它可以进行哪些操作
答隔离开关的作用是在设备检修时造成明显断开点使检修的设备与电力
系统隔离。原则上隔离开关不能用于开断负荷电流但在电流很小和容量很低的情况下可以视为例外。
应用隔离开关可以进行以下各项操作
a 拉、合闭路开关的旁路电流
b 合变压器中性点的接地线但当中性点上接有弧线圈时只有在系统无
故障时才可操作
c 拉、合电压互感器和避雷器
118 高压断路器的作用是什么
答高压断路器又叫高压开关是水电站的重要设备。它不仅可以切断与闭合
高压电路的空载和负载电流变压器、水轮发电机和电力系统其它设备发
生故障时它与保护装置、自动装置相配合迅速地切断故障电流以减
少停电范围防止事故扩大保证系统安全运行。
D拉、合母线及直接连接在母线上设备的电容电流
E用屋外三联隔离
开关可以拉、合电压在10千伏及以下电流在15安以下的负荷。
119 变压器遇有哪些异常情况必须立即停止运行
答当发生以下异常现象之一者应立即停止该变压器运行。
1、变压器内部音响很大很不均匀并有爆响声
2、在正常冷却条件下负荷变化不大而油温突然升高并不断上升超过
允许值
3、油箱裂开喷油防爆膜已破裂喷油、喷火
4、漏油严重油位计指示已在油位的最下限并且不能止漏油位继续下
降
5、套管严重破损闪络、放电或接线头熔断
6、变压器着火
7、变压器油色骤然恶化油内出现炭质等。
120变压器运行中发生不正常声响的原因有哪些
答变压器运行时交变电流通过绕组便在铁芯中产生交变磁场由于交变
磁场引起的电磁力会使铁芯振动而发出轻微的“嗡嗡”声这是正常的
变压器异常运行都有可能引起变压器发出不正常的声响。常见的有
1、变压器空载合闸时由产生很大的励磁涌流会在短时间内引起较大的
“嗡嗡”声。
2、当变压器过负荷或过电压时会产生比正常声响大的“嗡嗡”声这种声响通常伴随着电流、电压表指示的变化而变化容易辨别。
3、变压器检修后如果铁芯夹紧螺栓未上紧“嗡嗡”声比检修前会明显
增大如果铁芯接地不良或忘了接地可以听见明显的放电声如果用
听针能听到“叮当叮当”的金属撞击声可能有铁质垫圈、螺帽等杂物
掉在变压器内。
4、大雾天、雪天、细雨天由于天气潮湿可能套管处听见“斯斯”的放
电声在夜间并能看到明显的兰色小火花。这种异声一般不需特殊处理
天晴后能自行消失。有时由于固定瓷套管的压板或压块接地不良也
可能在套管凸缘与压板或压块间产生兰色小火花并听到放电声。这种
异声在晴天也有需要及时处理。
5、变压器内部由于匝间短路分接开关接触不好绕组与引级接触不好等
会因局部高热而使油局部沸腾产生“咕噜咕噜”象水开了似的声音。
这种异声应引起特别注意及时检查处理防止扩大为事故。
6、变压器的温度计或控制信号线的金属软管与箱壁、散热器发生碰撞或
风扇电机固定不好、风扇叶片固定不好或有裂纹都可能产生不正常的
声响。这些异声在变压器髋部附近可以明显听到通过直观检查较容易
发现。
运行人员在发现变压器有异声时除观察有关仪表指示外还应
用手摸来检查各部的温度用听四周的声音并观察油温、油位、油
色的变化情况综合分析判断产生异声的原因。
121 变压器的构造
答1、铁芯
2、线圈
3、油箱
4、油枕
5、呼吸器
6、防爆管
7、散热器
8、绝缘套管
9、分接开关
10、瓦斯继电器
11变压器还有温度计、热虹吸、吊装环、人孔支架等附件。
122叙述变压器的作用。
答变压器的用途是多方面的
既要升高电压把电能送到用电地区又要把电压降低为各级使用电压
以满足用电的需要。
在电力系统传送电能的过程中必然会产生电压和功率两部分损耗在
输送同一功率时电压损耗与电压成反比功率损耗与电压的平方成反比。利用变压器提高电压减少了送电损失
123 厂用电部分停电及全部停电时应怎样处理
答1、一时不能恢复者应立即将调速器改为手动运行
2、如果是厂变故障应立即投入备用电源或外来电源事故照明用的直流
电源也会自动投入
3、晚上应迅速投入事故照明。
4、值班人员应立即查明原因进行处理。如值班人员一时无法处理应作
好停机准备并立即通知有关人员及汇报领导予以解决。
1-24 值班人员的任务是什么
答值班人员在值班时间内应按照规程及上级值班人员的要求进行最经济和
最安全的设备运行工作。其具体任务是
1、值班人员在接班前15分钟到主控制室听取交班值长对其设备运行情
况的介绍其后按交班规定中的检查项目到现场检查设备运行情况和检
修情况以及安全措施是否正确并了解设备的缺陷情况在接班前的碰
头会上向值长汇报并接受值班长布置的任务然后进行交接班并且在接
班簿上签字。
2、在值班时间内抄录发电机、变压器、送电线路等主控制室内全部表计
指示的数值。
3、监盘操作即监视、调整设备的各项运行参数在规定范围内。
4、在值班负责人的监护下进行系统的倒闸操作。
6、为检修人员办理工作票的开工和结束手续。
7、按规定对设备进行定期检查和倒换运行方式。
8、进行消除设备缺陷工作。
9、做好备品、安全用具、图纸、资料及测量仪表保管工作。
10、在交接班前做好运行日志记录及工作。
11交班前向接班人员讲解本班设备运行情况和注意事项。
1-25 对值班人员的技术要求有哪些
答1、熟悉本站的接线系统及其正常运行方式。如主系统、厂用电系统、照明
系统、直流系统
2、熟悉本站各电气设备的规范、用途、特性及发电机与变压器的冷却方式
3、熟悉配电盘上的信号与中央信号装置以及所有表计
4、熟悉发电机、变压器、出线的继电保护和自动装置
5、熟悉电气安全规程及运行规程
6、了解本站的全部生产过程
7、掌握安全工具和测量仪表的使用包括摇表、钳形电流表、万能表等。
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