华北电力大学发电厂作业45题Word格式.docx
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从河流高处或水库内引水,利用水的压力或流速冲动水轮机旋转,将水能转变成机械能,然后水轮机带动发电机旋转,将机械能转变成电能;
风力发电:
新疆达坂城风力发电厂
达坂城风电场风电原理图
风力发电的原理:
是利用风力带动风车叶片旋转,再透过增速机将旋转的速度提升,来促使发电机发电。
其能量转换形式是风能转化为机械能再转化为电能。
核能发电:
秦山核电站
秦山核电站核电发电原理
核裂变产生的能量用来加热一回路中的水,一回路的水再加热二回路的水变成蒸汽,蒸汽推动汽轮机转动,汽轮机的转子与发电机转子是连接在一起的,发电机也被带动转动,在发电转子中通入电流,发电机定子中也产生感生电流,就发出电来了。
2、请结合我国一次能源分布状况,分析发电企业未来发展趋势
我国地域辽阔,电力的供需空间分布极不均匀,两者之间存在比较严重的空间错位。
中国煤炭资源保有储量的七成六分布在山西、内蒙古、陕西、新疆等北部地区;
八成的水能资源分布在四川、云南、西藏等西部地区;
陆地风能主要集中在“三北”地区。
而中国三分之二以上的能源需求集中在东中部地区。
长期以来,中国电力发展注重就地平衡、分区平衡,大量火电厂集中分布在东中部,形成了大规模、远距离输煤的能源输送格局。
“三西”,“三北”地区的装机容量和发电量都比较高,是我国的能源富集地区,但是,这些地区的经济发展却相对落后,用电量比较低,具有较多的富余电量。
东部沿海地区大多是我国的经济发达地区,这些地区基本没有煤炭资源,水力资源也十分有限,而且多为低水头电站,调节能力差,开发程度高,进一步开发的潜力不大。
但是,这些地区用电需求十分大,本地的电力供应根本满足不了需求,电力需求缺口较大。
电力供需的空间错位,致使我国跨区电力交换不断增加。
从空间分布上看,我国电力负荷缺口呈现从西北经济欠发达地区向东部沿海发达地区逐步递增的趋势,经济发展密集区如京津唐、长江三角洲地区和珠江三角洲地区电力负荷缺口更大。
上述电力短缺情况将在很大程度上影响我国电力投资的空间布局。
如果不考虑资源分布、交通运输及生态环境压力等因素的影响,今后,我国东部地区,特别是经济密集地区应该投资布局更大的装机容量,以满足经济社会快速发展的需求。
但是东部地区没有煤炭资源,水电开发程度很高,而且从外部输煤面临很大的扩容压力,随着东部沿海地区经济的快速发展,从西部和中部地区调入电力已势在必行。
7、给出你所查阅的最简单的接线形式,并阐述其特点
G
发电机与变压器直接连成一个单元,称为发电机--变压器单元接线(简称单元接线)。
这种接线应用在将发电机发出的全部电能以升高电压(35KV以上)输入电网的水电站中。
由于采用的变压器不同,单元接线又可分为发电机--双绕组变压器单元接线和发电机--三绕组(或自耦)变压器单元接线两种。
(1)发电机--双绕组变压器单元接线,只有一个升高电压级,采用双绕组变压器,发电机与变压器直接相连,发电机电压侧不设母线,也不装设断路器或隔离开关,用发电机升高电压侧断路器与电网并列,发电机与变压器容量相当。
由于担任峰荷的水电站经常有可能全厂停机,如果没有地区电网供给自用电时,亦可以在发电机出口装设隔离开关。
为了在机组停机时,可以从高压侧经过主变压器供给自用电,亦可以装设发电机出口断路器。
(2)当有两个升高电压级,主变为三绕组(或自耦)变压器时,就组成发电机--三绕组(或自耦)变压器单元接线。
为了在发电机停止工作时,还保持高压和中压电网之间的联系,应在发电机和变压器之间装设断路器。
单元接线的优点:
接线简单清晰,不设发电机电压母线,发电机或主变压器低压侧故障时短路电流减小,电气设备减少,投资减少,操作简便,继电保护简化。
单元接线的缺点:
对于发电机--变压器单元接线,当一组单元中某个元件故障或检修时,整个单元将停止运行。
对于发电机--三绕组(或自耦)变压器单元接线,一个电压级断路器外侧发生故障时,另外两侧还可维持运行。
15、请给出叙述当前电网运行中使用的断路器的主要类型,结合你所查阅的具体断路器实例及参数分析其特点和适用范围。
低压断路器:
限流式断路器;
塑料外壳式断路器;
框架式断路器;
漏电保护式断路器;
直流快速断路器。
高压断路器:
油断路器;
压缩空气断路器;
磁吹断路器;
真空断路器;
六氟化硫断路器;
自产气断路器。
ENS100L-33006OA塑料外壳式断路器
电力型号
ENS100L-33006OA
级数
3P
脱扣器电流(A)
60
灭弧介质
空气
额定频率(Hz)
50/60
额定绝缘电压(V)
800
该断路器额定绝缘电压800v,适用于交流50hz或60hz,额定工作电压至690v,额定工作电流从6A至1250A的配电网络中,用来分配电能和保护线路及电源设备免受过载、短路、欠电压等故障损坏。
同时也能作为电动机的不频繁起动及过载、短路、欠电压保护。
该断路器具有体积小,分断高、飞弧短等特点,是用户使用理想产品。
SN10-35Ⅰ户内少油断路器
电力型号:
SN10-35Ⅰ
极数:
额定频率(Hz):
50
额定绝缘电压(V):
35
灭弧方式:
油断路器
机械寿命(万次):
2
产品认证:
CCC
SN10-35系列少油断路器由框架,油箱及传动部分组成。
框架上装有分闸限位器,合闸缓冲,分闸弹簧及6只支持绝缘子。
传动部分有断路器主轴,绝缘拉杆等。
油箱固定在支持绝缘子上。
本断路器的灭弧室设计为纵横吹和机械油吹联合作用灭弧,在短时间内可有效地灭大,中,小电流。
LW36-126六氟化硫断路器
型号:
LW36-126/1600-31.5
额定绝缘电压:
35000(V)
额定频率:
50(Hz)
六氟化硫断路器
机械寿命:
2(万次)
iso9001
LW36-126型敞开式组合电器,结构先进,性能优良,各项技术参数完全满足GB和IEC相关标准的要求。
该产品既有封闭式组合电器结构紧凑、占地面积小的特点,又有敞开式电器价格便宜、检修方便的优点,其占地面积比常规电站减少约60%,尤其适合城网、山区和工矿企业变电站选用
VS1(ZN63A)-12户内真空断路器
品牌/商标
GTVAC、德森克
型号/规格
极数
3P+N
额定频率
60(Hz)
额定绝缘电压
75000(V)
灭弧方式
真空断路器
机械寿命
50(万次)
该断路器具有寿命长,维护简单,无污染,无爆炸危险,噪音低等优点,比适用于频繁操作等条件比较苛刻的工作条件。
断路器即可装入手车式开关柜。
也可用于固定式开关柜。
ZN63A(VS1)型户内交流高压真空断路器以下简称断路器是三相交流额定电压的户内开关设备,可供工矿企业,发电厂及变电站作电气设施的控制和保护之用,并适用于频繁操作的场所。
16、六氟化硫断路器使用时需要注意的因素
电弧放电时,分解形成硫的低氟化合物,不但有毒,且对某些绝缘材料和金属具有腐蚀作用。
SF6只有在温度高于45℃以上时,才能保持气态,在通常使用条件下,它有液化的可能性,因此SF6不能在过低温度和过低压力下使用。
SF6的电晕起始电压比空气高得多,介电强度与所加电压的频率无关,但是应该引起注意的是电场均匀性、杂质、电极的形状和不规则性等,对SF6的介电强度均有一定强度。
SF6中所含水分超过一定浓度时使SF6在温度达200℃以上就可能产生分解,分解的生成物中有氢氟酸,这是一种有强腐蚀性和剧毒的酸类。
此外,水分的凝结对沿边绝缘也有害的。
因此,在SF6的电气设备中,应严格控制水分的含量.
22、请结合图、表和数据分析不同类型隔离开关的操作特性,给出其使用范围。
类型
使用范围
操作特性
HD系列低压隔离开关
HD系列刀形隔离器适用于交流50Hz、额定工作电压交流至380V直流至230v
手动合上隔离开关时,必须迅速果断,当合到底时发现有弧光或为误合时,不准再将隔离开关拉开,以免由于误操作而发生带负荷拉隔离开关,扩大事故。
HS系列低压隔离开关
HS系列双投刀开关适用于交流50Hz、额定电压400V、直流220V,额定电流至1500A的成套配电装置
用作手动不频繁接通与分断交直流电路或用作电气隔离之用。
GN系列户内高压隔离开关
GN19-10(GN19-10C)系列户内高压隔离开关适用于交流50Hz,额定工作电压6,10kv,额定工作电流200、630、1250A的电力系统中
作为有电压无负荷情况下的分断,闭合电路的户内开关设备使用。
GW系列户外高压隔离开关
GW5-40.5系列户外隔离开关为交流50Hz的户外高压电器设备,额定电压等级有40、50k
供高压线路在无负载情况下进行开合,以及对被检修高压母线、断路器等电气设备带电的高压线路进行电气隔离之用,也可用于开、合小的电容或电感电流。
24、请查阅5个倒闸操作误操作的案例,结合倒闸操作的流程要求分析案例中的操作不当之处。
1、秦皇岛电力公司220千伏徐庄变电站停电事故
2004年2月20日,秦皇岛电力公司220千伏徐庄变电站运行人员在146开关代102开关的操作中,由于操作票漏项,没有将102开关CT端子“退出”差动回路,致使2号主变差动保护动作,导致110千伏2主号变停运,造成了一起人为责任事故。
事故原因:
运行人员填票及审票把关不严,操作票漏项,没有将102开关CT端子“退出”差动回路,造成差动保护动作。
2、湖北500千伏双河变电站带地刀合隔离开关
9月19日,发生一起带地刀合隔离开关的电气误操作事故,造成500千伏双河变电站220千伏母线失压。
9月19日,220千伏#3母线停电接入双221刀闸引线工作完工。
运行值班长告诉刀闸检修人员王×
×
,220千伏双261刀闸B相电动操作不动,要求立即处理。
刀闸检修人员王×
在未办理工作票的情况下,便与本班另外两名工作人员共同到现场处理缺陷。
因双261刀闸激励条件不满足,王×
便短接闭锁回路,推上了分合闸电源,试合双261刀闸。
由于#3母线互034接地刀闸在合位,造成带地刀合刀闸,导致#4母线差动保护动作,8台220千伏开关跳闸。
8条线路对侧开关跳闸,其中双家线、双余线、胡双一回、胡双二回、双郢线对侧开关三跳,其余开关重合成功。
双郢线三跳造成馈供的220千伏郢中变电站220千伏母线失压,由于郢中变110千伏备自投动作成功,没有造成全站停电,损失负荷1.8MW。
这次事故是由于检修人员带接地刀闸合刀闸造成的。
检修人员未办理工作票进入现场处理缺陷,并擅自解锁防误闭锁装置,以致造成此次事故。
3、湖南500kV民丰变电站恶性误操作事故
事故经过:
2005年1月14日11时13分,湖南500kV民丰变电站进行刀闸检修工作,需要“220kV#2母线运行,#1母线停电转检修状态”,在操作220kV#1母母线接地刀闸时,操作人员走错间隔,带电误合220kV#2母母线接地刀闸,母差保护动作,造成变电站220kV母线全停。
当时变电站有9条220kV出线运行,其中馈电线民(链)钢线备自投成功,未损失负荷,也未造成人员伤亡。
11时45分,民丰变220kV#2母恢复运行,12时22分跳闸开关全部恢复。
这次事故是由于操作人员走错间隔,带电合接地刀闸造成的。
操作人员在倒闸操作过程中,严重违反《国网公司电力安全工作规程》倒闸操作的有关规定,操作前未核对设备名称、编号和位置,现场操作时唱票、手指铭牌核对设备、复诵流于形式,操作人没有独立操作意识,未起到相互监督作用,严重违反防误闭锁装置使用管理规定,设备接地前未进行验电,以致造成此次事故。
4、江西宜春供电公司220KV袁州变电站误操作事故
2004年8月20日,江西宜春供电公司220KV袁州变电站萍袁线、分袁线轮流倒旁路运行,分别处理萍袁线2142刀闸、分袁线2112刀闸触头过热缺陷。
2142刀闸消缺结束后倒回本开关运行操作过程中,由于检修人员和运行人员未认真检查检修后隔离刀闸的具体位置,萍袁线2142刀闸未完全断开处于半合状态,运行人员在操作2141刀闸时,又未核对2142刀闸状态,造成220KVI母线对2142刀闸动静触头间隙击穿,通过220KVII母线接地刀闸接地,引起母差保护动作,导致2个220KV变电站和14个110KV变电站停电。
220KV袁州变电站运行人员应检修人员要求将2142刀闸动、静触头手动摇至相距30厘米左右。
但检修工作结束后检修人员没有通知运行人员复位,运行人员又没有对刀闸检修情况进行验收,给事故留下了重大隐患,运行人员操作时没有认真核对现场设备状态,致使操作2141刀闸时,2142刀闸、220kVII母线注入接地刀闸,导致220kVI母线差动保护动作,开关跳闸,是造成此次事故的主要原因。
5、黑龙江牡丹江电业局220千伏牡北变电站带地刀合刀闸事故
2004年5月29日17时39分,黑龙江牡丹江电业局220千伏牡北变电站部分设备由检修转运行操作工作中,由于操作票中未列入“拉开220千伏母旁D2670接地刀闸”,监护人、班长、所长又没有认真审核操作票,在模拟预演中也没能发现模拟盘中的220千伏母旁甲刀闸和丙刀闸间的D2670地刀在合位,而且防误装置功能上存在缺陷,该接地刀闸与母旁2670甲、丙刀闸间没有电气闭锁。
致使发生带地刀合刀闸的恶性误操作事故。
造成220千伏牡北变电站全停(事故前检修方式为甲母单母线运行),损失负荷9.6万千瓦,电量5万千瓦时。
18时35分系统恢复运行。
这时一起运行人员违反安全规程规定,填写操作票漏项,操作票审核走过场,操作票多人审核不认真,模拟操作、倒闸操作过程中不严格,未核对设备名称、编号和位置,没有核对设备状态,设备送电时没有检查送电范围内确无接地短路线。
五防闭锁装置存在缺陷,形同虚设,从而造成的恶性误操作事故。
6、山西临汾500千伏变电站
6月4日,,500千伏系统为正常方式运行,220千伏A母单母运行,B、C母计划停电。
19时左右,变电站调试人员(山西省电科院)进行母联270遥控测试五防系统,要求断开C母线上的三组接地刀闸,经批准操作人、监护人,带着解锁钥匙去现场执行操作。
分别拉开2C10、2C20接地刀闸后,当准备操作2C30时,天气突变下起暴雨,匆忙中监护人、操作人穿越遮栏,走到220千伏A母2A50接地刀闸位置,在没有认真核对设备编号的情况下,打开了2A50闭锁锁头,操作2A50刀闸,造成带电合接地刀闸的恶性误操作事故。
致使220千伏A母双套母差保护动作,母线所带#1主变和八条220千伏线路开关跳闸,A母失电。
同时造成220千伏里村、绛县变电站220千伏侧电源中断,110千伏系统孤网运行。
系统低频低压减载装置动作切除负荷106MW,没有造成人身伤害和设备损坏。
21时44分,系统恢复正常运行。
这次事故是由于运行人员带电合接地刀闸造成的。
操作人员严重违反防误闭锁装置管理规定,在倒闸操作时,未严格执行《国网公司电力安全工作规程》倒闸操作的有关规定,操作前未核对设备名称、编号和位置,以致造成此次事故。
28、结合具体案例,分析电流互感器开路的影响。
电流互感器一次电流的大小与二次负荷的电流无关。
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。
但是,一旦发生短路,情况就完全不一样了:
2002年3月20日,某电厂#1机在并网后升负荷的过程中,突然“发电机差动保护动作”光字牌发出,并发出事故音响信号。
“锅炉MFT动作”、“汽机ETS动作”“主汽门关闭”等光字牌发出。
发变出口开关跳闸软光字牌弹出。
“快切切换关闭”“快切闭锁”“快切等待复位”光字牌发出。
同时运行人员发现继电保护室有焦臭味,检查发现保护A柜电流端子冒烟,立即将烟火扑灭后通知保护班人员到现场检查,经检查发现被烧毁的电流端子为发电机差动保护用中性点测CT二次侧的电流端子,B相短接片没有上到位所致,相邻的端子也被弧光烧变形,该组CT绝缘击穿。
此次事故造成了相当严重的后果,而这一切的源头都来自于电流互感器,当电流互感器开路时,阻抗Z2无限增大,二次绕组电流等于零,二次绕组磁化力等于零,总磁力化等于原绕组的磁化力(I0N0=I1N1)。
也就是一次电流完全变成了励磁电流,在二次绕组产生很高的电动势,其峰值可达几千伏,危险人身安全,或造成仪表、保护装置、互感器二次绝缘损坏。
另外,一次绕组磁化力使铁芯磁通密度增大,可能造成铁芯强烈过热热而损坏。
34、请结合智能电网建设的要求,叙述电子式互感器的特点并结合案例分析当前运行中存在的问题。
A、电子式互感器的特点
◆绝缘性能优良,造价低。
绝缘结构简单,随电压等级的升高,其造价优势愈加明显。
◆在不含铁芯的电子式互感器中,消除了磁饱和.铁磁谐振等问题。
◆电子式互感器的高压侧与低压侧之间只存在光纤联系,抗电磁干扰性能好。
◆电子式互感器低压侧的输出为弱电信号,不存在传统互感器在低压侧会产生的危险,如电磁式电流互感器在低压侧开路会产生高压的危险。
◆动态范围大,测量精度高。
电磁感应式电流互感器因存在磁饱和剧题,难以实现大范围测量,问时满足高精度计量和继电保护的需要。
电子式电流互感器有很宽的动态范围,额定电流可测到几百安培至几千安培,过电流范围可达几万安培。
◆频率响应范围宽。
电子式电流互感器已被证明可以测出高压电力线上的谐波,还可进行暂态电流、高频大电流与直流电流的测量。
◆没有因充油而产生的易燃,易爆等危险。
电子式互感器一般不采用油绝缘解决绝缘问题,避免了易燃、易爆等危险。
◆体积小、重量轻。
电子式互感器传感头本身的重量一般比较小。
据前美国西屋公司公布的345kV的光学电流互感器(OCT),其高度为2.7m,重量为109kg。
.而同电压等级的充油电磁式电流互感器高为6.1m,重达7718kg,这给运输与安装带来了很大的方便。
◆可以和计算机连接,实现多功能,智能化的要求,适应了电力系统大容量、高电压,现代电网小型化、紧凑化和计量与输配电系统数字化,微机化和自动化发展的潮流。
B、运行中存在的问题
由于在运电子式互感器数量有限,运行时间不长,积累的运行经验不多,设备的稳定性和可靠性较常规的互感器存在较大的差距,运行中发现以下问题。
1)技术不够成熟。
激光供电型电子式电流互感器高压侧电子电路较为复杂且收功能影响;
磁光型电流互感器存在光学传感头加工困难、测量受光功率波动的影响、小电流测量时的信噪比较低、易受环境温度的影响等;
全光纤电流互感器存在光纤器件的非理想偏振特性问题、Verdet常数的补偿问题和小电流测量时的信噪比较低等问题;
电子式电压互感器较电流互感器的成熟度更低,电容分压式的电子式电压互感器易受外界空间杂散电容对电压分压比的影响;
光学电压互感器整体方案还需深入研究,与光学电流互感器一样易受外界环境因素影响。
2)设备稳定性差。
实际运行中,电子式互感器故障率偏高、易受外部干扰出现数据异常,电子式互感器处于户外环境的高压线、隔离开关、断路器等强干扰源附近,需经受恶劣气候和不规则强电磁干扰的考验。
有源式电子式互感器在高压侧含有电子电路且需要电源支持才能正常工作,但是由于目前的电子式互感器所用电子元件的电磁兼容标准偏低,抗干扰能力普遍偏低。
因光学器件对温度、振动敏感导致无源电子式互感器的稳定性收受温度、振动的影响。
3)入网管理不到位。
针对电子式互感器存在试验项目和方法不完善,检验项目针对性不强;
运维管理困难,电子式互感器运行设备少,时间短,目前还没有相关规程规定指导设备状态特征量获取、设备评价、维护和检修工作;
运行期间故障率高,直流系统国外生产电子式互感器中,无缘式电压互感器运行情况较稳定,有源式电流互感器远端模块出现故障率大,国外生产全光纤电路互感器敏感环易损坏。
4)电子式互感器运行时间短,其长期运行的稳定性、可靠性及寿命还需要经过长时间运行实践的检验;
电子式互感器制造、验收、检修、运行管理等规程规定缺少或尚未完善,行波故障测距装置需要专门配置能提供快速采样的采集器和合并单元,电子式互感器用于电能计量尚未得到国家有关部门认证。
35、请例举几个电子式互感器的产品实例,结合其应用情况分析其特点.
GIS电子式电流电压互感器
GIS用电子式电流电压互感器可用于66kV(110kV、220kV、330kV或500kV)六氟化硫气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)中,测量一次电流、电压,输出信号供数字化计量、测控及继电保护装置使用。
可用于户内及户外环境下。
本产品具有如下特点:
(1)高低压间以SF6气体绝缘,绝缘结构简单可靠,体积小,重量轻;
(2)电流互感器与电压互感器可组合为一体,实现对一次电流和电压的同时检测;
(3)GIS电子式互感器可与不同厂家的GIS配套使用;
(4)电流传感器采用LPCT及空芯线圈,电流测量精度高、动态范围大、暂态特性好;
(5)电压传感器采用基于气体介质的电容分压测量技术,精度高、稳定性好;
(6)电流电压传感器及远端模块双套冗
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- 华北电力 大学 发电厂 作业 45