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电站电力学习指导资料
学习指导资料
一、与电有关的名词及相关专业述语:
1、交流电:
电流大小和方向随时间规律性变化而变化。
2、直流电:
电流大小和方向不随时间规律性变化而变化。
3、电流:
电荷的定向移动,形成电流。
单位为“安培”;用“I”表示。
“KA”“A”“mA”
4、电压:
两点间电位的差叫电压,单位为“伏特”;用“V”表示。
“KV”“V”“mV”
5、电阻:
在导体中表示电流阻碍作用的大小,导体的电阻是它本身的一种性质,取决于导体的长度、横截面积、材料和温度,即使它两端没有电压,没有电流通过,它的阻值也是一个定值。
单位为“欧姆”;导体的电阻通常用字母R表示,电阻的单位是欧姆,简称欧,符号是Ω。
比较大的单位有千欧(kΩ)、兆欧(MΩ)(兆=百万,即100万)。
电阻器简称电阻(通常用“R”表示)是所有电子电路中使用最多的元件。
电阻的主要物理特征是变电能为热能,也可说它是一个耗能元件,电流经过它就产生内能。
电阻在电路中通常起分压分流的作用,对信号来说,交流与直流信号都可以通过电阻。
KΩ(千欧),MΩ(兆欧),他们的换算关系是:
1TΩ=1000GΩ1GΩ=1000MΩ1MΩ=1000KΩ1KΩ=1000Ω(也就是一千进率)
6、频率:
交变电流在单位时间内完成周期性变化的次数,叫做电流的频率。
物理中频率的单位是赫兹(Hz),简称赫,也常用千赫(kHz)或兆赫(MHz)或GHz做单位。
1kHz=1000Hz,1MHz=1000000Hz1GHz=1000MHz。
频率f是周期T的倒数,即f=1/T,波速=波长*频率。
而像中国使用的电是一种正弦交流电,其频率是50Hz,也就是它速度惊人的地方,一秒钟内做了50次周期性变化。
7、电感:
电感是指线圈在磁场中活动时,所能感应到的电流的强度,单位是“亨利”(H)。
也指利用此性质制成的元件
自感:
当线圈中有电流通过时,线圈的周围就会产生磁场。
当线圈中电流发生变化时,其周围的磁场也产生相应的变化,此变化的磁场可使线圈自身产生感应电动势(电动势用以表示有源元件理想电源的端电压),这就是自感。
互感:
两个电感线圈相互靠近时,一个电感线圈的磁场变化将影响另一个电感线圈,这种影响就是互感。
互感的大小取决于电感线圈的自感与两个电感线圈耦合的程度。
8、负荷:
电力系统中的负荷指电网所连接的用电器消耗的有功功率或者无功功率。
9、功率:
用功率描述做功的快慢,单位时间内完成的功的多少叫功率。
功率公式:
功率可分为电功率,力的功率等。
故计算公式也有所不同。
P表示功率,单位是“瓦特”,简称“瓦”,符号是“w”。
W表示功,单位是“焦耳”,简称“焦”,符号是“J”。
t表示时间,单位是“秒”,符号是“s”。
求电功率的公式也为P=W/t=UI=(I*I)R=(U*U)/R。
10、有功功率:
在交流电路中,由电源供给负载的电功率有两种;一种是有功功率,一种是无功功率。
有功功率是保持用电设备正常运行所需的电功率,也就是将电能转换为其他形式能量 (机械能、光能、热能)的电功率。
有功功率过低导致线损增加、容量下降、设备使用率下降,从而导致电能浪费加大。
11、无功功率:
电网中的感性负载(如电机,扼流圈,变压器,感应式加热器及电焊机等)都会产生不同程度的电滞,即所谓的电感。
感性负载具有这样一种特性 -----即使所加电压改变方向,感性负载的这种滞后仍能将电流的方向(如正向)保持一段时间。
一旦存在了这种电流与电压之间的相位差,就会产生负功率,并被反馈到电网中。
电流电压再次相位相同时,又需要相同大小的电能在感性负载中建立磁场,这种磁场反向电能就被称作无功功率。
无功功率比较抽象,它是用于电路内电场与磁场的交换,并用来在电气设备中建立和维持磁场的电功率。
它不对外做功,而是转变为其他形式的能量。
凡是有电磁线圈的电气设备,要建立磁场,就要消耗无功功率。
12、视在功率;在电工技术中,将单口网络端钮电压和电流有效值的乘积,称为视在功率记为S=UI。
显然,只有单口网络完全由电阻混联而成时,视在功率才等于平均功率,否则,视在功率总是大于平均功率(即有功功率),也就是说,视在功率不是单口网络实际所消耗的功率。
为以示区别,视在功率不用瓦特(W)为单位,而用伏安(VA)或千伏安(KVA)为单位。
13、功率因素:
在交流电路中,电压与电流之间的相位差(Φ)的余弦叫做功率因数,用符号cosΦ表示,在数值上,功率因数是有功功率和视在功率的比值,即cosΦ=P/S。
功率因数的大小与电路的负荷性质有关,如白炽灯泡、电阻炉等电阻负荷的功率因数为1,一般具有电感或电容性负载的电路功率因数都小于1。
功率因数是电力系统的一个重要的技术数据。
功率因数是衡量电气设备效率高低的一个系数。
功率因数低,说明电路用于交变磁场转换的无功功率大,从而降低了设备的利用率,增加了线路供电损失。
所以,供电部门对用电单位的功率因数有一定的标准要求。
电力系统的功率因数cosΦ=0.8。
14、导体:
导体:
导体是能导电的物体;而把导电性能比较好的金属如金、银、铜、铁、锡、铝等称为导体。
15、半导体:
把介于导体和绝缘体之间的材料称为半导体。
16、绝缘体:
不善于传导电流的物质称为绝缘体,绝缘体又称为电介质。
它们的电阻率极高。
17、二极管:
二极管又称晶体二极管,简称二极管(diode);它只往一个方向传送电流的电子零件。
它是一种具有1个零件号接合的2个端子的器件,具有按照外加电压的方向,使电流流动或不流动的性质。
晶体二极管为一个由p型半导体和n型半导体形成的p-n结,在其界面处两侧形成空间电荷层,并建有自建电场。
当不存在外加电压时,由于p-n结两边载流子浓度差引起的扩散电流和自建电场引起的漂移电流相等而处于电平衡状态。
18、三极管:
三极管,全称应为半导体三极管,也称双极型晶体管,晶体三极管,是一种电流控制电流的半导体器件.其作用是把微弱信号放大成辐值较大的电信号,也用作无触点开关。
晶体三极管(以下简称三极管)按材料分有两种:
锗管和硅管。
而每一种又有NPN和PNP两种结构形式,但使用最多的是硅NPN和锗PNP两种三极管,b.按结构分:
NPN、PNP。
如图所示
上图已是实际尺寸
19、可控硅:
可控硅,是可控硅整流元件的简称,是一种具有三个PN结的四层结构的大
功率半导体器件,亦称为晶闸管。
今天大家使用的是单向晶闸管,也就是人们常说的普通晶闸管,它是由四层半导体材料组成的,有三个PN结,对外有三个电极〔图2(a)〕:
第一层P型半导体引出的电极叫阳极A,第三层P型半导体引出的电极叫控制极G,第四层N型半导体引出的电极叫阴极K。
从晶闸管的电路符号〔图2(b)〕可以看到,它和二极管一样是一种单方向导电的器件,关键是多了一个控制极G,这就使它具有与二极管完全不同的工作特性。
电容器:
电容器通常简称其为电容,用字母C表示。
在直流电路中,电容器是相当于断路的。
在交流电路中,因为电流的方向是随时间成一定的函数关系变化的。
而电容器充放电的过程是有时间的。
充电和放电是电容器的基本功能。
电容器的基本单位是法拉,简称法(F),但是,这个单位太大,在实地标注中很少采用。
其它单位关系如下:
1F=1000mF,1mF=1000μF,1μF=1000nF,1nF=1000pF。
20、电路串联:
把用电器各元件逐个顺次连接起来,接入电路就组成了串联电路。
21、电路并联:
并联电路并联电路是指在电路中,所有电阻(或其他电子元件)的输入端和输出端分别被连接在一起。
22、电路混联:
电路里面有串联也有并联的就叫混联电路。
23、一次设备:
直接生产,输送、分配和使用电能的设备,称为一次设备,主要包括以下几个方面:
1、生产和转换电能的设备。
如将机械能转换成电能的发电机,变换电压,传输电能的变压器,将电能变成机械能的电动机等。
2、接通和断开电路的开关设备。
如高低压断路器、负荷开关、熔断器、隔离开关、接触器、磁力启动器等。
3、保护电气。
如限制短路电流的电抗器、防御过电压的避雷器等。
4、载流导体。
如传输电能的软、硬导体及电缆等。
5、接地装置。
24、二次设备:
对一次设备进行监察,测量,控制,保护,调节的补助设备,称为二次设备。
1测量表计,如电压表、电流表、功率表、电能表用于测量电路中的电器参数。
2绝缘监察装置
3控制和信号装置
4继电保护及自动装置,如继电器、自动装置等,用于监视一次系统的运行状况,迅速反应异常和事故,然后作用于断路器,进行保护控制。
5直流电源设备,如蓄电池组、直流发电机、硅整流装置等,供给控制保护用的直流电源及用直流负荷和事故照明用电等。
6高频阻波器
25、工作水头:
也叫净水头。
是总水头扣除引水系统发生的水头损失,用于水轮机做功的有效水头。
26、毛水头:
水电站上游与下游之间的水位高程差。
27、设计水头:
水轮机最高效率点的相应水头。
28、最大水头:
正常工作期间上游最高水位和相应的下游最低水位之差,通常用水库正常蓄水位与电站最小出力时下游尾水位之差确定。
29、最小水头:
上游最低水位和相应的下游最高水位之差,通常用水库死水位与相应死水位时电站可能最大出力的尾水位之差确定。
30、平均水头:
设计水文系列中的各时段水头的平均值,用来计算多年平均出力和发电量。
31、流量:
单位时间内通过某一过水断面的水量。
32、装机容量:
水电站全部机组额定出力的总和。
截止2007年底,我国7.13亿千瓦电力装机中,火电装机5.54亿千瓦,占77.70%,水电装机1.45亿千瓦,占20.40%,核电装机885万千瓦,占1.2%,风电及其他新能源600万千瓦,占0.7%。
33、丰水期:
指江河水流主要依靠降雨或融雪补给的时期。
一般是在雨季或春季气温持续升高的时期,这时河中水量丰富,延续时间长,我们这里的丰水期为每年的4月1日致9月30日。
34、枯水期:
指流域内地表水流枯竭,主要依靠地下水补给水源的时期。
在一年内枯水期历时久暂,随流域自然地理及气象条件而异。
35、海拔高程:
平均海平面以上的垂直高度。
二、水电站电气设备
1、断路器的作用:
高压断路器是发电厂、变电所及电力系统中最重要的控制和保护设备,它的作用是:
(1)控制作用。
根据电力系统运行的需要,将部分或全部电气设备,以及部分或全部线路投人或退出运行。
2)保护作用。
当电力系统某一部分发生故障时,它和保护装置、自动装置相配合,将该故障部分从系统中迅速切除,减少停电范围,防止事故扩大,保护系统中各类电气设备不受损坏,保证系统无故障部分安全运行。
高压断路器的主要结构大体分为:
导流部分,灭弧部分,绝缘部分,操作机构部分。
高压开关的主要类型按灭弧介质分为:
油断路器,空气断路器,真空断路器,六氟化硫断路器,固体产气断路器,磁吹断路器。
按操作性质可分为:
电动机构,气动机构,液压机构,弹簧储能机构,手动机构。
(1)油断路器。
利用变压器油作为灭弧介质,分多油和少油两种类型。
(2)六氟化硫断路器。
采用惰性气体六氟化硫来灭弧,并利用它所具有的很高的绝缘性能来增强触头间的绝缘。
(3)真空断路器。
触头密封在高真空的灭弧室内,利用真空的高绝缘性能来灭弧。
(4)空气断路器。
利用高速流动的压缩空气来灭弧。
(5)固体产气断路器。
利用固体产气物质在电弧高温作用下分解出来的气体来灭弧。
(6)磁吹断路器。
断路时,利用本身流过的大电流产生的电磁力将电弧迅速拉长而吸人磁性灭弧室内冷却熄灭。
2、隔离开关的作用:
1)分闸后,建立可靠的绝缘间隙,将需要检修的设备或线路与电源用一个明显断开点隔开,以保证检修人员和设备的安全。
2)根据运行需要,换接线路。
3)可用来分、合线路中的小电流,如套管、母线、连接头、短电缆的充电电流,开关均压电容的电容电流,双母线换接时的环流以及电压互感器的励磁电流等。
4)根据不同结构类型的具体情况,可用来分、合一定容量变压器的空载励磁电流。
高压隔离开关按其安装方式的不同,可分为户外高压隔离开关与户内高压隔离开关。
特点:
1)、在电气设备检修时,提供一个电气间隔,并且是一个明显可见的断开点,用以保障维护人员的人身安全。
2)、隔离开关不能带负荷操作:
不能带额定负荷或大负荷操作,但是有灭弧室的可以带小负荷及空载线路操作。
3)、一般送电操作时:
先合隔离开关,后合断路器或负荷类开关;断电操作时:
先断开断路器或负荷类开关,后断开隔离开关。
4)、选用时和其它的电气设备没有什么两样,都得是额定电压、额定电流、动稳定电流、热稳定电流等都得符合使用场合的需要。
隔离开关的作用是断开无负荷的电流的,电路.使所检修的设备与电源有明显的断开点,以保证检修人员的安全,隔离开关没有专门的灭弧装置不能切断负荷电流和短路电流,所以必须在电路在断路器断开电路的情况下才可以操作隔离开关,
3、电缆的作用:
就是传送和分配电能的一种特殊电线。
4、电压互感器的作用:
将高电压变成低电压的装置。
电压互感器是一个带铁心的变压器。
它主要由一、二次线圈、铁心和绝缘组成。
当在一次绕组上施加一个电压U1时,在铁心中就产生一个磁通φ,根据电磁感应定律,则在二次绕组中就产生一个二次电压U2。
改变一次或二次绕组的匝数,可以产生不同的一次电压与二次电压比,这就可组成不同比的电压互感器。
电压互感器将高电压按比例转换成低电压,即100V,电压互感器一次侧接在一次系统,二次侧接测量仪表、继电保护等;主要是电磁式的(电容式电压互感器应用广泛),另有非电磁式的,如电子式、光电式。
电压互感器用TV表示。
5、电流互感器的作用:
将大电流变成小电流的互感器。
电流互感器利用变压器原、副边电流成比例的特点制成。
其工作原理、等值电路也与一般变压器相同,只是其原边绕组串联在被测电路中,且匝数很少;副边绕组接电流表、继电器电流线圈等低阻抗负载,近似短路。
原边电流(即被测电流)和副边电流取决于被测线路的负载,而与电流互感器的副边负载无关。
由于副边接近于短路,所以原、副边电压U1和Uc2都很小,励磁电流I0也很小。
电流互感器运行时,副边不允许开路。
因为一旦开路,原边电流均成为励磁电流,使磁通和副边电压大大超过正常值而危及人身和设备安全。
因此,电流互感器副边回路中不许接熔断器,也不允许在运行时未经旁路就拆下电流表、继电器等设备。
电流互感器的接线方式按其所接负载的运行要求确定。
最常用的接线方式为单相,三相星形和不完全星形(图4a、b、c)。
用TA表示
在测量交变电流的大电流时,为便于二次仪表测量需要转换为比较统一的电流(我国规定电流互感器的二次额定为5A或1A),另外线路上的电压都比较高如直接测量是非常危险的。
电流互感器就起到变流和电气隔离作用。
它是电力系统中测量仪表、继电保护等二次设备获取电气一次回路电流信息的传感器,电流互感器将高电流按比例转换成低电流,电流互感器一次侧接在一次系统,二次侧接测量仪表、继电保护等。
三、电动机正反转结线图:
(从最简单的图开始认识)
图标说明:
1、KA电流继电器2、KS信号继电器3、+WC、-WC直流母线4、KT时间继电器5、KCD中间出口继电器6、QF断路器常闭触点7、YT保护出口继电器
四、水电站的基本类型:
水电站一般分为:
河床式、坝后式、引水式、混合式四种。
筑坝抬高水头,集中调节天然水流,用以生产电力的水电站。
其主要特点是拦河坝和水电站厂房集中布置于很短的同一河段中,电站的水头基本上全部由坝抬高水位获得。
分类 按照水电站主要建筑物拦河坝与水电站厂房的相对位置,可分为坝后式和河床式两大类。
1、坝后式水电站:
厂房布置在坝体下游侧,并通过坝体引水发电,厂房本身不承受上游水压力的水电站。
坝后式水电站厂房在枢纽总体布置中的位置,可以根据坝址区的地形、地质、坝的形式等条件选定。
其中,坝型对厂房的布置常起决定性的作用。
一般的坝后式水电站厂房建在混凝土坝的坝趾附近
2、河床式水电站:
水电站厂房和坝、溢洪道等建筑物均建造在河床中,厂房本身承受上游水压力,起挡水作用,成为水库挡水建筑物的一部分
从而节省水电站挡水建筑物的总造价,适用于水头低于30~40m,用低坝开发的坝式水电站。
有时,为了泄洪、排沙的需要,将厂房的机组布置在溢洪道中加宽了的闸墩内;有时,在机组蜗壳的上部或下部设排沙、泄洪的泄水底孔,并利用泄水底孔的射流降低尾水位、增加电站水头和机组出力。
3、引水式电站:
自河流坡降较陡、落差比较集中的河段,以及河湾或相邻两河河床高程相差较大的地方,利用坡降平缓的引水道引水而与天然水面形成符合要求的落差(水头)发电的水电站。
水电站的装机容量主要取决于水头和流量的大小。
山区河流的特点是流量不大,但天然河道的落差一般较大,这样,发电水头可通过修造引水明渠或引水隧洞来取得,适合于修建引水式水电站。
世界上已建成的引水式水电站,最大水头达1767m(奥地利赖瑟克山水电站);引水道最长的达39km(挪威考伯尔夫水电站)。
中国已建成的引水式水电站,最大水头为629m(云南以礼河第三级盐水沟水电站);引水隧洞最长的为8601m(四川渔子溪一级水电站)。
引水式水电站可分为无压引水式水电站(图1)和有压引水式水电站(图2)。
无压引水式水电站的引水道为明渠、无压隧洞、渡槽等。
有压引水式水电站的引水道,一般多为压力隧洞、压力管道等。
4、混合式水电站:
由坝和引水道两种建筑物共同形成发电水头的水电站,即发电水头一部分靠拦河坝提高水位取得,另一部分靠引水道集中落差取得。
混合式水电站可以充分利用河流有利的天然条件,在坡降平缓河段上筑坝形成水库,以利径流调节,在其下游坡降很陡或落差集中的河段采用引水方式得到大的水头。
这种水电站通常兼有坝式水电站和引水式水电站的优点和工程特点。
五、水电站主要设备及其作用:
1、水轮机2、发电机3、调速器4、励磁装置5、主变6、一次设备
7、二次设备8、升压站9、联网线路
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