发电厂电气知识点总结（含课件PPT+电子版）

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我们说说电气一次设备与二次设备的区别上：

一次设备是指直接用于生产、输送和分配电能的生产过程的打开CPEM了解更多高压电气设备。

它包括发电机、变压器、断路器、隔离开关、自动开关、接触器、刀开关、母线、输电线路、电力电缆、电抗器、电动机等。

由一次设备相互连接，构成发电、输电、配电或进行其他生产过程的电气设备称为一次设备。

二次设备是指对一次设备的工作进行监测、控制、调节、保护以及为运行、维护人员提供运行工况或生产指挥信号所需的低压电气设备。

如熔断器、控制开关、继电器、控制电缆等。

由二次设备相互连接，构成对一次设备进行监测、控制、调节和保护的电气设备称为二次设备。

电气一次分类

电气一次设备根据其在生产中的作用可以分为六大类：

（1）生产和转换电能的设备。如发电机将机械能转换为电能、电动机将电能转换成机械能、变压器将电压升高或降低等，以满足输配电需要。

（2）接通或断开电路的开关电器。如断路器、隔离开关、熔断器、接触器等。它们用于电力系统正常或事故状态时，将电路闭合或断开。

（3）限制故障电流和防御过电压的电器。如限制短路电流的电抗器和防御过电压的避雷器等。

（4）接地装置。它是埋入地中直接与大地接触的金属导体及与电气设备相连的金属线。无论是电力系统中性点的工作接地或保护人身安全的保护接地，均同埋入地中的接地装置相连。

（5）载流导体。如裸导体、电缆等。按设计要求，将有关电气设备连接起来。

（6）交流电气一、二次之间的转换设备。如电压和电流互感器，通过它们将一次侧的电压、电流转变给二次系统。

电气二次回路小分类

1、控制（操作）回路：由控制开关与控制对象（如断路器、隔离开关）的传递机构、执行（或操作）机构组成。其作用是对一次设备进行合、分操作。

2、调节回路：是指调节型自动装置。如由VQC系统对主变进行有载调压的装置，发电机的励磁调节装置。它是由测量机构、传送机构、调节器和执行机构组成。其作用是根据一次设备运行参数的变化，实时在线调节一次设备的工作状态，以满足运行要求。

3、继电保护和自动装置回路：是由测量回路、比较部分、逻辑部分和执行部分等组成。其作用是根据一次设备和系统的运行状态，判断其发生故障或异常时，自动发出跳闸命令有选择性地切除故障，并发出相应地信号，当故障或异常消失后，快速投入有关断路器（重合闸及备用电源自动投入装置），恢复系统的正常运行。（说明：以上主要是指常规的电磁型继电器等构成的保护与自动装置）。

4、测量回路：由各种测量仪表及其相关回路组成。其作用是指示或记录一次设备和系统的运行参数，以便运行人员掌握一次系统的运行情况，同时也是分析电能质量、计算经济指标、了解系统潮流和主设备运行工况的主要依据。（说明：综合自动化已使该回路与三次回路的分界点越来越模糊）。

5、信号回路：由信号发送机构和信号继电器等构成。其作用是反映一、二次设备的工作状态。

6、操作电源系统：由电源设备和供电网络组成，它常包括直流电源系统和交流电源系统。其作用主要是给控制、保护、信号等设备提供工作电源与操作电源，供结主变冷却、结水与结煤等动力设备，确保发电厂与变电所所有设备正常工作。

连接保护装置的电气二次回路

连接保护装置的电气二次回路有以下几种回路：

(1)从电流互感器、电压互感器二次侧端子开始到有关继电保护装置的二次回路(对多油断路器或变压器等套管互感器，自端子箱开始)。

(2)从继电保护直流分路熔丝开始到有关保护装置的二次回路。

(3)从保护装置到控制屏和中央信号屏间的直流回路。

(4)继电保护装置出口端子排到断路器操作箱端子排的跳、合闸回路。

电气二次的划分

电气二次是对二次设备进行研究、管理的专业。而我们所想了解的电气二次就是这个层面上的划分。

1、继电保护：是电气二次的重要方面，负责一次设备的安全保护，是一次设备安全运行的保障，俗称靠山，相关设备有发变组保护、线路保护、厂用保护（站用保护）、故障录波装置、保护与故障信息子站（主站）。

2、电测、计量：负责对一次设备运行数据进行监测，方便相关人员监视，如变送器、电流表、电压表、功率表等，计量用的电度表则用于节能分析和电量结算。该专业涉及到相关仪器仪表的定期校验和维护，保证数据的真实可靠。

3、自动化：一般用于与电网调度系统相连接和信息交换的设备管理，常见的有PMU（相量测量装置）、RTU（远动装置）、AVC（自动电压控制）、电力市场、电量计费等（子站或主站）。

4、通信：负责为自动化设备数据传输提供通道及通道相关设备的维护、管理工作。涉及通信方式的变更、调整；主要设备有光端机、数字配线架、音频配线架、行政调度交换机、光纤配线架等设备。

5、自动控制：之所以独立出来，是因为它区别于继电保护、自动化专业又与继电保护、自动化相关联。如励磁系统、变频系统、软启动装置、快切装置本质上都属于自动控制系统。

6、电源设备：为二次设备提供电源的设备，称为电源设备。如110V、220V直流系统、蓄电池、UPS系统、等可称为电源设备。

电气二次控制

二次控制就是把一个高电压端的电压转化为低电压端的电压去控制高电压的元器件的控制线路，就叫二次控制。这个回答不对。

简单理解就是一个负载直接开与关的回路叫一次线路，在一次线路中加装交流接触器之类的电器，通过控制交流接触器吸合断开，来控制一次回路的线路叫二次控制线路。

直接完成电能生产，输送，分配的设备为一次设备，起检测，保护作用的设备为二次设备。

一次设备的分类：

1.生产和转换电能的设备-发电机，电动机，变压器

2.接通或断开电气的设备-断路器、熔断器、隔离开关、接触器等

3.限制电流的设备-限流电抗器、浪涌保护期等

4.接地装置

5.载流导体-架空线、电缆线等

6.电压互感器、电流互感器等

第二节 电气设备安全工作条件

1.额定电压

2.额定电流

3.额定频率

4.一定的海拔高度

5.环境温度

6.湿度

7.风速、地震、湿热、干热等

接地与接零：

接地分为中性点接地、保护接地、防雷接地、防静电接地。

中性点接地分为直接接地和非直接接地，直接接地将发电机和变压器的中性点直接与大地相连接；非直接接地分为不解地，经大电阻接地，经消弧线圈接地，其特点为短路时不构成直接的短路回路，限制了单相短路的短路电流，但是接地相电压为地电压，非接地相的电压升高为接地相的1.732倍，故对绝缘的要求提高了。

保护接地为将金属外壳和底座与大地相接，若绝缘破损，人触摸金属外壳，则与接地电阻构成并联回路，由于人的电阻较接地电阻大很多，故电流主要通过接地电阻流入大地，只有少部分流经人体，从而限制了人体流过的电流。接地电阻应尽可能小，在室外时为保证接地电阻小，如若遇到土壤电阻较大时，应回填电阻小的土壤或采用其他措施。

防雷接地为将装设的避雷器、避雷针、避雷带接地，在雷击频繁的区域，应采取接地汇流排组成接地网，让雷电流尽快扩散。

防静电接地为精密电子设备或危险易燃易爆设备为防止静电干扰导致工作失常或发生危险，故将其外壳与大地相连接，将静电导入大地，在使用精密电子设备的场所，还应该采用防静电地板。接地电与大地之间的距离应尽量短。

保护接零：将外壳与中性线相连，如若外壳带电，将与中性线构成回路，由于中性线电阻很小，故短路电流很大，可使保护装置，如断路器迅速动作。保护接零应用在中性点直接接地系统中。在同一供电分支回路中，不应同时采用保护接地和保护接零。应由供电部门做统一规划（事实上这很难做到）。

第三节 同步发电机和电力变压器的运行

同步发电机在运行时主要问题为注意其允许温度和允许温升。

1.定子铁心温度不应超过其绕组的容许温度

2.转子绕组允许温升高于定子绕组，主要为转子绕组温度较定子绕组温度均匀

3. 发电机端电压不应低于额定值的90%，不应高于额定值的110%

4.发电机运行频率为额定频率的上下0.5Hz，

这一部分内容理论性并不强，但是实践性很强，在此课程中也只是稍有涉猎，如若想详细了解发电机运行，请参考发电机运行的相关书籍，或者电厂的发电机运行手册。

同步发电机部分较难，将单独作为一节讲解，暂略。

电力变压器运行

变压器由铁心，高低压绕组，油箱，绝缘套管，引出线等组成，配有开关，冷却系统，保护装置等。

电力变压器有三相、单相之分，绕组有双绕组、三绕组、四绕组之分。

三相变压器三相绕组接法，有星型接法和三角形接法。三相绕组相连时，各项绕组的极性一定要一致。

变压器一次侧电压一直都在波动，为保证二次侧输出电压的稳定性，变比为可变的变比，变压器的一次侧一般都配有可调整绕组匝数的抽头，与分接开关相连接，转动分接开关改变抽头的位置，即可达到调整电压的目的。-有点类似于滑动变阻器？？

变压器冷却：变压器油冷、自然油循环冷、风冷、强迫油循环冷等

额定参数：额定容量、额定电压、额定电流、额定频率、短路电压、铜损耗、铁损耗、空载电流。

变压器发热：

1.铁心、绕组的热量都传递给油，相互之间互不干扰；

2.变压器在运行过程中，各部分的温度差别非常大；

3.大容量变压器发热大，需采用强迫油循环冷却；

4.绕组温度每增加6度，老化程度加倍，变压器寿命缩短一半；

5.自然油冷却变压器，正常过负荷不宜超过额定负荷的30%，强迫油循环冷却，过负荷不宜超过额定负荷的20%；事故过负荷以损害变压器的寿命为代价，一般不应该这样做，如若非要事故过负荷，应查阅相关手册。

变压器并联运行的优点：

1.提高可靠性

2.在低负荷时，部分变压器不投入运行，因而能减小能量损耗，确保经济性

3.减小备用容量

变压器并联运行需要满足的条件：

1.变比相等

2.额定短路电压相等

3.极性相同，相位相同

不允许并联运行的变压器：

1.变比不同

2.阻抗不同-阻抗上的电压分配不一致，导致一台变压器未达到额定负荷时，另一台已经过负荷，导致变压器损坏

3.绕组连接组别不同

第四节 高压开关电器

主要讲了一些在电力传输过程中起保护和隔离作用的电器以及他们的特点和结构。

开关电气分类：

1.切断电流：闸刀、高压负荷开关

2.切断过负荷电流：高低压熔断器

3.既可以切断正常电流，也可以切断过负荷电流：高低压断路器

4.隔离开关

其中，断路器最为复杂也最重要。

电弧的产生：触头之间的分子和原子被游离的过程，触头刚分开时，触头之间的距离很小，电场强度很大，在阴极的表面拉出自由电子，在电场的作用下加速向阳级区域运动， 在运动过程中，与中性离子碰撞产生新的自由电子，也向阳级区域运动，自由电子达到一定程度，介质被击穿形成电弧。熄灭电弧的方法即为想办法减小甚至消去电子的游离过程，称为去游离。

交流电弧的重燃和熄灭：利用交流电的过零点管断电流，抑制电子的游离，从而抑制电弧的重燃。

灭弧的方法：

1.用气体或油吹灭电弧，有横向吹和纵向吹，横向吹将电弧切断和扩散，纵向吹将电弧拉长

2.采用隔栅将电弧斩成一段一段，电弧无法维持，即会自行熄灭

3.采用并联电阻限制电弧电流，减少对电流回路的冲击

4.采用真空介质和六氟化硫介质，对应为真空断路器和六氟化硫断路器；其中，真空断路器多用在低压和中压，六氟化硫断路器多用在高压和环境较恶劣的地方

高压断路器类型：

1.油断路器

2.空气断路器

3.六氟化硫断路器

4.真空断路器

油断路器基本原理为隔栅灭弧，将电弧隔离为一段一段，并利用电弧和油反应产生高压气体吹灭电弧。为承受注灭弧过程中的压力，在灭弧室由灭弧隔栅和一个高压玻璃套筒组成，高压玻璃套筒可以承受住25.3MPa的压力。

真空断路器：真空断路器为将一个玻璃管抽成真空，利用真空介质灭弧（自由电子在真空中的传播远小于在空气中的传播） ，玻璃管内壁上附有铜板制成的隔离装置，目的为防止电弧飞溅损伤玻璃管。

六氟化硫断路器：利用六氟化硫作为绝缘气体进行灭弧，此断路器一般用在开端大电流，且具有结构简单，安全可靠，无污染，噪音低等特点；缺点为对加工精度要求较高，价格较贵。

高压断路器的额定参数：

1.额定电压

2.额定电流

3.极限开断电流-能开断的最大电流

4.额定开断容量-单位为功率的单位W

5.额定热稳定电流

6.额定动稳定电流

7.分闸时间

8.合闸时间

9.自动重合闸能力

在做断路器选型时，以上额定参数（尤其是1-6）均需要；需要算出回路在正常工况下的额定电流、短路电流、过电压值。

断路器额定电压需要大于回路正常工况下的额定电压，小于回路的过电压值，额定电路同理；断路器的极限开断电流需要大于回路三相短路情况下的短路电流，额定热稳定电流需要大于线路回路的热稳定电流，额定动稳定电流需要大于线路回路的动稳定电流；分闸时间、合闸时间越小越好，在线路中如有特殊需要，最好配备具有自动重合闸能力和剩余电流动作保护器的断路器。（我工程经验并不是很丰富，如若有错误，请见谅！）

第五节 互感器

作用：将高压和低压隔离，以保证人生和设备安全，并便于测量。

注意点：互感器的二次侧应配备保护接地，以便互感器二次侧带高压电时，起到保护作用。

互感器分为电压互感器和电流互感器，其中，电压互感器分为电磁式的和电容式的。

电流互感器基本工作原理等同于变压器，但是电流互感器也有误差，分为电流误差和相位误差，误差产生的根本原因是因为励磁电流产生，互感器的二次总负荷阻抗应小于额定阻抗，超过后则为过负荷运行。

国家根据电流互感器的误差大小，将电流互感器的误差等级划分为几个不同的等级。

数字越小误差越小，测量的结果越精准。

电流互感器额定容量：二次侧在额定电流和额定阻抗下的容量

电压互感器：分为电磁式的和电容式的，电容式的电压互感器一般用于高压

电压互感器二次侧和负载之间一般要加设熔断器，一次侧由于电压较高，一般加装隔离开关和熔断器。（为什么不用断路器呢??我工程经验较少，如若有知道的朋友，请告知我！）

电磁式电压互感器的工作原理和变压器的工作原理类似，相比于大型变压器，有如下特点，其实这些特点都是显而易见的：

1.二次侧的容量很小，通常只有几十到几百伏安

2.一次侧为电网电压，不受二次侧负载的影响，一次侧和二次侧之间需要做好绝缘

3.互感器二次侧的负荷主要是测量仪表，阻抗很大，故通过的电流很小（二次侧经过变压后本来电压就很小）

一二次侧的电压之比为互感器的变比，

为什么是约等于，因为有一定的误差， 和  为互感器两侧的匝数。

电压互感器误差：分为电压误差和相位误差

和普通变压器类似，误差组要由励磁电流和内阻抗所引起。

同电流互感器类似，国家将电压互感器的误差也规定成了不同的等级，以表示误差的大小（需要时查阅相关手册，在此不一一列出）

选用电压互感器时，应该使其二次侧的负载容量不超过其额定容量

电磁式电压互感器的分类和特点：

由于原理和变压器类似，电磁式电压互感器的分类和变压器的分类很相似

1.根据绕组数量可分为双绕组和三绕组

2.根据相数可分为单相和三相

3.根据绝缘方式可分为浇筑式、油浸式、干式等

电容式电压互感器-一般用在高压中

电容式电压互感器的工作原理：利用电容分压

为其回路中的内阻抗

在用仪表测量时，测量回路的内阻抗中将产生电压降，从而使测量产生误差。

负载越大，误差越大。为消除误差，在啊，a，b之间串联补偿电感，使其 与回路中的阻抗无关。（这一段我也一直都看不明白，是否是串联一个电感，相当于调谐的作用，使其产生谐振，让测量回路中的总阻抗为零，从而使测定的结果更加准确？？）

第六节 电气主接线

发电厂和变电所电气主接线基本要求：

1.保证供电可靠性和电能质量，减少停电事故

2.具有一定的灵活性，应满足后期的维护和检修

3.主接线应简单明了，运行方便，使主要部件投入和切除时所需要的操作步骤最小

4.满足经济性最优，费用在可承担的范围之内

5.考虑到后续的远景规划和扩建

母线材质：一般为铜、铝、钢，铜导电性最好，但价格较贵，铝发热时间长后会产生氧化铝，氧化铝会阻碍电能的传输

母线的类型：硬母线和软母线

全连式分相封闭母线相比于敞露母线的特点：

1.周围的钢结构和混凝土钢筋中几乎不存在热损耗和温升

2.大大削弱了导体回路短路时的相间电动力

3.外壳处于等电位，接线方式大大简化

4.封闭母线不易发生短路故障

5.对电流的磁效应其一定的屏蔽作用，可以隔离很大一部分电流激发出的磁场，从而对周围的通信设备起到保护作用

电气主接线方式：

1.单母线：只有一根母线，并在中间不加设断路器或隔离开关；优点是结构简单，经济，缺点是稳定性差，无备用，若靠近发电机机组侧的线路出现故障，则全部负荷停电。这种接线方式一般用在对可靠性要求较低，且母线上所承担的负荷数量较少的场合。如家用照明配电，可采用这种接线方式。

2.单母线分段式：只有一根母线，但母线中间用断路器和隔离开关分开；优点为稳定性和可选择性加强，若一侧的线路出现问题，可将母线中间的断路器断开，从而使另一侧的线路不受到影响，相比于单母线接线，这种方式所需要增加的费用也不是很多。所以，这种接线方式广泛使用在变电所的接线中。

3.双母线接线：采用两根母线并联，两根母线之间采用断路器隔离和切换，任何一个负载均从两根母线上取电，线路中用隔离开关切换。

优点是稳定性和可靠性进一步加强，方便检修和维护，充分减少停电事故；缺点是接线复杂，把隔离开关当断路器用，进行带负荷操作，且投资加大，配电柜体积加大，施工起来周期加长，施工布线困难。

4. 1  母线接线在中低压中运用较少，在此不做详细介绍。

5.单元接线：母线直接给负载串联接线，中间没有任何横的联系，可靠性最高，投资也相对可以接受。一般都为发电机-变压器单元接线。

简言之，从发电机-变压器-负载，直接给负载供电，中间没有横向的连接。

什么叫介质强度恢复过程？什么叫电压恢复过程？它与哪些因素有关？

答：① 弧隙介质强度恢复过程是指电弧电流过是 指电弧熄灭，而弧隙的绝缘能力要经过一定时间恢复到绝缘的正常状态 过程称之为弧隙介质强度的恢复过程。② 弧隙介质强度主要有断路器灭弧装置结构和灭弧介质的性质所决定 ，随断路器形式而异。③ 弧隙电压恢复过程是指电弧电流自然过零后，电源施加于弧隙的电压，将从不大的电弧熄灭电压逐渐增长，一直恢复到电源电压的过程，这一过程中的弧隙电压称为恢复电压，电压恢复过程主要取决于系统电路的参数，即线路参数、负荷性质等，可能是周期性的或非周期性的变化过程。

 主变压器的选择

答：影响主变压器选择的因素主要有：容量、台数、型式、其中单元接线时变压器应按发电机的额定容量扣除本机组的厂用负荷后，留有 10% 的裕度来确定。连接在发电机母线与系统之间的主变压器容量 = （发电机的额定容量 — 厂用容量 — 支配负荷的最小容量） *70% 。微粒确保发电机电压上的负荷供电可靠性，所接主变压器一般不应小于两台，对于工业生产的余热发电的中、小型电厂，可装一台主变压器与电力系统构成弱连接。除此之外，变电站主变压器容量，一般应按 5—10 年规划负荷来选择。主变压器型式可根据：①、相数决定，容量为 300MW 及以机组单元连接的变压器和 330kv 及以下电力系统中，一般选用三相变压器，容量为 60MW 的机组单元连接的主变压器和 500kv 电力系统中的主变压器经综合考虑后，可采用单相组成三相变压器。②、绕组数与结构：最大机组容量为 125MW 以及下的发电厂多采用三绕组变压器，机组容量为 200MW 以上的发电厂采用发电厂双绕组变压器单元接线，在 110kv 以上的发电厂采用直接接地系统中，凡需选用三绕组变压器的场合，均 采用自耦变压器。

厂用电的设计原则是什么？

答：① 厂用电接线应保持对厂用负荷可靠性和连续供电，使发电厂主机安全运转。

② 接线应该灵活地适应正常、事故、检修等各种运行方式的要求。

③ 厂用电源的对应供电性，本机、炉的厂用负荷由本机组供电，这样，当厂用电系统发生故障时只会影响一台发电机组的运行，缩小了故障范围，接线也简单。

④ 设计时还应适当注意其经济性和发展的的可能性，并积极慎重地采用新技术、新设备，使厂用电接线具有可行性和先进性。

⑤ 在设计厂用电系统接线时，还应对厂用电的电压等级、中性点接地方式、厂用电源及其引接和厂用电接线形式等问题进行分析和论证。

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