第三講 電力工程技術(shù)基礎知識（3）

　　一、 內容提示

　　這一講主要介紹2G311043發(fā)電機的類(lèi)型和2G311051變壓器和斷路器的類(lèi)型及其特點(diǎn)2G311052互感器及隔離開(kāi)關(guān)的類(lèi)型2G311053 桿塔的類(lèi)型及其使用條件

　　二、 重點(diǎn)難點(diǎn)

　　發(fā)電機的分類(lèi)、變壓器和斷路器的類(lèi)型及其特點(diǎn)和互感器及隔離開(kāi)關(guān)的類(lèi)型、桿塔的類(lèi)型及其使用條件、

　　三、 大綱要求

　　掌握發(fā)電機的分類(lèi)、掌握變壓器和斷路器的類(lèi)型及其特點(diǎn)和互感器及隔離開(kāi)關(guān)的類(lèi)型、桿塔的類(lèi)型及其使用條件

　　四、 內容講解 2G311043發(fā)電機的類(lèi)型

　　1．按原動(dòng)機的不同可分為：

　?。?）汽輪發(fā)電機：是由汽輪機驅動(dòng)的，通常為臥式，轉子是隱極式。

　?。?）水輪發(fā)電機：是由水輪機驅動(dòng)的，對于大、中型水輪發(fā)電機通常為立式，轉子是凸極式。

　?。?）核能發(fā)電機：與常規火力發(fā)電廠(chǎng)汽輪發(fā)電機無(wú)本質(zhì)區別，有全速與半速兩種。

　?。?）燃氣輪發(fā)電機：將氣體壓縮、加熱后在透平中膨脹，把其熱能轉換為機械能的旋轉式動(dòng)力機械。

　?。?）太陽(yáng)能發(fā)電機：是利用太陽(yáng)光照在硅等半導體上，光子沖擊原子時(shí)產(chǎn)生的光電效應，直接將光能轉換成電能的發(fā)電方式。

　?。?）風(fēng)力發(fā)電機：需根據風(fēng)力大小及電能需要量的變化及時(shí)通過(guò)控制裝置來(lái)實(shí)現風(fēng)力發(fā)電。

　?。?）柴油發(fā)電機：是由柴油機與發(fā)電機組成，由柴油機驅動(dòng)的發(fā)電機組。通常作為獨立電源或備用電源用于工礦企業(yè)、車(chē)輛船舶等多種場(chǎng)合。

　　例：按原動(dòng)機的不同，發(fā)電機的類(lèi)型可包括（ ）。

　　A. 太陽(yáng)能發(fā)電機 B．壓縮空氣發(fā)電機 C．水輪發(fā)電機 D．渦輪發(fā)電機 E. 風(fēng)力發(fā)電機

　　答案： A．C．E

　　2．按轉子形式不同可分為：

　?。?）凸極式發(fā)電機：轉子是凸極式。

　?。?）隱極式發(fā)電機：轉子是隱極式。

　　3．按冷卻介質(zhì)和冷卻方式不同可分為：

　?。?）空氣冷卻：空冷。

　?。?）全水冷：定子和轉子繞組以及定子鐵芯均采用水冷，目前最大單機容量已達1200MVA.

　?。?）全氫冷：定子繞組和轉子繞組用氫表面冷卻或內冷，定子鐵芯氫冷。通常200MW以上定、轉子都采用氫內冷，最大單機容量已達880MVA.

　?。?）水氫氫：定子繞組水內冷，轉子繞組氫內冷，定子鐵芯氫冷。其單機容量可達1200MVA，大型發(fā)電機廣泛采用這種冷卻方式。

　?。?）水水氫：定子和轉子繞組水內冷，定子鐵芯氫冷，最大單機容量已達1700MVA.

　?。?）水水空（雙水內冷）：定子和轉子繞組水內冷，定子鐵芯空氣冷卻，最大單機容量已達600MVA.隨著(zhù)電力系統容量的不斷發(fā)展，要求發(fā)電機單機容量也不斷增大。隨著(zhù)單機容量的增大，冷卻介質(zhì)、冷卻方式及電機所用的材料也需不斷發(fā)展。 在冷卻介質(zhì)方面，首先被采用的是廉價(jià)的空氣，后來(lái)才采用氫、水和油等。在冷卻方式方面，從外冷發(fā)展到冷卻效果較好的內冷?？諝饫鋮s的主要優(yōu)點(diǎn)是廉價(jià)、簡(jiǎn)易、安全。由于采用開(kāi)敞式空冷系統易使絕緣臟污，一般都采用封閉循環(huán)強迫空氣冷卻系統。但空氣冷卻效能差、摩擦損耗大。氫氣和空氣相比，重量輕、導熱性能好（3個(gè)絕對大氣壓時(shí)的氫氣，導熱能力是空氣的3倍）。采用氫氣冷卻的電機，可使總損耗減小30％～40％，故可提高效率。但采用氫冷后，又有易爆炸和增加復雜的制氫系統等缺點(diǎn)。水（一般采用凝結水）具有很高的導熱性能，它的相對導熱能力比空氣大125倍，且有化學(xué)性能穩定、不會(huì )燃燒等優(yōu)點(diǎn)。但采用水冷后，也有易漏水和需增加一套水系統等缺點(diǎn)。

　　例： 發(fā)電機最廉價(jià)、最簡(jiǎn)單和安全的冷卻方式是（ ）。

　　A. 全水冷 B．全氫冷 C．空氣冷卻 D．水水氫

　　答案：C

　　4．按主軸安裝方式不同可分為：

　?。?）臥式安裝：汽輪發(fā)電機由于轉速高達3000r／min，故其極數少，轉子采用隱極式，臥式安裝。

　?。?）立式安裝：水輪發(fā)電機由于轉速低（一般在500 r／min以下）故其極數多，轉子采用凸極式，立式安裝。

　　5．按本體結構不同可分為：

　?。?）旋轉電樞式：電樞旋轉。

　?。?）旋轉磁極式：磁極旋轉。

　　6．同步發(fā)電機的主要技術(shù)數據發(fā)電機的額定技術(shù)數據主要有：

　?。?）額定容量（或額定功率）：額定容量是指發(fā)電機在設計技術(shù)條件下運行時(shí)輸出的視在功率，用“kVA”或“MVA”表示；額定功率是指發(fā)電機輸出的有功功率，用“kW”或“MW”表示。

　?。?）額定定子電壓：指發(fā)電機在設計技術(shù)條件下運行時(shí)，定子繞組出線(xiàn)端的線(xiàn)電壓，用kV表示。

　?。?）額定定子電流：指發(fā)電機定子繞組出線(xiàn)的額定線(xiàn)電流，用“A”表示。

　?。?）額定功率因數：指發(fā)電機在額定功率下運行時(shí)，定子電壓和定子電流之間允許的相角差的余弦值，即cos￠值。

　?。?）額定轉速：指正常運行時(shí)發(fā)電機的轉速，用“r／min”（每分鐘轉數）表示。我國生產(chǎn)的汽輪發(fā)電機轉速均為3000r／min.

　?。?）額定頻率：我國電網(wǎng)的額定頻率為50Hz（即每秒50周）。

　?。?）額定勵磁電壓：指發(fā)電機勵磁電流達到額定值時(shí)，額定出力運行在穩定溫度時(shí)的勵磁電壓。

　?。?）額定勵磁電流：指發(fā)電機在額定出力時(shí)，轉子繞組通過(guò)的勵磁電流，用“A”或“kA”表示。

　?。?）額定溫度：指發(fā)電機在額定功率運轉時(shí)的最高允許溫度（℃）。

　?。?0）效率：指發(fā)電機輸出與輸入能量之比百分值，一般額定效率在93％～98％之間。

　　例題：發(fā)電機的額定容量是指（ ）。

　　A.發(fā)電機在設計技術(shù)條件下運行時(shí)輸出的有功功率 B.發(fā)電機在額定工況下運行時(shí)輸出的視在功率

　　C.發(fā)電機在設計技術(shù)條件下運行時(shí)輸出的視在功率 D.發(fā)電機在額定工況下運行時(shí)輸出的有功功率

　　答案： C

　　2G311050 掌握送變電主要生產(chǎn)設備的基本知識

　　2G311051 變壓器和斷路器的類(lèi)型及其特點(diǎn)

　　1．變壓器的類(lèi)型

　?。?）按用途不同可分為：

　?、偕龎鹤儔浩鳎豪秒姶鸥袘韺l(fā)電機發(fā)出的電能從發(fā)電機電壓升高至較高電壓輸出的設備。

　?、诮祲鹤儔浩鳎簩⒏唠妷航抵了璧牡碗妷狠敵龅脑O備。

　?、壑髯儔浩鳎喊ㄉ龎鹤儔浩骱吐?lián)絡(luò )變壓器。

　?、苈?lián)絡(luò )變壓器：在發(fā)電廠(chǎng)升壓變電站中，用來(lái)連接兩種電壓等級和交換電能的變壓器，多采用三繞組變壓器。其第三繞組可作為平衡繞組消除三次諧波，又可作為廠(chǎng)用備用電源，或連接限制內部過(guò)電壓用的并聯(lián)電容器等。

　?、菖潆娮儔浩鳎河糜谂潆娤到y將高壓配電電壓的功率變換成低壓配電電壓的功率，以供各種低壓電氣設備用電的電力變壓器。

　?、迯S(chǎng)用工作變壓器：向廠(chǎng)用負荷供電的變壓器。

　?、邌?dòng)／備用變壓器：?jiǎn)?dòng)變壓器高壓側接電力系統，供汽輪發(fā)電機組啟動(dòng)使用。當發(fā)電機組啟動(dòng)并人系統，帶30％～40％負荷后，應將該發(fā)電機組廠(chǎng)用電源由啟動(dòng)變壓器切換到高壓廠(chǎng)用變壓器供電，又稱(chēng)為公用／備用變壓器。

　?。?）按相數不同可分為：

　?、賳蜗嘧儔浩鳎河糜趩蜗嚯娐返淖儔浩?。

　?、谌嘧儔浩鳎涸谌嚯娏ο到y中，一般應用三相變壓器。

　?。?）按繞組數及其結構形式不同可分為：

　?、匐p繞組變壓器：即在一相鐵芯上套有兩個(gè)繞組，一個(gè)為一次繞組，另一個(gè)為二次繞組。

　?、谌@組變壓器：即在——相鐵芯上套有三個(gè)繞組，用以連接三種不同電壓（高壓、中壓、低壓）。

　?、圩择钭儔浩鳎褐辽儆袃蓚€(gè)繞組具有公共部分的變壓器。

　?、芊至炎儔浩鳎好肯嘤梢粋€(gè)高壓繞組與兩個(gè)或多個(gè)電壓和容量均相同的低壓繞組構成的多繞組電力變壓器。

　?。?）按調壓方式不同可分為：

　?、儆休d調壓變壓器：不需停電調壓。

　?、跓o(wú)勵磁調壓變壓器：須停電調壓。

　?。?）按絕緣介質(zhì)不同可分為：

　?、儆徒阶儔浩鳎鸿F芯和繞組浸在絕緣液體中的變壓器。電壓較高、容量較大的變壓器均用油浸式。

　?、诟墒阶儔浩鳎鸿F芯和繞組不浸在絕緣液體中的變壓器，采用氣體或固體絕緣介質(zhì)。按其不同的絕緣和冷卻結構可分為浸漬式、包封繞組式和氣體絕緣式等。多用在低電壓、小容量或用在防火防爆的場(chǎng)所。

　?。?）按冷卻方式不同可分為：

　?、儆徒岳渥儔浩?。

　?、谟徒L(fēng)冷變壓器。

　?、蹚娖扔停▽颍┭h(huán)風(fēng)冷變壓器。

　?、軓娖扔停▽颍┭h(huán)水冷變壓器。

　?。?）按繞組材料不同、材質(zhì)不同可分為：

　?、黉X繞組變壓器。

　?、阢~繞組變壓器。

　　例：采用（ ）可以將發(fā)電機發(fā)出的電能從發(fā)電機電壓提升到較高電壓輸出。

　　A.升壓變壓器 B.降壓變壓器

　　C.聯(lián)絡(luò )變壓器 D.廠(chǎng)用工作變壓器

　　答案：A

　　例：按繞組數及其結構形式的不同，變壓器可分為（ ）。

　　A. 單繞組變壓器 B．雙繞組變壓器

　　C．三繞組變壓器 D．自耦變壓器 E. 分裂變壓器

　　答案：B．C．D．E

　　2．變壓器的特點(diǎn)電力系統中用的最多的是雙繞組變壓器，其次是三繞組變壓器和自耦變壓器。下面列出幾種典型變壓器的特點(diǎn)。

　?。?）雙繞組變壓器的特點(diǎn)它是由繞在同一個(gè)鐵芯上的兩個(gè)繞組，通過(guò)交變磁通相互聯(lián)系著(zhù)，匝數多的一邊電壓高，匝數少的一邊電壓低，這樣便將一種等級的電壓變成同頻率的另一種等級的電壓。

　?。?）主變壓器（升壓變壓器或聯(lián)絡(luò )變壓器）的特點(diǎn)與廠(chǎng)用變壓器相比，主變壓器具有下列特點(diǎn)：

　?、僦髯儔浩鞯闹饕蝿?wù)是將發(fā)電機發(fā)出的機端低電壓大電流電力轉變?yōu)楦唠妷盒‰娏麟娏λ腿穗娋W(wǎng)。因此，它是大容量升壓變壓器。

　?、谙鄬τ趶S(chǎng)用變壓器，由于容量大，一次額定電流也大，因此工作處于高磁密狀態(tài)，易引起過(guò)電壓或過(guò)激磁。

　?、垡话闱闆r下，通過(guò)聯(lián)絡(luò )線(xiàn)向電網(wǎng)樞紐變電所供電，所以它往往處于多電源并聯(lián)工作狀態(tài)。

　?、谧儽热@組變壓器有三個(gè)變比：高壓繞組對中壓繞組的變比K12、中壓繞組對低壓繞組的變比K23、高壓繞組對低壓繞組的變比K13.

　?。?）廠(chǎng)用工作變壓器的特點(diǎn)

　?、購S(chǎng)用工作變壓器的聯(lián)結組別應滿(mǎn)足與廠(chǎng)用啟動(dòng)／備用變壓器的并聯(lián)切換，并考慮廠(chǎng)用中壓系統的中性點(diǎn)接地方式。

　?、趶S(chǎng)用工作變壓器的阻抗決定于具體工程的廠(chǎng)用中壓設備的允許短路電流承受能力、單臺最大電動(dòng)機正常啟動(dòng)和電動(dòng)機成組自啟動(dòng)時(shí)廠(chǎng)用母線(xiàn)的允許電壓水平，也可采用分裂繞組變壓器以減少廠(chǎng)用母線(xiàn)的短路電流。

　?、蹚S(chǎng)用工作變壓器一般不采用有載調壓。

　?、軓S(chǎng)用工作變壓器應能承受當高壓側系統阻抗為零、其低壓側出口處三相金屬性短路，變壓器所有繞組（包括穩定繞組）不應變形和損壞，并能繼續運行。對于直接與發(fā)電機連接的廠(chǎng)用工作變壓器，還要考慮發(fā)電機滅磁時(shí)間對其承受短路能力的影響。

　?、輳S(chǎng)用工作變壓器為戶(hù)外油浸式變壓器。

　?。?）低壓廠(chǎng)用變壓器的特點(diǎn)

　?、俚蛪簭S(chǎng)用變壓器宜采用D，yn的接線(xiàn)，使變壓器有較小的零序電抗，以便于低壓中性點(diǎn)的引出經(jīng)電阻接地或直接接地。

　?、诓捎脽o(wú)激磁調壓方式，調壓范圍為±5％。

　?、圩儔浩鞯淖杩箲軐⒌蛪簜鹊亩搪冯娏飨拗圃谥圃鞆S(chǎng)提供的廠(chǎng)用低壓開(kāi)關(guān)柜的允許值內，并當最大電動(dòng)機啟動(dòng)時(shí)，其低壓母線(xiàn)電壓應不低于允許水平。

　?、艿蛪簭S(chǎng)用變壓器有油浸式和干式兩種。油浸式一般用于戶(hù)外，用于戶(hù)內時(shí)，當油量大于100kg時(shí)要裝在防爆小間內；干式變壓器則用于戶(hù)內可與低壓開(kāi)關(guān)柜布置在一起，應采用F級絕緣或更高等級的絕緣，并具有良好的防潮和阻燃性能。干式變壓器的冷卻方式可為自然冷卻／強迫風(fēng)冷，視變壓器的容量而定，變壓器自然冷卻／強迫風(fēng)冷的容量比一般不低于1：1.33，當裝有防護外殼時(shí)，其額定容量不隨下降，干式變壓器的外殼和外殼防護等級應與低壓開(kāi)關(guān)柜相一致。變壓器利用時(shí)間高時(shí)宜選用節能型變壓器。

　?。?）分裂變壓器的特點(diǎn)

　?、佼數蛪簜鹊囊粋€(gè)繞組發(fā)生故障時(shí)，具有限制短路電流的作用。

　?、谀軠p少無(wú)故障分裂母線(xiàn)連接的電動(dòng)機向短路點(diǎn)提供的反饋電流。

　?、郾３譄o(wú)故障母線(xiàn)有較高的殘壓。

　?、芘c同容量的普通變壓器相比，分裂變壓器消耗的原材料較多。

　　A. 自耦變壓器 B. 分裂變壓器 C. 三繞組變壓器 D．雙繞組變壓器

　　答案：D