电气设备及其系统PDF电子书下载

前言编者的话第一章　电气主接线及大电流母线 1

第一节　电气主接线概述 1

第二节　主接线基本接线形式 1

一、双母线接线 1

二、3/2断路器接线 2

三、桥形接线 3

四、单元接线 4

第三节　大型发电厂主接线 5

第四节　大电流导体附近钢构件发热 5

一、母线磁场中简单钢构布置与发热 6

二、减少钢构损耗和发热措施 6

第五节　分相封闭母线 7

一、封闭母线概述 7

二、全连式分相封闭母线 8

三、封闭母线应用 9

复习思考题 10

第二章　厂用电系统 11

第一节　厂用电及厂用负荷分类 11

一、厂用电 11

二、厂用电负荷分类 11

第二节　厂用电电源及其基本接线形式 12

一、厂用电电压等级 12

二、厂用电源及其引接方式 12

三、600MW机组厂用电基本接线形式 14

第三节　厂用电系统中性点接地方式 17

一、中压厂用电系统中性点接地方式 17

二、低压厂用电系统中性点接地方式 17

第四节　厂用变压器选择 18

一、厂用负荷计算原则 19

二、厂用负荷计算方法 21

第五节　厂用电动机选择 22

一、厂用电动机机械特性 22

二、厂用电动机类型及其特点 23

三、厂用电动机选择 25

第六节　厂用电动机成组启动与惰走 26

一、电动机自启动时厂用母线电压最低限值 26

二、电压校验 27

三、自启动电动机允许容量 27

第七节　厂用电源切换 28

一、厂用电失电影响与切换分析 28

二、厂用电源切换方式 30

四、切换功能 31

三、微机型厂用电源切换 31

五、控制流程 34

第八节　交流不停电电源系统 （UPS） 34

一、系统接线和运行方式 34

二、UPS主要技术参数 35

三、某600MW机组用UPS系统技术特点 35

四、UPS母线与馈线基本要求 36

复习思考题 36

第三章　600MW发电机结构及其冷却系统 38

第一节　600MW发电机技术参数 38

一、国内外600MW级汽轮发电机技术数据 38

二、国产600MW汽轮发电机优化设计 39

第二节　发电机定子结构 41

一、机座与端盖 41

二、机座隔振——定子弹性支撑 42

三、定子铁芯 43

四、水内冷定子绕组 46

五、定子绕组水路连接与水电接头 48

六、定子绕组端部固定 50

七、定子出线和发电机出线盒 52

八、总进出水汇流母管 52

九、氢冷却器 52

第三节　发电机转子结构 53

一、转子本体（转轴） 53

二、氢内冷转子 54

第四节　发电机冷却与通风系统 59

一、发电机冷却 59

二、半轴向通风冷却系统 59

四、定子铁芯径向通风和转子绕组气隙取气斜流通风的冷却系统 60

三、定子铁芯轴向通风和转子绕组半轴向通风的冷却系统 60

第五节　发电机密封油系统 61

一、单流环式油密封 62

二、双流环式油密封 63

三、三流环式油密封 64

第六节　发电机氢气系统 65

一、氢气系统特性 65

二、氢气纯度要求 66

三、氢气湿度要求 67

四、氢气干燥 69

第七节　发电机定子水冷却系统 70

一、定子绕组水冷系统实例 70

二、几座电厂定子绕组冷却水系统特点 71

一、发电机测温元件配置 73

第八节　发电机测温 73

二、发电机绝缘工况监视仪 74

三、无线电频率监视仪 74

复习思考题 75

第四章　汽轮发电机正常运行 76

第一节　大型发电机运行性能和特点 76

一、功率因数和短路比 76

二、进相运行能力 76

三、失磁问题 76

四、负序电流能力 77

五、快速励磁 77

六、轴系扭振 77

三、调节阀全开（VWO）工况 78

二、最大保证出力（T-MCR）工况 78

一、铭牌工况 78

第二节　大型发电机出力 78

第三节　大型发电机额定值 79

第四节　大型发电机运行可靠性及影响使用寿命因素 79

一、设备运行可靠性 79

二、汽轮发电机绝缘寿命 79

三、汽轮发电机带电绕组运行中的机械及环境因素对寿命的影响 80

四、结论 81

第五节　冷却条件变化时对发电机出力的影响 81

一、氢气温度变化的影响 81

二、氢气压力变化的影响 81

三、氢气纯度变化的影响 81

四、定子绕组进水量和进水温度变化的影响 82

五、600MW汽轮发电机冷却装置运行状态不正常的影响 82

二、频率不同于额定值时的运行 83

第六节　电压、频率变化时对发电机出力的影响 83

一、电压不同于额定值时的运行 83

第七节　发电机功角特性与稳定概念 84

一、汽轮发电机功率和功角关系 84

二、静态稳定概念 85

三、暂态稳定概念 86

第八节　发电机P—Q曲线 88

一、发电机安全运行极限 88

二、发电机P—Q曲线 88

第九节　发电机监测系统 91

一、监测点设置 91

二、发电机监测项目 92

复习思考题 95

一、防止频率变化损坏发电设备 96

二、防止频率变化引起连锁反应而导致电网瓦解 96

第一节　汽轮发电机频率异常运行 96

第五章　发电机非正常运行 96

第二节　汽轮发电机不对称运行 97

一、负序电流对发电机的危害 97

二、汽轮发电机不对称负荷的容许范围 98

三、600MW级汽轮发电机负序能力 99

第三节　汽轮发电机失磁运行 99

一、国内大机组失磁运行经验 100

二、国外对大机组失磁运行的研究 100

三、建议 101

第四节　发电机进相运行 101

一、静稳定极限角限制 101

二、定子端部发热对进相运行的限制 102

二、国外研究与经验 103

一、发电机失步影响 103

三、发电机机端电压下降限制 103

第五节　发电机失步运行 103

复习思考题 104

第六章　600MW发电机励磁系统 105

第一节　励磁系统作用和要求 105

一、励磁系统主要作用 105

二、励磁系统暂态性能指标 105

三、对600MW机组励磁系统的性能要求 106

第二节　发电机调压特性与机组间无功功率分配 107

一、发电机调压特性 107

二、发电机经升压变压器后并联工作时的无功功率分配 108

第三节　600MW发电机励磁系统 108

一、旋转硅整流励磁系统 110

二、同轴交流励磁机静止晶闸管整流励磁系统 111

三、自并励励磁系统 112

四、GENERREX-PPS励磁系统 114

第四节　灭磁系统 115

一、灭磁作用和要求 115

二、600MW汽轮发电机灭磁方式 115

第五节　引进型汽轮发电机无刷励磁系统 116

一、无刷励磁机 117

二、引进机励磁系统技术特点 120

第六节　自动励磁调节装置原理 121

一、自动励磁调节装置作用 121

二、对自动励磁调节器的一般要求 121

三、半导体励磁调节器原理 122

四、安全稳定运行限制器 128

复习思考题 129

第七章　大机组与大电网协调 130

第一节　电力网 131

一、电力系统 131

二、直流输电 132

三、特高压输电网 135

四、灵活交流输电 136

五、远距离大容量输电方式的应用前景 138

第二节　系统扰动与发电机轴系扭振 140

一、轴系扭振物理概念 140

二、汽轮发电机轴系扭振特点 141

三、系统扰动对轴系扭振的影响 141

四、电气扰动对轴系扭振的机理分析 142

五、各种电气扰动对轴系疲劳的影响 144

六、轴系动平衡的影响 144

七、国内外对轴系扭振研究现状 145

第三节　重合闸对机组轴系扭振的影响 145

一、单一故障冲击 145

二、两次故障冲击 145

三、不同故障类型两次冲击时的扭矩与疲劳损耗 146

第四节　快关汽门与电网稳定 147

一、快关时对电厂热力系统的影响 148

二、快关时对电气设备和厂用电系统的影响 148

三、快关逻辑框图设计和整定 149

第五节　电网谐波污染 150

一、谐波对电网中各种电气设备的影响 150

复习思考题 152

二、电气化铁道是主要的谐波源 152

第八章　变压器 154

第一节　变压器分类与基本概念 154

第二节　变压器主要结构部件 154

一、铁芯 154

二、绕组 155

三、变压器油 156

四、油箱及附件 156

五、绝缘套管 159

第三节　变压器冷却方式 159

一、油浸自冷式 159

二、油浸风冷式 160

三、强迫油循环风冷式 160

四、强迫油循环水冷式 160

五、干式变压器 161

第四节　变压器技术参数 162

一、额定容量SN 162

二、额定电压UN 162

三、额定电流IN 162

四、额定频率fN 163

五、额定温升τN及额定冷却介质温度 163

六、阻抗电压百分数Ud％ 163

第五节　变压器允许温升 163

一、变压器温度分布 163

二、变压器各部分允许温升 164

第六节　变压器绝缘老化 165

一、绝缘老化与温度的关系 165

二、等值老化原则 165

二、变压器事故过负荷 166

一、变压器正常过负荷能力 166

第七节　变压器过负荷能力 166

三、发电厂主变压器过负荷能力 167

第八节　变压器本体监测和保护装置 167

一、温度测量装置 167

二、变压器内油中含氢量的监测 169

三、气体继电器 169

四、气体继电器整定流速与压力释放阀整定值的匹配问题 170

第九节　变压器油气相色谱分析 171

一、油中气体成分与故障的关系 172

二、油中气体含量正常值和注意值 172

三、判断故障性质的特征气体法 173

四、判断故障性质的三比值法 173

五、判断故障步骤 174

第十节　高压并联电抗器 175

第十一节　互感器 176

一、电流互感器 176

二、电压互感器 179

三、直流电流互感器 182

复习思考题 183

第九章　开关电器 184

第一节　高压断路器分类和性能 184

一、高压断路器分类 184

二、高压断路器性能 185

第二节　油断路器 187

一、纵吹灭弧室 187

二、横吹灭弧室 188

第三节　压缩空气断路器 189

第四节　SF6断路器 190

二、SF6断路器灭弧室结构 191

一、SF6气体性能 191

三、SF6断路器特点 193

第五节　真空断路器 193

第六节　熔断器 195

一、高压熔断器 195

二、低压熔断器 195

第七节　断路器操动机构 195

一、操动机构性能要求 196

二、操动机构种类及其特点 196

第八节　隔离开关 198

一、隔离开关功用 198

二、对隔离开关的要求及其结构特点 198

四、户外式隔离开关 199

三、户内式隔离开关 199

第九节　低压开关 200

一、接触器 200

二、真空接触器 201

三、磁力启动器 201

四、低压自动空气开关 201

五、磁吹断路器 202

复习思考题 202

第十章　配电装置 203

第一节　概述 203

一、配电装置分类及其要求 203

二、屋内外配电装置最小安全净距 203

二、屋内配电装置布置 204

一、屋内配电装置特点 204

第二节　屋内配电装置 204

第三节　屋外配电装置 205

一、屋外配电装置特点 205

二、屋外配电装置类型 205

三、超高压配电装置特殊问题 205

四、屋外配电装置布置实例 206

第四节　发电厂升压变电所污秽 206

一、污秽测定 208

二、污秽分级 209

三、污秽闪络及其防治 209

一、安全闭锁装置 210

二、开关柜“五防”功能 210

第五节　高压开关设备闭锁装置 210

第六节　成套配电装置 211

一、成套配电装置特点 211

二、低压配电屏（柜） 211

三、高压开关柜 212

四、熔断器＋接触器柜 213

五、箱式变电站 214

六、厂用配电室 214

第七节　SF6全封闭组合电器（GIS） 214

一、结构 215

二、SF6全封闭组合电器特点 218

三、可靠性与安全运行 218

复习思考题 220

二、雷电流波形与雷电流幅值 221

一、雷电放电 221

第一节　雷电放电、雷电流及雷过电压 221

第十一章　发电厂防雷与过电压保护 221

三、雷电过电压 222

第二节　避雷针与避雷线保护范围 222

一、避雷针保护范围 223

二、避雷线保护范围 223

第三节　避雷器 224

一、保护间隙 224

二、阀型避雷器 224

三、氧化锌避雷器 227

第四节　发电厂接地装置 230

一、接地电阻基本概念 230

二、接地电阻允许值 231

四、发电厂接地装置 232

三、接触电压和跨步电压 232

五、仪控系统接地特殊要求和接地方式 233

六、阴极保护 234

第五节　电厂防雷保护 235

一、发电厂直击雷保护 235

二、发电厂入侵波与避雷器保护作用 236

第六节　操作过电压 237

一、工频电压升高 237

二、切除空载长线路时的过电压 238

三、空载线路合闸过电压 239

四、切除空载变压器引起的过电压 240

五、间歇电弧过电压 241

第七节　谐振过电压 241

复习思考题 244

第一节　微机保护 245

一、微机保护硬件与软件发展 245

第十二章　继电保护 245

二、微机保护主要特点 246

三、微机保护装置典型结构 247

四、微机保护结构框图 248

五、微机保护管理机屏 251

六、继电保护双重化原则 252

第二节　发电机和变压器故障 252

一、发电机故障和不正常状态及其保护方式 252

二、变压器故障和不正常状态及其保护方式 254

第三节　发电机和变压器差动保护 256

一、发电机纵差动保护 256

第四节　发电机和变压器其他保护 257

一、发电机单相接地保护 257

二、变压器差动保护 257

二、发电机负序过电流保护 258

三、发电机失磁保护 259

四、发电机匝间短路保护 261

五、发电机—变压器组其他保护 261

第五节　母线保护和断路器失灵保护 264

一、母线保护 264

二、断路器失灵保护 264

第六节　高压输电线路保护 264

一、零序电流保护和方向性零序电流保护 264

二、线路距离保护 265

三、高频保护 267

四、自动重合闸 269

四、柴油发电机保护 271

三、高压电动机保护 271

二、厂用馈线保护 271

一、厂用变压器保护 271

第七节　600MW发电机组厂用电系统保护 271

五、直流系统接地寻找 272

第八节　600MW发电机—变压器组保护配置实例 272

一、按双重化配置 272

二、发电机保护 272

三、主变压器保护 274

四、励磁变压器保护 275

五、高压厂用变压器保护 275

六、启动备用变压器220kV侧保护 276

七、保护装置配置 276

复习思考题 280

一、单元控制室直流系统 281

第一节　直流电源设置 281

第十三章　直流系统 281

二、网络控制室直流系统 282

三、动力直流系统 282

四、输煤直流系统 283

第二节　蓄电池组运行方式 283

一、充放电方式运行特点 283

二、浮充电方式运行特点 283

三、蓄电池均衡充电 284

第三节　铅酸蓄电池构造与特性 284

一、铅酸蓄电池基本构造 285

二、蓄电池电动势 286

三、蓄电池放电特性与蓄电池容量 286

四、蓄电池充电与充电特性 288

六、密封铅酸蓄电池 292

五、蓄电池自放电 292

第四节　镉镍蓄电池构造与特性 293

一、镉镍蓄电池基本构造 293

二、镉镍蓄电池工作原理 294

三、镉镍蓄电池特性 294

四、镉镍蓄电池运行方式 296

复习思考题 297

第十四章　发电厂电气控制、测量与信号 298

第一节　发电厂控制方式 298

一、单元控制室和网络控制室的控制方式 298

二、单元控制室布置 299

三、网控屏屏面布置 299

二、对500kV断路器控制回路的要求 300

一、断路器控制方式 300

第二节　断路器控制 300

第三节　信号系统与测量系统 301

一、信号系统 301

二、测量系统 302

第四节　电能计量系统 303

一、电能计量系统设计原则 303

二、接入方案 304

三、主要特点和功能实施 304

四、发电厂报价辅助决策系统 305

第五节　同期与同期装置 306

一、概述 306

二、自动准同期装置 306

第七节　电气系统在DCS中的监控 307

二、发电厂微机监控系统功能 307

第六节　发电厂微机监控系统概述 307

一、发电厂微机监控系统组成 307

一、电气系统控制特点 308

二、在DCS中的监控范围 308

三、运行特点 308

第八节　工程设计实例 309

一、技术要求 309

二、功能要求 310

三、设计原则 310

四、DCS系统与ADS（包括AGC）接口 311

五、电气纳入DCS后保留硬手操的技术要求 311

复习思考题 313

第一节　发电厂运行与系统调度中心的关系 314

一、电力系统调度管理 314

第十五章　发电厂远动与调度通信系统 314

二、电网调度自动化 315

第二节　电力系统远动通信 316

一、传输信道 316

二、远动数据传输方式 317

三、远动通道连接方式 318

四、远动通道工作模式 318

第三节　远动装置 319

一、SCADA系统概述 319

二、RTU主要功能与要求 320

三、远动信息 322

第四节　厂内生产调度通信系统 324

一、厂内通信分类 324

二、厂内通信系统结构 325

复习思考题 327