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电气工程学院2011级生产实习论文学生姓名：学 号：实习地点：湖北省宜昌市葛洲坝2014年7月1 绪 论三峡工程是世界上建筑规模最大的水利工程，集防洪，发电，航运，旅游的效益于一体。坝址在三斗坪，即葛洲坝上游40公里处，1994年12月14日正式动工，施工工期总计17年。建造三峡工程的最主要目的是防洪，是长江中下游防洪体系的骨干工程。三峡水库的调蓄，使荆江河段防洪标准由以往的十年一遇提高到百年一遇；而遇到千年一遇或类似于1870年曾发生过的特大洪水时，三峡工程可以配合荆江分洪等分蓄洪工程的运用，防止荆江河段两岸发生干堤溃决的毁灭性灾害，减轻中下游洪灾损失和对武汉市的洪水威胁，并可为洞庭湖区的治理创造条件。然而三峡工程的作用远不止于此。三峡工程还是世界上装机容量最大的水电站，年发电量超过1000亿千瓦时，创造了极大的经济效益。最后，三峡工程还使长江宜昌至重庆航段的水位上升，因而显著改善了这一航段的通航条件，也改善了宜昌以下航道的枯水季节通航条件，提升了航道年通行容量，使得大型的货运通过长江水路来往川渝与沿海更加便捷划算。2 葛洲坝发电厂图2-1 三峡大坝简图 图2.2 葛洲坝全貌图葛洲坝概况葛洲坝水利枢纽是长江干流上修建的第一个大型水利工程，它位于长江三峡出口南津关下游2.3公里处，上距三峡坝址38公里，下距宜昌市中心约6公里。因为坝址在江中原本有一个小岛“葛洲坝”而得名。葛洲坝和西坝两座小岛，将此处长江从右到左分为大江、二江和三江三个部分，水电厂则为大江和二江电厂，三江主要用于航运。葛洲坝在长江水利枢纽体系中，为航运梯级的一部分，主要作用为改善从三峡工程至长江三峡出口的南津关这一航段枯水期的通航条件；通过反调节的作用消除三峡工程日流量不稳定对下游航道和宜昌港的不良影响；利用峡谷河道的落差发电；为三峡工程的上马，在技术、人员和运作上提供先行的经验。葛洲坝运行的原则是：“航运第一，发电第二，发电必须服从航运”，共设三个船闸，即大江1号船闸，其尺寸为：长宽槛上水深=280345米，可通行1200016000吨级船队；三江2号船闸，其尺寸及通航能力同大江1号船闸；三江3号船闸，尺寸为120183.5米，可通行3000吨以下的客货轮。葛洲坝的水力发电规模远不如三峡工程，但其年发电量也有157亿千瓦时，相当于每年节省煤炭900万吨，有十分明显的经济效益。三峡工程开工建设时，则为其提供了充足的电力保障。葛洲坝工程因属低水头水利枢纽，防洪、灌溉效益不大。但随着旅游业的日益兴旺，到三峡风景区旅游的游客逐年增多，三峡工程建成以后葛洲坝的旅游效益应有更大的发展。2.1水轮机介绍参数如下机组编号1-2#3-7#型号ZZ560-LH-1130 轴流转桨式（双调）ZZ500-LH-1020轴流转桨式（双调）额定转速546r/min62.5r/min飞逸转速120r/min140/min额定水头18.6m18.6m最大水头27m27m额定流量1130 m3/s825m3/s叶片数量4片5片叶片重量40t22.5t转轮直径1130cm1020cm制造厂家东方电机厂哈尔滨电机厂2.2发电机励磁系统磁感应定律=E=4.44fHm供给同步发电机励磁电流的电源及其附属设备统称为励磁系统。它一般由励磁功率单元和励磁调节器两个主要部分组成。励磁功率单元向同步发电机转子提供励磁电流；而励磁调节器则根据输入信号和给定的调节准则控制励磁功率单元的输出。励磁系统的自动励磁调节器对提高电力系统并联机组的稳定性具有相当大的作用。尤其是现代电力系统的发展导致机组稳定极限降低的趋势，也促使励磁技术不断发展。同步发电机的励磁系统主要由功率单元和调节器（装置）两大部分组成。其中励磁功率单元是指向同步发电机转子绕组提供直流励磁电流的励磁电源部分，而励磁调节器则是根据控制要求的输入信号和给定的调节准则控制励磁功率单元输出的装置。由励磁调节器、励磁功率单元和发电机本身一起组成的整个系统称为励磁系统控制系统。励磁系统是发电机的重要组成部份，它对电力系统及发电机本身的安全稳定运行有很大的影响。励磁系统的主要作有：1）根据发电机负荷的变化相应的调节励磁电流，以维持机端电压为给定值；2）控制并列运行各发电机间无功功率分配；3）提高发电机并列运行的静态稳定性；4）提高发电机并列运行的暂态稳定性；5）在发电机内部出现故障时，进行灭磁，以减小故障损失程度；6）根据运行要求对发电机实行最大励磁限制及最小励磁限制。2.3电气主接线及运行概况二江电厂：单元式接线方式，220KV开关站采用双母线带分段旁母运行方式。一机一变一线共7台机7条出线，1个母联，2个旁路，2台联络变压器。7条出线分别为：葛雁（小雁溪）线、葛陈（陈家冲）线、葛远（远安）线、葛坡（长坂坡）线、葛桔（桔城变）线、葛白I（白家冲）回线、葛白II回线。大江电厂：扩大单元接线方式，两机一变，两变一线，共4个扩大单元7台变压器14台机组。500KV开关站采用3/2接线方式，6条进线6条出线，其中4条进线由大江厂房引入，2条进线通过2台联络变压器从二江厂房引入。2.4 220KV和500KV变电站2.4.1 220kV开关站的接线式及有关配置1）接线方式：双母线带旁路，旁路母线分段（如图2-3）。图2-3 母线：进、出线所连接的公共导体（结点）。 母线的功能：汇聚与分配电能（电流）。 断路器（开关）作用：（1）正常情况下用于接通或断开电路；（2）故障或事故情况下用于切断短路电流。 隔离开关（刀闸）作用：（1）设备检修情况下，将检修部分与导电部分隔开一个足够大的（明显可见的）安全距离，保证检修的安全；（2）正常情况下，配合断路器进行电路倒换操作；（3）电压等级较低、容量较小的空载变压器及电压互感器用隔离开关直接投切。 旁路母线与旁路断路器的作用：检修任一进线或出线断路器时，使对应的进线或出线不停电。（检修任一进线或出线断路器时，用旁路断路器代替被检修断路器，并由旁路母线与有关隔离开关构成对应进线或出线的电流通路。)2）接线特点：旁路母线分段。 双母线带旁路在电力系统的发电厂、变电所的一次接线中应用很普遍，但旁路母线分段却不多见，教科书也很少介绍，这是二江电厂220kV开关站接线方式的一个特点。将旁路母线分段并在每个分段上各设置一台断路器的原因是母线上的进、出线回数多，且均是重要电源或重要线路，有可能出现有其中两台断路器需要同时检修而对应的进、出线不能停电的情况，在这种情况发生时旁路母线分段运行、旁路断路器分别代替所要检修的两台断路器工作，保证了发供电的可靠性。同时两台旁路断路器也不可能总是处于完好状态，也需要检修与维护,当其中一台检修例一台处于备用状态，这样可靠性比旁路母线不分段、仅设置一台旁路断路器高。3）开关站的主要配置： 出线8回 ：18E（其中7E备用）； 进线7回 ：17FB（FB：发电机变压器组）； 大江、二江开关站联络变压器联络线2回； 上述各线路各设置断路器一台、加上母联及2台旁路断路器，共19台断路器。 母线：圆形管状空心铝合金硬母线，主母线分别设置电压互感器（CVT）及避雷器（ZnO）一组。 4）断路器型号及几个重要参数：（ABBSF6）型号：ELFSP41 （单断口）额定工作电流：Ie=4000A;额定开断电流：Ie.dk=50(63)kA;动稳定电流（额定关合电流）： 125kA;热稳定电流 ：50kA (4S);固有动作时间：20mS；燃弧时间：25mS；全分闸时间：50mS；切断负荷工作电流次数（5000次；切断短路电流次数（30次；合闸时间：60mS；5）开关站布置型式：分相中型单列布置。（户外式）2 发电机与主变压器连接方式 机组及主变压器型号与参数 1）发电机与主变压器连接方式：采用单元接线方式。 2）机组及主变压器型号与参数：2.4.2. 500kV开关站接线方式 有关设备配置1）接线方式：采用3/2接线（见图2-4）。选择3/2 接线方式，是基于开关站重要性考虑的。因为开关站进出线回数多，且均是重要电源与重要负荷，电压等级高、输送容量大、距离远，母线穿越功率大（最大2820 MVA），并通过葛洲坝 500kV换流站与华东电网并网，既是葛洲坝电厂电力外送的咽喉，又是华中电网重要枢纽变电站。 图2-4 大江电厂电气主接线图2）布置型式：分相中型三列布置（户外式）。3）开关站有关配置：开关站共6串，每串均作交叉配置。（交叉配置：一串的2回线路中，一回是电源或进线，例一回是负荷或出线。）交叉配置是3/2接线方式普遍的配置原则，作交叉配置时，3/2接线可靠性达到最高。因为这种配置在一条母线检修例一条母线故障或2条母线同时故障时电源与系统仍然相连接，(在系统处于稳定条件下）仍能够正常工作。16串的出线分别是：葛凤线、葛双 1回、葛双2回、葛岗线、葛换2回、葛换1回。其中葛凤线、葛双2回、葛岗线首端分别装设并联电抗器（DK）。因为这三回出线电气距离长、线路等效电感及电容量大，“电容效应”的影响严重，装设并联电抗器后，可以有效防止过电压的产生（ 过电压现象最严重的情况是线路空载 ）、适当地改善线路无功功率的分布、从而使系统潮流分布的合理性与经济性得到相应的改善。自耦变压器的中性点必须直接接地，这是由其工作原理及内部电路结构特殊性所决定的，因此251B、252B的中性点为直接接地方式。 若自耦变压器的中性点不接地或不直接接地，在高压侧发生单相接地情况下，中性点位移，与此有自耦关系的中压或低压绕组对地电压将升高到相当高的程度，足以导致绝缘击穿、变压器损坏，并由此引起电力系统故障。中性点直接接地后，高压侧单相接地时造成单相短路故障，中性点不发生位移，继电保护装置动作切除故障或变压器本身，保证变压器绝缘不被损坏。2. 发电机与主变压器的连接方式，有关设备的型号参数（1）连接方式采用扩大单元接线方式。由于主变压器连接 2台发电机，且13串进线由二台主变压器并联，所以在发电机出口母线上设置了断路器。这样当一台发电机故障时，仅切除故障发电机，本串上其他发电机仍能正常工作，最大限度保证了对系统供电的可靠性。（2）有关设备的型号参数表2-1 主变压器（国产）型号与参数型 号SFP-300000/500额定容量300MVA电 压 比550/13.8连接组号Y0/D-11冷却方式强迫油循环导向风冷制造厂家西安变压器厂3.发电机组制动电阻的设置 （1）设置制动电阻的原因 大江电厂外送有功功率很大，当系统故障或出线跳闸时，原动机（水轮机）的输入功率由于惯性作用不可能迅速减小，此时发电机发出功率总和大于线路输出功率总和，机组转子的制动力矩小于拖动力矩，转子在原有旋转速度基础上加速，从而导致机组与系统不同步，造成振荡或失步，机组被迫解列，甚至引起整个系统瓦解。设置制动电阻后，制动电阻在上述情况下通过继电保护或自动装置自动投入。制动电阻作为负载吸收故障时有功功率的“多余”部分，因而对转子加速起制动作用，保证机组与系统正常运行。（2）制动电阻投入的时间：2S。2.5继电保护系统2.5.1、什么是继电保护装置？ 当电力系统中的电力元件(如发电机、线路等)或电力系统本身发生了故障或危及其安全运行的事件时，需要向运行值班人员及时发出警告信号，或是直接向所控制的断路器发出跳闸命令，以终止这些事件发展的一种自动化措施和设备。实现这种自动化措施、用于保护电力元件的成套硬件设备，一般通称为继电保护装置；用于保护电力系统的，则通称为电力系统安全自动装置。2.5.2、继电保护的基本任务：(1)当被保护的电力系统元件发生故障时，将故障元件及时从电力系统中断开，使其损坏程度减少到最小，保证无故障电力设备继续正常运行。(2)反应电气设备的不正常运行状态，并根据不正常工作情况和设备运行维护条件的不同(例如有无经常值班人员)，发出信号，以便值班人员进行处理。2.5.3、继电保护装置的基本要求：对电力系统继电保护的基本性能要求有可靠性、选择性、快速性、灵敏性。这些要求之间，有的相辅相成、有的相互制约，需要针对不同的使用条件，分别进行协调。（1）可靠性。包括安全性和可信赖性。安全性是指不应该动作的故障不应误动；可信赖性是指应该动作的故障不应拒动。这是对继电保护的最基本要求。（2）选择性。保护装置选择故障元件的能力。即只切除故障设备或线路，终止故障或系统事故的发展，以保证无故障部分正常运行。（3）快速性。指保护装置应以最快速度动作于断路器跳闸，以切除故障设备或线路，保证系统稳定。（4）灵敏性。指对其保护范围内发生最小故障和不正常状态的反应能力。继电保护越灵敏，越能可靠地反映要求动作的故障或异常状态；但同时，也更易于在非要求动作的其他情况下产生误动作，因而与选择性有矛盾，需要协调处理。2.5.4、继电保护的发展历程微机保护优点：调试方便，配置灵活，原理先进，结构紧凑，可靠性高，可与后台系统进行数据交换。2.5.5、继电保护的构成一般情况而言，整套继电保护装置是由测量部分、逻辑部分和执行部分组成的，其原理结构图如2-3所示。图2-3 继电保护原理结构图3实习思考3.1电气主接线特点比较电气主接线是发电厂和变电所电气部分的主体,它反映各设备的作用、连接方式和回路间的相互关系。所以，它的设计直接关系到全厂电气设备的选择、配电装置的布置,继电保护、自动装置和控制方式的确定，对电力系统的安全、经济运行起着决定的作用。主接线的基本形式可分为有汇流母线和无汇流母线两大类,它们又各分为多种不同的接线形式。 有汇流母线的接线形式的基本环节是电源、母线和出线。母线是中间环节,其作用是汇集和分配电能，使接线简单清晰，运行、检修灵活方便，进出线可有任意数目,利于安装和扩建。但是，有母线的接线形式使用的开关电气较多,配电装置占地面积较大,投资较大,母线故障或检修时影响范围较大，使用于进出线较多并且有扩建发展可能的发电厂和变电所。 3.1.1、单母线接线只有一组工作母线的接线称单母线接线。这种接线的每回进出线都只经过一台断路器固定接于母线的某一段上。 3.1.2、双母线接线有两组工作母线的接线称为双母线接线.每个回路都经过一台断路器和两台母线隔离开关分别与两组母线连接,其中一台隔离开关闭合,另一台隔离开关断开;两母线之间通过母线联络断路器连接。有两组母线后,使运行的可靠性和灵活性大为提高。 3.1.3、一台半断路器接线一台半断路器接线又称3/2接线,即每两条回路共用3台断路器，每串的中间一台断路器为联络断路器。正常运行时,两组母线和全部断路器都投入工作，形成多环状供电,因此，具有很高的可靠性和灵活性。 无汇流母线的主接线没有母线这一中间环节,使用的开关电器少,配电装置占地面积小,投资较少,没有母线故障和检修问题,但其中部分接线形式只适用于进出线少并且没有扩建和发展的发电厂和变电所 。3.1.4、单元接线发电机和主变压器直接连成一个单元，再经断路器接至高压系统，发电机出口处除厂用分支外不在装设母线，这种接线形式称为发电机变压器单元接线。发电机双绕组变压器单元接线，变压器可以是一台三相双绕组变压器或三台单相双绕组变压器。发电机和变压器容量配套，两台不可能单独运行，所以，发电机出口一般不装断路器，只在变压器的高压侧装断路器与变压器之间不必装隔离开关。但是为了便于发电机单独试验及在发电机停止工作时由系统供给厂用电，发电机出口可装设一组隔离开关。对200MW及以上机组，若采用封闭母线可不装隔离开关，但应装有可拆的连接片。发电机出口也有装断路器，其主要目的是在机组启动时可从主变压器低压侧获得厂用电，在机组解、并列时减少主变压器高压侧断路器的操作次数。发电机三绕组变压器单元接线，考虑到在电厂启动时获得厂用电，以及在发电机停止工作时仍能保持高、中压侧电网之间的联系，在发电机出口处需装设断路器；为了在检修高、中压侧断路器时隔离带电部分，其断路器两侧均应装设隔离开关。当机组容量为200MW及以上时，可能选择不到合适的断路器，且采用封闭母线后安装工艺也较复杂；同时，由于制造上的原因，三绕组变压器的中压侧不留分接头，只作死抽头，不利于高、中压侧的调压和负荷分配。所以，大容量机组一般不宜采用。发电机变压器线路组单元接线，这种接线最简单，设备最少，不需要高压配电装置。它可用于场地狭窄、附近有枢纽变电所的大型发电厂，其电能直接输送到附近的枢纽变电所。当变电所只有一台主变压器和一回线路时，可采用变压器线路单元接线3.2个人收获、感想及致谢本次的实习时间虽然很短，但收益颇丰，以上的所得是实习中收获最大、感触最深的内容，对于电气工程技术人员，应有着扎实的理论功底，同时努力积极参与工程实践，从而获得大量的工程经验，从而将理论和实际有效的联系起来，提供工程素养，更好地指导以后的工作。电力行业是一个传统的行业，也是一个充满了挑战的行业。电能对人类非常重要，它是人们生活中不可缺少的重要能源，给黑暗带来光明，给人类带来幸福，没有电能的世界时不可想象的。电能也是现代文明的基础，它为现代工业、现代农业、现代科学技术和现代国防提供了不可缺少的动力，在国民经济中占据着十分重要的位置，因此，电力行业，责任重大，作为电气学子的我们在学习课堂知识的同时，到生产部分进行实习也就显得尤为重要。通过这次实习我真正感觉到步入社会后我们要学得的东西很多，曾经以为课堂上讲的东西只在考试时有用，在这次实习中发现错了。像3/2接线、母线分段、双母线带旁母、长线并联电抗器中性点经小电抗接地、单元接线等等的知识点，它们都实实在在的运用到电力系统中。如果你上课时没有认真学，那么你只能对着那架在高处的各种设备发呆，不得其解。俗话说得好，外行看热闹，内行看门道；只有你努力挤进这个门槛后，才会得知其中的奥妙。创新是建立在深厚的知识基础上，以及实实在在的应用中。葛洲坝的220kV开光站的双母线带旁母分段，既是在双母线带旁母的基础上加上分段，使得整个系统的可靠性得以大大的提高。这次实习我深刻地意识到，干电力这行工作，必须要有安全意识，而且安全意识随时都不能松懈。电厂的各项生产任务，最终都是通过各个值来完成的，而人又是值上的一个单位，单位之间的协调配合，以及单位的自身素质和技能都与值的安全体系是息息相关的。 最后，对于组织这次实习的老师和葛洲坝方面的接待人员表示衷心的感谢！
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