發電廠常識

4、鍋爐本體有哪些主要部件?各有什么主要功能?

答:在火力發電廠中,鍋爐的功能是利用燃料燃燒放出的熱能產生高溫高壓蒸汽。鍋爐本體的結構和主要部件都是為了實現它的功能而設置的。鍋爐本體的結構有爐膛、水平煙道和垂直煙道(尾部煙道),主要部件按燃燒系統和汽水系統來設置,有空氣預熱器、噴燃器、省煤器、汽包、下降管、水冷壁、過熱器、再熱器等。 空氣預熱器分層布置在垂直煙道中(旋轉式的不分層,布置在垂直煙道底部),它把送風機送來的空氣利用流經垂直煙道的煙氣進行加熱,加熱后的空氣分別送到磨煤機(做為熱風源)、排粉機、一次風箱和二次風箱。 噴燃器布置在爐膛四角(或前后墻),數目多時可上下分層。給粉機把煤粉送入噴燃器,一次風引入噴燃器把煤粉吹入爐膛。二次風口布置在噴燃器近旁,噴入助燃空氣。直吹式鍋爐由排粉機將煤粉直接吹入爐膛。煤粉燃燒后形成飛灰(細灰和粗灰)和灰渣。飛灰隨煙氣經水平煙道、垂直煙道到除塵器,除塵器把煙氣中98%以上的細灰除下落入除塵器下部的灰斗中,極少的細灰隨煙氣經吸風機送入煙囪排入大氣;灰渣則落入爐膛底部形成爐底渣,由除灰設備定時除出爐外。 省煤器分層布置在垂直煙道中,它把給水母管送來的水利用煙氣進行加熱再送到汽包中。 汽包布置在鍋爐頂部,它在鍋爐的汽水循環中起著接收來水、儲水和進行汽水分離的作用。 汽包中的水經下降管、水冷壁下聯箱(它們都布置在爐膛外壁)送到水冷壁。在強制循環式鍋爐的下降管中安裝有強制循環泵,加強水循環。 水冷壁是布置在爐膛四周的排管,在爐膛內燃燒的燃料所放出的熱把水冷壁管內的水加熱成汽水混合物。汽水混合物經水冷壁上聯箱和上升管進入汽包。汽包中的汽水分離器把汽水混合物進行分離,分離出的蒸汽送到過熱器,余下的水留在汽包中繼續參加水循環。直流式鍋爐沒有汽包,水冷壁將水直接加熱成蒸汽送入過熱器。 過熱器布置在爐膛上部和水平煙道中,它把蒸汽加熱并調節成符合規定溫度的過熱蒸汽,過熱蒸汽經集汽聯箱、主汽門到汽輪機。過熱器又可分為低溫過熱器和高溫過熱器。在鍋爐水平煙道入口處裝有屏式過熱器,在爐膛頂部裝有頂棚過熱器。 再熱式機組的再熱器也布置在水平煙道和垂直煙道中,再熱器的功能是將在汽輪機高壓缸做過功的蒸汽再次加熱到一定溫度送回到氣輪機中壓缸繼續做功。

 

5、目前我國對于單元制機組一般采用什么方法啟動?試述其含義。

答:一般采用滑參數啟動。滑參數啟動按操作方法分為壓力法和真空法兩種。 壓力法滑參數啟動就是鍋爐先要產生一定溫度和壓力的蒸汽之后才開啟電動主閘門及主汽門沖動汽輪機。啟動參數一般為0.8～1.5 Mpa、220～250°C。這種啟動方法由于操作簡單、控制方便而被廣泛采用。 真空法啟動就是啟動前全開電動主閘門、主汽門和調速汽門,真空區一直擴展到鍋爐汽包,點火后爐水在真空狀態下汽化,在不到0.1 Mpa的壓力下就可以沖動汽輪機,隨著鍋爐燃燒的增強,一方面提高汽溫、汽壓,一方面汽輪機升速、定速、并網、帶負荷。由于真空法滑參數啟動具有疏水困難、蒸汽過熱度低、汽機轉速不易控制、易引起水沖擊等安全性較差及再熱器出口溫度很難提高、抽真空困難等缺點,目前真空法滑參數啟動已很少采用。 滑參數啟動按啟動前汽缸金屬溫度的高低可分為冷態滑參數啟動和熱態滑參數啟動。啟動時高壓缸調節級汽室下內壁溫度低于它在額定參數下維持空轉的金屬溫度時稱為冷態滑參數啟動;如果高壓缸調節級汽室下內壁溫度高于此溫度則稱為熱態滑參數啟動。

11、同步發電機的冷卻方式分哪幾種?各有什么優缺點?

答:同步發電機的冷卻分為外冷和內冷兩種: 1、外冷:包括空冷和氫冷 空冷:冷卻介質為空氣,即用空氣把發電機內因損耗而產生的熱量帶走,這種方式結構簡單,但冷卻效率不高。最大裝機容量可達100MW左右; 氫冷:冷卻介質為 氫氣,即用氫氣把熱量帶走。與空氣相比,冷卻能力高。通風損耗較小,但結構復雜,需配置儲氫設備。最大裝機容量可達200MW左右; 2、內冷:包括定子水內冷,轉子氫內冷等 內冷(直接冷卻方式):冷卻介質為水、油、氫氣,即將氫、水或油通過導線內部,直接把熱量帶走,與前述兩種表面冷卻方式相比,冷卻能力高,可以縮小發電機體積,節省材料,便于制造大容量發電機,但發電機結構復雜,銅損較大,鐵損和機械損耗較小,總損耗相差不多。

 

12、簡述大型單元機組的功率調節方式。

答:大型單元機組的功率調節方式有三種。

　　1、以鍋爐為基礎的運行方式

在這種方式下,鍋爐通過改變燃燒率以調節機組負荷,而汽機則是通過改變調速汽門開度以控制主蒸汽壓力。當負荷要求改變時,由鍋爐的自動控制系統,根據負荷指令來改變鍋爐的燃燒率及其它調節量,待汽壓改變后由汽輪機的自動控制系統去改變調速汽門開度,以保持汽輪機前的汽壓為設定值,同時改變汽輪發電機的輸出功率。汽機跟隨控制方式的運行特點是:當負荷要求改變時,汽壓的動態偏差小而功率的響應慢。

　　2、以汽機為基礎的運行方式

在這種方式下,鍋爐通過改變燃燒率調節主蒸汽壓力,而汽機則以改變調速汽門開度調節機組負荷。當負荷要求改變時,由汽輪機的自動控制系統根據負荷指令改變調速汽門開度,以改變汽輪發電機的輸出功率。此時,汽輪機前的蒸汽壓力改變,于是鍋爐的自動控制系統跟著動作,去改變鍋爐的燃燒率及其它調節量(如給水量、噴水量等),以保持汽輪機前的汽壓為設定值。這種控制方式的運行特點是:當負荷要求改變時,功率的響應快而汽輪機前汽壓的動態偏差大。

　　3、功率控制方式

這種方式是以汽機為基礎的協調控制方式,機、爐作為一個整體聯合控制機組的負荷及主蒸汽壓力,也稱為機爐整體控制方式。當負荷要求改變時,根據負荷指令和機組實際輸出功率之間的偏差,以及汽輪機主汽門前汽壓與其設定值之間的偏差,使鍋爐和汽輪機的自動控制系統協調地實時改變汽輪機的調速汽門開度和鍋爐的燃燒率(和其它調節量),使汽輪機前汽壓的動態偏差較小而功率響應較快。近來參加電網調頻的大型火力發電機組大都采用這種控制方式。

 

13、在什么情況下機組需要緊急停機?

答:當遇有下列情況時,需要緊急停機: (1) 水擊。 (2) 機組超速。 (3) 脹差超過允許值。 (4) 機組內有清晰的金屬聲。 (5) 控制油箱油位低于停機油位。 (6) 油系統著火,威脅機組安全。 (7) 冷油器出口油溫過高或超出規定值。 (8) 軸承金屬溫度高。 (9) 發電機密封油回油溫度高。 (10) 主、再熱蒸汽溫度高。 (11) 正常運行時主、再熱蒸汽溫度低。 (12) 高缸排汽溫度高。 (13) 低缸排汽溫度高。 (14) 主機軸向位移大。 (15) 偏心率大。 (16) 主機推力軸承溫度高。 (17) 主機凝汽器水位過高。 當遇有下列情況時,發電機必須與系統解列: (1) 發電機、勵磁機內冒煙、著火或氫氣爆炸。 (2) 發電機或勵磁機發生嚴重的振動。 (3) 發生威脅人員生命安全時。

 

14、在什么情況下機組可以緊急停爐?

答:在下列情況下,可以緊急停爐:

(1) 運行工況、參數達到事故停爐保護動作定值,而保護拒動。

(2) 全部給水流量表損壞,造成主汽溫度不正常或雖然主汽溫度正常但半小時之內流量 表計未恢復。

(3) 主給水、蒸汽管路發生爆破時。

(4) 爐膛內或煙道內發生爆炸,設備遭到嚴重損壞時。

(5) 蒸汽壓力超過極限壓力,安全門拒動或對空排汽門打不開時。

(6) 中壓安全門動作后不回座,再熱器壓力、汽溫下降,達到不允許運行時。

(7) 主要儀表電源消失．無法監視機組運行情況時。

(8) 低負荷鍋爐燃燒不穩,爐膛壓力波動大(蒸汽流量迅速下降)時。

(9) 鍋爐四管爆破,危及臨近管子安全時。

(10) 汽包水位計全部損壞或失靈,無法監視水位時。

(11) 汽包水位過高或過低。

 

15、試述什么是離散控制系統(DCS)?

答:離散控制系統DCS(distributed control system的簡稱)是以微處理器及微型計算機為基礎,融匯計算機技術、數據通信技術、CRT屏幕顯示技術和自動控制技術為一體的計算機控制系統,它對生產過程進行集中操作管理和分散控制。即分布于生產過程各部分的以微處理器為核心的過程控制站,分別對各部分工藝流程進行控制,又通過數據通信系統與中央控制室的各監控操作站聯網,因此也稱集散控制系統(TDCS)。操作員通過監控站CRT終端,可以對全部生產過程的工況進行監視和操作,網絡中的專業計算機用于數學模型或先進控制策略的運算,適時地給各過程站發出控制信息、調整運行工況。 分散控制系統可以是分級系統,通常可分為過程級、監控級和管理級、分散控制系統由具有自治功能的多種工作站組成,如數據采集站、過程控制站、工程師(操作員)操作站、運行遠操作站等。這些工作站可獨立或配合完成數據采集與處理、控制、計算等功能,便于實現功能、地理位置和負載上的分散。且當個別工作站故障時,僅使系統功能略有下降,不會影響整個系統的運行,因此是危險分散。 各種類型分散控制系統的構成基本相同,都由通信網絡和工作站(節點)兩大部分組成。 分散控制系統可以組成發電廠單元機組的數據采集系統（DAS)、自動控制系統(ACS)、順序控制系統(SCS)及安全保護等,實現計算機過程控制。

　　 用DCS實現大型火電機組自動化的主要優點是: 1) 連續控制、繼續控制、邏輯控制和監控等功能集中于統一的系統中,可由品種不多的硬件,憑借豐富的軟件和通信功能來實現綜合控制,既節省投資,又提高了系統的可靠性、可操作性和維修性。 2) 可按工藝、控制功能、可靠性要求由功能和地理位置不同的各個工作站組成控制系統,系統結構靈活,且大大節省電纜。 3) 一個站的故障不會影響其它站的正常運行,系統可靠性高。 4) 各種監視控制功能均采用軟件模塊來完成,所以修改方便,易于實現高級控制。
16、核電站運行有何特點?

答:核電站運行的特點主要有: (1)、核反應堆,俗稱原子鍋爐,堆芯核裂變鏈式反應產生放射性廢物,因此核電站無論是正常運行還是事故運行,都必須保證放射性廢物的危害不能無控制地排放至環境中。 (2)、核電站靠核裂變鏈式反應產生的熱量加熱產生的蒸汽發電,因此核電站運行,必須保證反應堆有足夠完好的冷源,即使是反應堆停閉期,如果失去冷源,反應堆內的核衰變產生的余熱也足夠使反應堆燒毀。 (3)、移動控制棒和改變冷卻劑中硼濃度都可以調節反應堆功率,移動控制棒可以快速地升降負荷,而改變硼濃度來調節功率,速率較慢,通常采用這兩種方法共同調節。任何工況下,必須保證核反應堆可控,即保證反應性的控制,反應性的失控將導致重大核事故。 (4)、機組快速升降負荷,特別在燃耗末期由于氙毒的變化,將導致反應堆軸向功率偏差(ΔⅠ)控制困難,易產生堆芯局部熱點,有造成堆芯燒毀的潛在風險;若頻繁進行負荷跟蹤, 將產生大量的放射性廢氣、廢液,對環境產生潛在威脅,故核電機組必須相對穩定地帶基本負荷運行。 (5)、壓水堆機組每年所需燃料一次性裝入。停機換料時,機組利用這一機會進行必要的維修和試驗,以使機組保持良好的性能和安全水平,所以壓水堆的機組每年有一次機組換料大修。

 

17、核電站為了防止核泄漏設有哪幾道屏障?

答:為落實縱深防御原則,核電站在放射性物質(裂變產物)和環境之間設置了四道屏障,只要任一道完整,就可防止放射性物質外漏。

　　第一道 燃料芯塊 核裂變產生的放射性物質98%以上滯留在二氧化鈾芯塊中,不會釋放出來。

　　第二道 燃料包殼 燃料芯塊密封在鋯合金包殼內,防止放射性物質進入一回路水中。

　　第三道 壓力邊界 由核燃料構成的堆芯封閉在壁厚20厘米的鋼質壓力容器中,壓力容器和整個一回路 都是耐高壓的,放射性物質不會漏到反應堆廠房中。

　　第四道 安全殼 反應堆廠房是一個高大的預應力鋼筋混凝土建筑,壁厚近一米,內表面加有6毫米厚的鋼襯,防止放射性物質進入環境。

 

18、水力發電廠有幾種類型?各有什么特點?

答:水力發電廠是把水的勢能和動能轉變成電能。根據水力樞紐布置不同,主要可分為堤壩式、引水式、抽水蓄能水電廠等。 1、堤壩式水電廠:在河床上游修建攔河壩,將水積蓄起來,抬高上游水位,形成發電水頭的方式稱為堤壩式,堤壩式水電廠又可分為壩后式、河床式及混合式水電廠等。 ① 壩后式水電廠,這種水電廠的廠房建筑在壩的后面,全部水頭由壩體承受,水庫的水由壓力水管引入廠房,轉動水輪發電機組發電。壩后式水電廠適合于高、中水頭的情況。 ② 河床式水電廠,這種水電廠的廠房和擋水壩聯成一體,廠房也起擋水作用,因修建在河床中,故名河床式。河床式水電廠水頭一般在20～30 M以下。 ③混合式水電廠,引水與大壩混合使用獲得落差發電; 2、引水式水電廠:水電廠建筑在山區水流湍急的河道上或河床坡度較陡的地方,由引水渠道造成水頭,一般不需修壩或只修低堰。 3、抽水蓄能水電廠,具有上池(上部蓄水庫)和下池(下部蓄水庫),在低谷負荷時水輪發電機組可變為水泵工況運行,將下池水抽到上池儲蓄起來,在高峰負荷時水輪發電機組可變為發電工況運行,利用上池的蓄水發電。

 

19、發電廠保廠用電的措施主要有哪些?

答:發電廠保廠用電措施主要有:

(1) 發電機出口引出廠高變,作為機組正常運行時本臺機組的廠用電源,并可以做其它廠用的備用;作為火電機組,機組不跳閘,即不會失去廠用電;作為水電機組,機組不并網仍可帶廠用電運行

(2)裝設專用的備用廠高變,即直接從電廠母線接入備用廠用電源,或從三圈變低壓側接入備用電源。母線不停電,廠用電即不會失去

(3)通過外來電源接入廠用電

(4)電廠裝設小型發電機(如柴油發電機)提供廠用電;直流部分通過蓄電池供電

(5)為確保廠用電的安全,廠用電部分應設計合理,廠用電應分段供電,并互為備用(可在分段開關上加裝備自投裝置)

(6)作為系統方面,在系統難以維持時,對小電廠應采取低頻解列保廠用電或其它方法解列小機組保證廠用電。

 

20、編制水庫調度圖要考慮哪些因素?水庫調度原則是什么?

答:編制水庫調度圖要考慮:水庫運行的安全性、電力系統運行的可靠性與經濟性。因此,根據徑流的時歷特性資料或統計特性資料,按水電站供電保證率高、發電量最大等所謂水庫運行調度的最優準則,預先編制出一組控制水電站水庫工作的水庫蓄水指示線即調度線(包括限制出力線、防破壞線、防棄水線、防洪調度線),由此調度線組成五個區:限制出力區,保證出力區,加大出力區,滿發出力區,防洪調度區。 為保證電力系統運行的可靠性,當水庫水位落在保證出力區時,水電站以保證出力運行,盡可能抬高水庫運行水位。當水庫水位落在限制出力線時,水電站應降低出力運行。當水庫水位落于防破壞線與防棄水線之間時,應加大水電站出力運行,減少棄水,提高水量利用率,以達到水電站經濟運行的目的。當水庫水位在汛限水位以上時,在電網安全許可的前提下,水電站的發電出力不應低于額定出力運行。在汛期,水庫水位達到防洪調度線,為保證水庫安全運行,水庫要泄洪。 水庫調度原則是:按設計確定的綜合利用目標、任務、參數、指標及有關運用原則,在確保水庫工作安全的前提下,充分發揮水庫最大的綜合效益。

21、如何調節梯級水電廠各級水庫水位?汛期應注意什么問題?

答:水電廠水能利用的兩大要素是水頭和流量。由于首級水庫一般具有一定的調節性能,其余下游各級均為日調節或徑流式電廠,梯級電廠間存在一定的水力聯系。因此,在正常情況下,應保持下游各梯級水庫在高水頭下運行,以減少發電耗水率。當預報流域有降雨,根據流域的降雨實況和天氣預報,有計劃地削落梯級庫水位,以免產生不必要的棄水。對于梯級水電廠之間相距較遠、水流在廠與廠之間傳播時間對水庫發電有影響的,還應合理安排梯級負荷分時段控制各級水庫水位。對于首級水庫除按調度圖指示線運行外,還應兼顧到下游水庫的運行,以求整個梯級電廠的動態效益最佳。

　　汛期水庫運行應以防洪安全運行為主,統一處理安全運行與經濟運行的關系,避免因片面追求高水位運行而造成多棄水或對水工建筑物帶來危害。應注意的具體問題是:水庫水位的變化;庫區降雨量和入庫流量;庫區天氣情況及天氣預報;臺風對庫區的影響。

 

22、何謂發電機進相運行?發電機進相運行時應注意什么?為什么?

答:所謂發電機進相運行,是指發電機發出有功而吸收無功的穩定運行狀態 。

發電機進相運行時,主要應注意四個問題:一是靜態穩定性降低;二是端部漏磁引起定子端部溫度升高;三是廠用電電壓降低;四是由于機端電壓降低在輸出功率不變的情況下發電機定子電流增加,易造成過負荷。

　⑴進相運行時,由于發電機進相運行,內部電勢降低,靜態儲備降低,使靜態穩定性降低。

　⑵由于發電機的輸出功率P=EdU/Xd·Sinδ,在進相運行時Ed、U均有所降低,在輸出功率P不變的情況下,功角δ增大,同樣降低動穩定水平。

　⑶進相運行時由于助磁性的電樞反應,使發電機端部漏磁增加,端部漏磁引起定子端部溫度升高,發電機端部漏磁通為定子繞組端部漏磁通和轉子端部磁通的合成。進相運行時,由于兩個磁場的相位關系使得合成磁通較非進相運行時大,導致定子端部溫度升高。

　⑷廠用電電壓的降低:

廠用電一般引自發電機出口或發電機電壓母線,進相運行時,由于發電機勵磁電流降低和無功潮流倒送引起機端電壓降低同時造成廠用電電壓降低。

 

 

23、發電機中性點一般有哪幾種接地方式?各有什么特點?

答:發電機的中性點,主要采用不接地、經消弧線圈接地、經電阻或直接接地三種方式。 1、發電機中性點不接地方式:當發電機單相接地時,接地點僅流過系統另兩相與發電機有電氣聯系的電容電流,當這個電流較小時,故障點的電弧常能自動熄滅,故可大大提高供電的可靠性。當采用中性點不接地方式而電容電流小于5安時,單相接地保護只需利用三相五柱電壓互感器開口側的另序電壓給出信號便可以。中性點不接地方式的主要缺點是內部過電壓對相電壓倍數較高。 2、發電機中性點經消弧線圈接地:當發電機電容電流較大時,一般采用中性點經消弧線圈接地,這主要考慮接地電流大到一定程度時接地點電弧不能自動熄滅。而且接地電流若燒壞定子鐵芯時難以修復。中性點接了消弧線圈后,單相接地時可產生電感性電流,補償接地點的電容電流而使接地點電弧自動熄滅。 3、發電機中性點經電阻或直接接地:這種方式雖然單相接地較為簡單和內部過電壓對相電壓的倍數較低,但是單相接地短路電流很大,甚至超過三相短路電流,可能使發電機定子繞組和鐵芯損壞,而且在發生故障時會引起短路電流波形畸變,使繼電保護復雜化。

 

24、發電機失磁對系統有何影響?

答:發電機失磁對系統的影響主要有:

1、低勵和失磁的發電機,從系統中吸收無功功率,引起電力系統的電壓降低,如果電力系統中無功功率儲備不足,將使電力系統中鄰近的某些點的電壓低于允許值,破壞了負荷與各電源間的穩定運行,甚至使電力系統電壓崩潰而瓦解。

2、當一臺發電機發生失磁后,由于電壓下降,電力系統中的其它發電機,在自動調整勵磁裝置的作用下,將增加其無功輸出,從而使某些發電機、變壓器或線路過電流,其后備保護可能因過流而誤動,使事故波及范圍擴大。

3、一臺發電機失磁后,由于該發電機有功功率的搖擺,以及系統電壓的下降,將可能導致相鄰的正常運行發電機與系統之間,或電力系統各部分之間失步,使系統發生振蕩。

4、發電機的額定容量越大,在低勵磁和失磁時,引起無功功率缺額越大,電力系統的容量越小,則補償這一無功功率缺額的能力越小。因此,發電機的單機容量與電力系統總容量之比越大時,對電力系統的不利影響就越嚴重。

 

25、發電機失磁對發電機本身有何影響?

答:發電機失磁對發電機本身的影響主要有: 1、由于發動機失磁后出現轉差,在發電機轉子回路中出現差頻電流,差頻電流在轉子回路中產生損耗,如果超出允許值,將使轉子過熱。特別是直接冷卻的高力率大型機組,其熱容量裕度相對降低,轉子更容易過熱。而轉子表層的差頻電流,還可能使轉子本體槽楔、護環的接觸面上發生嚴重的局部過熱甚至灼傷, 2、失磁發電機進入異步運行之后,發電機的等效電抗降低,從電力系統中吸收無功功率,失磁前帶的有功功率越大,轉差就越大,等效電抗就越小,所吸收的無功功率就越大。在重負荷下失磁后,由于過電流,將使發電機定子過熱。 3、對于直接冷卻高力率的大型汽輪發電機,其平均異步轉矩的最大值較小,慣性常數也相對降低,轉子在縱軸和橫軸方面,也呈較明顯的不對稱。由于這些原因,在重負荷下失磁后,這種發電機轉矩、有功功率要發生劇烈的周期性擺動。對于水輪發電機,由于平均異步轉矩最大值小,以及轉子在縱軸和橫軸方面不對稱,在重負荷下失磁運行時,也將出現類似情況。這種情況下,將有很大甚至超過額定值的電機轉矩周期性地作用到發電機的軸系上,并通過定子傳遞到機座上。此時,轉差也作周期性變化,其最大值可能達到4%~5%,發電機周期性地嚴重超速。這些情況,都直接威脅著機組的安全。 4、失磁運行時,定子端部漏磁增強,將使端部的部件和邊段鐵芯過熱。

26、試述發電機異步運行時的特點?

答:發電機的異步運行指發電機失去勵磁后進入穩態的異步運行狀態。

發電機失磁時,勵磁電流逐漸衰減為零,發電機電勢相應減小,輸出有功功率隨之下降,原動機輸入的拖動轉矩大于發電機輸出的制動轉矩,轉子轉速增加,功角逐步增大,這時定子的同步旋轉磁場與轉子的轉速之間出現滑差。定子電流與轉子電流相互作用,產生異步轉矩。與此對應,定、轉子之間由電磁感應傳送的功率稱為異步功率,隨功角的增大而增大;同時原動機輸入功率隨功角增大而減小,當兩者相等時,發電機進入穩定異步運行狀態。

發電機異步運行主要有兩個問題,其一,對發電機本身有使轉子發生過熱損壞的危險;其二,對系統而言,此時發電機不僅不向系統提供無功反而要向系統吸收無功,勢必引起系統電壓的顯著下降,造成系統的電壓穩定水平大大降低。

 

27、發電機定子繞組中的負序電流對發電機有什么危害?

答:發電機轉子的旋轉方向和旋轉速度,與三相正序對稱電流所形成的正向旋轉磁場的轉向和轉速一致,即轉子的轉動與正序旋轉磁場之間無相對運動,此即"同步"的概念。當電力系統發生不對稱短路或負荷三相不對稱(接有電力機車、電弧爐等單相負荷)時,在發電機定子繞組中就流有負序電流。該負序電流在發電機氣隙中產生反向(與正序電流產生的正向旋轉磁場相反)旋轉磁場,它相對于轉子來說為2倍的同步轉速,因此在轉子中就會感應出100Hz的電流,即所謂的倍頻電流。該倍頻電流主要部分流經轉子本體、槽楔和阻尼條,而在轉子端部附近沿周界方向形成閉合回路,這就使得轉子端部、護環內表面、槽楔和小齒接觸面等部位局部灼傷,嚴重時會使護環受熱松脫,給發電機造成災難性的破壞,即通常所說的"負序電流燒機",這是負序電流對發電機的危害之一。另外,負序(反向)氣隙旋轉磁場與轉子電流之間,正序(正向)氣隙旋轉磁場與定子負序電流之間所產生的頻率100Hz交變電磁力矩,將同時作用于轉子大軸和定子機座上,引起頻率為100Hz的振動,此為負序電流危害之二。發電機承受負序電流的能力,一般取決于轉子的負序電流發熱條件,而不是發生的振動,即負序電流的平方與時間的乘積決定了發電機承受負序電流的能力。

 

28、試述發電機勵磁回路接地故障有什么危害?

答:發電機正常運行時,勵磁回路對地之間有一定的絕緣電阻和分布電容,它們的大小與發電機轉子的結構、冷卻方式等因素有關。當轉子絕緣損壞時,就可引起勵磁回路接地故障,常見的是一點接地故障,如不及時處理,還可能接著發生兩點接地故障。 勵磁回路的一點接地故障,由于構不成電流通路,對發電機不會構成直接的危害。對于勵磁回路一點接地故障的危害,主要是擔心再發生第二點接地故障。因為在一點接地故障后,勵磁回路對地電壓將有所增高,就有可能再發生第二個接地故障點。發電機勵磁回路發生兩點接地故障的危害表現為: 1、轉子繞組一部分被短路,另一部分繞組的電流增加,這就破壞了發電機氣隙磁場的對稱性,引起發電機的劇烈振動,同時無功出力降低。 2、轉子電流通過轉子本體,如果轉子電流比較大,就可能燒損轉子,有時還造成轉子和汽輪機葉片等部件被磁化。 3、由于轉子本體局部通過轉子電流,引起局部發熱,使轉子發生緩慢變形而形成偏心,進一步加劇振動。

 

 

29、調相機的啟動方式主要有哪幾種?簡述各種啟動方式的過程和優缺點?

答:1、調相機低頻啟動:利用發電廠的一臺機組對調相機專線供電以啟動調相機。當調相機無啟動設備,而電網又急需無功功率時,常采用低頻啟動方式。

方法是:將調相機和發電機一同接在一條與電力網完全隔離的專用線路和母線上,拖動調相機的發電機不應小于調相機容量的20%~30%,停用低電壓、低頻率保護和有關的二次設備,隨后給調相機、發電機加入勵磁電流,然后合上調相機開關和發電機開關,啟動發電機,此時發電機同調相機同時轉動。在升速過程中,同時增加調相機的勵磁電流,直至達到額定值時,將發電機、調相機達額定轉速時并入電網。

該啟動方式的優點是對調相機的沖擊電流小,可以說無沖擊電流。但系統運行方式改變較多,操作麻煩,須發電廠空出一臺專用發電機,一般情況下不采用這種方式。

　　2、調相機可控硅啟動:有一組由啟動變壓器,交直流串并聯電抗器,整流器逆變器等組成的可控硅啟動裝置。在啟動時,控制整流裝置可控硅導通角,使電流增加,調相機升速,當調相機轉速達10%額定轉速后,控制逆變側換向,增加轉速,達到額定時并入電網。 該啟動方式優點是調相機沖擊電流小,啟動方便,快速、自動化水平高,但啟動裝置價格昂貴,占地大,僅用于大型多臺調相機使用。

　　3、同軸電動機啟動:利用同軸安裝的異步電動機來啟動調相機,啟動調相機的電動機通過聯軸器與調相機聯接,電動機啟動完成后電動機脫離調相機。

此種啟動方式較簡單、經濟、方便。但因異步電動機有較大啟動電流,會造成母線電壓波動,不能使調相機達同步轉速,并列時有一定沖擊電流。

　　4、電抗器啟動:將調相機作為異步電動機,在電壓低于正常值時啟動。這種啟動方式可減少調相機的啟動電流,又能保持一定的母線電壓水平,有利正常供電。這種啟動方式多用于容量較小的調相機,調相機所受的沖擊電流應小于0.74/Xd",母線電壓應不低于90%額定電壓。

　　5、同軸勵磁機啟動:利用同軸主勵磁機作為直流電動機啟動調相機。

這種啟動方式的優點是:啟動平穩,調速平滑,可調至調相機的同步轉速。但由于同軸勵磁機作為直流電動機,有一定損耗。因此,選擇同軸勵磁容量應大些,并在啟動時同軸勵磁機應改為它勵。

 

30、抽水蓄能機組有那幾種運行工況?如何進行轉換?

答:抽水蓄能機組具有發電、抽水、發電調相、水泵調相四種運行工況。 現代的抽水蓄能機組都要能做旋轉備用,為節省動力一般使水泵水輪機在空氣中旋轉(向水輪機方向或水泵方向旋轉),在電網有需要時即可快速地帶上負荷或投入抽水或調相。在蓄能機組抽水時,如需快速發電 可以不通過正常抽水停機而直接轉換到發電狀態,即在電機和電網解列后利用水流的反沖作用使轉輪減速并使之反轉,待達到水輪機同步轉速時迅速并網發電。抽水蓄能一般實現如下工況轉換: 靜止至發電空載; 發電空載至滿載; 靜止至空載水泵; 空載水泵至滿載水泵; 滿載抽水至滿載發電; 滿載抽水至靜止; 發電滿載至發電調相; 發電調相至靜止; 抽水滿載至空載。