1、“十一五十一五”國家級規(guī)劃教材國家級規(guī)劃教材第一章第一章 能源和發(fā)電能源和發(fā)電5 53 36 6第二章第二章 發(fā)電、變電和輸電的電氣部分發(fā)電、變電和輸電的電氣部分37377 77 7第三章第三章 常用計算的基本理論和方法常用計算的基本理論和方法7 78 816165 5第四章第四章 電氣主接線及設計電氣主接線及設計16166 62 25858第五章第五章 廠用電接線及設計廠用電接線及設計2 25959371371第六章第六章 導體和電氣設備的原理與選擇導體和電氣設備的原理與選擇372372506506第七章第七章 配電裝置配電裝置5 507075 54545目錄目錄“十一五十一五”國家級規(guī)劃教

2、材國家級規(guī)劃教材第八章第八章 發(fā)電廠和變電站的控制與信號發(fā)電廠和變電站的控制與信號第九章第九章 同步發(fā)電機的運行同步發(fā)電機的運行第十章第十章 電力變壓器的運行電力變壓器的運行5 546465795795805806 616166 61717697697“十一五十一五”國家級規(guī)劃教材國家級規(guī)劃教材第一節(jié)能源和電能第一節(jié)能源和電能一、物質(zhì)、能量和信息一、物質(zhì)、能量和信息第一章第一章 能源和發(fā)電能源和發(fā)電 能量和信息世界是由物質(zhì)構(gòu)成的，是客觀存在的；能量是物質(zhì)的屬性，是一切物質(zhì)運動的動力；信息是客觀事物和主觀認識相結(jié)合的產(chǎn)物，沒有信息，物質(zhì)和能量無從認識，也毫無意義。能量是物質(zhì)的一種形態(tài)，既不能創(chuàng)造

3、，也不能消滅，只能從一種形態(tài)轉(zhuǎn)換到另一種形態(tài)，并且能量轉(zhuǎn)換必然遵守能量守恒定律。 到目前為止，人類所認識的能量有如下形式： （1）機械能。 “十一五十一五”國家級規(guī)劃教材國家級規(guī)劃教材（3）化學能。 （4）輻射能。 （5）核能。 （6）電能。 二、能源含義和能源分類二、能源含義和能源分類( (一）能源含義一）能源含義 能源，顧名思義是能量的來源或泉源，即指人類取得能量的來源，包括已經(jīng)開發(fā)可供直接使用的自然資源和經(jīng)過加工或轉(zhuǎn)換的能量來源，而尚未開發(fā)的自然資源稱為能源資源。 “十一五十一五”國家級規(guī)劃教材國家級規(guī)劃教材 ( (二）能源分類二）能源分類 （1）一次能源和二次能源 （2）常規(guī)能源和新能

4、源 （3）可再生能源和非再生能源 （4）含能體能源和過程性能源 （5）清潔能源和非清潔能源 （1）煤炭 （2）水能資源 （3）其他能源 （4）電能三、三、能源資源能源資源 “十一五十一五”國家級規(guī)劃教材國家級規(guī)劃教材 電能與其他形式的能源相比，其特點有： （1）電能可以大規(guī)模生產(chǎn)和遠距離輸送 （2）電能方便轉(zhuǎn)換和易于控制 （3）損耗小 （4）效率高 （5）電能在使用時沒有污染，噪聲小 四、電能四、電能“十一五十一五”國家級規(guī)劃教材國家級規(guī)劃教材按一次能源的不同發(fā)電廠分為： （1）火力發(fā)電廠 （2）水力發(fā)電廠 （3）核能發(fā)電廠 （4）風力發(fā)電廠 （5）地熱發(fā)電廠 （6）太陽能發(fā)電廠 （7） 潮汐

5、發(fā)電廠 五、發(fā)電廠五、發(fā)電廠“十一五十一五”國家級規(guī)劃教材國家級規(guī)劃教材一、火電廠的分類一、火電廠的分類 按原動機分按原動機分 （1）凝汽式汽輪機發(fā)電廠 （2）燃氣輪機發(fā)電廠 （3）內(nèi)燃機發(fā)電廠 （4）蒸汽-燃氣輪機發(fā)電廠等。 （1）燃煤發(fā)電廠 （2）燃油發(fā)電廠 （3）燃氣發(fā)電廠 （4）余熱發(fā)電廠 按燃料分按燃料分第二節(jié)第二節(jié) 火力發(fā)電廠火力發(fā)電廠“十一五十一五”國家級規(guī)劃教材國家級規(guī)劃教材 按蒸汽壓力和溫度分按蒸汽壓力和溫度分 （1）中低壓發(fā)電廠，其蒸汽壓力在3.92MPa、溫度為450的發(fā)電廠，單機功率小于25MW （2）高壓發(fā)電廠，其蒸汽壓力一般為9.9MPa、溫度為540的發(fā)電廠，單機

6、功率小于100MW （3）超高壓發(fā)電廠，其蒸汽壓力一般為13.83MPa、溫度為540/540的發(fā)電廠，單機功率小于200MW （4）亞臨界壓力發(fā)電廠，其蒸汽壓力一般為16.77MPa、溫度為540 /540 的發(fā)電廠，單機功率為300MW直至1000MW不等；“十一五十一五”國家級規(guī)劃教材國家級規(guī)劃教材 （5）超臨界壓力發(fā)電廠，其蒸汽壓力大于22.11MPa、溫度為550/550的發(fā)電廠，機組功率為600MW、800MW及以上； （6）超超臨界壓力發(fā)電廠，其蒸汽壓力為26.25MPa、溫度為600/600的發(fā)電廠，機組功率為1000MW及以上； 按輸出能源分按輸出能源分 （1）凝汽式發(fā)電廠，

7、即只向外供應電能的發(fā)電廠，其效率較低，只有30%40% 。 （2）熱電廠，即同時向外供應電能和熱能的電廠，其效率較高，可達60%70% ?！笆晃迨晃濉眹壹壱?guī)劃教材國家級規(guī)劃教材二、火電廠的電能生產(chǎn)過程二、火電廠的電能生產(chǎn)過程 火力發(fā)電廠的生產(chǎn)過程概括地說是把煤炭中含有的化學能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿倪^程，如圖1-1所示的凝氣式電廠，整個生產(chǎn)過程可分為三個階段： （1）燃燒系統(tǒng)：燃料的化學能在鍋爐燃燒中轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽訜徨仩t中的水使之變?yōu)檎羝?，稱為燃燒系統(tǒng)； （2）汽水系統(tǒng)：鍋爐產(chǎn)生的蒸汽進入汽輪機，沖動汽輪機的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能，稱為汽水系統(tǒng)； （3）電氣系統(tǒng)：超由汽輪機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的機械能帶動

8、發(fā)電機旋轉(zhuǎn)，把機械能變?yōu)殡娔?，稱為電氣系統(tǒng)；“十一五十一五”國家級規(guī)劃教材國家級規(guī)劃教材圖1-1凝汽式發(fā)電廠生產(chǎn)過程示意圖“十一五十一五”國家級規(guī)劃教材國家級規(guī)劃教材（一）燃燒系統(tǒng)（一）燃燒系統(tǒng) 燃燒系統(tǒng)由運煤、磨煤、燃燒、風煙、灰渣等環(huán)節(jié)組成，其流程如圖1-2所示。圖1-2 火電廠燃燒系統(tǒng)流程示意圖“十一五十一五”國家級規(guī)劃教材國家級規(guī)劃教材 燃燒系統(tǒng)包括如下子系統(tǒng)： （1）運煤系統(tǒng)。 （2）磨煤系統(tǒng)。 （3）燃燒系統(tǒng)。 （4）風煙系統(tǒng)。 （5）灰渣系統(tǒng)。（二）汽水系統(tǒng)（二）汽水系統(tǒng) 火電廠的汽水系統(tǒng)由鍋爐、汽輪機、凝汽器、除氧器、加熱器等設備及管道構(gòu)成，包括給水系統(tǒng)、循環(huán)水系統(tǒng)和補充給水系

9、統(tǒng)，如圖1-3所示。 “十一五十一五”國家級規(guī)劃教材國家級規(guī)劃教材圖1-3 火電廠汽水系統(tǒng)流程示意圖“十一五十一五”國家級規(guī)劃教材國家級規(guī)劃教材（三）電氣系統(tǒng)（三）電氣系統(tǒng) 發(fā)電廠的電氣系統(tǒng)，包括發(fā)電機、勵磁裝置、廠用電系統(tǒng)和升壓變電站等，如圖1-4所示。 圖1-4 火電廠電氣系統(tǒng)流程示意圖“十一五十一五”國家級規(guī)劃教材國家級規(guī)劃教材三、火電廠的特點三、火電廠的特點 （1）布局靈活，裝機容量的大小可按需要決定。 （2）一次性建造投資少，單位容量的投資僅為同容量水電廠的一半左右。 （3）耗煤量大。 （4）動力設備繁多，發(fā)電機組控制操作復雜，廠用電量和運行人員都多于水電廠，運行費用高。 （5）燃煤

10、發(fā)電機組由停機到開機并帶滿負荷需要幾小時到十幾小時，并附加耗用大量燃料。 （6）火電廠擔負調(diào)峰、調(diào)頻或事故備用，相應的事故增多，強迫停運率增高，廠用電率增高。 （7）火電廠的各種排放物（如煙氣、灰渣和廢水）對環(huán)境的污染較大?！笆晃迨晃濉眹壹壱?guī)劃教材國家級規(guī)劃教材四、火電廠對環(huán)境的影響及處理措施四、火電廠對環(huán)境的影響及處理措施 火電廠生產(chǎn)時的污染排放主要是煙氣污染物排放、灰渣排放和廢水排放，其中煙氣中的粉塵、硫氧化物和氮氧化物經(jīng)過煙囪排入大氣，這些一次污染物通過在大氣中的遷移、轉(zhuǎn)化生成二次污染物，會給環(huán)境造成很大的危害。 處理措施：（1）廢水：凈化，回收再利用（2）煙氣：除塵，脫硫（3）灰

11、渣：綜合利用“十一五十一五”國家級規(guī)劃教材國家級規(guī)劃教材一、水電廠的分類一、水電廠的分類（一）按集中落差的方式分（一）按集中落差的方式分 （1）堤壩式水電廠。在河流中落差較大的適宜地段攔河建壩，形成水庫，將水積蓄起來，抬高上游水位，形成發(fā)電水頭，這種開發(fā)模式稱為堤壩式。由于水電廠廠房在水利樞紐中的位置不同，又分為壩后式和河床式兩種型式。壩后式水電廠示意圖如圖1-6所示。河床式水電廠示意圖如圖1-7所示。第三節(jié)第三節(jié) 水力發(fā)電廠水力發(fā)電廠“十一五十一五”國家級規(guī)劃教材國家級規(guī)劃教材圖1-6壩后式水電廠示意圖“十一五十一五”國家級規(guī)劃教材國家級規(guī)劃教材圖1-7河床式水電廠示意圖“十一五十一五”國家

12、級規(guī)劃教材國家級規(guī)劃教材 （2）引水式水電廠。 由引水渠道造成水頭，用于河床坡度較大的高水頭中小型水電廠。圖1-8 引水式水電廠示意圖“十一五十一五”國家級規(guī)劃教材國家級規(guī)劃教材 （3）混合式水電廠。在適宜開發(fā)的河段攔河筑壩，壩上游河段的落差由壩集中，壩下游河段的落差由有壓力引水道集中，而水電廠的水頭則由這兩部分落差共同形成，這種集中落差的方式稱為混合開發(fā)模式，由此而修建的水電廠稱為混合式水電廠，它兼有堤壩式和引水式兩種水電廠的特點。（二）按徑流調(diào)節(jié)的程度分（二）按徑流調(diào)節(jié)的程度分 （1）無調(diào)節(jié)水電廠。 （2）有調(diào)節(jié)水電廠。 根據(jù)水庫對徑流的調(diào)節(jié)程度，又可將水電廠分為：日調(diào)節(jié)水電廠，年調(diào)節(jié)水電

13、廠和多年調(diào)節(jié)水電廠?！笆晃迨晃濉眹壹壱?guī)劃教材國家級規(guī)劃教材二、水電廠的特點二、水電廠的特點 （1）可綜合利用水能資源。 （2）發(fā)電成本低、效率高。 （3）運行靈活。 （4）水能可儲蓄和調(diào)節(jié)。 （5）水力發(fā)電不污染環(huán)境。 （6）水電廠建設投資較大，工期較長。 （7）發(fā)電不均衡。 （8）給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來一些不利，還可能在一定程度破壞自然界的生態(tài)平衡?！笆晃迨晃濉眹壹壱?guī)劃教材國家級規(guī)劃教材三、抽水蓄能電廠三、抽水蓄能電廠（一）工作原理（一）工作原理 抽水蓄能電廠是以一定水量作為能量載體，通過能量轉(zhuǎn)換向電力系統(tǒng)提供電能。圖1-9 抽水蓄能電廠示意圖“十一五十一五”國家級規(guī)劃教材國家級規(guī)劃教材

14、（二）抽水蓄能電廠在電力系統(tǒng)中的作用（二）抽水蓄能電廠在電力系統(tǒng)中的作用 （1）調(diào)峰。 （2）填谷。 （3）事故備用。 （4）調(diào)頻。 （5）調(diào)相。 （6）黑啟動。 （7）蓄能。“十一五十一五”國家級規(guī)劃教材國家級規(guī)劃教材（三）抽水蓄能電廠的效益（三）抽水蓄能電廠的效益 （1）容量效益。 （2）節(jié)能效益。 （3）環(huán)保效益。 （4）動態(tài)效益。 （5）提高火電設備利用率。 （6）對環(huán)境沒有污染且可美化環(huán)境。 “十一五十一五”國家級規(guī)劃教材國家級規(guī)劃教材一、核電廠的分類一、核電廠的分類（一）（一）壓水堆核電廠壓水堆核電廠 圖1-10所示為壓水堆核電廠的示意圖。整個系統(tǒng)分成兩大部分，即一回路系統(tǒng)和二回路

15、系統(tǒng)。一回路系統(tǒng)中壓力為15MPa的高壓水被冷卻劑主泵送進反應堆，吸收燃料元件的釋熱后，進入蒸汽發(fā)生器下部的U形管內(nèi)，將熱量傳給二回路的水，再返回冷卻劑主泵入口，形成一個閉合回路。二回路系統(tǒng)的水在U形管外部流過，吸收一回路水的熱量后沸騰，產(chǎn)生的蒸汽進入汽輪機的高壓缸做功；高壓缸的排汽經(jīng)再熱器再熱提高溫度后，再進入汽輪機的低壓缸做功；膨脹做功后的蒸汽在凝汽器中被凝結(jié)成水，再送回蒸汽發(fā)生器，形成一個閉合回路。第四節(jié)第四節(jié) 核能發(fā)電廠核能發(fā)電廠“十一五十一五”國家級規(guī)劃教材國家級規(guī)劃教材圖1-10 壓水堆核電廠示意圖“十一五十一五”國家級規(guī)劃教材國家級規(guī)劃教材（二）沸水堆核電廠（二）沸水堆核電廠 圖

16、1-11所示為沸水堆核電廠的示意圖。在沸水堆核電廠中，堆芯產(chǎn)生的飽和蒸汽經(jīng)分離器和干燥器除去水分后直接送入汽輪機做功。在沸水堆核電廠中反應堆的功率主要由堆芯的含汽量來控制。圖1-11 沸水堆核電廠的示意圖“十一五十一五”國家級規(guī)劃教材國家級規(guī)劃教材二、核電廠的系統(tǒng)二、核電廠的系統(tǒng)（一）核島的核蒸汽供應系統(tǒng)（一）核島的核蒸汽供應系統(tǒng) 核蒸汽供應系統(tǒng)包括以下子系統(tǒng)： （1）一回路主系統(tǒng)，包括壓水堆、冷卻劑主泵、蒸汽發(fā)生器和穩(wěn)壓器等。 （2）化學和容積控制系統(tǒng)。 （3）余熱排出系統(tǒng)，又稱停堆冷卻系統(tǒng)。 （4）安全注射系統(tǒng)，又稱緊急堆芯冷卻系統(tǒng)。 （5）控制、保護和檢測系統(tǒng)?！笆晃迨晃濉眹壹壱?guī)劃

17、教材國家級規(guī)劃教材（二）核島的輔助系統(tǒng)（二）核島的輔助系統(tǒng) 核島的輔助系統(tǒng)包括以下子系統(tǒng)： （1）設備冷卻水系統(tǒng)，用于冷卻所有位于核島內(nèi)的帶放射性水的設備。 （2）硼回收系統(tǒng)，用于對一回路系統(tǒng)的排水進行儲存、處理和監(jiān)測，將其分離成符合一回路水質(zhì)要求的水及濃縮的硼酸溶液。 （3）反應堆的安全殼及噴淋系統(tǒng)。 （4） 核燃料的裝換料及儲存系統(tǒng)，用于實現(xiàn)對燃料元件的裝換料和儲存。 （5） 安全殼及核輔助廠房通風和過濾系統(tǒng)。它的作用是實現(xiàn)安全殼和輔助廠房的通風，同時防止放射性外泄。 （6） 柴油發(fā)電機組，為核島提供應急電源?！笆晃迨晃濉眹壹壱?guī)劃教材國家級規(guī)劃教材（三）常規(guī)島的系統(tǒng)（三）常規(guī)島的系統(tǒng)

18、 常規(guī)島的系統(tǒng)與火電廠的系統(tǒng)相似，它通常包括： （1）二回路系統(tǒng)，又稱汽輪發(fā)電機系統(tǒng)，由蒸汽系統(tǒng)、汽輪發(fā)電機組、凝汽器、蒸汽排放系統(tǒng)、給水加熱系統(tǒng)及輔助給水系統(tǒng)等組成。 （2） 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。 （3） 電氣系統(tǒng)及廠用電設備?！笆晃迨晃濉眹壹壱?guī)劃教材國家級規(guī)劃教材三、核電廠的運行三、核電廠的運行 核電廠的運行和火電廠相比有以下一些新的特點： （1）壓水堆核電廠的反應堆，只能對反應堆堆芯一次裝料，并定期停堆換料。 （2）反應堆的堆芯內(nèi)，核燃料發(fā)生裂變反應釋放核能的同時，也放出瞬發(fā)中子和瞬發(fā)射線。 （3）反應堆在停閉后，運行過程中積累起來的裂變碎片和、衰變，將繼續(xù)使堆芯產(chǎn)生余熱（又稱衰變熱）

19、。 （4）核電廠在運行過程中，會產(chǎn)生氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)的放射性廢物。 （5）核電廠的建設費用高，但燃料所占費用較為便宜?！笆晃迨晃濉眹壹壱?guī)劃教材國家級規(guī)劃教材第一節(jié)概述第一節(jié)概述一、電氣設備一、電氣設備第二章第二章 發(fā)電、變電和輸電的電氣部分發(fā)電、變電和輸電的電氣部分( (一）一次設備一）一次設備 通常把生產(chǎn)、變換、輸送、分配和使用電能的設備，如發(fā)電機、變壓器和斷路器等稱為一次設備。它們包括： （1）生產(chǎn)和轉(zhuǎn)換電能的設備。 （2）接通或斷開電路的開關(guān)電器?！笆晃迨晃濉眹壹壱?guī)劃教材國家級規(guī)劃教材 （3）限制故障電流和防御過電壓的保護電器。 （4）載流導體。 （5）互感器，包括電壓互感器

20、和電流互感器。 （6）無功補償設備。 （7）接地裝置?！笆晃迨晃濉眹壹壱?guī)劃教材國家級規(guī)劃教材 對一次設備和系統(tǒng)的運行狀態(tài)進行測量、控制、監(jiān)視和起保護作用的設備，稱為二次設備。 （1）測量表計，如電壓表、電流表、頻率表、功率表和電能表等，用于測量電路中的電氣參數(shù)。 （2）繼電保護、自動裝置及遠動裝置。 （3）直流電源設備，包括直流發(fā)電機組、蓄電池組和整流裝置等。 （4）操作電器、信號設備及控制電纜。（二）二次設備（二）二次設備“十一五十一五”國家級規(guī)劃教材國家級規(guī)劃教材 一次電路：由一次設備，例如發(fā)電機、變壓器、斷路器等，按預期生產(chǎn)流程所連成的電路，稱為一次電路，或稱電氣主接線； 二次電路

21、：由二次設備所連成的電路稱為二次電路，或稱二次接線。 圖2-1是具有兩種電壓（發(fā)電機電壓及升高電壓）大容量發(fā)電廠的電氣主接線圖。二、電氣接線和裝置二、電氣接線和裝置( (一）電氣接線一）電氣接線 在發(fā)電廠和變電站中，根據(jù)各種電氣設備的作用及要求，按一定的方式用導體連接起來所形成的電路稱為電氣接線?！笆晃迨晃濉眹壹壱?guī)劃教材國家級規(guī)劃教材圖2-1火電廠的電氣主接線圖“十一五十一五”國家級規(guī)劃教材國家級規(guī)劃教材（二）配電裝置（二）配電裝置 配電裝置按電氣設備裝設地點不同，可分為屋內(nèi)配電裝置和屋外配電裝置。 圖2-1中，由斷路器QF1和QF2，隔離開關(guān)QS1QS4，母線W1W3，電抗器L1和L2

22、以及饋線WL1和WL2等，構(gòu)成的配電裝置，布置在屋內(nèi)，稱為屋內(nèi)配電裝置，又稱發(fā)電機電壓配電裝置；而由斷路器QF3QF5，相應的隔離開關(guān)，母線W4和W5以及出線WL3和WL4等，構(gòu)成的配電裝置，稱為屋外配電裝置，又稱高壓配電裝置。“十一五十一五”國家級規(guī)劃教材國家級規(guī)劃教材一、一、300MW300MW發(fā)電機組電氣部分發(fā)電機組電氣部分（一）電氣主接線（一）電氣主接線 300MW發(fā)電機組，采用發(fā)電機變壓器單元接線，如圖2-2所示。變壓器高壓側(cè)，經(jīng)引線接入220kV系統(tǒng)。第二節(jié)第二節(jié) 發(fā)電廠的電氣部分發(fā)電廠的電氣部分“十一五十一五”國家級規(guī)劃教材國家級規(guī)劃教材圖2- 2 300MW發(fā)電機組電氣主接線圖

23、1發(fā)電機；2主變壓器；3高壓廠用變壓器（為分裂繞組變壓器）4電壓互感器； 5高壓熔斷器； 6避雷器；7電流互感器； 8中性點接地變壓器“十一五十一五”國家級規(guī)劃教材國家級規(guī)劃教材 由圖2-2可看出，300MW發(fā)電機組電氣主接線具有下述特點： （1）發(fā)電機與主變壓器的連接采用發(fā)電機變壓器單元接線，無發(fā)電機出口斷路器和隔離開關(guān)。 （2）在主變壓器低壓側(cè)引接一臺高壓廠用變壓器，供給廠用電。 （3）在發(fā)電機出口側(cè)，通過高壓熔斷器接有三組電壓互感器和一組避雷器。 （4）在發(fā)電機出口側(cè)和中性點側(cè)，每相裝有電流互感器4只。 （5）發(fā)電機中性點接有中性點接地變壓器。 （6）高壓廠用變壓器高壓側(cè)，每相裝有電流互

24、感器4只。 “十一五十一五”國家級規(guī)劃教材國家級規(guī)劃教材 發(fā)電機和主變壓器之間的連接母線及廠用分支母線均采用全連離相封閉母線。其具有以下優(yōu)點： （1）供電可靠。 （2）運行安全。 （3）基本消除了母線周圍鋼構(gòu)件的發(fā)熱。 （4）施工安裝簡便，運行維護工作量小。 （二）主要電氣設備（二）主要電氣設備 （1）發(fā)電機。 （5）高壓熔斷器。 （2）主變壓器。 （6）電流互感器。 （3）高壓廠用變壓器。 （7）發(fā)電不均衡。 （4）電壓互感器。 （8）中性點接地變壓器。 “十一五十一五”國家級規(guī)劃教材國家級規(guī)劃教材二、二、600MW600MW發(fā)電機組電氣部分發(fā)電機組電氣部分( (一）電氣主接線一）電氣主接線

25、圖2-3 600MW發(fā)電機組電氣主接線圖1發(fā)電機；2主變壓器；3高壓廠用變壓器4高壓公用變壓器；5勵磁變壓器；6中性點接地變壓器；7電壓互感器；8熔斷器；9高壓避雷器“十一五十一五”國家級規(guī)劃教材國家級規(guī)劃教材 由圖2-3可看出，600MW發(fā)電機組電氣主接線具有下述特點： （1）發(fā)電機與主變壓器的連接采用發(fā)電機變壓器單元接線，發(fā)電機和主變壓器之間沒有斷路器和隔離開關(guān)。 （2）主變壓器采用三相雙繞組變壓器，低壓側(cè)繞組接成三角形，高壓側(cè)繞組接成星形。變壓器高壓側(cè)中性點接地方式為直接接地。 （3）在主變壓器低壓側(cè)引接一臺高壓廠用變壓器和一臺高壓公用變壓器，供給廠用電。 （4）在發(fā)電機出口側(cè)，通過高壓

26、熔斷器接有三組電壓互感器和一組避雷器。 （5）在發(fā)電機出口側(cè)和中性點側(cè)，每相裝有電流互感器4只。 （6）發(fā)電機中性點接有中性點接地變壓器。 “十一五十一五”國家級規(guī)劃教材國家級規(guī)劃教材 （7）高壓廠用變壓器高壓側(cè)，每相配置套管式電流互感器3只。 （8）主變壓器高壓側(cè)每相各配置套管式電流互感器3只，中性點配置電流互感器1只 （二）主要電氣設備（二）主要電氣設備 （1）發(fā)電機。 （5）電流互感器。 （2）主變壓器。 （6）中性點接地變壓器。 （3）高壓廠用變壓器。 （7）高壓熔斷器。 （4）電壓互感器。 （8）避雷器。 “十一五十一五”國家級規(guī)劃教材國家級規(guī)劃教材三、三、1000MW1000MW發(fā)

27、電機組電氣部分發(fā)電機組電氣部分（一）電氣主接線（一）電氣主接線 1000MW發(fā)電機組，采用發(fā)電機變壓器單元接線，如圖2-4所示。變壓器高壓側(cè)，經(jīng)隔離開關(guān)和引線接入500kV系統(tǒng)，500kV側(cè)采用一個半斷路器接線方式。“十一五十一五”國家級規(guī)劃教材國家級規(guī)劃教材圖2-4 1000MW發(fā)電機組電氣主接線圖1發(fā)電機；2主變壓器；3、4高壓廠用變壓器；5勵磁變壓器；6中性點接地變壓器；7、8電壓互感器；9高壓避雷器；10隔離開關(guān)；11電壓互感器“十一五十一五”國家級規(guī)劃教材國家級規(guī)劃教材 由圖2-4可看出，1000MW發(fā)電機組電氣主接線具有下述特點： （1）發(fā)電機與主變壓器的連接采用發(fā)電機變壓器單元接

28、線，發(fā)電機和主變壓器之間沒有斷路器和隔離開關(guān)，但在主母線上設有可拆連接點。 （2）發(fā)電機出口主封閉母線上有接地刀閘，母線接地刀閘能承受主回路動、熱穩(wěn)定的要求。接地刀閘附近有觀察接地刀閘位置的窺視孔。 （3）主變壓器采用三臺單相雙繞組油浸式變壓器，低壓側(cè)繞組接成三角形，高壓側(cè)繞組接成星形。變壓器高壓側(cè)中性點接地方式為直接接地。 （4）在主變壓器低壓側(cè)引接兩臺容量相同的高壓廠用變壓器，供給廠用電。 “十一五十一五”國家級規(guī)劃教材國家級規(guī)劃教材 （5）在發(fā)電機出口主封閉母線有短路試驗裝置，主回路T接引至電壓互感器柜，通過高壓熔斷器接有三組三相電壓互感器和一組避雷器。 （6）在發(fā)電機出口側(cè)和中性點側(cè)，

29、每相裝有套管式電流互感器4只。 （7）發(fā)電機中性點經(jīng)隔離開關(guān)接有中性點接地變壓器。 （8）高壓廠用變壓器高壓側(cè)，每相配置套管式電流互感器3只。 （9）主變壓器高壓側(cè)每相各配置套管式電流互感器4只，中性點配置電流互感器2只。 （二）主要電氣設備（二）主要電氣設備 （1）發(fā)電機。 （2）主變壓器。 （3）高壓廠用變壓器。 （4）電壓互感器。 （5）電流互感器。 （6）中性點接地變壓器。“十一五十一五”國家級規(guī)劃教材國家級規(guī)劃教材（三）超超臨界發(fā)電機組的特點與問題（三）超超臨界發(fā)電機組的特點與問題u 前述300MW發(fā)電機組為亞臨界火力發(fā)電機組，600MW發(fā)電機組為超臨界火力發(fā)電機組，1000MW發(fā)電

30、機組為超超臨界火力發(fā)電機組。u 超超臨界火力發(fā)電機組和常規(guī)發(fā)電機組相比，具有無可比擬的優(yōu)越性。但是，發(fā)展超超臨界機組，在設計和制造方面還有許多關(guān)鍵技術(shù)問題有待解決，例如開發(fā)新材料就是關(guān)鍵的問題?！笆晃迨晃濉眹壹壱?guī)劃教材國家級規(guī)劃教材（一）數(shù)字化發(fā)電廠概念（一）數(shù)字化發(fā)電廠概念四、四、數(shù)字化發(fā)電廠數(shù)字化發(fā)電廠 數(shù)字化發(fā)電廠是采用數(shù)字方式映射的物理電廠，把龐大的發(fā)電廠通過數(shù)字0、1精確地表示在電腦的桌面上。也就是說，從電廠前期可行性研究、設計、基建開始，到生產(chǎn)運營、企業(yè)管理的全過程，全部采用數(shù)字描述和數(shù)字化存儲。（二）數(shù)字化發(fā)電廠模式（二）數(shù)字化發(fā)電廠模式 數(shù)字化發(fā)電廠的模式有以下5種： （

31、1）基于上層網(wǎng)絡模式（信息網(wǎng)絡）。 （2）基于下層網(wǎng)絡模式（FCS網(wǎng)絡）。 （3）基于控制網(wǎng)絡模式（DCS網(wǎng)絡）。 （4）上中下網(wǎng)絡合一模式（3層網(wǎng)絡）。 （5）數(shù)字化發(fā)電廠5層網(wǎng)絡模型?！笆晃迨晃濉眹壹壱?guī)劃教材國家級規(guī)劃教材 5層網(wǎng)絡模型組成的數(shù)字化發(fā)電廠： （1）一次設備層。 （2）DCS層：控制系統(tǒng)。本層為二次系統(tǒng)層。 （3）SIS層：優(yōu)化增值。 （4）MIS層：高端信息。 （5）Internet層：網(wǎng)絡媒體?！笆晃迨晃濉眹壹壱?guī)劃教材國家級規(guī)劃教材 （三）實現(xiàn)數(shù)字化發(fā)電廠的核心技術(shù)（三）實現(xiàn)數(shù)字化發(fā)電廠的核心技術(shù) （1）采用成熟的FCS數(shù)字化儀表或裝置。 （2）發(fā)電廠“爐、機

32、、電、輔”DCS一體化控制和數(shù)字化升壓站NCS。 （3）數(shù)字化CCTV（工業(yè)）網(wǎng)絡圖像監(jiān)視技術(shù)。 （4）廠級運營優(yōu)化增值服務技術(shù)。 （5）信息層面的數(shù)字化高端應用。 （6）系統(tǒng)工程、軟件技術(shù)、流程技術(shù)和先進的計算機輔助設計（CAD）、三維技術(shù)（3D）等其它技術(shù)?！笆晃迨晃濉眹壹壱?guī)劃教材國家級規(guī)劃教材一、高壓交流輸變電概述一、高壓交流輸變電概述 影響輸電電壓等級的發(fā)展主要有以下原因： 由于大容量發(fā)電廠的建設地點遠離負荷中心，如果采用低壓輸電，勢必造成輸送功率的巨大浪費和電能質(zhì)量的下降，因此，提高輸電電壓等級就成為必然的選擇。不同電壓等級的輸送功率和輸送距離的關(guān)系如表2-1所示。（一）長距離

33、輸送電能（一）長距離輸送電能第三節(jié)第三節(jié) 高壓交流輸變電高壓交流輸變電“十一五十一五”國家級規(guī)劃教材國家級規(guī)劃教材電壓等級電壓等級（kV）輸送功率輸送功率（MW）輸送距離輸送距離（km）電壓等級電壓等級（kV）輸送功率輸送功率（MW）輸送距離輸送距離（km）10100.22202063302002008 8006006002003535210 050502050010 00015 50085085015011011010501501505075020002500500以上以上220220100500300300100100010004000400050005000500以上以上表2-1 不同電

34、壓等級的輸送功率和輸送距離 隨著電力系統(tǒng)發(fā)電容量的增大，特別是大型坑口電站和核電站的投產(chǎn)，雖然輸電距離不長，但輸送容量很大，也需要采用較高的電壓等級。（二）大容量輸送電能（二）大容量輸送電能“十一五十一五”國家級規(guī)劃教材國家級規(guī)劃教材電壓等級（電壓等級（kV）導線截面（導線截面（mm2）輸送容量（輸送容量（MW）線損率（線損率（%）2202201752.753303302 22707007001.301.305005004 4570120012000.950.957507504 4570250025000.700.70 如果以輸送每km每kW電力的線路造價作為單位造價

35、，則在各級電壓相應的經(jīng)濟輸送容量范圍內(nèi)，線路的單位造價將隨輸送電壓等級的升高而降低。在相同的輸送容量和距離的條件下，輸電線的總損耗（包括電阻損耗和電暈損耗）隨輸電電壓等級的升高而降低。如表2-2所示，750kV線路的線損率約為330kV線路的1/2。表2-2 電壓等級與線損率的關(guān)系（三）節(jié)省基建投資和運行費用（三）節(jié)省基建投資和運行費用“十一五十一五”國家級規(guī)劃教材國家級規(guī)劃教材 此外，輸送相同容量電力的線路走廊的寬度，也隨著采用電壓等級的升高而降低。走廊用地在線路總造價中所占比重較大（如美國本部地區(qū)500kV線路約占15%30%），為減少走廊占地費用，采用超高壓輸電也就在所難免。 電力系統(tǒng)的

36、發(fā)展，必然會打破歷史形成的地方電力系統(tǒng)的疆域，逐漸連成大區(qū)域或跨區(qū)域的聯(lián)合電力系統(tǒng)。為了增強電網(wǎng)輸送能力，提高系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性，大區(qū)電網(wǎng)間的連接多采用500kV或750kV超高壓電壓等級，甚至采用1150kV的特高壓電壓等級。（四）電力系統(tǒng)互聯(lián)（四）電力系統(tǒng)互聯(lián) “十一五十一五”國家級規(guī)劃教材國家級規(guī)劃教材二、二、500kV500kV輸變電系統(tǒng)輸變電系統(tǒng) 目前，我國500kV變電站的電氣接線一般采用雙母線四分段帶專用旁路母線和3/2斷路器兩種接線方式。如圖2-5所示，兩組母線W1和W2間有兩串斷路器，每一串的三組斷路器之間接入兩個回路引出線，如WL1、WL2，處于每串中間部位的斷路器稱為聯(lián)絡斷

37、路器（如QF12），由于平均每條引出線裝設一臺半斷路器，故稱為一臺半斷路器接線。（一）（一）500kV500kV變電站電氣主接線變電站電氣主接線“十一五十一五”國家級規(guī)劃教材國家級規(guī)劃教材圖2-5 500kV變電站電氣主接線“十一五十一五”國家級規(guī)劃教材國家級規(guī)劃教材（二）（二）500kV500kV變電站主要電氣設備變電站主要電氣設備 500kV超高壓變電站的主要電氣設備有： （1）主變壓器：500kV升壓變壓器和500kV自耦變壓器。 （2）斷路器 。 （3）隔離開關(guān)。 （4）電壓互感器。 （5）電流互感器。 （6）避雷器。 “十一五十一五”國家級規(guī)劃教材國家級規(guī)劃教材（三）并聯(lián)高壓電抗器和

38、抽能并聯(lián)高壓電抗器（三）并聯(lián)高壓電抗器和抽能并聯(lián)高壓電抗器 （一）并聯(lián)高壓電抗器的作用： （1）限制工頻電壓升高。 （2）降低操作過電壓。 （3）消除發(fā)電機帶長線出現(xiàn)自勵磁。 （4）避免長距離輸送無功功率并降低線損。 （5）限制潛供電流，有利于單相自動重合閘。 （二）抽能并聯(lián)高壓電抗器： 500kV并聯(lián)電抗器及抽能系統(tǒng)，如圖2-7所示?！笆晃迨晃濉眹壹壱?guī)劃教材國家級規(guī)劃教材圖2-7 500kV并聯(lián)電抗器及抽能系統(tǒng)接線圖“十一五十一五”國家級規(guī)劃教材國家級規(guī)劃教材（四）（四）串聯(lián)電容器補償 （一）基本原理： 高壓輸電線路的靜態(tài)穩(wěn)定輸送功率可由下式表示，即 當線路中安裝有串聯(lián)電容器補償后，線

39、路的靜態(tài)穩(wěn)定輸送功率變?yōu)?在同一個相角差 的條件下，裝有串聯(lián)電容器補償前后的穩(wěn)定輸送功率之比為其中，KC=XC/XL為補償度，補償度一般取在2560%左右。因此，采用串聯(lián)電容器補償可以大幅度地減低線路電抗，提高電力系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性，也是提高遠距離輸電線路的輸送能力的一種有效措施?！笆晃迨晃濉眹壹壱?guī)劃教材國家級規(guī)劃教材 （二）串聯(lián)電容器補償裝置的電氣接線： （1） 根據(jù)使用的目的不同：串聯(lián)電容器補償?shù)男褪接谐Ｒ?guī)固定式串補、有可控制的串補和晶閘管控制串補。 （2） 對于固定式串補按照過電壓保護方案和故障切除后要求串聯(lián)補償重投的時間，其電氣線接一般有以下形式：單間隙串聯(lián)補償接線；雙間隙串聯(lián)補償

40、接線； 單間隙串聯(lián)補償接線； 雙間隙串聯(lián)補償接線；“十一五十一五”國家級規(guī)劃教材國家級規(guī)劃教材圖2-8 非線性電阻并帶觸發(fā)間隙的串聯(lián)補償接線“十一五十一五”國家級規(guī)劃教材國家級規(guī)劃教材 （三）串聯(lián)補償裝置的主要設備： （1）電容器組。 （2）非線性電阻器。 （3）觸發(fā)型火花間隙。 （4）旁路斷路器。 （5）阻尼回路。 （6）電流互感器?！笆晃迨晃濉眹壹壱?guī)劃教材國家級規(guī)劃教材 三、三、750kV超高壓輸變電示范工程超高壓輸變電示范工程圖2-9 750kV輸變電示范工程接線示意圖“十一五十一五”國家級規(guī)劃教材國家級規(guī)劃教材四、四、1000kV特高壓輸變電試驗示范工程特高壓輸變電試驗示范工程

41、2006年8月19日，特高壓試驗示范工程1000kV晉東南南陽荊門工程正式奠基，這是我國首個特高壓交流試驗示范工程。該試驗示范工程包括三站兩線，起于山西長治境內(nèi)的晉東南變電站，經(jīng)河南南陽境內(nèi)的南陽開關(guān)站，止于湖北荊門境內(nèi)的荊門變電站，線路全長653.8km。系統(tǒng)額定電壓為1000kV，最高運行電壓1200kV，自然輸送功率約500萬kW。（一）（一）1000kV特高壓試驗示范工程規(guī)模 “十一五十一五”國家級規(guī)劃教材國家級規(guī)劃教材 （1）輸送容量大，送電距離長。 （2）工程投資省，節(jié)省土地資源，線路損耗低。 （3）聯(lián)網(wǎng)能力強。 （4）可解決500kV電網(wǎng)短路電流超標問題。 （5）特高壓同步電網(wǎng)覆

42、蓋范圍大，連接多個電源基地和負荷中心，潮流方式變化大，運行控制和安全穩(wěn)定控制相對比較復雜，技術(shù)要求高。 （二）（二）1000kV特高壓電網(wǎng)的主要特點“十一五十一五”國家級規(guī)劃教材國家級規(guī)劃教材 （1）減少裝機，節(jié)約投資。 （2）降低燃煤成本。 （3）降低短路電流，避免更換500kV斷路器。 （4）充分利用水電資源，減少棄水。 （5）特高壓輸電將抑制電價上漲。（三）（三）特高壓輸電具有良好的經(jīng)濟效益（四）（四）特高壓輸電將取得巨大的社會效益 （1）節(jié)約土地資源。 （2）有利于煤炭資源的集約化開發(fā)和利用。 （3）減少環(huán)境造成的經(jīng)濟損失，取得環(huán)保效益。 （4）減輕鐵路運輸壓力，有效緩解煤電運緊張的局

43、面?！笆晃迨晃濉眹壹壱?guī)劃教材國家級規(guī)劃教材第一節(jié) 正常運行時導體載流量計算一、概述一、概述第三章第三章 常用計算的基本理論和方法常用計算的基本理論和方法u 電氣設備有電流通過時將產(chǎn)生損耗。長期發(fā)熱，是由正常運行時工作電流產(chǎn)生的；短時發(fā)熱，是由故障時的短路電流產(chǎn)生的。u 發(fā)熱對電氣設備的影響： （1）使絕緣材料的絕緣性能降低。有機絕緣材料長期受到高溫作用，將逐漸老化，以致失去彈性和降低絕緣性能。 “十一五十一五”國家級規(guī)劃教材國家級規(guī)劃教材 （2）使金屬材料的機械強度下降。當使用溫度超過規(guī)定允許值后，由于退火，金屬材料機械強度將顯著下降。 （3）使導體接觸部分的接觸電阻增加。 u 最高允許

44、溫度：為了保證導體可靠地工作，須使其發(fā)熱溫度不得超過一定限值，這個限值叫作最高允許溫度。按照有關(guān)規(guī)定：（1）導體的正常最高允許溫度，一般不超過+70； 在計及太陽輻射（日照）的影響時，鋼芯鋁絞線及管形導體，可按不超過+80來考慮； 當導體接觸面處有鍍（搪）錫的可靠覆蓋層時，允許提高到+85； 當有銀的覆蓋層時，可提高到95?！笆晃迨晃濉眹壹壱?guī)劃教材國家級規(guī)劃教材（2）導體通過短路電流時，短時最高允許溫度可高于正常最高允許溫度，對硬鋁及鋁錳合金可取200，硬銅可取300。二、導體的發(fā)熱和散熱二、導體的發(fā)熱和散熱 導體的發(fā)熱計算，根據(jù)能量守恒原理， （3-1） fltRQQQQ“十一五十一五

45、”國家級規(guī)劃教材國家級規(guī)劃教材 單位長度（1m）的導體，通過母線電流IW（A）時，由電阻損耗產(chǎn)生的熱量，可用下式計算 （3-2） 導體的交流電阻 為 （3-3） 式中： 為導體的運行溫度；Rac為1000m長導體在20的直流電阻；S為導體截面積。 材料電阻率 與電阻溫度導數(shù)見表3-1.（一）（一）導體電阻損耗的熱量 QRacWRRIQ2w“十一五十一五”國家級規(guī)劃教材國家級規(guī)劃教材材料名稱（-1）純鋁0.029000.00403鋁錳合金0.037900.00420鋁鎂合金0.045800.00420銅0.017900.00385鋼0.139000.004552(mm /m)t 導體的集膚效應系

46、數(shù)Kf 與電流的頻率、導體的形狀和尺寸有關(guān)。矩形截面導體的集膚效應系數(shù)，如圖3-1所示，圖中f為電流頻率。圓柱及圓管導體的集膚效應系數(shù)Kf 如圖3-2所示。表3-1 電阻率 及電阻溫度系數(shù) t“十一五十一五”國家級規(guī)劃教材國家級規(guī)劃教材圖3-1 矩形導體的集膚效應系數(shù)“十一五十一五”國家級規(guī)劃教材國家級規(guī)劃教材圖3-2 圓柱及圓管導體的集膚效應系數(shù) “十一五十一五”國家級規(guī)劃教材國家級規(guī)劃教材 吸收太陽輻射（日照）的能量會造成導體溫度升高，凡安裝在屋外的導體應考慮日照的影響。對于單位長度圓管導體， 可用下式計算 （W/m） （3-4） 對于屋內(nèi)導體，因無日照的作用，這部分熱量可忽略不計。（二）

47、（二）導體吸收太陽輻射的熱量 Q t 由氣體各部分發(fā)生相對位移將熱量帶走的過程，稱為對流。由傳熱學可知，對流散熱所傳遞的熱量，與溫差及散熱面積成正比，即導體對流散熱量 為 （W/m） （3-5）（三）對流散熱量（三）對流散熱量 Q L“十一五十一五”國家級規(guī)劃教材國家級規(guī)劃教材（1）自然對流散熱。屋內(nèi)自然通風或屋外風速小于0.2m/s，屬于自然對流散熱?？諝庾匀粚α魃嵯禂?shù)， W/（m2） （3-6） 單位長度導體的散熱面積與導體的形狀、尺寸、布置方式等因素有關(guān)。導體片（條）間距離越近，對流散熱條件就越差，故有效面積應相應減小。 幾種常用導體的對流散熱面積如圖3-3所示。圖3-3 常用導體對流

48、散熱面積形式0.35lw01.5()“十一五十一五”國家級規(guī)劃教材國家級規(guī)劃教材 單條矩形導體對流散熱面積為 l122()FAA/m)(m100021hA /m)(m100022bA 如圖3-3(b)所示，二條矩形導體對流散熱面積為10mm8mm6mmb212l122122(m /m)2.54(m /m)34(m /m)AFAAAA“十一五十一五”國家級規(guī)劃教材國家級規(guī)劃教材 如圖3-3(c)所示，三條矩形導體對流散熱面積為 當 如圖3-3(d)所示，槽形導體對流散熱面積： 當100mmh200mm時，為212l212834(m /m),104() (m /m)mmAAbFmmAA2l1222

49、(m /m)10001000hbFAA2l122222(m /m)10001000hbFAA“十一五十一五”國家級規(guī)劃教材國家級規(guī)劃教材當 時，因內(nèi)部熱量不易從縫隙散出，平面位置不產(chǎn)生對流，故 如圖3-3(e)所示，圓管導體對流散熱面積為 （2）強迫對流散熱。屋外配電裝置中的管形導體，常受到大氣中風吹的作用，風速越大，對流散熱的條件就越好，因而形成強迫對流散熱。 強迫對流散熱系數(shù) a1為2l122(m /m)1000hFA2l(m /m)FD“十一五十一五”國家級規(guī)劃教材國家級規(guī)劃教材 （3-7） 如果風向與導體不垂直，其值為 將式（3-7）乘以修正系數(shù) 后，代入式（3-5）中，即得強迫對流散

50、熱量為 （3-8）ulND0.65u0.13VDNvnBA)(sinulw00.650()(sin ) 0.13()(sin ) (W/m)nnwNQABDDVDABv “十一五十一五”國家級規(guī)劃教材國家級規(guī)劃教材 熱量從高溫物體以熱射線方式傳給低溫物體的傳播過程，稱為輻射。根據(jù)斯蒂芬波爾茲曼定律，導體向周圍空氣輻射的熱量，與導體和周圍空氣絕對溫度四次方差成正比，即導體輻射散熱量 Qf為 （3-9） 式中， 為導體材料的相對輻射系數(shù)，見表3-2。 （四）（四）導體輻射散熱量Q f 44w0ff2732735.7(W/m)100100QF“十一五十一五”國家級規(guī)劃教材國家級規(guī)劃教材材 料輻射系數(shù)

51、材 料輻射系數(shù)絕對黑體1.00氧化了的鋼0.80表面磨光的鋁0.040有光澤的黑漆0.82氧化了的鋁0.200.30無光澤的黑漆0.91氧化了的銅0.600.70各種顏色的油漆，涂料0.920.96表3-2 導體材料的黑度系數(shù) Ff 為單位長度導體的輻射散熱表面積。計算時參見圖3-4“十一五十一五”國家級規(guī)劃教材國家級規(guī)劃教材圖3-4 導體的輻射散熱（a）單條矩形導體；（b）二條矩形導體“十一五十一五”國家級規(guī)劃教材國家級規(guī)劃教材圖3-4（a）所示，單條矩形導體輻射散熱表面積為 圖3-4（b）所示，二條矩形導體內(nèi)側(cè)縫隙間的面積僅有一部分能起向外輻射作用。故二條矩形導體的輻射散熱表面積為三條矩形

52、導體的輻射表面積，可按二條導體相同理由求得 槽形導體的輻射散熱表面積為“十一五十一五”國家級規(guī)劃教材國家級規(guī)劃教材（五）（五）導熱散熱量 根據(jù)傳熱學可知，導熱散熱量 Qd 為 （3-10）圓管導體的輻射散熱表面積為2f(m /m)FD 為導熱系數(shù)W/（m）； Fd為導熱面積（m2）； 為物體厚度（m）； 分別為高溫區(qū)和低溫區(qū)的溫度（）。12、12dd(W)QF“十一五十一五”國家級規(guī)劃教材國家級規(guī)劃教材三、導體載流量的計算三、導體載流量的計算 工程上為了便于分析和計算，常把輻射散熱量表示成與對流散熱量相似的計算形式，用一個總散熱系數(shù) 和總散熱面積F來表示對流散熱和輻射散熱的作用，即lfww0(

53、)QQF 在導體升溫過程中，導體產(chǎn)生的熱量QR ，一部分用于本身溫度升高所需的熱量QC ，一部 分散失到周圍介質(zhì)中(Ql+Qf)。由此可寫出熱量平衡方程如下 （3-12） （3-11）（一）（一）導體的溫升過程lfww0()QQFRclf(W/m)QQQQ“十一五十一五”國家級規(guī)劃教材國家級規(guī)劃教材 設導體通過電流I 時，在t 時刻導體運行溫度為 ，則其溫升 ，在時間 dt 內(nèi)的熱量平衡微分方程為 （3-13） 導體通過正常工作電流時，其溫度變化范圍不大，因此電阻R、比熱容c及散熱系數(shù) 均可視為常數(shù)。 設t0時，初始溫升 。當時間由0t時，溫升由 ，對上式進行積分 2wddd(J/m)I R

54、tmcFt2w2ww1dd()mctI RFF I RF k2w2ww01dd()tmctI RFFI RF ww0wkk0k“十一五十一五”國家級規(guī)劃教材國家級規(guī)劃教材 （3-14）由此可求得 （3-15）經(jīng)過很長時間后 ，導體的溫升亦趨于穩(wěn)定值 ，故穩(wěn)定溫升為 （3-16） 導體的發(fā)熱時間常數(shù) （3-17）tw2w2wwklnI RFmctFI RF ww2kw(1)FFttmcmcI ReeF2wwI RFrwmcTF“十一五十一五”國家級規(guī)劃教材國家級規(guī)劃教材 升溫過程表達式 （3-18） 上式說明升溫的過程是按指數(shù)曲線變化，大約經(jīng)過t=(34) Tr時間， 便趨近穩(wěn)定溫升 ，如圖3-

55、5所示。圖3-5 導體溫升 的變化曲線rrwk(1)ttTTee“十一五十一五”國家級規(guī)劃教材國家級規(guī)劃教材（二）（二）導體的載流量 根據(jù)穩(wěn)定溫升公，可計算導體的載流量，即 （3-19） 則導體的載流量為（3-20） 對于屋外導體，計及日照時導體的載流量為 （3-21） 2wwlfI RFQQ ww0lf()(A)FQQIRR lftQQQIAR“十一五十一五”國家級規(guī)劃教材國家級規(guī)劃教材一、導體短路時發(fā)熱過程一、導體短路時發(fā)熱過程 載流導體短路時發(fā)熱計算的目的：確定短路時導體的最高溫度 ，它不應超過所規(guī)定的導體短時發(fā)熱允許溫度。當滿足這個條件時則認為導體在流過短路電流時具有熱穩(wěn)定性。 短路時

56、導體的發(fā)熱過程如圖3-6所示。h第二節(jié) 載流導體短路時發(fā)熱計算載流導體短路時發(fā)熱計算“十一五十一五”國家級規(guī)劃教材國家級規(guī)劃教材 導體短路時發(fā)熱有下列特點： （1）短路電流大，持續(xù)時間短，導體內(nèi)產(chǎn)生的熱量來不及向周圍介質(zhì)散布，可認為圖3-6 短路時均勻?qū)w的發(fā)熱過程“十一五十一五”國家級規(guī)劃教材國家級規(guī)劃教材 在短路電流持續(xù)時間內(nèi)所產(chǎn)生的全部熱量都用來升高導體自身的溫度，即認為是一個絕熱過程。 （2）短路時導體溫度變化范圍很大，它的電阻和比熱容不能再視為常數(shù)，而應為溫度的函數(shù)。 根據(jù)短路時導體發(fā)熱的特點，在時間 內(nèi)，可列出熱平衡方程式 （3-22）2ktdd(J)i RtmC0(1)( )lR

57、Sm(kg)mS l0(1)CC“十一五十一五”國家級規(guī)劃教材國家級規(guī)劃教材 導體短路時發(fā)熱的微分方程式 （3-22） 整理后得 （3-23） 對上式兩邊求積分 （3-24） 2kt0m0(1)d(1)dlitSlCS20mkt2011d1CitdSkhw20mkt20011dd1tCitS“十一五十一五”國家級規(guī)劃教材國家級規(guī)劃教材短路電流熱效應 為 （3-25）式（3-24）右端積分 式中 4J/(m )k22kkt0d(A s)tQithhhwww0m0m000mhh200mwwhw2011ddd111ln(1)ln(1)CCCCAA0mhhh20ln(1)CA0mwww20ln(1)C

58、A4J/(m )4J/(m )“十一五十一五”國家級規(guī)劃教材國家級規(guī)劃教材 于是式（3-24）可寫成 （3-26） khw21QAAS 為了簡化Aw和Ah的計算，已按各種材料的平均參數(shù)作成 曲線，如圖3-7所示。圖中橫坐標是A值，縱坐標是 值。)(Af圖3-7 的曲線)(Af“十一五十一五”國家級規(guī)劃教材國家級規(guī)劃教材二、短路電流熱效應二、短路電流熱效應 Qk 的計算的計算 由電力系統(tǒng)短路計算可知，短路全電流瞬時值 的表達式為 （3-27） （3-28）aktptnp02cos(A)tTiItiekkakka22kktptnp000222ptnp0002pnpd( 2cos) ddd(A s)

59、tttTtttTQitItietItietQQ“十一五十一五”國家級規(guī)劃教材國家級規(guī)劃教材（一）（一）短路電流周期分量熱效應Qp 的計算 對于短路電流周期分量熱效應 ，可采用辛卜生法進行計算。即（3-29） 在計算周期分量熱效應時，代入 ， 。當取n =4 時，則 ， 為了進一步簡化，可以認為 。可得 （3-30） 0242131( )d()2()4()3bnnnabaf xxyyyyyyyyn2pt( )f xIk0,abtkkkk22221/42/233/44,ttttyIyIyIyI2312yyykkk22222kppt/20d10(A s)12ttttQItIII“十一五十一五”國家級

60、規(guī)劃教材國家級規(guī)劃教材 由式（3-28）可得 （3-31）（二）（二）短路電流非周期分量熱效應 Qnp 的計算kkkaaaka22222 2aanpnp0np002222ad(1)(1)(2)22(1)(A s)ttttTTTtTTTQieteieITeITI 如果短路電流切除時間 t k l s，導體的發(fā)熱主要由周期分量來決定，在此情況下，則非周期分量的影響可略去不計，即 2kp(A s)QQ“十一五十一五”國家級規(guī)劃教材國家級規(guī)劃教材kA28 I短路點T(s)0.1s0.1s發(fā)電機出口及母線0.150.20發(fā)電機升高電壓母線及出線、發(fā)電機電壓電抗器后0.080.10變電站各級電壓母線及出線