2015年二級(jí)建造師考試輔導(dǎo)《機(jī)電工程》（2）

　　第三講 電力工程技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)（3）

　　一、 內(nèi)容提示

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

　　二、 重點(diǎn)難點(diǎn)

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

　　三、 大綱要求

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

　　四、 內(nèi)容講解 2G311043發(fā)電機(jī)的類型

　　1．按原動(dòng)機(jī)的不同可分為：

　?。?）汽輪發(fā)電機(jī)：是由汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)的，通常為臥式，轉(zhuǎn)子是隱極式。

　?。?）水輪發(fā)電機(jī)：是由水輪機(jī)驅(qū)動(dòng)的，對(duì)于大、中型水輪發(fā)電機(jī)通常為立式，轉(zhuǎn)子是凸極式。

　?。?）核能發(fā)電機(jī)：與常規(guī)火力發(fā)電廠汽輪發(fā)電機(jī)無本質(zhì)區(qū)別，有全速與半速兩種。

　?。?）燃?xì)廨啺l(fā)電機(jī)：將氣體壓縮、加熱后在透平中膨脹，把其熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的旋轉(zhuǎn)式動(dòng)力機(jī)械。

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

　?。?）風(fēng)力發(fā)電機(jī)：需根據(jù)風(fēng)力大小及電能需要量的變化及時(shí)通過控制裝置來實(shí)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電。

　?。?）柴油發(fā)電機(jī)：是由柴油機(jī)與發(fā)電機(jī)組成，由柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)組。通常作為獨(dú)立電源或備用電源用于工礦企業(yè)、車輛船舶等多種場合。

　　例：按原動(dòng)機(jī)的不同，發(fā)電機(jī)的類型可包括（ ）。

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

　　答案： A．C．E

　　2．按轉(zhuǎn)子形式不同可分為：

　?。?）凸極式發(fā)電機(jī)：轉(zhuǎn)子是凸極式。

　?。?）隱極式發(fā)電機(jī)：轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子繞組以及定子鐵芯均采用水冷，目前最大單機(jī)容量已達(dá)1200MVA.

　　（3）全氫冷：定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組用氫表面冷卻或內(nèi)冷，定子鐵芯氫冷。通常200MW以上定、轉(zhuǎn)子都采用氫內(nèi)冷，最大單機(jī)容量已達(dá)880MVA.

　?。?）水氫氫：定子繞組水內(nèi)冷，轉(zhuǎn)子繞組氫內(nèi)冷，定子鐵芯氫冷。其單機(jī)容量可達(dá)1200MVA，大型發(fā)電機(jī)廣泛采用這種冷卻方式。

　?。?）水水氫：定子和轉(zhuǎn)子繞組水內(nèi)冷，定子鐵芯氫冷，最大單機(jī)容量已達(dá)1700MVA.

　?。?）水水空（雙水內(nèi)冷）：定子和轉(zhuǎn)子繞組水內(nèi)冷，定子鐵芯空氣冷卻，最大單機(jī)容量已達(dá)600MVA.隨著電力系統(tǒng)容量的不斷發(fā)展，要求發(fā)電機(jī)單機(jī)容量也不斷增大。隨著單機(jī)容量的增大，冷卻介質(zhì)、冷卻方式及電機(jī)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(nèi)冷?？諝饫鋮s的主要優(yōu)點(diǎn)是廉價(jià)、簡易、安全。由于采用開敞式空冷系統(tǒng)易使絕緣臟污，一般都采用封閉循環(huán)強(qiáng)迫空氣冷卻系統(tǒng)。但空氣冷卻效能差、摩擦損耗大。氫氣和空氣相比，重量輕、導(dǎo)熱性能好（3個(gè)絕對(duì)大氣壓時(shí)的氫氣，導(dǎo)熱能力是空氣的3倍）。采用氫氣冷卻的電機(jī)，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(fù)雜的制氫系統(tǒng)等缺點(diǎn)。水（一般采用凝結(jié)水）具有很高的導(dǎo)熱性能，它的相對(duì)導(dǎo)熱能力比空氣大125倍，且有化學(xué)性能穩(wěn)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(tǒng)等缺點(diǎn)。

　　例： 發(fā)電機(jī)最廉價(jià)、最簡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：

　　（1）臥式安裝：汽輪發(fā)電機(jī)由于轉(zhuǎn)速高達(dá)3000r／min，故其極數(shù)少，轉(zhuǎn)子采用隱極式，臥式安裝。

　　（2）立式安裝：水輪發(fā)電機(jī)由于轉(zhuǎn)速低（一般在500 r／min以下）故其極數(shù)多，轉(zhuǎn)子采用凸極式，立式安裝。

　　5．按本體結(jié)構(gòu)不同可分為：

　?。?）旋轉(zhuǎn)電樞式：電樞旋轉(zhuǎn)。

　?。?）旋轉(zhuǎn)磁極式：磁極旋轉(zhuǎn)。

　　6．同步發(fā)電機(jī)的主要技術(shù)數(shù)據(jù)發(fā)電機(jī)的額定技術(shù)數(shù)據(jù)主要有：

　?。?）額定容量（或額定功率）：額定容量是指發(fā)電機(jī)在設(shè)計(jì)技術(shù)條件下運(yùn)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(jī)輸出的有功功率，用“kW”或“MW”表示。

　?。?）額定定子電壓：指發(fā)電機(jī)在設(shè)計(jì)技術(shù)條件下運(yùn)行時(shí)，定子繞組出線端的線電壓，用kV表示。

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

　　（4）額定功率因數(shù)：指發(fā)電機(jī)在額定功率下運(yùn)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(zhuǎn)速：指正常運(yùn)行時(shí)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，用“r／min”（每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)）表示。我國生產(chǎn)的汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速均為3000r／min.

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

　?。?）額定勵(lì)磁電壓：指發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流達(dá)到額定值時(shí)，額定出力運(yùn)行在穩(wěn)定溫度時(shí)的勵(lì)磁電壓。

　?。?）額定勵(lì)磁電流：指發(fā)電機(jī)在額定出力時(shí)，轉(zhuǎn)子繞組通過的勵(lì)磁電流，用“A”或“kA”表示。

　?。?）額定溫度：指發(fā)電機(jī)在額定功率運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的最高允許溫度（℃）。

　?。?0）效率：指發(fā)電機(jī)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(jī)的額定容量是指（ ）。

　　A.發(fā)電機(jī)在設(shè)計(jì)技術(shù)條件下運(yùn)行時(shí)輸出的有功功率 B.發(fā)電機(jī)在額定工況下運(yùn)行時(shí)輸出的視在功率

　　C.發(fā)電機(jī)在設(shè)計(jì)技術(shù)條件下運(yùn)行時(shí)輸出的視在功率 D.發(fā)電機(jī)在額定工況下運(yùn)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(shè)備的基本知識(shí)

　　2G311051 變壓器和斷路器的類型及其特點(diǎn)

　　1．變壓器的類型

　?。?）按用途不同可分為：

　?、偕龎鹤儔浩鳎豪秒姶鸥袘?yīng)原理將發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能從發(fā)電機(jī)電壓升高至較高電壓輸出的設(shè)備。

　　②降壓變壓器：將高電壓降至所需的低電壓輸出的設(shè)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)電廠升壓變電站中，用來連接兩種電壓等級(jí)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，又可作為廠用備用電源，或連接限制內(nèi)部過電壓用的并聯(lián)電容器等。

　?、菖潆娮儔浩鳎河糜谂潆娤到y(tǒng)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(shè)備用電的電力變壓器。

　?、迯S用工作變壓器：向廠用負(fù)荷供電的變壓器。

　?、邌?dòng)／備用變壓器：啟動(dòng)變壓器高壓側(cè)接電力系統(tǒng)，供汽輪發(fā)電機(jī)組啟動(dòng)使用。當(dāng)發(fā)電機(jī)組啟動(dòng)并人系統(tǒng)，帶30％～40％負(fù)荷后，應(yīng)將該發(fā)電機(jī)組廠用電源由啟動(dòng)變壓器切換到高壓廠用變壓器供電，又稱為公用／備用變壓器。

　?。?）按相數(shù)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(tǒng)中，一般應(yīng)用三相變壓器。

　　（3）按繞組數(shù)及其結(jié)構(gòu)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。

　　④分裂變壓器：每相由一個(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(gòu)成的多繞組電力變壓器。

　?。?）按調(diào)壓方式不同可分為：

　?、儆休d調(diào)壓變壓器：不需停電調(diào)壓。

　?、跓o勵(lì)磁調(diào)壓變壓器：須停電調(diào)壓。

　　（5）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(jié)構(gòu)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所。

　?。?）按冷卻方式不同可分為：

　?、儆徒岳渥儔浩?。

　　②油浸風(fēng)冷變壓器。

　?、蹚?qiáng)迫油（導(dǎo)向）循環(huán)風(fēng)冷變壓器。

　?、軓?qiáng)迫油（導(dǎo)向）循環(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(jī)發(fā)出的電能從發(fā)電機(jī)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.廠用工作變壓器

　　答案：A

　　例：按繞組數(shù)及其結(jié)構(gòu)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(tǒng)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)。

　　（1）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，通過交變磁通相互聯(lián)系著，匝數(shù)多的一邊電壓高，匝數(shù)少的一邊電壓低，這樣便將一種等級(jí)的電壓變成同頻率的另一種等級(jí)的電壓。

　　（2）主變壓器（升壓變壓器或聯(lián)絡(luò)變壓器）的特點(diǎn)與廠用變壓器相比，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(jī)發(fā)出的機(jī)端低電壓大電流電力轉(zhuǎn)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?duì)于廠用變壓器，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)，易引起過電壓或過激磁。

　?、垡话闱闆r下，通過聯(lián)絡(luò)線向電網(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(duì)中壓繞組的變比K12、中壓繞組對(duì)低壓繞組的變比K23、高壓繞組對(duì)低壓繞組的變比K13.

　?。?）廠用工作變壓器的特點(diǎn)

　?、購S用工作變壓器的聯(lián)結(jié)組別應(yīng)滿足與廠用啟動(dòng)／備用變壓器的并聯(lián)切換，并考慮廠用中壓系統(tǒng)的中性點(diǎn)接地方式。

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

　?、蹚S用工作變壓器一般不采用有載調(diào)壓。

　?、軓S用工作變壓器應(yīng)能承受當(dāng)高壓側(cè)系統(tǒng)阻抗為零、其低壓側(cè)出口處三相金屬性短路，變壓器所有繞組（包括穩(wěn)定繞組）不應(yīng)變形和損壞，并能繼續(xù)運(yùn)行。對(duì)于直接與發(fā)電機(jī)連接的廠用工作變壓器，還要考慮發(fā)電機(jī)滅磁時(shí)間對(duì)其承受短路能力的影響。

　?、輳S用工作變壓器為戶外油浸式變壓器。

　　（6）低壓廠用變壓器的特點(diǎn)

　?、俚蛪簭S用變壓器宜采用D，yn的接線，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激磁調(diào)壓方式，調(diào)壓范圍為±5％。

　　③變壓器的阻抗應(yīng)能將低壓側(cè)的短路電流限制在制造廠提供的廠用低壓開關(guān)柜的允許值內(nèi)，并當(dāng)最大電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，其低壓母線電壓應(yīng)不低于允許水平。

　?、艿蛪簭S用變壓器有油浸式和干式兩種。油浸式一般用于戶外，用于戶內(nèi)時(shí)，當(dāng)油量大于100kg時(shí)要裝在防爆小間內(nèi)；干式變壓器則用于戶內(nèi)可與低壓開關(guān)柜布置在一起，應(yīng)采用F級(jí)絕緣或更高等級(jí)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(qiáng)迫風(fēng)冷，視變壓器的容量而定，變壓器自然冷卻／強(qiáng)迫風(fēng)冷的容量比一般不低于1：1.33，當(dāng)裝有防護(hù)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(hù)等級(jí)應(yīng)與低壓開關(guān)柜相一致。變壓器利用時(shí)間高時(shí)宜選用節(jié)能型變壓器。

　　（7）分裂變壓器的特點(diǎn)

　?、佼?dāng)?shù)蛪簜?cè)的一個(gè)繞組發(fā)生故障時(shí)，具有限制短路電流的作用。

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

　?、郾３譄o故障母線有較高的殘壓。

　?、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

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