2015年二級建造師考試輔導(dǎo)《機電工程》（2）

　　第三講 電力工程技術(shù)基礎(chǔ)知識（3）

　　一、 內(nèi)容提示

　　這一講主要介紹2G311043發(fā)電機的類型和2G311051變壓器和斷路器的類型及其特點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、 重點難點

　　發(fā)電機的分類、變壓器和斷路器的類型及其特點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)電機的分類、掌握變壓器和斷路器的類型及其特點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)電機的類型

　　1．按原動機的不同可分為：

　　（1）汽輪發(fā)電機：是由汽輪機驅(qū)動的，通常為臥式，轉(zhuǎn)子是隱極式。

　　（2）水輪發(fā)電機：是由水輪機驅(qū)動的，對于大、中型水輪發(fā)電機通常為立式，轉(zhuǎn)子是凸極式。

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

　　（4）燃氣輪發(fā)電機：將氣體壓縮、加熱后在透平中膨脹，把其熱能轉(zhuǎn)換為機械能的旋轉(zhuǎn)式動力機械。

　?。?）太陽能發(fā)電機：是利用太陽光照在硅等半導(dǎo)體上，光子沖擊原子時產(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：需根據(jù)風(fēng)力大小及電能需要量的變化及時通過控制裝置來實現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電。

　?。?）柴油發(fā)電機：是由柴油機與發(fā)電機組成，由柴油機驅(qū)動的發(fā)電機組。通常作為獨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：按原動機的不同，發(fā)電機的類型可包括（ ）。

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

　　答案： A．C．E

　　2．按轉(zhuǎn)子形式不同可分為：

　　（1）凸極式發(fā)電機：轉(zhuǎn)子是凸極式。

　?。?）隱極式發(fā)電機：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。

　　（2）全水冷：定子和轉(zhuǎn)子繞組以及定子鐵芯均采用水冷，目前最大單機容量已達1200MVA.

　?。?）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，最大單機容量已達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。其單機容量可達1200MVA，大型發(fā)電機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，最大單機容量已達1700MVA.

　　（6）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，最大單機容量已達600MVA.隨著電力系統(tǒng)容量的不斷發(fā)展，要求發(fā)電機單機容量也不斷增大。隨著單機容量的增大，冷卻介質(zhì)、冷卻方式及電機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)點是廉價、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個絕對大氣壓時的氫氣，導(dǎo)熱能力是空氣的3倍）。采用氫氣冷卻的電機，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。水（一般采用凝結(jié)水）具有很高的導(dǎo)熱性能，它的相對導(dǎo)熱能力比空氣大125倍，且有化學(xué)性能穩(wěn)定、不會燃燒等優(yōu)點。但采用水冷后，也有易漏水和需增加一套水系統(tǒng)等缺點。

　　例： 發(fā)電機最廉價、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：

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

　?。?）立式安裝：水輪發(fā)電機由于轉(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)。

　　（2）旋轉(zhuǎn)磁極式：磁極旋轉(zhuǎn)。

　　6．同步發(fā)電機的主要技術(shù)數(shù)據(jù)發(fā)電機的額定技術(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)電機在設(shè)計技術(shù)條件下運行時輸出的視在功率，用“kVA”或“MVA”表示；額定功率是指發(fā)電機輸出的有功功率，用“kW”或“MW”表示。

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

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

　?。?）額定功率因數(shù)：指發(fā)電機在額定功率下運行時，定子電壓和定子電流之間允許的相角差的余弦值，即cos￠值。

　　（5）額定轉(zhuǎn)速：指正常運行時發(fā)電機的轉(zhuǎn)速，用“r／min”（每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)）表示。我國生產(chǎn)的汽輪發(fā)電機轉(zhuǎn)速均為3000r／min.

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

　　（7）額定勵磁電壓：指發(fā)電機勵磁電流達到額定值時，額定出力運行在穩(wěn)定溫度時的勵磁電壓。

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

　?。?）額定溫度：指發(fā)電機在額定功率運轉(zhuǎn)時的最高允許溫度（℃）。

　　（10）效率：指發(fā)電機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)電機的額定容量是指（ ）。

　　A.發(fā)電機在設(shè)計技術(shù)條件下運行時輸出的有功功率 B.發(fā)電機在額定工況下運行時輸出的視在功率

　　C.發(fā)電機在設(shè)計技術(shù)條件下運行時輸出的視在功率 D.發(fā)電機在額定工況下運行時輸出的有功功率

　　答案： C

　　2G311050 掌握送變電主要生產(chǎn)設(shè)備的基本知識

　　2G311051 變壓器和斷路器的類型及其特點

　　1．變壓器的類型

　　（1）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)電機發(fā)出的電能從發(fā)電機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：向廠用負荷供電的變壓器。

　?、邌樱瘋溆米儔浩鳎簡幼儔浩鞲邏簜?cè)接電力系統(tǒng)，供汽輪發(fā)電機組啟動使用。當(dāng)發(fā)電機組啟動并人系統(tǒng)，帶30％～40％負荷后，應(yīng)將該發(fā)電機組廠用電源由啟動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：

　　①單相變壓器：用于單相電路的變壓器。

　?、谌嘧儔浩鳎涸谌嚯娏ο到y(tǒng)中，一般應(yīng)用三相變壓器。

　?。?）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繞組，一個為一次繞組，另一個為二次繞組。

　?、谌@組變壓器：即在——相鐵芯上套有三個繞組，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€繞組具有公共部分的變壓器。

　?、芊至炎儔浩鳎好肯嘤梢粋€高壓繞組與兩個或多個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：

　　①有載調(diào)壓變壓器：不需停電調(diào)壓。

　?、跓o勵磁調(diào)壓變壓器：須停電調(diào)壓。

　?。?）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：

　　①油浸自冷變壓器。

　?、谟徒L(fēng)冷變壓器。

　?、蹚娖扔停▽?dǎo)向）循環(huán)風(fēng)冷變壓器。

　　④強迫油（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。

　　②銅繞組變壓器。

　　例：采用（ ）可以將發(fā)電機發(fā)出的電能從發(fā)電機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。

　?。?）雙繞組變壓器的特點它是由繞在同一個鐵芯上的兩個繞組，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，這樣便將一種等級的電壓變成同頻率的另一種等級的電壓。

　　（2）主變壓器（升壓變壓器或聯(lián)絡(luò)變壓器）的特點與廠用變壓器相比，主變壓器具有下列特點：

　?、僦髯儔浩鞯闹饕蝿?wù)是將發(fā)電機發(fā)出的機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。

　　②相對于廠用變壓器，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。

　　③一般情況下，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@組變壓器有三個變比：高壓繞組對中壓繞組的變比K12、中壓繞組對低壓繞組的變比K23、高壓繞組對低壓繞組的變比K13.

　?。?）廠用工作變壓器的特點

　?、購S用工作變壓器的聯(lián)結(jié)組別應(yīng)滿足與廠用啟動／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、單臺最大電動機正常啟動和電動機成組自啟動時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)運行。對于直接與發(fā)電機連接的廠用工作變壓器，還要考慮發(fā)電機滅磁時間對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

　?、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％。

　?、圩儔浩鞯淖杩箲?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)最大電動機啟動時，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，當(dāng)油量大于100kg時要裝在防爆小間內(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級絕緣或更高等級的絕緣，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／強迫風(fēng)冷，視變壓器的容量而定，變壓器自然冷卻／強迫風(fēng)冷的容量比一般不低于1：1.33，當(dāng)裝有防護外殼時，其額定容量不隨下降，干式變壓器的外殼和外殼防護等級應(yīng)與低壓開關(guān)柜相一致。變壓器利用時間高時宜選用節(jié)能型變壓器。

　?。?）分裂變壓器的特點

　　①當(dāng)?shù)蛪簜?cè)的一個繞組發(fā)生故障時，具有限制短路電流的作用。

　　②能減少無故障分裂母線連接的電動機向短路點提供的反饋電流。

　?、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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