畢業(yè)實習四川大學本科實習報告

1、本科實習報告學院 電氣信息學院 學生姓名 專業(yè) 電氣工程及其自動化學號 年級 指導教師 教務處制表二一七 年 三 月 十六 日課程名稱：畢業(yè)實習課程號碼：303011030實習周數(shù)：1 課程學分：3實習單位：葛洲壩水力樞紐 實習地點： 湖北省宜昌市實習時間：2016年12月9日2016年12月14日一、實習目的、要求：畢業(yè)實習是學生在校結束了全部理論課程和實踐教學環(huán)節(jié)以后所進行的一個大型綜合性實踐教學環(huán)節(jié)。由于在學校中的學習主要以理論為主，實踐的機會較少，學生們動手能力較差。畢業(yè)實習正因此產生，并作為一個獨立的項目列入專業(yè)教學計劃中的。 四年的大學就要結束了，然而對于自己所學的知識還沒能與實際

2、的生產中去實踐過，對于自己所學的知識在實際中的應可以說是知道的很少，雖然學校在平時也有試驗和課程設計之類的實踐課程，但在學校里都有老師在手把手的指點，對于實際的生產的過程知道的非常的少；而且學校中的實驗大多是模擬類實驗，我們并不了解電力系統(tǒng)實際運行的情況，實際設備的外形、尺寸也僅僅只有課本上有限的描述。由于電氣專業(yè)的特殊性，電網(wǎng)公司很難接待大規(guī)模的學生實習，所以平時獲得的實習機會較少，大部分實習機會都是弱電以及通信方面，這不利于我們理解強電系統(tǒng)實際的運行狀態(tài)，所以學院組織了電氣專業(yè)的同學統(tǒng)一去水電廠實習。在這次的畢業(yè)實習電氣專業(yè)的同學幾乎都去了葛洲壩水利樞紐進行實習，多學一些實際生產中的知識，

3、理論聯(lián)系實際，為以后走向社會，走向工作崗位打下堅實的基礎。1.1實習目的與意義畢業(yè)實習是教學與生產實際相結合的重要實踐性教學環(huán)節(jié)。在畢業(yè)實習過程中，學校也以培養(yǎng)學生觀察問題、解決問題和向生產實際學習的能力和方法為目標。培養(yǎng)我們的團結合作精神，牢固樹立我們的群體意識，即個人智慧只有在融入集體之中才能最大限度地發(fā)揮作用。通過這次畢業(yè)實習，使我在生產實際中學習到了電氣設備運行的技術管理知識、水電廠電氣主接線、水電廠電氣設備及在學校無法學到的實踐知識。在生產實踐中體會到了嚴格地遵守紀律、統(tǒng)一組織及協(xié)調一致是現(xiàn)代化大生產的需要，也是我們當代大學生所必備的素質，從而近一步的提高了我們的組織觀念。我們在實習

4、中了解到了水電站的發(fā)電、變電以及輸電系統(tǒng)以及廠用電系統(tǒng)，尤其是了解到500kV開關站的組成及運行過程，與發(fā)電廠電氣部分、電力系統(tǒng)分析、電力系統(tǒng)繼電保護以及電機學等相關專業(yè)課緊密結合。通過參觀葛洲壩和三峽水利工程，使我開闊了眼界、拓寬了知識面，為學好專業(yè)課積累必要的感性知識，為我們以后在從事電力相關工作奠定了有力的基礎。通過畢業(yè)實習，對我們鞏固和加深所學理論知識，培養(yǎng)我們的獨立工作能力和加強勞動觀點起了重要作用。與一般的實踐教學環(huán)節(jié)相比，畢業(yè)實習更具有綜合性和工程應用性，可以更好地培養(yǎng)學生工程意識和實踐能力?？傮w而言，可讓學生受到以下幾個方面的訓練：（1）理論聯(lián)系實際，將書本知識融會貫通并形成知

5、識體系，并了解其在工程中的應用。（2）實現(xiàn)專業(yè)培養(yǎng)目標。（3）得到適應現(xiàn)場、社會活動及勤于思考的訓練，提高綜合能力。本次畢業(yè)實習主要是了解水利發(fā)電、輸電的特點。我國的水利資源分布呈現(xiàn)地區(qū)分布不均的格局，水利資源主要分布于一、二級階梯的西部地區(qū)，尤其是長江的中上游地區(qū)。由于水電站是利用水位落差 ，配合水輪發(fā)電機產生電力，也就是利用水的勢能轉為水輪機的機械能，再以機械能推動發(fā)電機，從而得到電力，所以在落差較大的長江中上游地區(qū)修建了許多水電站。在水電站集中修建的地區(qū)由于經(jīng)濟發(fā)展水平受限，對于電力的需求量較低，而水利資源不豐富的東部沿海地區(qū)對電力的需求量非常高。這就產生了一個電力需求量的矛盾，為此必須

6、建設超高壓輸電、特高壓輸電系統(tǒng)以將西部地區(qū)豐富的水利資源充分利用，這也是水力發(fā)電廠的建設周期非常長的一個重要原因。1.2實習概況實習地點：湖北省宜昌市葛洲壩水利樞紐、三峽水利工程實習時間：2016年12月8日2016年12月14日實習安排：12月8日，啟程赴湖北宜昌、入住夢圓大酒店；12月9日，安全教育、參觀500kV開關站、參觀；12月10日，學習大江電廠的電氣主接線與相關設備、學習電廠勵磁系統(tǒng)結構、參觀大江電廠；12月11日，休息自由活動；12月12日，學習水電廠繼電保護課程、參觀二江電廠；12月13日，參觀三峽水利工程；12月14日，整理行李返程。二、實習主要內容：2.1安全教育2.1.

7、1安全教育的意義安全教育是實習的第一項內容，也是安全生產至關重要的一環(huán)。由于未按照操作規(guī)程而導致的事故數(shù)不勝數(shù)，所以一定要將安全意識深深地植入在心中。對于電力生產更是如此，電力企業(yè)工作人員所從事的一般是高電壓、大電流的高危險性工作，一旦發(fā)生安全事故，不僅會導致重大的人身傷亡；而且將會嚴重破壞電力生產，帶來巨大的經(jīng)濟損失。發(fā)電廠的一次事故性停機將使得許多重要負荷失去電源，直接與間接經(jīng)濟損失更是天文數(shù)字。所以此次的畢業(yè)實習也不例外，第一節(jié)課就由楊詩源工程師為我們介紹實習的安全規(guī)程與廠紀教育。2.1.2人身和設備安全電力企業(yè)一直將安全生產當作重中之重，始終遵循“安全第一，預防為主”的生產理念。眾多悲

8、慘事件告訴我們，只有按照相應的規(guī)程辦事才能有效的避免事故的發(fā)生。在此次畢業(yè)實習過程中，實習人員必須具備足夠的安全意識，具體內容如下： 在參觀實習和工作中，必須佩帶安全帽。 與設備必須保持安全距離。安全距離從人離設備的最近點算起，不同電壓等級的設備有不同的安全距離，對于不同電壓等級的電氣設備（帶電體），在設備不停電的情況下，安全距離如表1所示：額定電壓等級安全距離500kV5m330kV4m220kV3m110kV1.5m35kV1m10kV及以下（含發(fā)電機13.8kV）0.7m表1 各電壓等級的安全距離注：在事先不知設備的工作狀態(tài)情況下,需將設備視為運用中的設備(全部帶有電壓、部分帶有電壓或一

9、經(jīng)操作即帶有電壓的設備）；對機械旋轉部位、運動部位也必須保持足夠的安全距離。 電廠內欄桿不可翻越、攀爬或騎坐。 起重機作業(yè)的區(qū)域禁止站立和行走。 孔洞的蓋板禁止踩踏和行走。 在通路狹窄、濕滑和缺乏照明的情況下，必須謹防跌倒。 參觀時，按廠方指引的路線行走。 參觀水壩壩面時，要走人行道，而不能走在護欄戒車道上。 嚴禁在長江上游泳。 “三不傷害”，即不傷害自己、不傷害他人、不被他人傷害。 嚴禁任何人動任何設備。 嚴禁吸煙，嚴禁攜帶火種進入廠區(qū)。 嚴禁參觀人員進入“警戒區(qū)”。 在設備檢修時，必須繞道而行。 在電廠生產場所，不得錄音、照相或者錄影。 不得帶書包、袋子、相機、錄影設備或者其他器材進入廠房

10、。 實習人員不得使用生產場所的任何電話機。 2.1.3著裝要求和紀律由于實習現(xiàn)場有較多的旋轉機械設備，所以必須規(guī)范著裝，防止衣物被設備絞住而發(fā)生危險，具體內容如下： 不能穿戴有可能被絞住的衣物和飾物。 盡可能穿工作服進入廠區(qū)。 不可以穿過長的衣物，不能戴圍巾。 禁止穿拖鞋、短褲、背心進廠；女生不能穿裙子，長發(fā)必須盤在安全帽內。 2.2葛洲壩電廠實習2.2.1葛洲壩水利工程簡介葛洲壩水利樞紐位于中國湖北省宜昌市境內的長江三峽末端河段上，距離長江三峽出口南津關下游2.3公里。它是長江上第一座大型水電站，也是世界上最大的低水頭大流量、徑流式水電站。1971年5月開工興建，1972年12月停工，197

11、4年10月復工，1988年12月全部竣工。壩型為閘壩，最大壩高47米，總庫容15.8億立方米。總裝機容量271.5萬千瓦，其中二江水電站安裝2臺17萬千瓦和5臺12.5萬千瓦機組；大江水電站安裝14臺12.5萬千瓦機組。年均發(fā)電量140億千瓦時。首臺17萬千瓦機組于1981年7月30日投入運行。葛洲壩整個工程分為兩期，一期工程于1981年1月4日勝利實現(xiàn)大江截流，同年6月三江通航建筑物投入運行，7月30日二江電廠第1臺17萬千瓦機組開始并網(wǎng)發(fā)電。工程曾于1981年7月19日經(jīng)受了長江百年罕見的特大洪水（72000立方米/秒）考驗，大壩安然無恙，工程運行正常。一期工程于1985年4月通過國家正式

12、竣工驗收，并榮獲國家優(yōu)質工程獎，大江截流工程榮獲國家優(yōu)質工程項目金質獎。二期工程于1982年開始全面施工，1986年5月31日大江電廠第1臺機組并網(wǎng)發(fā)電，1987年創(chuàng)造了一個電站1年裝機發(fā)電6臺的中華人民共和國記錄，1號船閘及大江航道于1988年8月進行實船通航試驗。1988年12月6日最后1臺機組并網(wǎng)發(fā)電，整個工程約提前1年建成。葛洲壩水利樞紐工程由船閘、電站廠房、泄水閘、沖沙閘及擋水建筑物組成。船閘為單級船閘，一、二號兩座船閘閘室有效長度為280米，凈寬34米，一次可通過載重為1.2萬至1.6萬噸的船隊。每次過閘時間約50至57分鐘，其中充水或泄水約8至12分鐘。三號船閘閘室的有效長度為1

13、20米，凈寬為18米，可通過3000噸以下的客貨輪。每次過閘時間約40分鐘，其中充水或泄水約5至8分鐘。上、下閘首工作門均采用人字門，其中一、二號船閘下閘首人字門每扇寬97米、高34米、厚27米，質量約600噸。為解決過船與壩頂過車的矛盾，圖2-1 葛洲壩水利工程示意圖在二號和三號船閘橋墩段建有鐵路、公路、活動提升橋，大江船閘下閘首建有公路橋。兩座電站共裝有21臺水輪發(fā)電機組，其中：大江電站裝機14臺、單機容量12.5萬千瓦，二江電站裝機7臺（17萬千瓦2臺、12.5萬千瓦5臺），總裝機容量271.5萬千瓦，每年可發(fā)電157億千瓦時。電能用分別用500千伏和220千伏外輸。二江泄洪閘是葛洲壩工

14、程的主要泄洪排沙建筑物，共有27孔，最大泄洪量83900立方米/秒，采用開敞式平底閘，閘室凈寬12米，高24米，設上、下兩扇閘門，尺寸均為12×12米，上扇為平板門，下扇為弧形門，閘下消能防沖設一級平底消力池，長18米。大江沖沙閘為開敞式平底閘，共9孔，每孔凈寬12米，采用弧形鋼閘門，尺寸為12x19.5米，最大排泄量20000立方米/秒。三江沖沙閘共有6孔采用弧形鋼閘門，最大泄量10500立方米/秒。如果您是汛期到此，那么您將觀賞到：泄洪閘前，洪波涌起，驚濤拍岸。巨大的水頭沖天而起，濺起的水沫形成漫天水霧，即使您立于百米之外，也會感到水氣拂面，沾衣欲濕；如遇朗朗晴天，水霧反射的陽光

15、，在泄洪閘前形成一道彩虹，直插江中，極為壯觀。三座船閘中，大江1號船閘和三江2號船閘為中華人民共和國和亞洲之最。船閘各長280米、高34米，閘室的兩端有2扇閘門，下閘門兩扇人字型閘高34米，寬9.7米，重600噸，逆水而上的船到達船閘時上閘門關閉著，下閘門開啟著，上下游水位落差20米，船駛入閘室內，下閘門關閉，設在閘室底部的輸水閥打開，水進入閘室，約15分鐘后，閘室里的水與上游水位相平時，上閘門打開，船只駛出船閘。下水船過閘的情況下好相反。每次船只通過葛洲壩大約需要45分鐘。2.2.2二江電廠電氣一次接線 1.220kV開關站的接線方式及有關配置（1）接線方式：雙母線帶旁路，旁路母線分段（如圖

16、1所示） 母線：進、出線所連接的公共導體（結點）。 母線的功能：匯聚與分配電能（電流）。 斷路器（開關）作用：1）正常情況下用于接通或斷開電路； 2）故障或事故情況下用于切斷短路電流。 隔離開關（刀閘）作用：1）設備檢修情況下，將檢修部分與導電部分隔開一個足夠大的（明顯可見的）安全距離，保證檢修的安全； 2）正常情況下，配合斷路器進行電路倒換操作； 3）電壓等級較低、容量較小的空載變壓器及電壓互感器用隔離開關直接投切。 旁路母線與旁路斷路器的作用：檢修任一進線或出線斷路器時，使對應的進線或出線不停電。檢修任一進線或出線斷路器時，用旁路斷路器代替被檢修斷路器，并由旁路母線與有關隔離開關構成對應進

17、線或出線的電流通路。 （2）接線特點：旁路母線分段。雙母線帶旁路在電力系統(tǒng)的發(fā)電廠、變電所的一次接線中應用很普遍，但旁路母線分段卻不多見，教科書上也很少介紹，這是二江電廠220kV開關站接線方式的一個特點。將旁路母線分段并在每個分段上各設置一臺斷路器的原因是母線上的進、出線回數(shù)多，且均是重要電源或重要線路，有可能出現(xiàn)有其中兩臺斷路器需要同時檢修而對應的進、出線不能停電的情況，在這種情況發(fā)生時旁路母線分段運行、旁路斷路器分別代替所要檢修的兩臺斷路器工作，保證了發(fā)供電的可靠性。同時兩臺旁路斷路器也不可能總是處于完好狀態(tài)， 也需要檢修與維護,當其中一臺檢修例一臺處于備用狀態(tài)，這樣可靠性比旁路母線不分

18、段、僅設置一臺旁路斷路器高。（3）開關站的主要配置： 出線8 回：18E（其中7E備用）；進線7 回：17FB（FB：發(fā)電機變壓器組）；大江、二江開關站聯(lián)絡變壓器聯(lián)絡線2回；上述各線路各設置斷路器一臺、加上母聯(lián)及2臺旁路斷路器，共19臺斷路器。 （4）開關站布置型式：分相中型單列布置（戶外式）。 圖2-2 二江電廠電氣主接線2.發(fā)電機與主變壓器連接方式、機組及主變壓器型號與參數(shù) （1）發(fā)電機與主變壓器連接方式：采用單元接線方式。 （2）機組及主變壓器型號與參數(shù)：1）水輪機參數(shù)見表2：機組編號1-2#3-7#型號ZZ560-LH-1130 軸流轉槳式（雙調）ZZ500-LH-1020軸流轉槳式（

19、雙調）額定轉速54.6r/min62.5r/min飛逸轉速120r/min140r/min額定水頭18.6m18.6m最大水頭27m27m額定流量1130m³/s825m³/s葉片數(shù)量45葉片重量40t22.5t轉輪直徑1130cm1020cm制造廠家東方電機廠哈爾濱電機廠表2 水輪機參數(shù)2）發(fā)電機參數(shù)見表3：機組編號1-2#3-7#型號TS1760/200-110SF125-96/15600額定功率170MW125MW額定電壓13.8kV13.8kV額定電流8125A5980A額定功率因數(shù)0.875(滯后)0.875（滯后）定子接法5Y3Y額定轉子電壓494V483V額定

20、轉子電流2077A1653A磁極對數(shù)5548制造廠家東方電機廠哈爾濱電機廠表3 發(fā)電機參數(shù)3） 主變壓器參數(shù)及型號編號1-2#3-7#型號SSP3-200000/220 SSP3-150000/220額定容量200MVA150MVA電壓比242±2×2.5%/13.8242±2×2.5%/13.8連接組號Yo/-11 Yo/-11 短路電壓百分數(shù)13.1%-13.8% 13.1%-13.8% 冷卻方式強迫油循環(huán)導向風冷（改進后） 強迫油循環(huán)導向風冷（改進后） 制造廠家沈陽變壓器廠沈陽變壓器廠表4 主變參數(shù)3.廠用6kV系統(tǒng)與發(fā)電機組的配接方式 采用分支接

21、線方式(僅36F有此分支，如圖1），分支接線是機組與主變壓器采用單元接線或擴大單元接線方式下獲得廠用電的一種常用方法。在有廠用分支的情況下，為保證對廠用分支供電可靠性，必須作到： （1）發(fā)電機出口母線上設置隔離開關； （2）隔離開關安裝位置應正確。 葛洲壩二江電廠的廠用分支就是按照上述原則進行配置的，因此，具有所要求的可靠性。（葛洲壩電廠將該分支上的降壓變壓器稱為“公用變壓器”）。為提高對廠用分支供電的可靠性，在3F6F出口母線上加裝了出口斷路器。這樣當機組故障時出口斷路器跳閘切除故障，主變壓器高壓斷路器不再分閘，不會出現(xiàn)機組故障對應6kV分段短時停電情況。公用變壓器的型號與參數(shù)（21B、24

22、B），3F-6F出口斷路器型號參數(shù)（ABB)見下表5。型號HECI-3-R額定工作電流9000A額定開斷電流100kA動穩(wěn)定電流300kA熱穩(wěn)定電流100kA，1s全分閘時間<60ms合閘時間<48ms最大運行電壓24kV表5 出口斷路器參數(shù)4.發(fā)電機中性點的接地方式 發(fā)電機中性點經(jīng)消弧線圈接地（如圖2所示），發(fā)電機中性點經(jīng)消弧線圈接地情況下的等效電路如圖3所示。發(fā)電機定子繞組或引出線（包括分支引線）發(fā)生單相接地時，流過接地點的電容電流是超前接地相相電壓90度的（將電容電流參考方向選定為由設備流向地網(wǎng)），而流過消弧線圈的電流是滯后接地相相電壓90度的（參考方向與電容電流方向一致），

23、二者正好反相。實際經(jīng)驗證明： （1）若流過接地點的電流>30A，則在接地點產生永久性電弧，發(fā)電機定子繞組、鐵芯或有關設備將被嚴重燒損。 （2）10A<接地電流<30A，則在接地點產生間歇性電弧，既會燒損設備，又會引起過電壓。由于流過消弧線圈的電流對電容電流具有抵償（補償）作用，合理選擇補償度k（k=IL/Idc)，就可以使得流過接地點的實際電流(Id)在10A以下，這樣永久性與間歇性電弧均不會產生，保證了發(fā)電機定子繞組或引出線發(fā)生單相接地時，設備不受損壞。由于消弧線圈具有消除電弧作用，故因此而得名。圖2-3 發(fā)電機中性點接地示意圖圖2-4 等效電路圖2.2.3大江電廠電氣一次

24、接線1.500kV開關站接線方式及相關設備配置 （1）接線方式：采用3/2接線（見圖4）。 選擇3/2接線方式，是基于開關站重要性考慮的。因為開關站進出線回數(shù)多，且均是重要電源與重要負荷，電壓等級高、輸送容量大、距離遠，母線穿越功率大（最大2820 MVA），并通過葛洲壩 500kV 換流站與華東電網(wǎng)并網(wǎng)，既是葛洲壩電廠電力外送的咽喉，又是華中電網(wǎng)重要樞紐變電站。圖2-5 大江電廠電氣主接線（2）布置型式：分相中型三列布置（戶外式）。 （3）開關站有關配置：開關站共6串，每串均作交叉配置。（交叉配置：一串的2回線路中，一回是電源或進線，另一回是負荷或出線。） 交叉配置是3/2接線方式普遍的配置

25、原則，作交叉配置時，3/2接線可靠性達到最高。因為這種配置在一條母線檢修例一條母線故障或2 條母線同時故障時電源與系統(tǒng)仍然相連接，(在系統(tǒng)處于穩(wěn)定條件下）仍能夠正常工作。16串的出線分別是：葛鳳線、葛雙1回、葛雙2回、葛崗線、葛換2回、葛換1回。其中葛鳳線、葛雙2回、葛崗線首端分別裝設并聯(lián)電抗器（DK）。因為這三回出線電氣距離長、線路等效電感及電容量大，“電容效應”的影響嚴重，裝設并聯(lián)電抗器后，可以有效防止過電壓的產生（過電壓現(xiàn)象最嚴重的情況是線路空載）、適當?shù)馗纳凭€路無功功率的分布、從而使系統(tǒng)潮流分布的合理性與經(jīng)濟性得到相應的改善。2.發(fā)電機與主變壓器的連接方式，有關設備的型號參數(shù) （1）連

26、接方式：采用擴大單元接線方式（見圖4）。 由于主變壓器連接 2臺發(fā)電機，且13串進線由二臺主變壓器并聯(lián)，所以在發(fā)電機出口母線上設置了斷路器。這樣當一臺發(fā)電機故障時，僅切除故障發(fā)電機，本串上其他發(fā)電機仍能正常工作，最大限度保證了對系統(tǒng)供電的可靠性。 （2）有關設備的型號參數(shù)型號SFP-300000/500額定容量300MVA電壓比550/13.8連接組號Y0/D-11冷卻方式強迫油循環(huán)導向風冷制造廠家西安變壓器廠表6 主變參數(shù)3.發(fā)電機組制動電阻的設置 （1）設置制動電阻的原因 大江電廠外送有功功率很大，當系統(tǒng)故障或出線跳閘時，原動機（水輪機）的輸入功率由于慣性作用不可能迅速減小，此時發(fā)電機發(fā)出

27、功率總和大于線路輸出功率總和，機組轉子的制動力矩小于拖動力矩，轉子在原有旋轉速度基礎上加速，從而導致機組與系統(tǒng)不同步，造成振蕩或失步，機組被迫解列，甚至引起整個系統(tǒng)瓦解。設置制動電阻后，制動電阻在上述情況下通過繼電保護或自動裝置自動投入。制動電阻作為負載吸收故障時有功功率的“多余”部分，因而對轉子加速起制動作用，保證機組與系統(tǒng)正常運行。（2）制動電阻投入的時間：2S。4.GIS系統(tǒng)GIS，即Gas Insulated Switchgear的首字母縮寫，即氣體絕緣全封閉組合電器。GIS由斷路器、隔離開關、接地開關、互感器、避雷器、母線、連接件和出線終端等組成，這些設備或部件全部封閉在金屬接地的外

28、殼中，在其內部充有絕緣性能和滅弧性能優(yōu)異的SF6（六氟化硫）氣體作為絕緣和滅弧介質，故也稱SF6全封閉組合電器。SF6氣體是迄今最為理想的絕緣及滅弧介質，以其為介質而產生的組合電器設備在生茶及運行中有著相當?shù)膬?yōu)勢。SF6全封閉組合電器利用SF6氣體的優(yōu)異的絕緣性能，代替常態(tài)空氣絕緣的高壓開關柜和輸電間隔，在與敞開式電器的競爭中已經(jīng)體現(xiàn)出其優(yōu)勢。因為采用SF6氣體絕緣不僅能夠大大縮小絕緣距離，而且SF6斷路器的滅弧介質是完全封閉的，所以組合電器尺寸也可以縮小，同時噪音也小，還可以防止污穢的污染。GIS設備自20世紀60年代實用化以來，已廣泛運行于世界各地。GIS不僅在高壓、超高壓領域被廣泛應用，

29、而且在特高壓領域也被使用。與常規(guī)敞開式變電站相比，GIS的優(yōu)點在于結構緊湊、占地面積小、可靠性高、配置靈活、安裝方便、安全性強、環(huán)境適應能力強，維護工作量很小，其主要部件的維修間隔不小于20年。GIS是各高壓電器的集合，通常采用積木式結構，斷路器、隔離開關、接地開關、互感器等元件均可隨意組合。其整體性能的提高還有賴于各組件性能的提高。分述如下：（1）斷路器 斷路器是GIS中最重要的設備之一，由于SF6氣體具有優(yōu)良的絕緣性能和滅弧性能，因而SF6氣體絕緣斷路器具有尺寸小、重量輕、開斷容量大、維護工作量小等優(yōu)點。目前SF6斷路器最高工作電壓已達765kV，開斷電流已達80kA，額定電流已達12kA

30、。SF6斷路器應用在高壓、超高壓領域的同時，也在圖2-6 運行中的GIS設備向中壓1035kV級發(fā)展，除了采用壓氣式滅弧室外，還出現(xiàn)了采用旋弧式和自能吹弧式滅弧室的新型SF6斷路器。SF6和真空滅弧技術的確立和發(fā)展，新型材料及多種觸頭形式(自動觸頭、多點觸頭等)的出現(xiàn)，使開關的開通和通流能力大大提高。滅弧結構中利用了電弧能量或開斷電流產生的磁場，不僅降低了開關的機械應力，而且減小了滅弧結構的徑向尺寸，成為當前的發(fā)展方向。滅弧方式的改進意味著操作能量的減少，機械性能的改善，外型尺寸更為緊湊，維護工作隨之減少，工作更加安全可靠。斷路器斷口正在減少，300kV以下為單斷口、500kV以下為雙斷口的現(xiàn)

31、狀有望在近幾年內得到突破。在未來的幾年里，特高壓斷路器有可能只有1個斷口，從而只需很小的驅動能力。傳統(tǒng)的瓷絕緣材料正被復合絕緣材料所取代，使得斷路器重量更輕，結構更加簡化。（2）隔離開關和接地開關 隔離開關主要用于電路無電流投入和切除，動觸頭一般由電力操作機構驅動的絕緣旋桿傳動。為了適應不同的電氣主接線和GIS結構布置的需要，隔離開關具有多種結構形式，從而保證了GIS整體設計時的靈活性。隔離開關未來的發(fā)展趨勢是：隨著斷路器結構的進一步縮小，重量的進一步減輕，隔離開關和斷路器有可能集成在一起。（3）電流互感器(CT) 長期以來，GIS一直采用電磁式電流互感器取得測量和保護信號，這種CT

32、是按機電式繼電器的要求設計的，需要較大的輸入功率，功率損耗大，體大笨重；且受鐵芯磁飽和影響，大大降低了互感器的測量精度，使用中不得不將測量信號和保護信號分開；高壓電流互感器內部充油，如果密封不好，極易漏油，故障時容易發(fā)生爆炸等。近年來出現(xiàn)的光電電流傳感器(MOCT)無此缺點，且頻率響應范圍寬、精度高、不受電磁干擾等。MOCT是應用法拉第元件構成的電流傳感器，它所檢測的信號是被測電路的磁場而不是電流，來自光纖的自然光經(jīng)過法拉第元件時會產生與交變磁場強度成正比的旋轉光，經(jīng)過光電二極管(O/E)變成電信號，經(jīng)放大后輸出。（4）電壓互感器(PT)GIS中的PT分為電容分壓式和電磁式2種，因電磁式高電壓

33、PT在制造上有困難，300kV以上的PT一般采用電容式，300kV及以下的PT一般才采用電磁式。無論哪種形式，和CT一樣，也都存在易飽和、易滲油、易爆炸、精度低、體大笨重等缺陷。EOVT是近年來新出現(xiàn)的有望取代傳統(tǒng)PT的光電傳感器，EOVT是根據(jù)泡克爾斯(Pockels)效應的原理工作的，整個裝置由3個部分構成：承受被測電壓的光學晶體、光學元件(包括發(fā)光二極管)、光電二極管和光纖、電子組件(模擬與數(shù)字處理單元和數(shù)模轉換器)。EOVT的晶體裝在充有SF6氣體的金屬筒中。由于泡克爾斯元件(晶體)光的雙折射率隨電場強度而變化，因此可以根據(jù)光電二極管的輸出電壓來確定施加于晶體上的電場強度亦即電壓的大小

34、。美國紐約電力局早在1996年就將這種EOVT安裝在一個345kV變電站中試運行。雖然GIS設備有眾多優(yōu)點，但是一旦設備內部發(fā)生故障，由于帶電設備距離較近，GIS設備的內部閃絡故障通常發(fā)生在安裝或大修后投運的一年內，根據(jù)統(tǒng)計資料，第一年設備運行的故障率為0.53次/間隔，第二年則下降到0.06次/間隔，以后趨于平穩(wěn)。根據(jù)運行經(jīng)驗，隔離開關和盆型絕緣子的故障率最高，分別為30%及26.6%；母線故障率為15%；電壓互感器故障率為11.66%；斷路器故障率為10%；其他元件故障率為6.74%。因此，在運行的第一年里，運行人員要加強日常的巡視檢查工作，特別是對隔離開關的巡視，在巡查中主要留意SF6氣

35、體壓力的變化，是否有異常的聲音（音質特性的變化、持續(xù)時間的變化）、發(fā)熱和異常氣味、生銹等現(xiàn)象。如果GIS有異常情況，必須及時對懷疑的設備進行檢測。2.2.4水電站繼電保護（1）線路保護A、主保護（滿足全范圍速動的保護）：1）光纖保護高壓輸電線路光纖保護按照原理分為：縱聯(lián)光纖電流差動保護、縱聯(lián)光纖方向（距離保護）和光纖遠方跳閘時保護三種。按照光釬通道傳輸方向分為：專用光纖通道和復用光纖通道。與傳統(tǒng)縱聯(lián)保護相似，線路兩側的光纖保護裝置必須看作一個整體，兩側配置同型號及同版本的保護裝置。2）高頻距離保護，通常500kV及以上為允許式，220kV為閉鎖式。B、后備保護1）距離保護三段距離保護是反應故障

36、點至保護安裝地點之間的距離(或阻抗)。并根據(jù)距離的遠近而確定動作時間的一種保護裝置。該裝置的主要元件為距離(阻抗)繼電器，它可根據(jù)其端子上所加的電壓和電流測知保護安裝處至短路點間的阻抗值，此阻抗稱為繼電器的測量阻抗。當短路點距保護安裝處近時，其測量阻抗小，動作時間短;當短路點距保護安裝處遠時，其測量阻抗增大，動作時間增長，這樣就保證了保護有選擇性地切除故障線路。目前廣泛采用具有三段動作范圍的時限特性。三段分別稱為距離保護的、段，它們分別與電流速斷、限時電流速斷及過電流保護相對應。距離保護的第段是瞬時動作的，它的保護范圍為本線路全長的8085%;第段與限時電流速斷相似,它的保護范圍應不超出下一條

37、線路距離第段的保護范圍，并帶有高出一個t的時限以保證動作的選擇性;第段與過電流保護相似，其起動阻抗按躲開正常運行時的負荷參量來選擇，動作時限比保護范圍內其他各保護的最大動作時限高出一個t。2）零序保護三段零序保護就是利零序電流使繼電器動作來指示接地故障線路的一種保護。對于架空線路，一般采用由三電流互感器接成零序電流濾過器的接線方式，三相電流互感器的二次電流相量相加后流入繼電器。當三相對稱運行時，流入繼電器的電流等于零，只有當不對稱運行時(如發(fā)生單相接地)零序電流才流過繼電器，當零序電流流過繼電器時，繼電器動作并發(fā)出信號。（2）斷路器保護A、失靈保護斷路器失靈保護是指故障電氣設備的繼電保護動作發(fā)

38、出跳閘命令而斷路器拒動時，利用故障設備的保護動作信息與拒動斷路器的電流信息構成對斷路器失靈的判斷，能夠以較短的時限切除同一個廠站內其他有關的斷路器，從而使得停電范圍限制在最小范圍內，從而保證整個電網(wǎng)的穩(wěn)定運行，避免造成發(fā)電機、變壓器等故障元件的嚴重燒損和電網(wǎng)的崩潰瓦解事故。1）單相跟跳2）延時三跳3）延時跳相鄰斷路器B、死區(qū)保護繼電保護的電流輸入量通常取自斷路器附近的電流互感器，當電流互感器與斷路器之間的這一小段導線上發(fā)生了短路故障時，可能出現(xiàn)這樣一種情況，即：短路電流通過電流互感器而不通過斷路器，即使保護動作，也不能切除該故障。也就是說，電流互感器與斷路器之間的區(qū)間為保護死區(qū)。專門為這一死區(qū)

39、設置的保護即為死區(qū)保護。A、 三相不一致保護采用分相操作機構的斷路器在運行中由于各種原因，斷路器三相可能斷開一相或者兩相，造成三相不一致，即非全相運行。斷路器三相不一致會導致零序、負序電流較大，如果這些零序電流和負序電流持續(xù)時間很長，就會導致重負荷線路的零序保護四段越級誤動作。斷路器三相不一致保護分為兩種：1）斷路器本體的三相不一致保護； 2）保護裝置的三相不一致保護。三相不一致保護是利用斷路器輔助觸點，直接跳開三相B、 重合閘保護電力系統(tǒng)運行經(jīng)驗表明，架空線路絕大多數(shù)的故障都是瞬時性的，永久性故障不到10%，故障切除后，電弧將自動熄滅，短路處的絕緣可以恢復。因此，自動將斷路器重合，可以提高供

40、電可靠性，減少停電損失，并提高電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定水平，增大高壓線路的送點容量。若重合于永久性故障時，保護裝置立即不帶延時、無選擇性斷開斷路器以防止故障擴大。因此，常常安裝自動重合閘裝置。（3）短引線保護短引線保護是指3/2斷路器接線或者橋型接線或擴大單元接線中，當兩個斷路器之間所接線路或者變壓器停用時，由于該線路或變壓器的主保護退出，兩個斷路器之間的一小段聯(lián)線成為保護死區(qū)。為此，通過新增電流差動保護（該保護引入這兩個斷路器的CT信號作為差動信號），來識別并切除這一段連線上的故障，稱之為短引線保護。（4）母線保護采用母線差動保護。正常運行狀態(tài)下，進出電流的大小相等，相位形同。但是如果母線發(fā)生故障

41、，這一平衡就會被破壞。有的保護采用比較電流是否平衡，有的保護采用比較電流相位是否一致，有的而這兼?zhèn)?，一旦判別出母線故障，立即啟動保護動作元件，跳開母線上的所有斷路器。如果雙母線并列運行，有的保護會有選擇的跳開母聯(lián)開關和有故障母線的所有進出線斷路器，從而縮小停電范圍。以上，便是母線差動保護的原理。母線差動保護可以分成：A、 母線完全差動保護 母線完全差動保護是將母線上所有的各個連接元件的電流互感器按同名相、同極性連接到差動保護，電流互感器的特性與變比均應相同，若變比不能相同時，可采用補償變流器進行補償。B、 母線不完全差動保護（5）變壓器保護A、主保護：1）變壓器差動保護變壓器差動保護主要用來保

42、護雙繞組或三繞組變壓器繞組內部及其引出線上發(fā)生的各種相間短路故障，同時也可以用來保護變壓器單相匝間短路故障。在然組變壓器的兩側均裝設電流互感器，其二次側按照循環(huán)電流法接線。也就是說，如果兩側電流互感器的同極性端都朝向母線測，則將同極性端子相連，并在兩接線間并聯(lián)接入電流繼電器。2）重瓦斯保護瓦斯保護反映的是變壓器的內部故障。正常運行時，氣體繼電器充滿油、開口杯浸在油內，處于上浮位置，干簧觸點斷開。當變壓器內部故障嚴重時，產生強烈的瓦斯氣體，使變壓器的內部壓力突增，產生很大的油流向油枕方向沖擊，因油流沖擊擋板，擋板克服彈簧的阻力，帶動磁鐵向干簧觸點方向移動，使得干簧觸點接通，作用于跳閘。重瓦斯是由

43、于變壓器內有嚴重故障，使變壓器油受熱迅速膨脹沖向油枕時，重瓦斯內擋板被沖開一定角度，接通繼電器，產生信號。B、后備保護：1）過勵磁保護當發(fā)電機或變壓器發(fā)生過勵磁故障時，鐵心的工作磁密升高導致其出現(xiàn)飽和使得鐵損增加。鐵心飽和還會使漏磁場增強，漏磁通在穿過鐵心表面和相應結構件中引起的渦流損耗也相應增加。由這些附加損耗引起的溫升有可能導致設備絕緣的損壞。由于現(xiàn)代大型發(fā)電機、變壓器的額定工作磁密接近其飽和磁密，使得過勵磁故障的后果更加嚴重。并且，對于發(fā)電機-變壓器組，其電壓和頻率都會大幅度偏離額定值，有可能出現(xiàn)因電機轉速偏而電壓接近額定值時由低頻產生的過勵磁故障。因此，引入了過勵磁保護。2）三側過流保

44、護三側過流保護，也就是在三繞組變壓器三側都裝設過流保護。當變壓器任何一側的母線發(fā)生短路故障時，過流保護動作。因為三側都裝有過流保護，能夠使其有選擇的切除故障，而不需要使變壓器停運，各側的過流保護可以作為本側母線、線路的后備保護，主電源側的過流保護就可以作為其他兩側和變壓器的后備保護。3）零序過流保護4）輕瓦斯保護輕瓦斯保護用于變壓器內部故障較小的情況。發(fā)生輕微故障時，排除的瓦斯氣體緩慢上升而進入氣體繼電器，使得油面下降，開口杯產生的支點為軸逆時針方向轉動，使得干簧觸點接通，發(fā)出信號。（6）機組保護主保護：A、發(fā)電機差動保護發(fā)電機差動保護分為：1）比率制動式差動保護，其為發(fā)電機內部相間短路故障的

45、主保護；2）不完全縱差保護，即指發(fā)電機（或發(fā)電機組）內部故障的主保護，它既能顧反映發(fā)電機（或發(fā)電機組）內部各種相間短路故障，也能夠反映匝間短路和分支繞組的開焊故障。3）標記式差動保護，將它應用于發(fā)電機、變壓器等作為內部故障的主保護。差動保護是利用基爾霍夫電流定理工作的，當發(fā)電機正常工作或者區(qū)外故障時，將其看作理想發(fā)電機，則流入變壓器的電流和流出的電流（折算后的電流）相等，差動繼電器不動作。而當發(fā)電機內部故障時，兩側（或三側）向故障點提供短路電流，差定保護感受到的二次電流的和正比于故障點電流，差動繼電器動作。在下列情況下，不使用差動保護：1）差動保護二次回路及電流互感器回路有變動或者進行校驗時；

46、2）繼電保護人員測定差動回路電流相量及差壓；3）差動保護互感器一相斷線或回路開路；4）差動保護出現(xiàn)明顯的異?，F(xiàn)象；5）誤動跳閘；6）額定容量比較小的發(fā)電機；7）35kV以下的一般不使用差動保護。B、匝間保護匝間保護有以下幾種構成方式：1）橫差保護。當定子繞組出現(xiàn)并聯(lián)分支且發(fā)電機中性點側有六個引出頭時采用。橫差保護接線簡單、動作可靠、靈敏度高。2）零序電壓原理的匝間保護。采用專門電壓互感器測量發(fā)電機三個相電壓不對稱而生成的零序電壓，該保護由于采用了三次諧波制動，因此，大大提高了保護的靈敏低與可靠性。3）負序功率方向匝間保護。利用負序功率方向判斷發(fā)電機內部不對稱還是系統(tǒng)不對稱故障，保護的靈敏度很高

47、，今年來運行表明該保護在區(qū)外故障時發(fā)生誤動必須增加動作時延，故限制了其使用。C、橫差動保護（7）葛洲壩電廠采用的繼電保護措施葛洲壩電廠的繼電保護采用的就是微機保護。（1）發(fā)電機、變壓器保護葛洲壩電廠大江、二江均采用的是WYB系列微機型發(fā)電機、變壓器保護裝置。WYB系列微機型發(fā)電機、變壓器保護裝置由管理機系統(tǒng)、功能子系統(tǒng)和出口層構成，各系統(tǒng)層在電器結構上均相對獨立，必須的聯(lián)結處均經(jīng)光電隔離。（2）線路保護目前，在葛洲壩電廠運用較多的是北京四方公司的CSL-100、CSC-100系列線路保護，以及南京南瑞繼保公司的LFP-900、RCS-902/931系列線路保護。雙重化配置的定義：1）每套完整、

48、獨立的保護裝置應能夠處理可能發(fā)生的所有類型的故障；2）兩套保護之間沒有任何電氣聯(lián)系，當其中一套保護退出時不應該影響另一套保護的運行；3）兩套保護的電壓回路取自電壓互感器的不同二次繞組，電流回路應該分別取自電流互感器相互獨立的繞組；4）每套保護裝置的直流電源獨立；5）兩套保護的跳閘回路應該與斷路器的兩個跳閘線圈分別是一一對應的關系；6）應配置兩套獨立的通信設備，兩套通信設備分別使用獨立的電源；7）與其他保護、設備的配合回路也應該遵循相互獨立的原則。（3）安全自動裝置安全自動裝置是指電力系統(tǒng)中發(fā)生故障或者出現(xiàn)異常運行狀態(tài)時，為了確保電網(wǎng)安全與穩(wěn)定運行，起控制作用的自動裝置。它們能夠用于：1）防止系

49、統(tǒng)穩(wěn)定破壞或事故擴大，造成大面積停電；2）防止對重要用戶的供電時間中斷。利用安裝自動裝置進行母線保護。二江電廠的母線保護分別為南瑞公司生產的RCS-915AB微機母線保護及四方公司生產的CSC-150微機母線保護。母線保護應該適應被保護母線的各種運行方式：1）應能夠在雙目線分組或分段運行時，有選擇性的切除故障母線；2）應能夠自動適應雙目線連接元件運行位置的切換。切換過程中保護不應該誤動作，不應造成電流互感器的開路；切換過程中，母線發(fā)生故障，保護應能正確動作切除故障；切換過程中，區(qū)外發(fā)生故障時，保護不應該誤動作。3）母線充電合閘于有故障的母線時，母線保護應能夠正確動作切除故障母線。2.2.5實習

50、參觀葛洲壩電站自投運以來，機組平均年運行小時數(shù)在6000小時以上，運行多年的500kV開關站等輸變電系統(tǒng)設備存在不同程度的老化和銹蝕，整體性能降低。葛洲壩水力發(fā)電廠大江電廠是華中電網(wǎng)的主力電網(wǎng)，500kV開關站是華中電網(wǎng)的樞紐變電站，主要擔負大江電廠的電能外送，除此之外，還轉接了二江電廠、隔河巖電廠的電能外送，輸向湖北、湖南和上海地區(qū)；與此同時，開關站的500kV線路還擔負著華中電網(wǎng)穩(wěn)定措施的信號外送任務。為了充分發(fā)揮三峽-葛洲壩樞紐的綜合效益，解決與三峽電站聯(lián)合運行流量不匹配問題，長江電力對葛洲壩電站500kV開關站及設備進行了技術改造，將原敞開式開關站改造為戶內GIS開關站。2011年7月

51、，對葛洲壩500千伏GIS開關站現(xiàn)場改造正式動工。在近兩年的時間里，葛洲壩電廠、檢修廠等單位先后完成了土建施工、機電設備安裝和線路轉接調試等工作。2013年4月，葛洲壩500千伏GIS開關站最后一項試驗順利通過，標志著其正式全部投運，運行了近30年的老開關站“退役”。與“老站”相比，新站占地面積更小，不受外部環(huán)境影響，設備運行更加穩(wěn)定，利于維護和檢修。新站設備運行狀態(tài)全部數(shù)字化，可以通過網(wǎng)絡分析，對電站設備的運行做出趨勢判斷，達到“分析過去，掌控現(xiàn)在，預測未來”的智能化運行管理要求。同年7月，葛洲壩500千伏GIS開關站送電調試工作順利完成，葛洲壩GIS母線及三串、五串設備成功并網(wǎng)運行。GIS

52、開關站的電氣主接線仍采用原3/2斷路器接線方式，共6串18個間隔，進線6回、出線6回。隨著500千伏GIS開關站改造成功，二江電廠的220kV開關站的改造也漸漸寫上日程。我們在楊工的帶領下參觀了二江電廠變壓器部分、220KV開關站、電廠的勵磁裝置等。參觀變壓器時，知道了穿墻套管、硬母線、軟母線、變壓器的冷卻方式等相關概念，以往這些概念都是很抽象的寫在書上的，這次一一具體的呈現(xiàn)在眼前感覺一下子清晰了起來。參觀開關站，知道了沒有變壓器的變電站叫做開關站，對220KV母線，隔離開關，斷路器，電流互感器，電壓互感器，避雷器，阻波器，懸式和支持式絕緣子長什么樣子，他們在大腦中的印象更加清晰了。參觀開關站

53、時，楊工總是讓我們在大腦中有雙母線帶旁路接線、旁路母線分段的接線方式的圖像，然后對于初學者，對應開關站的單相連接想想。這樣在他的指導下，對這種接線方式有了直接的認識。在現(xiàn)場，他還說了很多知識點，比如看輸電線路的電壓等級，可以從分裂導線數(shù)和絕緣子片數(shù)來確定；對避雷器的“關門打狗式”和“守大門式”的安裝方法有了大致的了解。我們還參觀了500kV開關站，與220kV站不同， 500kV開關站的避雷器是守大門式的，避雷器設置在每相的進線上，直接把雷電消滅在開關站外面。同時避雷器下面的表盤中的數(shù)字顯示的是避雷器的使用次數(shù)。一臺半斷路器接線復雜，我們用楊工的方法只看一相，在他的口訣“母線側有隔離開關，中間

54、斷路器兩側有隔離開關，進出線上有隔離開關”，我們很快將現(xiàn)場的接線和圖紙上的主接線聯(lián)系了起來。圖2-7 500kV開關站電氣主接線在最后，我們看到了GIS裝置，500kV開關站可以被裝在一個廠房里，GIS的優(yōu)點在這種情況下顯露出來。GIS裝置是密閉的，其中充滿了六氟化硫氣體，該氣體的絕緣強度是空氣的六倍以上，所以在500kV的電壓等級也不需要像在空氣中那樣采用如此大的距離以保證絕緣。GIS裝置絕對是經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)電廠與變電站的首選。2.3三峽電廠實習2.3.1三峽水利工程簡介三峽工程全稱為長江三峽水利樞紐工程。三峽大壩為混凝土重力壩，大壩長2335米，底部寬115米，頂部寬40米，高程185米，正

55、常蓄水位175米。大壩壩體可抵御萬年一遇的特大洪水，最大下泄流量可達每秒鐘10萬立方米。整個工程的土石方挖填量約1.34億立方米，混凝土澆筑量約2800萬立方米，耗用鋼材59.3萬噸。水庫全長600余千米，水面平均寬度1.1千米，總面積1084平方千米，總庫容393億立方米，其中防洪庫容221.5億立方米，調節(jié)能力為季調節(jié)型。三峽水電站的機組布置在大壩的后側，共安裝32臺70萬千瓦水輪發(fā)電機組，其中左岸14臺，右岸12臺，地下6臺，另外還有2臺5萬千瓦的電源機組，總裝機容量2250萬千瓦，遠遠超過位居世界第二的巴西伊泰普水電站。圖2-8 三峽大壩工程示意圖三峽電站初期的規(guī)劃是26臺70萬千瓦的

56、機組，也就是裝機容量為1820萬千瓦，年發(fā)電量847億度。后又在右岸大壩“白石尖”山體內建設地下電站，建6臺70萬千瓦的水輪發(fā)電機。再加上三峽電站自身的兩臺5萬千瓦的電源電站，總裝機容量達到了2250萬千瓦。 中國長江三峽集團公司1日宣布，截至2014年12月31日24時，三峽電站全年發(fā)電量達988億千瓦時，創(chuàng)單座水電站年發(fā)電量新的世界最高紀錄，并首度成為世界上年度發(fā)電量最高的水電站。三峽電站全年累計發(fā)電988億千瓦時，相當于減少4900多萬噸原煤消耗，減少近一億噸二氧化碳排放。如果每千瓦時電能對GDP的貢獻按10元計算，三峽電站全年發(fā)出的清潔電能，相當于為國家?guī)觿?chuàng)造了近一萬億元財富。這也為國家“穩(wěn)增長、調結構、惠民生”注入了強大動力。三峽工程分三期，總工期18年。一期5年（19921997年），主要工程除準備工程外，主要進行一期圍堰填筑，導流明渠開挖。修筑混凝土縱向圍堰，以及修建左岸臨時船閘（120米高），并開始修建左岸永久船閘、升爬機及左岸部分