國(guó)電集團(tuán)招聘考試2-12-綜合知識(shí)--電廠基礎(chǔ)知識(shí)

1、火力發(fā)電廠基本生產(chǎn)過程第一部分 概 述以煤、石油或天然氣作為燃料的發(fā)電廠統(tǒng)稱為火電廠。山東省的電廠95%以上是火力發(fā)電廠。1、火電廠的分類（1）按燃料分類：燃煤發(fā)電廠，即以煤作為燃料的發(fā)電廠；鄒縣、石橫青島等電廠燃油發(fā)電廠，即以石油（實(shí)際是提取汽油、煤油、柴油后的渣油）為燃料的發(fā)電廠；辛電電廠燃?xì)獍l(fā)電廠，即以天然氣、煤氣等可燃?xì)怏w為燃料的發(fā)電廠；余熱發(fā)電廠，即用工業(yè)企業(yè)的各種余熱進(jìn)行發(fā)電的發(fā)電廠。此外還有利用垃圾及工業(yè)廢料作燃料的發(fā)電廠。（2）按原動(dòng)機(jī)分類：凝汽式汽輪機(jī)發(fā)電廠、燃汽輪機(jī)發(fā)電廠、內(nèi)燃機(jī)發(fā)電廠和蒸汽-燃汽輪機(jī)發(fā)電廠等。（3）按供出能源分類：凝汽式發(fā)電廠，即只向外供應(yīng)電能的電廠；熱電

2、廠，即同時(shí)向外供應(yīng)電能和熱能的電廠。（4）按發(fā)電廠總裝機(jī)容量的多少分類：小容量發(fā)電廠，其裝機(jī)總?cè)萘吭?00MW以下的發(fā)電廠；中容量發(fā)電廠，其裝機(jī)總?cè)萘吭?00250MW范圍內(nèi)的發(fā)電廠；大中容量發(fā)電廠，其裝機(jī)總?cè)萘吭?50600MW范圍內(nèi)的發(fā)電廠；大容量發(fā)電廠，其裝機(jī)總?cè)萘吭?001000MW范圍內(nèi)的發(fā)電廠；特大容量發(fā)電廠，其裝機(jī)容量在1000MW及以上的發(fā)電廠。（5）按蒸汽壓力和溫度分類：中低壓發(fā)電廠，其蒸汽壓力在3.92MPa（40kgfcm2）、溫度為450的發(fā)電廠，單機(jī)功率小于25MW；地方熱電廠。高壓發(fā)電廠，其蒸汽壓力一般為9.9MPa（101kgfcm2）、溫度為540的發(fā)電廠，單機(jī)

3、功率小于100MW；超高壓發(fā)電廠，其蒸汽壓力一般為13.83MPa（141kgfcm2）、溫度為540540的發(fā)電廠，單機(jī)功率小于200MW；亞臨界壓力發(fā)電廠，其蒸汽壓力一般為16.77MPa（171 kgfcm2）、溫度為540540的發(fā)電廠，單機(jī)功率為30OMW直至1O00MW不等；超臨界壓力發(fā)電廠，其蒸汽壓力大于22.llMPa（225.6kgfcm2）、溫度為550550的發(fā)電廠，機(jī)組功率為600MW及以上，德國(guó)的施瓦茨電廠。（6）按供電范圍分類：區(qū)域性發(fā)電廠，在電網(wǎng)內(nèi)運(yùn)行，承擔(dān)一定區(qū)域性供電的大中型發(fā)電廠；孤立發(fā)電廠，是不并入電網(wǎng)內(nèi)，單獨(dú)運(yùn)行的發(fā)電廠；自備發(fā)電廠，由大型企業(yè)自己建造，

4、主要供本單位用電的發(fā)電廠（一般也與電網(wǎng)相連）。2、火電廠的生產(chǎn)流程及特點(diǎn)火電廠的種類雖很多，但從能量轉(zhuǎn)換的觀點(diǎn)分析，其生產(chǎn)過程卻是基本相同的，概括地說是把燃料（煤）中含有的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿倪^程。整個(gè)生產(chǎn)過程可分為三個(gè)階段： 燃料的化學(xué)能在鍋爐中轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，加熱鍋爐中的水使之變?yōu)檎羝?，稱為燃燒系統(tǒng)； 鍋爐產(chǎn)生的蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)，推動(dòng)汽輪機(jī)旋轉(zhuǎn)，將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，稱為汽水系統(tǒng)； 由汽輪機(jī)旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，把機(jī)械能變?yōu)殡娔?，稱為電氣系統(tǒng)。其基本生產(chǎn)流程為：燃料燃燒的熱能鍋爐高溫高壓水蒸汽汽輪機(jī)機(jī)械能發(fā)電機(jī)電能變壓器電力系統(tǒng)的熱能整個(gè)電能生產(chǎn)過程如圖1與水電廠和其他類型的電廠相比，火電廠有

5、如下特點(diǎn)：凝汽式火電廠生產(chǎn)過程示意圖（1）火電廠布局靈活，裝機(jī)容量的大小可按需要決定。（2）火電廠建造工期短，一般為水電廠的一半甚至更短。一次性建造投資少，僅為水電廠的一半左右。（3）火電廠耗煤量大，目前發(fā)電用煤約占全國(guó)煤碳總產(chǎn)量的25左右，加上運(yùn)煤費(fèi)用和大量用水，其生產(chǎn)成本比水力發(fā)電要高出34倍。（4）火電廠動(dòng)力設(shè)備繁多，發(fā)電機(jī)組控制操作復(fù)雜，廠用電量和運(yùn)行人員都多于水電廠，運(yùn)行費(fèi)用高。（5）汽輪機(jī)開、停機(jī)過程時(shí)間長(zhǎng)，耗資大，不宜作為調(diào)峰電源用。（6）火電廠對(duì)空氣和環(huán)境的污染大。第二部分 三大系統(tǒng)簡(jiǎn)介一、燃燒系統(tǒng)燃燒系統(tǒng)由輸煤、磨煤、燃燒、風(fēng)煙、灰渣等環(huán)節(jié)組成，其流程如圖2所示。（l）運(yùn)煤。

6、電廠的用煤量是很大的，一座裝機(jī)容量4×3O萬kW的現(xiàn)代火力發(fā)電廠，煤耗率按36Ogkw.h計(jì)，每天需用標(biāo)準(zhǔn)煤（每千克煤產(chǎn)生70O0卡熱量）360（g）×120萬（kw）×24（h）=10368t。因?yàn)殡姀S燃煤多用劣質(zhì)煤，且中、小汽輪發(fā)電機(jī)組的煤耗率在40O5O0gkw·h左右，所以用煤量會(huì)更大。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)用于發(fā)電的煤約占總產(chǎn)量的14，主要靠鐵路運(yùn)輸，約占鐵路全部運(yùn)輸量的4O。為保證電廠安全生產(chǎn)，一般要求電廠貯備十天以上的用煤量。（2）磨煤。用火車或汽車、輪船等將煤運(yùn)至電廠的儲(chǔ)煤場(chǎng)后，經(jīng)初步篩選處理，用輸煤皮帶送到鍋爐間的原煤倉(cāng)。煤從原煤倉(cāng)落入煤斗，由給

7、煤機(jī)送入磨煤機(jī)磨成煤粉，并經(jīng)空氣預(yù)熱器來的一次風(fēng)烘干并帶至粗粉分離器。在粉粉分離器中將不合格的粗粉分離返回磨煤機(jī)再行磨制，合格的細(xì)煤粉被一次風(fēng)帶入旋風(fēng)分離器，使煤粉與空氣分離后進(jìn)入煤粉倉(cāng)。（3）鍋爐與燃燒。煤粉由可調(diào)節(jié)的給粉機(jī)按鍋爐需要送入一次風(fēng)管，同時(shí)由旋風(fēng)分離器送來的氣體（含有約10左右未能分離出的細(xì)煤粉），由排粉風(fēng)機(jī)提高壓頭后作為一次風(fēng)將進(jìn)入一次風(fēng)管的煤粉經(jīng)噴燃器噴入爐膛內(nèi)燃燒。電廠煤粉爐燃燒系統(tǒng)流程圖目前我國(guó)新建電廠以300MW及以上機(jī)組為主。300MW機(jī)組的鍋爐蒸發(fā)量為10O0th（亞臨界壓力），采用強(qiáng)制循環(huán)（或自然循環(huán)）的汽包爐；600MW機(jī)組的鍋爐為200Oth的（汽包）直流鍋爐

8、。在鍋爐的四壁上，均勻分布著4支或8支噴燃器，將煤粉（或燃油、天然氣）噴入爐膛，火焰呈旋轉(zhuǎn)狀燃燒上升，又稱為懸浮燃燒爐。在爐的頂端，有貯水、貯汽的汽包，內(nèi)有汽水分離裝置，爐膛內(nèi)壁有彼此緊密排列的水冷壁管，爐膛內(nèi)的高溫火焰將水冷壁管內(nèi)的水加熱成汽水混合物上升進(jìn)入汽包，而爐外下降管則將汽包中的低溫水靠自重下降至下連箱與爐內(nèi)水冷壁管接通，靠爐外冷水下降而爐內(nèi)水冷壁管中熱水自然上升的鍋爐叫自然循環(huán)汽包爐，而當(dāng)壓力高到16.6617.64MPa時(shí)，水、汽重度差變小，必須在循環(huán)回路中加裝循環(huán)泵，即稱為強(qiáng)制循環(huán)鍋爐。當(dāng)壓力超過1862MPa時(shí)，應(yīng)采用直流鍋爐。（4）風(fēng)煙系統(tǒng)。送風(fēng)機(jī)將冷風(fēng)送到空氣預(yù)熱器加熱，

9、加熱后的氣體一部分經(jīng)磨煤機(jī)、排粉風(fēng)機(jī)進(jìn)人爐膛，另一部分經(jīng)噴燃器外側(cè)套筒直接進(jìn)入爐膛。爐膛內(nèi)燃燒形成的高溫?zé)煔?，沿?zé)煹澜?jīng)過熱器、省煤器、空氣預(yù)熱器逐漸降溫，再經(jīng)除塵器除去9099（電除塵器可除去99）的灰塵，經(jīng)引風(fēng)機(jī)送入煙囪，排向天空。（5）灰渣系統(tǒng)。爐膛內(nèi)煤粉燃燒后生成的小灰粒，被除塵器收集成細(xì)灰排入沖灰溝，燃燒中因結(jié)焦形成的大塊爐渣，下落到鍋爐底部的渣斗內(nèi)，經(jīng)過碎渣機(jī)破碎后也排入沖灰溝，再經(jīng)灰渣水泵將細(xì)灰和碎爐渣經(jīng)沖灰管道排往灰場(chǎng)（或用汽車將爐渣運(yùn)走）。二、汽水系統(tǒng)火電廠的汽水系統(tǒng)由鍋爐、汽輪機(jī)、凝汽器、除氧器、加熱器等設(shè)備及管道構(gòu)成，包括凝給水系統(tǒng)、再熱系統(tǒng)、回?zé)嵯到y(tǒng)、冷卻水（循環(huán)水）系統(tǒng)

10、和補(bǔ)水系統(tǒng)，如圖3所示。 （1）給水系統(tǒng)。由鍋爐產(chǎn)生的過熱蒸汽沿主蒸汽管道進(jìn)入汽輪機(jī)，高速流動(dòng)的蒸汽沖動(dòng)汽輪機(jī)葉片轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生電能。在汽輪機(jī)內(nèi)作功后的蒸汽，其溫度和壓力大大降低，最后排入凝汽器并被冷卻水冷卻凝結(jié)成水（稱為凝結(jié)水），匯集在凝汽器的熱水井中。凝結(jié)水由凝結(jié)水泵打至低壓加熱器中加熱，再經(jīng)除氧器除氧并繼續(xù)加熱。由除氧器出來的水（叫鍋爐給水），經(jīng)給水泵升壓和高壓加熱器加熱，最后送人鍋爐汽包。在現(xiàn)代大型機(jī)組中，一般都從汽輪機(jī)的某些中間級(jí)抽出作過功的部分蒸汽（稱為抽汽），用以加熱給水（叫做給水回?zé)嵫h(huán)），或把作過一段功的蒸汽從汽輪機(jī)某一中間級(jí)全部抽出，送到鍋爐的再熱器中加熱后再引入

11、汽輪機(jī)的以后幾級(jí)中繼續(xù)做功（叫做再熱循環(huán)）。 （2）補(bǔ)水系統(tǒng)。在汽水循環(huán)過程中總難免有汽、水泄漏等損失，為維持汽水循環(huán)的正常進(jìn)行，必須不斷地向系統(tǒng)補(bǔ)充經(jīng)過化學(xué)處理的軟化水，這些補(bǔ)給水一般補(bǔ)入除氧器或凝汽器中，即是補(bǔ)水系統(tǒng)。 （3）冷卻水（循環(huán)水）系統(tǒng)。為了將汽輪機(jī)中作功后排入凝汽器中的乏汽冷凝成水，需由循環(huán)水泵從涼水塔抽取大量的冷卻水送入凝汽器，冷卻水吸收乏汽的熱量后再回到?jīng)鏊鋮s，冷卻水是循環(huán)使用的。這就是冷卻水或循環(huán)水系統(tǒng)。 電廠汽水系統(tǒng)流程示意圖 三、電氣系統(tǒng) 發(fā)電廠的電氣系統(tǒng)，包括發(fā)電機(jī)、勵(lì)磁裝置、廠用電系統(tǒng)和升壓變電所等，如圖4所示。發(fā)電機(jī)的機(jī)端電壓和電流隨著容量的不同而各不相同，

12、一般額定電壓在1020kV之間，而額定電流可達(dá)2OkA。發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能，其中一小部分（約占發(fā)電機(jī)容量的48），由廠用變壓器降低電壓（一般為63kV和400V兩個(gè)電壓等級(jí)）后，經(jīng)廠用配電裝置由電纜供給水泵、送風(fēng)機(jī)、磨煤機(jī)等各種輔機(jī)和電廠照明等設(shè)備用電，稱為廠用電（或自用電）。其余大部分電能，由主變壓器升壓后，經(jīng)高壓配電裝置、輸電線路送入電網(wǎng)。發(fā)電廠電氣系統(tǒng)示意圖第三部分 電廠主要設(shè)備介紹l 鍋爐 鍋爐是火力發(fā)電廠中主要設(shè)備之一。它的作用是使燃料在爐膛中燃燒放熱，并將熱量傳給工質(zhì)，以產(chǎn)生一定壓力和溫度的蒸汽，供汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電。電廠鍋爐與其他行業(yè)所用鍋爐相比，具有容量大、參數(shù)高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、自動(dòng)化

13、程度高等特點(diǎn)。 一、電廠鍋爐的容量和參數(shù) 鍋爐容量即鍋爐的蒸發(fā)量，指鍋爐每小時(shí)所產(chǎn)生的蒸汽量。在保持額定蒸汽壓力、額定蒸汽溫度、使用設(shè)計(jì)燃料和規(guī)定的熱效率情況下，鍋爐所能達(dá)到的蒸發(fā)量稱作額定蒸發(fā)量。 電廠鍋爐的額定參數(shù)是指額定蒸汽壓力和額定蒸汽溫度。所謂蒸汽壓力和溫度是指過熱器主汽閥出口處的過熱蒸汽壓力和溫度。 對(duì)于裝有再熱器的鍋爐，鍋爐蒸汽參數(shù)還應(yīng)包括再熱蒸汽參數(shù)。我國(guó)電廠鍋爐的蒸汽參數(shù)及容量系列如下表所示。我國(guó)電廠鍋爐的蒸汽參數(shù)及容量系列參數(shù)最大連續(xù)蒸發(fā)量（MCR）（t/h）發(fā)電功率（MW）蒸汽壓力（Mpa）蒸汽溫度（）給水溫度（）2.54001052033.945014515535，65

14、6，12165175130259.9540205225220，41050，10013.8540/540220250420，670125，20016.8540/540250280102530017.5540/5402602901025，2008300，600 注蒸汽溫度欄中的分子、分母分別為過熱蒸汽溫度和再熱蒸汽溫度。 二、電廠鍋爐的分類 1按蒸汽參數(shù)分類 （1）中壓鍋爐。壓力為3.822MPa（39kgfcm2），溫度為450。 (2)高壓鍋爐。壓力為610MPa，常用壓力為9.8MPa（100kgfcm2），溫度為540。 （3）超高壓鍋爐。壓力為1014MPa，常用壓力為13.72MPa（

15、14O kgfcm2），溫度為555或540。 （4）亞臨界壓力鍋爐。壓力為 1422.2MPa，常用壓力為16.66MPa（170 kgfcm2），溫度為 555。 （5）超臨界壓力鍋爐。壓力大于22.2MPa（225.65 kgfcm2），溫度為 550570。 2、按容量分類小型鍋爐蒸發(fā)量小于220th。中型鍋爐蒸發(fā)量為 22O410th。大型鍋爐蒸發(fā)量不小于670th。3按燃燒方式分類（l）懸浮燃燒鍋爐。燃料在爐膛空間懸浮燃燒，燃燒可為煤粉、油或氣體燃料。（2）沸騰燃燒鍋爐。固體燃料顆粒在爐排上呈沸騰狀態(tài)進(jìn)行燃燒，又稱流化床鍋爐。 4按排渣方式分類 固態(tài)排渣鍋爐。燃料燃燒生成的灰渣呈固

16、態(tài)排出。 液態(tài)排渣鍋爐。燃料燃燒生成的灰渣呈液態(tài)排出。 5按循環(huán)方式分類 按照鍋爐蒸發(fā)受熱面內(nèi)工質(zhì)流動(dòng)的方式可將鍋爐分為下列幾種，如圖所示。（1） 自然循環(huán)鍋爐，是具有由汽包、下降管和上升管組成的循環(huán)回路的鍋爐。它依靠下降管和上升管中工質(zhì)柱重差產(chǎn)生自然循環(huán)的動(dòng)力。（鄒縣電廠） （2）強(qiáng)制循環(huán)鍋爐，是在循環(huán)回路下降管上裝有強(qiáng)制循環(huán)泵，以提高循環(huán)動(dòng)力。（石橫電廠） （3）控制循環(huán)鍋爐，是在強(qiáng)制循環(huán)鍋爐的上升管入口加裝節(jié)流圈，以控制各上升管中的工質(zhì)流，防止發(fā)生循環(huán)停滯或倒流等故障。（石橫電廠）（4）直流鍋爐是沒有循環(huán)回路的鍋爐，工質(zhì)一次性通過各受熱面變?yōu)檫^熱蒸汽。（施瓦茨電廠）鍋爐蒸發(fā)受熱面內(nèi)工質(zhì)流

17、動(dòng)的幾種類型（a）自然循環(huán)鍋爐；(b)強(qiáng)制循環(huán)鍋爐；(c)控制循環(huán)鍋爐(d) 直流鍋爐1-給水泵，2-省煤器，3-汽包，4-下降管，5-聯(lián)箱，6-蒸發(fā)受熱面，7-過熱器，8-循環(huán)泵，9-節(jié)流圈 （5）復(fù)合循環(huán)鍋爐，它具有循環(huán)回路和再循環(huán)泵，同時(shí)具有切換閥門，低負(fù)荷時(shí)按再循環(huán)方式運(yùn)行，高負(fù)荷時(shí)切換為直流方式運(yùn)行，如圖所示。也可在全部負(fù)荷下以較低的循環(huán)倍率進(jìn)行循環(huán)，這種鍋爐稱作低倍率循環(huán)鍋爐，如圖所示。目前，大型火力發(fā)電廠的鍋爐多為亞臨界壓力以上的大型煤粉鍋爐。復(fù)合循環(huán)鍋爐 （a）全負(fù)荷復(fù)合循環(huán)鍋爐；比）部分負(fù)荷復(fù)合循環(huán)鍋爐 1一來自給水泵；2一省煤器；3一汽水分離器；4一混合器；5一蒸發(fā)受熱面；

18、 6一循環(huán)泵；7一控制閥；8-節(jié)流圈；9-去過熱器 三、鍋爐機(jī)組基本工作過程 各種鍋爐的工作都是為了通過燃料燃燒放熱和高溫?zé)煔馀c受熱面的傳熱來加熱給水，最終使水變?yōu)榫哂幸欢▍?shù)的品質(zhì)合格的過熱蒸汽。水在鍋爐中要經(jīng)過預(yù)熱、蒸發(fā)、過熱三個(gè)階段才能變?yōu)檫^熱蒸汽。實(shí)際上，為了提高蒸汽動(dòng)力循環(huán)的效率，還有第四個(gè)階段，即再過熱階段，即將在汽輪機(jī)高壓缸膨脹做功后壓力和溫度都降低了的蒸汽送回鍋爐中加熱，然后再送到汽輪機(jī)低壓缸繼續(xù)做功。為適應(yīng)這四個(gè)變化階段的需要，鍋爐中必須布置相應(yīng)的受熱面，即省煤器、水冷壁、過熱器和再熱器。過熱器和再熱器布置在水平煙道和尾部煙道上部，省煤器布置在尾部煙道下部。為了利用煙氣余熱加

19、熱燃燒所需要的空氣，常在省煤器后再布置空氣預(yù)熱器。大型鍋爐有的在爐膛中增設(shè)預(yù)熱受熱面或過熱、再熱受熱面。 鍋爐機(jī)組的基本工作過程是：燃料經(jīng)制粉系統(tǒng)磨制成粉，送入爐膛中燃燒，使燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊煔獾臒崮?。高溫?zé)煔庥蔂t膛經(jīng)水平煙道進(jìn)入尾部煙道，最后從鍋爐中排出。鍋爐排煙再經(jīng)過煙氣凈化系統(tǒng)變?yōu)楦蓛舻臒煔?，由風(fēng)機(jī)送入煙囪排入大氣中。煙氣在鍋爐內(nèi)流動(dòng)的過程中，將熱量以不同的方式傳給各種受熱面。例如，在爐膛中以輻射方式將熱量傳給水冷壁，在爐膛煙氣出口處以半輻射、半對(duì)流方式將熱量傳給屏式過熱器，在水平煙道和尾部煙道以對(duì)流方式傳給過熱器、再熱器、省煤氣和空氣預(yù)熱器。于是，鍋爐給水便經(jīng)過省煤器、水冷壁、過熱器

20、變成過熱蒸汽，并把汽輪機(jī)高壓缸做功后抽回的蒸汽變成再熱蒸汽。 四、鍋爐經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo) 鍋爐的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)一般用鍋爐熱效率、鋼材消耗率和可靠性來表示。 鍋爐熱效率是指送人鍋爐的全部熱量被有效利用的百分?jǐn)?shù)。電廠鍋爐熱效率一般在90%以上。 鋼材消耗率是指鍋爐單位蒸發(fā)量所用的鋼材重量，單位為t·th，一般在2.55t·th范圍內(nèi)。 鍋爐可靠性用連續(xù)運(yùn)行時(shí)數(shù)、事故率和可用率來評(píng)價(jià)。 連續(xù)運(yùn)行時(shí)數(shù)是指兩次檢修之間的運(yùn)行時(shí)數(shù)。事故率 =運(yùn)行總時(shí)數(shù)事故停用小時(shí)數(shù)事故停用小時(shí)數(shù)可用率 =統(tǒng)計(jì)時(shí)間總時(shí)數(shù)運(yùn)行總時(shí)數(shù)事故停用小時(shí)數(shù)100%100% 目前，國(guó)內(nèi)電廠鍋爐連續(xù)運(yùn)行時(shí)數(shù)可達(dá)400Oh以上，

21、事故率為1左右，可用率可達(dá)90。l 汽機(jī) 汽輪機(jī)是火力發(fā)電廠三大主要設(shè)備之一。它是以蒸汽為工質(zhì)，將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的高速旋轉(zhuǎn)式原動(dòng)機(jī)。它為發(fā)電機(jī)的能量轉(zhuǎn)換提供機(jī)械能。 一、汽輪機(jī)的工作原理 由鍋爐來的蒸汽通過汽輪機(jī)時(shí)，分別在噴嘴（靜葉片）和動(dòng)葉片中進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換。根據(jù)蒸汽在動(dòng)、靜葉片中做功原理不同，汽輪機(jī)可分為沖動(dòng)式和反動(dòng)式兩種。 沖動(dòng)式汽輪機(jī)工作原理如圖所示。具有一定壓力和溫度的蒸汽首先在固定不動(dòng)的噴嘴中膨脹加速，使蒸汽壓力和溫度降低，部分熱能變?yōu)閯?dòng)能。從噴嘴噴出的高速汽流以一定的方向進(jìn)入裝在葉輪上的動(dòng)葉片流道，在動(dòng)葉片流道中改變速度，產(chǎn)生作用力，推動(dòng)葉輪和軸轉(zhuǎn)動(dòng)，使蒸汽的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)檩S的機(jī)械能

22、。 在反動(dòng)式汽輪機(jī)中，蒸汽流過噴嘴和動(dòng)葉片時(shí)，蒸汽不僅在噴嘴中膨脹加速，而且在動(dòng)葉片中也要繼續(xù)膨脹，使蒸汽在動(dòng)葉片流道中的流速提高。當(dāng)由動(dòng)葉片流道出口噴出時(shí)，蒸汽便給動(dòng)葉片一個(gè)反動(dòng)力。動(dòng)葉片同時(shí)受到噴嘴出口汽流的沖動(dòng)力和自身出口汽流的反動(dòng)力。在這兩個(gè)力的作用下，動(dòng)葉片帶動(dòng)葉輪和輪高速旋轉(zhuǎn)，這就是反動(dòng)式汽輪機(jī)的工作原理。沖動(dòng)式汽輪機(jī)工作原理l一大軸；2一葉輪；3一動(dòng)葉片；4一噴嘴 二、汽輪機(jī)設(shè)備的組成 汽輪機(jī)設(shè)備包括汽輪機(jī)本體、調(diào)速保護(hù)及油系統(tǒng)、輔助設(shè)備和熱力系統(tǒng)等。 1汽輪機(jī)本體 汽輪機(jī)本體由靜止和轉(zhuǎn)動(dòng)兩大部分構(gòu)成。前者又稱“靜子”，包括汽缸、隔板、噴嘴、汽封和軸承等部件；后者又稱“轉(zhuǎn)子”，包

23、括軸、葉輪和動(dòng)葉片等部件。 2調(diào)速保護(hù)及油系統(tǒng) 汽輪機(jī)的調(diào)速保護(hù)及油系統(tǒng)包括調(diào)速器、油泵、調(diào)速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、調(diào)速汽門、安全保護(hù)裝置和冷油器等部件。 3輔助設(shè)備 汽輪機(jī)的輔助設(shè)備有凝汽器、抽汽器、除氧器、加熱器和凝結(jié)水泵等。 4熱力系統(tǒng) 汽輪機(jī)的熱力系統(tǒng)包括主蒸汽系統(tǒng)、給水除氧系統(tǒng)、抽汽回?zé)嵯到y(tǒng)和凝汽系統(tǒng)等。 三、汽輪機(jī)的分類 1按工作原理分類 如前所述，按工作原理不同，汽輪機(jī)可分為沖動(dòng)式和反動(dòng)式兩種。 2按熱力過程特性分類 按照熱力過程特性的不同，汽輪機(jī)可分為下面四種： （1）凝汽式汽輪機(jī)。其特點(diǎn)是在汽輪機(jī)中做功后的排汽，在低于大氣壓力的真空狀態(tài)下進(jìn)入凝汽器凝結(jié)成水。 （2）背壓式汽輪機(jī)。其特點(diǎn)是

24、在排汽壓力高于大氣壓力的情況下，將排汽供給熱用戶。 （3）中間再熱式汽輪機(jī)。其特點(diǎn)是在汽輪機(jī)高壓部分做功后蒸汽全部抽出，送到鍋爐再熱器中加熱，然后回到汽輪機(jī)中壓部分繼續(xù)做功。 （4）調(diào)整抽汽式汽輪機(jī)。其特點(diǎn)是從汽輪機(jī)的某級(jí)抽出部分具有一定壓力的蒸汽供熱用戶使用，排汽仍進(jìn)入凝汽器。 3按主蒸汽參數(shù)分類 進(jìn)人汽輪機(jī)的蒸汽參數(shù)是指蒸汽壓力和溫度。按不同壓力等級(jí)可分為： （1）低壓汽輪機(jī)。主蒸汽壓力小于1.47MPa； （2）中壓汽輪機(jī)。主蒸汽壓力為 l.963.92MPa； （3）高壓汽輪機(jī)。主蒸汽壓力為 5.889.8MPa； （4）超高壓汽輪機(jī)。主蒸汽壓力為11.7713.93MPa； （5）亞

25、臨界壓力汽輪機(jī)。主蒸汽壓力為15.6917.65MPa； （6）超臨界壓力汽輪機(jī)。主蒸汽壓力大于22.15MPa； 此外，按用途分類有電廠汽輪機(jī)、工業(yè)汽輪機(jī)、船用汽輪機(jī)；按汽流方向分類有軸流式、輻流式、周流式汽輪機(jī)；按汽缸數(shù)目分類有單缸、雙缸和多缸汽輪機(jī)；按機(jī)組轉(zhuǎn)軸數(shù)目分類有單鈾和雙軸汽輪機(jī)等。 四、汽輪機(jī)的型號(hào)國(guó)產(chǎn)汽輪機(jī)的型號(hào)采用三組符號(hào)加數(shù)字來表示。變型設(shè)計(jì)次序蒸汽參數(shù)額定功率（MW）型式第一組用漢語拼音字母及數(shù)字來表示。漢語拼音字母表示汽輪機(jī)型式，其后的數(shù)字表示汽輪機(jī)的額定功率，單位為MW。第二組表示蒸汽參數(shù)。第三組數(shù)字表示設(shè)計(jì)的先后次序。汽輪機(jī)型號(hào)中蒸汽參數(shù)表示法型式參數(shù)表示方法示例凝

26、汽式主蒸汽壓力/主蒸汽溫度N100-8.83/535中間再熱式主蒸汽壓力/主蒸汽溫度/中間再熱溫度N300-16.7/538/538抽汽式主蒸汽壓力/高壓抽汽壓力/低壓抽汽壓力C50-8.83/0.98/0.118背壓式主蒸汽壓力/背壓B50-8.83/0.98抽汽背壓式主蒸汽壓力/抽汽壓力/背壓CB25-8.83/0.98/0.118注 功率單位為MW；壓力單位為MPa；溫度單位為。 例如 N30016.75375372型汽輪機(jī)，表示額定功率為300MW，額定進(jìn)汽壓力為16.7MPa，額定主蒸汽溫度為537，額定再熱蒸汽溫度為537，是中間再熱凝汽式汽輪機(jī)，屬第二次變型設(shè)計(jì)。 五、汽輪機(jī)的經(jīng)

27、濟(jì)和安全指標(biāo) l。汽輪機(jī)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)指標(biāo) （1）循環(huán)熱效率。汽輪機(jī)設(shè)備的循環(huán)熱效率是在理想條件下1kg蒸汽在汽輪機(jī)內(nèi)轉(zhuǎn)換機(jī)械功的熱量與鍋爐送出蒸汽熱量之比。目前大功率汽輪機(jī)的循環(huán)熱效率已達(dá)40以上。 （2）汽輪機(jī)內(nèi)效率。汽輪機(jī)相對(duì)內(nèi)效率是蒸汽在汽輪機(jī)內(nèi)的有效比焓降與等嫡比焓降之比，它是評(píng)價(jià)汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)先進(jìn)程度的一個(gè)重要指標(biāo)。 （3）汽耗率。汽耗率是汽輪發(fā)電機(jī)組每生產(chǎn)1kw·h電所需要的蒸汽量，一般為3.O3.2kg（kw·h）。 （4）熱耗率。熱耗率是汽輪發(fā)電機(jī)組每生產(chǎn)Ikw·h電所消耗的熱量。一般為8000kJ/（kw·h）左右。2汽輪機(jī)運(yùn)行的安全指標(biāo) （

28、1）可用率。機(jī)組的可用率是指在統(tǒng)計(jì)期間，機(jī)組運(yùn)行累計(jì)小時(shí)數(shù)及備用停機(jī)小時(shí)數(shù)之和與統(tǒng)計(jì)期間日歷小時(shí)數(shù)的百分比。（2）等效可用率。等效可用率為考慮到降低出力影響的可用率，即等效可用率 =統(tǒng)計(jì)期間小時(shí)數(shù)運(yùn)行累計(jì)小時(shí)數(shù)備用小時(shí)數(shù)等效小時(shí)數(shù)100%上式中等效小時(shí)數(shù)為機(jī)組運(yùn)行中降低出力小時(shí)數(shù)折算成機(jī)組全停的小時(shí)數(shù)。（3）強(qiáng)迫停機(jī)率。強(qiáng)迫停機(jī)率是指在統(tǒng)計(jì)期間機(jī)組的強(qiáng)迫停運(yùn)小時(shí)數(shù)與統(tǒng)計(jì)期間小時(shí)數(shù)的百分比。（4）等效強(qiáng)迫停機(jī)率。等效強(qiáng)迫停機(jī)率為考慮到降低出力影響的強(qiáng)迫停機(jī)率，即等效強(qiáng)迫停機(jī)率=強(qiáng)迫停運(yùn)小時(shí)數(shù)運(yùn)行累計(jì)小時(shí)數(shù)l、2、3類等效非計(jì)劃降低出力備用停機(jī)小時(shí)數(shù)強(qiáng)迫停機(jī)率1、2、3類等效非計(jì)劃降低出力小時(shí)數(shù)之

29、和100%l 發(fā)電機(jī) 發(fā)電機(jī)是電廠的主要設(shè)備之一，它同鍋爐和汽輪機(jī)會(huì)稱為火力發(fā)電廠的三大主機(jī)。目前，在電力系統(tǒng)中，幾乎所有的發(fā)電機(jī)：汽輪發(fā)電機(jī)、水輪發(fā)電機(jī)、核發(fā)電機(jī)、燃汽輪發(fā)電機(jī)及太陽(yáng)能發(fā)電機(jī)等都屬同步發(fā)電機(jī)。盡管其容量大小、原動(dòng)機(jī)類型、構(gòu)造形式、冷卻方式等各有差異，但其工作原理是相同的。 一、同步發(fā)電機(jī)的基本構(gòu)造和工作原理同步發(fā)電機(jī)是利用電磁感應(yīng)原理將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能的設(shè)備，其工作原理如圖所示。由圖可見，同步發(fā)電機(jī)可分為定子和轉(zhuǎn)子兩大部分，定子部分主要由定子鐵芯和繞組組成，分為A、B、C三相，均勻的分布在定于槽中；轉(zhuǎn)子部分由轉(zhuǎn)子鐵芯和繞組組成，繞組通以直流電，建立發(fā)電機(jī)的磁場(chǎng)。當(dāng)轉(zhuǎn)子由原動(dòng)機(jī)

30、（如汽輪機(jī)）帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)時(shí)，產(chǎn)生一旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，定子繞組（導(dǎo)線）切割了轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)的磁力線，就在定子繞組上感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)，當(dāng)定于繞組接通用電設(shè)備時(shí)，定于繞組中即產(chǎn)生三相電流，發(fā)出電能。同步發(fā)電機(jī)的工作原理 二、同步發(fā)電視的為類 同步發(fā)電機(jī)因用途不同，結(jié)構(gòu)也相差甚大，一般可按其原動(dòng)機(jī)的類別、本體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、安裝方式等進(jìn)行分類。 （1）按原動(dòng)機(jī)的類別不同，同步發(fā)電機(jī)可分為汽輪發(fā)電機(jī)、水輪發(fā)電機(jī)、燃汽輪發(fā)電機(jī)及柴油發(fā)電機(jī)等。 （2）按冷卻介質(zhì)的不同，可分為空氣冷卻、氫氣冷卻和水冷卻等。 （3）按主軸安裝方式不同，可分為臥式安裝和立式安裝等。 （4）按本體結(jié)構(gòu)不同，可分為隱極式和凸板式、旋轉(zhuǎn)電樞式和旋轉(zhuǎn)磁極式等。 同

31、步發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)，主要是由原動(dòng)機(jī)的特性決定的。如汽輪發(fā)電機(jī)，由于轉(zhuǎn)速高達(dá)3000rmin，故極對(duì)數(shù)少，轉(zhuǎn)子采用隱極式，臥式安裝；水輪發(fā)電機(jī)由于轉(zhuǎn)速低（一般在500rmin以下）故其極對(duì)數(shù)多，轉(zhuǎn)子采用凸極式，立式安裝。 三、同步發(fā)電機(jī)的主要技術(shù)數(shù)據(jù) 為使發(fā)電機(jī)按設(shè)計(jì)技術(shù)條件運(yùn)行，一般在發(fā)電機(jī)出廠時(shí)都在銘牌上標(biāo)注出額定參數(shù)，并在說明書中加以說明。這些額定參數(shù)主要有： （1）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。 （2）額定定子電壓是指發(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，

32、用kV表示。我國(guó)生產(chǎn)的300MW和600MW發(fā)電機(jī)組額定定子電壓均為20kV （3）額定定子電流指發(fā)電機(jī)定子繞組出線的額定線電流，單位為A。 （4）額定功率因數(shù)（COS指發(fā)電機(jī)在額定功率下運(yùn)行時(shí)，定于電壓和定子電流之間允許的相角差的余弦值。300MW機(jī)組的額定功率因數(shù)為0.85，600MW機(jī)組的額定功率因數(shù)為0.9。 （5）額定轉(zhuǎn)速。指正常運(yùn)行時(shí)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，用 rmin（每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)）表示。我國(guó)生產(chǎn)的汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速均為3O00rmin。 （6）額定頻率。我國(guó)電網(wǎng)的額定頻率為50HZ（即每秒50周）。 （7）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。 （8）額定

33、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。 （9）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（）。 （10）效率。指發(fā)電機(jī)輸出與輸入能量之百分比，一般額定效率在9398之間，300MW和600MW大型機(jī)組在98以上。我國(guó)生產(chǎn)的300MW汽輪發(fā)電機(jī)主要參數(shù)如表所示。生產(chǎn)廠上海電機(jī)廠東方電機(jī)廠哈爾濱電機(jī)廠型號(hào)QFSN-300-2型QFSN-300-20型QFSN-300-2型額定功率（MW）300300300額定定子電壓（kV）202020額定定子電流（A）101901019010190額定功率因數(shù)0.850.850.85額定轉(zhuǎn)速（rmin）30003000

34、3000額定氫壓（Mpa）0.310.30.3額定勵(lì)磁電流/電壓（A/V）2510/3022203/4262642/365絕緣等級(jí)BF/BB（F）/B（F）勵(lì)磁系統(tǒng)三相同軸交流，靜止SCR三相同軸交流，靜止SCR三相同軸交流，靜止SCR冷卻方式水氫氫水氫氫水氫氫效率（）98.898.898.8短路比0.50.5560.656注：型號(hào)中Q-汽輪機(jī)；F-發(fā)電機(jī)；S-定子為水內(nèi)冷；N-轉(zhuǎn)子為氫內(nèi)冷；300 -功率為300MW；2-2極；20-額定電壓為20kV。 我國(guó)上海汽輪發(fā)電機(jī)廠設(shè)計(jì)的QFSN-600-2型600MW水氫氫（轉(zhuǎn)子采用氫內(nèi)冷，定子鐵芯采用氫表冷，定子繞組采用水內(nèi)冷，即簡(jiǎn)稱水氫氫冷卻

35、方式）汽輪發(fā)電機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)為 額定功率 600MW額定電壓：20KV；額定定子電流19245A；額定功率因數(shù) O 9； 額定轉(zhuǎn)速3000rmin；額定氫壓 0.4MPa； 額定勵(lì)磁電流電壓3820A/417V；效率98.94； 短路比0.54；冷卻方式水氫氫。四、汽輪發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁系統(tǒng) 發(fā)電機(jī)要發(fā)出電來，除了需要原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)其旋轉(zhuǎn)外，還需給轉(zhuǎn)子繞組輸人直流電流（稱為勵(lì)磁電流），建立旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。供給勵(lì)磁電流的電路，稱為勵(lì)磁系統(tǒng)，包括勵(lì)磁機(jī)、勵(lì)磁調(diào)節(jié)器及控制裝置等。 勵(lì)磁系統(tǒng)由兩個(gè)基本部分組成，即勵(lì)磁功率單元和勵(lì)磁調(diào)節(jié)器。勵(lì)磁功率單元，包括交流電源及整流裝置，它向發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁繞組提供直流勵(lì)磁電流；勵(lì)

36、磁調(diào)節(jié)器（AVR）是根據(jù)發(fā)電機(jī)發(fā)出的電流、電壓情況，自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁功率單元的勵(lì)磁電流的大小，以滿足系統(tǒng)運(yùn)行的需要。勵(lì)磁控制系統(tǒng)指勵(lì)磁系統(tǒng)及其控制對(duì)象發(fā)電機(jī)共同組成的閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)。勵(lì)磁控制系統(tǒng)原理框圖如下所示。交流勵(lì)磁電源勵(lì)磁調(diào)節(jié)器功率整流裝置發(fā)電機(jī)勵(lì)磁功率單元?jiǎng)?lì)磁調(diào)節(jié)器磁場(chǎng)繞組勵(lì)磁控制系統(tǒng)原理框圖（一）勵(lì)磁系統(tǒng)的主要功能 勵(lì)磁系統(tǒng)的作用不僅是在發(fā)電機(jī)中建立旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，而且還對(duì)發(fā)電機(jī)及電網(wǎng)的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行起著重要作用。勵(lì)磁系統(tǒng)的主要功能是： （1）在正常運(yùn)行情況下，供給發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流，并根據(jù)發(fā)電機(jī)所帶負(fù)荷的變化，自動(dòng)調(diào)整勵(lì)磁電流的大小，以維持發(fā)電機(jī)的機(jī)端電壓在給定值（額定電壓值）。 （2）當(dāng)發(fā)電

37、機(jī)并列運(yùn)行時(shí)，使各發(fā)電機(jī)組所帶的無功功率穩(wěn)定并實(shí)現(xiàn)合理分配。 （3）在電力系統(tǒng)發(fā)生短路故障、發(fā)電機(jī)端電壓嚴(yán)重下降時(shí)，能對(duì)發(fā)電機(jī)強(qiáng)行勵(lì)磁，使勵(lì)磁電壓迅速增升到頂值（300MW和 600MW發(fā)電機(jī)強(qiáng)勵(lì)頂值電壓為額定值的2倍），以提高電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性；短路故障切除后，使電壓迅速恢復(fù)正常。 （4）當(dāng)發(fā)電機(jī)突然甩負(fù)荷時(shí)，能進(jìn)行強(qiáng)行減磁，將勵(lì)磁電流迅速降到安全數(shù)值，以防止發(fā)電機(jī)電壓過分升高。 （5）當(dāng)發(fā)電機(jī)內(nèi)部發(fā)生短路故障（如定于繞組相間短路，轉(zhuǎn)子繞組兩點(diǎn)接地短路）跳閘時(shí)，能對(duì)發(fā)電機(jī)快速滅磁，將勵(lì)磁電流減到零，以減小故障損壞程度。（二）發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)簡(jiǎn)介 發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁方式主要有三種：直流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁方式

38、；交流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁方式，又分為靜止整流器勵(lì)磁方式（稱有刷勵(lì)磁）和旋轉(zhuǎn)整流器勵(lì)磁方式（稱無刷勵(lì)磁）；靜止勵(lì)磁方式（如自共勵(lì)勵(lì)磁方式）。 1直流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng) 60年代以前，汽輪發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁方式均采用同軸直流發(fā)電機(jī)作為勵(lì)磁機(jī)，通過勵(lì)磁調(diào)節(jié)器改變直流勵(lì)磁機(jī)的勵(lì)磁電流，來改變發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組的勵(lì)磁電壓，以調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子的勵(lì)磁電流，達(dá)到調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓和輸出無功功率的目的。目前100MW以下的汽輪發(fā)電機(jī)仍采用這種勵(lì)磁方式。 隨著機(jī)組容量的不斷增大，直流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁方式表現(xiàn)出了明顯的缺陷，一是受換向器所限其制造容量不可能大；二是整流子、碳刷及滑環(huán)磨損，污染環(huán)境，運(yùn)行維護(hù)麻煩；三是勵(lì)磁調(diào)節(jié)速度慢，可靠性低，直流勵(lì)磁機(jī)

39、勵(lì)磁方式已無法適應(yīng)大容量汽輪發(fā)電機(jī)的需要。 2交流勵(lì)磁機(jī)靜止整流器勵(lì)磁系統(tǒng)調(diào)節(jié)電路發(fā)電機(jī)50Hz副勵(lì)磁機(jī)主勵(lì)磁機(jī)S500 Hz100 HzN交流勵(lì)磁機(jī)靜止整流器勵(lì)磁系統(tǒng)原理圖 交流勵(lì)磁機(jī)靜止整流器勵(lì)磁系統(tǒng)通常稱為三機(jī)勵(lì)磁方式。發(fā)電機(jī)、主勵(lì)磁機(jī)和副勵(lì)磁機(jī)三臺(tái)交流同步發(fā)電機(jī)同軸旋轉(zhuǎn)，勵(lì)磁機(jī)不需換向器，而整流裝置和勵(lì)磁調(diào)節(jié)器是靜止的，所以勵(lì)磁容量不會(huì)受到限制。交流勵(lì)磁機(jī)靜止整流器勵(lì)磁系統(tǒng)原理圖如圖所示。發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流由同軸的交流主勵(lì)磁機(jī)經(jīng)靜止整流裝置供給，主勵(lì)磁機(jī)的勵(lì)磁電流由同軸的中頻副勵(lì)磁機(jī)經(jīng)可控整流裝置供給。隨著發(fā)電機(jī)運(yùn)行參數(shù)的變化，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器AVR自動(dòng)地改變主勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁回路中可控整流裝置的控

40、制角，以改變其勵(lì)磁電流，從而改變主勵(lì)磁機(jī)的輸出電壓，也就調(diào)節(jié)了發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流。 交流勵(lì)磁機(jī)的頻率一般采用100Hz，交流副勵(lì)磁機(jī)多采用永磁式中頻同步發(fā)電機(jī)，其頻率一般為400500Hz，以減少勵(lì)磁繞組的電感及時(shí)間常數(shù)。這樣，即簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)，又提高了副勵(lì)磁機(jī)運(yùn)行的可靠性。目前大型汽輪發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁系統(tǒng)多采用永磁式中頻副勵(lì)磁機(jī)。 整流柜采用三相橋式硅二極管整流電路，通常由兩個(gè)或兩個(gè)以上整流柜并聯(lián)運(yùn)行，并留有備用，因此整流裝置運(yùn)行是可靠的。 交流勵(lì)磁機(jī)靜止硅整流器勵(lì)磁方式的勵(lì)磁能源取自主軸功率，不受電力系統(tǒng)擾動(dòng)的影響，工作穩(wěn)定可靠。以大容量的靜止硅整流器代替轉(zhuǎn)動(dòng)的換向整流，就解決了整流子和碳刷的運(yùn)行維

41、護(hù)問題。三機(jī)勵(lì)磁方式目前在國(guó)產(chǎn)30OMW大容量汽輪發(fā)電機(jī)組上廣為采用。 運(yùn)行實(shí)踐表明，三機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)存在以下問題： (1)旋轉(zhuǎn)部件多，出故障的機(jī)率較高，而且修復(fù)時(shí)間較長(zhǎng)，檢修維護(hù)工作量大。 （2）由于機(jī)組軸系長(zhǎng)，軸承座多，使軸振和瓦振值較高，對(duì)軸系穩(wěn)定和機(jī)組的安全運(yùn)行不利。 3交流勵(lì)磁機(jī)旋轉(zhuǎn)硅整流器勵(lì)磁系統(tǒng) 交流勵(lì)磁機(jī)旋轉(zhuǎn)硅整流器勵(lì)磁系統(tǒng)與靜止硅整流器勵(lì)磁系統(tǒng)的主要區(qū)別，是整流裝置是否與軸同轉(zhuǎn)。整流裝置與交流主勵(lì)磁機(jī)及發(fā)電機(jī)同軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，三者相對(duì)靜止，所以可直接相連而無需滑環(huán)、碳刷，因此又稱為無刷勵(lì)磁系統(tǒng)，如圖所示。目前工程中采用的均是旋轉(zhuǎn)二極管形的，旋轉(zhuǎn)可控硅型尚處于試驗(yàn)階段。 （a）旋轉(zhuǎn)二極管

42、勵(lì)孩系統(tǒng)；（b）旋轉(zhuǎn)可控硅勵(lì)磁系統(tǒng) 在無刷旋轉(zhuǎn)二極管勵(lì)磁系統(tǒng)中，主勵(lì)磁機(jī)一般采用100Hz交流勵(lì)磁機(jī)，其10OHz電流經(jīng)整流后直接送入發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組。因省去了滑環(huán)和碳刷，使勵(lì)磁系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于維護(hù)、可靠性高，這對(duì)大容量的汽輪發(fā)電機(jī)組是適用的，但同時(shí)也帶來兩個(gè)新問題：一是不能用常規(guī)方法直接測(cè)量轉(zhuǎn)子電流、溫度和對(duì)地絕緣，而必須采用其他方法；二是無法在發(fā)電機(jī)勵(lì)磁回路裝設(shè)滅磁開關(guān)，而只能裝于交流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁回路，使滅磁時(shí)間延長(zhǎng)（20s），好在這些問題已用其他方法得到解決。目前，美國(guó)西屋公司、日本三菱公司、德國(guó)西門子公司和法國(guó)阿爾斯通公司生產(chǎn)的汽輪發(fā)電機(jī)多采用無刷勵(lì)磁系統(tǒng)，而且已用于12OOMW的汽輪發(fā)

43、電機(jī)。我國(guó)近年來引進(jìn)了西屋公司無刷勵(lì)磁技術(shù)，已在300MW及6OOMW大型汽輪發(fā)電機(jī)組上應(yīng)用。 4自并勵(lì)勵(lì)磁（靜止勵(lì)磁）系統(tǒng) 自并勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)，其勵(lì)磁電源由發(fā)電機(jī)自身供給，整個(gè)勵(lì)磁裝置沒有轉(zhuǎn)動(dòng)部分，因此又稱為靜止勵(lì)磁系統(tǒng)或全靜態(tài)勵(lì)磁系統(tǒng)。如圖所示為自并勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)的原理圖。用一只接在機(jī)端的勵(lì)磁變壓器取得勵(lì)磁電源，通過受勵(lì)磁調(diào)節(jié)器控制的可控硅整流裝置，直接控制發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁，這種勵(lì)磁方式比前述幾種都簡(jiǎn)單，因此又稱簡(jiǎn)單自勵(lì)方式。自并勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)原理圖 自并勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)具有下列優(yōu)點(diǎn)：（l）運(yùn)行可靠。由于沒有旋轉(zhuǎn)部件，設(shè)備接線簡(jiǎn)單，減少了事故的機(jī)率。據(jù)統(tǒng)計(jì)，自并勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)的強(qiáng)迫停機(jī)率僅為交流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)的13

44、，平均修復(fù)時(shí)間僅為交流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)的14。大大提高了運(yùn)行的可靠性。 （2）改善了發(fā)電機(jī)軸系的穩(wěn)定性。自并勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)使30OMW機(jī)組的輸系長(zhǎng)度減少了約3m，因無勵(lì)磁機(jī)，軸承座也減少，所以提高了軸系的穩(wěn)定性，從而提高了機(jī)組的安全運(yùn)行水平。 （3）提高了電力系統(tǒng)的穩(wěn)定水平。自并勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)響應(yīng)速度快，調(diào)壓性能好，短路后機(jī)端電壓恢復(fù)快。由于配置了電力系統(tǒng)穩(wěn)定器（PSS），對(duì)小干擾的穩(wěn)定水平較交流勵(lì)磁機(jī)系統(tǒng)有明顯提高。 （4）經(jīng)濟(jì)性好，可降低投資。由于該系統(tǒng)設(shè)備簡(jiǎn)單，軸系長(zhǎng)度又有縮短，降低了設(shè)備和廠房基礎(chǔ)投資；加之調(diào)整維護(hù)簡(jiǎn)單，故障修復(fù)時(shí)間短，可提高發(fā)電的效益。 自并勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)存在的問題是：當(dāng)發(fā)電機(jī)近端

45、發(fā)生三相短路而切除時(shí)間又較長(zhǎng)時(shí)，不能及時(shí)提供足夠的強(qiáng)行勵(lì)磁；另外，接于地區(qū)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)電機(jī)，由于短路電流衰減快，繼電保護(hù)配合較復(fù)雜。 目前，在大型汽輪發(fā)電機(jī)上采用自并勵(lì)勵(lì)磁方式已成發(fā)展方向。五、發(fā)電機(jī)的運(yùn)行與控制 （一）發(fā)電機(jī)的起動(dòng) 發(fā)電機(jī)由停機(jī)狀態(tài)（檢修后或新安裝）投入運(yùn)行，需按規(guī)程進(jìn)行一系列試驗(yàn)及啟動(dòng)前的準(zhǔn)備工作。待發(fā)電機(jī)逐漸升速至額定轉(zhuǎn)速3000rmin。 （二）發(fā)電機(jī)的并列 現(xiàn)代電力網(wǎng)是由多座發(fā)電廠、多臺(tái)發(fā)電機(jī)并列運(yùn)行的大電網(wǎng)方式，省級(jí)電網(wǎng)、跨省的區(qū)域網(wǎng)，甚至跨國(guó)電力網(wǎng)已取得十分成熟的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。多臺(tái)發(fā)電機(jī)并列運(yùn)行的大電網(wǎng)方式對(duì)提高電能的質(zhì)量、供電的可靠性、系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及經(jīng)濟(jì)性等都有著重大

46、意義。同時(shí)，電網(wǎng)的規(guī)模也是一個(gè)國(guó)家現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)水平和經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的標(biāo)志。發(fā)電機(jī)的并列運(yùn)行，又稱為同步運(yùn)行，就是各發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子以相同的電角速度一齊旋轉(zhuǎn)，而電角度差不超過允許值的運(yùn)行狀態(tài)。將發(fā)電機(jī)與發(fā)電機(jī)、發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)進(jìn)行同步運(yùn)行的操作，稱為同步并列（俗稱并網(wǎng)）。 發(fā)電機(jī)常用的同步并列方法有兩種：準(zhǔn)同步并列法和自同步并列法。此外還有異步起動(dòng)和非同步合閘法（事故情況下用） 1準(zhǔn)同步并列法 準(zhǔn)同步（又稱精確同步）并列，是常用的基本同步方法。準(zhǔn)同步并列是指待并發(fā)電機(jī)與運(yùn)行系統(tǒng)間滿足同步條件時(shí)進(jìn)行并列操作，即當(dāng)發(fā)電機(jī)的頻率、電壓和相位角與系統(tǒng)的電壓、頻率和相位角均相同（或接近）時(shí)，將發(fā)電機(jī)的斷路器合閘，完成與

47、系統(tǒng)的并列。這種并列方式實(shí)質(zhì)上是先促成同步狀態(tài)，然后進(jìn)行并列操作。 準(zhǔn)同步并列分為手動(dòng)準(zhǔn)同步并列和自動(dòng)準(zhǔn)同步并列兩種具體方法。 1、1 手動(dòng)準(zhǔn)同步并列 手動(dòng)準(zhǔn)同步即用手操作相關(guān)開關(guān)，調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)電壓頻率使其滿足同步條件，并手動(dòng)合閘并列的方法。 （1）頻率。汽輪機(jī)起動(dòng)后，通過操作其調(diào)速開關(guān)，使其轉(zhuǎn)速逐漸升高至額定值3000rmin，則同軸旋轉(zhuǎn)的汽輪發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速即達(dá)到與電網(wǎng)頻率接近同步的要求。 （2）電壓。當(dāng)汽輪發(fā)電機(jī)升速至額定轉(zhuǎn)速后，經(jīng)檢查各處工作情況正常，即可給轉(zhuǎn)子加上勵(lì)磁電流，緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)磁場(chǎng)變阻器手輪，減小電阻以增加勵(lì)磁電流，使發(fā)電機(jī)定子繞組電壓逐漸升高達(dá)到與系統(tǒng)電壓相等。 （3）相位角。在滿足

48、頻率和電壓相等的條件后，技人同步表，待同步表指針緩慢順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)至接近同步點(diǎn)時(shí)，操作斷路器控制開關(guān)合閘，使發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)并列。并列成功后，無異常現(xiàn)象出現(xiàn)，即可使發(fā)電機(jī)帶上負(fù)荷，并退出同步儀表，并列操作完畢。 發(fā)電機(jī)并列操作是一項(xiàng)非常重要的操作，在一定程度上關(guān)系到發(fā)電廠甚至電網(wǎng)的安危。手動(dòng)準(zhǔn)同步操作是否成功，與操作者的現(xiàn)場(chǎng)工作經(jīng)驗(yàn)有很大關(guān)系，如果掌握不好合閘時(shí)機(jī)，發(fā)生非同步并列事故，將會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖擊電流和振蕩現(xiàn)象，會(huì)使發(fā)電機(jī)端部繞組和鐵芯遭到破壞。因此，經(jīng)過考核獲得同步操作權(quán)的人員才可進(jìn)行此項(xiàng)操作。 1、2自動(dòng)準(zhǔn)同步 自動(dòng)準(zhǔn)同步并列裝置是一種自動(dòng)控制裝置，它能根據(jù)系統(tǒng)的頻率，檢查待并發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，

49、并發(fā)出調(diào)節(jié)脈沖去調(diào)節(jié)待并發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，使其略高出系統(tǒng)一預(yù)定數(shù)值。然后檢查同步的回路開始工作，當(dāng)待并發(fā)電機(jī)以微小的轉(zhuǎn)差向同步點(diǎn)接近，且待并發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)的電壓差在±5V以內(nèi)時(shí)，就提前一個(gè)預(yù)定時(shí)間發(fā)出合閘脈沖，合上主斷路器，使發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)并列。 2、自同步并列 自同步并列法，就是當(dāng)待并發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速接近額定轉(zhuǎn)速（相差±2范圍之內(nèi)）時(shí)，在未加勵(lì)磁的情況下，先會(huì)上發(fā)電機(jī)的斷路器進(jìn)行并列，然后再合上勵(lì)磁開關(guān)，加入勵(lì)磁電流，利用發(fā)電機(jī)的自整步”作用，將發(fā)電機(jī)自動(dòng)拉入同步。 采用自同步的優(yōu)點(diǎn)是：操作簡(jiǎn)單，并列速度快，在緊急情況下能很快將發(fā)電機(jī)并入系統(tǒng)。缺點(diǎn)是：待并發(fā)電機(jī)會(huì)受到較大電流的沖擊（

50、小于三相短路電流）。 （三）發(fā)電機(jī)的負(fù)荷調(diào)整 3、1有功負(fù)荷的調(diào)整 發(fā)電機(jī)在運(yùn)行中對(duì)有功負(fù)荷的調(diào)整，是通過汽輪機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行的，當(dāng)需增加有功負(fù)荷時(shí)，就加大進(jìn)汽量；當(dāng)需減小有功負(fù)荷時(shí)，就減小進(jìn)汽量，以保持發(fā)電與負(fù)荷的平衡，維持發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速恒定。 3、2無功負(fù)荷的調(diào)整 發(fā)電機(jī)在運(yùn)行中對(duì)無功負(fù)荷的調(diào)整，是通過改變發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流來實(shí)現(xiàn)的。通常利用自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器（簡(jiǎn)稱調(diào)節(jié)器）自動(dòng)調(diào)節(jié)，也可手動(dòng)調(diào)節(jié)。 （1）自動(dòng)調(diào)節(jié)方式。這是主要運(yùn)行方式，即根據(jù)發(fā)電機(jī)端電壓的變化，采用負(fù)反饋原理對(duì)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，以維持發(fā)電機(jī)端電壓的恒定。 （2）手動(dòng)控制方式。當(dāng)自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器因有故障失去作用時(shí)，改用由運(yùn)行人

51、員手動(dòng)操作調(diào)節(jié)方式。一般自動(dòng)調(diào)節(jié)為主要方式，手動(dòng)調(diào)節(jié)為備用方式。 功率因數(shù)（cos）是電能質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要指標(biāo)。當(dāng)有功負(fù)荷不變而調(diào)整無功負(fù)荷時(shí)，功率因數(shù)即改變，無功負(fù)荷減少時(shí)，功率因數(shù)增加；無功負(fù)荷增加時(shí)，功率因數(shù)下降。發(fā)電機(jī)的功率因數(shù)一般應(yīng)限在0.95以內(nèi)，否則易進(jìn)相運(yùn)行，若發(fā)現(xiàn)進(jìn)相運(yùn)行，應(yīng)增大勵(lì)磁電流；若此時(shí)定子電流過大，則減少有功功率，否則將引起發(fā)電機(jī)振蕩或失步。 四、同步發(fā)電機(jī)的調(diào)相運(yùn)行 同步發(fā)電機(jī)空載運(yùn)行時(shí)，從電網(wǎng)吸收有功功率（即發(fā)電機(jī)變?yōu)殡妱?dòng)機(jī)）以維持同步旋轉(zhuǎn)。此時(shí)加大勵(lì)磁（過勵(lì)運(yùn)行），則向電網(wǎng)送感性無功功率；欠勵(lì)運(yùn)行時(shí)，則吸收電網(wǎng)中的感性無功，發(fā)電機(jī)變成了調(diào)相機(jī)（或稱同步補(bǔ)償

52、機(jī)）。 當(dāng)輸電線路很長(zhǎng)時(shí)，線路本身具有電容，當(dāng)終端負(fù)荷變化時(shí)要維持端電壓不波動(dòng)是很困難的。所以接上同步補(bǔ)償機(jī)，通過調(diào)節(jié)其勵(lì)磁電流，可以控制功率因數(shù)，保持電網(wǎng)電壓恒定。 五、發(fā)電機(jī)的解列與停機(jī) 發(fā)電機(jī)要解列時(shí)，應(yīng)先將所帶廠用電轉(zhuǎn)至備用電源，然后再將發(fā)電機(jī)所帶的有功負(fù)荷和無功負(fù)荷轉(zhuǎn)移到其他并列機(jī)組上去，并在有功負(fù)荷降至零時(shí)，斷開發(fā)電機(jī)斷路器，將發(fā)電機(jī)解列。 當(dāng)跳開發(fā)電機(jī)斷路器解列后，如果發(fā)電機(jī)需停下來，應(yīng)再跳開滅磁開關(guān)，并通知汽輪機(jī)值班員減速停機(jī)。停機(jī)后拉開發(fā)電機(jī)出線隔離開關(guān)。l 電力變壓器 電力變壓器是電力系統(tǒng)中輸配電能的主要設(shè)備。電力變壓器利用電磁感應(yīng)原理，可以把一種電壓等級(jí)的交流電能方便地變

53、換成同頻率的另一種電壓等級(jí)的交流電能。經(jīng)輸配電線路將發(fā)電廠和變電所的變壓器連接在一起，便構(gòu)成了工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主能源網(wǎng)絡(luò)電力網(wǎng)。 、變壓器的基本原理變壓器是根據(jù)電磁感應(yīng)原理工作的，圖所示為變壓器基本原理示意圖。由圖可見，變壓器由兩個(gè)互相絕緣且匝數(shù)不等的繞組，套在由良好導(dǎo)磁材料制成的同一個(gè)鐵芯上，其中一個(gè)繞組接交流電源，稱為一次繞組；另一個(gè)繞組接負(fù)荷，稱為二次繞組。當(dāng)一次繞經(jīng)中有交流電流流過時(shí)，則在鐵芯中產(chǎn)生交變磁通，其頻率與電源電壓的頻率相同；鐵芯中的磁通同時(shí)交鏈一、二次繞組，由電磁感應(yīng)定律可知，一、二次繞組中分別感應(yīng)出與匝數(shù)成正比的電動(dòng)勢(shì)，其二次繞組內(nèi)感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)，向負(fù)荷輸出電能，實(shí)現(xiàn)了電壓的變換和電能的傳遞?？梢姡儔浩魇抢靡?、二次繞組匝數(shù)的變化實(shí)現(xiàn)變壓的。變壓器基本原理示意圖 變壓器在傳遞電能的過程中效率很高，可以認(rèn)為兩側(cè)電功率基本相等，所以當(dāng)兩側(cè)電壓變化時(shí)（升壓或降壓），則兩側(cè)電流也相應(yīng)變化（變小或變大），即變壓器在改變電壓的同時(shí)也改變了電流。 二、變壓器的分類 為適應(yīng)不同的用戶要求，變壓器分為多種類型。 1按用途分為 （1）電力變壓器。在輸配電系統(tǒng)中應(yīng)用，又進(jìn)一步分為升壓變壓器、降壓變壓器、聯(lián)絡(luò)變壓器（連