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1、基础知识培训【水电站】,培训内容,一、电站总装机容量估算、机组台数的选择；二、机组装置方式的选择三、电气一次主接线图识读四、水电站综合自动化系统的组成五、电气二次基本常识,一、电站总装机容量估算、机组台数的选择,1、总装机容量的估算公式 电站总装机容量，即站址以上河段单位时间内的水能。N=A.Q.H(kW),A为效率系数，一般取88.52、机组台数的选择 在总装机容量确定的情况下，装机台数不同，水轮机转轮直径、转速就不同，甚至机型都不同，从而影响工程投资、运行效率、运行条件以及产品生产供应。在选择装机台数时，一般从四个方面权衡考虑，四个方面的因素既相互联系有相互矛盾，应针对主要因素，进行技术经
2、济比较，合理选择。1、成本因素 通常水轮机、发电机、变压器以及励磁、调速器等辅助设备的每千瓦投资C与单机容量N的大致关系是 C=N0.70.75,2、运行效率因素 采用不同的机组台数，电站的平均运行效率是不同的。尺寸大的机组由于水轮机水力摩擦损失和渗漏损失相对较小，故效率比较高，对于经常满负荷运行的电站来说效益是明显的。对于负荷变动大的电站，虽单机效率高，但在部分负荷时，由于负荷不便于在机组之间调节，因而不能避开低效率区，导致电站平均效率低。举例说明如下：电站总装机5万千瓦，在装机1台、2台、4台的情况下有不同的平均效率，如装1台机，满负荷效率为91%，一半负荷（2.5万千瓦）时效率仅60%；
3、如装2台2.5万千瓦，则可停一台机，另一台满负荷运行，保证效率在91%；如装4台1.25万千瓦，则可保证在100%，75%，50%，25%的负荷时都能高效运行。不同的机型，机组台数对电站的平均运行效率影响不同。对于固定桨叶式水轮机，尤其是轴流定浆式，效率曲线比较陡峭，当负荷变化时，效率变化剧烈。若机组台数多，则可通过调整开机台数避开低负荷运行。但对于转桨式或者多喷嘴水轮机，由于可以通过改变叶片角度或者喷嘴数量使水轮机保持高效运行，所以机组台数又不是问题了。,3、运行维护因素机组台数多的优点：运行方式灵活，容易安排检修；机组台数多的缺点：运行人员多，运行用的材料、消耗品多，导致运行费用高；设备多
4、，开停机操作频繁，事故发生率高。4、设备制造、运输、安装的因素机组台数多，势必单机尺寸小，制造运输和安装都较容易，台数少势必单机尺寸大，有的电站道路和起吊工具会限制机组尺寸。,二、机组装置方式的选择,在同一个水头段，如果即可装立式也可装卧式机组，容量较大的，因为尺寸较大，安装高程也较低，多采用立式安装，这样发电机安装位置较高，不易受潮，机组的传动效率较高，厂房面积较小，设备、电缆布置较方便；对于转轮直径小于1米，吸出高度为正值的水轮机，多采用卧式安装，降低厂房高度，安装、检修及运行维护较方便。,三、电气一次主接线图识读,电气一次设备的定义 水电站直接担负发电、变电和输配电任务的电气设备称为电气
5、一次设备。包括：发电机、发电机电压配电装置（开关柜）、主变压器、厂用变压器、断路器、隔离开关、母线、电力电缆、架空线路、互感器、避雷器。电气一次主接线图的定义 由上述电气一次设备按照一定次序连接构成的电气回路图。厂用电系统接线图的定义 由厂用变压器、厂用配电屏、设备、低压电缆等按照一定次序连接构成的电气回路图。,电气一次设备的型号含义 1、发电机 SF5000-10/2150 SFW5000-10/2150 SFG5000-10/2150 SF 水轮发电机 W 卧式 G 贯流式 5000 额定功率，kW 10 磁极个数 2150 机座号，定子铁心外径，mm,2、变压器 S9-5000/35 3
6、8.522.5%/6.3，Uk=6%，Yd11 SF9-20000/110 SFZ9-20000/110 SCB9-500/10 S 三相 9 设计序号 F 带风机 Z 带有载调压 CB 干式5000 额定容量，kVA35、110、10 高压侧电压等级38.5 高压侧额定电压，kV22.5%5个档位，5%Ue，2.5%Ue，Ue，-2.5%Ue，-5%Ue Uk=6%短路电压百分比,Uk的含义 表征变压器短路特性的参数。变压器结构必须能承受二次侧的突发短路而无损坏，应能承受的短路电流应不小于K倍。K=100/UkYd11 连接组别 升压变压器一般用Yd11,降压变压器（如厂用变）一般用Yyn0
7、,Dyn11。3、开关柜 高压开关柜简称开关柜，电压等级有6、10、（24）、35kV。种类有KYN 金属铠装移开式，俗称中置柜、手车柜；XGN 箱型固定式，俗称固定柜。其中中置柜自动化程度、档次较高，固定柜空间较大，配置相对灵活。二者价格不能从概念上做比较，必须针对具体配置而言。尺寸区别很大，中置柜一般宽800，深1500（1600），高2300；固定柜一般宽1100，深1200，高2450.,4、断路器,断路器的作用和种类,在正常负荷时接通和切断高压线路的开关。在故障短路时，切断短路的高压线路。目前，常用的有二种断路器：1、真空断路器；2、SF6断路器（六氟化硫）；,真空断路器,手车式真空
8、断路器,SF6断路器,断路器的画法,一般的断路器,一般的断路器,手车式断路器,5、隔离开关,在无负荷时接通和断开高压线路。手动操作；电动操作；它的作用为：在高压线路造成一个可见的断开点。,户外,户内隔离开关,6、PT、CT,1、PT（TV）：电压互感器 将高电压（6.3kV、10kV、35kV、66kV、110kV、220kV等）变成100V（110V）低电压；例如电压互感器变比：35kV/100V。2、CT（TA）：电流互感器 将大电流变成5A（1A）；例如电流互感器变比：500A/5A。,电流互感器（CT）,电压互感器(PT),户外,户内,CT(TA)的画法,PT(TV)的画法,四、水电站
9、综合自动化系统的组成,1、上位机及网络系统2、水机自动化控制（LCU）屏3、公用系统控制（LCU）屏4、发电机、变压器、线路等监控保护屏5、开关站控制（LCU）屏6、闸门控制（LCU）屏7、同期屏（含自动准同期及手动同期）8、全电子式电度计量屏9、直流电源屏10、站用交流屏,上位机系统,高速以太网水电站综合自动化系统图,现场总线网水电站系统图,水电站综合自动化的特点,1、二级自动控制，一套手动控制，保证发电机正常发电；2、硬件模块结构，维护更换方便；3、软件模块结构，功能修改方便；4、具有远程诊断功能；5、有在线的指导文件，和“傻瓜型”操作系统，使用非常方便；6、硬件通用化，无须更多的备件；,
10、水机自动控制（LCU）屏,1、完成自动开机、停机、发电机有功功率调节、无功功率调节；2、各种参数测量；3、水机保护；4、与上位机联网；5、采用PLC技术；,可编程控制器（PLC）,CPU指令速度1.25nS；I/O点可任意扩充；采用24VDC供电；质量可靠，经久耐用。,转速信号装置,可用残压输入，也可用光电采样输入；七轮（5、30、80、95、115、140、170）转速输出；能测量转速和频率；每轮输出有指示；有RS485通讯口。,温度巡检装置,24点温度巡检；Pt100和cu50均可使用；有热电阻断线报警功能；有超温报警功能；有超温保护跳闸功能；有RS485通讯口；,公用系统控制（LCU）屏
11、,1、完成油、汽、水的自动控制；2、完成非电量的采集与传输；3、与上位机联网；4、采用PLC技术；,非电量的测量,水位传感器：前池水位测量尾水位测量压差传感器：栏污栅压差测量温度传感器：定子温度与轴承温度测量压力传感器：油压、气压、水压的测量,微机同期装置,能自动调频、调压，完成自动准同期操作；可省去转角变压器；有RS485通讯口。,保护屏,1、完成6kV、10kV、35kV、110kV 等线路的监控与保护；2、完成发电机的监控与保护；3、完成变压器的监控与保护；4、厂用变、励磁变的监控与保护；,电度计量屏,1、完成发电机、变压器、线路等的电度计量；2、有峰、谷、平分时计量功能；3、与上位机联
12、网，自动打印报表；,直流电源屏,1、完成对免维护电池的充电与浮充；2、采用N1的设计；3、自动绝缘检测；4、自动电池检测；5、与上位机联网；,保护测控单元箱,1、DSP芯片作CPU，速度快、精度高、工作可靠；2、CPU四层印刷线路板结构，抗干扰能力强；3、16个出口继电器，组态能力强，能在线检测；4、1000个周波的录波功能；5、16次谐波分析；6、八套保护定值设置；,保护测控单元箱,7、小电流接地检测功能；8、有RS485、CAN、以太网等通讯口，组网方便；9、各印刷线路板通用，用户备件少；10、单元箱工作电源范围宽广，在直流80V280V均能可靠工作；11、大屏幕液晶汉字显示。,上位机监控
13、系统软件,监控画面编制软件：现场修改主接线图、各种运行参数监控图表、流程图、各种电量，非电量的棒图，曲线图等显示界面。报表制作软件：可实现现场制作和修改日报、月报、年报的输出格式。主控模块：负责系统中各模块的组织和协调。数据库管理模块：分层分布式应用数据库与实时数据库相结合。即保护数据的实时性又保护数据的通用性。报表生成和输出模块：从数据库中取出数据进行处理，并按用户定义的格式输出。,上位机监控系统软件,告警生成和输出模块:即时以屏幕提示、报警音响等方式反映系统中各种报警信息，并作为系统历史事件存入数据库。系统历史事件查询模块：按用户选定时间、事件类型、单元名称等条件对数据库中的数据进行查询及
14、显示。语音报警模块：完成实时语音告警。系统通信和数据处理模块：负负责与单元控制层设备和调度系统进行通讯，对系统中电量、非电量、故障、事故等信息进行采集、分配、传送、接收和处理。人机接口模块：利用从系统中得到信息以及各种图形、表格反映系统的各类运行参数，给操作人员提供提示信息，系统接收并招待操作人员的和种操作指令。,上位机监控系统软件,数据采集 模拟量采集（电气量、非电气量）；开关量采集（状态量周期性采集和报警量中断性采集）；脉冲量采集；数据采集和处理。安全运行监视监控系统监视电站主要机电设备的运行情况，安全监视包括状态监视、越限监视、过程监视和监控系统故障监视。运行状态、越限监视 过程监视（人
15、机对话）监控系统异常监视,上位机监控系统软件,通信功能 系统时钟同步控制：保护信息接收处理：远方调度端口：支持部颁CDT、Polling、1801、4F等规约系统故障诊断系统设备硬件、软件故障诊断：对主用单元、外围设备、通信接口、等设备和系统软件的运行情况进行在线或离线诊断。当诊断出主用单元故障时，能自动发出信号并切换到备用单元。当诊断出外围设备故障时能自动切除此设备并发报警信号及显示。,水电站综合自动化系统订货需知,1、提供水电站电气一次主接线图；2、提供继电保护配置图；3、提供水电站自动化的控制点表（I/O表）；4、提供计算机网络系统拓扑图；5、提供对直流电源系统原理图；,五、电气二次基本
16、常识,1、互感器,互感器是一种特殊的变压器，它被广泛应用于供电系统中向测量仪表和继电器的电压线圈或电流线圈供电。互感器的作用：（1）将一次回路的高电压和大电流变为二次回路标准的低电压和小电流，使测量仪表和保护装置标准化、小型化，并使其结构轻巧、价格便宜，并便于屏内安装。（2）隔离高压电路。互感器一次侧和二次侧没有电的联系，只有磁的联系。使二次设备与高电压部分隔离，且互感器二次侧均接地，从而保证了设备和人身的安全。,电流互感器,电流互感器是将一次侧的大电流，按比例变为适合通过仪表或继电器使用的，额定电流为5A（1A）的变换设备。1电流互感器的工作原理 电力系统中广泛采用的是电磁式电流互感器（以下
17、简称电流互感器）。它的工作原理和变压器相似。电流互感器一、二次电流之比称为电流互感器的额定互感比。电流互感器的特点：1）一次绕组串联在电路中，并且匝数很少；故一次绕组中的电流完全取决于被测电路的负荷电流，而与二次电流大小无关；2）电流互感器二次绕组所接仪表的电流线圈阻抗很小，所以正常情况下，电流互感器在近于短路的状态下运行。,电流互感器,3电流互感器的接线形式 电流互感器的接线形式指的是电流互感器与测量仪表或保护继电器之间的连接形式。三相完全星形接线 两相不完全星形接线,电流互感器,高压电流互感器多制成两个铁芯和两个副绕组的型式，分别接测量仪表和继电器，满足测量仪表和继电保护的不同要求。电流互
18、感器供测量用的铁芯在一次侧短路时应该容易饱和，以限制二次侧电流增长的倍数；供继电保护用的铁芯，在一次侧短路时不应饱和，使二次侧的电流与一次侧的电流成正比例增加。,电压互感器,电压互感器是将一次侧的高电压按比例变为适合仪表或继电器使用的额定电压为100V（110V）的变换设备。1电磁式电压互感器（1）电磁式电压互感器的工作原理和变压器相同。电压互感器的特点 1）容量很小，类似一台小容量变压器，但结构上要求有较高的安全系数；2）电压互感器二次绕组所接仪表的电流线圈阻抗很大，正常情况下，电压互感器在近于空载的状态下运行。,电压互感器,2电容式电压互感器 随着电力系统输电电压的增高，电磁式电压互感器的
19、体积越来越大，成本随之增高，普遍采用电容式电压互感器。（1）电容式电压互感器的工作原理 电容式电压互感器实质上是一个电 容分压器，在被测装置的相和地之间接有电容C1和C2，按反比分压，C2上的电压为,电压互感器,3电压互感器的接线形式（1）单相接线 该接法仅适用于测量相间电压。如果互感器一次绕组的一端接在线路上，另一端接地，互感器可测量某一相对地电压。单相接线,电压互感器,（2）VV接线 由两个单相互感器接线成不完全星形（VV形），用来测量各相间电压，但不能测量相对地电压，它广泛应用在20kV以下中性点不接地或经消弧线图接地的电网中。VV接线,电压互感器,（3）YY接线 由三个单相互感器一、二
20、次侧均接成Y形，可供给要求线电压的仪表和继电器以及要求相电压的绝缘监视电压表。YY接线,电压互感器,（4）Y0/Y0/接线 用三台单相三绕组电压互感器构成Y0/Y0/接线，该接线方式其二次绕组用来测量相间电压和相对地电压，辅助二次绕组接成开口三角形检测零序电压。用于3220kV系统（110kV及以上无高压熔断器），供接入交流电网络缘监视仪表和继电器用。三相五柱式电压互感器只用于315kV系统，其接线与三台单相三绕组电压互感器构成Y0/Y0/接线基本相同。,通信基础知识,内容提示,交换设备,语音（程控交换机）,数据（网络交换机）,数字中继,模拟中继,网络交换机,集线器,光 设 备,光缆（传输）备
21、：单模、双模熔接包、耦合器（接续、尾纤跳线连接）光端机（光电转换）备：语音类通常以2M数字中继为传输单元其他光施备,配线组成,桥架、综合信息箱、分线箱、过线盒、模块等,用户终端,AD Modem类 语音分离器 RJ45 RJ11 面板模块,光 设 备,光 设 备光缆及跳线（尾纤）,光 设 备,网 络 设 备,网络交换机（switch）,集线器（hub）,程控设备,程控交换机（语音）数字中继、模拟中继,集团电话（语音）,AD终端系统图,为什么要使用光缆？传输安全不会产生：电磁脉冲辐射或任何可以探测到的能量抑制噪声光纤是绝缘体，不受下列因素影响：电磁波闪电辐射噪声相邻电缆,光纤基本知识,光纤基本知识,体积小,光缆与铜导线相比光缆：0.9厘米(12芯光纤)铜导线：2.5厘米(900芯双绞线,重量轻,光缆比铜缆12芯光缆60公斤/公里900芯双绞线铜缆726公斤/公里,光纤基本知识,高带宽光纤带宽：无限理论传输率：50,000,000,000 bps（500亿位/秒）长距离传输很少或不需要中继器传输性能好长距离传输,光纤基本知识,多模光缆,62.5微米最为常用典型距离为8公里用于:闭路电视广播数据传输带宽为50-500 MHz-km,光纤基本知识,单模光缆,无限带宽8 至 10 微米典型距离超过8公里用于:长途通讯长途电视信号传输长途多路广播长途数据传输比电传输更便宜,
