葛洲壩生產實習報告

　　1 緒 論

　　三峽工程是世界上建筑規模最大的水利工程，集防洪，發電，航運，旅游的效益于一體。壩址在三斗坪，即葛洲壩上游40公里處，1994年12月14日正式動工，施工工期總計17年。

　　建造三峽工程的最主要目的是防洪，是長江中下游防洪體系的骨干工程。三峽水庫的調蓄，使荊江河段防洪標準由以往的十年一遇提高到百年一遇;而遇到千年一遇或類似于1870年曾發生過的特大洪水時，三峽工程可以配合荊江分洪等分蓄洪工程的運用，防止荊江河段兩岸發生干堤潰決的毀滅性災害，減輕中下游洪災損失和對武漢市的洪水威脅，并可為洞庭湖區的治理創造條件。

　　然而三峽工程的作用遠不止于此。三峽工程還是世界上裝機容量最大的水電站，年發電量超過1000億千瓦時，創造了極大的經濟效益。

　　最后，三峽工程還使長江宜昌至重慶航段的水位上升，因而顯著改善了這一航段的通航條件，也改善了宜昌以下航道的枯水季節通航條件，提升了航道年通行容量，使得大型的貨運通過長江水路來往川渝與沿海更加便捷劃算。

　　2 葛洲壩發電廠

　　葛洲壩概況

　　葛洲壩水利樞紐是長江干流上修建的第一個大型水利工程，它位于長江三峽出口——南津關下游2.3公里處，上距三峽壩址38公里，下距宜昌市中心約6公里。因為壩址在江中原本有一個小島“葛洲壩”而得名。葛洲壩和西壩兩座小島，將此處長江從右到左分為大江、二江和三江三個部分，水電廠則為大江和二江電廠，三江主要用于航運。

　　葛洲壩在長江水利樞紐體系中，為航運梯級的一部分，主要作用為改善從三峽工程至長江三峽出口的南津關這一航段枯水期的通航條件;通過反調節的作用消除三峽工程日流量不穩定對下游航道和宜昌港的不良影響;利用峽谷河道的落差發電;為三峽工程的上馬，在技術、人員和運作上提供先行的經驗。

　　葛洲壩運行的原則是：“航運第一，發電第二，發電必須服從航運”，共設三個船閘，即大江1號船閘，其尺寸為：長×寬×檻上水深=280×34×5米，可通行12000～16000噸級船隊;三江2號船閘，其尺寸及通航能力同大江1號船閘;三江3號船閘，尺寸為 120×18×3.5米，可通行3000噸以下的客貨輪。

　　葛洲壩的水力發電規模遠不如三峽工程，但其年發電量也有157億千瓦時，

　　相當于每年節省煤炭900萬噸，有十分明顯的經濟效益。三峽工程開工建設時，則為其提供了充足的電力保障。

　　葛洲壩工程因屬低水頭水利樞紐，防洪、灌溉效益不大。但隨著旅游業的日益興旺，到三峽風景區旅游的游客逐年增多，三峽工程建成以后葛洲壩的旅游效益應有更大的發展。

　　2.1水輪機介紹

　　參數如下

　　2.2發電機勵磁系統

　　磁感應定律=>E=4.44fHΦm

　　供給同步發電機勵磁電流的電源及其附屬設備統稱為勵磁系統。它一般由勵磁功率單元和勵磁調節器兩個主要部分組成。

　　勵磁功率單元向同步發電機轉子提供勵磁電流;而勵磁調節器則根據輸入信號和給定的調節準則控制勵磁功率單元的輸出。勵磁系統的自動勵磁調節器對提高電力系統并聯機組的穩定性具有相當大的作用。尤其是現代電力系統的發展導

　　致機組穩定極限降低的趨勢，也促使勵磁技術不斷發展。同步發電機的勵磁系統主要由功率單元和調節器(裝置)兩大部分組成。

　　其中勵磁功率單元是指向同步發電機轉子繞組提供直流勵磁電流的勵磁電源部分，而勵磁調節器則是根據控制要求的輸入信號和給定的調節準則控制勵磁功率單元輸出的裝置。由勵磁調節器、勵磁功率單元和發電機本身一起組成的整個系統稱為勵磁系統控制系統。勵磁系統是發電機的重要組成部份，它對電力系統及發電機本身的安全穩定運行有很大的影響。

　　勵磁系統的主要作有：1)根據發電機負荷的變化相應的調節勵磁電流，以維持機端電壓為給定值;2)控制并列運行各發電機間無功功率分配;3)提高發電機并列運行的靜態穩定性;4)提高發電機并列運行的暫態穩定性;5)在發電機內部出現故障時，進行滅磁，以減小故障損失程度;6)根據運行要求對發電機實行最大勵磁限制及最小勵磁限制。

　　2.3電氣主接線及運行概況

　　二江電廠：單元式接線方式，220KV開關站采用雙母線帶分段旁母運行方式。一機一變一線共7臺機7條出線，1個母聯，2個旁路，2臺聯絡變壓器。7條出線分別為：葛雁(小雁溪)線、葛陳(陳家沖)線、葛遠(遠安)線、葛坡(長坂坡)線、葛桔(桔城變)線、葛白I(白家沖)回線、葛白II回線。

　　大江電廠：擴大單元接線方式，兩機一變，兩變一線，共4個擴大單元7臺變壓器14臺機組。500KV開關站采用3/2接線方式，6條進線6條出線，其中4條進線由大江廠房引入，2條進線通過2臺聯絡變壓器從二江廠房引入。

　　2.4 220KV和500KV變電站

　　2.4.1 220kV開關站的接線式及有關配置

　　1)接線方式：雙母線帶旁路，旁路母線分段

　　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的發電廠、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、出線回數多，且均是重要電源或重要線路，有可能出現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，也需要檢修與維護,當其中一臺檢修例一臺處于備用狀態，這樣可靠性比旁路母線不分段、僅設置一臺旁路斷路器高。

　　3)開關站的主要配置：

　　出線8回 ：1-8E(其中7E備用);

　　進線7回 ：1-7FB(FB：發電機-變壓器組);

　　大江、二江開關站聯絡變壓器聯絡線2回;

　　上述各線路各設置斷路器一臺、加上母聯及2臺旁路斷路器，共19臺斷路器。 母線：圓形管狀空心鋁合金硬母線，主母線分別設置電壓互感器(CVT)及避雷器(ZnO)一組。

　　4)斷路器型號及幾個重要參數：(ABBSF6)

　　型號：ELFSP4-1 (單斷口)

　　額定工作電流：Ie=4000A;

　　額定開斷電流：Ie.dk=50(63)kA;

　　動穩定電流(額定關合電流)： 125kA;

　　熱穩定電流 ：50kA (4S);

　　固有動作時間：<20mS;

　　燃弧時間：<25mS;

　　全分閘時間：<50mS;

　　切斷負荷工作電流次數(<=4000A)：>5000次;

　　切斷短路電流次數(<=50kA或63kA)：>30次;

　　合閘時間：<60mS;

　　5)開關站布置型式：分相中型單列布置。(戶外式)

　　2 發電機與主變壓器連接方式 機組及主變壓器型號與參數

　　1)發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：

　　2.4.2. 500kV開關站接線方式 有關設備配置

　　1)接線方式：采用3/2接線(見圖2-4)。

　　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換流站與華東電網并網，既是葛洲壩電廠電力外送的咽喉，又是華中電網重要樞紐變電站。

　　圖2-4 大江電廠電氣主接線圖

　　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，例一回是負荷或出線。)

　　交叉配置是3/2接線方式普遍的配置原則，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仍然相連接，(在系統處于穩定條件下)仍能夠正常工作。

　　1-6 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，裝設并聯電抗器后，可以有效防止過電壓的產生( 過電壓現象最嚴重的情況是線路空載 )、適當地改善線路無功功率的分布、從而使系統潮流分布的合理性與經濟性得到相應的改善。

　　自耦變壓器的中性點必須直接接地，這是由其工作原理及內部電路結構特殊性所決定的，因此251B、252B的中性點為直接接地方式。

　　若自耦變壓器的中性點不接地或不直接接地，在高壓側發生單相接地情況下，中性點位移，與此有自耦關系的中壓或低壓繞組對地電壓將升高到相當高的程度，足以導致絕緣擊穿、變壓器損壞，并由此引起電力系統故障。中性點直接接地后，高壓側單相接地時造成單相短路故障，中性點不發生位移，繼電保護裝置動作切除故障或變壓器本身，保證變壓器絕緣不被損壞。

　　2. 發電機與主變壓器的連接方式，有關設備的型號參數

　　(1)連接方式

　　采用擴大單元接線方式。

　　由于主變壓器連接 2臺發電機，且1-3串進線由二臺主變壓器并聯，所以在發電機出口母線上設置了斷路器。這樣當一臺發電機故障時，僅切除故障發電機，本串上其他發電機仍能正常工作，最大限度保證了對系統供電的可靠性。

　　(2)有關設備的型號參數

　　表2-1 主變壓器(國產)型號與參數

　　3.發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，此時發電機發出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不同步，造成振蕩或失步，機組被迫解列，甚至引起整個系統瓦解。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，保證機組與系統正常運行。

　　(2)制動電阻投入的時間：2S。

　　2.5繼電保護系統

　　2.5.1、什么是繼電保護裝置?

　　當電力系統中的電力元件(如發電機、線路等)或電力系統本身發生了故障或危及其安全運行的事件時，需要向運行值班人員及時發出警告信號，或是直接向所控制的斷路器發出跳閘命令，以終止這些事件發展的一種自動化措施和設備。

　　實現這種自動化措施、用于保護電力元件的成套硬件設備，一般通稱為繼電保護裝置;用于保護電力系統的，則通稱為電力系統安全自動裝置。

　　2.5.2、繼電保護的基本任務：

　　(1)當被保護的電力系統元件發生故障時，將故障元件及時從電力系統中斷開，使其損壞程度減少到最小，保證無故障電力設備繼續正常運行。

　　(2)反應電氣設備的不正常運行狀態，并根據不正常工作情況和設備運行維護條件的不同(例如有無經常值班人員)，發出信號，以便值班人員進行處理。

　　2.5.3、繼電保護裝置的基本要求：

　　對電力系統繼電保護的基本性能要求有可靠性、選擇性、快速性、靈敏性。這些要求之間，有的相輔相成、有的相互制約，需要針對不同的使用條件，分別進行協調。

　　(1)可靠性。包括安全性和可信賴性。安全性是指不應該動作的故障不應誤動;可信賴性是指應該動作的故障不應拒動。這是對繼電保護的最基本要求。

　　(2)選擇性。保護裝置選擇故障元件的能力。即只切除故障設備或線路，終止故障或系統事故的發展，以保證無故障部分正常運行。

　　(3)快速性。指保護裝置應以最快速度動作于斷路器跳閘，以切除故障設備或線路，保證系統穩定。

　　(4)靈敏性。指對其保護范圍內發生最小故障和不正常狀態的反應能力。 繼電保護越靈敏，越能可靠地反映要求動作的故障或異常狀態;但同時，也更易于在非要求動作的其他情況下產生誤動作，因而與選擇性有矛盾，需要協調處理。

　　2.5.4、繼電保護的發展歷程

　　晶體管保護集成保護

　　微機保護

　　微機保護優點：調試方便，配置靈活，原理先進，結構緊湊，可靠性高，可與后臺系統進行數據交換。

　　2.5.5、繼電保護的構成

　　一般情況而言，整套繼電保護裝置是由測量部分、邏輯部分和執行部分組成的，其原理結構圖如2-3所示。 輸入

　　信號測量部分邏輯部分執行部分輸出信號

　　整定值

　　圖2-3 繼電保護原理結構圖

　　3實習思考

　　3.1電氣主接線特點比較

　　電氣主接線是發電廠和變電所電氣部分的主體,它反映各設備的作用、連接方式和回路間的相互關系。所以，它的設計直接關系到全廠電氣設備的選擇、配電裝置的布置,繼電保護、自動裝置和控制方式的確定，對電力系統的安全、經濟運行起著決定的作用。

　　主接線的基本形式可分為有匯流母線和無匯流母線兩大類,它們又各分為多種不同的接線形式。

　　有匯流母線的接線形式的基本環節是電源、母線和出線。母線是中間環節,其作用是匯集和分配電能，使接線簡單清晰，運行、檢修靈活方便，進出線可有任意數目, 利于安裝和擴建。但是，有母線的接線形式使用的開關電氣較多,配電裝置占地面積較大,投資較大,母線故障或檢修時影響范圍較大，使用于進出線　多并且有擴建發展可能的發電廠和變電所。

　　3.1.1、單母線接線

　　只有一組工作母線的接線稱單母線接線。這種接線的每回進出線都只經過一臺斷路器固定接于母線的某一段上。

　　3.1.2、雙母線接線

　　有兩組工作母線的接線稱為雙母線接線.每個回路都經過一臺斷路器和兩臺母線隔離開關分別與兩組母線連接,其中一臺隔離開關閉合,另一臺隔離開關斷開;兩母線之間通過母線聯絡斷路器連接。有兩組母線后,使運行的可靠性和靈活性大為提高。

　　3.1.3、一臺半斷路器接線

　　一臺半斷路器接線又稱3/2接線,即每兩條回路共用3臺斷路器，每串的中間一臺斷路器為聯絡斷路器。正常運行時,兩組母線和全部斷路器都投入工作，形成多環狀供電,因此，具有很高的可靠性和靈活性。

　　無匯流母線的主接線沒有母線這一中間環節,使用的開關電器少,配電裝置占地面積小,投資較少,沒有母線故障和檢修問題,但其中部分接線形式只適用于進出線少并且沒有擴建和發展的發電廠和變電所 。

　　3.1.4、單元接線

　　發電機和主變壓器直接連成一個單元，再經斷路器接至高壓系統，發電機出口處除廠用分支外不在裝設母線，這種接線形式稱為發電機——變壓器單元接線。

　　發電機——雙繞組變壓器單元接線，變壓器可以是一臺三相雙繞組變壓器或三臺單相雙繞組變壓器。發電機和變壓器容量配套，兩臺不可能單獨運行，所以，發電機出口一般不裝斷路器，只在變壓器的高壓側裝斷路器與變壓器之間不必裝隔離開關。但是為了便于發電機單獨試驗及在發電機停止工作時由系統供給廠用電，發電機出口可裝設一組隔離開關。對200MW及以上機組，若采用封閉母線可不裝隔離開關，但應裝有可拆的連接片。發電機出口也有裝斷路器，其主要目的

　　是在機組啟動時可從主變壓器低壓側獲得廠用電，在機組解、并列時減少主變壓器高壓側斷路器的操作次數。

　　發電機——三繞組變壓器單元接線，考慮到在電廠啟動時獲得廠用電，以及在發電機停止工作時仍能保持高、中壓側電網之間的聯系，在發電機出口處需裝設斷路器;為了在檢修高、中壓側斷路器時隔離帶電部分，其斷路器兩側均應裝設隔離開關。

　　當機組容量為200MW及以上時，可能選擇不到合適的斷路器，且采用封閉母線后安裝工藝也較復雜;同時，由于制造上的原因，三繞組變壓器的中壓側不留分接頭，只作死抽頭，不利于高、中壓側的調壓和負荷分配。所以，大容量機組一般不宜采用。

　　發電機——變壓器——線路組單元接線，這種接線最簡單，設備最少，不需要高壓配電裝置。它可用于場地狹窄、附近有樞紐變電所的大型發電廠，其電能直接輸送到附近的樞紐變電所。

　　當變電所只有一臺主變壓器和一回線路時，可采用變壓器—線路單元接線

　　3.2個人收獲、感想及致謝

　　本次的實習時間雖然很短，但收益頗豐，以上的所得是實習中收獲最大、感觸最深的內容，對于電氣工程技術人員，應有著扎實的理論功底，同時努力積極參與工程實踐，從而獲得大量的工程經驗，從而將理論和實際有效的聯系起來，提供工程素養，更好地指導以后的工作。

　　電力行業是一個傳統的行業，也是一個充滿了挑戰的行業。電能對人類非常重要，它是人們生活中不可缺少的重要能源，給黑暗帶來光明，給人類帶來幸福，沒有電能的世界時不可想象的。電能也是現代文明的基礎，它為現代工業、現代農業、現代科學技術和現代國防提供了不可缺少的動力，在國民經濟中占據著十分重要的位置，因此，電力行業，責任重大，作為電氣學子的我們在學習課堂知識的同時，到生產部分進行實習也就顯得尤為重要。

　　通過這次實習我真正感覺到步入社會后我們要學得的東西很多，曾經以為課堂上講的東西只在考試時有用，在這次實習中發現錯了。像3/2接線、母線分段、雙母線帶旁母、長線并聯電抗器中性點經小電抗接地、單元接線等等的知識點，它們都實實在在的運用到電力系統中。如果你上課時沒有認真學，那么你只能對著那架在高處的各種設備發呆，不得其解。俗話說得好，外行看熱鬧，內行看門道;只有你努力擠進這個門檻后，才會得知其中的奧妙。創新是建立在深厚的知識基礎上，以及實實在在的應用中。葛洲壩的220kV開光站的雙母線帶旁母分段，既是在雙母線帶旁母的基礎上加上分段，使得整個系統的可靠性得以大大的提高。

　　這次實習我深刻地意識到，干電力這行工作，必須要有安全意識，而且安全意識隨時都不能松懈。電廠的各項生產任務，最終都是通過各個值來完成的，而人又是值上的一個單位，單位之間的協調配合，以及單位的自身素質和技能都與值的安全體系是息息相關的。

　　最后，對于組織這次實習的老師和葛洲壩方面的接待人員表示衷心的感謝!

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