《水电站电气工程》
第一部分 教学大纲说明
本课程的性质
本课程是中央广播电视大学工科水利水电工程专业的选修课之一.通过本课程的学习和相应的实习,能基本掌握水电站的常见电气设备、常用自动装置的工作原理,了解继电保护的基本原理、基本知识,为今后从事水电站的设计、运行与管理打下基础.
二.本课程与其它课程的联系
本课程以下述各课程为基础:《电工学》,《水轮机》.
要求在《电工学》课程中掌握电路的一般分析方法,了解电子元器件的特性,掌握磁路和变压器,及同步发电机工作原理.了解水电站的生产过程.
三.课程特点
本课程是一门理论性和实践性都很强的课程.它比较系统地描述了水电站电气设备、自动化和主要设备保护的基础理论知识及在水电站的应用,学习其工作原理时,要与电工学中的有关理论相结合,用这些理论对工作原理进行分析.要注意与工程实践的结合,掌握基本计算、运行与维护的基本技术.
四.教学总体要求
根据本课程的特点,对学习本课程提出如下要求:
1.牢固掌握有关的基本概念;
2.充分理解基本工作原理;
3.正确掌握基本计算方法.
五.课程教学要求的层次
课程教学分三个层次,即通过理论学习理解电气设备、自动装置及保护的工作原理,应用基本理论解决基本问题,结合实验、实习及毕业设计等实践环节使理论认识进一步深化.
五.课时分配表
序号 内容课时数
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11 电力系统
开关电器
互感器
电气主接线
短路电流计算
继电保护基本知识
输电线路的继电保护
变压器保护
水轮发电机组保护
水轮发电机的自动并列
水轮发电机励磁的自动调节
8
6
6
6
6
4
6
6
8
8
8
合计72
第二部分 教学内容
水电站电气设备
电力系统
1.1 我国电力工业的发展
1.2 电力系统的基本概念
1.3 发电厂的类型简介
介绍各类发电厂的基本工作原理,在电力系统中作用.
1.4 电力系统的额定电压
介绍电力系统的电压等级,设备的额定电压.
1.5 电力系统中性点运行方式
介绍电力系统中性点直接接地、不接地、经消弧线圈接地运行方式.
电力系统短路电流计算
2.1 短路的基本概念
2.2 标么制
标幺制,标幺制的特点.
2.3 各电气元件电抗的计算
发电机、变压器、输电线路等元件电抗的计算.
2.4 短路电流计算
简单辐射形网络短路电流的计算方法.
开关电器
3.1 电弧的生成与熄灭
介绍电弧产生的过程,熄灭的条件,采取措施.
3.2 高压断路器及其选择
断路器的作用,结构、分类及选择.
3.3 隔离开关及其选择
隔离开关的作用,结构、分类及选择.
互感器
4.1 互感器的作用
4.2 电流互感器
介绍电流互感器工作原理
4.3 电压互感器
电气主接线
5.1 电气主接线概述
介绍对电气主接线的要求,水电站主接线的特点.
5.2 发电机电压接线
单元接线、扩大单元接线、联合扩大单元接线方式及特点.
5.3 升高电压接线
单母线、单母线带旁路、双母线、双母线带旁路、桥形、角形等接线方式及特点.
5.4 水电站自用电接线
继电保护及自动装置
第6章 继电保护基本知识
6.1 继电保护原理和对继电保护的基本要求
继电保护的构成原理,对继电保护的四个基本要求.
6.2 几种常用继电器
介绍几种常用的电磁式继电器及其动作原理.
6.3 二次接线图
介绍原理图、展开图、安装图的绘制原则.
第7章 输电线路的保护
单侧电源线路相间短路的电流保护
介绍电流速断、限时电流速断、定时限过电流保护的工作原理.
三段式电流保护
7.3 晶体管两段式电流保护
7.4 输电线路的接地保护
介绍中性点接地系统、不接地系统的接地保护.
第8章 电力变压器的继电保护
8.1 变压器的故障和不正常工作状态
介绍变压器可能出现的故障和不正常运行状态,及其对变压器的危害,以及要配置的保护和采取措施.
8.2 变压器瓦斯保护
介绍瓦斯继电器的工作原理,瓦斯保护的构成.
8.3 变压器的纵差动保护
变压器纵差动保护构成原理,产生不平衡电流的原因.
8.4 变压器相间短路的后备保护和过负荷保护
电流速断保护、过电流保护、过负荷保护的工作原理.
8.5 变压器保护接线总图
汇总变压器各种保护.
第9章 同步发电机的继电保护
9.1 同步发电机的故障不正常工作状态及保护方式
介绍发电机定子、转子回路可能出现的故障和不正常运行状态,及其对发电机的危害,以及要配置的保护和采取措施.
9.2 发电机的纵差动保护
纵差动保护的工作原理,发电机纵差动保护接线图.
9.3 发电机的后备保护及过负荷保护
介绍低电压启动过电流保护、复合电压启动过电流保护、过负荷保护的工作原理.
9.4 发电机匝间短路保护
介绍横差动保护的工作原理.
9.5 发电机绕组单相接地保护
9.6 发电机励磁回路接地保护
介绍一点接地、两点接地保护的工作原理.
9.7 发电机--变压器保护接线总图
汇总发电机—变压器组的各种保护.
第10章 水轮发电机的自动并列
10.1 水轮发电机的同期方式和同期点的选择
水轮发电机并入电网的各种方式介绍、比较其特点.断路器作为同期点的原则.
10.2准同期并列条件
分析准同期并列的条件.
10.3同期电压的引入
发电机出口断路器同期点、变压器高压侧断路器同期点、母联和分段断路器同期点同期电压的抽取.
10.4 手动准同期
手动准同期原理,操作过程,手动准同期特点.
10.5 自动准同期
介绍ZZQ-5型自动准同期原理.
第11章 水轮发电机的自动调节励磁系统
11.1 水轮发电机励磁方式
水轮机发电机的各种励磁方式比较.
11.2 水轮发电机有关特性
介绍发电机原理,发电机外特性,电力系统稳定概念.
11.3 电力系统稳定与励磁电流调节的关系
介绍电力系统稳定的基本概念,调节励磁电流对稳定的影响.
11.4励磁电流的调节方法和自动调节励磁装置的构成
水轮机发电机励磁电流的三种调节方法;自动调节励磁装置的任务;自动调节励磁装置的构成.
11.5自动调节励磁装置的任务和对调节装置的要求
11.6 强行励磁、强行减磁和自动灭磁
继电强行励磁的实现;继电强行减磁原理;自动灭磁.
11.7 复式励磁装置
复式励磁的工作原理.
11.8 相位复式励磁装置
相复励磁的工作原理;电压校正器作用.
11.9 可控硅自动励磁装置
可控硅励磁及其调节装置.
11.10 可控硅的保护
介绍可控硅的过电压、过电流等保护措施.
第三部分 教学要求
一.电力系统
介绍我国电力工业的发展,电力系统的基本概念,各种类型发电厂的简单生产过程及在电力系统中作用,介绍电力系统的电压等级,设备的额定电压.重点分析电力系统中性点运行方式.
二.电力系统短路电流计算
介绍短路的基本概念,标幺制及其特点,发电机、变压器、输电线路等元件电抗的计算,重点介绍简单辐射形网络短路电流的计算方法.
开关电器
重点介绍电弧的产生的过程,熄灭的条件,采取措施;高压断路器、隔离开关的作用,结构、分类及选择.
互感器
介绍互感器的作用,电流互感器、电压互感器的工作原理.
五.电气主接线
介绍对电气主接线的要求,水电站主接线的特点;发电机电压接线形式:单元接线、扩大单元接线、联合扩大单元接线方式及特点;升高电压的接线:单母线、单母线带旁路、双母线、双母线带旁路、桥形、角形等接线方式及特点; 水电站自用电接线.
六.继电保护基本知识
重点介绍继电保护的构成原理,对继电保护的四个基本要求.了解继电器及接点表示方式.
七.输电线路的继电保护
重点介绍三段式保护的工作原理,展开图的绘制原理.介绍中性点接地系统、不接地系统的接地保护构成.
八.同步发电机的继电保护
重点介绍发电机定子、转子回路可能出现的故障和不正常运行状态,及其对发电机的危害,以及要配置的保护和采取措施.掌握纵差动保护的工作原理.介绍一点接地、两点接地保护的工作原理.了解发电机保护接线总图.
九.电力变压器的继电保护
重点介绍变压器可能出现的故障和不正常运行状态,及其对变压器的危害,以及要配置的保护和采取措施,瓦斯瓦斯保护的构成.掌握变压器纵差动保护产生不平衡电流的原因.了解变压器保护接线总图.
十.水轮发电机的自动并列
重点介绍自动准同期装置的工作原理,可通过ZZQ-5自动准同期装置分析各部件的工作.自同期只作简单的介绍.
十一.水轮发电机励磁的自动调节
应从电力系统的角度来阐述励磁调节器所起的作用,重点介绍目前水电站较多采用的复励,电压校正器的相复励,可控硅励磁及调节介绍.