水动方向葛洲坝实习报告附图.docx
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水动方向葛洲坝实习报告附图
摘要
暑期生产实习主要目的是加强理论与实践的联系，增加对社会、国情、和专业背景的了解；通过考察和实践，拓宽视野，巩固和应用课堂学习所掌握的理论知识，了解学科发展现状，培养发现问题、分析问题和解决问题的能力。
本次生产实习，我选择了举世闻名的“水电城”——宜昌，有幸见识了三峡水利枢纽工程和葛洲坝水利枢纽工程的壮观和伟大，本次实习地点主要集中在葛洲坝，巍巍大坝，世界闻名，葛洲坝是我国万里长江上建设的第一个大坝，是长江三峡水利枢纽的重要组成部分。
这一伟大的工程，在世界上也是屈指可数的巨大水利枢纽工程之一。
水利枢纽的设计水平和施工技术，都体现了我国水电建设的最新成就，是我国水电建设史上的里程碑。
本次实习参观了葛洲坝500kV开关站、大江电厂、二江电厂、二江电厂220kV开关站、直流输电换流站和三峡大坝等工程和建筑，听了安全教育以及葛洲坝与三峡电厂情况介绍，电厂主设备、主接线、厂用电，直流输电，继电保护，高压绝缘等方面的课程和讲座，通过讲座和参观，得以了解和掌握水电厂动力部分、电力部分及直流输电等方面的知识，较好的将讲座与参观、课堂学习与生产实习有机的结合在了一起，加深了对电气主接线、发电机和变压器、电气设备的布置、继电保护的方式与配合、直流输电等方面的认识，为以后的学习打下了较好的基础。
本报告按如下结构进行探讨：
第一章、主要介绍实习相关情况，第二章、主要记述本次实习内容，第三章、主要对部分实习内容进行专题分析和探讨，第四章、主要谈实习的收获和体会，第五章、对实习提出相关改进意见和建议。
1.1实习的背景和意义
国务院在相关文件中强调，大力推行工学结合、校企合作的培养模式。
与企业紧密联系，加强学生的生产实习和社会实践，改革以学校和课堂为中心的传统人才培养模式。
在这样的大背景下，为积极探索“学、研、产”相结合的人才培养新途径，提高人才培养质量，生产实习成为我校我院人才培养的一个重要环节。
经过多年的发展，目前电气学院本科实习越来越正规、正式，也发挥着巨大的作用，有着重大的意义：
（1）加强了理论与实践的联系，增强了学生对社会、国情和专业背景的了解，为日后进入社会工作打下良好的基础；
（2）通过考察实践，扩宽学生视野，巩固和运用课堂教学所掌握的理论知识，了解本学科的发展现状及对社会的重要作用；
（3）增强了学生的劳动观念，培养了学生的敬业精神、创业精神，使学生得以了解今后的工作状况，激发了学生奋发向上的拼搏斗志。
1.2本次实习的简介和具体要求
1.2.1具体实习简介
本次实习，我选择了位于“水电城”——宜昌的葛洲坝水利枢纽工程，实习日期为2009年7月11日～7月17日，实习主要包括参观、听讲座、考试等形式。
1.2.2“葛洲坝实习”的具体要求
本次实习是较为正式的专业生产实习，与大学期间的金工实习、电工实习、认识实习同属实验教学环节，但其正式性及与社会和生产的紧密结合使其成为大学期间最重要的实习环节，也是本科教育重要的一课，是对课堂学习的重要补充
和拓展。
本次实习的具体要求为：
（1）全面了解水电厂的电能生产过程，主要设备及系统。
（2）理论联系实际，培养运用所学知识独立分析和解决实际问题的能力。
（3）加深对电力工业在国民经济中重要作用及安全生产重要性的认识。
（4）学习工人师傅和工程技术人员的优秀品质，学习他们精湛的专业知识和丰富的实践经验。
1.3实习的期待
本次实习，我们需要远离长期生活的城市，到达一个没有去过而又举世闻名的地方——宜昌，那里有着长江流域最为宏大的两座水利枢纽工程，有着秀丽的风景和勤劳的人民，有着浓浓的“电”的气息，作为电气学子，对这次难得的实习和外出亲临生产现场机会充满了期待，万里长江映彩霞,高山峡谷千秋坝，远去的客车载着150多名学子，也载着150多颗激动的心和美好的梦驶往美丽的水电城。
第二章实习内容记述
由于葛洲坝工人师傅时间安排问题，我们并为按照事先预定的顺序展开讲座和参观，同时由于天气及其他原因部分原定的部分讲课内容也略去，但总的来说，本次实习的安排大多被落实，虽然只有短短的一个星期，但紧凑、充实的安排，仍让我们大开眼界、受益匪浅。
整个葛洲坝工程体系包括大江电厂、二江电厂、二江电厂200kV开关站、葛洲坝500kV开关站、换流站等工程组成，本次的实习亦主要围绕这些工程展开。
本次实际实习安排如表2-1：
表2-1葛洲坝实习实际日程
时间
安排
地点/内容
7月11日上午
讲座
葛洲坝200kV继电保护系统介绍
7月12日上午
参观
葛洲坝500kV开关站
7月12日晚
讲座
安全教育暨葛洲坝、三峡水利枢纽工程介绍
7月13日上午
讲座
葛洲坝电厂电气一次部分
7月13日下午
讲座
电气设备的高压试验
7月14日上午
参观
三峡水利枢纽工程
7月14日下午
讲座
葛洲坝电厂电气一次部分（续）
7月15日上午
讲座
葛洲坝换流站简介
7月15日下午
参观
直流输电换流站
7月16日下午
参观
葛洲坝泄洪、大江电厂、二江220kV开关站
7月17日
考试
总结、考试、返校
注：
为保证本报告的逻辑性和连续性，不按照以上参观顺序而以逻辑顺序安排本章内容。
2.1安全教育暨葛洲坝、三峡水利枢纽工程介绍
2.1.1实习的安全与纪律
1、电力生产企业在安全上遵循的原则：
安全第一、预防为主。
安全是电力生产企业永恒的主题。
2、实习安全
实习安全二个主要方面：
1）人身安全
a）进入生产现场必须戴安全帽；
b）进入生产现场必须与导电体保持足够的安全距离；
对于不同电压等级的电气设备（带电体），在设备不停电的情况下，安全距离如表2-2所示：
表2-2不同电压等级的安全距离
额定电压等级
安全距离
500kV
5m
330kV
4m
220kV
3m
110kV
1.5m
35kV
1m
10kV及以下（含发电机13.8kV）
0.7m
注：
在事先不知设备的工作状态情况下,需将设备视为运用中的设备（全部带有电压、部分带有电压或一经操作即带有电压的设备）；对机械旋转部位、运动部位也必须保持足够的安全距离。
2）设备安全。
要保证设备安全，对实习人员必须做到：
a）在生产现场，严禁任何人动任何设备；
b）生产现场严禁吸烟、携带火种；
c）任何人不得进入厂房或生产现场的“警戒区”；
d）遇有检修试验或设备操作等情况，实习人员必须绕道而行；
e）生产场所严禁照相、录音与录影；
f）严禁实习人员将包、袋及照相、录影设备、器材等带入厂房内；
g）禁止实习人员动用生产场所的电话机。
对实习人员着装的要求：
3、实习纪律
1）所有实习人员必须遵守实习接待单位的有关各项纪律与规章制度，服从接待方的管理；
2）进出生产现场应佩带实习证或出示其它有效实习证件，自觉接受保卫人员的检查；
3）在无接待单位接待实习人员带领、监护情况下，任何实习人员均不得进入生产现场；
4）现场参观、实习过程中，任何实习人员均不得脱离自己所在的编队。
2.1.2葛洲坝水利枢纽工程简介
葛洲坝水利枢纽工程主要数据如下表2-3：
表2-3葛洲坝水利枢纽工程简介
项目
规格
项目
规格
大坝型式
闸坝（直线坝）
总装机容量
271.5万kW
厂房型式
河床式电站厂房
总装机台数
21台
大坝全长
2606.5m
过负荷运行容量
288万kW
大坝高度
40m
设计年发电量
140.9亿kW·h
坝顶高程
70m
实际年发电量
152～162亿kW·h
设计上有蓄水水位
66m
总发电量
3000亿kW·h
校核水位
67m
省内电价
0.159元/kW·h
实际运行水位
64～66.5m
省外电价
0.220元/kW·h
水库总库容
15.8亿立方米
设计年利用小时
5190h
设计落差
18.6m
水库回水距离
180km
最大落差
27m
保证出力
76.8万kw
其中水库回水距离就是改善通航条件的里程,由此带来的效益,即为通航效益。
大坝简图如图2-1。
保证出力:
76.8万kW;
水库调节性能:
日调节（泾流式电站）;
泄水闸最大排洪能力:
8.4万立方米/秒;
全部工程总体最大排洪能力:
11.2万立方米/秒;
全部工程动工时间:
1970.12.30
第一台机组（1F）投产试运行:
1981.7.31
全部机组投产:
1988.12
全部工程动工时间:
1970.12.30
第一台机组（1F）投产试运行:
1981.7.31
全部机组投产:
1988.12
全部工程通过国家验收:
1991.11
图2-1葛洲坝大坝简图
二江电厂220kV开关站（变电站）接线方式:
双母线带旁路;
二江电厂发电机与主变压器配接方式:
单元接线方式;
大江电厂500kV开关站（变电站）接线方式:
3/2接线;
大江电厂发电机与主变压器配接方式:
扩大单元接线方式;
厂用电高压电压等级:
6kV;
厂用电低压电压等级:
400V;（380/220V）
工程总投资:
48.48亿元（折合到70年代末的物价指数）。
2.1.3三峡水利枢纽工程介绍
表2-4三峡水利枢纽工程简介
项目
规格
项目
规格
大坝型式
混凝土重力坝（直线坝）
梯级船闸级数
5级（双向）
厂房型式
坝后式（全封闭）
升船机自重
11800t
大坝全长
2309.47m
最大提升吨位
3000t
最大坝高
183m（高坝）
金属构件总重
280800t
坝顶高程
185m
水轮机引水管内径
12.4m
设计上有蓄水水位
175m、145m（枯、丰水期）
水库调节性能
季调节
水库总库容
393亿立方米（对应175m水位）
施工工期
17年
最大落差
113m
工程总投资
2039亿元
单机容量
70万kW
发电机额定电压
20kV
总装机容量
1820万kW
主变压器容量
840MVA
设计年发电量
847亿kWh
发电机与主变
单元接线
回水距离
650km
变电站接线
3/2接线
其中水库回水距离:
650km（至重庆市,对应175m水位），解决了长期以来制约长江航运发展的瓶颈问题,可以使宜昌至重庆长江河段通行万吨轮,这样可使得长江年单向货运量由现在1500万吨（左右）发展到5000万吨,达到世界内河航运极限，由此带来显著的通航效益。
三峡大坝简图如图2-2：
图2-2三峡大坝简图
2.2葛洲坝电厂电气一次部分
发电厂、变电所（站）的电气设备，按照其功能可分为两类。
第一类是直接与生产或输送电能（电力）有关的设备（例如：
发电机、变压器、高压母线、断路器、隔离开关等），称为一次设备。
第二类设备是对一次设备进行监测、控制、操作或保护的设备，我们称为二次设备（例如：
继电保护装置、励磁调节系统、断路器操作系统、电气仪表等）。
一次、二次设备互相配合，保证电力生产与输送安全可靠进行。
毫不另外，葛洲坝电厂的电气设备也包括了一次、二次设备两大部分。
2.2.1二江电厂电气一次部分
1、220kV开关站的接线式及有关配置
（1）接线方式：
双母线带旁路，旁路母线分段（如图2-3所示）
母线：
进、出线所连接的公共导体（结点）。
母线的功能：
汇聚与分配电能（电流）。
断路器（开关）作用：
1）正常情况下用于接通或断开电路；
2）故障或事故情况下用于切断短路电流。
隔离开关（刀闸）作用：
1）设备检修情况下，将检修部分与导电部分隔开一个足够大的（明显可见的）安全距离，保证检修的安全；
2）正常情况下，配合断路器进行电路倒换操作；
3）电压等级较低、容量较小的空载变压器及电压互感器用隔离开关直接投切。
旁路母线与旁路断路器的作用：
检修任一进线或出线断路器时，使对应的进线或出线不停电。
检修任一进线或出线断路器时，用旁路断路器代替被检修断路器，并由旁路母线与有关隔离开关构成对应进线或出线的电流通路。
（2）接线特点：
旁路母线分段。
双母线带旁路在电力系统的发电厂、变电所的一次接线中应用很普遍，但旁路母线分段却不多见，教科书也很少介绍，这是二江电厂220kV开关站接线方式的一个特点。
将旁路母线分段并在每个分段上各设置一台断路器的原因是母线上
图2-3二江电厂电气一次部分接线图
的进、出线回数多，且均是重要电源或重要线路，有可能出现有其中两台断路器需要同时检修而对应的进、出线不能停电的情况，在这种情况发生时旁路母线分段运行、旁路断路器分别代替所要检修的两台断路器工作，保证了发供电的可靠性。
同时两台旁路断路器也不可能总是处于完好状态，也需要检修与维护,当其中一台检修例一台处于备用状态，这样可靠性比旁路母线不分段、仅设置一台旁路断路器高。
（3）开关站的主要配置：
出线8回：
1－8E（其中7E备用）；
进线7回：
1－7FB（FB：
发电机－变压器组）；
大江、二江开关站联络变压器联络线2回；上述各线路各设置断路器一台、加上母联及2台旁路断路器，共19台断路器。
母线：
圆形管状空心铝合金硬母线，主母线分别设置电压互感器（CVT）及避雷器（ZnO）一组。
（4）开关站布置型式：
分相中型单列布置（户外式）。
2、发电机与主变压器连接方式、机组及主变压器型号与参数
（1）发电机与主变压器连接方式：
采用单元接线方式。
（2）机组及主变压器型号与参数：
1）水轮机参数见表2-5：
表2-5葛洲坝电厂水轮机参数
机组编号
1-2#
3-7#
型号
ZZ560-LH-1130轴流转
桨式（双调）
ZZ500-LH-1020轴流转
桨式（双调）
额定转速
54．6r/min
62.5r/min
飞逸转速
120r/min
140/min
额定水头
18.6m
18.6m
最大水头
27m
27m
额定流量
1130m3/s
825m3/s
叶片数量
4片
5片
叶片重量
40t
22.5t
转轮直径
1130cm
1020cm
制造厂家
东方电机厂
哈尔滨电机厂
2）发电机参数见表2-6：
表2-6葛洲坝电厂发电机参数
机组编号
1-2#
3-7#
型号
TS1760/200-110
SF125-96/15600
额定功率
170MW
125MW
额定电压
13.8kV
13.8kV
额定电流
8125A
5980A
额定功率因数
0.875（L）
0.875（L）
定子接法
5Y
3Y
（续表2-6）
额定转子电压
494V
483V
额定转子电流
2077A
1653A
磁极对数
55
48
制造厂家
东方电机厂
哈尔滨电机厂
3）主变压器型号及参数
表2-7主变压器型号及参数
编号
1－2＃
3－7＃
型号
SSP3-200000/220
SSP3-150000/220
额定容量
200MVA
150MVA
电压比
242±2×2.5%/13.8
242±2×2.5%/13.8
连接组号
Yo/△-11
Yo/△-11
短路电压百分数
13.1%-13.8%
13.1%-13.8%
冷却方式
强迫油循环导向风冷
（改进后）
强迫油循环导向风冷
（改进后）
制造厂家
沈阳变压器厂
沈阳变压器厂
3、厂用6kV系统与发电机组的配接方式
采用分支接线方式（仅3－6F有此分支,如图1），分支接线是机组与主变压器采用单元接线或扩大单元接线方式下获得厂用电的一种常用方法。
在有厂用分支的情况下，为保证对厂用分支供电可靠性，必须作到：
1）发电机出口母线上设置隔离开关；
2）隔离开关安装位置应正确。
葛洲坝二江电厂的厂用分支就是按照上述原则进行配置的，因此，具有所要求的可靠性。
（葛洲坝电厂将该分支上的降压变压器称为“公用变压器”）。
为提高对厂用分支供电的可靠性，在3F－6F出口母线上加装了出口断路器。
这样当机组故障时出口断路器跳闸切除故障，主变压器高压断路器不再分闸，不会出现机组故障对应6kV分段短时停电情况。
公用变压器的型号与参数（21B、24B），3F-6F出口断路器型号参数（ABB）见下表2-8
表2-8公用变压器与出口断路器型号及参数
型号
S7－6000/13.8
型号
HECI-3-R
额定容量
6MVA
额定工作电流
9000A
电压比
13．8±5%/6.3
额定开断电流
100kA
连接组号
Y/Y-12
动稳定电流
300kA
短路电压百分数
5.65％
热稳定电流
100kA,1S
冷却方式
自然油循环风冷
全分闸时间
60mS
制造厂家
衡阳变压器厂
合闸时间
48mS
使用环境
户外式
最大运行电压
24kV
4、发电机中性点的接地方式
发电机中性点经消弧线圈接地（如图2-4所示），发电机中性点经消弧线圈接地情况下的等效电路如图2-4所示。
图2-4发电机中性点接地图
图2-5发电机中性点接地等效电路图
发电机定子绕组或引出线（包括分支引线）发生单相接地时，流过接地点的电容电流是超前接地相相电压90º的（将电容电流参考方向选定为由设备流向地网），而流过消弧线圈的电流是滞后接地相相电压90º的（参考方向与电容电流方向一致），二者正好反相。
实际经验证明：
（1）若流过接地点的电流>30A，则在接地点产生永久性电弧，发电机定子绕组、铁芯或有关设备将被严重烧损。
（2）10A<接地电流<30A，则在接地点产生间歇性电弧，既会烧损设备，又会引起过电压。
由于流过消弧线圈的电流对电容电流具有抵偿（补偿）作用，合理选择补偿度k（k=IL/Idc），就可以使得流过接地点的实际电流（Id）在10A以下，这样永久性与间歇性电弧均不会产生，保证了发电机定子绕组或引出线发生单相接地时，设备不受损坏。
由于消弧线圈具有消除电弧作用，故因此而得名。
葛洲坝电厂选取的补偿度是欠补偿。
即：
k=IL/Idc<1。
这种补偿方式仅在发电机与主变压器采用单元接线或扩大单元接线方式条件下才可采用。
2.2.2大江电厂电气一次部分
1.500kV开关站接线方式有关设备配置
（1）接线方式：
采用3/2接线（见图2-6）。
选择3/2接线方式，是基于开关站重要性考虑的。
因为开关站进出线回数多，且均是重要电源与重要负荷，电压等级高、输送容量大、距离远，母线穿越功率大（最大2820MVA），并通过葛洲坝500kV换流站与华东电网并网，既是葛洲坝电厂电力外送的咽喉，又是华中电网重要枢纽变电站。
图2-6大江电厂电气主接线图
2）布置型式：
分相中型三列布置（户外式）。
3）开关站有关配置：
开关站共6串，每串均作交叉配置。
（交叉配置：
一串的2回线路中，一回是电源或进线，例一回是负荷或出线。
）
交叉配置是3/2接线方式普遍的配置原则，作交叉配置时，3/2接线可靠性达到最高。
因为这种配置在一条母线检修例一条母线故障或2条母线同时故障时电源与系统仍然相连接，（在系统处于稳定条件下）仍能够正常工作。
1－6串的出线分别是：
葛凤线、葛双1回、葛双2回、葛岗线、葛换2回、葛换1回。
其中葛凤线、葛双2回、葛岗线首端分别装设并联电抗器（DK）。
因为这三回出线电气距离长、线路等效电感及电容量大，“电容效应”的影响严重，装设并联电抗器后，可以有效防止过电压的产生（过电压现象最严重的情况是线路空载）、适当地改善线路无功功率的分布、从而使系统潮流分布的合理性与经济性得到相应的改善。
自耦变压器的中性点必须直接接地，这是由其工作原理及内部电路结构特殊性所决定的，因此251B、252B的中性点为直接接地方式。
若自耦变压器的中性点不接地或不直接接地，在高压侧发生单相接地情况下，中性点位移，与此有自耦关系的中压或低压绕组对地电压将升高到相当高的程度，足以导致绝缘击穿、变压器损坏，并由此引起电力系统故障。
中性点直接接地后，高压侧单相接地时造成单相短路故障，中性点不发生位移，继电保护装置动作切除故障或变压器本身，保证变压器绝缘不被损坏。
2.发电机与主变压器的连接方式，有关设备的型号参数
（1）连接方式
采用扩大单元接线方式（见图2-6）。
由于主变压器连接2台发电机，且1－3串进线由二台主变压器并联，所以在发电机出口母线上设置了断路器。
这样当一台发电机故障时，仅切除故障发电机，本串上其他发电机仍能正常工作，最大限度保证了对系统供电的可靠性。
（2）有关设备的型号参数
表2-9主变压器（国产）型号与参数
型号
SFP-300000/500
额定容量
300MVA
电压比
550/13.8
连接组号
Y0/-11
冷却方式
强迫油循环导向风冷
制造厂家
西安变压器厂
3.发电机组制动电阻的设置
（1）设置制动电阻的原因
大江电厂外送有功功率很大，当系统故障或出线跳闸时，原动机（水轮机）的输入功率由于惯性作用不可能迅速减小，此时发电机发出功率总和大于线路输出功率总和，机组转子的制动力矩小于拖动力矩，转子在原有旋转速度基础上加速，从而导致机组与系统不同步，造成振荡或失步，机组被迫解列，甚至引起整个系统瓦解。
设置制动电阻后，制动电阻在上述情况下通过继电保护或自动装置自动投入。
制动电阻作为负载吸收故障时有功功率的“多余”部分，因而对转子加速起制动作用，保证机组与系统正常运行。
（2）制动电阻投入的时间：
2S。
2.3葛洲坝200kV继电保护系统介绍
2.3.1概述
1、什么是继电保护装置？
当电力系统中的电力元件（如发电机、线路等）或电力系统本身发生了故障或危及其安全运行的事件时，需要向运行值班人员及时发出警告信号，或是直接向所控制的断路器发出跳闸命令，以终止这些事件发展的一种自动化措施和设备。
实现这种自动化措施、用于保护电力元件的成套硬件设备，一般通称为继电保护装置；用于保护电力系统的，则通称为电力系统安全自动装置。
2、继电保护的基本任务：
（1）当被保护的电力系统元件发生故障时，将故障元件及时从电力系统中断开，使其损坏程度减少到最小，保证无故障电力设备继续正常运行。
（2）反应电气设备的不正常运行状态，并根据不正常工作情况和设备运行维护条件的不同（例如有无经常值班人员），发出信号，以便值班人员进行处理。
3、继电保护装置的基本要求：
对电力系统继电保护的基本性能要求有可靠性、选择性、快速性、灵敏性。
这些要求之间，有的相辅相成、有的相互制约，需要针对不同的使用条件，分别进行协调。
（1）可靠性。
包括安全性和可信赖性。
安全性是指不应该动作的故障不应误动；可信赖性是指应该动作的故障不应拒动。
这是对继电保护的最基本要求。
（2）选择性。
保护装置选择故障元件的能力。
即只切除故障设备或线路，终止故障或系统事故的发展，以保证无故障部分正常运行。
（3）快速性。
指保护装置应以最快速度动作于断路器跳闸，以切除故障设备或线路，保证系统稳定。
（4）灵敏性。
指对其保护范围内发生最小故障和不正常状态的反应能力。
继电保护越灵敏，越能可靠地反映要求动作的故障或异常状态；但同时，也更易于在非要求动作的其他情况下产生误动作，因而与选择性有矛盾，需要协调处理。
4、继电保护的发展历程
微机保护优点：
调试方便，配置灵活
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