《水电站自动化运行专业术语》资料.docx

1、水电站自动化运行专业术语资料水电站自动化运行专业术语功率因数：Cos2=1/(1+(Q无/P有)2)，说明：P有增大，功率因数增大；Q无增大，减少。有功功率P有：以字母P表示，单位为千瓦（W）。它是保持用电设备正常运行所需的电功率，也就是将电能转化为其它形式能量（机械能、光能、热能）的电功率。在电网中，它是能对外做功的功率，被消耗了，离开了电网的功率。无功功率Q无：以字母Q表示，单位干乏（kvar）。它是在电感或电容电路中，用于电能和磁场能转换的功率，没有功率损耗，对外不做功，所以叫无功功率。在电网中，它是维持非电阻性设备的正常运行，典型的就是电动机，它需要建立始终存在的磁场，来维持电机的运行

2、，建立磁场需要功率（能量），但是这个功率（能量）不会被消耗，它始终在电网中存在。电网中存在的无功功率较大，是传输的有功功率的1.3倍！是维持电网运行和安全的重要因素之一。机组零部件及控制器件集电环（滑环）：它负责为旋转体连通、输送能源与信号的电气部件。滑环通常安装在设备 的旋转中心，主要由旋转与静止两大部分组成：旋转部分连接设备的旋转结构并随之 旋转运动，称为“转子”；静止部分连接设备的固定结构的能源，称为“定子”。集电 环(滑环)是转子线圈的接线端，由于转子是旋转的，励磁的直流电通过碳刷和2个滑 环的接触将励磁电流传给转子的绕组(励磁绕组)上而激磁。碳刷（电刷）：碳刷又叫电刷，因为主要成分是

3、碳，即石墨，所以经常被称作“碳刷”。碳刷 的作用是把电机外部的电源(一般是励磁机产生的直流励磁电流)，通过滑环(在转子上， 随转子一同运转)，提供到转子的绕组(励磁绕组)上去。 每个集电环分布着十只电刷，电刷是固定在定子这边的。有滑环结构就要有电刷。发电机、电动机绝缘电阻：电机受潮或进水，电机浸漆不透及烘干不好会造成电机运行时由 于振动使绝缘铜线的漆层磨破，从而导致电阻值下降；此外，外接引线处理不好也会 造成绝缘值下降。如果不及时处理，很容易烧坏电机以及造成触电事故。加热器：升/降温度，一般空冷发电机对空气的进气温度是有范围要求的，加热器功能之一就是保证进气温度；另一功能是天气温度低的时候，为

4、了保证机组正常运行，启动加热器，防止机组受潮。制动器：俗称风闸，风闸上面有刹车块(即制动环），当风闸顶起来接触到转子的轮辐时就制 动停机了。 进行制动可有效的减少停机时间，减少机组在低于额定转速的游走时间，减少机组轴承磨损以及低转速下摩擦引起的过热烧瓦；在机组安装或检修期间，可用作千斤顶顶起转子；对于停运状态的机组，可防止其转动；便于塑料瓦机组重新建立起油膜。事故配压阀：（emergency distributing valve ）装设在调速器中，发生事故时能紧急关闭导叶的配压阀。事故配压阀是一种二位六通型换向阀，用于水电站水轮发电机组的过速保护系统中，当调速器发生故障致使机组转速过高，调速器

5、通过主配压阀连通接力器关闭导水机构操作失灵时，事故配压阀接受过速保护信号动作，其阀芯在差压作用下换向，将调速器与主配压阀的联系切除，事故配压阀直接将油压装置的压力油与接力器的关闭腔接通，接力器的开启腔接回油，直接紧急关闭导水机构，从而实现水轮机停机，防止机组过速，避免机组发生飞逸事故，为水轮发电机组的正常运行提供安全可靠的保护。分段关闭阀：在调速系统管路上设置有分段关闭阀，该阀由电磁阀和凸轮共同控制投退。当出现事故停机时，会投入电磁阀，紧急快速关闭导水机构；当导叶关至一定位置时（拐点一般在70%导叶开度左右）凸轮会打开另一个油阀，当两者同时满足时，分段关闭阀投入，通过改变调速系统接力器的过油量

6、，使导叶关闭速度减缓，达到分段关闭的目的。拐点及关闭速度是根据调保计算得出，两者有个平衡的关系。分析：机组事故停机时，如果导叶关闭过慢，机组会过速，时间长了轴瓦会损伤；若突然快速全关导叶，由于水的惯性，转轮室会短时形成真空，在尾水的压力作用下水会从尾水倒灌而对转轮室形成一个冲击，使机组出现抬机；同时，在蜗壳、转轮室及尾水管里会因为水的冲击而产生水锤。在调保计算中会对第一段和第二段的导叶关闭时间进行论证计算，在实际的机电联调中可以通过调整两段关闭的调节阀进行调整。附注：实际的调速系统中，新型组合式事故配压分段关闭装置将事故配压阀和分段关闭阀集成于一体，用于水电站水轮发电机组的调速系统中，防止机组

7、的过速及水锤，为水轮发电机的正常运行提供安全可靠地保护。自动化运行电器元件滤波器：用来消除干扰杂讯的器件，将输入或输出经过过滤而得到纯净的直流电。对特定频率的频点或该频点以外的频率进行有效滤除的电路就叫“滤波器”，其功能就是得到一 个特定频率或消除一下特定频率。录波器：故障录波器用于电力系统，可在系统发生故障时，自动地、准确地记录故障前、后过程的各种电气量的变化情况，通过这些电气量的分析、比较，对分析处理事故、判断保护是否正确动作、提高电力系统安全运行水平均有着重要作用。故障录波器是提高电力系统安全运行的重要自动装置，当电力系统发生故障或振荡时，它能自动记录整个故障过程中各种电气量的变化。 故

8、障录波器的作用(1)根据所记录波形，可以正确地分析判断电力系统、线路和设备故障发生的确切地点、 发展过程和故障类型，以便迅速排除故障和制定防止对策。(2)分析继电保护和高压断路器地动作情况，及时发现设备缺陷，揭示电力系统中存在 的问题。(3)积累第一手材料，加强对电力系统规律的认识，不断提高电力系统运行水平。电流互感器：CT:Current transformers国际标准； 国内标准TA；同时也有简称代号LH解释1：在测量交变电流的大电流时,为能够安全测量在火线(或地线)上串联一个变压器 (接在变压器的输入端),这个变压器的输出端接入电流表,由于输入线圈的匝数小于输 出线圈的匝数,因此输出电

9、流小于输入电流(这时的输出电压大于输入电压,但是由于 变压器是串联在电路中所以输入电压很小,输出电压也不大),电流互感器就是升压(降 流)变压器.解释2：CT将主回路的大电流变换成小电流，供计量和继电保护用。电流互感器二次 侧额定电流通常为5A或1A。如变比为400/5的电流互感器，可以把实际为400A的 电流转变为5A的电流。电流互感器的使用注意事项： 电流互感器二次侧不允许开路； 电流互感器二次侧必须一点接地； 注意电流互感器二次绕组的极性。电压互感器: PT:Potential transformers国际标准； 国内标准TV；同时也有简称YH 解释1：在测量交变电流的大电压时,为能够安

10、全测量在火线和地线之间并联一个变压器 (接在变压器的输入端),这个变压器的输出端接入电压表,由于输入线圈的匝数大于输 出线圈的匝数,因此输出电压小于输入电压,电压互感器就是降压变压器.解释2：PT可以扩大测量范围，相当于是一种降压变压器。它是由两个或者三个互相 绝缘的线圈绕在同一个铁芯上构成的，二次侧额定电压为100V或57V。电压互感器的使用注意事项： 电压互感器在使用时，二次侧不能短路。 为了安全起见，电压互感器二次侧必须有一端接地。 附注：电压互感器和电流互感器常统称为互感器，从基本结构和原理来说，互感器是一 种特殊的变压器。电力系统中的电压及电流，数值相差范围极大。为了减少测量仪表 的

11、规格，简化其生产过程，保证测量人员的安全操作，对于高电压、大电流均采用互 感器降压、变流后再进行测量。同时互感器也可以作为继电保护和信号装置的电源， 以使控制和保护装置与高压回路隔开。电容:电路中一般用“C”加数字表示（如C25表示编号为25的电容）。电容是由两片金属 膜紧靠，中间用绝缘材料隔开而组成的元件。电容的特性主要是隔直流通交流。 电容容量的大小就是表示能贮存电能的大小，电容对交流信号的阻碍作用称为容抗， 它与交流信号的频率和电容量有关。 容抗：XC=1/2f c -(f表示交流信号的频率，C表示电容容量)电容式电压互感器:（简称CVT）,它可在高压和超高压电力系统中用于电压和功率测量

12、、电 能计量、继电保护、自动控制等方面，并可兼作耦合电容器用于电力线载波通信系统。 主要的特点是： 1.耐电强度高，绝缘裕度大，运行可靠。 2.能可靠的阻尼从低到高的任何电压下各种频率的铁磁谐振。 3.优良的顺变响应特性。当一次短路后其二次剩余电压能在20MS内降到5% 以下，特别适应于快速继电保护。 4.具有电网谐波监测的专利技术。晶体二极管:在电路中常用“VD”加数字表示，如：VD5表示编号为5的二极管。作用：二极管的主要特性是单向导电性，也就是在正向电压的作用下，导通电阻很小； 而在反向电压作用下导通电阻极大或无穷大。高压断路器（代号-QF）:（Circuit-breaker）是带有强力

13、灭弧装置的高压开关设备，是供配电系统中重要的开关设备，它能够开断和闭合正常线路与故障线路，主要用于供配电系统发生故障时与保护装置配合自动切断系统的短路电流。 类型：主要有少油断路器已基本淘汰，真空断路器，SF6（六氟化硫）断路器。隔离开关（代号-QS）：它的主要功能是隔离电源，当它处于分闸状态时，有着明显的断口，使处于其后的高压母线、断路器等电力设备与电源或带电高压母线隔离，以保障检修工作的安全。由于不设灭弧装置，隔离开关一般不允许带负荷操作，即不允许接通和分断负荷电流（和断路器配合使用时，要严格遵守操作顺序：停电时，先使断路器跳闸，后拉开隔离开关；送电时，应先合隔离开关，再闭合断路器）。 但

14、可用来分合一定的小电流，如励磁电流不超过2A的空载变压器、电容电流不超过5A的空载线路以及电压互感器和避雷器等。高压负荷开关:它是一种介乎隔离开关与断路器之间的结构简单的高压电器，具有简单的灭弧装置，常用来分合负荷电流和较小的过负荷电流，但不能分断短路电流。此外，负荷开关还大多数具有明显的断口，具有隔离开关的作用。 负荷开关常与熔断器联合使用，由负荷开关分断负荷电流，利用熔断器切断故障电流。因此在容量不是很大、同时对保护性能的要求也不是很高时，负荷开关与熔断器组合起来便可取代断路器，从而降低设备投资和运行费用。这种形式广泛应用于城网改造和农村电网。高压熔断器（fuse）（代号-FU）:高压熔断

15、器是供配电网络中人为设置的最薄弱的元件。当其所在电路发生短路或长期过载时，它便因过热而熔断，并通过灭弧介质将熔断时产生的电弧熄灭，最终开断电路，以保护电力电路及其他的电气设备。机组及电力系统自动化运行术语同期：分准同期与自同期。准同期：将发电机转子升高到额定转速，加励磁，然后通过自动装置或者人工观察，当发电机的电压、频率、初相角与系统电压、频率、初相角相同时合出口开关，（实际中对三个参数有个范围，并不可能完全相同，所以叫“准“同期，实际就是差不多同期，准本来意思就是和某类事物差不多）。特点：操作复杂，需要相应的自动装置或者有丰富并列经验的人员操作，而且需要增加同期闭锁装置，防止非同期并列引起的

16、严重事故，并网时对系统的影响小。自同期：将发电机转子升高到额定转速，合出口开关，然后加励磁。特点：操作简单，但对电网冲击大，因为合开关瞬间相当于三相短路，大型发电机都不采用该方式。发电机空转：指发电机转速已达到额定转速，可是没投入励磁时的运行工况。空转过程定子绕组内没有电势，更没有电流输出。发电机空载：指发电机转速已达到额定转速，可是没有带外部负荷时的运行工况（即出口开关断开，没有并网），此时发电机的灭磁开关已合闸，已投入励磁建立磁场，且起励装置也已退出运行，发电机机端出口电压也已达到额定电压，此时所产生的励磁电压和励磁电流称为空载励磁电压和空载励磁电流。空载过程定子绕组中有电势，但没有输出电

17、流，因为出口开关断开的。机组正常运行：事故配压阀仅作为压力油的通道，使调速器主配压阀通至接力器的管道接通。励磁：大型发电机是不会有永磁体做磁场的，所以它需要一个外来的(它励)或是自馈的(自励)直流电流来建立所需的磁场。励磁就是让发电机有个磁场，当线圈切割磁感线就产生感应交流电流。欠励：当系统电压因故突然升高或有功负荷增加时，励磁电流自动降低或励磁系统设备发生故障、人为操作等原因使励磁电流降低较多而低于某一值时，定子电流I开始变大，并超前机端电压U，发电机开始向电网输出超前的无功功率（即从电网吸收无功功率），此时的功率因数为负值，这时称之为“欠励”状态（或低励磁状态）。要是机组已经并网，则属于进

18、相运行，没有并网不能建压并网。如果再继续减小励磁电流，定子电流I亦更大，当功率角等于90度时，发电机达到稳定极限运行，若再进一步减小励磁电流，电机将失去同步。过励：当励磁电流较大时，电动势Eo较高，定子电流I滞后于机端电压U，输出滞后的无功功率，这时称发电机运行于“过励”状态。失磁：同步发电机磁系统故障停止工作，发电机将处于没励磁电流的状态，称为失磁，已 经并网属于进相运行，没有并网不能建压并网。励磁强励：强励即强行励磁，当系统负荷极大或发生短路故障，造成发电机机端电压剧降15%20%时，强励动作把机端电压顶起来：一是力图抬高电压维持电网稳定防止失步或瓦解；二是向短路点提供足够大的短路电流，使

19、继电保护能可靠动作，以防止半死不活的状态。 当故障被切除后，强励退出。为了防止强励误动作（PT断线），所以强励回路同时引入机端两个PT电压。强励包括电压强励和电流强励两类 电压强励：如果强励过程中，系统故障消除，强励返回依然是一个调节过程，快速改变控制角，先减励，最终维持端电压的设定值，这是电压强励； 电流强励：如果强励动作时间结束后，故障还没有消除，那么强励要返回，这时返回过程进入限制励磁电流，从而进入电流闭环，让励磁电流减下来，这是电流强励。 电机强行励磁有以下几方面的作用： (1) 增加电力系统的稳定性。 (2) 在短路切除后,能使电压迅速恢复。 (3) 提高带时限的过流保护动作的可靠性

20、。 (4) 改善系统事故时电动机的自起动条件。 强励动作后，应对励磁机的整流子，炭刷进行一次检查，看有无烧伤痕迹。另外要注意电压恢复后短路磁场电阻的继电器接点是否已打开。灭磁系统：在发电机事故或停机情况下，快速跳开灭磁开关切断转子励磁绕组回路中的电流，达到快速降低发电机机端电压的目的。因为发电机组或变压器发生内部故障时，虽然发电机与系统断开，但磁场电流产生的感应电势将维持故障电流，对电机绝缘造成损坏，甚至烧坏铁芯。为了尽可能地缩短故障点电弧燃烧时间，防止事故扩大，要求在转子绝缘允许的情况下，尽快地将转子磁能衰灭到零。灭磁类型: 机组正常停机时：逆变灭磁； 机组事故停机时：事故停机灭磁，即当发电

21、机发生内部故障，在继电保护动作切断主 断路器时，要求迅速地灭磁；在发电机发生电气事故时，灭磁系统应迅速切断发电 机转子绕组励磁回路，并将储藏在励磁绕组中的磁场能量快速消耗在灭磁回路中。 灭磁开关分类: 按开关功能分：耗能型灭磁-灭磁开关将磁场能量消耗掉。 分析：灭磁开始主触头先分开，这时不产生电弧,因为和它并联的弧触头没分开，之 后经极短时间弧触头分开，便产生了电弧,后者在由专门磁铁产生的外部交轴磁场 的作用下,进入灭弧栅燃烧。灭弧栅将电弧分割成串联的短弧，这些短弧一直要烧 到励磁绕组中的电流到零。 移能型灭磁：灭磁开关不消耗磁场能量,磁场能量由专用的灭磁电阻来消耗. 按灭磁电阻的种类分：氧化

22、锌非线性电阻灭磁； 碳化硅非线性电阻灭磁；线性电阻灭磁。 按开关位置分：直流灭磁开关灭磁-灭磁开关装设在直流侧； 交流灭磁开关灭磁：灭磁开关装设在交流侧； 跨接器灭磁：不使用灭磁开关而使用跨接器。机组过负荷保护：过负荷，就是超载，发电机本身没有这项功能，只是加装一套保护系统。当发电机超出额定功率时，保护系统发出过负荷信号，先经定延时限保护一般在发电机定子一相电流超过允许值的510%时发出延时报警信号，先不跳闸；然后经过相当长的反时限延时保护作用于跳闸，这样就使值班人员有较长的时间处理过负荷问题，使发电机负荷恢复正常，保持系统稳。机组甩负荷：Load rejection，机组在运行中突然失去负荷

23、。由于导叶来不及迅速关闭，导致机组的转速与蜗壳压力升高，而尾水管的压力则降低或真空度加大，这叫甩负荷。在水电站中机组甩负荷是一种常见的现象。水轮发电机组发生甩100%额定负荷后，巨大的剩余能量使机组转速上升很快，调速器迅速关闭导叶，并经过一段时间的调整，重新稳定在空载工况下运行。机械过速装置：过速装置的工作原理： 过速时，作用在探测器的离心块上的离心力大于弹簧的预紧力，离心块向外动作撞击摆轮，使之产生脱扣动作，在弹簧作用下在90之内旋转，通过凸轮机构释放行程阀，切换控制油路。故障排除后，旋转轴端口复位键复归。装置动作原因: 水电站水轮发电机组的转速由调速器进行调节。当保护正常时，机组转速持续升

24、高 而调速器调速失灵时测速信号装置会发出过速信号，操作事故配压阀关闭水轮发电机 组的导水机构，使水轮发电机停机。但如果此时转速信号装置故障，无法发出过速信 号，或者电厂直流电源故障，无法操作事故配压阀，则机组的转速会继续升高直至机 组发生飞逸事故，由此会给电站和电网带来较大的损失。 与调速器系统的连接： 当机械过速保护装置的机械液压脱扣器被离心探测器所触发，其行程阀阀使事故配压阀动作并截断主配压阀与导叶接力器的油路，并通过事故配压阀使接力器关闭。调速器停机：分正常停机与紧急停机两种情况。调速器正常停机：是指调速器按正常停机流程通过主配压阀连通接力器自动关闭导水 叶。调速器紧急停机：是指调速器在

25、机组事故情况下，直接作用于事故配压阀或紧急停机电 磁阀来关闭导水叶或落工作闸门。机组摆度、振动：振动是绝对的，一般用于固定件，如机架、定子铁芯、机座、水机顶盖。摆度是相对的，一般用于转动件，如转轴、导轴承、集电环等用摆度。机组蠕动：机组停机后，由于导水机构关闭不严或主轴密封性能不好而发生漏水等原因，致使水轮发电机发生转动的现象叫机组的蠕动。为了避免对停机后投入的密封的破坏及对现场工作人员产生人生安全，同时设置了机械测速装置来监测停机后机组发生机组蠕动的可能。 动作过程：当机组全停工况下，蠕动探测器失电失磁，其探测头在弹簧释放力作用下被推动与水轮发电机主轴表面垂直接触，些时蠕动探测器进入工作状态

26、。当机组有稍许转动，探测头将微微倾斜，常开报警接点将闭合，于是发出机组主轴蠕动报警信号。吸排油雾：油雾的产生分内甩油与外甩油两种情况。内甩油：机组高速运行时，润滑油沿着旋转体内壁与挡油筒之间的间隙往上升，当越过挡油筒顶部时而由于离心力作用往外甩向发电机内部，形成内甩油。外甩油：机组高速运行时，轴承（推力、上导及下导轴承）油槽里的热油温度达到一定的高度（30至40度左右），使油槽内的润滑油和空气膨胀，加上旋转件的搅动以及润滑油在离心作用下的抛物线运动遇到阻碍而产生撞击等，使润滑油往外甩或飞溅而在油槽上部产生没雾。油雾不断积累使油面压力逐渐增大，当油槽内油雾的压力大于外部空气压力时，油雾便从通气装

27、置中飞出或从油槽盖板密封处逸出甩向盖板外部，形成外甩油。碳粉收集：电刷（即碳刷）在机组长期运行过程中不断磨损而产生碳粉。 碳粉收集系统作用：a. 碳粉收集。碳粉收集是该系统的主要作用，碳粉收集系统将碳粉收集于指定位置，以便在不停机的状态下对所收集的碳粉进行处理。b. 隔离碳粉和油雾。碳粉收集系统应具备一定的密闭性，这样可以将油雾和碳粉隔 离，从而避免油性碳粉污垢的形成，使发电机滑环室内各绝缘部件的绝缘机能得到一定程度的保护。c. 保护集电环系统。因为滑环室内存在油雾，油雾在一定程度上影响了电刷和滑环环面的充分接触，所以碳粉收集系统应能对集电环系统起到保护作用。差动保护:原理-监视保护设备两个不

28、同监测点电流变化，从而发现被监测对象有无异常，当异常值达到整定值，即动作断路器QF，将设备从系统中切除，防止事故扩大；主要用于电力变压器保护。 类型：分纵差与横差两种发电机差动保护说明：纵差保护：它反应的是“相间故障”，（接地或不接地的相间短路，通常称横向故障）， 那么纵差保护的纵应该指电流互感器CT的串联。 它是比较发电机定子绕组首端和 尾端的电流是否平衡，对于定子绕组相间短路很灵敏。 横差保护：它反应的是“匝间故障”，（定子绕组的匝间短路或分支开焊，称为纵向故障）， 那么横差保护的横应该指电流互感器CT的并联。它是利用双星型绕组中性点之间的 不平衡电流来工作，对于定子绕组匝间或层间短路很灵

29、敏。 变压器差动保护说明： 变压器纵差保护：差动继电器安装于变压器高、低压侧（或组合继电器的线分别接高、 低压侧的保护CT回路），根据输入、输出功率相等原理（要修正空载损失），监测变 压器运行状况。一旦两侧被监测数据异常达到整定值，即保护装置即动作开关，将变 压器从系统切除。 变压器横差保护：用于两台并联运行的变压器（各项技术参数相同）。差动继电器安装于 各台变压器（一般安装于高压侧），根据功率输出相同原则，监测两台变压器的运行 状况。一旦两侧被监测数据异常达到整定值，即保护装置即动作开关，将变压器从系 统切除。母线差动保护说明： 原理：因为母线上只有进出线路，正常运行情况，进出电流的大小相等

30、，相位相同。 如果母线发生故障，这一平衡就会破坏。有的保护采用比较电流是否平衡，有的保护采 用比较电流相位是否一致，有的二者兼有，一旦判别出母线故障，立即启动保护动作元 件，跳开母线上的所有断路器。如果是双母线并列运行，有的保护会有选择地跳开母联 开关和有故障母线的所有进出线路断路器，以缩小停电范围。类型：分母线完全差动保护和不完全差动保护两种 母线完全差动保护：将母线上所有的各连接元件的电流互感器按同名相、同极性连接到 差动回路，电流互感器的特性与变比均应相同，若变比不能相同时，可采用补偿变流 器进行补偿，满足I=0。 不完全差动保护：只需将连接于母线的各有电源元件上的电流互感器，接入差动回

31、路，在 无电源元件上的电流互感器不接入差动回路。因此在无电源元件上发生故障，它将动 作。电流互感器不接入差动回路的无电源元件是电抗器或变压器。零起升压：它是逐步升高设备电压到额定电压。一般零起升压是针对变压器、较长线路及母线事故后，为检查是否还存在故障；还有就是对于一些新设备有条件的话可以零起升压，防止全电压加上有问题设备。零起升压操作规定： 1.担任零起升压的发电机容量，对长线路零起升压时，应足以防止发生自励磁和设备过电压，发电机强励退出，联跳其它非零起升压回路开关的压板退出，其余保护均可靠投入；2.升压线路保护完整，可靠投入。但联跳其它非升压回路开关压板退出，线路重合闸停用；3.对主变压器或线路串变压器零起升压时，该变压器保护必须完整并可靠投入，中性点必须接地；4.双母线中的一组母线进行零起升压时，母差保护应停用。母联开关应改为冷备用，防止开关误合造成非同期并列。