发电厂电气部分(第五版) (3)ppt课件

发电厂电气部分(第5版)，国家“十二五”普通高等教育本科规划教材，中国电力出版社，苗、朱主编，第1页。本课件是为满足“十二五”普通高等教育本科国家规划教材发电厂电气部分的教学需要而制作的。课件中使用了PowerPoint软件。本课件中使用的章节编号、公式、图表与原著一致。本课件不包含带“*”号的选修内容，特此说明。2016年4月，前言，2，第一章概述，5 71，第二章载流导体的加热和电力，72 126，第三章灭弧原理和主开关电器，127 215，第四章电气主接线和设计，216 357，第五章辅助电源接线和设计，358 470，第六章导体和电气设备的原理和选择，471 576，第七章配电装置，577 627，内容，3， 第8章发电厂和变电站的控制和信号，第9章同步发电机的运行，第10章电力变压器的运行，628-674，675-710，711-791，4，第1节电力工业发展概述，1。 中国电力工业发展概述，第一章。1882年7月26日，上海电气公司在上海成立，安装了由蒸汽机驱动的直流发电机，并正式发电。这是中国第一座从电厂到外滩的火电厂。这距离巴黎火车站发电厂只有7年的时间，巴黎火车站发电厂是1875年由世界上第一个火力发电厂建造的，距离美国第一个火力发电厂有3年的时间，距离英国第一个火力发电厂也有3年的时间，伦敦的霍尔伯恩发电厂也是在同一年建造的。这表明中国的电力建设与世界强国之间的差距并不大。从1882年7月上海第一台发电机组开始发电到1949年新中国成立，60多年来经历了辛亥革命、土地革命、抗日战争和解放战争。在此期间，电力工业发展缓慢。全国发电设备总装机容量为184.86万千瓦(当时为世界第21位)，年发电量仅为43.1亿千瓦(当时为世界第25位)，人均年发电量不足10千瓦小时。新中国成立以来，电力工业取得了巨大的进步。特别是1978年以来，改革开放、发展国民经济的正确决策和综合国力的提高，使电力工业取得了举世瞩目的辉煌成就。到1995年底，该国的年发电量已达1万亿千瓦时，仅次于美国，居世界第二位。中国发电设备总装机容量达到2.1亿千瓦，居当时世界第三位。截至2013年底，全国装机容量达到12.5亿千瓦，首次超过美国，居世界第一。从电力生产情况来看，全年发电量达到5.35万亿千瓦时，同比增长7.5%。火电机组供电的国家标准煤耗为321克/千瓦时，国家节能减排“十二五”规划已经提前实现。燃煤发电机组供电标准煤耗继续达到世界先进水平。中国第一条超高压330千伏输电线路于1972年6月完成，从甘肃刘家峡水电站到陕西关中地区。2005年9月，中国首个超高压750千伏输变电工程(官厅至兰州东)正式投产，这是中国电力工业发展史上的新里程碑。2006年8月19日，中国1000千伏晋东南-南阳-荆门UHV试点工程正式奠基。2014年7月，溪洛渡左岸至浙江金华的800千伏特高压直流输电工程正式投产。该项目首次在世界范围内实现了单回DC项目800万千瓦连续运行和840万千瓦过载输电运行，创造了超大容量DC输电的新纪录。目前，中国最大火电电力系统的基本任务是为国民经济和人民生活的所有部门提供充足、可靠、高质量和低成本的电力。节能减排，“四大”之一，实现高度自动化，西电东送，南北互供，发展联合电力系统，是我国电力工业的发展方向，也是一项具有全局性的庞大系统工程。为了实现这一目标，仍有许多事情要做，这取决于各方面相关技术的总体进展。以下是相关的技术和目标。1.世纪之交的节能减排。制定电力规划，加强电网建设。电力工业现代化。联合动力系统5。电力市场。信息技术7。洁净煤发电技术。绿色能源的开发与利用。第二节电厂类型1。电能和发电厂。电能是一次能源经过加工转化而来的能量，称为二次能源。与其他形式的能源相比，电能具有以下特点：(1)电能的大规模生产和远距离输送；(2)电能转换方便，易于控制；(3)低损耗；(4)高效(5)使用中无污染、低噪音。总之，随着科学技术的发展，电能的应用不仅影响到社会物质生产的各个方面，而且越来越广泛地渗透到人类生活的各个层面。电气化在某种程度上已经成为现代化的代名词，电气化程度已经成为衡量社会物质文明发展水平的重要标志。将各种初级能源转化为电能的工厂。根据不同的一次能源，发电厂分为(1)火力发电厂(2)水力发电厂(3)核电厂(4)风力发电厂(5)地热发电厂(6)太阳能发电厂(7)潮汐发电厂，10，2，火力发电厂，(1)按原动机分类的火力发电厂，(1)冷凝涡轮发电厂(2)燃气涡轮发电厂(3)内燃机发电厂(4)蒸汽燃气涡轮发电厂等。(1)燃煤发电厂(2)燃油发电厂(3)燃气发电厂(4)余热发电厂，按燃料计，11，按蒸汽压力和温度计，(1)中低压发电厂，蒸汽压力3.92兆帕，温度450，单机功率小于25MW，(2)高压发电厂，蒸汽压力9.9兆帕，温度540， 单功率小于100兆瓦的超高压发电厂(3)蒸汽压力为13.83兆帕，温度为540/540，单功率小于200兆瓦的亚临界压力发电厂(4)蒸汽压力为16.77兆帕，温度为540/540，单功率范围为300兆瓦至1000兆瓦； 12、(5)超临界压力电站，蒸汽压力大于22.11兆帕，温度为550/550，机组功率为600兆瓦、800兆瓦及以上；(6)超超临界压力发电厂，蒸汽压力26.25兆帕，温度600/600，单位功率1000兆瓦及以上；根据能量输出，(1)冷凝发电厂，即只向外界提供电能的发电厂，效率只有30%40%。(2)火力发电厂，即同时向外界提供电能和热能的电厂，效率较高，达到60%70%。总而言之，火力发电厂的生产过程就是将煤中所含的化学能转化为电能的过程。如图1-1所示，凝汽式发电厂的整个生产过程可分为三个阶段：(1)燃烧系统：锅炉燃烧时，燃料的化学能转化为热能，锅炉内的水被加热成蒸汽，称为燃烧系统；(2)汽水系统：锅炉产生的蒸汽进入汽轮机，推动汽轮机转子转动，将热能转化为机械能，称为汽水系统；(3)电气系统：涡轮转子旋转产生的机械能驱动发电机旋转，并将机械能转化为电能，称为电气系统。(2)火力发电厂电能生产流程，14，“十一五”国家级规划教材，图1-1凝汽式发电厂生产流程示意图，15，1。燃烧系统，包括，2。汽水系统。火电厂汽水系统由锅炉、汽轮机、凝汽器、除氧器、加热器等设备和管道组成，包括给水系统、循环水系统和辅助给水系统，如图1-3所示。图1-3火电厂汽水系统流程图，图18-3。电气系统、电厂电气系统，包括发电机、励磁装置、辅助动力系统和升压变电站等。如图1-4所示。图1-4火力发电厂电气系统流程图，19，(3)火力发电厂特点，(1)布局灵活，装机容量大小可根据需要确定。(2)一次性建设投资少，单位容量投资仅为同等容量水电站的一半左右。(3)煤耗大。(4)电力设备多，发电机组的控制和运行复杂，电厂的用电量和运行人员比水电站多，运行成本高。(5)燃煤发电机组满负荷启停需要几个小时到十几个小时，另外还消耗大量燃料。(6)火电厂负责调峰、调频或事故备用。相应的事故增加，强制停电率增加，厂用电率增加。(7)火力发电厂的各种排放物(如烟气、灰渣和废水)造成了巨大的环境污染。(4)火电厂对环境的影响及处理措施。火力发电厂的污染排放主要包括烟气污染物排放、灰渣排放和废水排放，其中烟气中的粉尘、硫氧化物和氮氧化物通过烟囱排放到大气中。这些主要污染物通过在大气中的迁移和转化产生二次污染物，对环境造成极大的危害。处理措施：(1)废水：净化、回收和再利用(2)烟气：除尘、脱硫(3)灰分：综合利用，21，(1)水电站分类，1。根据集中落差进行分类，以及(1)坝式水电站。在落差相对较大的合适河段，修建大坝以形成水库，积聚水以提高上游水位，形成发电水头。这种发展模式被称为坝型。由于水电站在水利枢纽中的位置不同，可分为两种类型：坝后型和河床型。坝后水电站示意图如图1-6所示。河床式水电站示意图见图1-7。3.水力发电站，22。图1-6坝后水电站示意图，23。图1-7河床式水电站示意图，24。(2)引水水电站。引水渠道产生的水头用于水头高、河床坡度大的中小型水电站。图1-8引水水电厂示意图，25，(3)混合水电厂。大坝建在适合开发的河段。大坝上游段的水头由大坝集中，大坝下游段的水头由压力引水渠道集中，水电站的水头由水头的两部分组成。这种集中的开发模式称为混合开发模式。这样建成的水电站称为混合水电站，它兼有坝式和引水式水电站的特点。根据径流调节的程度，(1)无调节的水电站。(2)水电站有规定。根据水库对径流的调节程度，水电站可分为日调节水电站、年调节水电站和多年调节水电站。(2)水电站的特点，(1)水电资源的综合利用。(2)发电成本低，效率高。(3)操作灵活。(4)节约和调节用水。(5)水电不污染环境。(6)水电站建设投资大，建设周期长。(7)不平衡发电。(8)给农业生产带来一些不利因素，并可能在一定程度上破坏自然生态平衡。(3)抽水蓄能电站(抽水蓄能电站)1。工作原理：抽水蓄能电站利用一定量的水作为能量载体提供电能一回路系统中压力为15兆帕的高压水由冷却剂主泵泵入反应堆，吸收燃料元件释放的热量，进入蒸汽发生器下部的U形管，将热量传递给二回路中的水，然后返回冷却剂主泵的入口，形成封闭回路。二回路系统的水流出U型管外，吸收一回路水的热量并沸腾，产生的蒸汽进入汽轮机高压缸做功；高压缸排出的蒸汽经再热器加热升温后，进入汽轮机低压缸做功。膨胀工作后的蒸汽在冷凝器中冷凝成水，然后送回蒸汽发生器，形成一个闭环。4.核电站31。图1-10压水堆核电站32示意图。2.沸水反应堆核电站。图1-11显示了沸水堆核电厂的示意图。在沸水反应堆核电站中，反应堆堆芯产生的饱和蒸汽经分离器和干燥器去除水分后，直接送至汽轮机做功。在沸水堆核电站中，反应堆的功率主要由堆芯中的蒸汽含量控制。图1-11沸水堆核电厂示意图，33，(2)核电厂系统，1。核岛核蒸汽供应系统，核蒸汽供应系统包括以下子系统：(1)一回路主系统，包括压水堆、冷却剂主泵、蒸汽发生器和稳压器等。(2)化学和体积控制系统。(3)余热排出系统，也称为停堆冷却系统。(4)安全注射系统，也称为应急堆芯冷却系统。(5)控制、保护和检测系统。核岛辅助系统包括以下子系统：(1)设备冷却水系统，用于用核岛内的放射性水冷却所有设备。(2)硼回收系统用于储存、处理和监测一回路系统的排水，并将其分离成满足一回路水质要求的水和浓缩硼酸溶液。(3)反应堆安全壳和喷淋系统。(4)核燃料的换料和贮存系统用于实现燃料元件的换料和贮存。(5)安全壳和核辅助建筑的通风和过滤系统。其作用是实现安全壳和辅助建筑的通风，同时防止放射性泄漏。(6)柴油发电机组，为核岛提供应急电源。传统岛屿的系统类似于火力发电厂的系统。它通常包括：(1)二次回路系统，也称为汽轮发电机系统，由蒸汽系统、汽轮发电机组、冷凝器、蒸汽排放系统、给水加热系统和辅助给水系统组成。(2)循环冷却水系统。(3)电气系统和辅助动力设备。与火力发电厂相比，核电厂的运行具有以下新特点：(1)压水堆核电厂只能对堆芯充电一次，并定期停止反应堆进行换料。(2)在反应堆堆芯中，当核燃料经历裂变反应释放核能时，它也释放瞬态中子和瞬态发射线。(3)反应堆关闭后，运行期间积累的裂变碎片和衰变将继续在堆芯中产生余热(也称为衰变热)。(4)核电厂运行期间，会产生气态、液态和固态放射性废物。(5)核电厂的建设成本很高，但燃料成本相对较低。37、第三节变电站类型，变电站是电力系统中用来变换电压、接收和分配电能、控制电流和调节电压的电气设施。变电站是电力系统输配电的集散地。(1)变电站的分类，(1)根据变电站在电力系统中的位置和功能的分类，(1)中心变电站，(2)中间变电站，(3)区域(区域)变