发电厂-电气培训讲义T

发电厂电气部分教材：《发电厂电气部分》(第三版)华中科技大学熊信银主编华北电力大学朱永利副主编课程内容绪论电气主接线厂用电导体的发热和电动力电气设备的原理与选择配电装置发电厂和变电站的控制和信号第一章绪论§1.1我国电力工业发展概况§1.2发电厂的类型§1.3变电站的类型§1.4电气设备概述§1.1我国电力工业发展概况

一、我国电力工业的起点第一个发电厂：1882年7月26日上海电气公司12kW以蒸汽机带动的直流发电机从电厂到外滩，沿街架线，供给照明用电第一个水电厂：1912年农历4月12日云南昆明附近石龙坝水电厂装有2台240kW水轮发电机组二、装机容量及发电量的增长装机容量1856587850013789217223190050841万kW年发电量433006395062131006913685

24747亿kW·h世界排名21/258/643/22/2二、装机容量及发电量的增长截至2007年底，总装机容量为71329万kW，火电：55442万kW，占77.73％；水电：14526万kW，占20.36％；核电：885万kW，占1.24％；风电：403万kW，占0.56％。全年发电量为32559亿kW·h。三、最大单机容量最大火电机组：1000MW(华电国际邹县发电厂、华能玉环电厂)最大水电机组：700MW(三峡电厂)550MW(二滩水电厂)320MW(葛洲坝水电厂)最大核电机组：1000MW(百万千瓦级)(大亚湾、岭澳、田湾)四、最大发电厂最大火电厂：邹县电厂，4×335+2×600+2×1000=4540MW北仑港电厂，5×600MW=3000MW最大水电厂：三峡电厂(14+12(+6))×700MW=18200(+4200)MW二滩水电厂6×550MW=3300MW最大核电厂：秦山核电站1×300+2×650+2×700=3000MW最大抽水蓄能电厂：广东抽水蓄能电厂8×300MW=2400MW五、电力系统的发展建国初期：大多是大城市发、供电系统；跨地区的电力系统有：东北中部和南部的154、220kV系统；东北东部的110kV系统（以丰满、水丰和镜泊湖水电厂等为中心）；冀北系统。本世纪初：已形成东北、华北、华东、华中、西北、西南、华南等七个跨省区域性电力系统。五、电力力系统的的发展区域电网网构成华北、华华东、华华中、南南方电网网的装机机容量已已超过1亿kW(100GW)东北、西西北电网网的装机机容量也也超过4000万kW(40GW)五、电力力系统的的发展区域电网网互联1989年9月，±500kVDC2001年5月，500kVAC2003年6月，500kVAC2003年9月，500kVAC2004年6月，±500kVDC2005年6月，直流背靠靠背五、电力力系统的的发展电网电压压等级第一条500kVAC：1981年12月河南平平顶山-湖北武昌昌。第一条330kVAC：1972年6月甘肃刘刘家峡-天水-陕西关中中(眉县)。各电网已已形成500kV或330kV的骨干网网架。第一条±500kVDC：1989年9月，湖北北葛洲坝坝-上海南桥桥。第一条750kVAC：2005年9月青海官亭亭-甘肃兰州州东。六、电力力工业发发展前景景电力工业业的基本本任务：：为国民经经济各部部门和人人民生活活提供充充足、可可靠、优优质、廉廉价的电电能。电力工业业的发展展方向：：厂网分开开，竞价价上网，，实现高高度自动动化，西西电东送送，南北北互供，，走向联联合电力力系统。。六、电力力工业发发展前景景相关技术术：做好电力力规划，，加强电电网建设设电力工业业现代化化联合电力力系统电力市场场IT技术谐波治理理洁净煤发电技技术绿色能源的开开发和利用§1.2发电厂的类型型引言发电厂是把各各种天然能源源，如煤炭、、水能、核能能等转换成电电能的工厂。。根据所使用的的一次能源的的不同，发电电厂可分为火火力发电厂、、水力发电厂厂、核能发电电厂等。一、火力发电电厂主要是煤，还还有石油、天天然气。1.一次能源（燃燃料）2.主要设备锅炉、汽轮机机、发电机及及各种辅机。。3.电能生产过程程燃料在锅炉里里燃烧→使水变成蒸汽汽→推动汽轮机转转子旋转→带动发电机转转子旋转→发电机产生电电能化学能→热能→机械能→电能一、火力发电电厂电能生产过程程可分为三个个系统：燃烧系统汽水系统电气系统一、火力发电电厂燃料的化学能能在锅炉燃烧烧中转变为热热能，加热锅锅炉中的水使使之变为蒸汽汽。燃烧系统由运运煤、磨煤、、燃烧、风烟烟、灰渣等系系统组成。(1)燃烧系统一、火力发电电厂由锅炉、汽轮轮机、凝汽器器、除氧器、、加热器等设设备及管道构构成，包括给水系统统、循环水系系统和补充给给水系统。(2)汽水系统一、火力发电电厂包括发电机、、励磁装置、、厂用电系统统和升压变电电站等。(3)电气系统一、火力发电电厂电能生产过程程燃烧系统汽水系统电气系统一、火力发电电厂燃煤发电厂燃油发电厂燃气发电厂余热发电厂垃圾发电厂工业废料发电电厂4.类型(1)按燃料分一、火力发电电厂中低压发电厂厂，PN<25MW；高压发电厂，，PN<100MW；超高压发电厂厂，PN<200MW；亚临界压力发发电厂，PN=300~1000MW；超临界压力发发电厂，PN=600、800MW及以上。4.类型(2)按蒸汽压力和和温度分一、火力发电电厂凝汽式汽轮机机发电厂燃气轮机发电电厂内燃机发电厂厂蒸汽—燃气轮机发电电厂4.类型(3)按原动机分一、火力发电电厂凝汽式火力发发电厂—火电厂只生产电能效率较低，30%~40%供热式火力力发电厂—热电厂既生产电能能又供应热热能效率较高，，60%~70%4.类型(4)按输出能源源分一、火力发发电厂优点：布局灵活，，装机容量量的大小可可按需要决决定；一次投资较较小，建设设周期较短短。缺点：耗煤量大，，发电成本本高；动力设备繁繁多，控制制操作复杂杂，运行费费用高；启动时间长长(几小时到十十几小时)，启停费用用高；担负调峰、、调频时，，煤耗增加加、事故增增多；对空气和环环境的污染染大。5.优缺点二、水力发发电厂水的位能或或动能1.一次能源2.主要设备压力水管、、水轮机、、发电机3.生产过程高处的水经经压力水管管→推动水轮机机转子旋转转→带动发电机机转子旋转转→发电机发出出电能位能或动能能→机械能→电能二、水力发发电厂坝后式水电电厂河床式水电电厂4.类型(1)堤坝式水电电厂：二、水力发发电厂4.类型(1)堤坝式水电电厂：坝后式水电电厂厂房建在坝坝的后面，，不承受上上游水压二、水力发发电厂4.类型(1)堤坝式水电电厂：河床式水电电厂厂房代替一一部分坝体体，也起拦拦水作用，，直接承受受上游水压压二、水力发发电厂建筑在山区区水流湍急急的河道上上，或河床床坡度较陡陡的地方，，由引水渠渠道造成水水头；一般不需修修坝或只修修低堰。(2)引水式水电电厂：4.类型二、水力发发电厂工作原理：：以一定水量量作为能量量载体，通通过能量转转换向电力力系统提供供电能。在电力系统统负荷低谷谷时，抽水水，蓄能；；在电力系统统负荷高峰峰时，放水水，发电。。作用：用于电网的的调峰、填填谷、备用用、调频、、调相4.类型(3)抽水蓄能式式水电厂：：二、水力发发电厂优点：发电成本低低，对环境没有有污染，运行灵活方方便，可防洪、灌灌溉、航运运等。缺点：一次投资大大，建设周期长长，受水文气象象影响，淹没土地、、移民搬迁迁等。5.优缺点三、核能发发电厂——核电厂核能（核裂裂变能）1.一次能源2.主要设备核反应堆、、蒸汽发生生器、汽轮轮机、发电电机3.生产过程核燃料在核核反应堆中中裂变产生生热能→产生蒸汽→推动汽轮机机转子旋转转→带动发电机机转子旋转转→发电机发出出电能原子能→热能→机械能→电能三、核能发发电厂——核电厂压水堆：4.类型型用高高压压轻轻水水作作慢慢化化剂剂、、冷冷却却剂剂，，一一回回路路系系统统和和二二回回路路系系统统分分开开三、、核核能能发发电电厂厂———核电电厂厂4.类型型沸水水堆堆（（重重水水堆堆））：：用重重水水作作冷冷却却剂剂，，水水会会沸沸腾腾，，汽汽轮轮机机等等设设备备可可能能受受污污染染三、、核核能能发发电电厂厂———核电电厂厂优点点：：可节节省省煤煤、、石石油油和和天天然然气气及及运运输输费费用用，，无需需空空气气助助燃燃，，可可建建在在地地下下、、水水下下、、山山上上。。缺点点：：投资资大大5.优缺缺点点四、、其其它它形形式式发发电电风力力发发电电：：容量量小小地热热发发电电：：美国国加加州州旧旧金金山山400MW潮汐汐发发电电：：法国国240MW太阳阳能能发发电电磁流流体体发发电电垃圾圾发发电电生物物发发电电………§1.3变电电所所的的类类型型引言言电力力系系统统由由发发电电厂厂、、变变电电所所、、线线路路和和用用户户组组成成。。变变电电所所是是联联系系发发电电厂厂和和用用户户的的中中间间环环节节。。根据据变变电电所所在在电电力力系系统统中中的的地地位位，，变变电电所所可可分分成成四四类类：：枢纽纽变变电电所所中间间变变电电所所地区区变变电电所所终端变电电所一、枢纽纽变电所所位于电力力系统的的枢纽点点，汇集集多个电电源，电电压等级级多为330~500kV。全所停电电后，将将引起系系统解列列，甚至至出现瘫瘫痪。二、中间间变电所所高压侧以以交换潮潮流为主主，起系系统交换换功率的的作用，，或使长长距离输输电线路路分段，，一般汇汇集2~3个电源，，电压为为220~330kV，同时又又降压供供给当地地用户。。全所停电电后，将将引起区区域电网网解列。。三、地区区变电所所高压侧电电压一般般为110~220kV，向地区区用户供供电为主主的变电电所，这这是一个个地区或或城市的的主要变变电所。。全所停电电后，仅仅使该地地区中断断供电。。四、终端端变电所所在输电线线路的终终端，接接近负荷荷点，高高压侧电电压多为为110kV，经降压压后直接接向用户户供电的的变电所所。全所停电电后，只只是用户户受到损损失。§1.4电气设备备概述一、电气气设备为了满足足电力生生产和保保证电力力系统运运行的安安全稳定定性和经经济性，，发电厂厂和变电电站中安安装有各各种电气气设备。。根据电气气设备的的作用不不同，可可将电气气设备分分为一次次设备和和二次设设备。一、电气气设备生产、变变换、输输送、分分配和使使用电能能的设备备1.一次设备备一、电气气设备1.一次设备备发电机将将机械能能转换成成电能，，电动机将将电能转转换成机机械能，，变压器将将电压升升高或降降低以满满足输配配电需要要。①生产产和转换换电能的的设备如发电机机、电动动机、变变压器等等。一、电气气设备如断路器器、隔离离开关、、负荷开开关、熔熔断器、、接触器器等。它们用于于正常或或事故时时，将电电路闭合合或断开开。1.一次设备备②接通通或断开开电路的的开关电电器一、电气气设备如电抗器器和避雷雷器等。。1.一次设备备③限制制故障电电流和防防御过电电压的保保护电器器电抗器用用于限制制短路电电流，避雷器用用于防御御过电压压。一、电气气设备如裸导体体、电缆缆等。用于传传输电电能或或连接接电气气设备备。1.一次设设备④载载流导导体一、电电气设设备由埋入入土中中的金金属接接地体体（角角钢、、扁钢钢、钢钢管等等）和和连接接用的的接地地线构构成。。无论是是电力力系统统中性性点的的工作作接地地，还还是保保护人人身安安全的的保护护接地地，以以及为为了稳稳定电电位、、防止止干扰扰的仪仪控接接地，，均同同接地地装置置相连连。1.一次设设备⑤接接地装装置一、电电气设设备对一次次设备备和系系统的的运行行状态态进行行测量量、控控制、、监视视和保保护的的设备备2.二次设设备一、电电气设设备如电压压互感感器和和电流流互感感器。。用于将将高电电压、、大电电流转转换成成低电电压、、小电电流，，供给给测量量仪表表和保保护装装置使使用。。2.二次设设备①仪仪用互互感器器一、电电气设设备如电压压表、、电流流表、、功率率表和和电能能表等等。用于测测量电电路中中的电电气参参数。。2.二次设设备②测量表表计一、电电气设设备这些装装置能能反应应系统统不正正常情情况并并进行行监控控和调调节，，或作作用于于