发电厂电气部分年改版

NorthChinaElectricPowerUniversityDepartmentofElectricalEngineering发电厂电气部分ElectricalSystemsofPowerPlant

电气教研室赵志英

机电学院课程简介

发电厂电气部分一门重要的电力系统专业课课程主要讲述发电厂（变电站）一次系统的构成、设计及运行方面的基本理论和基本计算方法；同时讲述二次系统的基本原理及其控制与信号系统。特点：没有较复杂的理论推导和计算，与实际联系较密切，偏重工程应用。课程简介发电厂电气部分电气主接线和厂用电接线配电装置—电器的组合及布置测量、控制与信号的构成及工作原理—二次系统高压断路器（开关电器）运行导体的发热、电动力的计算同步发电机的运行变压器的运行讲课方式掌握基本理论，侧重工程应用辅助教学手段：录像、模型、图片以讲为主，自学为辅倡导讨论、提出建议参考资料《发电厂电气部分》戴宪滨

中国水利水电出版社《发电厂变电所电气部分》刘宝贵等

中国电力出版社

《发电厂电气部分》姚春球

中国电力出版社

第一章电力系统的基本概念1.电力系统的概念和组成

3.发电厂概述

4.电压变换和电能传输5.

我国电力工业发展概况2.能源和电能第一节电力系统的概念和组成

电力系统由发、输、变、配组成（生产、输送、分配、消费）

第一节电力系统的概念和组成

电力系统由发、输、变、配组成（生产、输送、分配、消费）第二节能源和电能

世界是由物质构成的，是客观存在的；能量是物质的属性，是一切物质运动的动力。能量既不能创造，也不能消灭，只能从一种形态转换到另一种形态，并且遵守能量守恒定律。第二节能源和电能电能的优点：便于大规模生产和远距离输送方便转换和易于控制损耗小效率高无气体和噪声污染到目前为止，人类所认识的能量形式有：

1.

机械能

2.

热能

3.

化学能4.

辐射能5.

核能6.

电能能源分类1.按获得的方式分⑴一次能源自然界中现成存在，可直接取得和利用而不改变其本形态的能源例如：煤、石油、天然气、水能、风能等⑵二次能源由一次能源经加工转换成的另一种形态的能源例如：电力、蒸汽、煤气、焦碳、汽油等，它们使用方便，易于利用，是高品质的能源能源分类2.

按被利用的程度分⑴常规能源在一定的历史时期和科学技术水平下，已经被人们广泛利用的能源例如煤、石油、天然气、水能等⑵新能源古老的能源采用先进的方法加以广泛利用，以及用新发展的技术开发的能源例如太阳能、风能、海洋能、地热能、生物质能、氢能、核能等能源分类3.按能否再生分

⑴可再生能源自然界中可以不断再生并有规律地得到补充的能源例如水能、风能、太阳能、海洋能等⑵非再生能源随人类的利用而越来越少，总有枯竭之时的能源例如煤、石油、天然气、核燃料等

能源分类4.按能源本身的性质分⑴含能体能源可以直接储存的能源例如：煤、石油、天然气、核燃料、地热、氢能等⑵过程性能源无法直接储存的能源例如：水能、风能、海洋能、电能等能源分类5.按对环境的污染程度分

⑴清洁能源对环境无污染或污染很少的能源如太阳能、水能、海洋能等⑵非清洁能源对环境污染较大的能源如煤、石油等第三节发电厂概述

发电厂是把各种天然能源，如煤炭、水能、核能等转换成电能的工厂。根据所使用的一次能源的不同，发电厂可分为火力发电厂、水力发电厂、核能发电厂等。第三节发电厂概述一、火力发电厂

1.

一次能源（燃料）主要是煤，还有石油、天然气。2.

主要设备锅炉、汽轮机、发电机及各种辅机。3.

生产过程燃料在锅炉里燃烧→使水变成蒸汽→推动汽轮机转子旋转→带动发电机转子旋转→发电机产生电能化学能→热能→机械能→电能第三节发电厂概述第三节发电厂概述一、火力发电第三节杂发电厂概能述第三节层发电厂概忌述燃煤发电晴厂燃油发哥电厂燃气发电牧厂余热发裙电厂垃圾发裤电厂工业废心料发电闻厂4.类型(1)按燃料肃分第三节裕发电焦厂概述中低压发幼电厂，PN<25M摄W；高压发电诵厂，PN<100域MW；超高压属发电厂张，PN<200祖MW；亚临界谈压力发妹电厂，PN=300沉~100滔0MW；超临界压遇力发电厂姜，PN=60胞0、800纱MW及以上。4.类型(2)按蒸汽压轨力和温度唐分第三节阻发电虹厂概述凝汽式坐汽轮机莫发电厂燃气轮机悄发电厂内燃机发四电厂蒸汽—燃气轮机童发电厂4.类型(3)按原动机谨分第三节乓发电屠厂概述火腔电狐厂凝汽式—效率低嘴（37~4铁0%）、容量拳大，坑口严电厂热电厂—效率高潮（67~桑70%）、容椒量小，霉城市区优点：一嘴次投资较僻小；建设固周期较短缺点：刷发电成尽本高；拉对环境饲有污染4.类型(4)按输出能蚁源分第三节会发电厂概匀述二、水力女发电厂1.一次能适源水的位能洲或动能2.主要设备压力水邮管、水供轮机、岩发电机3.生产过抓程高处的水救经压力水凡管→推动载水轮机转膜子旋转→嗽带动发电和机转子旋属转→发电墓机发出电绕能位能或增动能→迷机械能兄→电能第三节奖发电厉厂概述水电粥厂4.类型堤坝式坝后式司：单独歇筑坝，爷厂房在搂坝后（请三门峡轨）河床式：动厂房与坝置一起（葛影州坝）引水式：康河床坡度薪较大时混合式从：兼有迟堤坝式钟与引水队式抽水蓄愿能水电慰厂第三节仓发电厂概斧述(1)堤坝式水钢电厂（坝后式勤）第三节腐发电厂概耳述(1)堤坝式惊水电厂（河床式）第三节筛发电宏厂概述(2)引水式奔水电厂留：第三节掉发电厂概免述(3)抽水蓄键能式水惩电厂：工作原脏理：以一定想水量作搅为能量潮载体呀，通过抹能量转嗽换向电碌力系统安提供电分能。在电力系蔽统负荷低闯谷时，抽忘水，蓄能厉；在电力搅系统负伞荷高峰等时，放糖水，发吉电。用于电姻网的调融峰、填乐谷、备提用、调肿频、调盘相。第三节示发电层厂概述三峡电站第三节幻玉发电厂概印述三峡电站第三节状发电厂概董述第三节躺发电厂概字述三腿峡睁电歌站第三节葱发电厂概贺述总投资603遇.3亿元、六总工期12年两个月纹、装机容志量1260万千瓦的境中国第二必大水站——溪洛渡水茫电站，已缎于2006年正式火开工。长江上陷再建两哄个三峡轧工程的揭计划已偿经启动妻。将在舰长江上巴游金沙调江河段嫌兴建溪漠洛渡、揉向家坝得、乌东绞德、白顺鹤滩4座梯级之电站。寇这4座电站报的总装苗机容量帐达3850万千瓦，羡总装机容艰量和总发焰电量都超目过两个三尽峡工程。已探明的扒最大水电培站在雅鲁删藏布的墨符脱，可装抽机4380万KW第三节伤发电敢厂概述优点：发电成嫂本低；对环境迹没有污暗染；运行灵活耐方便；可防洪、耗灌溉、航属运等。缺点：一次投资控大；建设周扛期长；受水文仰气象影及响；淹没土态地、移链民搬迁宣等。第三节叮发电厂概陕述三、核蜡电厂1.一次能转源核能（气核蒸汽探发生系写统代替渠锅炉生乘产蒸汽卸系统）2.主要设限备核反应闹堆、蒸科汽发生健器、汽设轮机、顷发电机3.生产过锤程核燃料识在核反克应堆中贯裂变产消生热能校→产生垂蒸汽→缴推动汽帖轮机转屯子旋转者→带动惧发电机轿转子旋左转→发剥电机发丢出电能原子能→庄热能→机莫械能→电嚼能第三节样发电陶厂概述核瓜能裂变能：一定能量论的中子撞庆击重金属话元素的核听（铀、钚贝）聚变能：不同轻方元素的肢原子核重进行聚畏合（氘注、氚）反应堆热中子反刮应堆：铀235为燃料，播低中子撞杏击。快中子反枕应堆：铀238、钚239为燃料，桑高速、高累能咽中子蜡撞击，效忌率高。第三节伶发电厂概步述按减速剂遗分轻水堆（86%）压力堆（PWR）：3/4沸水堆诸（BWR）重水堆石墨冷全却堆我国秦寸山（30+2我*60+沾2*70万kW）国准家自己诱设计制醒造大亚湾岭（2*90万kW）稼引进技日术第三节谁发电棚厂概述三、核幻玉电厂第三节听发电厂概格述三、核电娇厂第三节虾发电套厂概述优点：可节省顿煤、石谣油和天志然气及煤运输费克用；无需空恶气助燃辟，可建毕在地下予、水下常、山上瞒；核电比膊火电寿及命长30年。缺点：投资大离；核电测：1.1枪~1.翠65万元/kw；火电种：4000元/kw建设周期耳长。核电70个月；火因电：30个月第三节脖发电厂概车述四、新倍能源发岔电（一）蛇风力发笛电叶片秩风力机犹升杂速齿轮族发想电机特点：可再生伴能源，者绿色能拍源；过程性凉能源，庆不能直登接存储们，具有为随机性呢；技术要思求高代。第二节糕发电厂概桶述第二节率发电停厂概述第二节遥发电厂概窝述第三节齿发电以厂概述（二）太约阳能发电太阳能鲁光热发拐电太阳能掩光发电用反光怪镜集热染产生蒸听汽，再妄用汽轮订机来发兵电用光电劲池直接桑把太阳笋能转化探为电能第三节发电形厂概述（三）帆其它形渐式发电潮汐发电凭：法国240M饥W地热发资电：美国加州稼旧金滩山400M贸W生物发死电氢能发电垃圾发各电……第三节发猴电厂概舞述我国的能死源结构极猛不合理4.34.525.965.5目前电源鉴配置情况202懒0年电源配诞置情况第三节发电娃厂概述二、电源牙构成及展提望燃料电池蝇、太阳光赌、太阳能顿（分散型共）—21世纪新能感源热核反仿应—不使用放乎射性材料耻的核能，2030年后实用傅化2050年时，台电力供之应是现忠在的2~3倍（150秧00亿KW.讲h)核能约占54%，燃料萍电池等巨分散型狡电源和这电力储萄存系统约占15%~队20%第四节喂电压变换饰和电能传哄输一、电牺压变换电力变谅压器升高或诉降低电每压将不同电邮压等级的舟电网相连莫系利用电暑磁感应济作用，写把一种线电压的课交流电治能变换访成频率泉向同的渣另一种烂电压的芬交流电愿能。第四节遣电压脏变换和感电能传栗输五、电压等俩级的电压等级名的划分电压等级介的电压等撒级的划痛分100多年来林，输电盆电压由搞最初的13.8秃kV逐步发书展到20，35，66，110，134，220，330，345，400，500，735，750，765，100判0kV。输电电压盛一般分高明压、超高早压和特高姐压。高压(HV)：35~2叹20kV；超高压(EH叔V)：330完~750候kV；特高压(UHV陆)：1000乱kV及以上。高压直流旷（HVDC）：±600杀kV及以下番；特高浮压直流沾（UHV莫DC）：±600骄kV以上，博包括±750想kV和±800效kV。第四节独电压变换浓和电能传秤输电力系袍统由发朽电厂、咱变电所办、线路项和用户躺组成。握变电所烂是联系跌发电厂轻和用户子的中间毒环节。根据变电横所在电力掀系统中的切地位，变巡寿电所可分住成四类：1.枢纽变雾电所位于电随力系统急的枢纽咬点，汇支集多个箱电源，告电压等倘级多为330~点500k穗V。全所停耕电后，今将引起题系统解蔽列，甚吓至出现庭瘫痪。第四节读电压毁变换和毫电能传护输高压侧法以交换决潮流为仔主，起咐系统交贴换功率别的作用贪，或使熔长距离毁输电线器路分段射，一般宏汇集2~3个电源，肝电压为220限~33逗0kV，同时饱又降压盖供给当死地用户缩慧。全所停电织后，将引删起区域电忽网解列。2.中间变良电站第四节肠电压变换嘱和电能传自输高压侧爷电压一腊般为110~狮220k温V，向地区终用户供电捉为主的变元电所，这听是一个地福区或城市卡的主要变旺电所。全所停棋电后，砍仅使该蹈地区中浩断供电扒。在输电昆线路的扩终端，暮接近负急荷点，侧高压侧绕电压多雄为110尽kV，经降压鹅后直接向忠用户供电锣的变电所贯。全所停取电后，英只是用美户受到学损失。3.地区变电响站4.终端变睬电站第四节谎电压屈变换和小电能传碰输二、电攻能传输电能传输交流输电全方式变电所比慎换流站造劫价低；不会产赛生谐波撞；熄弧比较沸容易。直流输电庄方式线路造告价低，众运行费赢用低；不需要近串、并剧联补偿姻；直流输电宜不存在稳驴定性问题视；可以限似制互联苍系统的受短路容茧量输电线壤路：架空线抚路电缆线装路第四节胆电压颤变换和脏电能传世输第四节译电压惜变换和擦电能传您输电断网杜图第四节狠电压华变换和精电能传蔽输三、输盼电网络厂网分家言前电网组仔成第四节迅电压架变换和映电能传后输重新组箱合后的怖大区电涂网图第四节他电压变换悄和电能传斩输电力体制庸改革方案淹：1(电监会)+2(电网公槐司)+5(发电集团)+4每(辅业集滚团)

两家电网公司是国家电网公司、中国南方电网有限责任公司； ５家发电集团公司是中国华能集团公司、中国大唐集团公司、中国华电集团公司、中国国电集团公司和中国电力投资集团公司； ４家辅业集团公司是中国电力工程顾问集团公司、中国水电工程顾问集团公司、中国水利水电建设集团公司和中国葛洲坝集团公司。

第五节撒我国遣电力工第业发展砌概况第一个发匪电厂：188妻2年7月26日旱上海电属气公司12kW以蒸汽江机带动内的直流倚发电机从电厂到世外滩，沿致街架线，韵供给照明用电第一个书水电厂板：1912年5月28日器云南昆屿明附近邀石龙坝纽奉水电厂装有2台240骡kW水轮发电狼机组1．中国景电力工摄业的起宽点第五节眉我国电力法工业发展厅概况装机容量185斧658滚7傅8亚500县1揪378汤9杆217仇22召31巡寿900谈5绍084粒1万kW年发电筐量43士300省6推395尖0旅6213或1僵0069声13翅685偷24情747亿kW·h世界排名21/2绘5竭8/则6陈4叶3/2重2/把2负2装机容量及发电量的增长第五节我窜国电力返工业发闸展概况2．装机容呈量及发电献量的增长截至200抽7年底，晃总装机矮容量为7132饲9万kW，火电：554估42万kW，占77.7芝3％；水电：145眼26万kW，占20.嚷36％；核电：885万kW，占1.24％；风电：403万kW，占0.56％。全年发电所量为325案59亿kW·虹h。2011年底多装机宫容量达10.5除6亿千瓦圾全付年发电早量469米28亿kW·竞h。第五节我国碗电力工业没发展概况最大火巴电机组：100参0M仍W(华电国际终邹县发电遮厂、华能贯玉环电厂)最大水电忘机组：700熔MW(三峡电厂)550薪MW(二滩水电挂厂)320谋MW抽(葛洲坝水遣电厂)最大核喇电机组：1000涛MW(百万千猛瓦级)(大亚湾卡、岭澳梳、田湾)3、最大愚单机容职量第五节我惠国电力鸽工业发熄展概况最大火帝电厂：邹县电腔厂，4×33欧5+2×狂600+愁2×10些00=即454施0MW北仑港俩电厂，5×60止0MW蹄=30吉00MW最大水电害厂：三峡电厂(14董+12胳(+6暮))×拾700卷MW离=嫌182蒙00(朝+42叉00)鼻MW二滩水电欺厂6×55炸0MW蛾=33稠00MW最大核电挑厂：秦山核限电站1×3匠10+波2×6唱50+虹2×7踩20迅=3暗050肿MW最大抽绑水蓄能颜电厂：广东抽水银蓄能电厂8×30影0MW此=2劈燕400M胳W4、最大育发电厂第五节我国扒电力工业勤发展概况建国初姓期：大多是大孩城市发、吹供电系统糖；跨地区圈的电力察系统有可：东北中锻部和南漫部的154、220上kV系统；东北东部展的110k强V系统（以速丰满、水竹丰和镜泊子湖水电厂闲等为中心宰）；冀北系统展。本世纪予初：已形成缘瑞东北、弟华北、插华东、困华中、令西北、泄西南、冰华南等说七个跨椒省区域耀性电力刊系统。第五节我晃国电力私工业发熔展概况1989年9月，±500验kVD同C2001年5月，500塘kVA宏C200早3年6月，500k兰VAC2003年9月，500威kVA议C2004年6月，±500k勿VDC2005年6月，直流背靠赢背区域电网淋互联第五节我秩国电力功工业发箭展概况电网电秆压等级第一条330k间VAC：1972年6月甘肃刘叉家峡-天水-陕西关悄中(眉县)。第一条500k辜VAC：198干1年12月河南农平顶山-湖北武削昌。第一条±500详kVD稼C：1989年9月，湖汽北葛洲留坝-上海南果桥。第一条750k乱VAC：2005年9月青海裂官亭-甘肃兰且州东。各电网绿已形成500座kV或330辜kV的骨干网园架。第五节我国汗电力工业葵发展概况5．电力系淘统第一条330k棒V交流输电段线路于197骆2年建成，原由甘肃刘究家峡水电兽厂到陕西片关中。第一条500k下V交流输吩电线路呜于198盐1年建成，药由河南姚边孟火电厂冷到武汉。第一条±500魄kV直流输法电线路同于1989年建成浑，由湖绣北葛洲仔坝水电获厂到上局海。第一条750栗kV交流输么电线路择将于年虽内建成挨，由兰睬州经平洲凉到关旁中。第一条100害0kV交流输土电线路姐：晋东雷南～南扣阳～荆熄门。途踪蝶经山西现、河南宅和湖北压三省。光线路路暗径全长末约650.记677k搂m（