发电厂电气设备及运行

发电厂电气设备及运行课程内容（1）电力系统的基本概念（第一章）简单电力网络稳态分析

（第二、三章）电力系统的频率调整与电压调整

（第四章）电力系统短路（第五章）电力系统稳定性（第七章）课程内容（2）电气设备的原理（第二章、六章）电气主接线（第四章）厂用电（第五章）导体的发热和电动力（第三章）电气设备的选择（第六章）配电装置（第七章）发电厂和变电站的控制和信号（第八章）同步发电机的运行（第九章）电力变压器的运行（第十章）课程特点：贴近工程实际（少理论、重工程）内容分散、前后联系不强第0章电力系统概述§0.1电力系统的概念和组成§0.2对电力系统运行的基本要求§0.3电力系统的电压等级§0.4电力系统的接线方式和中性点接地§0.5电力系统的负荷§0.6我国电力工业发展概况

§0.7发电厂的类型

§0.8变电站的类型§0.1电力系统的概念和组成一、基本概念年发电量——指该系统中所有发电机组全年实际发出电能的总和，以千瓦时（kWh）、兆瓦时（MWh）、吉瓦时（GWh）为单位计。最大负荷——指规定时间内，电力系统总有功功率负荷的最大值，以千瓦（kW）、兆瓦（MW）、吉瓦（GW）为单位计。额定频率——按国家标准规定，我国所有交流电力系统的额定功率为50Hz。最高电压等级——是指该系统中最高的电压等级电力线路的额定电压。§0.1电力系统的概念和组成地理接线图——主要显示系统中发电厂、变电所的地理位置，电力线路的路径，以及它们相互间的联结。电气接线图——主要显示系统中发电机、变压器、母线、断路器、电力线路等主要电机、电器、线路之间的电气接线。§0.1电力系统的概念和组成特点

电能不能大量储存过渡过程非常短暂（30万kM/S）与国民经济各部门密切相关基本要求

可靠经济质优

§0.2电力系统运行特点及基本要求可靠：保证可靠的供电

措施电源与电网的建设（西电东送全国联网）

SCADA－数据采集与监视控制系统（Supervisory

Control

And

Data

Acquisition）设备检修（计划检修→状态检修）人员素质§0.2电力系统运行特点及基本要求负荷（一级二级三级）一级负荷：对这一级负荷中断供电，将造成人身事故，经济严重损失，人民生活发生混乱。二级负荷：对这一级负荷中断供电，将造成大量减产，人民生活受影响。三级负荷：所有不属于一、二级的负荷。§0.2电力系统运行特点及基本要求质优指标

电压：≥35kV±5%≤10kV±7%

(无功功率）频率：±0.2（≥3000mw)~0.5Hz(≤3000MW）（有功功率）波形畸变：谐波（电力电子装置，非线性负荷）§0.2电力系统运行特点及基本要求经济EX:一台600MW火电机组，年利用小时6000h，煤耗率320g/kW.h，煤价：300元/吨。Sol： 年发电量： 600000kW×6000h＝36亿kW.h

需标煤： 36亿kW.h×320g/kW.h＝115.2万吨标煤 燃料费： 115.2万吨×300元/吨＝34560万元1%节约：燃料： 1.152万吨标煤 燃料费： 345.6万元厂用电率

网损煤耗率（水耗率）§0.2电力系统运行特点及基本要求1.电力系统的额定电压等级

标称电压经济电压：电压高，损耗小绝缘水平高，投资大制定标准电压，以便实现互联最高电压：正常运行时，系统中出现的电压最高值§0.3

电力系统的电压等级系统的额定电压2.电气设备的额定电压(发电机,变压器,线路，用电设备)

最高电压：考虑设备的绝缘性能确定的最高运行电压值额定电压：电气设备在此电压下长期工作，效率和寿命最好同一标称电压下，不同电气设备的额定电压是不同的§0.3

电力系统的电压等级§0.3

电力系统的电压等级用线电压表示的抽头额定电压220kV升压变压器降压变压器？3.电力输送中电压与输送容量的关系各级电压架空线路的输送能力§0.3

电力系统的电压等级典型例题:(1)确定各设备额定电压;(2)若T1工作于+2.5%抽头,T2工作于主抽头,T3工作于-5%抽头,求个变压器变比.10.5kV10.5kV121kV38.5kV110kV11kV35kV1、无备用图1-5无备用接线方式（a）放射式（b）干线式样（c）链式§0.4

电力系统的接线方式和中性点接地一.电力系统的接线方式优点：简单、经济、运行方便缺点：供电可靠性差适用范围：二级负荷2、有备用图1-6有备用接线方式（a）放射式样（b）干线式（c）链式（d）环式（e）两端供电网络优点：供电可靠性和电压质量高缺点：不经济适用范围：电压等级较高或重要的负荷§0.4

电力系统的接线方式和中性点接地二、三相电力系统中性点运行方式

不接地，10~35kV系统多属这类情况。消弧线圈接地，即经过一个线性电抗线圈接地，10~60kV系统有这种方式。直接接地，110kV及以上电压系统和380／220V三相四线低压系统都属这类情况。§0.4

电力系统的接线方式和中性点接地电力系统的中性点一般指星形连接的变压器或发电机的中性点。中性点接地方式：1.中性点不接地系统正常运行分析：（1）线电压与相电压关系；（2）中性点电位；（3）对地电容电流与相电压关系（3）对地电容电流分析2.中性点经消弧线圈接地中性点经消弧线圈接地的应用3-6kV电力网(接地电流>30A)10kV电力网(接地电流>20A)35-60kV电力网(接地电流>10A)

补偿方式过补（IL>Ic），一般采用这种方式欠补（IL<Ic）全补（IL=Ic），不允许，容易谐振3.中性点直接接地系统优点:非故障相电压不变.缺点:单相短路电流大.§0.5电力系统的负荷一．电力系统的负荷

1、负荷：系统中所有电力用户的用电设备所消耗的电功率总和。也称电力系统的综合用电负荷。是所有用户的负荷总加。2、负荷分类（按负荷性质分类）：工业、农业、交通运输业、商业、生活等。3、电力系统的供电负荷：综合用电负荷加上电力网的功率损耗。4、电力系统的发电负荷：供电负荷加上发电厂厂用电消耗的功率。二．负荷曲线：用曲线描述某一时间段内负荷随时间变化的规律

1.日负荷曲线:制定发电计划的依据一天的总耗电量日平均负荷

§0.5电力系统的负荷负荷率km

最小负荷系数

(a）钢铁工业负荷；(b)食品工业负荷；(c)农村加工负荷；(d)市政生活负荷

年最大负荷曲线：为安装新机组、安排检修计划提供依据A=PmaxTmax

各类用户的年最大负荷利用小时数负荷类型Tmax/h户内照明及生活用电2000~3000一班制企业用电1500~2200二班制企业用电3000~4500三班制企业用电6000~7000农灌用电1000~1500§0.6我国电力工业发展概况

一、我国电力工业的起点1879年5月28日，中国上海公共租界，以1台10马力(7.46kW)蒸汽机为动力，带动自激式直流发电机，发出的电力点亮了第一盏电灯。1882年7月26日，中国第一家电业公司——上海电气公司成立，创办了中国第一家发电厂，安装1台16马力(11.93kW)蒸汽发电机组，沿外滩架设6.4km的电线，沿线串接15盏弧光灯，供给照明用电。同年9月25日，坐落在黄浦江外滩的上海俱乐部等装接电灯，成为第一批电灯用户。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美国1958年水平人均85位，用电量为世界平均水平的1/3二、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％。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：北仑电厂，5×600MW+2×1000=5000MW邹县电厂，4×335+2×600+2×1000=4540MW最大水电厂：三峡电厂(14+12(+6))×700MW=18200(+4200)MW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天荒坪抽水蓄能电厂6×300+8×300=4200MW五、电力系统的发展区域电网构成华北、华东、华中、南方电网的装机容量已超过1亿kW(100GW)东北、西北电网的装机容量也超过4000万kW(40GW)五、电力系统的发展区域电网互联1989年9月，±500kVDC2001年5月，500kVAC2003年6月，500kVAC2003年9月，500kVAC2004年6月，±500kVDC2005年6月，直流背靠背2008年底，1000kVAC1、基本发展史

1882年，英国人成立上海光电公司，中国第一个发电厂，一台12kW直流发电机

1911年，杨树浦发电厂动工，1913年开始发电，到1924年，共有12台发电机，装机121MW。

1954年，中国自行设计施工的第一条220kV输电线路（369km）建成，从丰满水电站输送电能到虎石台变电所。这是中国输电线路建设史上的一个里程碑。六、一些重要事件1972年，第一条330kV超高压输电线路建成，从刘家峡水电站至汉中，全长534公里。随后330kV线路延伸到陕甘宁青4个省区，形成西北跨省联合电网。1981年，第一条500千伏超高压输电线路投入运行，从河南平顶山姚孟火电厂到湖北武昌凤凰山变电所，使中国成为世界上第8个拥有500千伏超高压输电的国家。1989年，中国第一条±500千伏直流输电线路（葛洲坝－上海，1080公里）建成投入运行，实现华中电力系统与华东电力系统互联，形成中国第一个跨大区的联合电力系统。六、一些重要事件2005年9月,西北电网建成750kV青海官亭-甘肃兰州线超高压输变电工程（140.7km），中国输电技术提高到了一个新的水平.2008年12月30日，我国首条1000kV（山西长治晋东南变电站－南阳－湖北荆门变电站）投运，645km，实现华北和华中电网互连。±800kV特高压直流输电线路（向家坝—上海）正在建设中。六、一些重要事件电压等级、输电线路长度和变电容量：电压等级除西北地区以外交流：1000kV,500kV,220kV,110kV,35kV,10kV

直流：±500kV西北地区：750kV,330kV,220kV,110kV,35kV,10kV截至2009年7月，220kV及以上输电线路长度达到37.5万公里，跃居世界第一位。2008年，220kV及以上变电容量13.9亿kVA。六、一些重要事件

2010年前后，建成以三峡电网为中心连接华中、华东、川渝的中部电网；华北、东北、西北三个电网互联形成的北部电网；以及云、贵、广西、广东4省区的南部联合电网。同时，加快北、中、南三大电网之间实现局部互联：华北－华中加强联网、华中－西北联网、川渝－西北联网、华东－华北联网、川黔联网等跨区电网工程建设，实现西电东送、南北互供，初步形成全国统一的联合电网的格局，实现全国范围内的资源优化配置，满足国民经济发展和全面建设小康社会的要求。

六、一些重要事件

2020年前后，随着长江和黄河上游以及澜沧江、红水河上一系列大型水电站的开发，西部和北部大型火电厂和沿海核电