发电厂电气部分-绪论

1、发电厂电气部分,教材：发电厂电气部分(第四版) 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 （绪 论、第一章） 电气设备的原理 （第二章、第六章） 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）,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,第一章 绪 论,1.1 我国电力工业发展概况 （绪论） 1.2 发电厂的类型 （第一章） 1.3 变电站的类型 （补充）,1.1 我国电力工业发展概况,一、我国电力工业的起点,1879年5月

2、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。,一、我国电力工业的起点,这家电厂比全球率先使用弧光灯的法国巴黎北火车站电厂晚建 7 年，比英国伦敦霍而蓬高架路电厂晚建 6 个月，但比美国纽约珠街电厂早建 2 个月，比日本东京电灯公司早建 5 年。,1

3、897年，清政府上海南市马路工程善后局创办南市电灯厂。该厂于当年除夕建成供电，点亮中国地界上的第一盏电灯。 到1911年中华民国成立前夕，上海电力工业已初具规模， 4 家中外电力公司共拥有发电设备容量8750kW。,二、装机容量及发电量的增长,装机容量 185 6587 8500 13789 21722 31900 50841 万kW 年发电量 43 3006 3950 6213 10069 13685 24747 亿kWh,世界排名 21/25 8/6 4 3/2 2/2,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

4、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： 1000 MW(华电国际邹县发电厂、华能玉环电厂) 最大水电机组： 700 MW(三峡电厂) 550 MW(二滩水电厂) 320 MW(葛洲坝水电厂) 最大核电机组： 1000 MW(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，5600MW + 21000 = 5000MW 邹县电厂，4335 + 2600 + 21000 = 4540MW 最大水电厂： 三峡电厂

5、(14+12(+6)700 MW = 18200(+4200)MW 最大核电厂： 秦山核电站1300 + 2650 + 2700 = 3000MW 最大抽水蓄能电厂： 广东抽水蓄能电厂8300 MW = 2400MW 天荒坪抽水蓄能电厂6300 + 8300 = 4200MW,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、电力系统的发展,区域电网构成,

6、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，500kVDC,2001年5月，500kVAC,2003年6月，500kVAC,2003年9月，500kVAC,2004年6月， 500kVDC,2005年6月，直流背靠背,2008年底，1000kVAC,六、电力工业发展前景,电力工业的基本任务： 为国民经济各部门和人民生活提供充足、可靠、优质、廉价的电能。 电力工业的发展方向： 厂网分开，竞价上网，实现高度自动化，西电东送，南北互供，走向联合电力系统。,六、电力工业

7、发展前景,相关技术： 1. 节能减排，世纪之约 2. 做好电力规划，加强电网建设 3. 电力工业现代化 4. 联合电力系统 5. 电力市场 6. IT技术 7. 洁净煤发电技术 8. 绿色能源的开发和利用,1.2 发电厂的类型,引言,发电厂是把各种天然能源（一次能源），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。,一、火力发电厂,主要是煤，还有石油、天然气。,1. 一次能源（燃料）,2. 主要设备,锅炉、汽轮机、发电机及各种辅机。,3. 电能生产过程,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

8、产生电能 化学能热能机械能电能,一、火力发电厂,电能生产过程可分为三个系统： 燃烧系统 汽水系统 电气系统,一、火力发电厂,燃料的化学能在锅炉燃烧中转变为热能，加热锅炉中的水使之变为蒸汽。 燃烧系统由运煤、磨煤、燃烧、风烟、灰渣等系统组成。,(1) 燃烧系统,一、火力发电厂,(1) 燃烧系统,运煤系统,磨煤系统,燃烧系统,风烟系统,灰渣系统,一、火力发电厂,由锅炉、汽轮机、凝汽器、除氧器、加热器等设备及管道构成， 包括给水系统、循环水系统和补充给水系统。,(2) 汽水系统,一、火力发电厂,(2) 汽水系统,给水系统,循环水系统,补充给水系统,一、火力发电厂,包括发电机、励磁装置、厂用电系统和升

9、压变电站等。,(3) 电气系统,一、火力发电厂,(3) 电气系统,一、火力发电厂,电能生产过程,燃烧系统,汽水系统,电气系统,一、火力发电厂,火电厂外景,一、火力发电厂,汽轮机和发电机,一、火力发电厂,升压变压器,一、火力发电厂,配电装置,一、火力发电厂,控制室,一、火力发电厂,4. 类型,(1) 按原动机分,(2) 按燃料分,(3) 按蒸汽压力和温度分,(4) 按输出能源分,一、火力发电厂,凝汽式汽轮机发电厂 燃气轮机发电厂 内燃机发电厂 蒸汽燃气轮机发电厂,4. 类型,(1) 按原动机分,一、火力发电厂,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 工业废料发电厂,4. 类型

10、,(2) 按燃料分,一、火力发电厂,中低压发电厂，PN25MW； 高压发电厂，PN100MW； 超高压发电厂，PN200MW； 亚临界压力发电厂，PN=3001000MW； 超临界压力发电厂，PN=600、800MW及以上。,4. 类型,(3) 按蒸汽压力和温度分,一、火力发电厂,凝汽式火力发电厂火电厂 只生产电能 效率较低，30%40% 供热式火力发电厂热电厂 既生产电能又供应热能 效率较高，60%70%,4. 类型,(4) 按输出能源分,一、火力发电厂,优点： 布局灵活，装机容量的大小可按需要决定； 一次投资较小，建设周期较短。 缺点： 耗煤量大，发电成本高； 动力设备繁多，控制操作复杂，

11、运行费用高； 启动时间长(几小时到十几小时)，启停费用高； 担负调峰、调频时，煤耗增加、事故增多； 对空气和环境的污染大。,5. 优缺点,二、水力发电厂,水的位能或动能,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,高处的水经压力水管推动水轮机转子旋转带动发电机转子旋转发电机发出电能 位能或动能机械能电能,二、水力发电厂,坝后式水电厂 河床式水电厂,4. 类型,(1) 堤坝式水电厂：,二、水力发电厂,4. 类型,(1) 堤坝式水电厂：,坝后式水电厂,厂房建在坝的后面，不承受上游水压,二、水力发电厂,4. 类型,(1) 堤坝式水电厂：,河床式水电厂,厂房代替一部分坝体

12、，也起拦水作用，直接承受上游水压,二、水力发电厂,三峡水电站,二、水力发电厂,建筑在山区水流湍急的河道上，或河床坡度较陡的地方，由引水渠道造成水头； 一般不需修坝或只修低堰。,(2) 引水式水电厂：,4. 类型,二、水力发电厂,工作原理： 在电力系统负荷高峰时，放水，发电； 在电力系统负荷低谷时，抽水，蓄能。,4. 类型,(3) 抽水蓄能式水电厂：,作用： 用于电网的调峰、填谷、备用、调频、调相,二、水力发电厂,优点： 发电成本低， 对环境没有污染， 运行灵活方便， 可防洪、灌溉、航运等。 缺点： 一次投资大， 建设周期长， 受水文气象影响， 淹没土地、移民搬迁等。,5. 优缺点,三、核能发电

13、厂核电厂,核能（核裂变能）,1. 一次能源,2. 主要设备,核反应堆、蒸汽发生器、汽轮机、发电机,3. 生产过程,核燃料在核反应堆中裂变产生热能产生蒸汽推动汽轮机转子旋转带动发电机转子旋转发电机发出电能 原子能热能机械能电能,三、核能发电厂核电厂,压水堆：,4. 类型,用高压轻水作慢化剂、冷却剂，一回路系统和二回路系统分开,三、核能发电厂核电厂,4. 类型,沸水堆（重水堆）：,用重水作冷却剂，水会沸腾，汽轮机等设备可能受污染,三、核能发电厂核电厂,优点： 可节省煤、石油和天然气及运输费用， 无需空气助燃，可建在地下、水下、山上。 缺点： 投资大,5. 优缺点,四、其它形式发电,风力发电：容量小 地热发电：美国加州 旧金山 400MW 潮汐发电：法国 240MW 太阳能发电 磁流体发电 垃圾发电 生物发电 ,1.3 变电所的类型,引言,电力系统由发电厂、变电所、线路和用户组成。变电所（变电站）是联系发电厂和用户的中间环节。 根据变电所在电力系统中的地位，变电所可分成四类： 枢纽变电所 中间变电所 地区变电所 终端变电所,一、枢纽变电所,位于电力系统的枢纽点，汇集多个电源，电压等级多为330500kV。 全所停电后，将引起系统解列，甚至出现瘫痪。,二、中间变电所,高压侧以交换潮流为主，起系统交换功率的作用，或使长距离输电线路分段，一般汇集23个电源，电压为220330kV，