發(fā)電廠電氣部分緒論

1、發(fā)電廠電氣部分緒論 發(fā)電廠電氣部分緒論 課程內(nèi)容課程內(nèi)容 n緒論緒論 n電氣主接線電氣主接線 n廠用電廠用電 n導(dǎo)體的發(fā)熱和電動(dòng)力導(dǎo)體的發(fā)熱和電動(dòng)力 n電氣設(shè)備的原理與選擇電氣設(shè)備的原理與選擇 n配電裝置配電裝置 n發(fā)電廠和變電站的控制和信號(hào)發(fā)電廠和變電站的控制和信號(hào) 發(fā)電廠電氣部分緒論 1.1 我國(guó)電力工業(yè)發(fā)展概況我國(guó)電力工業(yè)發(fā)展概況 1.2 發(fā)電廠的類型發(fā)電廠的類型 1.3 變電站的類型變電站的類型 1.4 電氣設(shè)備概述電氣設(shè)備概述 發(fā)電廠電氣部分緒論 1.1 我國(guó)電力工業(yè)發(fā)展概況我國(guó)電力工業(yè)發(fā)展概況 發(fā)電廠電氣部分緒論 一、我國(guó)電力工業(yè)的起點(diǎn)一、我國(guó)電力工業(yè)的起點(diǎn) n第一個(gè)發(fā)電廠第一個(gè)發(fā)

2、電廠： n1882年7月26日 上海電氣公司 n12kW 以蒸汽機(jī)帶動(dòng)的直流發(fā)電機(jī) n從電廠到外灘，沿街架線，供給照明用電 n第一個(gè)水電廠第一個(gè)水電廠： n1912年農(nóng)歷4月12日 云南昆明附近石龍壩水電廠 n裝有2臺(tái)240kW水輪發(fā)電機(jī)組 發(fā)電廠電氣部分緒論 二、裝機(jī)容量及發(fā)電量的增長(zhǎng)二、裝機(jī)容量及發(fā)電量的增長(zhǎng) 裝機(jī)容量 185 6587 8500 13789 21722 31900 50841 萬(wàn)kW 年發(fā)電量 43 3006 3950 6213 10069 13685 24747 億kWh 世界排名 21/25 8/6 4 3/2 2/2 發(fā)電廠電氣部分緒論 二、裝機(jī)容量及發(fā)電量的增長(zhǎng)二

3、、裝機(jī)容量及發(fā)電量的增長(zhǎng) n截至2007年底，總裝機(jī)容量為71329萬(wàn)kW， n火電：55442萬(wàn)kW，占77.73； n水電：14526萬(wàn)kW，占20.36； n核電：885萬(wàn)kW，占1.24； n風(fēng)電：403萬(wàn)kW，占0.56。 n全年發(fā)電量為32559億kWh。 發(fā)電廠電氣部分緒論 三、最大單機(jī)容量三、最大單機(jī)容量 n最大火電機(jī)組最大火電機(jī)組： n1000 MW(華電國(guó)際鄒縣發(fā)電廠、華能玉環(huán)電廠) n最大水電機(jī)組最大水電機(jī)組： n700 MW(三峽電廠) n550 MW(二灘水電廠) n320 MW(葛洲壩水電廠) n最大核電機(jī)組最大核電機(jī)組： n1000 MW(百萬(wàn)千瓦級(jí))(大亞灣、嶺

4、澳、田灣) 發(fā)電廠電氣部分緒論 四、最大發(fā)電廠四、最大發(fā)電廠 n最大火電廠最大火電廠： n鄒縣電廠，4335+2600+21000 = 4540MW n北侖港電廠，5600MW = 3000MW n最大水電廠最大水電廠： n三峽電廠(14+12(+6)700 MW = 18200(+4200)MW n二灘水電廠6550MW = 3300MW n最大核電廠最大核電廠： n秦山核電站1300+2650+2700 = 3000MW n最大抽水蓄能電廠最大抽水蓄能電廠： n廣東抽水蓄能電廠8300 MW = 2400MW 發(fā)電廠電氣部分緒論 五、電力系統(tǒng)的發(fā)展五、電力系統(tǒng)的發(fā)展 n建國(guó)初期： n大多是

5、大城市發(fā)、供電系統(tǒng)； n跨地區(qū)的電力系統(tǒng)有： n東北中部和南部的154、220kV系統(tǒng)； n東北東部的110kV系統(tǒng)（以豐滿、水豐和鏡泊湖水電廠 等為中心）； n冀北系統(tǒng)。 n本世紀(jì)初： n已形成東北、華北、華東、華中、西北、西南、 華南等七個(gè)跨省區(qū)域性電力系統(tǒng)。 發(fā)電廠電氣部分緒論 五、電力系統(tǒng)的發(fā)展五、電力系統(tǒng)的發(fā)展 n區(qū)域電網(wǎng)構(gòu)成 華北、華東、華 中、南方電網(wǎng)的 裝機(jī)容量已超過(guò) 1億kW (100GW) 東北、西北電網(wǎng)的裝機(jī)容量 也超過(guò)4000萬(wàn)kW (40GW) 發(fā)電廠電氣部分緒論 五、電力系統(tǒng)的發(fā)展五、電力系統(tǒng)的發(fā)展 n區(qū)域電網(wǎng)互聯(lián) 1989年9月， 500kVDC 2001年5月，

6、 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 發(fā)電廠電氣部分緒論 五、電力系統(tǒng)的發(fā)展五、電力系統(tǒng)的發(fā)展 n電網(wǎng)電壓等級(jí) 第一條500kVAC： 1981年12月河南平 頂山-湖北武昌。 第一條330kVAC： 1972 年6月甘肅劉家峽-天水- 陜西關(guān)中(眉縣)。 各電網(wǎng)已形成各電網(wǎng)已形成500kV或或330kV的骨干網(wǎng)架。的骨干網(wǎng)架。 第一條500 kVDC：1989 年9月，湖北 葛洲壩-上海 南橋。 第一條750kVAC：2005年9 月青海官亭-甘肅蘭州東。 發(fā)電廠電氣部分緒論 六、

7、電力工業(yè)發(fā)展前景六、電力工業(yè)發(fā)展前景 n電力工業(yè)的基本任務(wù)： n為國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門和人民生活提供充足、可靠、 優(yōu)質(zhì)、廉價(jià)的電能。 n電力工業(yè)的發(fā)展方向： n廠網(wǎng)分開，競(jìng)價(jià)上網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)高度自動(dòng)化，西電東 送，南北互供，走向聯(lián)合電力系統(tǒng)。 發(fā)電廠電氣部分緒論 六、電力工業(yè)發(fā)展前景六、電力工業(yè)發(fā)展前景 n相關(guān)技術(shù)： n做好電力規(guī)劃，加強(qiáng)電網(wǎng)建設(shè) n電力工業(yè)現(xiàn)代化 n聯(lián)合電力系統(tǒng) n電力市場(chǎng) nIT技術(shù) n諧波治理 n潔凈煤發(fā)電技術(shù) n綠色能源的開發(fā)和利用 發(fā)電廠電氣部分緒論 1.2 發(fā)電廠的類型發(fā)電廠的類型 發(fā)電廠電氣部分緒論 引言引言 n發(fā)電廠是把各種天然能源，如煤炭、水能、核 能等轉(zhuǎn)換成電能的工廠。

8、 n根據(jù)所使用的一次能源的不同，發(fā)電廠可分為 火力發(fā)電廠、水力發(fā)電廠、核能發(fā)電廠等。 發(fā)電廠電氣部分緒論 一、火力發(fā)電廠一、火力發(fā)電廠 n主要是煤，還有石油、天然氣。 1. 一次能源（燃料）一次能源（燃料） 2. 主要設(shè)備主要設(shè)備 n鍋爐、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)及各種輔機(jī)。 3. 電能生產(chǎn)過(guò)程電能生產(chǎn)過(guò)程 n燃料在鍋爐里燃燒使水變成蒸汽推動(dòng) 汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn) 發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能 n化學(xué)能熱能機(jī)械能電能 發(fā)電廠電氣部分緒論 一、火力發(fā)電廠一、火力發(fā)電廠 n電能生產(chǎn)過(guò)程可分為三個(gè)系統(tǒng)： n燃燒系統(tǒng) n汽水系統(tǒng) n電氣系統(tǒng) 發(fā)電廠電氣部分緒論 一、火力發(fā)電廠一、火力發(fā)電廠 n燃料的化學(xué)能在鍋爐燃

9、燒中轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽?加熱鍋爐中的水使之變?yōu)檎羝?n燃燒系統(tǒng)由運(yùn)煤、磨煤、燃燒、風(fēng)煙、灰 渣等系統(tǒng)組成。 (1) 燃燒系統(tǒng)燃燒系統(tǒng) 發(fā)電廠電氣部分緒論 一、火力發(fā)電廠一、火力發(fā)電廠 n由鍋爐、汽輪機(jī)、凝汽器、除氧器、加熱 器等設(shè)備及管道構(gòu)成， n包括給水系統(tǒng)、循環(huán)水系統(tǒng)和補(bǔ)充給水系 統(tǒng)。 (2) 汽水系統(tǒng)汽水系統(tǒng) 發(fā)電廠電氣部分緒論 一、火力發(fā)電廠一、火力發(fā)電廠 n包括發(fā)電機(jī)、勵(lì)磁裝置、廠用電系統(tǒng)和 升壓變電站等。 (3) 電氣系統(tǒng)電氣系統(tǒng) 發(fā)電廠電氣部分緒論 一、火力發(fā)電廠一、火力發(fā)電廠 n電能生產(chǎn)過(guò)程 發(fā)電廠電氣部分緒論 一、火力發(fā)電廠一、火力發(fā)電廠 n燃煤發(fā)電廠 n燃油發(fā)電廠 n燃?xì)獍l(fā)電廠

10、 n余熱發(fā)電廠 n垃圾發(fā)電廠 n工業(yè)廢料發(fā)電廠 4. 類型類型 (1) 按燃料分按燃料分 發(fā)電廠電氣部分緒論 一、火力發(fā)電廠一、火力發(fā)電廠 n中低壓發(fā)電廠，PN25MW； n高壓發(fā)電廠，PN100MW； n超高壓發(fā)電廠，PN200MW； n亞臨界壓力發(fā)電廠，PN=3001000MW； n超臨界壓力發(fā)電廠，PN=600、800MW及 以上。 4. 類型類型 (2) 按蒸汽壓力和溫度分按蒸汽壓力和溫度分 發(fā)電廠電氣部分緒論 一、火力發(fā)電廠一、火力發(fā)電廠 n凝汽式汽輪機(jī)發(fā)電廠 n燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電廠 n內(nèi)燃機(jī)發(fā)電廠 n蒸汽燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電廠 4. 類型類型 (3) 按原動(dòng)機(jī)分按原動(dòng)機(jī)分 發(fā)電廠電氣部分緒論 一

11、、火力發(fā)電廠一、火力發(fā)電廠 n凝汽式火力發(fā)電廠火電廠 n只生產(chǎn)電能 n效率較低，30%40% n供熱式火力發(fā)電廠熱電廠 n既生產(chǎn)電能又供應(yīng)熱能 n效率較高，60%70% 4. 類型類型 (4) 按輸出能源分按輸出能源分 發(fā)電廠電氣部分緒論 一、火力發(fā)電廠一、火力發(fā)電廠 n優(yōu)點(diǎn)： n布局靈活，裝機(jī)容量的大小可按需要決定； n一次投資較小，建設(shè)周期較短。 n缺點(diǎn)： n耗煤量大，發(fā)電成本高； n動(dòng)力設(shè)備繁多，控制操作復(fù)雜，運(yùn)行費(fèi)用高； n啟動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)(幾小時(shí)到十幾小時(shí))，啟停費(fèi)用高； n擔(dān)負(fù)調(diào)峰、調(diào)頻時(shí)，煤耗增加、事故增多； n對(duì)空氣和環(huán)境的污染大。 5. 優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)缺點(diǎn) 發(fā)電廠電氣部分緒論 二、水力發(fā)

12、電廠二、水力發(fā)電廠 n水的位能或動(dòng)能 1. 一次能源一次能源 2. 主要設(shè)備主要設(shè)備 n壓力水管、水輪機(jī)、發(fā)電機(jī) 3. 生產(chǎn)過(guò)程生產(chǎn)過(guò)程 n高處的水經(jīng)壓力水管推動(dòng)水輪機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn) 帶動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)發(fā)電機(jī)發(fā)出電能 n位能或動(dòng)能機(jī)械能電能 發(fā)電廠電氣部分緒論 二、水力發(fā)電廠二、水力發(fā)電廠 n壩后式水電廠 n河床式水電廠 4. 類型類型 (1) 堤壩式水電廠：堤壩式水電廠： 發(fā)電廠電氣部分緒論 二、水力發(fā)電廠二、水力發(fā)電廠 4. 類型類型 (1) 堤壩式水電廠：堤壩式水電廠： n壩后式水電廠 u廠房建在壩的后面， 不承受上游水壓 發(fā)電廠電氣部分緒論 二、水力發(fā)電廠二、水力發(fā)電廠 4. 類型類型 (1

13、) 堤壩式水電廠：堤壩式水電廠： n河床式水電廠 u廠房代替一部分 壩體，也起攔水 作用，直接承受 上游水壓 發(fā)電廠電氣部分緒論 二、水力發(fā)電廠二、水力發(fā)電廠 n建筑在山區(qū)水流湍急的河道上，或河床坡 度較陡的地方，由引水渠道造成水頭； n一般不需修壩或只修低堰。 (2) 引水式水電廠：引水式水電廠： 4. 類型類型 發(fā)電廠電氣部分緒論 二、水力發(fā)電廠二、水力發(fā)電廠 n工作原理： n以一定水量作為能量載體，通過(guò)能量轉(zhuǎn)換向電力 系統(tǒng)提供電能。 n在電力系統(tǒng)負(fù)荷低谷時(shí)，抽水，蓄能； n在電力系統(tǒng)負(fù)荷高峰時(shí)，放水，發(fā)電。 n作用： n用于電網(wǎng)的調(diào)峰、填谷、備用、調(diào)頻、調(diào)相 4. 類型類型 (3) 抽水

14、蓄能式水電廠：抽水蓄能式水電廠： 發(fā)電廠電氣部分緒論 二、水力發(fā)電廠二、水力發(fā)電廠 n優(yōu)點(diǎn)： n發(fā)電成本低， n對(duì)環(huán)境沒有污染， n運(yùn)行靈活方便， n可防洪、灌溉、航運(yùn)等。 n缺點(diǎn)： n一次投資大， n建設(shè)周期長(zhǎng)， n受水文氣象影響， n淹沒土地、移民搬遷等。 5. 優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)缺點(diǎn) 發(fā)電廠電氣部分緒論 三、核能發(fā)電廠三、核能發(fā)電廠核電廠核電廠 n核能（核裂變能） 1. 一次能源一次能源 2. 主要設(shè)備主要設(shè)備 n核反應(yīng)堆、蒸汽發(fā)生器、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī) 3. 生產(chǎn)過(guò)程生產(chǎn)過(guò)程 n核燃料在核反應(yīng)堆中裂變產(chǎn)生熱能產(chǎn)生蒸 汽推動(dòng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子 旋轉(zhuǎn)發(fā)電機(jī)發(fā)出電能 n原子能熱能機(jī)械能電能 發(fā)電

15、廠電氣部分緒論 三、核能發(fā)電廠三、核能發(fā)電廠核電廠核電廠 n壓水堆： 4. 類型類型u用高壓輕水作慢化劑、冷卻劑， 一回路系統(tǒng)和二回路系統(tǒng)分開 發(fā)電廠電氣部分緒論 三、核能發(fā)電廠三、核能發(fā)電廠核電廠核電廠 4. 類型類型 n沸水堆（重水堆）： u用重水作冷卻劑，水會(huì)沸騰，汽輪機(jī)等設(shè)備可能受污染 發(fā)電廠電氣部分緒論 三、核能發(fā)電廠三、核能發(fā)電廠核電廠核電廠 n優(yōu)點(diǎn)： n可節(jié)省煤、石油和天然氣及運(yùn)輸費(fèi)用， n無(wú)需空氣助燃，可建在地下、水下、山上。 n缺點(diǎn)： n投資大 5. 優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)缺點(diǎn) 發(fā)電廠電氣部分緒論 四、其它形式發(fā)電四、其它形式發(fā)電 n風(fēng)力發(fā)電：風(fēng)力發(fā)電：容量小 n地?zé)岚l(fā)電：地?zé)岚l(fā)電：美國(guó)加

16、州 舊金山 400MW n潮汐發(fā)電：潮汐發(fā)電：法國(guó) 240MW n太陽(yáng)能發(fā)電太陽(yáng)能發(fā)電 n磁流體發(fā)電磁流體發(fā)電 n垃圾發(fā)電垃圾發(fā)電 n生物發(fā)電生物發(fā)電 n 發(fā)電廠電氣部分緒論 1.3 變電所的類型變電所的類型 發(fā)電廠電氣部分緒論 引言引言 n電力系統(tǒng)由發(fā)電廠、變電所、線路和用戶組成。 變電所是聯(lián)系發(fā)電廠和用戶的中間環(huán)節(jié)。 n根據(jù)變電所在電力系統(tǒng)中的地位，變電所可分 成四類： n樞紐變電所 n中間變電所 n地區(qū)變電所 n終端變電所 發(fā)電廠電氣部分緒論 一、樞紐變電所一、樞紐變電所 n位于電力系統(tǒng)的樞紐點(diǎn)，匯集多個(gè)電源，電 壓等級(jí)多為330500kV。 n全所停電后，將引起系統(tǒng)解列，甚至出現(xiàn)癱 瘓

17、。 發(fā)電廠電氣部分緒論 二、中間變電所二、中間變電所 n高壓側(cè)以交換潮流為主，起系統(tǒng)交換功率的 作用，或使長(zhǎng)距離輸電線路分段，一般匯集 23個(gè)電源，電壓為220330kV，同時(shí)又降壓 供給當(dāng)?shù)赜脩簟?n全所停電后，將引起區(qū)域電網(wǎng)解列。 發(fā)電廠電氣部分緒論 三、地區(qū)變電所三、地區(qū)變電所 n高壓側(cè)電壓一般為110220kV，向地區(qū)用戶供 電為主的變電所，這是一個(gè)地區(qū)或城市的主要 變電所。 n全所停電后，僅使該地區(qū)中斷供電。 發(fā)電廠電氣部分緒論 四、終端變電所四、終端變電所 n在輸電線路的終端，接近負(fù)荷點(diǎn)，高壓側(cè)電壓 多為110 kV，經(jīng)降壓后直接向用戶供電的變電 所。 n全所停電后，只是用戶受到損

18、失。 發(fā)電廠電氣部分緒論 1.4 電氣設(shè)備概述電氣設(shè)備概述 發(fā)電廠電氣部分緒論 一、電氣設(shè)備一、電氣設(shè)備 n為了滿足電力生產(chǎn)和保證電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全 穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性，發(fā)電廠和變電站中安裝有各 種電氣設(shè)備。 n根據(jù)電氣設(shè)備的作用不同，可將電氣設(shè)備分為 一次設(shè)備和二次設(shè)備。 發(fā)電廠電氣部分緒論 一、電氣設(shè)備一、電氣設(shè)備 n生產(chǎn)、變換、輸送、分配和使用電能的設(shè)備 1. 一次設(shè)備一次設(shè)備 發(fā)電廠電氣部分緒論 一、電氣設(shè)備一、電氣設(shè)備 1. 一次設(shè)備一次設(shè)備 n發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能， n電動(dòng)機(jī)將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能， n變壓器將電壓升高或降低以滿足輸配電需要。 生產(chǎn)和轉(zhuǎn)換電能的設(shè)備 n如發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)、

19、變壓器等。 發(fā)電廠電氣部分緒論 一、電氣設(shè)備一、電氣設(shè)備 n如斷路器、隔離開關(guān)、負(fù)荷開關(guān)、熔斷 器、接觸器等。 n它們用于正常或事故時(shí)，將電路閉合或 斷開。 1. 一次設(shè)備一次設(shè)備 接通或斷開電路的開關(guān)電器 發(fā)電廠電氣部分緒論 一、電氣設(shè)備一、電氣設(shè)備 n如電抗器和避雷器等。 1. 一次設(shè)備一次設(shè)備 限制故障電流和防御過(guò)電壓的保護(hù)電器 n電抗器用于限制短路電流， n避雷器用于防御過(guò)電壓。 發(fā)電廠電氣部分緒論 一、電氣設(shè)備一、電氣設(shè)備 n如裸導(dǎo)體、電纜等。 n用于傳輸電能或連接電氣設(shè)備。 1. 一次設(shè)備一次設(shè)備 載流導(dǎo)體 發(fā)電廠電氣部分緒論 一、電氣設(shè)備一、電氣設(shè)備 n由埋入土中的金屬接地體（角鋼、扁鋼、 鋼管等）和連接用的接地線構(gòu)成。 n無(wú)論是電力系統(tǒng)中性點(diǎn)的工作接地，還是 保護(hù)人身安全的保護(hù)接地，以及為了穩(wěn)定