火力發(fā)電及其生產(chǎn)過程

1、1 1、火力發(fā)電廠的分類、火力發(fā)電廠的分類2 2、火電廠的生產(chǎn)過程、火電廠的生產(chǎn)過程3 3、鍋爐設(shè)備、鍋爐設(shè)備4 4、汽輪機設(shè)備、汽輪機設(shè)備5 5、熱力系統(tǒng)及輔助設(shè)備、熱力系統(tǒng)及輔助設(shè)備 6 6、電氣設(shè)備、電氣設(shè)備7 7、火力發(fā)電廠的運行、火力發(fā)電廠的運行8 8、火力發(fā)電廠自動化、火力發(fā)電廠自動化第二章第二章 火力發(fā)電及其生產(chǎn)過程火力發(fā)電及其生產(chǎn)過程電氣設(shè)備電氣設(shè)備 一次設(shè)備一次設(shè)備 :直接生產(chǎn)和輸送電能的設(shè)備（發(fā)電機、變壓器、主母線、高壓互感器、隔離開關(guān)等） 二次設(shè)備:對一次設(shè)備進行監(jiān)視、控制和保護的設(shè)備 第第 6 6 節(jié)節(jié) 電氣設(shè)備電氣設(shè)備一次設(shè)備一次設(shè)備生產(chǎn)和轉(zhuǎn)換電能的設(shè)備：生產(chǎn)和轉(zhuǎn)換電

2、能的設(shè)備： 發(fā)電機機械能轉(zhuǎn)換為電能；電動機電能轉(zhuǎn)化為機械能；變壓器電壓升高或降低，滿足輸配電需要。接通或斷開電路的開關(guān)電器：接通或斷開電路的開關(guān)電器： 正?；蚴鹿蕰r，將電路閉合或斷開斷路器正常時用來接通和斷開負荷電流； 故障時受繼電保護作用，將電路 自動斷開。隔離開關(guān)將一次設(shè)備與帶電部分可靠隔 離，沒有滅弧裝置，因此只有在 斷路器斷開后，才能接通和斷開 隔離開關(guān)。 熔斷器熔斷器 接觸器接觸器一次設(shè)備一次設(shè)備限制故障電流和防御過電壓的電器限制故障電流和防御過電壓的電器 電抗器限制短路電流，維持母線殘壓。 避雷器防御過電壓接地裝置：接地裝置： 電力系統(tǒng)中性點的工作接地或保護人身安全的保護接地，與地

3、中的接地網(wǎng)相連。載流導(dǎo)體：將電氣設(shè)備連接起來載流導(dǎo)體：將電氣設(shè)備連接起來 母線匯集和分配電能 架空線終端線、聯(lián)絡(luò)線 電纜城市、廠站內(nèi)部或附近、穿越江河或海峽時使用二次設(shè)備二次設(shè)備儀用互感器儀用互感器將電路中的高電壓或大電流轉(zhuǎn)換成低電壓、將電路中的高電壓或大電流轉(zhuǎn)換成低電壓、小電流，供給儀表和保護裝置使用。小電流，供給儀表和保護裝置使用。 電壓互感器電壓互感器PTPT： 電流互感器電流互感器CTCT測量表計測量表計測量電路中的電氣參數(shù)。測量電路中的電氣參數(shù)。 電壓表電壓表 電流表電流表 功率因數(shù)表功率因數(shù)表繼電保護及自動裝置繼電保護及自動裝置迅速反應(yīng)不正常情況并進行監(jiān)控迅速反應(yīng)不正常情況并進行監(jiān)

4、控和調(diào)節(jié)。和調(diào)節(jié)。直流電源設(shè)備直流電源設(shè)備供給控制、保護和廠用直流負荷、事故供給控制、保護和廠用直流負荷、事故照明的直流用電。照明的直流用電。 直流發(fā)電機組直流發(fā)電機組 蓄電池組蓄電池組 硅整流設(shè)備硅整流設(shè)備操作電器、信號設(shè)備及控制電纜。操作電器、信號設(shè)備及控制電纜。電氣設(shè)備的主要內(nèi)容電氣設(shè)備的主要內(nèi)容（1 1）發(fā)電機（）發(fā)電機（3131：0505）（2 2）電力變壓器）電力變壓器（3 3）開關(guān)設(shè)備（）開關(guān)設(shè)備（3939：3636）（4 4）電力互感器（）電力互感器（4343：0707）（5 5）避雷器）避雷器（6 6）阻波器）阻波器（7 7）電氣主接線及配電裝置（）電氣主接線及配電裝置（44

5、44：3737）（8 8）電氣二次設(shè)備（）電氣二次設(shè)備（5050：1010） 1 1 發(fā)電機的原理和結(jié)構(gòu)發(fā)電機的原理和結(jié)構(gòu) （1 1）基本原理）基本原理磁力 磁場磁力線 磁體周圍有磁力存在的地方成為磁場。 用磁力線來表示磁場的存在，用磁力線的疏密表示磁場的強弱。電磁鐵 將導(dǎo)線繞在鐵棒上，通以直流電流，鐵棒就顯現(xiàn)有磁性，被稱為電磁鐵。感應(yīng)電流感應(yīng)電流 當(dāng)導(dǎo)線在當(dāng)導(dǎo)線在 磁場移動，磁場移動， “ “切割切割”磁力磁力 線時（或磁線時（或磁 場移動，磁場移動，磁 力線切割導(dǎo)力線切割導(dǎo) 線時），在線時），在 導(dǎo)線中就產(chǎn)生電壓，此時如將導(dǎo)線兩端連通，導(dǎo)線中就產(chǎn)生電壓，此時如將導(dǎo)線兩端連通，就會有電流通過

6、，稱為感應(yīng)電流。就會有電流通過，稱為感應(yīng)電流。 （2 2）汽輪發(fā)電機的結(jié)構(gòu)）汽輪發(fā)電機的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子 由整塊的優(yōu)質(zhì)合金鋼制成。具有良好的導(dǎo)磁性。l定（靜）子 由鐵芯、線圈及外殼組成。鐵芯由環(huán)形硅鋼片疊壓而成。其內(nèi)園開有齒槽，放置定子繞組。其內(nèi)園開有齒槽，放置定子繞組。 轉(zhuǎn)子本體結(jié)構(gòu)1大齒；2小齒；3嵌線同步發(fā)電機的工作原理同步發(fā)電機的工作原理 勵磁設(shè)備的作用是向發(fā)電機轉(zhuǎn)子提供直流電流，勵磁設(shè)備的作用是向發(fā)電機轉(zhuǎn)子提供直流電流，形成轉(zhuǎn)子磁場形成轉(zhuǎn)子磁場汽輪發(fā)電機的損耗汽輪發(fā)電機的損耗銅損：定子和轉(zhuǎn)子繞組電阻損耗銅損：定子和轉(zhuǎn)子繞組電阻損耗鐵損：定子鐵芯的磁場變化鐵損：定子鐵芯的磁場變化機械損耗：通風(fēng)

7、及軸承部分的摩擦機械損耗：通風(fēng)及軸承部分的摩擦 汽輪發(fā)電機功率汽輪發(fā)電機功率發(fā)電機冷卻方式發(fā)電機冷卻方式 發(fā)電機運行中因有損耗而發(fā)熱。為使發(fā)電機能長期安全運行，必須把發(fā)電機的溫度控制在繞組絕緣允許的溫度范圍內(nèi)。（1 1）空氣冷卻）空氣冷卻 發(fā)電機轉(zhuǎn)子兩端裝風(fēng)扇，冷卻能力不高。只用于50MW及以下。（2 2）氫氣冷卻）氫氣冷卻 用氫氣將熱量帶走。冷卻能力高，通風(fēng)損耗小，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要制氫設(shè)備，用于30100MW（3 3）繞組導(dǎo)線內(nèi)部冷卻（內(nèi)冷）繞組導(dǎo)線內(nèi)部冷卻（內(nèi)冷） 用泵迫使氫氣、水或油流過導(dǎo)體內(nèi)部。冷卻能力更高，可縮小發(fā)電機體積，節(jié)省材料。結(jié)構(gòu)復(fù)雜，銅損大，但鐵損和機械損耗小。2 2 電力變

8、壓器電力變壓器 電力系統(tǒng)中廣泛使用的升壓和降壓設(shè)備。電力系統(tǒng)中廣泛使用的升壓和降壓設(shè)備。 作用：作用：高壓輸電高壓輸電 發(fā)電機輸出電壓受絕緣水平限制，最高為發(fā)電機輸出電壓受絕緣水平限制，最高為20KV20KV左右，左右，如果用這樣的電壓遠距離輸電，電流大，功率損耗大。如果用這樣的電壓遠距離輸電，電流大，功率損耗大。1.1.在用戶端保證使用人員的安全，降低用電設(shè)備造價在用戶端保證使用人員的安全，降低用電設(shè)備造價 電力變壓器的原理和結(jié)構(gòu)電力變壓器的原理和結(jié)構(gòu) 閉合鐵心上繞兩個互相絕緣匝數(shù)不等的繞組。閉合鐵心上繞兩個互相絕緣匝數(shù)不等的繞組。與電源相連的一側(cè)，一次繞組（原邊）與電源相連的一側(cè)，一次繞組

9、（原邊）與負荷相連的一側(cè)，二次繞組（副邊）與負荷相連的一側(cè)，二次繞組（副邊）電磁感應(yīng)原理：電電磁感應(yīng)原理：電- -磁磁- -電電原邊電壓原邊電壓U1 U1 原邊匝數(shù)原邊匝數(shù)N1 N1 副邊電壓副邊電壓U2 U2 副邊匝數(shù)副邊匝數(shù)N2N2匝數(shù)多的一側(cè)電壓高，電流小匝數(shù)多的一側(cè)電壓高，電流小變壓器的分類變壓器的分類 按用途分：按用途分： 升壓變壓器升壓變壓器 降壓變壓器降壓變壓器 聯(lián)絡(luò)變壓器聯(lián)絡(luò)變壓器 配電變壓器配電變壓器 按相數(shù)分按相數(shù)分 ： 單相變壓器單相變壓器 三相變壓器三相變壓器 按每相繞組的線圈數(shù)按每相繞組的線圈數(shù) ： 雙繞組雙繞組 三繞組三繞組自耦自耦低壓分裂繞組低壓分裂繞組 = k=

10、 k（變比）（變比）變壓器的損耗和冷卻變壓器的損耗和冷卻 （一）損耗（一）損耗 銅耗：電流流過線圈的損耗，電流越大，銅損也越大；銅耗：電流流過線圈的損耗，電流越大，銅損也越大； 鐵損：磁力線通過鐵芯產(chǎn)生的損耗，與電流無關(guān)。鐵損：磁力線通過鐵芯產(chǎn)生的損耗，與電流無關(guān)。（二）冷卻方式（二）冷卻方式 油浸自冷式油浸自冷式 油浸風(fēng)冷式油浸風(fēng)冷式 強迫油循環(huán)強迫油循環(huán)電力變壓器的結(jié)構(gòu)電力變壓器的結(jié)構(gòu)核心設(shè)備：鐵芯核心設(shè)備：鐵芯 + + 繞組繞組 （本體）（本體）外圍設(shè)備：外圍設(shè)備：（1 1）油：絕緣和散熱）油：絕緣和散熱 需要油的部位：本體、調(diào)壓開關(guān)、引出線需要油的部位：本體、調(diào)壓開關(guān)、引出線 結(jié)構(gòu)：結(jié)

11、構(gòu)： 儲油（油枕）儲油（油枕） 吸濕（硅膠）吸濕（硅膠） 監(jiān)視油位（油枕、調(diào)壓開關(guān)、套管）監(jiān)視油位（油枕、調(diào)壓開關(guān)、套管） 監(jiān)視油溫監(jiān)視油溫 監(jiān)視油的分解，診斷內(nèi)部故障（瓦斯繼電器）監(jiān)視油的分解，診斷內(nèi)部故障（瓦斯繼電器）（2 2）冷卻系統(tǒng)：強迫油循環(huán)風(fēng)冷（大容量變壓器）冷卻系統(tǒng)：強迫油循環(huán)風(fēng)冷（大容量變壓器） 風(fēng)扇風(fēng)扇 潛油泵（油流繼電器）潛油泵（油流繼電器） 電力變壓器的結(jié)構(gòu)電力變壓器的結(jié)構(gòu)電力變壓器實物照片電力變壓器實物照片 3 3 開關(guān)設(shè)備開關(guān)設(shè)備（1 1）作用：）作用： 在正常情況下，由于檢修或改變運行方式，將發(fā)電機、變壓器、線路等接入電網(wǎng)或退出，起控制作用。在故障時，迅速切斷故障部

12、分，保證無故障部分正常運行，起保護作用。（2 2）種類：）種類：僅用來在正常工作情況下，斷開或閉合正常工作電流。 如：高壓負荷開關(guān)、低壓閘刀開關(guān)、接觸器、磁力啟動器。僅用來斷開故障情況下的過負荷電流或短路電流。 如：高、低壓熔斷器。 既用來斷開或閉合正常工作電流，也用來斷開或閉合過負荷電流或短路電流。 如：高壓斷路器、低壓空氣開關(guān)（能起控制和保護的作用）不要求斷開或閉合電流，只用來在檢修時隔離電壓。 如：隔離開關(guān)。 電弧的形成與熄滅電弧的形成與熄滅（1 1）電弧產(chǎn)生的條件：）電弧產(chǎn)生的條件： 電源電壓大于1020V，電流大于80100mA， 動靜觸頭分離瞬間，觸頭間產(chǎn)生電弧。觸頭分開后，電路中

13、有電流，電弧導(dǎo)電，電弧中有大量自由電子。（2 2）電弧的危害）電弧的危害n電弧的溫度很高，可達50007000度以上，常超過金屬的汽化點，可能燒壞開關(guān)電器的金屬觸頭。n燒壞開關(guān)電器的絕緣。如，燒壞瓷絕緣的表面，甚至完全損壞，或者使有機絕緣材料炭化，以致失去絕緣性能。 n若電弧長時間不熄滅，不僅燒壞開關(guān)電器，而且造成系統(tǒng)事故，威脅電力系統(tǒng)安全運行。（3 3）電弧產(chǎn)生的物理過程）電弧產(chǎn)生的物理過程 電弧的產(chǎn)生和維持是觸頭間中性質(zhì)點（分子和原子）被游離的結(jié)果。游離就是中性質(zhì)點轉(zhuǎn)化為帶電質(zhì)點。（4 4）游離與去游離）游離與去游離游離和去游離是電弧燃燒的兩個相反過程，游離過程使弧道中帶電離子增加，有助于

14、電弧燃燒；去游離過程使弧道中帶電離子減少，有利于電弧熄滅。 開關(guān)電器中，為加強滅弧能力，都采用各種措施減弱游離過程。從等離子體觀點看，就是控制溫度，使觸頭間的介質(zhì)，由等離子體態(tài)轉(zhuǎn)化為其它物態(tài)。高壓斷路器高壓斷路器l結(jié)構(gòu)：滅弧裝置結(jié)構(gòu)：滅弧裝置 + + 操縱機構(gòu)操縱機構(gòu)l操動機構(gòu)操動機構(gòu)斷路器進行合閘、分閘操作，并保持在合閘狀態(tài)，這些任務(wù)全靠操動機構(gòu)完成。 操動系統(tǒng)的動作過程，實際上是使操動元件（如合閘元件或分閘元件）獲得動能，再通過拐臂和連桿機構(gòu)，將動能傳到觸頭，去實現(xiàn)合閘或分閘，操動系統(tǒng)中獨立于斷路器本體的那一部分，稱為操操動機構(gòu)動機構(gòu)。 其它作為傳遞動力的部分，稱傳動機構(gòu)傳動機構(gòu)。l熄滅交

15、流電弧的基本方法熄滅交流電弧的基本方法（1）滅弧介質(zhì)具有較高的傳熱能力、介電強度、熱游溫度和 熱容量。 按滅弧介質(zhì)和滅弧方式分為：多油、少油、壓縮空氣、 SF6、真空 (2)采用特殊金屬材料作滅弧觸頭：銅鎢和銀鎢合金 熔點高、導(dǎo)熱系數(shù)和熱容量大的金屬，減少熱電子發(fā)射。 (3)利用氣體或油吹動電弧 ：擴散和冷卻 (4)采用多斷口熄弧 ：在相等的觸頭行程下，拉長電弧。 各斷口電壓分布基本相等的措施：斷路器加并聯(lián)電容。 (5)采用強有力的分閘機構(gòu)，提高觸頭分離速度，拉長電弧看錄像：高壓斷路器（看錄像：高壓斷路器（1818分鐘）分鐘）隔離開關(guān)隔離開關(guān)主要用途主要用途 沒有滅弧功能沒有滅弧功能, ,隔離

16、電壓隔離電壓, ,倒閘操作倒閘操作 分合小電流：分、合避雷器、電壓互感器和空載母線分合小電流：分、合避雷器、電壓互感器和空載母線 分、合勵磁電流不超過分、合勵磁電流不超過2 2A A的空載變壓器的空載變壓器 關(guān)、合電容電流不超過關(guān)、合電容電流不超過5 5A A的空載線路的空載線路 隔離開關(guān)的種類隔離開關(guān)的種類安裝地點：屋內(nèi)式和屋外式安裝地點：屋內(nèi)式和屋外式絕緣支柱數(shù)目：單柱、雙柱、三柱絕緣支柱數(shù)目：單柱、雙柱、三柱開關(guān)設(shè)備錄像（開關(guān)設(shè)備錄像（3939：3636）4 4 互感器互感器 （43：07）互感器包括：電流互感器（互感器包括：電流互感器（TA TA 或或CTCT） 電壓互感器（電壓互感器

17、（TVTV或或 PTPT）?；ジ衅鞯淖饔没ジ衅鞯淖饔茫? 1）將一次回路的高電壓和大電流變?yōu)槎位芈窐?biāo)準(zhǔn)的低）將一次回路的高電壓和大電流變?yōu)槎位芈窐?biāo)準(zhǔn)的低電壓（電壓（100100V V）和小電流（和小電流（5 5A 1AA 1A），），使測量儀表和保護裝使測量儀表和保護裝置標(biāo)準(zhǔn)化、小型化，并使其結(jié)構(gòu)輕巧、價格便宜和便于屏置標(biāo)準(zhǔn)化、小型化，并使其結(jié)構(gòu)輕巧、價格便宜和便于屏內(nèi)安裝。內(nèi)安裝。（2 2）使二次）使二次設(shè)備與高壓部設(shè)備與高壓部分隔離，且互分隔離，且互感器二次側(cè)均感器二次側(cè)均接地，從而保接地，從而保證了設(shè)備和人證了設(shè)備和人身安全。身安全。避雷器避雷器監(jiān)視泄露電流 阻波器阻波器阻止高頻信號

18、進入廠站內(nèi)高頻保護線路保護的一種，電網(wǎng)故障時，線路兩端的收發(fā)訊機發(fā)出高于工頻（50HZ）的信號，由阻波器限制該高頻只在本線路上傳輸。 各種電氣設(shè)備根據(jù)工作的要求和它們的作用，依一定各種電氣設(shè)備根據(jù)工作的要求和它們的作用，依一定次序用導(dǎo)線連接成的電路，稱為次序用導(dǎo)線連接成的電路，稱為電氣接線電氣接線。 一次設(shè)備連接成的電路成為電氣主接線。一次設(shè)備連接成的電路成為電氣主接線。 二次設(shè)備連成的電路稱為二次電路。二次設(shè)備連成的電路稱為二次電路。7 7 電氣主接線及配電裝置（電氣主接線及配電裝置（4444：3737）電氣主接線圖電氣主接線圖 電氣主接線表明電能匯集和分配的關(guān)系以及各種運行方式。電氣主接線

19、表明電能匯集和分配的關(guān)系以及各種運行方式。主接線常按規(guī)定的圖形符號畫成單線圖的形式，單線圖畫主接線常按規(guī)定的圖形符號畫成單線圖的形式，單線圖畫出的是單相電路，實際上表示三相電路。出的是單相電路，實際上表示三相電路。斷路器和隔離開關(guān)畫成斷開狀態(tài)。斷路器和隔離開關(guān)畫成斷開狀態(tài)。電氣主接線圖舉例電氣主接線圖舉例配電裝置配電裝置由開關(guān)電器、保護和測量電器、母線和必要的輔助設(shè)備和由開關(guān)電器、保護和測量電器、母線和必要的輔助設(shè)備和建筑物組成的整體，用來接受和分配電能的裝置。建筑物組成的整體，用來接受和分配電能的裝置。按電氣設(shè)備裝設(shè)地點，分屋內(nèi)和屋外配電裝置。按電氣設(shè)備裝設(shè)地點，分屋內(nèi)和屋外配電裝置。單母線

20、接線單母線接線 單母線分段單母線分段 雙母線帶旁路雙母線帶旁路 第第7 7節(jié)節(jié) 火力發(fā)電廠的運行火力發(fā)電廠的運行 （1 1）機組的啟動和停運）機組的啟動和停運機組啟動的過程：機組啟動的過程：鍋爐點火、升壓、并入母管，汽輪機暖管、暖機、沖轉(zhuǎn)、升速，發(fā)電機與電力系統(tǒng)并列、帶負荷。機組啟動和停運時間長的原因：機組啟動和停運時間長的原因：鍋爐與汽輪機體積大、部件重，特別是高參數(shù)大容量鍋爐的汽包鋼板特厚，汽輪機的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精密。啟動不能太快，保證各部件的溫度均勻上升，防止因溫升不均而發(fā)生變形、彎曲、連接部位松動、動靜部分之間發(fā)生摩擦等不良后果。在停爐、停機后，同樣要注意保證冷卻均勻，防在停爐、停機后，同

21、樣要注意保證冷卻均勻，防止金屬部件冷卻太快。止金屬部件冷卻太快。中溫中壓鍋爐（點火中溫中壓鍋爐（點火- -并入母管）：并入母管）：24h24h高溫高壓鍋爐：高溫高壓鍋爐：45h45h中溫中壓汽輪機（暖管、機中溫中壓汽輪機（暖管、機- -帶滿負荷）：帶滿負荷）：1.52.5h1.52.5h高溫高壓汽輪機：高溫高壓汽輪機：45h45h參數(shù)越高，容量越大，啟動時間越長。參數(shù)越高，容量越大，啟動時間越長。單元機組一般采用滑參數(shù)啟動：單元機組一般采用滑參數(shù)啟動：鍋爐啟動后當(dāng)參數(shù)還很低時汽輪機就開始啟動，隨著鍋爐汽壓、汽溫的升高，汽輪機轉(zhuǎn)速也逐步提高到額定轉(zhuǎn)速，當(dāng)發(fā)電機并入系統(tǒng)并帶上一定負荷后，蒸汽參數(shù)才能達到額定值。這種啟動方式可以縮短啟動時間一半，并可減少汽水損失。（2 2）安全運行）安全運行 火電廠生產(chǎn)過程復(fù)雜，主輔設(shè)備較多，任何一臺火電廠生產(chǎn)過程復(fù)雜，主輔設(shè)備較多，任何一臺設(shè)備發(fā)生事故，都會不同程度地影響安全運行，甚至設(shè)備發(fā)生事故，都會不同程度地影響安全運行，甚至?xí)斐芍饕O(shè)備損壞、全廠停電和人身傷亡等嚴(yán)重后會造成主要