第2章發(fā)電系統(tǒng)

1、F電力系統(tǒng)的額定電壓根據(jù)國民經(jīng)濟發(fā)展的需要及電力工業(yè)的水平，經(jīng)根據(jù)國民經(jīng)濟發(fā)展的需要及電力工業(yè)的水平，經(jīng)全面的技術經(jīng)濟分析后確定全面的技術經(jīng)濟分析后確定 F電氣設備的額定電壓線路首端與末端的平均電壓線路首端與末端的平均電壓即電網(wǎng)的額定電壓。用電設即電網(wǎng)的額定電壓。用電設備的額定電壓規(guī)定與同級電備的額定電壓規(guī)定與同級電網(wǎng)的額定電壓相同。如圖中網(wǎng)的額定電壓相同。如圖中虛線所示虛線所示F發(fā)電機的額定電壓發(fā)電機額定電壓規(guī)定高于同級電網(wǎng)額定電壓發(fā)電機額定電壓規(guī)定高于同級電網(wǎng)額定電壓5 5用電設備與發(fā)電機的額定電壓說明用電設備與發(fā)電機的額定電壓說明回顧回顧1：第四節(jié)：第四節(jié) 電力系統(tǒng)的電壓等級電力系統(tǒng)的電

2、壓等級F電力變壓器的額定電壓電力變壓器的額定電壓變壓器的變壓器的一次繞組一次繞組：相當于是用電設備，所以規(guī)定變：相當于是用電設備，所以規(guī)定變壓器一次繞組的額定電壓與受電設備額定電壓相同。壓器一次繞組的額定電壓與受電設備額定電壓相同。注意：注意：但當變壓器一次繞組但當變壓器一次繞組直接直接與與發(fā)電機相連發(fā)電機相連時，變壓時，變壓器一次繞組的額定電壓與發(fā)電機額定電壓相等。器一次繞組的額定電壓與發(fā)電機額定電壓相等。變壓器的變壓器的二次繞組二次繞組對于用電設備而言，相當于供電設備。對于用電設備而言，相當于供電設備。u 第一種情況比用電設備額定電壓高第一種情況比用電設備額定電壓高10% 10% u 第二

3、種情況比用電設備額定電壓高第二種情況比用電設備額定電壓高5%5%其中其中5%5%用于補償變壓器滿載供電用于補償變壓器滿載供電時，一、二次繞組上的電壓損失；時，一、二次繞組上的電壓損失； 另外另外5%5%用于補償線路上的電壓損用于補償線路上的電壓損失，因此適用于變壓器供電距離失，因此適用于變壓器供電距離較長時的情況。較長時的情況。當變壓器供電距離較短時，當變壓器供電距離較短時，可以不考慮線路上的電壓損可以不考慮線路上的電壓損失，只需要補償滿載時變壓失，只需要補償滿載時變壓器繞組上的電壓損失即可。器繞組上的電壓損失即可。圖圖1-51-5電力網(wǎng)中的電壓分布電力網(wǎng)中的電壓分布回顧2：電力系統(tǒng)額定電壓1

4、. 低于3kV系統(tǒng)的額定電壓 低于3kV交流三相/單相電力系統(tǒng)額定電壓和電氣設備額定電壓變 壓 器 額 定 電 壓 /kV電 力 系 統(tǒng) 額 定電 壓 /kV發(fā) 電 機 額 定電 壓 /kV一 次 繞 組二 次 繞 組0.22/0.1270.230.22/0.1270.23/0.1330.38/0.220.400.38/0.220.40/0.230.66/0.380.690.66/0.380.69/0.40注：受電設備的額定電壓電力系統(tǒng)的額定電壓。 直流系統(tǒng)的額定電壓： 100V以下的額定電壓，受電設備與供電設備相同。 對受電設備為110V、220V和440V的直流系統(tǒng)，供電設備的額定電壓分別

5、為115V、230V和460V。電力系統(tǒng)額定電壓2. 3kV及以上系統(tǒng)的額定電壓電力變壓器額定電壓電力變壓器額定電壓/kV電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)額定電壓額定電壓/kV發(fā)電機發(fā)電機額定電壓額定電壓/kV一次繞組一次繞組二次繞組二次繞組電氣設備電氣設備最高電壓最高電壓/kV33.153 及 3.153.15 及 3.33.666.306 及 6.306.3 及 6.67.21010.5010 及 10.510.5 及 11.012-13.8013.80-15.7515.75-18.018.0-2020.020.0-24-22.022.0-24.024.0-353538.540.560606672.511

6、0110121126220220242252330330363363500500550550750-800 用電設備的額定電壓系統(tǒng)的額定電壓Ue 發(fā)電機的額定電壓105% Ue 變壓器一次繞組相當 于用電設備 Ue 變壓器二次繞組相當 于發(fā)電設備110% Ue 特例1：變 壓 器 一 次 繞 組 105% Ue 特例2：變 壓 器 二 次 繞 組 105% Ue回顧回顧3：電力系統(tǒng)中性點接地：電力系統(tǒng)中性點接地 接地： 為了保證電力網(wǎng)或電氣設備的正常運行和工作人員的人身安全，人為地使電力網(wǎng)及其某個設備的某一特定地點通過導體與大地作良好的連接。接地分類： 工作接地：為了保證電氣設備在正?；虬l(fā)生故

7、障情況下可靠地工作而采取的接地。（中性點接地） 保護接地：將一切正常工作時不帶電而在絕緣損壞時可能帶電的金屬部分接地，以保證工作人員接觸時的安全。 （接地保護） 保護接零：在中性點直接接地的低壓電力網(wǎng)中，把電氣設備的外殼與接地中性線（也稱零線）直接連接，以實現(xiàn)對人 身安全的保護作用。 防雷接地：為消除大氣過電壓對電氣設備的威脅，而對過電壓保護裝置采取的接地措施。 防靜電接地：對生產過程中有可能積蓄電荷的設備所采取的接地。 電力系統(tǒng)的中性點接地方式：小電流接地（小接地）： 中性點不接地（中性點絕緣） 中性點經(jīng)消弧線圈接地大電流接地（大接地）： 中性點直接接地 中性點經(jīng)電阻接地電力系統(tǒng)中性點接地電

8、力系統(tǒng)中性點接地回顧4：中性點不接地的電力系統(tǒng) 適用范圍 3kV60kV的電力系統(tǒng) 正常運行時負荷ABCCCCICa. 電路圖UAUBUC0IAIBIC0 三相電壓對稱，三相導線對地電容電流也是對稱的，三相電容電流相量之和為零，這說明沒有電容電流經(jīng)過大地流動。0UAUBUCIB0IC0IA0b. 矢量圖中性點不接地的電力系統(tǒng) 單相金屬性接地故障時(A相)ICAICAICBICBICCICCIPECAACCBAABBAAAUUUUUUUUUUU)()(0)(0UBUAUC60-UA UCUB -UA ICBICC-ICA負荷ABCCCCUAUBUC中性點不接地的電力系統(tǒng)結論：1、 故障相對地電壓

9、降為零；非故障相對地電壓升高為線電壓，且相位相差600。因此，線路及各種電氣設備的絕緣要按線電壓設計，絕緣投資所占比重加大，顯而易見，電壓等級越高絕緣投資越大。2、三相之間的線電壓仍然大體對稱，用戶的三相用電設備仍能照常運行，但允許繼續(xù)運行的時間不能超過2h。CAACCBAABBAAAUUUUUUUUUUU)()(0)(0UBUAUC60-UA UCUB -UA ICBICC-ICA中性點不接地的電力系統(tǒng) 接地故障電容電流IPECAACCBAABBAAAUUUUUUUUUUU)()(0)(0UBUAUC60-UA UCUB -UA ICBICC-ICA603jBCBCBeUCjXUIBCCCC

10、UCjXUI3303)(jBCCCBPEeUCIIICUICO 容電流：正常運行時每相對地電COPEICUI33 接地故障電流絕對值：課本中有誤！在中性點絕緣系統(tǒng)發(fā)生單相短路時，非故障相電壓（ ）A.保持不變 B.升高根號2倍C.升高根號3倍 D.為035KV及以下不接地配電系統(tǒng)可以帶單相接地故障運行的原因是（）A.設備絕緣水平低 B.過電壓幅值低C.短路電流小 D.設備造價低回顧5：中性點經(jīng)消弧線圈接地的電力系統(tǒng)消弧線圈：安裝在變壓器或發(fā)電機中性點與大地之間的具有氣隙鐵芯的電抗器。0UAUBUC-UCUAUBILICICAICB負荷ABCCCCILICICCICBICAICCICBICAIP

11、EL C相發(fā)生接地時，中性點電壓變?yōu)?UC ，在消弧線圈作用下，產生電感電流（滯后90），其數(shù)值為 ILUC / XLU / XL0UAUBUC-UCUAUBILICICAICB負荷ABCCCCILICICCICBICAICCICBICAIPEL 消弧線圈的作用 當發(fā)生單相接地故障時，接地故障相與消弧線圈構成了另一個回路，接地故障相接地電流中增加了一個感性電流，它和裝設消弧線圈前的容性電流的方向剛好相反，相互補償，減少了接地故障點的故障電流，使電弧易于自行熄滅，從而避免了由此引起的各種危害，提高了供電可靠性。0UAUBUC-UCUAUBILICICAICB 消弧線圈的補償方式 全補償方式：按I

12、L=IC選擇消弧線圈的電感，使接地故障點電流為零，此即全補償方式。 這種補償方式并不好，因為當感抗等于容抗時，電力網(wǎng)將發(fā)生諧振，產生危險的高電壓或過電流，影響系統(tǒng)安全運行。 欠補償方式：按ILIC選擇消弧線圈的電感，此時接地故障點有剩余的電感電流流過。 在過補償方式下，即使電力網(wǎng)運行方式改變而切除部分線路時，也不會發(fā)展成為全補償方式，致使電力網(wǎng)發(fā)生諧振。同時，由于消弧線圈有一定的裕度，今后電力網(wǎng)發(fā)展，線路增多、對地電容增加后，原有消弧線圈還可繼續(xù)使用。因此，實際上大多采用過補償方式。 消弧線圈容量的選擇3/35. 1NCUISar 有關安裝消弧線圈規(guī)程123電壓等級(kV)36103560電容

13、電流(A)302010我國35KV及容性電流大的電力系統(tǒng)中中性點常采用（）A.直接接地 B.不接地C.經(jīng)過消弧線圈接地 D.經(jīng)小電阻接地中性點直接接地的電力系統(tǒng) 特點： 供電可靠性不如電力系統(tǒng)中性點不接地和經(jīng)消弧線圈接地方式。 為提高供電可靠性，在線路上廣泛安裝三相或單相自動重合閘裝置。 電氣設備的絕緣水平只需按電力網(wǎng)的相電壓考慮，可以降低工程造價。負荷ABCk(1)Ik(1)Ik(1)適用范圍： 我國110kV（國外220kV）及以上電壓等級的電力系統(tǒng) 。 380/220V低壓系統(tǒng)。1.我國電力系統(tǒng)中性點直接接地方式一般用在（ ）kV及以上網(wǎng)絡中A.110 B.10C.350 D.2202.

14、我國110kV及以上系統(tǒng)中性點接地方式一般為（）A.中性點直接接地 B.中性點絕緣C.經(jīng)小電阻接地 D.經(jīng)消弧線圈接地中性點經(jīng)電阻接地的電力系統(tǒng) 適用范圍：配網(wǎng)系統(tǒng)（與中性點經(jīng)消弧線圈接地、不接地比選）在我國城市配網(wǎng)系統(tǒng)中： 全電纜出線變電站的單相接地故障電容電流超過30A時采用中性點經(jīng)電阻接地； 全架空線路出線變電站的單相接地故障電流超過10A時，采用中性點經(jīng)消弧線圈接地； 對電纜與架空線混合線路的單相接地故障電容電流超過10A時，可采用中性點經(jīng)消弧線圈接地或采用中性點經(jīng)電阻接地。 特點： 降低工頻過電壓，抑制弧光過電壓； 消除鐵磁諧振過電壓，防止斷線諧振過電壓； 設置零序保護動作跳閘； 避

15、免發(fā)生高壓觸電事故； 供電可靠性有保證。（2005）下列敘述正確的是（）A.發(fā)電廠和變電站接地網(wǎng)的接地電阻主要根據(jù)工作接地的要求決定B.保護接地就是根據(jù)電力系統(tǒng)的正常運行方式的需要而將網(wǎng)絡的某一點接地C.中性點不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，非故障相電壓不變，所以可以繼續(xù)運行2h左右D.在工作接地和保護接地中，接地體材料一般采用銅和鋁綜合選擇題第二章 發(fā)電系統(tǒng)皖西學院機械與電子工程學院盧承領本章教學目的 掌握發(fā)電廠的能量轉換過程 了解用于發(fā)電的能源及其我國的能源政策 以凝汽式火力發(fā)電廠為例了解發(fā)電廠的生產過程電廠能量轉換過程 其它形式的能 機械能 電能 火電廠：燃料的化學能 熱能 機械能 電能

16、核電廠：核能 熱能 機械能 電能 水電廠：水的勢能和動能 機械能 電能 能源的分類再生性能源水力常規(guī)能源非再生性能源煤，石油，天然氣，核裂變物質再生性能源太陽能、風能、海洋能、地熱能一次能源新能源非再生性能源核聚變物質二次能源電力、焦炭、煤氣、汽油、煤油、柴油重油、氫能、沼氣、酒精、蒸汽、熱水等一次能源和二次能源常規(guī)能源和新能源再生能源與非再生能源含能體能源和過程性能源含能體能源化石燃料（煤、石油、天然氣）核燃料，地下熱水，地熱蒸汽氫能，高水位水庫過程性能源風，流水，海洋，潮汐太陽的直接輻射，電能 新能源 太陽能發(fā)電太陽能發(fā)電：地球表面一年從太陽獲得的總能量約達61017kW.h，比全世界目前

17、一年內利用各種能源的總和還大1萬倍以上。 風力發(fā)電：世界上風能總量約3500億kW，相當于每年可發(fā)電3050億萬kWh。 地熱發(fā)電：地熱資源分為干蒸汽田、濕蒸汽田、地熱水和熱巖層。 海洋能發(fā)電：大范圍有規(guī)律的動能（如潮汐、海流）和無規(guī)律的動能（如波浪能）以及海洋不同深度的溫差（熱能）。 磁流體發(fā)電：它是利用高溫等離子體流過與流動方向垂直的強磁場，在與等離子體流向和磁場都垂直的方向上產生了電動勢，使回路中產生電流的直接發(fā)電方式。 氫能發(fā)電： 核聚變能：輕核聚變所釋放的能量十分巨大，如氘聚合成一公斤氦，所釋放的能量相當于一萬噸標準煤完全燃燒放出的能量。 我國的能源資源人人均均可可開開采采資資源源煤

18、炭( 噸 )石油( 噸 )天然氣( m3 )我國89.82.61074USA876.413.216843世界平均162.523524796 西西(部水)電東送電東送 北北(方)煤煤(電)南運南運火力發(fā)電廠火力發(fā)電廠1. 火力發(fā)電廠 將煤、油、天然氣或其它燃料的化學能轉換成電能的工廠。2. 分類： 按容量大?。捍笮碗姀S、中型電廠、小型電廠 按燃料種類：燃煤、燃油、燃氣 按原動機：蒸汽輪機、燃氣輪機 按輸出能量：凝汽式電廠和熱電聯(lián)產電廠 按機組熱力參數(shù)：低壓、中壓、高溫高壓 超高壓、亞臨界、超臨界電廠3. 能量轉換過程：燃料的化學能 熱能 機械能 電能4. 火電廠的組成火電廠由三大主機（鍋爐，汽輪

19、機，發(fā)電機）及其輔助設備組成?；鹆Πl(fā)電廠的生產過程三大系統(tǒng)：燃燒系統(tǒng)、汽水系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)。核電廠核電廠當前投入使用核電站均采用原子核裂變時釋放出來的能量發(fā)電。從已探明的能源儲量來看，地球上的石油和天然氣在今后幾十年內將被耗盡，煤炭也只能再用幾百年。但是可開發(fā)的核燃料所提供的裂變能可供人類用幾千年，提供的聚變能則幾乎是用之不竭。核能將成為重要的能源之一。水電廠水電廠 水力發(fā)電就是利用水能發(fā)電的一種方式。在天然河流上構筑堤壩，抬高水位，形成水庫。上游水庫中的水經(jīng)進水口，壓力水管進入水輪機蝸殼，沖動水輪機轉動，并帶動同軸的發(fā)電機發(fā)出電力。作功后的尾水，經(jīng)尾水管流至下游河道。分類 堤壩式 引水式 抽水

20、蓄能其他發(fā)電廠其他發(fā)電廠 風力發(fā)電 太陽能發(fā)電：光伏、光熱 地熱發(fā)電 海洋能發(fā)電：潮汐能、波浪能 發(fā)電廠的分類：凝汽式、熱電、水電、核電、抽水蓄能等 基荷發(fā)電站：核電站、大型凝汽式電站、徑流式水電站 腰荷發(fā)電站：中型凝汽式電站、部分水電站、燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)電站 峰荷發(fā)電站：水電站、抽水蓄能電站、小型凝汽式電站、燃汽輪機電站一、火電廠 火電機組的出力與發(fā)電量比較穩(wěn)定。只要發(fā)電設備正常、燃料充足就可以按其額定裝機容量發(fā)電。 火電機組有最小技術出力限制。一般燃煤火電機組的最小技術出力不能低于其額定出力的7080%，這樣就限制了它們的負荷調節(jié)能力。特殊設計的調峰火電機組的最小技術出力可以降低到50%，

21、但造價較高，并且對燃料的要求較高。 火電機組啟動技術復雜，且需耗費大量的燃料、電、化學水，因此，火電機組不宜經(jīng)常啟停。如5萬kW的機組從冷態(tài)啟動到帶滿負荷需要6h。 火電機組負荷的調節(jié)速度非常緩慢，國產30萬kW機組試驗表明，改變負荷的速率僅為每分鐘12%（一般在3%左右，不超過5%）。 除坑口等電廠外，火電廠選址較靈活，有利于合理配置有功和無功電源。 火電廠建設周期較短，投資較少，但運行費用較高。各類發(fā)電廠的技術經(jīng)濟特點各類發(fā)電廠的技術經(jīng)濟特點二、核電廠 核電站需要連續(xù)地以額定功率運行，在電力系統(tǒng)中總是分擔基荷（從技術上來看，核電站也可承擔腰荷）。 核電站大約每年要更換一次燃料，一般要停運半

22、個月左右（大亞灣核電站每年更換一次燃料，每次更換三分之一的燃料棒，加檢修約需60天左右）。 由于核電站主要設備及輔助設備極為復雜，檢修時間較長，因此，在有核電站的電力系統(tǒng)中需要設置較大的發(fā)電機組備用容量，并要求有抽水蓄能機組進行調峰配合。 核電站的主要優(yōu)點是核燃料以少勝多。一座100萬kW的壓水堆核電站一年只需2530噸低濃鈾作為燃料。而同容量的燃煤火電站一年需要約250萬噸原煤。因此，正常運行時核電站的環(huán)境污染較小。各類發(fā)電廠的技術經(jīng)濟特點各類發(fā)電廠的技術經(jīng)濟特點 三、水電廠 水電站最突出的運行特點最突出的運行特點是其出力和發(fā)電量隨天然徑流量的情況而變化。因此，水電站的出力和發(fā)電量與水文條件

23、及水流調節(jié)情況有關。在豐水年電能有余，可能引起棄水；在枯水年則電能不足，可能導致發(fā)電容量空閑，用戶停電。 水電站有時還可能由于水頭太低，使水輪發(fā)電機達不到其額定出力。水電站水頭下降的原因，在低水頭水電站（如葛洲壩），是由于洪水期天然流量過大而使下游水位猛漲；在中水頭水電站，則是由于供水期末水庫水位下降過低。 水電站運行的另一特點另一特點是啟停機迅速方便。從停機狀態(tài)到滿負荷運行需時僅12min。此外，水輪機出力在一定幅度變化時仍能維持較高的效率。因此，水電站適合在電力系統(tǒng)擔任調峰和調頻任務。 水電站的發(fā)電能源是可再生能源水能。因此，水電站的運行成本幾乎與其生產的電量無關。在一定時期內，當天然來水多時發(fā)電量亦多，而運行費用并不顯著增加。所以，水電站應充分利用天然來水所提供的能量。 建設周期較長，單位投資較大，但運行成本較低，基本無污染。各類發(fā)電廠的技術經(jīng)濟特點各類發(fā)電廠的技術經(jīng)濟特點 四、抽水蓄能電廠 調峰填谷。 承擔系統(tǒng)備用容量，調頻任務，調相任務。 使水電站更好地發(fā)揮綜合利用效益。水庫具有綜合利用效益的水電站其發(fā)電經(jīng)常受到限制。例如擔負灌溉用水時，在農田不用水的季節(jié)，水庫應保留蓄水量以備以后灌溉