發(fā)電廠電氣部分緒論部分60

發(fā)電廠電氣部分教材：《發(fā)電廠電氣部分》(第三版)華中科技大學(xué)熊信銀主編華北電力大學(xué)朱永利副主編課程內(nèi)容緒論電氣主接線廠用電導(dǎo)體的發(fā)熱和電動力電氣設(shè)備的原理與選擇配電裝置發(fā)電廠和變電站的控制和信號第一章緒論§1.1我國電力工業(yè)發(fā)展概況§1.2發(fā)電廠的類型§1.3變電站的類型§1.4電氣設(shè)備概述§1.1我國電力工業(yè)發(fā)展概況

一、我國電力工業(yè)的起點(diǎn)第一個發(fā)電廠：1882年7月26日上海電氣公司12kW以蒸汽機(jī)帶動的直流發(fā)電機(jī)從電廠到外灘，沿街架線，供給照明用電第一個水電廠：1912年農(nóng)歷4月12日云南昆明附近石龍壩水電廠裝有2臺240kW水輪發(fā)電機(jī)組二、裝機(jī)容量及發(fā)電量的增長裝機(jī)容量1856587850013789217223190050841萬kW年發(fā)電量433006395062131006913685

24747億kW·h世界排名21/258/643/22/2二、裝機(jī)容量及發(fā)電量的增長截至2007年底，總裝機(jī)容量為71329萬kW，火電：55442萬kW，占77.73％；水電：14526萬kW，占20.36％；核電：885萬kW，占1.24％；風(fēng)電：403萬kW，占0.56％。全年發(fā)電量為32559億kW·h。三、最大單機(jī)容量最大火電機(jī)組：1000MW(華電國際鄒縣發(fā)電廠、華能玉環(huán)電廠)最大水電機(jī)組：700MW(三峽電廠)550MW(二灘水電廠)320MW(葛洲壩水電廠)最大核電機(jī)組：1000MW(百萬千瓦級)(大亞灣、嶺澳、田灣)四、最大發(fā)電廠最大火電廠：鄒縣電廠，4×335+2×600+2×1000=4540MW北侖港電廠，5×600MW=3000MW最大水電廠：三峽電廠(14+12(+6))×700MW=18200(+4200)MW二灘水電廠6×550MW=3300MW最大核電廠：秦山核電站1×300+2×650+2×700=3000MW最大抽水蓄能電廠：廣東抽水蓄能電廠8×300MW=2400MW五、電力系統(tǒng)的發(fā)展建國初期：大多是大城市發(fā)、供電系統(tǒng)；跨地區(qū)的電力系統(tǒng)有：東北中部和南部的154、220kV系統(tǒng)；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）；冀北系統(tǒng)。本世紀(jì)初：已形成東北、華北、華東、華中、西北、西南、華南等七個跨省區(qū)域性電力系統(tǒng)。五、電電力系系統(tǒng)的的發(fā)展展區(qū)域電電網(wǎng)構(gòu)構(gòu)成華北、、華東東、華華中、、南方方電網(wǎng)網(wǎng)的裝裝機(jī)容容量已已超過過1億kW(100GW)東北、、西北北電網(wǎng)網(wǎng)的裝裝機(jī)容容量也也超過過4000萬kW(40GW)五、電電力系系統(tǒng)的的發(fā)展展區(qū)域電電網(wǎng)互互聯(lián)1989年9月，±500kVDC2001年5月，500kVAC2003年6月，500kVAC2003年9月，500kVAC2004年6月，±500kVDC2005年6月，直流流背背靠靠背背五、、電電力力系系統(tǒng)統(tǒng)的的發(fā)發(fā)展展電網(wǎng)網(wǎng)電電壓壓等等級級第一一條條500kVAC：1981年12月河河南南平平頂頂山山-湖北北武武昌昌。。第一一條條330kVAC：1972年6月甘甘肅肅劉劉家家峽峽-天水水-陜西西關(guān)關(guān)中中(眉縣縣)。各電電網(wǎng)網(wǎng)已已形形成成500kV或330kV的骨骨干干網(wǎng)網(wǎng)架架。。第一一條條±500kVDC：1989年9月，，湖湖北北葛葛洲洲壩壩-上海海南南橋橋。。第一一條條750kVAC：2005年9月青海海官官亭亭-甘肅肅蘭蘭州州東東。六、、電電力力工工業(yè)業(yè)發(fā)發(fā)展展前前景景電力力工工業(yè)業(yè)的的基基本本任任務(wù)務(wù)：：為國國民民經(jīng)經(jīng)濟(jì)濟(jì)各各部部門門和和人人民民生生活活提提供供充充足足、、可可靠靠、、優(yōu)優(yōu)質(zhì)質(zhì)、、廉廉價價的的電電能能。。電力力工工業(yè)業(yè)的的發(fā)發(fā)展展方方向向：：廠網(wǎng)網(wǎng)分分開開，，競競價價上上網(wǎng)網(wǎng)，，實實現(xiàn)現(xiàn)高高度度自自動動化化，，西西電電東東送送，，南南北北互互供供，，走走向向聯(lián)聯(lián)合合電電力力系系統(tǒng)統(tǒng)。。六、、電電力力工工業(yè)業(yè)發(fā)發(fā)展展前前景景相關(guān)關(guān)技技術(shù)術(shù)：：做好好電電力力規(guī)規(guī)劃劃，，加加強(qiáng)強(qiáng)電電網(wǎng)網(wǎng)建建設(shè)設(shè)電力工業(yè)業(yè)現(xiàn)代化化聯(lián)合電力力系統(tǒng)電力市場場IT技術(shù)諧波治理理潔凈煤發(fā)發(fā)電技術(shù)術(shù)綠色能源源的開發(fā)發(fā)和利用用§1.2發(fā)電廠的的類型引言發(fā)電廠是是把各種種天然能能源，如如煤炭、、水能、、核能等等轉(zhuǎn)換成成電能的的工廠。。根據(jù)所使使用的一一次能源源的不同同，發(fā)電電廠可分分為火力力發(fā)電廠廠、水力力發(fā)電廠廠、核能能發(fā)電廠廠等。一、火力力發(fā)電廠廠主要是煤煤，還有有石油、、天然氣氣。1.一次能源源（燃料料）2.主要設(shè)備備鍋爐、汽汽輪機(jī)、、發(fā)電機(jī)機(jī)及各種種輔機(jī)。。3.電能生產(chǎn)產(chǎn)過程燃料在鍋鍋爐里燃燃燒→使水變成成蒸汽→推動汽輪輪機(jī)轉(zhuǎn)子子旋轉(zhuǎn)→帶動發(fā)電電機(jī)轉(zhuǎn)子子旋轉(zhuǎn)→發(fā)電機(jī)產(chǎn)產(chǎn)生電能能化學(xué)能→熱能→機(jī)械能→電能一、火力力發(fā)電廠廠電能生產(chǎn)產(chǎn)過程可可分為三三個系統(tǒng)統(tǒng)：燃燒系統(tǒng)統(tǒng)汽水系統(tǒng)統(tǒng)電氣系統(tǒng)統(tǒng)一、火力力發(fā)電廠廠燃料的化化學(xué)能在在鍋爐燃燃燒中轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)闊釤崮埽蛹訜徨仩t爐中的水水使之變變?yōu)檎羝?。燃燒系統(tǒng)統(tǒng)由運(yùn)煤煤、磨煤煤、燃燒燒、風(fēng)煙煙、灰渣渣等系統(tǒng)統(tǒng)組成。。(1)燃燒系統(tǒng)統(tǒng)一、火力力發(fā)電廠廠由鍋爐、、汽輪機(jī)機(jī)、凝汽汽器、除除氧器、、加熱器器等設(shè)備備及管道道構(gòu)成，，包括給水水系統(tǒng)、、循環(huán)水水系統(tǒng)和和補(bǔ)充給給水系統(tǒng)統(tǒng)。(2)汽水系統(tǒng)統(tǒng)一、火力力發(fā)電廠廠包括發(fā)電電機(jī)、勵勵磁裝置置、廠用用電系統(tǒng)統(tǒng)和升壓壓變電站站等。(3)電氣系統(tǒng)統(tǒng)一、火力力發(fā)電廠廠電能生產(chǎn)產(chǎn)過程燃燒系統(tǒng)統(tǒng)汽水系統(tǒng)統(tǒng)電氣系統(tǒng)統(tǒng)一、火力力發(fā)電廠廠燃煤發(fā)電電廠燃油發(fā)電電廠燃?xì)獍l(fā)電電廠余熱發(fā)電電廠垃圾發(fā)電電廠工業(yè)廢料料發(fā)電廠廠4.類型(1)按燃料分分一、火力力發(fā)電廠廠中低壓發(fā)發(fā)電廠，，PN<25MW；高壓發(fā)電電廠，PN<100MW；超高壓發(fā)發(fā)電廠，，PN<200MW；亞臨界壓壓力發(fā)電電廠，PN=300~1000MW；超臨界壓壓力發(fā)電電廠，PN=600、800MW及以上。。4.類型(2)按蒸汽壓壓力和溫溫度分一、火力力發(fā)電廠廠凝汽式汽汽輪機(jī)發(fā)發(fā)電廠燃?xì)廨啓C(jī)機(jī)發(fā)電廠廠內(nèi)燃機(jī)發(fā)發(fā)電廠蒸汽—燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電電廠4.類型(3)按原動機(jī)分一、火力發(fā)電電廠凝汽式火力發(fā)發(fā)電廠—火電廠只生產(chǎn)電能效率較低，30%~40%供熱式火力發(fā)發(fā)電廠—熱電廠既生產(chǎn)電能又又供應(yīng)熱能效率較高，60%~70%4.類型(4)按輸出能源分分一、火力發(fā)電電廠優(yōu)點(diǎn)：布局靈活，裝裝機(jī)容量的大大小可按需要要決定；一次投資較小小，建設(shè)周期期較短。缺點(diǎn)：耗煤量大，發(fā)發(fā)電成本高；；動力設(shè)備繁多多，控制操作作復(fù)雜，運(yùn)行行費(fèi)用高；啟動時間長(幾小時到十幾幾小時)，啟停費(fèi)用高高；擔(dān)負(fù)調(diào)峰、調(diào)調(diào)頻時，煤耗耗增加、事故故增多；對空氣和環(huán)境境的污染大。。5.優(yōu)缺點(diǎn)二、水力發(fā)電電廠水的位能或動動能1.一次能源2.主要設(shè)備壓力水管、水水輪機(jī)、發(fā)電電機(jī)3.生產(chǎn)過程高處的水經(jīng)壓壓力水管→推動水輪機(jī)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)→帶動發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)→發(fā)電機(jī)發(fā)出電電能位能或動能→機(jī)械能→電能二、水力發(fā)電電廠壩后式水電廠廠河床式水電廠廠4.類型(1)堤壩式水電廠廠：二、水力發(fā)電電廠4.類型(1)堤壩式水電廠廠：壩后式水電廠廠廠房建在壩的的后面，不承承受上游水壓壓二、水力發(fā)電電廠4.類型(1)堤壩式水電廠廠：河床式水電廠廠廠房代替一部部分壩體，也也起攔水作用用，直接承受受上游水壓二、水力發(fā)電電廠建筑在山區(qū)水水流湍急的河河道上，或河河床坡度較陡陡的地方，由由引水渠道造造成水頭；一般不需修壩壩或只修低堰堰。(2)引水式水電廠廠：4.類型二、水力發(fā)發(fā)電廠工作原理：：以一定水量量作為能量量載體，通通過能量轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換向電力力系統(tǒng)提供供電能。在電力系統(tǒng)統(tǒng)負(fù)荷低谷谷時，抽水水，蓄能；；在電力系統(tǒng)統(tǒng)負(fù)荷高峰峰時，放水水，發(fā)電。。作用：用于電網(wǎng)的的調(diào)峰、填填谷、備用用、調(diào)頻、、調(diào)相4.類型(3)抽水蓄能式式水電廠：：二、水力發(fā)發(fā)電廠優(yōu)點(diǎn)：發(fā)電成本低低，對環(huán)境沒有有污染，運(yùn)行靈活方方便，可防洪、灌灌溉、航運(yùn)運(yùn)等。缺點(diǎn)：一次投資大大，建設(shè)周期長長，受水文氣象象影響，淹沒土地、、移民搬遷遷等。5.優(yōu)缺點(diǎn)三、核能發(fā)發(fā)電廠——核電廠核能（核裂裂變能）1.一次能源2.主要設(shè)備核反應(yīng)堆、、蒸汽發(fā)生生器、汽輪輪機(jī)、發(fā)電電機(jī)3.生產(chǎn)過程核燃料在核核反應(yīng)堆中中裂變產(chǎn)生生熱能→產(chǎn)生蒸汽→推動汽輪機(jī)機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)→帶動發(fā)電機(jī)機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)→發(fā)電機(jī)發(fā)出出電能原子能→熱能→機(jī)械能→電能三、核能發(fā)發(fā)電廠——核電廠壓水堆：4.類型用高壓輕水水作慢化劑劑、冷卻劑劑，一回路路系統(tǒng)和二二回路系統(tǒng)統(tǒng)分開三、核能發(fā)發(fā)電廠——核電廠4.類型沸水堆（重重水堆）：：用重水作冷冷卻劑，水水會沸騰，，汽輪機(jī)等等設(shè)備可能能受污染三、核能發(fā)發(fā)電廠——核電廠優(yōu)點(diǎn)：可節(jié)省煤、、石油和天天然氣及運(yùn)運(yùn)輸費(fèi)用，，無需空氣助助燃，可建建在地下、、水下、山山上。缺點(diǎn)：投資大5.優(yōu)缺點(diǎn)四、其它形形式發(fā)電風(fēng)力發(fā)電：：容量小地?zé)岚l(fā)電：：美國加州舊舊金山山400MW潮汐發(fā)電：：法國240MW太陽能發(fā)電電磁流體發(fā)電電垃圾發(fā)電生物發(fā)電……§1.3變電所的類類型引言電力系統(tǒng)由由發(fā)電廠、、變電所、、線路和用用戶組成。。變電所是是聯(lián)系發(fā)電電廠和用戶戶的中間環(huán)環(huán)節(jié)。根據(jù)變電所所在電力系系統(tǒng)中的地地位，變電電所可分成成四類：樞紐變電所所中間變電所所地區(qū)變電所所終端變電所所一、樞紐變變電所位于電力系系統(tǒng)的樞紐紐點(diǎn)，匯集集多個電源源，電壓等等級多為330~500kV。全所停電后后，將引起起系統(tǒng)解列列，甚至出出現(xiàn)癱瘓。。二、中間變變電所高壓側(cè)以交交換潮流為為主，起系系統(tǒng)交換功功率的作用用，或使長長距離輸電電線路分段段，一般匯匯集2~3個電源，電電壓為220~330kV，同時又降降壓供給當(dāng)當(dāng)?shù)赜脩簟?。全所停電后后，將引起起區(qū)域電網(wǎng)網(wǎng)解列。三、地區(qū)變變電所高壓側(cè)電壓一一般為110~220kV，向地區(qū)用戶戶供電為主的的變電所，這這是一個地區(qū)區(qū)或城市的主主要變電所。。全所停電后，，僅使該地區(qū)區(qū)中斷供電。。四、終端變電電所在輸電線路的的終端，接近近負(fù)荷點(diǎn)，高高壓側(cè)電壓多多為110kV，經(jīng)降壓后直直接向用戶供供電的變電所所。全所停電后，，只是用戶受受到損失?！?.4電氣設(shè)備概述述一、電氣設(shè)備備為了滿足電力力生產(chǎn)和保證證電力系統(tǒng)運(yùn)運(yùn)行的安全穩(wěn)穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)濟(jì)性，發(fā)電廠廠和變電站中中安裝有各種種電氣設(shè)備。。根據(jù)電氣設(shè)備備的作用不同同，可將電氣氣設(shè)備分為一一次設(shè)備和二二次設(shè)備。一、電氣設(shè)備備生產(chǎn)、變換、、輸送、分配配和使用電能能的設(shè)備1.一次設(shè)備一、電氣設(shè)備備1.一次設(shè)備發(fā)電機(jī)將機(jī)械械能轉(zhuǎn)換成電電能，電動機(jī)將電能能轉(zhuǎn)換成機(jī)械械能，變壓器將電壓壓升高或降低低以滿足輸配配電需要。①生產(chǎn)和轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換電能的設(shè)設(shè)備如發(fā)電機(jī)、電電動機(jī)、變壓壓器等。一、電氣設(shè)備備如斷路器、隔隔離開關(guān)、負(fù)負(fù)荷開關(guān)、熔熔斷器、接觸觸器等。它們用于正常?；蚴鹿蕰r，，將電路閉合合或斷開。1.一次設(shè)備②接通或斷斷開電路的開開關(guān)電器一、電氣設(shè)備備如電抗器和避避雷器等。1.一次設(shè)備③限制故障障電流和防御御過電壓的保保護(hù)電器電抗器用于限限制短路電流流，避雷器用于防防御過電壓。。一、電氣設(shè)備備如裸導(dǎo)體、電電纜等。用于傳輸電能能或連接電氣氣設(shè)備。1.一次設(shè)備④載流導(dǎo)體體一、電氣設(shè)備備由埋入土中的的金屬接地體體（角鋼、扁扁鋼、鋼管等等）和連接用用的接地線構(gòu)構(gòu)成。無論是電力系系統(tǒng)中性點(diǎn)的的工作接地，，還是保護(hù)人人身安全的保保護(hù)接地，以以及為了穩(wěn)定定電位、防止止干擾的儀控控接地，均同同接地裝置相相連。1.一次設(shè)備⑤接地裝置置一、電氣設(shè)備備對一次設(shè)備和和系統(tǒng)的運(yùn)行行狀態(tài)進(jìn)行測測量、控制、、監(jiān)視和保護(hù)護(hù)的設(shè)備2.二次設(shè)備一、電氣設(shè)備備如電壓互感器器和電流互感感器。用于將高電壓壓、大電流轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換成低電壓壓、小電流，，供給測量儀儀表和保護(hù)裝裝置使用。2.二次設(shè)備①儀用互感感器一、電氣設(shè)備備如電壓表、電