發(fā)電廠電氣部分

發(fā)電廠電氣部分第一頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期五1.1能源和電能1.2

火力發(fā)電廠1.3水力發(fā)電廠1.4核能發(fā)電廠第一章能源和發(fā)電第二頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期五

能源：是能量的來源或源泉，即指人類取得能量的來源。能源形式多樣，有如下四種分類方法：1、按獲得的方法分一次能源：自然界中現(xiàn)成存在，可直接取用。如煤、石油、水能、風(fēng)能、太陽能等二次能源：指由一次能源經(jīng)過加工而轉(zhuǎn)換成的另一種形態(tài)的能源。

常規(guī)能源：已經(jīng)被人們廣泛利用的能源新能源：用新發(fā)展的技術(shù)開發(fā)，并采用先進(jìn)的方法加以廣泛利用的能源。2、按被利用的程度分1.1能源和電能第三頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期五可再生能源：不斷再生并有規(guī)律地得到補(bǔ)充的能源3、按能否再生分非再生能源：隨人類的利用而越來越少，總有枯竭之時(shí)的能源。含能體能源：可以直接儲存的能源，如煤、石油、天然氣等。4、按能源本身的性質(zhì)過程性能源：無法直接儲存的能源，如水能、風(fēng)能、電能等。1.1能源和電能第四頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期五我國的能源資源情況1.煤炭資源：按探明可采儲量看位居世界第三位，但人均占有量低（人均占有量約為234.4t，而世界人均占有量為312.7t，美國人均占有量更高達(dá)1045t）。2.水能資源：不論是蘊(yùn)藏量（6.76億kw），還是可能開發(fā)量（3.78億kw，年發(fā)電量1.92x104億kw.h）在世界各國中均居第一位。3.石油資源：截至2002年年底，石油累計(jì)探明可采儲量63.95億噸居世界第12位，人均石油剩余可采儲量1.87噸，相當(dāng)于世界人均水平的7.8%，屬“貧油大國”。1.1能源和電能第五頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期五4、天然氣資源：可采儲量居世界第17位，僅相當(dāng)于世界人均水平的5%，屬于名副其實(shí)的“貧氣大國”。5、核能資源：可供4000萬KW核電廠運(yùn)行30年（2006年已投780萬KW

，2020年可達(dá)4000萬KW

）1.1能源和電能我國的能源資源情況第六頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期五電能是一種二次能源，是在各種發(fā)電廠內(nèi)由其它能源（比如煤、水等天然能源）轉(zhuǎn)換而來的。電能：電能的特點(diǎn)：便于大規(guī)模生產(chǎn)和遠(yuǎn)距離輸送方便轉(zhuǎn)換和易于控制損耗小效率高無氣體和噪聲污染1.1能源和電能第七頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期五發(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。根據(jù)發(fā)電廠所使用的一次能源的不同，發(fā)電廠可分

為：發(fā)電廠----------能量轉(zhuǎn)換站火力發(fā)電廠水力發(fā)電廠核發(fā)電廠1.1能源和電能第八頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期五1.

一次能源（燃料）主要是煤，還有石油、天然氣。2.

主要設(shè)備鍋爐、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)及各種輔機(jī)。3.

生產(chǎn)過程燃料在鍋爐里燃燒→使水變成蒸汽→推動汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)→帶動發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)→發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能化學(xué)能→熱能→機(jī)械能→電能用煤、石油和天然氣作為燃料的發(fā)電廠。1.2火力發(fā)電廠第九頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期五火電廠的分類按燃料分類：按蒸汽壓力和溫度分類燃煤電廠、燃油電廠、燃?xì)怆姀S、余熱電廠中低壓電廠：蒸汽壓力3.92MPa，溫度450℃，單機(jī)小于25MW高壓電廠：9.9MPa，540℃，小于100MW超高壓電廠：13.83MPa，540/540℃，小于200MW，中間再熱鍋爐亞臨界壓力電廠：16.77MPa，540/540℃，300~1000MW超臨界壓力電廠：21.11MPa，550/550℃，600、800MW及及以上1.2火力發(fā)電廠第十頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期五按原動機(jī)分類按輸出能源分類按裝機(jī)容量分類凝汽式汽輪機(jī)電廠燃?xì)廨啓C(jī)電廠內(nèi)燃機(jī)電廠蒸汽-燃?xì)廨啓C(jī)電廠凝汽式發(fā)電廠（效率30%~40%）熱電廠（效率60%~70%）小容量電廠:單機(jī)100MW以下中容量電廠:100~250MW大中容量電廠:250~1000MW大容量電廠:1000MW以上火電廠的分類1.2火力發(fā)電廠第十一頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期五1.凝汽式汽輪機(jī)發(fā)電廠（主力電廠）容量大，靠近燃料產(chǎn)區(qū)（坑口、礦口），燃燒劣質(zhì)煤。電能經(jīng)高壓或超高壓線路送往負(fù)荷中心。單純供電。特點(diǎn)：效率低：30％～40％1.2火力發(fā)電廠水循環(huán)使用，即在汽輪機(jī)內(nèi)作功后，蒸汽全部排入凝汽器冷卻成水，又重新送回鍋爐。蒸汽中含有的大量熱量被浪費(fèi)。第十二頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期五凝汽式汽輪機(jī)發(fā)電廠第十三頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期五2.熱電廠（幾十到幾百M(fèi)W的機(jī)組）容量中小，靠近城市和負(fù)荷中心。電能在滿足地方需求后，經(jīng)高壓線路送進(jìn)電網(wǎng)。既供電又供熱。在汽輪機(jī)中段抽出已作功蒸汽，或直接供熱給熱用戶（化工、紡織、造紙、制藥、公用事業(yè)和居民取暖等），或送給水加熱器將水加熱供給用戶。效率高：1.2火力發(fā)電廠特點(diǎn)：可達(dá)60％～70％。但運(yùn)行方式不如凝汽式電廠靈活，因?yàn)樾韪鶕?jù)熱需求調(diào)整出力。第十四頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期五內(nèi)蒙古烏海熱電廠第十五頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期五3.燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電廠用燃?xì)廨啓C(jī)或燃?xì)?-蒸汽聯(lián)合循環(huán)中的燃?xì)廨啓C(jī)和汽輪機(jī)驅(qū)動發(fā)電機(jī)的發(fā)電廠?？扇加靡后w燃料或氣體燃料。燃?xì)廨啓C(jī)的工作原理與汽輪機(jī)相似，不同的是其工質(zhì)不是蒸汽，而是高溫高壓氣體。

1.2火力發(fā)電廠第十六頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期五燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電廠第十七頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期五火電廠的生產(chǎn)設(shè)備及原理主要設(shè)備：1.2火力發(fā)電廠鍋爐汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)各種輔機(jī)礦物燃料的化學(xué)能----熱能----機(jī)械能----電能

第十八頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期五輸煤系統(tǒng)輸煤皮帶輸煤棧道磨煤機(jī)給粉機(jī)第十九頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期五汽輪機(jī)管道汽輪機(jī)控制臺操作系統(tǒng)第二十頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期五鍋爐晾水塔鍋爐送風(fēng)機(jī)機(jī)爐控制室第二十一頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期五發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)單元控制室保護(hù)屏模擬屏第二十二頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期五電氣系統(tǒng)變電站互感器網(wǎng)控室主變壓器第二十三頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期五裝機(jī)容量4×30萬kW的發(fā)電廠，煤耗率按360g/(KWh)計(jì)，每天需用標(biāo)準(zhǔn)煤10368t。煤粉由可調(diào)節(jié)的給粉機(jī)，按鍋爐需要送入一次風(fēng)管，同時(shí)由旋風(fēng)分離器送來的氣體，由排粉風(fēng)機(jī)提高壓力后作為一次風(fēng)將進(jìn)入一次風(fēng)管的煤粉經(jīng)噴燃器噴入鍋爐爐膛內(nèi)燃燒。

懸浮燃燒爐：將煤粉噴入鍋爐爐膛內(nèi)，火焰呈旋轉(zhuǎn)狀燃燒上升。

自然循環(huán)汽包爐：靠爐外冷水下降而爐內(nèi)水冷壁管中熱水自然上升的鍋爐。

強(qiáng)制循環(huán)鍋爐：當(dāng)壓力高到（亞臨界）16.66~17.64MPa時(shí)，在自然循環(huán)回路中加裝循環(huán)泵。直流鍋爐：當(dāng)壓力超過18.62MPa時(shí)（超臨界或超超臨界）。煤從原煤倉落入煤斗，由給煤機(jī)送入磨煤機(jī)磨成煤粉，并經(jīng)空氣預(yù)熱器來的一次風(fēng)烘干并帶至粗粉分離器；在粗粉分離器中，將不合格的粗粉分離返回磨煤機(jī)再磨制，合格的細(xì)煤粉被一次風(fēng)帶入旋風(fēng)分離器，使煤粉與空氣分離后進(jìn)入煤粉倉。一、燃燒系統(tǒng)的作用及組成第二十四頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期五為了將汽輪機(jī)中作過功后排入凝汽器中的乏汽冷卻凝結(jié)成水，需由循環(huán)水泵從涼水塔抽取大量的冷卻水送入凝汽器。冷卻水吸收乏汽的熱量后再回到?jīng)鏊鋮s，冷卻水是循環(huán)使用的。在汽水循環(huán)過程中，難免有汽、水泄漏等損失，為維持汽水循環(huán)的正常進(jìn)行，必須不斷地向系統(tǒng)補(bǔ)充經(jīng)過化學(xué)處理的軟化水，這些補(bǔ)充給水一般補(bǔ)入除氧器或凝汽器中。二、汽水系統(tǒng)的作用及組成第二十五頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期五三、電氣系統(tǒng)的作用及組成機(jī)械能變?yōu)殡娔艿诙摚擦彭?，編輯?023年，星期五第二十七頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期五優(yōu)點(diǎn)：布局靈活，裝機(jī)容量的大小可按需要決定；一次投資較小，建設(shè)周期較短。缺點(diǎn)：耗煤量大，發(fā)電成本高；動力設(shè)備繁多，控制操作復(fù)雜，運(yùn)行費(fèi)用高；啟動時(shí)間長(幾小時(shí)到十幾小時(shí))，啟停費(fèi)用高；擔(dān)負(fù)調(diào)峰、調(diào)頻時(shí)，煤耗增加、事故增多；對空氣和環(huán)境的污染大?；鹆Πl(fā)電廠優(yōu)缺點(diǎn)1.3火力發(fā)電廠第二十八頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期五深圳媽灣電廠第二十九頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期五埃迪斯通電廠（美）第三十頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期五尼德奧森電廠（德）第三十一頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期五1.一次能源水的位能或動能2.主要設(shè)備壓力水管、水輪機(jī)、發(fā)電機(jī)3.生產(chǎn)過程高處的水經(jīng)壓力水管→推動水輪機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)→帶動發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)→發(fā)電機(jī)發(fā)出電能位能或動能→機(jī)械能→電能把水的勢能和動能轉(zhuǎn)換成電能的工廠水輪機(jī)為原動機(jī)1.3水力發(fā)電廠第三十二頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期五水力發(fā)電廠發(fā)電原理1.3水力發(fā)電廠第三十三頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期五計(jì)算公式：水電廠的發(fā)電容量1.3水力發(fā)電廠第三十四頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期五堤壩式引水式混合式壩后式河床式水電站的分類水電廠按集中落差方式分類：按徑流調(diào)節(jié)的程度分類：水電廠有調(diào)節(jié)水電廠無調(diào)節(jié)水電廠日調(diào)節(jié)水電廠年調(diào)節(jié)水電廠多年調(diào)節(jié)水電廠1.3水力發(fā)電廠第三十五頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期五堤壩式壩后式河床式建在河水中上游山區(qū)峽谷地段。單獨(dú)筑壩，壩身高，水位高，廠房建在壩后，不承受水壓。特點(diǎn)：形成蓄水庫，以調(diào)節(jié)流量，引用流量大，電站規(guī)模大，綜合效益高。三門峽、劉家峽、白山、丹江口水電站

適用于平原上河床平緩地區(qū)，落差小，廠房和壩建在一起，構(gòu)成攔河建筑物的一個(gè)組成部分。廠房承受上游水的壓力，起擋水作用。

特點(diǎn)是：水頭低（小于30～40米）；擋水建筑物長。

葛洲壩、西津水電廠

1.3水力發(fā)電廠第三十六頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期五混合式根據(jù)河流特點(diǎn)建造的兼有堤壩式和引水式兩種特點(diǎn)的水電廠。

引水式在河流上游，當(dāng)河床坡度較大時(shí)，可以借助坡降較小的引水道（修建隧洞和渠道）引水，用以集中水頭，以獲取最大落差。特點(diǎn)是：水頭較高（最高為1020米），流量小，無蓄水池調(diào)節(jié)流量；綜合利用價(jià)值低，電站規(guī)模也較小。

1.3水力發(fā)電廠第三十七頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期五(1)壩后式水電廠發(fā)電機(jī)廠房建在壩后，全部水頭的壓力由壩體承受，水庫的水由壓力水管引入廠房，推動水輪發(fā)電機(jī)發(fā)電。壓力管道通過壩體，適用于高、中水頭。1.3水力發(fā)電廠第三十八頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期五

壩后式在我國應(yīng)用較多，如三門峽、劉家峽、白山、丹江口等水電廠均屬此類。特點(diǎn)：形成蓄水庫，以調(diào)節(jié)流量，引用流量大，電站規(guī)模大，綜合效益高。第三十九頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期五三峽水電站第四十頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期五三峽大壩采用混凝重力壩，壩長(2309m，壩頂總長3035m，總投資約2039億。第四十一頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期五三峽電站26臺700MW的水輪發(fā)電機(jī)組，總裝機(jī)容量18200MW。三峽電站分為左岸和右岸電站，左、右岸電站又各分為兩個(gè)電廠。其中，左一電廠裝機(jī)8臺，出線5回；左二電廠裝機(jī)6臺，出線3回；右一、右二電廠裝機(jī)均為6臺，出線分別為4回和3回。第四十二頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期五三峽左岸廠房外部全貌三峽左岸電站廠房全貌第四十三頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期五(2)河床式水電廠發(fā)電機(jī)廠房和擋水堤連成一體，廠房也起擋水作用。由于廠房修建在河床中，故稱河床式。特點(diǎn)是：水頭低（小于30～40米）；擋水建筑物長。1.3水力發(fā)電廠第四十四頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期五河床式水電廠葛洲壩水電廠、西津電廠屬于這一類。第四十五頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期五2.引水式水電廠建在山區(qū)水流湍急的河道上或河床坡度較陡的地段，由引水渠道提供水頭，一般不需要修建堤壩，或只修低堰，適用于水頭比較高的情況。由引水系統(tǒng)將天然河道的落差集中進(jìn)行發(fā)電的水電站。特點(diǎn)：水頭較高（最高為1020米），流量小，無蓄水池調(diào)節(jié)流量；綜合利用價(jià)值低，電站規(guī)模也較小。

1.3水力發(fā)電廠第四十六頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期五工作原理：以一定水量作為能量載體，通過能量轉(zhuǎn)換向電力系統(tǒng)提供電能。必須兼?zhèn)涑樗桶l(fā)電兩類設(shè)施。3.抽水蓄能式水電廠利用深夜或豐水期剩余電力，使水輪機(jī)以水泵方式工作，將下游的水抽到高水位蓄水池內(nèi)，再在需要時(shí)用來發(fā)電，作負(fù)荷調(diào)峰之用。1.3水力發(fā)電廠第四十七頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期五抽水，蓄能：在電力負(fù)荷低谷時(shí)（或豐水期）將下游水庫中的水抽到上游水庫，以位能形式儲存起來1.3水力發(fā)電廠抽水蓄能電站工作原理第四十八頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期五放水，發(fā)電：在電力負(fù)荷高峰時(shí)（或枯水期）將上游水庫中的水放出來，驅(qū)動水輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電，并送往電力系統(tǒng)，這時(shí)用以發(fā)電的水又回到下游水庫。1.3水力發(fā)電廠抽水蓄能電站工作原理第四十九頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期五抽水蓄能電站的功能及作用在系統(tǒng)中的作用調(diào)峰填谷備用調(diào)頻調(diào)相功能降低電力系統(tǒng)的燃料消耗提高火電設(shè)備利用率可作為發(fā)電成本低的峰荷電源對環(huán)境沒污染且能美化環(huán)境可用于蓄能1.3水力發(fā)電廠第五十頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期五十三陵抽水蓄能電站2003年，十三陵蓄能電站經(jīng)過進(jìn)一步的技術(shù)改造，實(shí)現(xiàn)了無人值班。2008年北京奧運(yùn)會期間，十三陵抽水蓄能電站再次發(fā)揮巨大作用。第五十一頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期五優(yōu)點(diǎn)：發(fā)電成本低對環(huán)境沒有污染運(yùn)行靈活方便，調(diào)峰、調(diào)頻和緊急備用可防洪、灌溉、航運(yùn)等缺點(diǎn)：一次投資大建設(shè)周期長受水文氣象影響淹沒土地、移民搬遷等1.3水力發(fā)電廠第五十二頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期五

基本原理同火力發(fā)電廠，只不過是用核反應(yīng)堆和蒸發(fā)器代替了火力發(fā)電廠的鍋爐設(shè)備。一個(gè)1000MW的火電廠一天燃煤9600t，同樣大的核電廠只要3.3kg的U235。一座100萬kW的火電廠，每年約需300~400萬t原煤，采用3%的濃縮鈾-235作燃料僅需28t。1.4核能發(fā)電廠第五十三頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期五1.一次能源核能（核蒸汽發(fā)生系統(tǒng)代替鍋爐生產(chǎn)蒸汽系統(tǒng)）2.主要設(shè)備核反應(yīng)堆、蒸汽發(fā)生器、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)

3.生產(chǎn)過程核燃料在核反應(yīng)堆中裂變產(chǎn)生熱能→產(chǎn)生蒸汽→推動汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)→帶動發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)→發(fā)電機(jī)發(fā)出電能原子能→熱能→機(jī)械能→電能1.4核能發(fā)電廠第五十四頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期五核能發(fā)電廠分類核能裂變能：一定能量的中子撞擊重金屬元素的核（鈾、钚）聚變能：不同氫元素的原子核進(jìn)行聚合（氘、氚）反應(yīng)堆熱中子反應(yīng)堆：鈾235為燃料，低中子撞擊?？熘凶臃磻?yīng)堆：鈾238、钚239為燃料，高速、高能中子撞擊，效率高。中子鈾核鍶核氙核漏失或消耗掉的中子可用于裂變的中子U235裂變反應(yīng)：鏈?zhǔn)椒磻?yīng)1.4核能發(fā)電廠第五十五頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期五按減速劑分輕水堆（86%）壓力堆（PWR）：3/4沸水堆（BWR）重水堆石墨冷卻堆秦山核電站（30+2*60+2*70萬kW）國家自己設(shè)計(jì)制造大亞灣（2*90萬kW）引進(jìn)技術(shù)核能發(fā)電廠分類1.4核能發(fā)電廠第五十六頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期五壓水堆核電廠：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1.4核能發(fā)電廠第五十七頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期五一回路系統(tǒng)一回路系統(tǒng)中壓力為15MPa的高壓水被冷卻劑主泵送進(jìn)反應(yīng)堆，吸收燃料元件的釋熱后，進(jìn)入蒸汽發(fā)生器下部的U形管內(nèi)，將熱量傳給二回路系統(tǒng)的水，再返回冷卻劑主泵入口，形成一個(gè)閉合回路。1.4核能發(fā)電廠第五十八頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期五二回路系統(tǒng)的水在U形管外部流過，吸收一回路系統(tǒng)的水的熱量后沸騰，產(chǎn)生的蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)的高壓缸做功；高壓缸的排汽經(jīng)再熱器再熱提高溫度后，再進(jìn)入汽輪機(jī)的低壓缸做功；膨脹做功后的蒸汽在凝汽器中被凝結(jié)成水，再送回蒸汽發(fā)生器，形成一個(gè)閉合回路。二回路系統(tǒng)1.4核能發(fā)電廠第五十九頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期五沸水堆核電廠：1.4核能發(fā)電廠第六十頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期五中央那個(gè)立式設(shè)備就是反應(yīng)堆壓力容器，四個(gè)躺著的是蒸汽發(fā)生器，后面那個(gè)立式設(shè)備是穩(wěn)壓器，四個(gè)露頭的是主泵。

1.4核能發(fā)電廠第六十一頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期五大亞灣核電站

第六十二頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期五優(yōu)點(diǎn):

可節(jié)省煤、石油和天然氣及運(yùn)輸費(fèi)用；無需空氣助燃，可建在地下、水下、山上；核電比火電壽命長3