發(fā)電廠 第一章 概述

第一節(jié)電力工業(yè)發(fā)展概況一、我國(guó)電力工業(yè)發(fā)展簡(jiǎn)況第一章概述1882年7月26日，上海電氣公司在上海成立，安裝了一臺(tái)以蒸汽機(jī)帶動(dòng)的直流發(fā)電機(jī)，并正式發(fā)電，從電廠到外灘沿街架線，供給照明用電，這是我國(guó)的第一座火電廠。這與世界上第一座火電廠——于1875年建成的法國(guó)巴黎火車站電廠相距僅7年，與美國(guó)的第一座火電廠——舊金山實(shí)驗(yàn)電廠相距3年，與英國(guó)的第一座火電廠——倫敦霍爾蓬電廠同年建成，說明當(dāng)年我國(guó)電力建設(shè)和世界強(qiáng)國(guó)差距并不大。從1882年7月上海第一臺(tái)發(fā)電機(jī)組發(fā)電開始到1949年新中國(guó)成立，在60多年中經(jīng)歷了辛亥革命、土地革命、抗日戰(zhàn)爭(zhēng)和解放戰(zhàn)爭(zhēng)，這時(shí)期電力工業(yè)發(fā)展遲緩，全國(guó)發(fā)電設(shè)備的總裝機(jī)容量184.86萬kW（當(dāng)時(shí)占世界第21位），年發(fā)電量?jī)H43.1億kW·h（當(dāng)時(shí)占世界第25位），人均年占有發(fā)電量不足10kW·h。新中國(guó)成立后，電力工業(yè)有了很大的發(fā)展，尤其是1978年以后，改革開放、發(fā)展國(guó)民經(jīng)濟(jì)的正確決策和綜合國(guó)力的提高，使電力工業(yè)取得了突飛猛進(jìn)、舉世矚目的輝煌成就。到1995年末，全國(guó)年發(fā)電量已達(dá)到10000億kW·h，僅次于美國(guó)而躍居世界第2位；全國(guó)發(fā)電設(shè)備總裝機(jī)容量達(dá)2.1億kW，當(dāng)時(shí)居世界第3位。截至2013年底，全國(guó)發(fā)電裝機(jī)容量達(dá)到12.5億kW，首次超越美國(guó)位居世界第1位。從電力生產(chǎn)情況看，全年發(fā)電量達(dá)到5.35萬億kW·h，同比增長(zhǎng)7.5%。全國(guó)火電機(jī)組供電標(biāo)準(zhǔn)煤耗321g/kW·h，提前實(shí)現(xiàn)國(guó)家節(jié)能減排“十二五”規(guī)劃目標(biāo)，煤電機(jī)組供電標(biāo)準(zhǔn)煤耗繼續(xù)居世界先進(jìn)水平。1972年建成了我國(guó)第一條超高壓330kV輸電線路，由甘肅劉家峽水電廠到陜西關(guān)中地區(qū)。2005年9月，我國(guó)第一個(gè)超高壓750kV輸變電工程（官廳至蘭州東）正式投入運(yùn)行，這是我國(guó)電力工業(yè)發(fā)展史上一個(gè)新的里程碑。2006年8月19日，我國(guó)特高壓試驗(yàn)示范工程1000kV晉東南—南陽—荊門工程正式奠基。2014年7月，溪洛渡左岸—浙江金華±800kV特高壓直流輸電工程正式投運(yùn)。該工程在世界上首次實(shí)現(xiàn)單回直流工程800萬kW連續(xù)運(yùn)行和840萬kW過負(fù)荷輸電運(yùn)行，創(chuàng)造了超大容量直流輸電的新紀(jì)錄。目前，我國(guó)最大的火電機(jī)組容量為110萬kW（新疆農(nóng)六師煤電有限公司二期工程），最大的水電機(jī)組容量為80萬kW（向家壩水電站），最大的核電機(jī)組容量為175萬kW（臺(tái)山核電站）；最大的火力發(fā)電廠裝機(jī)容量為540萬kW（內(nèi)蒙古托克托電廠，8×60萬+2×30萬kW），最大的水力發(fā)電廠裝機(jī)容量為2250萬kW（三峽電廠，32×70萬+2×5萬kW），最大的核電發(fā)電廠裝機(jī)容量為380萬kW（大亞灣——嶺澳核電站，2×90萬+2×100萬kW），最大的抽水蓄能廠裝機(jī)容量為240萬kW（廣東抽水蓄能電廠，8×30萬kW）。二、電力系統(tǒng)發(fā)展前景為國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門和人民生活供給充足、可靠、優(yōu)質(zhì)、廉價(jià)的電能，是電力系統(tǒng)的基本任務(wù)。節(jié)能減排，“一特四大”，實(shí)現(xiàn)高度自動(dòng)化，西電東送，南北互供，發(fā)展聯(lián)合電力系統(tǒng)，是我國(guó)電力工業(yè)的發(fā)展方向，也是一項(xiàng)全局性的龐大系統(tǒng)工程。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，還有很多事要做，且依賴于各方面相關(guān)技術(shù)的全面進(jìn)步。如下為相關(guān)的技術(shù)與目標(biāo)。1.節(jié)能減排，世紀(jì)之約2.做好電力規(guī)劃，加強(qiáng)電網(wǎng)建設(shè)3.電力工業(yè)現(xiàn)代化4.聯(lián)合電力系統(tǒng)5.電力市場(chǎng)6.IT技術(shù)7.潔凈煤發(fā)電技術(shù)8.綠色能源的開發(fā)和利用第二節(jié)發(fā)電廠類型一、電能與發(fā)電廠電能是由一次能源經(jīng)加工轉(zhuǎn)換而成的能源，稱為二次能源。電能與其他形式的能源相比，其特點(diǎn)有：

（1）電能可以大規(guī)模生產(chǎn)和遠(yuǎn)距離輸送

（2）電能方便轉(zhuǎn)換和易于控制

（3）損耗小

（4）效率高

（5）電能在使用時(shí)沒有污染，噪聲小總之，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電能的應(yīng)用不僅影響到社會(huì)物質(zhì)生產(chǎn)的各個(gè)側(cè)面，也越來越廣泛地滲透到人類生活的每個(gè)層次。電氣化在某種程度上成為現(xiàn)代化的同義語，電氣化程度已成為衡量社會(huì)物質(zhì)文明發(fā)展水平的重要標(biāo)志。發(fā)電廠將各種一次能源轉(zhuǎn)變成電能的工廠。按一次能源的不同發(fā)電廠分為：（1）火力發(fā)電廠（2）水力發(fā)電廠

（3）核能發(fā)電廠

（4）風(fēng)力發(fā)電廠

（5）地?zé)岚l(fā)電廠

（6）太陽能發(fā)電廠

（7）潮汐發(fā)電廠二、火力發(fā)電廠（一）火電廠的分類按原動(dòng)機(jī)分

（1）凝汽式汽輪機(jī)發(fā)電廠（2）燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電廠（3）內(nèi)燃機(jī)發(fā)電廠（4）蒸汽-燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電廠等。

（1）燃煤發(fā)電廠（2）燃油發(fā)電廠（3）燃?xì)獍l(fā)電廠（4）余熱發(fā)電廠按燃料分按蒸汽壓力和溫度分

（1）中低壓發(fā)電廠，其蒸汽壓力在3.92MPa、溫度為450℃的發(fā)電廠，單機(jī)功率小于25MW（2）高壓發(fā)電廠，其蒸汽壓力一般為9.9MPa、溫度為540℃的發(fā)電廠，單機(jī)功率小于100MW

（3）超高壓發(fā)電廠，其蒸汽壓力一般為13.83MPa、溫度為540/540℃的發(fā)電廠，單機(jī)功率小于200MW（4）亞臨界壓力發(fā)電廠，其蒸汽壓力一般為16.77MPa、溫度為540/540℃的發(fā)電廠，單機(jī)功率為300MW直至1000MW不等；

（5）超臨界壓力發(fā)電廠，其蒸汽壓力大于22.11MPa、溫度為550/550℃的發(fā)電廠，機(jī)組功率為600MW、800MW及以上；

（6）超超臨界壓力發(fā)電廠，其蒸汽壓力為26.25MPa、溫度為600/600℃的發(fā)電廠，機(jī)組功率為1000MW及以上；按輸出能源分

（1）凝汽式發(fā)電廠，即只向外供應(yīng)電能的發(fā)電廠，其效率較低，只有30%~40%。

（2）熱電廠，即同時(shí)向外供應(yīng)電能和熱能的電廠，其效率較高，可達(dá)60%~70%。圖1-3火電廠汽水系統(tǒng)流程示意圖3.電氣系統(tǒng)

發(fā)電廠的電氣系統(tǒng)，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，如圖1-4所示。

圖1-4火電廠電氣系統(tǒng)流程示意圖(三)火電廠的特點(diǎn)

（1）布局靈活，裝機(jī)容量的大小可按需要決定。

（2）一次性建造投資少，單位容量的投資僅為同容量水電廠的一半左右。

（3）耗煤量大。（4）動(dòng)力設(shè)備繁多，發(fā)電機(jī)組控制操作復(fù)雜，廠用電量和運(yùn)行人員都多于水電廠，運(yùn)行費(fèi)用高。

（5）燃煤發(fā)電機(jī)組由停機(jī)到開機(jī)并帶滿負(fù)荷需要幾小時(shí)到十幾小時(shí)，并附加耗用大量燃料。

（6）火電廠擔(dān)負(fù)調(diào)峰、調(diào)頻或事故備用，相應(yīng)的事故增多，強(qiáng)迫停運(yùn)率增高，廠用電率增高。

（7）火電廠的各種排放物（如煙氣、灰渣和廢水）對(duì)環(huán)境的污染較大。(四)火電廠對(duì)環(huán)境的影響及處理措施火電廠生產(chǎn)時(shí)的污染排放主要是煙氣污染物排放、灰渣排放和廢水排放，其中煙氣中的粉塵、硫氧化物和氮氧化物經(jīng)過煙囪排入大氣，這些一次污染物通過在大氣中的遷移、轉(zhuǎn)化生成二次污染物，會(huì)給環(huán)境造成很大的危害。處理措施：（1）廢水：凈化，回收再利用（2）煙氣：除塵，脫硫（3）灰渣：綜合利用(一)水電廠的分類1.按集中落差的方式分

（1）堤壩式水電廠。在河流中落差較大的適宜地段攔河建壩，形成水庫，將水積蓄起來，抬高上游水位，形成發(fā)電水頭，這種開發(fā)模式稱為堤壩式。由于水電廠廠房在水利樞紐中的位置不同，又分為壩后式和河床式兩種型式。壩后式水電廠示意圖如圖1-6所示。河床式水電廠示意圖如圖1-7所示。三、水力發(fā)電廠圖1-6壩后式水電廠示意圖圖1-7河床式水電廠示意圖

（2）引水式水電廠。由引水渠道造成水頭，用于河床坡度較大的高水頭中小型水電廠。圖1-8引水式水電廠示意圖

（3）混合式水電廠。在適宜開發(fā)的河段攔河筑壩，壩上游河段的落差由壩集中，壩下游河段的落差由有壓力引水道集中，而水電廠的水頭則由這兩部分落差共同形成，這種集中落差的方式稱為混合開發(fā)模式，由此而修建的水電廠稱為混合式水電廠，它兼有堤壩式和引水式兩種水電廠的特點(diǎn)。2.按徑流調(diào)節(jié)的程度分

（1）無調(diào)節(jié)水電廠。

（2）有調(diào)節(jié)水電廠。根據(jù)水庫對(duì)徑流的調(diào)節(jié)程度，又可將水電廠分為：日調(diào)節(jié)水電廠，年調(diào)節(jié)水電廠和多年調(diào)節(jié)水電廠。(二)水電廠的特點(diǎn)

（1）可綜合利用水能資源。

（2）發(fā)電成本低、效率高。

（3）運(yùn)行靈活。

（4）水能可儲(chǔ)蓄和調(diào)節(jié)。（5）水力發(fā)電不污染環(huán)境。

（6）水電廠建設(shè)投資較大，工期較長(zhǎng)。

（7）發(fā)電不均衡。

（8）給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來一些不利，還可能在一定程度破壞自然界的生態(tài)平衡。(三)抽水蓄能電廠1.工作原理

抽水蓄能電廠是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。圖1-9抽水蓄能電廠示意圖2.抽水蓄能電廠在電力系統(tǒng)中的作用

（1）調(diào)峰。

（2）填谷。

（3）事故備用。

（4）調(diào)頻。（5）調(diào)相。

（6）黑啟動(dòng)。（7）蓄能。3.抽水蓄能電廠的效益

（1）容量效益。

（2）節(jié)能效益。

（3）環(huán)保效益。

（4）動(dòng)態(tài)效益。（5）提高火電設(shè)備利用率。

（6）對(duì)環(huán)境沒有污染且可美化環(huán)境。

（一）核電廠的分類1.壓水堆核電廠

圖1-10所示為壓水堆核電廠的示意圖。整個(gè)系統(tǒng)分成兩大部分，即一回路系統(tǒng)和二回路系統(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)，將熱量傳給二回路的水，再返回冷卻劑主泵入口，形成一個(gè)閉合回路。二回路系統(tǒng)的水在U形管外部流過，吸收一回路水的熱量后沸騰，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。四、核能發(fā)電廠圖1-10壓水堆核電廠示意圖2.沸水堆核電廠

圖1-11所示為沸水堆核電廠的示意圖。在沸水堆核電廠中，堆芯產(chǎn)生的飽和蒸汽經(jīng)分離器和干燥器除去水分后直接送入汽輪機(jī)做功。在沸水堆核電廠中反應(yīng)堆的功率主要由堆芯的含汽量來控制。圖1-11沸水堆核電廠的示意圖（二）核電廠的系統(tǒng)1.核島的核蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)

核蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)包括以下子系統(tǒng)：（1）一回路主系統(tǒng)，包括壓水堆、冷卻劑主泵、蒸汽發(fā)生器和穩(wěn)壓器等。（2）化學(xué)和容積控制系統(tǒng)。（3）余熱排出系統(tǒng)，又稱停堆冷卻系統(tǒng)。（4）安全注射系統(tǒng)，又稱緊急堆芯冷卻系統(tǒng)。（5）控制、保護(hù)和檢測(cè)系統(tǒng)。2.核島的輔助系統(tǒng)

核島的輔助系統(tǒng)包括以下子系統(tǒng)：（1）設(shè)備冷卻水系統(tǒng)，用于冷卻所有位于核島內(nèi)的帶放射性水的設(shè)備。（2）硼回收系統(tǒng)，用于對(duì)一回路系統(tǒng)的排水進(jìn)行儲(chǔ)存、處理和監(jiān)測(cè)，將其分離成符合一回路水質(zhì)要求的水及濃縮的硼酸溶液。（3）反應(yīng)堆的安全殼及噴淋系統(tǒng)。（4）核燃料的裝換料及儲(chǔ)存系統(tǒng)，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)燃料元件的裝換料和儲(chǔ)存。（5）安全殼及核輔助廠房通風(fēng)和過濾系統(tǒng)。它的作用是實(shí)現(xiàn)安全殼和輔助廠房的通風(fēng)，同時(shí)防止放射性外泄。（6）柴油發(fā)電機(jī)組，為核島提供應(yīng)急電源。3.常規(guī)島的系統(tǒng)

常規(guī)島的系統(tǒng)與火電廠的系統(tǒng)相似，它通常包括：（1）二回路系統(tǒng)，又稱汽輪發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，由蒸汽系統(tǒng)、汽輪發(fā)電機(jī)組、凝汽器、蒸汽排放系統(tǒng)、給水加熱系統(tǒng)及輔助給水系統(tǒng)等組成。（2）循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。（3）電氣系統(tǒng)及廠用電設(shè)備。（三）核電廠的運(yùn)行

核電廠的運(yùn)行和火電廠相比有以下一些新的特點(diǎn)：

（1）壓水堆核電廠的反應(yīng)堆，只能對(duì)反應(yīng)堆堆芯一次裝料，并定期停堆換料。

（2）反應(yīng)堆的堆芯內(nèi)，核燃料發(fā)生裂變反應(yīng)釋放核能的同時(shí)，也放出瞬發(fā)中子和瞬發(fā)射線。

（3）反應(yīng)堆在停閉后，運(yùn)行過程中積累起來的裂變碎片和、衰變，將繼續(xù)使堆芯產(chǎn)生余熱（又稱衰變熱）。

（4）核電廠在運(yùn)行過程中，會(huì)產(chǎn)生氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)的放射性廢物。（5）核電廠的建設(shè)費(fèi)用高，但燃料所占費(fèi)用較為便宜。第三節(jié)變電站類型變電站是電力系統(tǒng)中變換電壓、接受和分配電能、控制電力的流向和調(diào)整電壓的電氣設(shè)施。在電力系統(tǒng)中變電站是輸電和配電的集結(jié)點(diǎn)。一、變電站的分類（一）按變電站在電力系統(tǒng)中的地位和作用分類（1）樞紐變電站（2）中間變電站（3）區(qū)域（地區(qū)）變電站（4）企業(yè)變電站（5）末端（用戶）變電站（二）按變電站建筑形式和電氣設(shè)備布置方式分類（1）戶內(nèi)變電站（2）半戶內(nèi)變電站（3）戶外變電站（三）其他分類（1）按變電站供電對(duì)象的差異，分為城鎮(zhèn)變電站、工業(yè)變電站和農(nóng)業(yè)變電站；（2）按變電站是否有人正常運(yùn)行值班，分為有人值班變電站和無人值班變電站；（3）按變電站圍護(hù)結(jié)構(gòu)不同，分為土建變電站和箱式變電站。二、新型變電站簡(jiǎn)介（一）數(shù)字化變電站1.含義和結(jié)構(gòu)數(shù)字化變電站是由智能化一次設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)化二次設(shè)備在IEC61850通信協(xié)議基礎(chǔ)上分層構(gòu)建，能夠?qū)崿F(xiàn)智能設(shè)備間信息共享和互操作的現(xiàn)代化變電站。數(shù)字化變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)在物理上可分為兩類，即智能化的一次設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)化的二次設(shè)備；在邏輯結(jié)構(gòu)上可分為三個(gè)層次，分別為過程層、間隔層、站控層。2.主要特點(diǎn)與優(yōu)點(diǎn)特點(diǎn)：（1）變電站傳輸和處理的信息全數(shù)字化；（2）過程層設(shè)備智能化；（3）統(tǒng)一的信息模型，包括數(shù)據(jù)模型和功能模型；（4）統(tǒng)一的通信協(xié)議，數(shù)據(jù)無縫交換；（5）高質(zhì)量信息，具有可靠性、完整性、實(shí)時(shí)性；（6）各種設(shè)備和功能共享統(tǒng)一的信息平臺(tái)。優(yōu)點(diǎn)：（1）各種功能共用統(tǒng)一的信息平臺(tái)，避免設(shè)備重復(fù)投入；（2）測(cè)量準(zhǔn)確度高、無飽和、無電流互感器二次開路；（3）二次接線簡(jiǎn)單；（4）光纖取代電纜，電磁兼容性能優(yōu)越；（5）信息傳輸通道都可自檢，可靠性高；（6）管理自動(dòng)化。（二）智能變電站

智能變電站是指采用先進(jìn)、可靠、集成、低碳、環(huán)保的智能設(shè)備，以全站信息數(shù)字化、通信平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)化、信息共享標(biāo)準(zhǔn)化為基本要求，自動(dòng)完成信息采集、測(cè)量、控制、保護(hù)、計(jì)量和監(jiān)測(cè)等基本功能，并可根據(jù)需要實(shí)現(xiàn)支持電網(wǎng)實(shí)時(shí)自動(dòng)控制、智能調(diào)節(jié)、在線分析決策、協(xié)同互動(dòng)等高級(jí)功能的變電站。1.智能設(shè)備智能設(shè)備是指附加了智能組件的高壓設(shè)備。智能組件通過狀態(tài)感知元件和指令執(zhí)行元件，實(shí)現(xiàn)狀態(tài)的可視化、控制的網(wǎng)絡(luò)化和信息互動(dòng)化，為智能電網(wǎng)提供最基礎(chǔ)的功能支撐。2.智能變電站高級(jí)應(yīng)用功能（1）設(shè)備狀態(tài)可視化。（2）變電站智能告警在線處理專家系統(tǒng)。（3）變電站事故信息綜合分析輔助決策系統(tǒng)。（4）智能變電站經(jīng)濟(jì)運(yùn)行與優(yōu)化控制。（5）與智能電網(wǎng)其他節(jié)點(diǎn)的互動(dòng)。三、直流輸電換流站（一）換流站簡(jiǎn)介在輸電系統(tǒng)的送端需要將交流電轉(zhuǎn)換為直流電（此過程稱為整流），經(jīng)過直流輸電線路將電能送往受端；而在受端又必須將直流電轉(zhuǎn)換為交流電（此過程稱為逆變），然后送到受端的交流系統(tǒng)中去，供用戶使用。在這個(gè)系統(tǒng)的送端進(jìn)行整流變換的地方稱為整流站，而在受端進(jìn)行逆變變換的地方稱為逆變站，兩者統(tǒng)稱為換流站。（二）背靠背換流站背靠背換流站作為高壓直流輸電工程的一種特殊換流方式，將高壓直流輸電的整流站和逆變站合并在一個(gè)換流站內(nèi)，在同一處完成將交流變直流，再由直流變交流的換流過程，其整流和逆變的結(jié)構(gòu)、交流側(cè)的設(shè)施與高壓直流輸電完全一樣。背靠背換流站具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）換流站的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，比常規(guī)換流站的造價(jià)低15%~20%。（2）控制系統(tǒng)響應(yīng)速度更快。直流側(cè)的故障率很低，從而使保護(hù)得到了簡(jiǎn)化。（3）在運(yùn)行中可方便地降低直流電壓和增加直流電流來進(jìn)行無功功率控制或交流電壓控制，以提高電力系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性。（4）在實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)非同步聯(lián)網(wǎng)時(shí)，可不增加被聯(lián)電力系統(tǒng)的短路容量，從而避免了由此所產(chǎn)生的需要更換開關(guān)等問題；可利用直流輸送功率的可控性，方便地實(shí)現(xiàn)被聯(lián)電力系統(tǒng)之間的電力和電量的經(jīng)濟(jì)調(diào)度；此外，可方便地利用直流輸送功率的快速控制來進(jìn)行電力系統(tǒng)的頻率控制或阻尼電力系統(tǒng)的低頻振蕩，從而提高了電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性。（5）由于直流側(cè)電壓較低，有利于換流站設(shè)備的模塊化設(shè)計(jì)。采用模塊化設(shè)計(jì)可進(jìn)一步降低換流站的造價(jià)，縮短工程的建設(shè)周期，提高工程運(yùn)行的可靠性。（一）一次設(shè)備

通常把生產(chǎn)、變換、輸送、分配和使用電能的設(shè)備，如發(fā)電機(jī)、變壓器和斷路器等稱為一次設(shè)備。它們包括：

（1）生產(chǎn)和轉(zhuǎn)換電能的設(shè)備。

（2）接通或斷開電路的開關(guān)電器。第四節(jié)發(fā)電廠和變電站電氣部分概述一、電氣設(shè)備、接線和裝置

（3）限制故障電流和防御過電壓的保護(hù)電器。

（4）載流導(dǎo)體。（5）互感器，包括電壓互感器和電流互感器。

（6）無功補(bǔ)償設(shè)備。（7）接地裝置。對(duì)一次設(shè)備和系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行測(cè)量、控制、監(jiān)視和起保護(hù)作用的設(shè)備，稱為二次設(shè)備。（1）測(cè)量表計(jì)，如電壓表、電流表、頻率表、功率表和電能表等，用于測(cè)量電路中的電氣參數(shù)。

（2）繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置及遠(yuǎn)動(dòng)裝置。（3）直流電源設(shè)備，包括直流發(fā)電機(jī)組、蓄電池組和整流裝置等。（4）操作電器、信號(hào)設(shè)備及控制電纜。（二）二次設(shè)備一次電路：由一次設(shè)備，例如發(fā)電機(jī)、變壓器、斷路器等，按預(yù)期生產(chǎn)流程所連成的電路，稱為一次電路，或稱電氣主接線；二次電路：由二次設(shè)備所連成的電路稱為二次電路，或稱二次接線。圖1-12是具有兩種電壓（發(fā)電機(jī)電壓及升高電壓）大容量發(fā)電廠的電氣主接線圖。（三）電氣接線在發(fā)電廠和變電站中，根據(jù)各種電氣設(shè)備的作用及要求，按一定的方式用導(dǎo)體連接起來所形成的電路稱為電氣接線。圖1-12火電廠的電氣主接線圖（四）配電裝置

配電裝置按電氣設(shè)備裝設(shè)地點(diǎn)不同，可分為屋內(nèi)配電裝置和屋外配電裝置。圖1-12中，由斷路器QF1和QF2，隔離開關(guān)QS1~QS4，母線W1~W3，電抗器L1和L2以及饋線WL1和WL2等，構(gòu)成的配電裝置，布置在屋內(nèi)，稱為屋內(nèi)配電裝置，又稱發(fā)電機(jī)電壓配電裝置；而由斷路器QF3~QF5，相應(yīng)的隔離開關(guān)，母線W4和W5以及出線WL3和WL4等，構(gòu)成的配電裝置，稱為屋外配電裝置，又稱高壓配電裝置。（一）300MW發(fā)電機(jī)組電氣部分1.電氣主接線300MW發(fā)電機(jī)組，采用發(fā)電機(jī)－變壓器單元接線，如圖1-13所示。變壓器高壓側(cè)，經(jīng)引線接入220kV系統(tǒng)。二、發(fā)電廠電氣部分圖1-13300MW發(fā)電機(jī)組電氣主接線圖1—發(fā)電機(jī)；2—主變壓器；3—高壓廠用變壓器（為分裂繞組變壓器）4—電壓互感器；5—高壓熔斷器；6—避雷器；7—電流互感器；8—中性點(diǎn)接地變壓器

由圖1-13可看出，300MW發(fā)電機(jī)組電氣主接線具有下述特點(diǎn)：

（1）發(fā)電機(jī)與主變壓器的連接采用發(fā)電機(jī)－變壓器單元接線，無發(fā)電機(jī)出口斷路器和隔離開關(guān)。

（2）在主變壓器低壓側(cè)引接一臺(tái)高壓廠用變壓器，供給廠用電。

（3）在發(fā)電機(jī)出口側(cè)，通過高壓熔斷器接有三組電壓互感器和一組避雷器。

（4）在發(fā)電機(jī)出口側(cè)和中性點(diǎn)側(cè)，每相裝有電流互感器4只。（5）發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)接有中性點(diǎn)接地變壓器。

（6）高壓廠用變壓器高壓側(cè)，每相裝有電流互感器4只。

發(fā)電機(jī)和主變壓器之間的連接母線及廠用分支母線均采用全連離相封閉母線。其具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）供電可靠。

（2）運(yùn)行安全。

（3）基本消除了母線周圍鋼構(gòu)件的發(fā)熱。

（4）施工安裝簡(jiǎn)便，運(yùn)行維護(hù)工作量小。

2.主要電氣設(shè)備（1）發(fā)電機(jī)。（5）高壓熔斷器。

（2）主變壓器。

（6）電流互感器。（3）高壓廠用變壓器。（7）發(fā)電不均衡。（4）電壓互感器。

（8）中性點(diǎn)接地變壓器。

（二）600MW發(fā)電機(jī)組電氣部分1.電氣主接線圖1-14600MW發(fā)電機(jī)組電氣主接線圖1—發(fā)電機(jī)；2—主變壓器；3—高壓廠用變壓器4—高壓公用變壓器；5—?jiǎng)?lì)磁變壓器；6—中性點(diǎn)接地變壓器；7—電壓互感器；8—熔斷器；9—高壓避雷器由圖1-14可看出，600MW發(fā)電機(jī)組電氣主接線具有下述特點(diǎn)：（1）發(fā)電機(jī)與主變壓器的連接采用發(fā)電機(jī)－變壓器單元接線，發(fā)電機(jī)和主變壓器之間沒有斷路器和隔離開關(guān)。

（2）主變壓器采用三相雙繞組變壓器，低壓側(cè)繞組接成三角形，高壓側(cè)繞組接成星形。變壓器高壓側(cè)中性點(diǎn)接地方式為直接接地。（3）在主變壓器低壓側(cè)引接一臺(tái)高壓廠用變壓器和一臺(tái)高壓公用變壓器，供給廠用電。（4）在發(fā)電機(jī)出口側(cè)，通過高壓熔斷器接有三組電壓互感器和一組避雷器。

（5）在發(fā)電機(jī)出口側(cè)和中性點(diǎn)側(cè)，每相裝有電流互感器4只。

（6）發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)接有中性點(diǎn)接地變壓器。

（7）高壓廠用變壓器高壓側(cè)，每相配置套管式電流互感器3只。

（8）主變壓器高壓側(cè)每相各配置套管式電流互感器3只，中性點(diǎn)配置電流互感器1只

2.主要電氣設(shè)備

（1）發(fā)電機(jī)。（5）電流互感器。（2）主變壓器。（6）中性點(diǎn)接地變壓器。（3）高壓廠用變壓器。（7）高壓熔斷器。（4）電壓互感器。（8）避雷器。

（三）1000MW發(fā)電機(jī)組電氣部分1.電氣主接線1000MW發(fā)電機(jī)組，采用發(fā)電機(jī)－變壓器單元接線，如圖1-15所示。變壓器高壓側(cè)，經(jīng)隔離開關(guān)和引線接入500kV系統(tǒng)，500kV側(cè)采用一個(gè)半斷路器接線方式。圖1-151000MW發(fā)電機(jī)組電氣主接線圖1—發(fā)電機(jī)；2—主變壓器；3、4—高壓廠用變壓器；5—?jiǎng)?lì)磁變壓器；6—中性點(diǎn)接地變壓器；7、8—電壓互感器；9—高壓避雷器；10—隔離開關(guān)；11—電壓互感器由圖1-15可看出，1000MW發(fā)電機(jī)組電氣主接線具有下述特點(diǎn)：（1）發(fā)電機(jī)與主變壓器的連接采用發(fā)電機(jī)－變壓器單元接線，發(fā)電機(jī)和主變壓器之間沒有斷路器和隔離開關(guān)，但在主母線上設(shè)有可拆連接點(diǎn)。（2）發(fā)電機(jī)出口主封閉母線上有接地刀閘，母線接地刀閘能承受主回路動(dòng)、熱穩(wěn)定的要求。接地刀閘附近有觀察接地刀閘位置的窺視孔。（3）主變壓器采用三臺(tái)單相雙繞組油浸式變壓器，低壓側(cè)繞組接成三角形，高壓側(cè)繞組接成星形。變壓器高壓側(cè)中性點(diǎn)接地方式為直接接地。（4）在主變壓器低壓側(cè)引接兩臺(tái)容量相同的高壓廠用變壓器，供給廠用電。

（5）在發(fā)電機(jī)出口主封閉母線有短路試驗(yàn)裝置，主回路T接引至電壓互感器柜，通過高壓熔斷器接有三組三相電壓互感器和一組避雷器。（6）在發(fā)電機(jī)出口側(cè)和中性點(diǎn)側(cè)，每相裝有套管式電流互感器4只。（7）發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)經(jīng)隔離開關(guān)接有中性點(diǎn)接地變壓器。（8）高壓廠用變壓器高壓側(cè)，每相配置套管式電流互感器3只。（9）主變壓器高壓側(cè)每相各配置套管式電流互感器4只，中性點(diǎn)配置電流互感器2只。

2.主要電氣設(shè)備

（1）發(fā)電機(jī)。（2）主變壓器。（3）高壓廠用變壓器。（4）電壓互感器。

（5）電流互感器。

（6）中性點(diǎn)接地變壓器。（四）超超臨界發(fā)電機(jī)組的特點(diǎn)與問題前述300MW發(fā)電機(jī)組為亞臨界火力發(fā)電機(jī)組，600MW發(fā)電機(jī)組為超臨界火力發(fā)電機(jī)組，1000MW發(fā)電機(jī)組為超超臨界火力發(fā)電機(jī)組。

超超臨界火力發(fā)電機(jī)組和常規(guī)發(fā)電機(jī)組相比，具有無可比擬的優(yōu)越性。但是，發(fā)展超超臨界機(jī)組，在設(shè)計(jì)和制造方面還有許多關(guān)鍵技術(shù)問題有待解決，例如開發(fā)新材料就是關(guān)鍵的問題。三、500kV交流變電站電氣部分

目前，我國(guó)500kV變電站的電氣接線一般采用雙母線四分段帶專用旁路母線和3/2斷路器兩種接線方式。如圖1-16