发电厂电气部分绪论部分.ppt

1、发电厂电气部分发电厂电气部分教材：教材：教材：教材：发电厂电气部分发电厂电气部分发电厂电气部分发电厂电气部分(第三版第三版第三版第三版)华中科技大学华中科技大学华中科技大学华中科技大学 熊信银主熊信银主熊信银主熊信银主 编编编编 华北电力大学华北电力大学华北电力大学华北电力大学 朱永利副主编朱永利副主编朱永利副主编朱永利副主编课程内容课程内容1.绪论绪论2.电气主接线电气主接线3.厂用电厂用电4.导体的发热和电动力导体的发热和电动力5.电气设备的原理与选择电气设备的原理与选择6.配电装置配电装置7.发电厂和变电站的控制和信号发电厂和变电站的控制和信号第一章第一章 绪绪 论论1.1 我国电力工业

2、发展概况我国电力工业发展概况1.2 发电厂的类型发电厂的类型1.3 变电站的类型变电站的类型1.4 电气设备概述电气设备概述1.1 我国电力工业发展概况我国电力工业发展概况 一、我国电力工业的起点一、我国电力工业的起点n第一个发电厂第一个发电厂：n1882年7月26日 上海电气公司n12kW 以蒸汽机带动的直流发电机n从电厂到外滩，沿街架线，供给照明用电n第一个水电厂第一个水电厂：n1912年农历4月12日 云南昆明附近石龙坝水电厂n装有2台240kW水轮发电机组二、装机容量及发电量的增长二、装机容量及发电量的增长 装机容量 185 6587 8500 13789 21722 31900 50

3、841 万kW 年发电量 43 3006 3950 6213 10069 13685 24747 亿kWh 世界排名 21/25 8/6 4 3/2 2/2二、装机容量及发电量的增长二、装机容量及发电量的增长n截至2007年底，总装机容量为71329万kW，n火电：55442万kW，占77.73；n水电：14526万kW，占20.36；n核电：885万kW，占1.24；n风电：403万kW，占0.56。n全年发电量为32559亿kWh。三、最大单机容量三、最大单机容量n最大火电机组最大火电机组：n1000 MW(华电国际邹县发电厂、华能玉环电厂)n最大水电机组最大水电机组：n700 MW(三峡

4、电厂)n550 MW(二滩水电厂)n320 MW(葛洲坝水电厂)n最大核电机组最大核电机组：n1000 MW(百万千瓦级)(大亚湾、岭澳、田湾)四、最大发电厂四、最大发电厂n最大火电厂最大火电厂：n邹县电厂，4335+2600+21000=4540MWn北仑港电厂，5600MW=3000MWn最大水电厂最大水电厂：n三峡电厂(14+12(+6)700 MW=18200(+4200)MWn二滩水电厂6550MW=3300MWn最大核电厂最大核电厂：n秦山核电站1300+2650+2700=3000MWn最大抽水蓄能电厂最大抽水蓄能电厂：n广东抽水蓄能电厂8300 MW=2400MW五、电力系统的

5、发展五、电力系统的发展n建国初期：n大多是大城市发、供电系统；n跨地区的电力系统有：n东北中部和南部的154、220kV系统；n东北东部的110kV系统（以丰满、水丰和镜泊湖水电厂等为中心）；n冀北系统。n本世纪初：n已形成东北、华北、华东、华中、西北、西南、华南等七个跨省区域性电力系统。五、电力系统的发展五、电力系统的发展n区域电网构成华北、华东、华中、南方电网的装机容量已超过1亿kW(100GW)东北、西北电网的装机容量也超过4000万kW(40GW)五、电力系统的发展五、电力系统的发展n区域电网互联1989年9月，500kVDC2001年5月，500kVAC2003年6月，500kVAC

6、2003年9月，500kVAC2004年6月，500kVDC2005年6月，直流背靠背五、电力系统的发展五、电力系统的发展n电网电压等级第一条500kVAC：1981年12月河南平顶山-湖北武昌。第一条330kVAC：1972年6月甘肃刘家峡-天水-陕西关中(眉县)。各电网已形成各电网已形成500kV或或330kV的骨干网架。的骨干网架。第一条500 kVDC：1989年9月，湖北葛洲坝-上海南桥。第一条750kVAC：2005年9月青海官亭-甘肃兰州东。六、电力工业发展前景六、电力工业发展前景n电力工业的基本任务：n为国民经济各部门和人民生活提供充足、可靠、优质、廉价的电能。n电力工业的发展

7、方向：n厂网分开，竞价上网，实现高度自动化，西电东送，南北互供，走向联合电力系统。六、电力工业发展前景六、电力工业发展前景n相关技术：n做好电力规划，加强电网建设n电力工业现代化n联合电力系统n电力市场nIT技术n谐波治理n洁净煤发电技术n绿色能源的开发和利用1.2 发电厂的类型发电厂的类型 引言引言n发电厂是把各种天然能源，如煤炭、水能、核能等转换成电能的工厂。n根据所使用的一次能源的不同，发电厂可分为火力发电厂、水力发电厂、核能发电厂等。一、火力发电厂一、火力发电厂n主要是煤，还有石油、天然气。1.一次能源（燃料）一次能源（燃料）2.主要设备主要设备n锅炉、汽轮机、发电机及各种辅机。3.电

8、能生产过程电能生产过程n燃料在锅炉里燃烧使水变成蒸汽推动汽轮机转子旋转带动发电机转子旋转发电机产生电能n化学能热能机械能电能一、火力发电厂一、火力发电厂n电能生产过程可分为三个系统：n燃烧系统n汽水系统n电气系统一、火力发电厂一、火力发电厂n燃料的化学能在锅炉燃烧中转变为热能，加热锅炉中的水使之变为蒸汽。n燃烧系统由运煤、磨煤、燃烧、风烟、灰渣等系统组成。(1)燃烧系统燃烧系统一、火力发电厂一、火力发电厂n由锅炉、汽轮机、凝汽器、除氧器、加热器等设备及管道构成，n包括给水系统、循环水系统和补充给水系统。(2)汽水系统汽水系统一、火力发电厂一、火力发电厂n包括发电机、励磁装置、厂用电系统和升压变

9、电站等。(3)电气系统电气系统一、火力发电厂一、火力发电厂n电能生产过程燃烧系统燃烧系统燃烧系统燃烧系统汽水系统汽水系统汽水系统汽水系统电气系统电气系统电气系统电气系统一、火力发电厂一、火力发电厂n燃煤发电厂 n燃油发电厂n燃气发电厂n余热发电厂n垃圾发电厂n工业废料发电厂4.类型类型(1)按燃料分按燃料分一、火力发电厂一、火力发电厂n中低压发电厂，PN25MW；n高压发电厂，PN100MW；n超高压发电厂，PN200MW；n亚临界压力发电厂，PN=3001000MW；n超临界压力发电厂，PN=600、800MW及以上。4.类型类型(2)按蒸汽压力和温度分按蒸汽压力和温度分一、火力发电厂一、火

10、力发电厂n凝汽式汽轮机发电厂n燃气轮机发电厂n内燃机发电厂n蒸汽燃气轮机发电厂4.类型类型(3)按原动机分按原动机分一、火力发电厂一、火力发电厂n凝汽式火力发电厂火电厂n只生产电能n效率较低，30%40%n供热式火力发电厂热电厂n既生产电能又供应热能n效率较高，60%70%4.类型类型(4)按输出能源分按输出能源分一、火力发电厂一、火力发电厂n优点：n布局灵活，装机容量的大小可按需要决定；n一次投资较小，建设周期较短。n缺点：n耗煤量大，发电成本高；n动力设备繁多，控制操作复杂，运行费用高；n启动时间长(几小时到十几小时)，启停费用高；n担负调峰、调频时，煤耗增加、事故增多；n对空气和环境的污

11、染大。5.优缺点优缺点二、水力发电厂二、水力发电厂n水的位能或动能1.一次能源一次能源2.主要设备主要设备n压力水管、水轮机、发电机3.生产过程生产过程n高处的水经压力水管推动水轮机转子旋转带动发电机转子旋转发电机发出电能n位能或动能机械能电能二、水力发电厂二、水力发电厂n坝后式水电厂n河床式水电厂4.类型类型(1)堤坝式水电厂：堤坝式水电厂：二、水力发电厂二、水力发电厂4.类型类型(1)堤坝式水电厂：堤坝式水电厂：n坝后式水电厂u厂房建在坝的后面，不承受上游水压二、水力发电厂二、水力发电厂4.类型类型(1)堤坝式水电厂：堤坝式水电厂：n河床式水电厂u厂房代替一部分坝体，也起拦水作用，直接承受

12、上游水压二、水力发电厂二、水力发电厂n建筑在山区水流湍急的河道上，或河床坡度较陡的地方，由引水渠道造成水头；n一般不需修坝或只修低堰。(2)引水式水电厂：引水式水电厂：4.类型类型二、水力发电厂二、水力发电厂n工作原理：n以一定水量作为能量载体，通过能量转换向电力系统提供电能。n在电力系统负荷低谷时，抽水，蓄能；n在电力系统负荷高峰时，放水，发电。n作用：n用于电网的调峰、填谷、备用、调频、调相4.类型类型(3)抽水蓄能式水电厂：抽水蓄能式水电厂：二、水力发电厂二、水力发电厂n优点：n发电成本低，n对环境没有污染，n运行灵活方便，n可防洪、灌溉、航运等。n缺点：n一次投资大，n建设周期长，n受

13、水文气象影响，n淹没土地、移民搬迁等。5.优缺点优缺点三、核能发电厂三、核能发电厂核电厂核电厂n核能（核裂变能）1.一次能源一次能源2.主要设备主要设备n核反应堆、蒸汽发生器、汽轮机、发电机 3.生产过程生产过程n核燃料在核反应堆中裂变产生热能产生蒸汽推动汽轮机转子旋转带动发电机转子旋转发电机发出电能n原子能热能机械能电能三、核能发电厂三、核能发电厂核电厂核电厂n压水堆：4.类型类型u用高压轻水作慢化剂、冷却剂，一回路系统和二回路系统分开三、核能发电厂三、核能发电厂核电厂核电厂4.类型类型n沸水堆（重水堆）：u用重水作冷却剂，水会沸腾，汽轮机等设备可能受污染三、核能发电厂三、核能发电厂核电厂核

14、电厂n优点：n可节省煤、石油和天然气及运输费用，n无需空气助燃，可建在地下、水下、山上。n缺点：n投资大5.优缺点优缺点四、其它形式发电四、其它形式发电1.风力发电：风力发电：容量小2.地热发电：地热发电：美国加州 旧金山 400MW3.潮汐发电：潮汐发电：法国 240MW4.太阳能发电太阳能发电5.磁流体发电磁流体发电6.垃圾发电垃圾发电7.生物发电生物发电8.1.3 变电所的类型变电所的类型 引言引言n电力系统由发电厂、变电所、线路和用户组成。变电所是联系发电厂和用户的中间环节。n根据变电所在电力系统中的地位，变电所可分成四类：n枢纽变电所n中间变电所n地区变电所n终端变电所一、枢纽变电所

15、一、枢纽变电所n位于电力系统的枢纽点，汇集多个电源，电压等级多为330500kV。n全所停电后，将引起系统解列，甚至出现瘫痪。二、中间变电所二、中间变电所 n高压侧以交换潮流为主，起系统交换功率的作用，或使长距离输电线路分段，一般汇集23个电源，电压为220330kV，同时又降压供给当地用户。n全所停电后，将引起区域电网解列。三、地区变电所三、地区变电所n高压侧电压一般为110220kV，向地区用户供电为主的变电所，这是一个地区或城市的主要变电所。n全所停电后，仅使该地区中断供电。四、终端变电所四、终端变电所n在输电线路的终端，接近负荷点，高压侧电压多为110 kV，经降压后直接向用户供电的变

16、电所。n全所停电后，只是用户受到损失。1.4 电气设备概述电气设备概述一、电气设备一、电气设备n为了满足电力生产和保证电力系统运行的安全稳定性和经济性，发电厂和变电站中安装有各种电气设备。n根据电气设备的作用不同，可将电气设备分为一次设备和二次设备。一、电气设备一、电气设备n生产、变换、输送、分配和使用电能的设备1.一次设备一次设备一、电气设备一、电气设备1.一次设备一次设备n发电机将机械能转换成电能，n电动机将电能转换成机械能，n变压器将电压升高或降低以满足输配电需要。生产和转换电能的设备n如发电机、电动机、变压器等。一、电气设备一、电气设备n如断路器、隔离开关、负荷开关、熔断器、接触器等。

17、n它们用于正常或事故时，将电路闭合或断开。1.一次设备一次设备 接通或断开电路的开关电器一、电气设备一、电气设备n如电抗器和避雷器等。1.一次设备一次设备 限制故障电流和防御过电压的保护电器n电抗器用于限制短路电流，n避雷器用于防御过电压。一、电气设备一、电气设备n如裸导体、电缆等。n用于传输电能或连接电气设备。1.一次设备一次设备 载流导体一、电气设备一、电气设备n由埋入土中的金属接地体（角钢、扁钢、钢管等）和连接用的接地线构成。n无论是电力系统中性点的工作接地，还是保护人身安全的保护接地，以及为了稳定电位、防止干扰的仪控接地，均同接地装置相连。1.一次设备一次设备 接地装置一、电气设备一、

18、电气设备n对一次设备和系统的运行状态进行测量、控制、监视和保护的设备2.二次设备二次设备一、电气设备一、电气设备n如电压互感器和电流互感器。n用于将高电压、大电流转换成低电压、小电流，供给测量仪表和保护装置使用。2.二次设备二次设备 仪用互感器一、电气设备一、电气设备n如电压表、电流表、功率表和电能表等。n用于测量电路中的电气参数。2.二次设备二次设备 测量表计一、电气设备一、电气设备n这些装置能反应系统不正常情况并进行监控和调节，或作用于断路器跳闸，将故障切除。2.二次设备二次设备 继电保护及自动装置一、电气设备一、电气设备n包括直流发电机组、蓄电池组和硅整流装置等。n供给控制、保护用的直流

19、电源和厂用直流负荷、事故照明用电等。2.二次设备二次设备 直流电源设备一、电气设备一、电气设备n操作电器（如各种类型的操作把手、按钮等）实现对电路的操作控制，n信号设备给出信号或显示运行状态标志，n控制电缆用于连接二次设备。2.二次设备二次设备 操作电器、信号设备及控制电缆二、电气接线二、电气接线n电气接线的含义：n在发电厂和变电所中，根据各种电气设备的作用和要求，按一定的方式用导体连接起来所形成的电路称为电气接线。n电气接线的类型：n由一次设备所连成的电路称为（电气）一次接线或电气主接线；n由二次设备所连成的电路称为（电气）二次接线。二、电气接线二、电气接线n电气主接线通常用电气主接线图来表示。n电气主接线图是用规定的图形符号和文字符号表示电气设备连接关系的一种图。n电气主接线表明电能汇集和分配的关系。n电气主接线图通常采用单线图表示，只有需要时才绘制三线图。