《发电厂电气部分》(G)

1、发电厂电气部分2013下期本课程学习内容第一章 能源与发电第二章 发电、变电和输电的电气部分第三章 常用计算的基本理论和方法第四章 电气主接线及设计第五章 厂用电接线及设计第六章 导体和电气设备的原理及选择第七章 配电装置第八章 发电厂和变电站的控制与信号第九章同步发电机和电力变压器的运行本课程的目的和任务 通过课堂讲授、多媒体教学、课外作业、课外自学及发电厂和变电所认识实习等教学环节，使学生了解现代大型发电厂的电能生产过程及特点；掌握发电厂和变电所电气主系统及高压电器的工作原理及应用，发电厂和变电所的控制与信号原理。 培养学生分析和解决发电厂及变电所电气部分技术问题的基本专业素质，掌握电气主

2、系统的一般设计方法。第一章 能源和发电1.1 绪论1.2 能源和电能1.3 火力发电厂1.4 水力发电厂1.5 核能发电厂1.1 绪 论一、我国电力工业发展概况1.装机容量、发电量迅速增长 统计数据从1882年国内第一台直流发电机开始，解放前装机容量不足185万kW至2006年装机容量达到到6亿kW ，期间经历了多阶段的跨越式发展。年份装机容量(万kW)装机容量在国际排位年发电量（亿kWh）年发电量在国际排位备注1949185214325建国前67年196011929594-装机容量突破1000万kW19871029054973-装机容量突破1亿199521722410069-装机容量突破2亿

3、1996236542107942基本解决全国性缺电局面2000319322136852装机容量突破3亿2004440702218702装机容量突破4亿2005517182249752装机容量突破5亿2006622002283442装机容量突破6亿表1-1我国各阶段电力发展情况表 2005年 500 GW 2004年 400 GW2000年 300 GW1995年 200 GW1987年 100GW1978年57.1GW1949年1,850MW中 国 发 电 装 机 容 量 变 化2007年底： 71329万千瓦（7.133亿千瓦）2008年底： 79253万千瓦（7.93亿千瓦）2009年底：

4、 87407 万千瓦（8.74亿千瓦）2.电网的建设有较大发展1971年以前：我国大陆电网最高电压等级为220kV；1972年：建成第一条330kV输电线路（刘家峡陕西关中，534km）；1981年：建成第一条500kV输电线路（河南平顶山武汉，595km）；1989年：建成第一条500kV直流输电线路（葛洲坝上海，1046km）；2005年：建成第一条750kV输电线路（青海官亭甘肃兰州东，146km）；2006年：我国首条1000kV特高压输电线路开关站在河南南阳奠基（晋东南南阳荆门，654km ）。3.电力设备的制造水平大大提高我国最大的地热电站：西藏羊八井第一、二地热电站总装机容量2.

5、518万KW；我国最大的风电场：内蒙古赤峰赛罕坝风电场总装机容量17万KW。第二大风电场是新疆达坂城风电场，其总装机容量14万KW；我国最大的潮汐电站：浙江省江厦潮汐电站总装机容量3200KW；我国最大的垃圾焚烧电厂：上海浦东垃圾焚烧电厂总装机容量1.7万KW。内蒙古赤峰赛罕坝风电场新疆达坂城风电场江厦潮汐电站 2005年10月24日广州首座垃圾电厂启用，日处理千吨垃圾发电。 垃圾倒进“垃圾储蓄坑”，然后送去焚烧发电 中央控制室（1）电源结构不尽合理：水电、核电及新能源发电比重偏小。（2）电网建设与电源建设不协调，供电可靠性偏低：我国电力建设长期以来“重发轻供”的情况十分突出。部分电网网架结构

6、不够坚强，出现窝电和缺电并存的现象；配电网仍不能满足用电需求增长的需要；供电可靠性偏低。（3）人均拥有装机容量和人均占有发电量较低：目前我国人均拥有装机容量和人均占有发电量不到世界平均水平的一半，约为发达国家的1/6和1/10。（4）技术经济指标平均水平不高：火电厂平均发电煤耗、供电煤耗、厂用电率、电网线损率等仍较高。（5）火电厂的污染物排放量高：火电厂的二氧化硫、氮氧化物和大量粉尘的排放尚未得到有效控制。（6）发供电设备质量问题较多，性能欠佳。二、差距三、发展规划1.大力发展水电 水能资源是可再生的清洁能源；在电力系统中，有一定比例的水电装机容量对系统调峰和安全经济运行极为有利；水电站的发电

7、成本低，水库可以综合利用。 发达国家水电的平均开发度已在60以上。我国水电装机容量居世界第2位，但仅开发了少部分，水电装机容量比例偏低。我国水电之最世界最大的水电站： 长江三峡电站世界最大的抽水蓄能电站： 广州抽水蓄能电站世界海拔最高的电站： 西藏羊卓雍湖抽水蓄能电站三峡电站广州抽水蓄能电站2.优化发展火电 火电厂的厂址不受限制，建设周期短，能较快发挥效益。建设一批大容量、高参数、环保型机组，并优化电源布局；淘汰一批不符合节能环保标准的小火电机组，实行上大压小、降低能源消耗、减少污染排放，并把压小作为上大的前提。东莞沙角C电厂2号汽轮发电机组3.积极发展核电 我国目前已经形成了浙江秦山、广东大

8、亚湾和江苏田湾等6个核电基地，拥有11台核电机组、约900多万KW的装机容量。 距世界水平仍有很大差距，目前全球核电占电能的比平均为17%，已有17个国家核电在本国发电量中的比重超过25%，而我国核发电量占总量不到2%，远不到世界平均水平，更远远低于法国85%、美国20%的水平。 核电在沿海地区是发展的必由之路，主要是在沿海一次能源短缺的广东、福建、浙江、江苏、辽宁、山东等省建设一批单机百万千瓦级的核电站；同时也探索在内地发展核电，主是在江西、湖南、安徽、吉林等省建设核电站。 至2020年，中国核电装机容量规划要达到4000万KW，约占整个电力装机容量的4%。秦山核电站江苏田湾核电站4.重点发

9、展电网，形成全国统一的联合电网 推进 “西电东送、南北互供、全国联网”的发展战略，建设多个1000KV交流工程、800KV直流工程。到2020年底，我国将建成覆盖华北、华中、华东地区的特高压交流同步电网，建成15个特高压直流工程；建设多个500KV交流工程、500KV直流工程。 随着三峡电站及其输变电工程建设的完成，到2010年已基本实现以三峡为中心的全国联网格局，并形成全国统一的联合电网。 我国在进行电网建设的同时，还不断推进中俄、中越之间的跨国电力联网工程。中国电网分布区域电网构成华北、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

10、 (40GW)区域电网互联1989年9月，500kVDC2001年5月，500kVAC2003年6月，500kVAC2003年9月，500kVAC2004年6月， 500kVDC2005年6月，直流背靠背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500kV或330kV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。5.因地制宜发展新能源发电，做好农村电气化建设 在边远农村和沿海岛屿，因地制宜建设小

11、水电、风力发电、生物质发电、潮汐发电、地热发电和太阳能发电等。 至2010年，风电装机容量超过500万KW，生物质发电装机容量达到550万KW，太阳能发电装机容量达到30万KW；到2020年，风电装机达3000万KW，生物质发电达到3000万KW，太阳能发电装机达220万KW。6.开发和节约并重，高度重视环境保护 在开发能源的同时，采取有效措施节约能源、降低损耗（煤耗、水耗、线损等），提高能源利用效率。实行电力发展与环境保护相协调的方针，使电力建设与环境保护“同步规划、同步实施、同步发展”。1.2 能源和电能一、能源的含义和分类一次能源：直接由自然界采用的能源。如煤、石油、天然气等。二次能源：

12、由一次能源经加工转换而获得的另一种形态的能源。如电力、汽油、煤气等。二、电能电是一种二次能源，是在各种发电厂内由其它能源（比如煤、水等天然能源）转换而来的。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。根据发电厂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、核电厂等类型。1.3 火力发电厂一、火电厂的分类按输出能源分为：1）凝汽式电厂：（200MW及以上的机组）容量大，靠近燃料产区（坑口、矿口），燃烧劣质煤。电能经高压或超高压线路送往负荷中心，单纯供电。 特点：水循环使用，即在汽轮机内作功后，蒸汽全部排入凝汽器冷却成水，又重新送回锅炉。蒸汽中含有的大量热量被浪费

13、。 效率低：3040。2）热电厂（几十到几百MW的机组）容量中小，靠近城市和负荷中心。电能在满足地方需求后，经高压线路送进电网，既供电又供热。特点：在汽轮机中段抽出已作功蒸汽，或直接供热给用户（化工、纺织、造纸、制药、公用事业和居民取暖等），或送给水加热器将水加热供给用户。效率高：可达6070。但运行方式不如凝汽式电厂灵活，因为需根据热需求调整出力。二、 火电厂的电能生产过程1. 主要组成两大部分：热力部分和电气部分也可分为三个系统：燃烧系统、汽水系统、电气系统三大核心设备：锅炉、汽轮机和发电机大型火力发电厂一般都有燃煤、锅炉、汽机、电气、化学、热工、水处理等车间（或称分场）。(1)火力发电厂

14、燃烧系统流程示意图 由锅炉、汽轮机、凝汽器、除氧器、加热器等设备及管道构成，包括给水系统、循环水系统和补充给水系统。(2) 汽水系统包括发电机、励磁装置、厂用电系统和升压变电站等。(3) 电气系统2、生产过程燃料的化学能热能热能传递给水、蒸汽和空气汽轮机轴上的机械能发电机送出的电能（加上励磁机送进的磁能）气流的动能(1)输煤系统煤矿经火车或轮船运到电厂存放在储煤场再经碎煤机打碎大块煤锅炉原煤仓经皮带：通过电磁分离器吸净铁屑(2)磨煤制粉系统煤从给煤机送至磨煤机，加上热风道来的热风煤被磨制和干燥后，送到粗粉分离器旋风分离器进行气粉分离热风进入排风机带上从给粉机来的煤粉由喷燃器喷入炉膛燃烧细粉进入

15、煤粉仓(3)风烟系统冷空气经送风机，进入空气预热器一部分热风送磨煤机，一部分热风直送喷燃器炉膛中热风与煤粉混合燃烧，产生大量热量烟气经吸风机引至烟囱，排入大气热量经过金属表面传给锅炉的水冷壁管、过热器、省煤器、空气预热器、除尘器(4)汽水系统给水泵打水经高压加热器、省煤器加热送入汽包汽包内的水经水冷壁下降管及下联箱进入上升管汽进入过热器，经蒸汽管道引入汽轮机蒸汽膨胀，高速冲击叶片，带动发电机转子转动水吸热汽化，汽水混合物上升到汽包进行汽水分离(4)汽水系统作功后蒸汽温度压力下降排入凝汽器冷却凝结成水循环使用(5)电气系统发电机发电除去厂用电后经变压器升压送入电网水力发电厂：水为原料，水轮机为原

16、动机，根据取水的方式不同，又可以分为：1)堤坝式水电厂 堤坝蓄水，抬高水位，形成发电水头。 坝后式：厂房在堤坝后面 河床式：厂房组成堤坝的一部分 2）引水式水电厂 不修堤坝，只由引水渠道形成发电水头。1.3 水力发电厂坝后式水电厂河床式水电厂3）混合式水电厂兼有堤坝式，引水式的特点。4）抽水蓄能电厂 利用深夜或丰水期剩余电力，使水轮机以水泵方式工作，将下游的水抽到高水位蓄水池内，再在需要时用来发电，作负荷调峰、填谷之用。火电和水电的简单比较1）火电厂投资相对少，建设工期相对短，但原料储量不如水电丰富，而且有污染。2）火电机组不如水电机组起停迅速，所以火电大多承担系统基荷，而水电既可承担基荷（丰水期），也可承担腰荷，以及调峰、调频、调相和各种备用任务。1.4 核能发电厂 基本原理同火力发电厂，只不过是用核反应堆和蒸发器代替了火力发电厂的锅炉设备。一个1000MW的火电厂一天燃煤9600t，同样大的核电厂只要3.3kg的U235。核分裂反应如何持续发生压水式核反应器示意图沸水式核反应器示意图其它能源发电1）太阳能2）风能3）地热4）潮汐5）燃料电池6）垃圾7）磁流体三种方法:1）直接将日光转换为电流。2）产生蒸汽推动发电机。3）利用日光将水分解，利用氢作为发电的燃料。 上述三种方法均须有稳定的日照及宽阔地带。太阳能发电利用聚热装置，将太阳热能聚集以产生蒸汽