绪论及第一章

发电厂电气部分李泽编辑课件绪论我国电力工业发展简介 电能具有便于输送、分配、使用、控制等优点，被广泛应用于现代工农业、交通运输、科学技术、国防建设及人民生活中，已成为不可缺少的二次能源。 电力工业的发展水平已成为衡量一个国家综合国力和现代化水平的重要标志。

1、我国具有丰富的能源资源 可开发利用的水能蕴藏量约为3.78亿kW，居世界首位。2、目前发电总量居世界第一

2011年，中国净发电量总额达到4.47万亿千瓦时，超过美国的年净发电量4.1万亿千瓦时，跃居世界第一！2012年，中国的年发电量达4.9万亿千瓦时，居世界第一位；装机容量达10.6亿千瓦，居世界第二位。3、我国第一个火力发电厂

1882年7月26日，上海安装发电，为蒸汽机带动的直流发电机，比世界上第一台火力发电机安装发电晚6个月。4、第一个水力电站

1912年农历4月12日与云南昆明蟑螂川的石龙坝水电站，2×240kW水轮发电机组。5、我国电力系统发展趋势 大机组、大电厂、大电网、超高压、自动化、信息化时期。电力行业的全国之最1、水电厂：三峡水电厂、980万千瓦；2、火电厂：山东邹县发电厂、454万千瓦；3、核电站：江苏田湾核电站，212万千瓦；4、火电机组：100万千瓦（山东邹县发电厂）5、核电机组：106万千瓦（江苏田湾核）；6、水电机组：70万千瓦（三峡水电厂）7、1974年：第一条330kV输电线路，刘家峡水电站至陕西关中；8、1981年：第一条500kV输电线路，河南姚孟火电厂至武汉。9、2010年为750千伏永登—金昌输变电工程和750千伏金昌—酒泉—安西输变电工程。中国直流输电规模居世界首位（1）截至2007年10月中国直流输电线路总长度达７０８５公里，输送容量达１８５６万千瓦，线路总长度和输送容量均居世界第一。（2）中国超高压直流输电工程的设计建设、运行管理和设备制造水平也已达到国际领先地位。（3）中国目前已建成并正式投入运行的直流输电工程包括：葛——沪；三——常；三——广；三——沪；天——广；贵——广Ⅰ回、ⅠⅠ回等７个超高压直流输电工程。

（4）10年6月18日，由中国南方电网有限责任公司独立组织实施的世界上第一个±800千伏直流输电工程——云广特高压直流输电工程正式竣工投产。（5）中国目前已成为世界上拥有直流输电工程最多、输送线路最长、容量最大的国家。在建１５个特高压直流输电工程。（6）2013年中国直流输电工程技术标准被国际电工协会定为国际标准。 为优化配置能源资源，中国正在实施发展特高压输电、大核电、大水电、大煤电的“一特三大”战略。 到２０２０年底，中国将建成覆盖华北、华中、华东地区的特高压交流同步电网，建成±８００千伏向家坝－上海、锦屏－苏南、溪洛渡－株洲、溪洛渡－浙西等特高压直流工程１５个，包括特高压直流换流站约３０座、线路约２．６万公里，输送容量达９４４０万千瓦。 我国电力工业的发展前景 电能，为二次能源，它清洁、无污染，便于控制、输送，通过用电设备来满足电力客户的不同需要。电是电能的一种表现形式。1、电能的优点（1）易于转换为其它形式能量（2）输送分配方便，易于操作和控制（3）用电控制易于实现自动化、提高产品质量和经济效益。2、电力工业的基本任务 为国民经济建设提供充足、可靠、优质、廉价的电能。3、电力工业发展需要做好的工作1）做好电力规划、加强电网建设2）电力工业现代化3）联合电力系统4）电力市场建设5）IT技术6）谐波治理7）洁净煤发电技术8）绿色能源的开发和利用4、电力科技水平 电力科技水平进入世界先进行列。1）超超临界燃煤发电技术2）高压超导电缆3）变电站设备巡查机器人4）厘米级微发电系统5）全永磁悬浮风力发电技术6）燃煤锅炉无添加剂脱硫、除尘、脱氮氧化物技术5、新能源发电技术成绩卓著（1）2010年底中国全年风力发电新增装机达1600万千瓦，累计装机容量达到4182.7万千瓦，首次超过美国，跃居世界第一。中国并网的风力发电能力约为22.94GW。（2）我国太阳能制造能力和太阳能利用面积已经达到世界第一；（3）水电装机发电容量世界第一；（4）核电引进建成910万千瓦，在建容量达到2000万千瓦，预计2020年可实现7000万千瓦的目标。我国新能源之最1）地热电站：西藏羊八井地热电站2.518万千瓦、世界12名；2）潮汐电站：浙江江夏潮汐电站3200kW；3）垃圾填埋气发电：杭州天子岭垃圾填埋气发电厂1940kW；4）垃圾焚烧电厂：上海浦东垃圾焚烧电厂1.7万千瓦；5）风电场：内蒙古赤峰赛罕坝风电场17万千瓦；6）太阳能发电：西藏那曲太阳能光伏电站100千瓦7）生物质发电：山东单县生物质发电场2.5万千瓦。第一章能源和发电能量的形式1、机械能：固体和流体的动能、势能、弹性能和表面张力能；2、热能：原子和分子运动的动能；3、化学能：原子核外化学反应释放的能量；4、辐射能：物质以电磁波形式释放的能量；5、核能：原子核内粒子间相互作用释放的能量；6、电能：电子运动产生的能量，他可以装化为各种不同的能量形式。能源含义和能源分类1、能源 人们取得能量的来源。包括已经开发可供直接使用的自然资源和经过加工或转换的能量来源。2、能源分类（1）按获得的方式分一次能源：指自然界中直接可以利用能量形态，如风、煤、石油、水能、天然气等；二次能源：只经过加工后形成的另一种形态的能源，如电力、汽油、蒸汽等。（2）按被利用的程度分为1）常规能源：在一定的历史时期和科学技术下，人们广泛使用的能源；2）新能源：指通过新方法、新技术开发的能源，如风力发电、太阳能、海洋能等。（3）按能否再生分1）可再生能源：自然界中科不断有规律得到补充的能源，如水、风、太阳能等；2）非再生能源：精力用不断减少和枯竭的能源，如石油、煤等；（4）按能源本身性质分1）含能体能源：可直接存储的能源，如煤、石油等；2）过程性能源：风、水、电等。3、能源资源 能源资源是指蕴藏于自然界中的各种能源。（1）煤（2）水（3）其他能源4、电能 电能的发现和利用使人类进入了电气化时代。电能的优点在于：（1）便于大规模生产和远距离输送（2）易于转换和控制（3）损耗小、效率高（4）无气体和噪声污染5、电力系统的组成电力系统发电厂—电源变电所—电压变换线路—形成闭合回路用户—负载输配电系统2、发电厂的类型发电厂火电厂水电厂凝汽式火电厂热电厂燃气轮机发电厂坝式水电站引水式水电站抽水蓄能电站坝后式坝内式溢流式岸边式地下式河床式核电厂新能源电厂海洋能发电风力发电地热发电太阳能发电单库单向式单库双向式双库式太阳能热发电太阳能光发电闪蒸地热发电双循环地热发电

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火力发电厂1.能量转换过程燃料的化学能→热能→机械能→电能2.火力发电厂三大主机锅炉、汽轮机、发电机3.火力发电厂生产过程

凝气式火力发电厂生产过程示意图见1-1▉

火力发电厂—基础电厂整个生产过程可分为三个系统1、燃料的化学能在锅炉中燃烧转化为热能，并加热锅炉中的水变为蒸汽成为燃烧系统；2、蒸汽进入汽轮机推动汽轮机的转子转动，将热能转变为机械能，称为汽水系统；3、由汽轮机带动发电机旋转，把机械能变为电能，称为电气系统。燃烧系统流程图煤斗磨煤机送风机锅炉空气预热器排粉风机除尘器引风机输煤皮带冷空气烟囱煤粉烟气至灰场灰渣泵细灰炉渣冲灰水煤热风冲灰水沟发电厂的汽水、电气系统1、锅炉；2、4过热气；3、5汽轮机；6、冷凝器；7、8给水泵；9、发电机；10、主变；11、断路器；11、隔离开关；12、母线；13、厂用变；14、厂用母线。

凝气式电站蒸汽仅用于发电，而热力化电站蒸汽除发电外，一部分还用来供热

（生产、采暖、通风、热水）

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水力发电厂——基础和调节电厂水电发电的特点▉

水力发电厂1.能量转换过程水能（势能）→机械能（动能）→电能2.水力发电厂分类（1）根据集中落差的方式：堤坝式（如图1-2河床式水电厂）、引水式、混合式；（2）根据运行的方式：有调节水电厂、无调节水电厂、抽水蓄能水电厂。▉

水力发电厂—河床式水力发电厂水电厂电力基本生产过程 从水库或水流较高处引水，利用水的流速或压力冲动水轮机，将水能转变成机械能，然后由水轮机带动发电机旋转，将机械能转变为电能。长江三峡水电站坝后式水电站葛州坝水电站图1—8引水式水电厂图1—9抽水蓄能电站1—堰；2—引水渠；3—压力水管；4—厂房1—压力水管；2—厂房；3—坝 图1—6坝后式水电厂图1—7河床式水电厂1—坝；2—压力钢管；3—厂房1—进水口；2—厂房；3—溢流坝3、抽水蓄能电站

实质相当一个极大容量的交流蓄电装置，改善系统运行调度。原理如下：天荒坪抽水蓄能电站

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核能发电厂——基础电厂核能发电厂特点▉

核电厂基本原理 核电厂是利用核能发电的电厂，这是一种大有发展前途的新能源，一般建在自然资源匮乏的缺电地区。

核电机组与普通火力发电机组不同的是以核反应堆和蒸汽发生器替代了锅炉设备，而汽轮机和发电机部分则基本相同。（1）原子核反应堆 是核电厂的核心部分，它是一个可以被控制的核裂变装置，以铀—235或铀—238（或铀—239）为燃料。（2）核电厂的分类 一般分为：压水堆和沸水堆核电厂两种。 一般都采用压水堆电厂，我国已建成发电的核电厂有大亚湾（2×900MW）和秦山核电厂（1×300MW）等。在安装和运行管理方面达到世界先进水平。大亚湾核电站一、压水堆核电厂1、压水堆核电厂的组成 压水堆核电厂主要由压水反应堆、反应堆冷却剂系统（简称一回路）、蒸汽和动力转换系统（又称二回路）、循环水系统、发电机和输配电系统及其辅助系统组成。 通常将一回路及辅助系统、专设安全设施和厂房称为核岛。 二回路及其辅助系统和厂房与常规火电厂系统和设备相似，称为常规岛。 电厂的其他部分，统称配套设施。 实质上，从生产的角度讲，核岛利用核能生产蒸汽，常规岛用蒸汽生产电能。2、工作原理 反应堆冷却剂系统将堆芯核裂变放出的热能带出反应堆并传递给二回路系统以产生蒸汽。通常把反应堆、反应堆冷却剂系统及其辅助系统合称为核供汽系统。 现代商用压水堆核电厂反应堆冷却剂系统一般有二至四条并联在反应堆压力容器上的封闭环路（见图2.2）。 每一条环路由一台蒸汽发生器、一台或两台反应堆冷却剂泵及相应的管通组成。

一回路系统：回路内的高温高压含硼水，由反应堆冷却剂泵输送，流经反应堆堆芯，吸收了堆芯核裂变放出的热能，再流进蒸汽发生器，通过蒸汽发生器传热管壁，将热能传给二回路蒸汽发生器给水，然后再被反应堆冷却剂泵送入反应堆。 如此循环往复，构成封闭回路。整个一回路系统设有一台稳压器，一回路系统的压力靠稳压器调节，保持稳定。 为了保证反应堆和反应堆冷却剂系统的安全运行，核电厂还设置了专设安全设施和一系列辅助系统。

二回路系统：由汽轮机发电机组、冷凝器、凝结水泵、给水加热器、除氧器、给水泵、蒸汽发生器、汽水分离再热器等设备组成。 蒸汽发生器的给水在蒸汽发生器吸收热量变成高压蒸汽，然后驱动汽轮发电机组发电，作功后的乏汽在冷凝器内冷凝成水，凝结水由凝结水泵输送，经低压加热器进入除氧器，除氧水由给水泵送入高压加热器加热后重新返回蒸汽发生器，如此形成热力循环。

循环水系统：主要用来为冷凝器提供冷却水。 在压水堆电厂，一回路系统的冷却剂与汽轮机回路工质是完全隔离的，这就是所谓的“间接循环”。 采用间接循环具有使二回路系统免受放射性玷污的优点，但它与采用直接循环的沸水堆核电厂（图2.3）相比，增加了蒸汽发生器。压水堆体积较小和控制要求简单等因素可以弥补这一不足，并使这种系统设计在经济上具有竞争力。二、沸水堆核电厂 沸水堆核电厂与压水堆核电厂相比最大的特点是：省去既大又贵的蒸汽发生器；蒸气直接进入汽轮发电机做工，有