发电厂电气绪论

发电厂电气绪论第一页，共74页。课程简介学习本课程的目的和意义树立工程观点，了解工程实际了解电力系统电能生产、传输及分配的过程掌握电气主系统的设计方法了解电气设备的控制及运行理论2第二页，共74页。电力系统构成3第三页，共74页。课程简介本课程的特点简单琐碎抽象理论与实践并重本课程是电力系统及其自动化专业模块的核心专业课，是对从事电力系统实际工作帮助最大的专业课程之一，其本身具有简单、抽象、理论与实践并重的特点4第四页，共74页。课程简介

发电厂电气部分一门重要的电力系统专业课课程主要讲述发电厂（变电站）一次系统的构成、设计及运行方面的基本理论和基本计算方法；同时讲述二次系统的基本原理及其控制与信号系统。特点：没有较复杂的理论推导和计算，与实际联系较密切，偏重工程应用。5第五页，共74页。三、使用教材及参考书（一）教材：《发电厂电气部分》（第四版）熊信银主编

朱永利副主编

中国电力出版社《发电厂变电站电气部分》6第六页，共74页。（二）参考书：《发电厂电气部分》范锡普水利水电出版社《发电厂电气部分》姚春球中国电力出版社《发电厂电气设备》楼樟达中国电力出版社《电力工程设计手册》

西北电力设计院《发电厂变电站电气部分》7第七页，共74页。《发电厂变电站电气部分》四、本课程考核形式：闭卷考试

课程成绩=期末考试成绩+课程设计成绩

平时成绩=出勤情况+作业单双周上课8第八页，共74页。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9第九页，共74页。课程学习内容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的运行第十章电力变压器的运行10第十页，共74页。绪论本章主要内容：☞我国电力工业发展简况；☞电力系统发展前景；☞介绍电力系统基本概念（补充）。学习目的：☞了解我国电力工业发展概况和电力工业发展前景；☞掌握电力系统的组成并了解其特点；☞掌握电力系统中电力网的概念及各种电压等级。为后期的学习奠定基础。11第十一页，共74页。一、我国电力工业发展概况－电力工业的起源：世界：第一座发电厂是1875年巴黎北火车站建成，直流发电机，做照明用。我国:

第一座火电

1×12kW——上海电气公司（1882年）蒸汽机带动的直流发电； 第一座水电2×240kW——昆明滇池石龙坝水电厂（1912年）电力先行12第十二页，共74页。一、我国电力工业发展概况－1、我国电力发展史（1）1882～1949年：发展迟缓

总装机容量：184.86万千瓦（居21位）；年发电量：43.1亿千瓦时（居25位）（2）1978～1995年：突飞猛进

总装机容量：2.1亿千瓦；1996年发电装机容量和年发电量均居世界第2位；（3）2007年：全国装机容量7.1329亿kW，全国发电量达到32559亿KWh。预计2020年前后全国发电机装机容量将超过美国，跃居世界第1位。电力先行13第十三页，共74页。五、电力系统的发展建国初期：大多是大城市发、供电系统；跨地区的电力系统有：东北中部和南部的154、220kV系统；东北东部的110kV系统（以丰满、水丰和镜泊湖水电厂等为中心）；冀北系统。本世纪初：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。14第十四页，共74页。一、我国电力工业发展概况－2、电厂规模、单机容量大幅度提高（1）火电厂（为主）最大的火电机组容量：100万kW；（玉环发电厂）最大的火电厂容量：454万kW（山东邹县电厂）（2）水电厂最大的水电机组容量：70万kW；（三峡水电厂）最大的水电厂容量：1820万kW（三峡水电厂）（3）核电厂最大的核电机组容量:100万kW（田湾核电厂）最大的核电厂容量：305万kW（秦山核电厂）（4）抽水蓄能电厂最大的抽水蓄能电厂容量：240万kW（广东抽水蓄能电厂，8×30万kW）电力先行15第十五页，共74页。一、我国电力工业发展概况－2、电力系统电压等级大幅提高（1）1972年：第一条330kV超高压输电线路建成；（2）1981年：第一条500kV超高压输电线路建成；（3）2005年：我国第一个超高压750kV输变电工程投入运行；（4）2006年：1000kV特高压试验示范工程正式奠基。电力先行我国1000kV特高压输电线路图片16第十六页，共74页。了解：我国高压直流输电情况：1988年：±500kV高压直流输电线路建成，

葛洲坝-上海南桥，输送容量：120万kW2006年：±800kV特高压直流输电工程开工。一、我国电力工业发展概况－电力先行17第十七页，共74页。一、我国电力工业发展概况1.装机容量、发电量迅速增长年份装机容量(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1882～1949185214325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2亿1996236542107942电力供需平衡，结束了持续20多年的全国性缺电局面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6亿18第十八页，共74页。2005年>500GW2004年>400GW2000年>300GW1995年>200GW1987年>100GW1978年57.1GW1949年1,850MW中国发电装机容量变化19第十九页，共74页。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：

87407万千瓦（8.74亿千瓦）2011年底：

102710万千瓦

（10.27亿千瓦）20第二十页，共74页。2005年全球装机容量占比对比图21第二十一页，共74页。

随着经济持续快速发展，全社会用电量增长速度也不断攀升。2002年6月以来，我国电力供应一直紧张。在这种情况下，各地又开始大规模地投资兴建电厂。2006年，电力供需基本平衡，缺电程度明显减轻。2007年，全国电力供需总体平衡，部分地区略有富余。22第二十二页，共74页。国内五大发电公司中国大唐集团公司中国国电集团公司中国华能集团公司中国华电集团公司中国电力投资集团洛阳首阳山发电厂

大唐洛阳热电厂大唐安阳热电厂

大唐三门峡发电厂

许昌龙岗发电厂

大唐信阳华豫发电23第二十三页，共74页。国内五大发电公司中国大唐集团公司中国国电集团公司中国华能集团公司中国华电集团公司中国电力投资集团国电河南电力有限公司

国电民权发电有限公司

国电濮阳热电有限公司

国电西峡发电有限公司

国电豫源发电有限公司

国电驻马店热电有限公司

24第二十四页，共74页。国内五大发电公司中国大唐集团公司中国国电集团公司中国华能集团公司中国华电集团公司中国电力投资集团华能沁北电厂华能洛阳瑞阳热电有限公司25第二十五页，共74页。国内五大发电公司中国大唐集团公司中国国电集团公司中国华能集团公司中国华电集团公司中国电力投资集团华电漯河发电有限公司

华电新乡渠东华电新乡宝山26第二十六页，共74页。国内五大发电公司中国大唐集团公司中国国电集团公司中国华能集团公司中国华电集团公司中国电力投资集团郑州热电厂南阳新光热电新乡火电厂开封火电厂平顶山姚孟电厂27第二十七页，共74页。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

）。28第二十八页，共74页。六、电力系统的发展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±500kVDC：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。29第二十九页，共74页。

线路全长约653.8千米，包括三站两线，起于山西省长治的晋东南变电站，经河南省南阳开关站，止于湖北省荆门变电站，联接华北、华中两大电网，已于2008年建成投运。中国电机工程学会理事长陆延昌用几组数字说明特高压电网的优势：

1回1000kV特高压交流输电线路输送功率接近500万千瓦，约为500kV线路的4～5倍；同时特高压交流线路在输送功率相同的情况下，可将最远送电距离延长3倍，而损耗只有500kV线路的25％～40％。输送同样的功率，采用1000kV线路与500kV线路相比，可节省60%土地资源.

1000kV电网简介（补充）：30第三十页，共74页。3.电力设备的制造水平大大提高

在地热、风力、潮汐、太阳能、生物质能等新能源发电方面，经多年的科技攻关及建设示范性电站或试验电站，已掌握了设计、制造和运行技术。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2.518万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。31第三十一页，共74页。内蒙古赤峰赛罕坝风电场32第三十二页，共74页。新疆达坂城风电场33第三十三页，共74页。江厦潮汐电站34第三十四页，共74页。

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自动化程度很高。35第三十五页，共74页。二、差距（1）电源结构不尽合理：水电、核电及新能源发电比重偏小。（见下页图）（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。近年来，电网建设与电源建设不协调、电网建设严重滞后。部分电网网架结构不够坚强，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。36第三十六页，共74页。37第三十七页，共74页。吴敬儒对中国电源结构的预测中国资深电力规划专家38第三十八页，共74页。39第三十九页，共74页。40第四十页，共74页。三、我国电力工业发展前景（一）体制管理

1993年4月，八届人大一次会议决定撤消能源部，重新成立电力工业部。

1998年3月，九届人大一次会议决定批准成立国家电力公司。

注意：国家电力公司的成立标志着我国电力工业管理体制由计划经济向社会主义市场经济转变，实现政企分开的历史性转折！41第四十一页，共74页。三、我国电力工业发展前景（二）电力工业任务

为国民经济各部门和人民生活供给充足、可靠、优质、廉价的电能。（三）电力工业发展目标

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。42第四十二页，共74页。三、我国电力工业发展前景1、节能减排，世纪之约“上大压小”，加快关停小火电机组。2、做好电力规划，加强电网建设电力规划就是根据社会经济发展的需求、能源资源和负荷的分布，确定合理的电源结构和战略布局，确立电网电压等级、输电方式和合理的网架结构等。43第四十三页，共74页。停电的危害

2003年8月14日，美国东北部和加拿大东部联合电力系统发生了大面积停电事故，共损失负荷61.80GW。

2008年1月中国雪灾面前，首当其冲的是电网。据不完全统计，全国电网系统共有15486条次线路停运（其中国家电网7984条次，南方电网7502条次），共有8709根（基）110千伏以上线路倒塔，共有1563座变电站停运。仅国家电网公司经营区域内农村低压线路受损10.5万千米、倒杆42.6万根。部分地市甚至出现了全城停电的严重问题。尤其是贵州省五十年来最严重的凝冻灾害，导致贵州电网解列运行，贵阳市一度进入一级停电状态。44第四十四页，共74页。三、我国电力工业发展前景3、电力工业现代化

电力工业现代化的标志：

☞特高压、大系统

☞大电厂、大机组

☞高度自动化我国电力工业发展目标：

优化发展火电；优先开发水电；积极发展核电45第四十五页，共74页。三、我国电力工业发展前景

优化发展火电规划以60万KW和100万KW火力发电机组为主，进一步发展110万KW、130万KW、160万KW的大型火力发电机组。46第四十六页，共74页。三、我国电力工业发展前景大力发展水电

水能资源是可再生的/清洁的能源；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。

47第四十七页，共74页。48第四十八页，共74页。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49第四十九页，共74页。三峡电站50第五十页，共74页。广州抽水蓄能电站51第五十一页，共74页。羊湖抽水蓄能电站52第五十二页，共74页。

积极发展核电

我国目前已经形成了浙江秦山、广东大亚湾和江苏田湾、岭澳核电站三个核电基地，拥有11台核电机组、约870万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和理平均为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，主要是在沿海经济发达而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%。53第五十三页，共74页。秦山核电站54第五十四页，共74页。大亚湾核电站55第五十五页，共74页。江苏田湾核电站56第五十六页，共74页。三、我国电力工业发展前景4、联合电力系统形成联合电力系统的优势：

1)各系统用电负荷的错峰效益；

2)提高供电可靠性、减少系统备用容量；

3)有利于安装单机容量较大的机组；

4)进行电力系统的经济调度；

5)调峰能力互相支援。57第五十七页，共74页。六、电力系统的发展区域电网构成华北、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)58第五十八页，共74页。六、电力系统的发展区域电网互联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59第五十九页，共74页。三、我国电力工业发展前景5、电力市场

所谓电力市场既是电能生产与运营的组织、指挥、控制和管理中心，也是电能商品集中交易与结算的场所。

我国电力体质改革的总体目标是：

建立全国统一、竞争开放、规范有序的电力市场。60第六十页，共74页。三、我国电力工业发展前景6、IT技术(InformationTechnology)IT技术在电力系统的应用：（1）各类电气设备的微机化（2）电力系统各类复杂计算由计算机自动实现。61第六十一页，共74页。三、我国电力工业发展前景7、洁净煤发电技术

洁净煤发电技术是指在最大限度地发挥煤作为发电能源的潜能，同时实现最少的污染物排放，达到煤的高效、清洁利用和发电。8、绿色能源的开发和利用

所谓绿色能源是指通过特定的发电设备，将风能、太阳能、生物质能、海洋能和地热等再生能源转换得来的电能，其最大特点是生产过程中不排放或很少排放对环境有害的废气和废水等污染物。62第六十二页，共74页。（补充）电力系统组成——1、基本概念（1）电力系统电力系统是由发电厂、变电所、输配电线路和用电设备有机连接起来的整体。☞发电厂---生产电能的工厂，把非电形式的能量转换成电能。

发电的形式有水力、火力、风力、核电、潮汐等。☞变电站---转换能量、变换电压的场所。

由电力变压器和配电装置组成。

☞输配电线路---输送和分配电能的线路☞用电设备（电力用户/负荷）---使用和消耗电能。63第六十三页，共74页。电力系统组成示意图G发电厂输电线路降压变电所配电线路电力用户电力系统升压变电所64第六十四页，共74页。

电力系统由发、输、变、配组成（生产、输送、分配、消费）65第六十五页，共74页。三、电力系统组成——1、基本概念（2）电力网

在电力系统中，由升压和降压变电所通过输、配电线路连接起来的部分。

按电压等级高低分类：

低压电网：380V

高压电网：3~330kV

超高压电网：500、750kV

特高压电网：1000kV及以上各省区都有，并形成了跨省区的多个大电网。按供电范围分类：

地方性电网：电压等级<