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1、发电厂电气部分,课程内容,绪论 电气主接线 厂用电 导体的发热和电动力 电气设备的原理与选择 配电装置 发电厂和变电站的控制和信号,第一章 绪 论,1.1 我国电力工业发展概况 1.2 发电厂的类型 1.3 变电站的类型 1.4 电气设备概述,1.1 我国电力工业发展概况,一、我国电力工业的起点,第一个发电厂： 1882年7月26日 上海电气公司 12kW 以蒸汽机带动的直流发电机 从电厂到外滩，沿街架线，供给照明用电 第一个水电厂： 1912年农历4月12日 云南昆明附近石龙坝水电厂 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,2014年 总装机容
2、量13.6亿千瓦 发电量达到55000亿千瓦时 水电30183万千瓦 火电91569万千瓦 核电1988万千瓦 风电9581万千瓦 并网光伏2652万千瓦 2014年我国6000千瓦及以上电厂供电标准煤耗318克/千瓦时，同比降低3克/千瓦时。,二、装机容量及发电量的增长,2015年 总装机容量*亿千瓦 发电量达到55500亿千瓦时 水电31900万千瓦 火电*万千瓦 核电2642.7万千瓦 风电12900万千瓦 光伏电站3712万千瓦，分布式606万千瓦,三、最大单机容量,最大火电机组： 1000 MW(华电国际邹县发电厂、华能玉环电厂，上海外高桥电厂) 最大水电机组： 770MW（溪洛渡
3、水电厂） 700 MW(三峡电厂) 550 MW(二滩水电厂) 320 MW(葛洲坝水电厂) 最大核电机组： 1000 MW(百万千瓦级)(大亚湾、岭澳、田湾) 1750MW（广东台山核电站）,四、最大发电厂(截至2011年),最大火电厂： 上海外高桥电厂 4300+2900+21000 =5000MW 浙江省宁波北仑港电厂，5600MW+21000= 5000MW 华电邹县电厂，4335+2600+21000 = 4540MW 最大水电厂： 三峡电厂(14+12(+6)700 MW = 18200(+4200)MW 溪洛渡13860MW（2015投产） 最大核电厂： 秦山核电站1300+26
4、50+2700 = 3000MW 最大抽水蓄能电厂： 广东抽水蓄能电厂8300 MW = 2400MW,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。,五、电力系统的发展,区域电网互联,1989年9月，500kVDC,2001年5月，500kVAC,2003年6月，500kVAC,2003年9月，500kVAC,2004年6月， 500kVDC,2005年6
5、月，直流背靠背,2011年12月，400kVDC,五、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。,晋东南南阳荆门1000kV输电线路,六、电力工业发展前景,电力工业的基本任务： 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。 电力工业的发展方向： 厂网分开，竞价上网，实现高度自动化，西电东
6、送，南北互供，走向联合电力系统。,六、电力工业发展前景,相关技术： 做好电力规划，加强电网建设 电力工业现代化 联合电力系统 电力市场 IT技术 谐波治理 洁净煤发电技术 绿色能源的开发和利用,1.2 发电厂的类型,引言,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,主要是煤，还有石油、天然气。,1. 一次能源（燃料）,2. 主要设备,锅炉、汽轮机、发电机及各种辅机。,3. 电能生产过程,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 化学能热能机械
7、能电能,一、火力发电厂,电能生产过程可分为三个系统： 燃烧系统 汽水系统 电气系统,一、火力发电厂,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。 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,一、火力发电厂,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,一、火力发电厂,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,一、火力发电厂,一、火力发电厂,电能生产过程,燃烧系统,汽水系统,电气系统,一、火力发电厂,燃煤发电厂 燃油发电厂 燃气发电厂 余热发电厂 垃圾发
8、电厂 工业废料发电厂,4. 类型,(1) 按燃料分,一、火力发电厂,中低压发电厂，PN25MW； 高压发电厂，PN100MW； 超高压发电厂，PN200MW； 亚临界压力发电厂，PN=3001000MW； 超临界压力发电厂，PN=600、800MW及以上。,4. 类型,(2) 按蒸汽压力和温度分,一、火力发电厂,凝汽式汽轮机发电厂 燃气轮机发电厂 内燃机发电厂 蒸汽燃气轮机发电厂,4. 类型,(3) 按原动机分,一、火力发电厂,凝汽式火力发电厂火电厂 只生产电能 效率较低，30%40% 供热式火力发电厂热电厂 既生产电能又供应热能 效率较高，60%70%,4. 类型,(4) 按输出能源分,一、
9、火力发电厂,优点： 布局灵活，装机容量的大小可按需要决定； 一次投资较小，建设周期较短。 缺点： 耗煤量大，发电成本高； 动力设备繁多，控制操作复杂，运行费用高； 启动时间长(几小时到十几小时)，启停费用高； 担负调峰、调频时，煤耗增加、事故增多； 对空气和环境的污染大。,5. 优缺点,二、水力发电厂,水的势能或动能,1. 一次能源,2. 主要设备,压力水管、水轮机、发电机,3. 生产过程,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 势能或动能机械能电能,二、水力发电厂,天然水能,可利用水能,旋转机械能,电能,二、水力发电厂,坝后式水电厂 河床式水电厂,4. 类型,(
10、1) 堤坝式水电厂：,二、水力发电厂,4. 类型,(1) 堤坝式水电厂：,坝后式水电厂,厂房建在坝的后面，不承受上游水压,二、水力发电厂,三峡水电站,二、水力发电厂,万家寨坝后式水电站,二、水力发电厂,4. 类型,(1) 堤坝式水电厂：,河床式水电厂,厂房代替一部分坝体，也起拦水作用，直接承受上游水压,二、水力发电厂,二、水力发电厂,葛州坝水电站,二、水力发电厂,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； 一般不需修坝或只修低堰。,(2) 引水式水电厂：,4. 类型,二、水力发电厂,二、水力发电厂,云南昆明石龙坝水电站是我国大陆的第一座水电站，其装机容量仅为2*24
11、0kW，1910年7月开工建设，1912年4月发电。,石龙坝水电站,二、水力发电厂,工作原理： 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。 在电力系统负荷低谷时，抽水，蓄能； 在电力系统负荷高峰时，放水，发电。 作用： 用于电网的调峰、填谷、备用、调频、调相,4. 类型,(3) 抽水蓄能式水电厂：,二、水力发电厂,二、水力发电厂,优点： 发电成本低， 对环境没有污染， 运行灵活方便， 可防洪、灌溉、航运等。 缺点： 一次投资大， 建设周期长， 受水文气象影响， 淹没土地、移民搬迁等。,5. 优缺点,三、核能发电厂核电厂,核能（核裂变能）,1. 一次能源,2. 主要设备,核反应堆、
12、蒸汽发生器、汽轮机、发电机,3. 生产过程,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 原子能热能机械能电能,三、核能发电厂核电厂,压水堆：,4. 类型,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、核能发电厂核电厂,三、核能发电厂核电厂,4. 类型,沸水堆：,用轻水作冷却剂，水会沸腾，汽轮机等设备可能受污染,三、核能发电厂核电厂,优点： 可节省煤、石油和天然气及运输费用， 无需空气助燃，可建在地下、水下、山上。 缺点： 投资大,5. 优缺点,秦山核电站,大亚湾核电站,岭澳核电站,田湾核电站,浙江三门核电站,四、其它形式发电,风力发电
13、：容量小 地热发电：美国加州 旧金山 400MW 潮汐发电：法国 240MW 太阳能发电 磁流体发电 垃圾发电 生物发电 ,1.3 变电所的类型,引言,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。 根据变电所在电力系统中的地位，变电所可分成四类： 枢纽变电所 中间变电所 地区变电所 终端变电所,一、枢纽变电所,位于电力系统的枢纽点，汇集多个电源，电压等级多为330500kV。 全所停电后，将引起系统解列，甚至出现瘫痪。,二、中间变电所,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。 全所停电后，将引起区域电网解列。,三、地区变电所,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。 全所停电后，仅使该地区中断供电。,四、终端变电所,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电所。 全所停电后，只是用户受到损失。,