發(fā)電廠電氣緒論

1、課程內(nèi)容課程內(nèi)容緒論緒論第一章第一章 能源與發(fā)電能源與發(fā)電第二章第二章 發(fā)電、變電和輸電的電氣部分發(fā)電、變電和輸電的電氣部分第三章第三章 常用計算的基本理論和方法常用計算的基本理論和方法第四章第四章 電氣主接線及設計電氣主接線及設計第五章第五章 廠用電接線及設計廠用電接線及設計第六章第六章 導體和電氣設備的原理與選擇導體和電氣設備的原理與選擇第七章第七章 配電裝置配電裝置 第八章第八章 發(fā)電廠和變電站的控制與信號發(fā)電廠和變電站的控制與信號課程特點：課程特點：n貼近工程實際（少理論、重工程）n內(nèi)容分散、前后聯(lián)系不強基本概念基本計算一次接線二次接線一次設備一、我國電力工業(yè)發(fā)展概況一、我國電力工業(yè)發(fā)

2、展概況二、電力工業(yè)發(fā)展前景二、電力工業(yè)發(fā)展前景三、本課程的目的和任務三、本課程的目的和任務一、我國電力工業(yè)發(fā)展簡況一、我國電力工業(yè)發(fā)展簡況1我國電力工業(yè)的起點我國電力工業(yè)的起點n第一臺發(fā)電機：n1879年5月28日，中國上海公共租界，以1臺10馬力(7.46kW)蒸汽機為動力，帶動自激式直流發(fā)電機，發(fā)出的電力點亮了第一盞電燈。1我國電力工業(yè)的起點我國電力工業(yè)的起點n第一家發(fā)電廠：n1882年7月26日 ，中國第一家電業(yè)公司上海電氣公司成立，創(chuàng)辦了中國第一家發(fā)電廠，安裝1臺16馬力(11.93kW)蒸汽發(fā)電機組，沿外灘架設6.4km的電線，沿線串接15盞弧光燈，供給照明用電。n同年9月25日，坐

3、落在黃浦江外灘的上海俱樂部等裝接電燈，成為第一批電燈用戶。n這家電廠比全球率先使用弧光燈的法國巴黎北火車站電廠晚建 7 年，比英國倫敦霍而蓬高架路電廠晚建 6 個月，但比美國紐約珠街電廠早建 2 個月，比日本東京電燈公司早建 5 年。2裝機容量及發(fā)電量的增長裝機容量及發(fā)電量的增長 裝機容量 185 6587 8500 13789 21722 31900 50841 96641 萬kW 年發(fā)電量 43 3006 3950 6213 10069 13685 24747 42278 億kWh 世界排名 21/25 8/6 4 3/2 2/2美國1958年水平人均85位，用電量為世界平均水平的1/33

4、最大單機容量最大單機容量n最大火電機組最大火電機組：n1000 MW(華電國際鄒縣發(fā)電廠、華能玉環(huán)電廠)n最大水電機組最大水電機組：n700 MW(三峽電廠)n550 MW(二灘水電廠)n320 MW(葛洲壩水電廠)n最大核電機組最大核電機組：n1000 MW(百萬千瓦級)(大亞灣、嶺澳、田灣)4最大發(fā)電廠最大發(fā)電廠n最大火電廠最大火電廠：n北侖電廠，5600MW + 21000 = 5000MWn鄒縣電廠，4335 + 2600 + 21000 = 4540MWn最大水電廠最大水電廠：n三峽電廠(14+12(+6)700 MW = 18200(+4200)MWn最大核電廠最大核電廠：n秦山核

5、電站1300 + 2650 + 2700 = 3000MWn最大抽水蓄能電廠最大抽水蓄能電廠：n廣東抽水蓄能電廠8300 MW = 2400MWn天荒坪抽水蓄能電廠6300 + 8300 = 4200MW5電力系統(tǒng)的發(fā)展電力系統(tǒng)的發(fā)展n建國初期：n大多是大城市發(fā)、供電系統(tǒng)；n跨地區(qū)的電力系統(tǒng)有：n東北中部和南部的154、220kV系統(tǒng)；n東北東部的110kV系統(tǒng)（以豐滿、水豐和鏡泊湖水電廠等為中心）；n冀北系統(tǒng)。n本世紀初：n已形成東北、華北、華東、華中、西北、西南、華南等七個跨省區(qū)域性電力系統(tǒng)。5電力系統(tǒng)的發(fā)展電力系統(tǒng)的發(fā)展n區(qū)域電網(wǎng)構成華北、華東、華中、南方電網(wǎng)的裝機容量已超過1億kW (

6、100GW)東北、西北電網(wǎng)的裝機容量也超過4000萬kW (40GW)5電力系統(tǒng)的發(fā)展電力系統(tǒng)的發(fā)展n區(qū)域電網(wǎng)互聯(lián)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2008年底，1000kVAC二、電力工業(yè)發(fā)展前景二、電力工業(yè)發(fā)展前景1電力工業(yè)的基本任務和發(fā)展方向電力工業(yè)的基本任務和發(fā)展方向n電力工業(yè)的基本任務：n為國民經(jīng)濟各部門和人民生活提供充足、可靠、優(yōu)質(zhì)、廉價的電能。n電力工業(yè)的發(fā)展方向：n廠網(wǎng)分開，競價上網(wǎng)，實現(xiàn)高度自動化，西電東送，南北互供，走向聯(lián)合電力系統(tǒng)

7、。2電力工業(yè)當前的相關技術電力工業(yè)當前的相關技術 節(jié)能減排 做好電力規(guī)劃，加強電網(wǎng)建設 電力工業(yè)現(xiàn)代化 聯(lián)合電力系統(tǒng) 電力市場 IT技術 潔凈煤發(fā)電技術 綠色能源的開發(fā)和利用三、本課程的目的和任務三、本課程的目的和任務1本課程的目的和任務本課程的目的和任務n通過課堂講授，使學生掌握發(fā)電廠和變電所電氣一次接線的基本形式和設計原則、方法，掌握二次接線的類型及分析方法；掌握主要一次設備的基本原理及型式；了解各類發(fā)電廠的電氣主接線及廠用接線特點；簡要了解電力系統(tǒng)中電氣接線和設備最新發(fā)展動態(tài)。2本課程的基本要求本課程的基本要求n學完本課程應達到以下基本要求：1)樹立工程觀點，并在解決實際工程問題能力方面

8、得到訓練。2)對電氣一次設備型式及其工作原理有深入的了解。3)掌握一次接線的基本形式，掌握一次系統(tǒng)的設計方法。4)能熟練地分析二次接線中斷路器控制與信號回路、中央信號回路的工作過程。詳細要求見本課程教學大綱！詳細要求見本課程教學大綱！3本課程的后續(xù)課程本課程的后續(xù)課程n后續(xù)課程：n發(fā)電廠電氣部分課程設計第一節(jié)第一節(jié) 能源和電能能源和電能第二節(jié)第二節(jié) 火力發(fā)電廠火力發(fā)電廠第三節(jié)第三節(jié) 水力發(fā)電廠水力發(fā)電廠第四節(jié)第四節(jié) 核能發(fā)電廠核能發(fā)電廠1.1 發(fā)電廠的類型發(fā)電廠的類型補充：補充：1.2 變電站的類型變電站的類型1.1 發(fā)電廠的類型發(fā)電廠的類型 引言引言n發(fā)電廠是把各種天然能源（一次能源），如煤

9、炭、水能、核能等轉(zhuǎn)換成電能的工廠。n根據(jù)所使用的一次能源的不同，發(fā)電廠可分為火力發(fā)電廠、水力發(fā)電廠、核能發(fā)電廠等。一、火力發(fā)電廠一、火力發(fā)電廠n主要是煤，還有石油、天然氣。1. 一次能源（燃料）一次能源（燃料）2. 主要設備主要設備n鍋爐、汽輪機、發(fā)電機及各種輔機。3. 電能生產(chǎn)過程電能生產(chǎn)過程n燃料在鍋爐里燃燒使水變成蒸汽推動汽輪機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)帶動發(fā)電機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)發(fā)電機產(chǎn)生電能n化學能熱能機械能電能一、火力發(fā)電廠一、火力發(fā)電廠n電能生產(chǎn)過程可分為三個系統(tǒng)：n燃燒系統(tǒng)n汽水系統(tǒng)n電氣系統(tǒng)一、火力發(fā)電廠一、火力發(fā)電廠n燃料的化學能在鍋爐燃燒中轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，加熱鍋爐中的水使之變?yōu)檎羝?。n燃燒系統(tǒng)由運煤、磨

10、煤、燃燒、風煙、灰渣等系統(tǒng)組成。(1) 燃燒系統(tǒng)燃燒系統(tǒng)一、火力發(fā)電廠一、火力發(fā)電廠(1) 燃燒系統(tǒng)燃燒系統(tǒng)運煤系統(tǒng)磨煤系統(tǒng)燃燒系統(tǒng)風煙系統(tǒng)灰渣系統(tǒng)一、火力發(fā)電廠一、火力發(fā)電廠n由鍋爐、汽輪機、凝汽器、除氧器、加熱器等設備及管道構成，n包括給水系統(tǒng)、循環(huán)水系統(tǒng)和補充給水系統(tǒng)。(2) 汽水系統(tǒng)汽水系統(tǒng)一、火力發(fā)電廠一、火力發(fā)電廠(2) 汽水系統(tǒng)汽水系統(tǒng)給水系統(tǒng)循環(huán)水系統(tǒng)補充給水系統(tǒng)一、火力發(fā)電廠一、火力發(fā)電廠n包括發(fā)電機、勵磁裝置、廠用電系統(tǒng)和升壓變電站等。(3) 電氣系統(tǒng)電氣系統(tǒng)一、火力發(fā)電廠一、火力發(fā)電廠(3) 電氣系統(tǒng)電氣系統(tǒng)一、火力發(fā)電廠一、火力發(fā)電廠n電能生產(chǎn)過程一、火力發(fā)電廠一、火力

11、發(fā)電廠n汽輪機和發(fā)電機一、火力發(fā)電廠一、火力發(fā)電廠n升壓變壓器一、火力發(fā)電廠一、火力發(fā)電廠n配電裝置一、火力發(fā)電廠一、火力發(fā)電廠n控制室一、火力發(fā)電廠一、火力發(fā)電廠n火電廠外景一、火力發(fā)電廠一、火力發(fā)電廠4. 類型類型(1) 按原動機分按原動機分(2) 按燃料分按燃料分(3) 按蒸汽壓力和溫度分按蒸汽壓力和溫度分(4) 按輸出能源分按輸出能源分n凝汽式火力發(fā)電廠火電廠n只生產(chǎn)電能n效率較低，30%40%n供熱式火力發(fā)電廠熱電廠n既生產(chǎn)電能又供應熱能n效率較高，60%70%一、火力發(fā)電廠一、火力發(fā)電廠n優(yōu)點：n布局靈活，裝機容量的大小可按需要決定；n一次投資較小，建設周期較短。n缺點：n耗煤量大

12、，發(fā)電成本高；n動力設備繁多，控制操作復雜，運行費用高；n啟動時間長(幾小時到十幾小時)，啟停費用高；n擔負調(diào)峰、調(diào)頻時，煤耗增加、事故增多；n對空氣和環(huán)境的污染大。5. 優(yōu)缺點優(yōu)缺點二、水力發(fā)電廠二、水力發(fā)電廠n水的位能或動能1. 一次能源一次能源2. 主要設備主要設備n壓力水管、水輪機、發(fā)電機3. 生產(chǎn)過程生產(chǎn)過程n高處的水經(jīng)壓力水管推動水輪機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)帶動發(fā)電機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)發(fā)電機發(fā)出電能n位能或動能機械能電能二、水力發(fā)電廠二、水力發(fā)電廠n壩后式水電廠n河床式水電廠4. 類型類型(1) 堤壩式水電廠：堤壩式水電廠：二、水力發(fā)電廠二、水力發(fā)電廠4. 類型類型(1) 堤壩式水電廠：堤壩式水電廠：n壩

13、后式水電廠u廠房建在壩的后面，不承受上游水壓二、水力發(fā)電廠二、水力發(fā)電廠4. 類型類型(1) 堤壩式水電廠：堤壩式水電廠：n河床式水電廠u廠房代替一部分壩體，也起攔水作用，直接承受上游水壓二、水力發(fā)電廠二、水力發(fā)電廠n三峽水電站二、水力發(fā)電廠二、水力發(fā)電廠n建筑在山區(qū)水流湍急的河道上，或河床坡度較陡的地方，由引水渠道造成水頭；n一般不需修壩或只修低堰。(2) 引水式水電廠：引水式水電廠：4. 類型類型二、水力發(fā)電廠二、水力發(fā)電廠n工作原理：n在電力系統(tǒng)負荷高峰時，放水，發(fā)電；n在電力系統(tǒng)負荷低谷時，抽水，蓄能。4. 類型類型(3) 抽水蓄能式水電廠：抽水蓄能式水電廠：n作用：n用于電網(wǎng)的調(diào)峰、

14、填谷、備用、調(diào)頻、調(diào)相二、水力發(fā)電廠二、水力發(fā)電廠n優(yōu)點：n發(fā)電成本低，n對環(huán)境沒有污染，n運行靈活方便，n可防洪、灌溉、航運等。n缺點：n一次投資大，n建設周期長，n受水文氣象影響，n淹沒土地、移民搬遷等。5. 優(yōu)缺點優(yōu)缺點三、核能發(fā)電廠三、核能發(fā)電廠核電廠核電廠n核能（核裂變能）1. 一次能源一次能源2. 主要設備主要設備n核反應堆、蒸汽發(fā)生器、汽輪機、發(fā)電機 3. 生產(chǎn)過程生產(chǎn)過程n核燃料在核反應堆中裂變產(chǎn)生熱能產(chǎn)生蒸汽推動汽輪機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)帶動發(fā)電機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)發(fā)電機發(fā)出電能n原子能熱能機械能電能三、核能發(fā)電廠三、核能發(fā)電廠核電廠核電廠n壓水堆：4. 類型類型u用高壓輕水作慢化劑、冷卻劑，一回

15、路系統(tǒng)和二回路系統(tǒng)分開三、核能發(fā)電廠三、核能發(fā)電廠核電廠核電廠4. 類型類型n沸水堆（重水堆）：u用重水作冷卻劑，水會沸騰，汽輪機等設備可能受污染三、核能發(fā)電廠三、核能發(fā)電廠核電廠核電廠n優(yōu)點：n可節(jié)省煤、石油和天然氣及運輸費用，n無需空氣助燃，可建在地下、水下、山上。n缺點：n投資大5. 優(yōu)缺點優(yōu)缺點四、其它形式發(fā)電四、其它形式發(fā)電1. 風力發(fā)電：風力發(fā)電：容量小2. 地熱發(fā)電：地熱發(fā)電：美國加州 舊金山 400MW3. 潮汐發(fā)電：潮汐發(fā)電：法國 240MW4. 太陽能發(fā)電太陽能發(fā)電5. 磁流體發(fā)電磁流體發(fā)電6. 垃圾發(fā)電垃圾發(fā)電7. 生物發(fā)電生物發(fā)電8. 1.2 變電所的類型變電所的類型 引言引言n電力系統(tǒng)由發(fā)電廠、變電所、線路和用戶組成。變電所（變電站）是聯(lián)系發(fā)電廠和用戶的中間環(huán)節(jié)。n根據(jù)變電所在電力系統(tǒng)中的地位，變電所可分成四類：n樞紐變電所n中間變電所n地區(qū)變電所n終端變電所一、樞紐變電所一、樞紐變電所n位于電力系統(tǒng)的樞紐點，匯集多個電源，電壓等級多為330500kV。n全所停電后，將引起系統(tǒng)解列，甚至出現(xiàn)癱瘓。二、中間變電所二、中間變電所 n高壓側以交換潮流為主，起系統(tǒng)交換功率的作用，或使長距離輸電線路分段，一般匯集2