緒論及第一章

發(fā)電廠電氣部分李澤編輯課件緒論我國(guó)電力工業(yè)發(fā)展簡(jiǎn)介 電能具有便于輸送、分配、使用、控制等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸、科學(xué)技術(shù)、國(guó)防建設(shè)及人民生活中，已成為不可缺少的二次能源。 電力工業(yè)的發(fā)展水平已成為衡量一個(gè)國(guó)家綜合國(guó)力和現(xiàn)代化水平的重要標(biāo)志。

1、我國(guó)具有豐富的能源資源 可開發(fā)利用的水能蘊(yùn)藏量約為3.78億kW，居世界首位。2、目前發(fā)電總量居世界第一

2011年，中國(guó)凈發(fā)電量總額達(dá)到4.47萬(wàn)億千瓦時(shí)，超過(guò)美國(guó)的年凈發(fā)電量4.1萬(wàn)億千瓦時(shí)，躍居世界第一！2012年，中國(guó)的年發(fā)電量達(dá)4.9萬(wàn)億千瓦時(shí)，居世界第一位；裝機(jī)容量達(dá)10.6億千瓦，居世界第二位。3、我國(guó)第一個(gè)火力發(fā)電廠

1882年7月26日，上海安裝發(fā)電，為蒸汽機(jī)帶動(dòng)的直流發(fā)電機(jī)，比世界上第一臺(tái)火力發(fā)電機(jī)安裝發(fā)電晚6個(gè)月。4、第一個(gè)水力電站

1912年農(nóng)歷4月12日與云南昆明蟑螂川的石龍壩水電站，2×240kW水輪發(fā)電機(jī)組。5、我國(guó)電力系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì) 大機(jī)組、大電廠、大電網(wǎng)、超高壓、自動(dòng)化、信息化時(shí)期。電力行業(yè)的全國(guó)之最1、水電廠：三峽水電廠、980萬(wàn)千瓦；2、火電廠：山東鄒縣發(fā)電廠、454萬(wàn)千瓦；3、核電站：江蘇田灣核電站，212萬(wàn)千瓦；4、火電機(jī)組：100萬(wàn)千瓦（山東鄒縣發(fā)電廠）5、核電機(jī)組：106萬(wàn)千瓦（江蘇田灣核）；6、水電機(jī)組：70萬(wàn)千瓦（三峽水電廠）7、1974年：第一條330kV輸電線路，劉家峽水電站至陜西關(guān)中；8、1981年：第一條500kV輸電線路，河南姚孟火電廠至武漢。9、2010年為750千伏永登—金昌輸變電工程和750千伏金昌—酒泉—安西輸變電工程。中國(guó)直流輸電規(guī)模居世界首位（1）截至2007年10月中國(guó)直流輸電線路總長(zhǎng)度達(dá)７０８５公里，輸送容量達(dá)１８５６萬(wàn)千瓦，線路總長(zhǎng)度和輸送容量均居世界第一。（2）中國(guó)超高壓直流輸電工程的設(shè)計(jì)建設(shè)、運(yùn)行管理和設(shè)備制造水平也已達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先地位。（3）中國(guó)目前已建成并正式投入運(yùn)行的直流輸電工程包括：葛——滬；三——常；三——廣；三——滬；天——廣；貴——廣Ⅰ回、ⅠⅠ回等７個(gè)超高壓直流輸電工程。

（4）10年6月18日，由中國(guó)南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司獨(dú)立組織實(shí)施的世界上第一個(gè)±800千伏直流輸電工程——云廣特高壓直流輸電工程正式竣工投產(chǎn)。（5）中國(guó)目前已成為世界上擁有直流輸電工程最多、輸送線路最長(zhǎng)、容量最大的國(guó)家。在建１５個(gè)特高壓直流輸電工程。（6）2013年中國(guó)直流輸電工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)被國(guó)際電工協(xié)會(huì)定為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。 為優(yōu)化配置能源資源，中國(guó)正在實(shí)施發(fā)展特高壓輸電、大核電、大水電、大煤電的“一特三大”戰(zhàn)略。 到２０２０年底，中國(guó)將建成覆蓋華北、華中、華東地區(qū)的特高壓交流同步電網(wǎng)，建成±８００千伏向家壩－上海、錦屏－蘇南、溪洛渡－株洲、溪洛渡－浙西等特高壓直流工程１５個(gè)，包括特高壓直流換流站約３０座、線路約２．６萬(wàn)公里，輸送容量達(dá)９４４０萬(wàn)千瓦。 我國(guó)電力工業(yè)的發(fā)展前景 電能，為二次能源，它清潔、無(wú)污染，便于控制、輸送，通過(guò)用電設(shè)備來(lái)滿足電力客戶的不同需要。電是電能的一種表現(xiàn)形式。1、電能的優(yōu)點(diǎn)（1）易于轉(zhuǎn)換為其它形式能量（2）輸送分配方便，易于操作和控制（3）用電控制易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、提高產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益。2、電力工業(yè)的基本任務(wù) 為國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)提供充足、可靠、優(yōu)質(zhì)、廉價(jià)的電能。3、電力工業(yè)發(fā)展需要做好的工作1）做好電力規(guī)劃、加強(qiáng)電網(wǎng)建設(shè)2）電力工業(yè)現(xiàn)代化3）聯(lián)合電力系統(tǒng)4）電力市場(chǎng)建設(shè)5）IT技術(shù)6）諧波治理7）潔凈煤發(fā)電技術(shù)8）綠色能源的開發(fā)和利用4、電力科技水平 電力科技水平進(jìn)入世界先進(jìn)行列。1）超超臨界燃煤發(fā)電技術(shù)2）高壓超導(dǎo)電纜3）變電站設(shè)備巡查機(jī)器人4）厘米級(jí)微發(fā)電系統(tǒng)5）全永磁懸浮風(fēng)力發(fā)電技術(shù)6）燃煤鍋爐無(wú)添加劑脫硫、除塵、脫氮氧化物技術(shù)5、新能源發(fā)電技術(shù)成績(jī)卓著（1）2010年底中國(guó)全年風(fēng)力發(fā)電新增裝機(jī)達(dá)1600萬(wàn)千瓦，累計(jì)裝機(jī)容量達(dá)到4182.7萬(wàn)千瓦，首次超過(guò)美國(guó)，躍居世界第一。中國(guó)并網(wǎng)的風(fēng)力發(fā)電能力約為22.94GW。（2）我國(guó)太陽(yáng)能制造能力和太陽(yáng)能利用面積已經(jīng)達(dá)到世界第一；（3）水電裝機(jī)發(fā)電容量世界第一；（4）核電引進(jìn)建成910萬(wàn)千瓦，在建容量達(dá)到2000萬(wàn)千瓦，預(yù)計(jì)2020年可實(shí)現(xiàn)7000萬(wàn)千瓦的目標(biāo)。我國(guó)新能源之最1）地?zé)犭娬荆何鞑匮虬司責(zé)犭娬?.518萬(wàn)千瓦、世界12名；2）潮汐電站：浙江江夏潮汐電站3200kW；3）垃圾填埋氣發(fā)電：杭州天子嶺垃圾填埋氣發(fā)電廠1940kW；4）垃圾焚燒電廠：上海浦東垃圾焚燒電廠1.7萬(wàn)千瓦；5）風(fēng)電場(chǎng)：內(nèi)蒙古赤峰賽罕壩風(fēng)電場(chǎng)17萬(wàn)千瓦；6）太陽(yáng)能發(fā)電：西藏那曲太陽(yáng)能光伏電站100千瓦7）生物質(zhì)發(fā)電：山東單縣生物質(zhì)發(fā)電場(chǎng)2.5萬(wàn)千瓦。第一章能源和發(fā)電能量的形式1、機(jī)械能：固體和流體的動(dòng)能、勢(shì)能、彈性能和表面張力能；2、熱能：原子和分子運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能；3、化學(xué)能：原子核外化學(xué)反應(yīng)釋放的能量；4、輻射能：物質(zhì)以電磁波形式釋放的能量；5、核能：原子核內(nèi)粒子間相互作用釋放的能量；6、電能：電子運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的能量，他可以裝化為各種不同的能量形式。能源含義和能源分類1、能源 人們?nèi)〉媚芰康膩?lái)源。包括已經(jīng)開發(fā)可供直接使用的自然資源和經(jīng)過(guò)加工或轉(zhuǎn)換的能量來(lái)源。2、能源分類（1）按獲得的方式分一次能源：指自然界中直接可以利用能量形態(tài)，如風(fēng)、煤、石油、水能、天然氣等；二次能源：只經(jīng)過(guò)加工后形成的另一種形態(tài)的能源，如電力、汽油、蒸汽等。（2）按被利用的程度分為1）常規(guī)能源：在一定的歷史時(shí)期和科學(xué)技術(shù)下，人們廣泛使用的能源；2）新能源：指通過(guò)新方法、新技術(shù)開發(fā)的能源，如風(fēng)力發(fā)電、太陽(yáng)能、海洋能等。（3）按能否再生分1）可再生能源：自然界中科不斷有規(guī)律得到補(bǔ)充的能源，如水、風(fēng)、太陽(yáng)能等；2）非再生能源：精力用不斷減少和枯竭的能源，如石油、煤等；（4）按能源本身性質(zhì)分1）含能體能源：可直接存儲(chǔ)的能源，如煤、石油等；2）過(guò)程性能源：風(fēng)、水、電等。3、能源資源 能源資源是指蘊(yùn)藏于自然界中的各種能源。（1）煤（2）水（3）其他能源4、電能 電能的發(fā)現(xiàn)和利用使人類進(jìn)入了電氣化時(shí)代。電能的優(yōu)點(diǎn)在于：（1）便于大規(guī)模生產(chǎn)和遠(yuǎn)距離輸送（2）易于轉(zhuǎn)換和控制（3）損耗小、效率高（4）無(wú)氣體和噪聲污染5、電力系統(tǒng)的組成電力系統(tǒng)發(fā)電廠—電源變電所—電壓變換線路—形成閉合回路用戶—負(fù)載輸配電系統(tǒng)2、發(fā)電廠的類型發(fā)電廠火電廠水電廠凝汽式火電廠熱電廠燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電廠壩式水電站引水式水電站抽水蓄能電站壩后式壩內(nèi)式溢流式岸邊式地下式河床式核電廠新能源電廠海洋能發(fā)電風(fēng)力發(fā)電地?zé)岚l(fā)電太陽(yáng)能發(fā)電單庫(kù)單向式單庫(kù)雙向式雙庫(kù)式太陽(yáng)能熱發(fā)電太陽(yáng)能光發(fā)電閃蒸地?zé)岚l(fā)電雙循環(huán)地?zé)岚l(fā)電

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火力發(fā)電廠1.能量轉(zhuǎn)換過(guò)程燃料的化學(xué)能→熱能→機(jī)械能→電能2.火力發(fā)電廠三大主機(jī)鍋爐、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)3.火力發(fā)電廠生產(chǎn)過(guò)程

凝氣式火力發(fā)電廠生產(chǎn)過(guò)程示意圖見(jiàn)1-1▉

火力發(fā)電廠—基礎(chǔ)電廠整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程可分為三個(gè)系統(tǒng)1、燃料的化學(xué)能在鍋爐中燃燒轉(zhuǎn)化為熱能，并加熱鍋爐中的水變?yōu)檎羝蔀槿紵到y(tǒng)；2、蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)推動(dòng)汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，稱為汽水系統(tǒng)；3、由汽輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，把機(jī)械能變?yōu)殡娔?，稱為電氣系統(tǒng)。燃燒系統(tǒng)流程圖煤斗磨煤機(jī)送風(fēng)機(jī)鍋爐空氣預(yù)熱器排粉風(fēng)機(jī)除塵器引風(fēng)機(jī)輸煤皮帶冷空氣煙囪煤粉煙氣至灰場(chǎng)灰渣泵細(xì)灰爐渣沖灰水煤熱風(fēng)沖灰水溝發(fā)電廠的汽水、電氣系統(tǒng)1、鍋爐；2、4過(guò)熱氣；3、5汽輪機(jī)；6、冷凝器；7、8給水泵；9、發(fā)電機(jī)；10、主變；11、斷路器；11、隔離開關(guān)；12、母線；13、廠用變；14、廠用母線。

凝氣式電站蒸汽僅用于發(fā)電，而熱力化電站蒸汽除發(fā)電外，一部分還用來(lái)供熱

（生產(chǎn)、采暖、通風(fēng)、熱水）

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水力發(fā)電廠——基礎(chǔ)和調(diào)節(jié)電廠水電發(fā)電的特點(diǎn)▉

水力發(fā)電廠1.能量轉(zhuǎn)換過(guò)程水能（勢(shì)能）→機(jī)械能（動(dòng)能）→電能2.水力發(fā)電廠分類（1）根據(jù)集中落差的方式：堤壩式（如圖1-2河床式水電廠）、引水式、混合式；（2）根據(jù)運(yùn)行的方式：有調(diào)節(jié)水電廠、無(wú)調(diào)節(jié)水電廠、抽水蓄能水電廠。▉

水力發(fā)電廠—河床式水力發(fā)電廠水電廠電力基本生產(chǎn)過(guò)程 從水庫(kù)或水流較高處引水，利用水的流速或壓力沖動(dòng)水輪機(jī)，將水能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能，然后由水輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。長(zhǎng)江三峽水電站壩后式水電站葛州壩水電站圖1—8引水式水電廠圖1—9抽水蓄能電站1—堰；2—引水渠；3—壓力水管；4—廠房1—壓力水管；2—廠房；3—壩 圖1—6壩后式水電廠圖1—7河床式水電廠1—壩；2—壓力鋼管；3—廠房1—進(jìn)水口；2—廠房；3—溢流壩3、抽水蓄能電站

實(shí)質(zhì)相當(dāng)一個(gè)極大容量的交流蓄電裝置，改善系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)度。原理如下：天荒坪抽水蓄能電站

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核能發(fā)電廠——基礎(chǔ)電廠核能發(fā)電廠特點(diǎn)▉

核電廠基本原理 核電廠是利用核能發(fā)電的電廠，這是一種大有發(fā)展前途的新能源，一般建在自然資源匱乏的缺電地區(qū)。

核電機(jī)組與普通火力發(fā)電機(jī)組不同的是以核反應(yīng)堆和蒸汽發(fā)生器替代了鍋爐設(shè)備，而汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)部分則基本相同。（1）原子核反應(yīng)堆 是核電廠的核心部分，它是一個(gè)可以被控制的核裂變裝置，以鈾—235或鈾—238（或鈾—239）為燃料。（2）核電廠的分類 一般分為：壓水堆和沸水堆核電廠兩種。 一般都采用壓水堆電廠，我國(guó)已建成發(fā)電的核電廠有大亞灣（2×900MW）和秦山核電廠（1×300MW）等。在安裝和運(yùn)行管理方面達(dá)到世界先進(jìn)水平。大亞灣核電站一、壓水堆核電廠1、壓水堆核電廠的組成 壓水堆核電廠主要由壓水反應(yīng)堆、反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱一回路）、蒸汽和動(dòng)力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)（又稱二回路）、循環(huán)水系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)和輸配電系統(tǒng)及其輔助系統(tǒng)組成。 通常將一回路及輔助系統(tǒng)、專設(shè)安全設(shè)施和廠房稱為核島。 二回路及其輔助系統(tǒng)和廠房與常規(guī)火電廠系統(tǒng)和設(shè)備相似，稱為常規(guī)島。 電廠的其他部分，統(tǒng)稱配套設(shè)施。 實(shí)質(zhì)上，從生產(chǎn)的角度講，核島利用核能生產(chǎn)蒸汽，常規(guī)島用蒸汽生產(chǎn)電能。2、工作原理 反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)將堆芯核裂變放出的熱能帶出反應(yīng)堆并傳遞給二回路系統(tǒng)以產(chǎn)生蒸汽。通常把反應(yīng)堆、反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)及其輔助系統(tǒng)合稱為核供汽系統(tǒng)。 現(xiàn)代商用壓水堆核電廠反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)一般有二至四條并聯(lián)在反應(yīng)堆壓力容器上的封閉環(huán)路（見(jiàn)圖2.2）。 每一條環(huán)路由一臺(tái)蒸汽發(fā)生器、一臺(tái)或兩臺(tái)反應(yīng)堆冷卻劑泵及相應(yīng)的管通組成。

一回路系統(tǒng)：回路內(nèi)的高溫高壓含硼水，由反應(yīng)堆冷卻劑泵輸送，流經(jīng)反應(yīng)堆堆芯，吸收了堆芯核裂變放出的熱能，再流進(jìn)蒸汽發(fā)生器，通過(guò)蒸汽發(fā)生器傳熱管壁，將熱能傳給二回路蒸汽發(fā)生器給水，然后再被反應(yīng)堆冷卻劑泵送入反應(yīng)堆。 如此循環(huán)往復(fù)，構(gòu)成封閉回路。整個(gè)一回路系統(tǒng)設(shè)有一臺(tái)穩(wěn)壓器，一回路系統(tǒng)的壓力靠穩(wěn)壓器調(diào)節(jié)，保持穩(wěn)定。 為了保證反應(yīng)堆和反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)的安全運(yùn)行，核電廠還設(shè)置了專設(shè)安全設(shè)施和一系列輔助系統(tǒng)。

二回路系統(tǒng)：由汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組、冷凝器、凝結(jié)水泵、給水加熱器、除氧器、給水泵、蒸汽發(fā)生器、汽水分離再熱器等設(shè)備組成。 蒸汽發(fā)生器的給水在蒸汽發(fā)生器吸收熱量變成高壓蒸汽，然后驅(qū)動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電，作功后的乏汽在冷凝器內(nèi)冷凝成水，凝結(jié)水由凝結(jié)水泵輸送，經(jīng)低壓加熱器進(jìn)入除氧器，除氧水由給水泵送入高壓加熱器加熱后重新返回蒸汽發(fā)生器，如此形成熱力循環(huán)。

循環(huán)水系統(tǒng)：主要用來(lái)為冷凝器提供冷卻水。 在壓水堆電廠，一回路系統(tǒng)的冷卻劑與汽輪機(jī)回路工質(zhì)是完全隔離的，這就是所謂的“間接循環(huán)”。 采用間接循環(huán)具有使二回路系統(tǒng)免受放射性玷污的優(yōu)點(diǎn)，但它與采用直接循環(huán)的沸水堆核電廠（圖2.3）相比，增加了蒸汽發(fā)生器。壓水堆體積較小和控制要求簡(jiǎn)單等因素可以彌補(bǔ)這一不足，并使這種系統(tǒng)設(shè)計(jì)在經(jīng)濟(jì)上具有競(jìng)爭(zhēng)力。二、沸水堆核電廠 沸水堆核電廠與壓水堆核電廠相比最大的特點(diǎn)是：省去既大又貴的蒸汽發(fā)生器；蒸氣直接進(jìn)入汽輪發(fā)電機(jī)做工，有