發(fā)電廠電氣部分年改版

NorthChinaElectricPowerUniversityDepartmentofElectricalEngineering發(fā)電廠電氣部分ElectricalSystemsofPowerPlant

電氣教研室趙志英

機電學院課程簡介

發(fā)電廠電氣部分一門重要的電力系統(tǒng)專業(yè)課課程主要講述發(fā)電廠（變電站）一次系統(tǒng)的構成、設計及運行方面的基本理論和基本計算方法；同時講述二次系統(tǒng)的基本原理及其控制與信號系統(tǒng)。特點：沒有較復雜的理論推導和計算，與實際聯(lián)系較密切，偏重工程應用。課程簡介發(fā)電廠電氣部分電氣主接線和廠用電接線配電裝置—電器的組合及布置測量、控制與信號的構成及工作原理—二次系統(tǒng)高壓斷路器（開關電器）運行導體的發(fā)熱、電動力的計算同步發(fā)電機的運行變壓器的運行講課方式掌握基本理論，側(cè)重工程應用輔助教學手段：錄像、模型、圖片以講為主，自學為輔倡導討論、提出建議參考資料《發(fā)電廠電氣部分》戴憲濱

中國水利水電出版社《發(fā)電廠變電所電氣部分》劉寶貴等

中國電力出版社

《發(fā)電廠電氣部分》姚春球

中國電力出版社

第一章電力系統(tǒng)的基本概念1.電力系統(tǒng)的概念和組成

3.發(fā)電廠概述

4.電壓變換和電能傳輸5.

我國電力工業(yè)發(fā)展概況2.能源和電能第一節(jié)電力系統(tǒng)的概念和組成

電力系統(tǒng)由發(fā)、輸、變、配組成（生產(chǎn)、輸送、分配、消費）

第一節(jié)電力系統(tǒng)的概念和組成

電力系統(tǒng)由發(fā)、輸、變、配組成（生產(chǎn)、輸送、分配、消費）第二節(jié)能源和電能

世界是由物質(zhì)構成的，是客觀存在的；能量是物質(zhì)的屬性，是一切物質(zhì)運動的動力。能量既不能創(chuàng)造，也不能消滅，只能從一種形態(tài)轉(zhuǎn)換到另一種形態(tài)，并且遵守能量守恒定律。第二節(jié)能源和電能電能的優(yōu)點：便于大規(guī)模生產(chǎn)和遠距離輸送方便轉(zhuǎn)換和易于控制損耗小效率高無氣體和噪聲污染到目前為止，人類所認識的能量形式有：

1.

機械能

2.

熱能

3.

化學能4.

輻射能5.

核能6.

電能能源分類1.按獲得的方式分⑴一次能源自然界中現(xiàn)成存在，可直接取得和利用而不改變其本形態(tài)的能源例如：煤、石油、天然氣、水能、風能等⑵二次能源由一次能源經(jīng)加工轉(zhuǎn)換成的另一種形態(tài)的能源例如：電力、蒸汽、煤氣、焦碳、汽油等，它們使用方便，易于利用，是高品質(zhì)的能源能源分類2.

按被利用的程度分⑴常規(guī)能源在一定的歷史時期和科學技術水平下，已經(jīng)被人們廣泛利用的能源例如煤、石油、天然氣、水能等⑵新能源古老的能源采用先進的方法加以廣泛利用，以及用新發(fā)展的技術開發(fā)的能源例如太陽能、風能、海洋能、地熱能、生物質(zhì)能、氫能、核能等能源分類3.按能否再生分

⑴可再生能源自然界中可以不斷再生并有規(guī)律地得到補充的能源例如水能、風能、太陽能、海洋能等⑵非再生能源隨人類的利用而越來越少，總有枯竭之時的能源例如煤、石油、天然氣、核燃料等

能源分類4.按能源本身的性質(zhì)分⑴含能體能源可以直接儲存的能源例如：煤、石油、天然氣、核燃料、地熱、氫能等⑵過程性能源無法直接儲存的能源例如：水能、風能、海洋能、電能等能源分類5.按對環(huán)境的污染程度分

⑴清潔能源對環(huán)境無污染或污染很少的能源如太陽能、水能、海洋能等⑵非清潔能源對環(huán)境污染較大的能源如煤、石油等第三節(jié)發(fā)電廠概述

發(fā)電廠是把各種天然能源，如煤炭、水能、核能等轉(zhuǎn)換成電能的工廠。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。第三節(jié)發(fā)電廠概述一、火力發(fā)電廠

1.

一次能源（燃料）主要是煤，還有石油、天然氣。2.

主要設備鍋爐、汽輪機、發(fā)電機及各種輔機。3.

生產(chǎn)過程燃料在鍋爐里燃燒→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)生電能化學能→熱能→機械能→電能第三節(jié)發(fā)電廠概述第三節(jié)發(fā)電廠概述一、火力發(fā)電第三節(jié)雜發(fā)電廠概能述第三節(jié)層發(fā)電廠概忌述燃煤發(fā)電晴廠燃油發(fā)哥電廠燃氣發(fā)電牧廠余熱發(fā)裙電廠垃圾發(fā)褲電廠工業(yè)廢心料發(fā)電聞廠4.類型(1)按燃料肅分第三節(jié)裕發(fā)電焦廠概述中低壓發(fā)幼電廠，PN<25M攝W；高壓發(fā)電誦廠，PN<100域MW；超高壓屬發(fā)電廠張，PN<200祖MW；亞臨界談壓力發(fā)妹電廠，PN=300沉~100滔0MW；超臨界壓遇力發(fā)電廠姜，PN=60胞0、800紗MW及以上。4.類型(2)按蒸汽壓軌力和溫度唐分第三節(jié)阻發(fā)電虹廠概述凝汽式坐汽輪機莫發(fā)電廠燃氣輪機悄發(fā)電廠內(nèi)燃機發(fā)四電廠蒸汽—燃氣輪機童發(fā)電廠4.類型(3)按原動機謹分第三節(jié)乓發(fā)電屠廠概述火腔電狐廠凝汽式—效率低嘴（37~4鐵0%）、容量拳大，坑口嚴電廠熱電廠—效率高潮（67~桑70%）、容椒量小，霉城市區(qū)優(yōu)點：一嘴次投資較僻小；建設固周期較短缺點：刷發(fā)電成盡本高；拉對環(huán)境飼有污染4.類型(4)按輸出能蟻源分第三節(jié)會發(fā)電廠概勻述二、水力女發(fā)電廠1.一次能適源水的位能洲或動能2.主要設備壓力水郵管、水供輪機、巖發(fā)電機3.生產(chǎn)過抓程高處的水救經(jīng)壓力水凡管→推動載水輪機轉(zhuǎn)膜子旋轉(zhuǎn)→嗽帶動發(fā)電和機轉(zhuǎn)子旋屬轉(zhuǎn)→發(fā)電墓機發(fā)出電繞能位能或增動能→迷機械能兄→電能第三節(jié)獎發(fā)電厲廠概述水電粥廠4.類型堤壩式壩后式司：單獨歇筑壩，爺廠房在摟壩后（請三門峽軌）河床式：動廠房與壩置一起（葛影州壩）引水式：康河床坡度薪較大時混合式從：兼有遲堤壩式鐘與引水隊式抽水蓄愿能水電慰廠第三節(jié)倉發(fā)電廠概斧述(1)堤壩式水鋼電廠（壩后式勤）第三節(jié)腐發(fā)電廠概耳述(1)堤壩式驚水電廠（河床式）第三節(jié)篩發(fā)電宏廠概述(2)引水式奔水電廠留：第三節(jié)掉發(fā)電廠概免述(3)抽水蓄鍵能式水懲電廠：工作原臟理：以一定想水量作攪為能量潮載體呀，通過抹能量轉(zhuǎn)嗽換向電碌力系統(tǒng)安提供電分能。在電力系蔽統(tǒng)負荷低闖谷時，抽忘水，蓄能厲；在電力攪系統(tǒng)負傘荷高峰等時，放糖水，發(fā)吉電。用于電姻網(wǎng)的調(diào)融峰、填樂谷、備提用、調(diào)腫頻、調(diào)盤相。第三節(jié)示發(fā)電層廠概述三峽電站第三節(jié)幻玉發(fā)電廠概印述三峽電站第三節(jié)狀發(fā)電廠概董述第三節(jié)躺發(fā)電廠概字述三腿峽睜電歌站第三節(jié)蔥發(fā)電廠概賀述總投資603遇.3億元、六總工期12年兩個月紋、裝機容志量1260萬千瓦的境中國第二必大水站——溪洛渡水茫電站，已緞于2006年正式火開工。長江上陷再建兩哄個三峽軋工程的揭計劃已償經(jīng)啟動妻。將在艦長江上巴游金沙調(diào)江河段嫌興建溪漠洛渡、揉向家壩得、烏東絞德、白順鶴灘4座梯級之電站?？苓@4座電站報的總裝苗機容量帳達3850萬千瓦，羨總裝機容艱量和總發(fā)焰電量都超目過兩個三盡峽工程。已探明的扒最大水電培站在雅魯刪藏布的墨符脫，可裝抽機4380萬KW第三節(jié)傷發(fā)電敢廠概述優(yōu)點：發(fā)電成嫂本低；對環(huán)境跡沒有污暗染；運行靈活耐方便；可防洪、耗灌溉、航屬運等。缺點：一次投資控大；建設周扛期長；受水文仰氣象影及響；淹沒土態(tài)地、移鏈民搬遷宣等。第三節(jié)叮發(fā)電廠概陜述三、核蠟電廠1.一次能轉(zhuǎn)源核能（氣核蒸汽探發(fā)生系寫統(tǒng)代替渠鍋爐生乘產(chǎn)蒸汽卸系統(tǒng)）2.主要設限備核反應鬧堆、蒸科汽發(fā)生健器、汽設輪機、頃發(fā)電機3.生產(chǎn)過錘程核燃料識在核反克應堆中貫裂變產(chǎn)消生熱能校→產(chǎn)生垂蒸汽→繳推動汽帖輪機轉(zhuǎn)屯子旋轉(zhuǎn)者→帶動懼發(fā)電機轎轉(zhuǎn)子旋左轉(zhuǎn)→發(fā)剝電機發(fā)丟出電能原子能→莊熱能→機莫械能→電嚼能第三節(jié)樣發(fā)電陶廠概述核瓜能裂變能：一定能量論的中子撞慶擊重金屬話元素的核聽（鈾、钚貝）聚變能：不同輕方元素的肢原子核重進行聚畏合（氘注、氚）反應堆熱中子反刮應堆：鈾235為燃料，播低中子撞杏擊?？熘凶臃凑響眩衡?38、钚239為燃料，桑高速、高累能咽中子蠟撞擊，效忌率高。第三節(jié)伶發(fā)電廠概步述按減速劑遺分輕水堆（86%）壓力堆（PWR）：3/4沸水堆諸（BWR）重水堆石墨冷全卻堆我國秦寸山（30+2我*60+沾2*70萬kW）國準家自己誘設計制醒造大亞灣嶺（2*90萬kW）稼引進技日術第三節(jié)誰發(fā)電棚廠概述三、核幻玉電廠第三節(jié)聽發(fā)電廠概格述三、核電嬌廠第三節(jié)蝦發(fā)電套廠概述優(yōu)點：可節(jié)省頓煤、石謠油和天志然氣及煤運輸費克用；無需空惡氣助燃辟，可建畢在地下予、水下常、山上瞞；核電比膊火電壽及命長30年。缺點：投資大離；核電測：1.1槍~1.翠65萬元/kw；火電種：4000元/kw建設周期耳長。核電70個月；火因電：30個月第三節(jié)脖發(fā)電廠概車述四、新倍能源發(fā)岔電（一）蛇風力發(fā)笛電葉片秩風力機猶升雜速齒輪族發(fā)想電機特點：可再生伴能源，者綠色能拍源；過程性涼能源，慶不能直登接存儲們，具有為隨機性呢；技術要思求高代。第二節(jié)糕發(fā)電廠概桶述第二節(jié)率發(fā)電停廠概述第二節(jié)遙發(fā)電廠概窩述第三節(jié)齒發(fā)電以廠概述（二）太約陽能發(fā)電太陽能魯光熱發(fā)拐電太陽能掩光發(fā)電用反光怪鏡集熱染產(chǎn)生蒸聽汽，再妄用汽輪訂機來發(fā)兵電用光電勁池直接桑把太陽筍能轉(zhuǎn)化探為電能第三節(jié)發(fā)電形廠概述（三）帆其它形漸式發(fā)電潮汐發(fā)電憑：法國240M饑W地熱發(fā)資電：美國加州稼舊金灘山400M貿(mào)W生物發(fā)死電氫能發(fā)電垃圾發(fā)各電……第三節(jié)發(fā)猴電廠概舞述我國的能死源結(jié)構極猛不合理4.34.525.965.5目前電源鑒配置情況202懶0年電源配誕置情況第三節(jié)發(fā)電娃廠概述二、電源牙構成及展提望燃料電池蠅、太陽光賭、太陽能頓（分散型共）—21世紀新能感源熱核反仿應—不使用放乎射性材料恥的核能，2030年后實用傅化2050年時，臺電力供之應是現(xiàn)忠在的2~3倍（150秧00億KW.講h)核能約占54%，燃料萍電池等巨分散型狡電源和這電力儲萄存系統(tǒng)約占15%~隊20%第四節(jié)喂電壓變換飾和電能傳哄輸一、電犧壓變換電力變諒壓器升高或訴降低電每壓將不同電郵壓等級的舟電網(wǎng)相連莫系利用電暑磁感應濟作用，寫把一種線電壓的課交流電治能變換訪成頻率泉向同的渣另一種爛電壓的芬交流電愿能。第四節(jié)遣電壓臟變換和感電能傳栗輸五、電壓等倆級的電壓等級名的劃分電壓等級介的電壓等撒級的劃痛分100多年來林，輸電盆電壓由搞最初的13.8禿kV逐步發(fā)書展到20，35，66，110，134，220，330，345，400，500，735，750，765，100判0kV。輸電電壓盛一般分高明壓、超高早壓和特高姐壓。高壓(HV)：35~2嘆20kV；超高壓(EH叔V)：330完~750候kV；特高壓(UHV陸)：1000亂kV及以上。高壓直流曠（HVDC）：±600殺kV及以下番；特高浮壓直流沾（UHV莫DC）：±600驕kV以上，博包括±750想kV和±800效kV。第四節(jié)獨電壓變換濃和電能傳秤輸電力系袍統(tǒng)由發(fā)朽電廠、咱變電所辦、線路項和用戶躺組成。握變電所爛是聯(lián)系跌發(fā)電廠輕和用戶子的中間毒環(huán)節(jié)。根據(jù)變電橫所在電力掀系統(tǒng)中的切地位，變巡壽電所可分住成四類：1.樞紐變霧電所位于電隨力系統(tǒng)急的樞紐咬點，匯支集多個箱電源，告電壓等倘級多為330~點500k穗V。全所停耕電后，今將引起題系統(tǒng)解蔽列，甚嚇至出現(xiàn)庭癱瘓。第四節(jié)讀電壓毀變換和毫電能傳護輸高壓側(cè)法以交換決潮流為仔主，起咐系統(tǒng)交貼換功率別的作用貪，或使熔長距離毀輸電線器路分段射，一般宏匯集2~3個電源，肝電壓為220限~33逗0kV，同時飽又降壓蓋供給當死地用戶縮慧。全所停電織后，將引刪起區(qū)域電忽網(wǎng)解列。2.中間變良電站第四節(jié)腸電壓變換囑和電能傳自輸高壓側(cè)爺電壓一臘般為110~獅220k溫V，向地區(qū)終用戶供電捉為主的變元電所，這聽是一個地福區(qū)或城市卡的主要變旺電所。全所停棋電后，砍僅使該蹈地區(qū)中浩斷供電扒。在輸電昆線路的擴終端，暮接近負急荷點，側(cè)高壓側(cè)繞電壓多雄為110盡kV，經(jīng)降壓鵝后直接向忠用戶供電鑼的變電所貫。全所停取電后，英只是用美戶受到學損失。3.地區(qū)變電響站4.終端變睬電站第四節(jié)謊電壓屈變換和小電能傳碰輸二、電攻能傳輸電能傳輸交流輸電全方式變電所比慎換流站造劫價低；不會產(chǎn)賽生諧波撞；熄弧比較沸容易。直流輸電莊方式線路造告價低，眾運行費贏用低；不需要近串、并劇聯(lián)補償姻；直流輸電宜不存在穩(wěn)驢定性問題視；可以限似制互聯(lián)蒼系統(tǒng)的受短路容繭量輸電線壤路：架空線撫路電纜線裝路第四節(jié)膽電壓顫變換和臟電能傳世輸?shù)谒墓?jié)譯電壓惜變換和擦電能傳您輸電斷網(wǎng)杜圖第四節(jié)狠電壓華變換和精電能傳蔽輸三、輸盼電網(wǎng)絡廠網(wǎng)分家言前電網(wǎng)組仔成第四節(jié)迅電壓架變換和映電能傳后輸重新組箱合后的怖大區(qū)電涂網(wǎng)圖第四節(jié)他電壓變換悄和電能傳斬輸電力體制庸改革方案淹：1(電監(jiān)會)+2(電網(wǎng)公槐司)+5(發(fā)電集團)+4每(輔業(yè)集滾團)

兩家電網(wǎng)公司是國家電網(wǎng)公司、中國南方電網(wǎng)有限責任公司； ５家發(fā)電集團公司是中國華能集團公司、中國大唐集團公司、中國華電集團公司、中國國電集團公司和中國電力投資集團公司； ４家輔業(yè)集團公司是中國電力工程顧問集團公司、中國水電工程顧問集團公司、中國水利水電建設集團公司和中國葛洲壩集團公司。

第五節(jié)撒我國遣電力工第業(yè)發(fā)展砌概況第一個發(fā)匪電廠：188妻2年7月26日旱上海電屬氣公司12kW以蒸汽江機帶動內(nèi)的直流倚發(fā)電機從電廠到世外灘，沿致街架線，韻供給照明用電第一個書水電廠板：1912年5月28日器云南昆嶼明附近邀石龍壩紐奉水電廠裝有2臺240騾kW水輪發(fā)電狼機組1．中國景電力工攝業(yè)的起寬點第五節(jié)眉我國電力法工業(yè)發(fā)展廳概況裝機容量185斧658滾7傅8亞500縣1揪378湯9桿217仇22召31巡壽900談5紹084粒1萬kW年發(fā)電筐量43士300省6推395尖0旅6213或1僵0069聲13翅685偷24情747億kW·h世界排名21/2繪5竭8/則6陳4葉3/2重2/把2負2裝機容量及發(fā)電量的增長第五節(jié)我竄國電力返工業(yè)發(fā)閘展概況2．裝機容呈量及發(fā)電獻量的增長截至200抽7年底，晃總裝機矮容量為7132飼9萬kW，火電：554估42萬kW，占77.7芝3％；水電：145眼26萬kW，占20.嚷36％；核電：885萬kW，占1.24％；風電：403萬kW，占0.56％。全年發(fā)電所量為325案59億kW·虹h。2011年底多裝機宮容量達10.5除6億千瓦圾全付年發(fā)電早量469米28億kW·競h。第五節(jié)我國碗電力工業(yè)沒發(fā)展概況最大火巴電機組：100參0M仍W(華電國際終鄒縣發(fā)電遮廠、華能貫玉環(huán)電廠)最大水電忘機組：700熔MW(三峽電廠)550薪MW(二灘水電掛廠)320謀MW抽(葛洲壩水遣電廠)最大核喇電機組：1000濤MW(百萬千猛瓦級)(大亞灣卡、嶺澳梳、田灣)3、最大愚單機容職量第五節(jié)我惠國電力鴿工業(yè)發(fā)熄展概況最大火帝電廠：鄒縣電腔廠，4×33歐5+2×狂600+愁2×10些00=即454施0MW北侖港倆電廠，5×60止0MW蹄=30吉00MW最大水電害廠：三峽電廠(14董+12胳(+6暮))×拾700卷MW離=嫌182蒙00(朝+42叉00)鼻MW二灘水電欺廠6×55炸0MW蛾=33稠00MW最大核電挑廠：秦山核限電站1×3匠10+波2×6唱50+虹2×7踩20迅=3暗050腫MW最大抽綁水蓄能顏電廠：廣東抽水銀蓄能電廠8×30影0MW此=2劈燕400M胳W4、最大育發(fā)電廠第五節(jié)我國扒電力工業(yè)勤發(fā)展概況建國初姓期：大多是大孩城市發(fā)、吹供電系統(tǒng)糖；跨地區(qū)圈的電力察系統(tǒng)有可：東北中鍛部和南漫部的154、220上kV系統(tǒng)；東北東部展的110k強V系統(tǒng)（以速豐滿、水竹豐和鏡泊子湖水電廠閑等為中心宰）；冀北系統(tǒng)展。本世紀予初：已形成緣瑞東北、弟華北、插華東、困華中、令西北、泄西南、冰華南等說七個跨椒省區(qū)域耀性電力刊系統(tǒng)。第五節(jié)我晃國電力私工業(yè)發(fā)熔展概況1989年9月，±500驗kVD同C2001年5月，500塘kVA宏C200早3年6月，500k蘭VAC2003年9月，500威kVA議C2004年6月，±500k勿VDC2005年6月，直流背靠贏背區(qū)域電網(wǎng)淋互聯(lián)第五節(jié)我秩國電力功工業(yè)發(fā)箭展概況電網(wǎng)電稈壓等級第一條330k間VAC：1972年6月甘肅劉叉家峽-天水-陜西關悄中(眉縣)。第一條500k辜VAC：198干1年12月河南農(nóng)平頂山-湖北武削昌。第一條±500詳kVD稼C：1989年9月，湖汽北葛洲留壩-上海南果橋。第一條750k亂VAC：2005年9月青海裂官亭-甘肅蘭且州東。各電網(wǎng)綠已形成500座kV或330辜kV的骨干網(wǎng)園架。第五節(jié)我國汗電力工業(yè)葵發(fā)展概況5．電力系淘統(tǒng)第一條330k棒V交流輸電段線路于197駱2年建成，原由甘肅劉究家峽水電獸廠到陜西片關中。第一條500k下V交流輸吩電線路嗚于198鹽1年建成，藥由河南姚邊孟火電廠冷到武漢。第一條±500魄kV直流輸法電線路同于1989年建成渾，由湖繡北葛洲仔壩水電獲廠到上局海。第一條750栗kV交流輸么電線路擇將于年雖內(nèi)建成挨，由蘭睬州經(jīng)平洲涼到關旁中。第一條100害0kV交流輸土電線路姐：晉東雷南～南扣陽～荊熄門。途蹤蝶經(jīng)山西現(xiàn)、河南宅和湖北壓三省。光線路路暗徑全長末約650.記677k摟m（