發電廠廠電氣氣部分分教材：：《發電廠廠電氣氣部分分》(第三版版)華中科科技大大學熊熊信銀銀主編編華北電電力大大學朱朱永利利副主主編課程內容容緒論電氣主接接線廠用電導體的發發熱和電電動力電氣設備備的原理理與選擇擇配電裝置置發電廠和和變電站站的控制制和信號號第一章緒緒論論§1.1我國電力力工業發發展概況況§1.2發電廠的的類型§1.3變電站的的類型§1.4電氣設備備概述§1.1我國電力力工業發發展概況況一、我國國電力工工業的起起點第一個發發電廠：1882年7月26日上上海電氣氣公司12kW以蒸汽機帶動動的直流發電電機從電廠到外灘灘，沿街架線線，供給照明明用電第一個水電廠廠：1912年農歷4月12日云南昆昆明附近石龍龍壩水電廠裝有2臺240kW水輪發電機組組二、裝機容量量及發電量的的增長裝機容量1856587850013789217223190050841萬kW年發電量43300639506213100691368524747億kW·h世界排名21/258/643/22/2二、裝機容量量及發電量的的增長截至2007年底，總裝機機容量為71329萬kW，火電：55442萬kW，占77.73％；水電：14526萬kW，占20.36％；核電：885萬kW，占1.24％；風電：403萬kW，占0.56％。全年發電量為為32559億kW·h。三、最大單機機容量最大火電機組組：1000MW(華電國際鄒縣發電廠、、華能玉環電廠廠)最大水電機組組：700MW(三峽電廠)550MW(二灘水電廠)320MW(葛洲壩水電廠廠)最大核電機組組：1000MW(百萬千瓦級)(大亞灣、嶺澳澳、田灣)四、最大發電電廠最大火電廠：鄒縣電廠，4×335+2×600+2×1000=4540MW北侖港電廠，，5×600MW=3000MW最大水電廠：三峽電廠(14+12(+6))×700MW=18200(+4200)MW二灘水電廠6×550MW=3300MW最大核電廠：秦山核電站1×300+2×650+2×700=3000MW最大抽水蓄能能電廠：廣東抽水蓄能能電廠8×300MW=2400MW五、電力系統統的發展建國初期：大多是大城市市發、供電系系統；跨地區的電力力系統有：東北中部和南南部的154、220kV系統；東北東部的110kV系統（以豐滿滿、水豐和鏡鏡泊湖水電廠廠等為中心））；冀北系統。本世紀初：已形成東北、、華北、華東東、華中、西西北、西南、、華南等七個個跨省區域性性電力系統。。五、電力系統統的發展區域電網構成成華北、華東、、華中、南方方電網的裝機機容量已超過過1億kW(100GW)東北、西北電電網的裝機容容量也超過4000萬kW(40GW)五、電力系統統的發展區域電網互聯聯1989年9月，±500kVDC2001年5月，500kVAC2003年6月，500kVAC2003年9月，500kVAC2004年6月，±500kVDC2005年6月，直流背靠背五、電力系統統的發展電網電壓等級級第一條500kVAC：1981年12月河南平平頂山-湖北武昌昌。第一條330kVAC：1972年6月甘肅劉劉家峽-天水-陜西關中中(眉縣)。各電網已已形成500kV或330kV的骨干網網架。第一條±500kVDC：1989年9月，湖北北葛洲壩壩-上海南橋橋。第一條750kVAC：2005年9月青海官亭亭-甘肅蘭州州東。六、電力力工業發發展前景景電力工業業的基本本任務：：為國民民經濟濟各部部門和和人民民生活活提供供充足足、可可靠、、優質質、廉廉價的的電能能。電力工工業的的發展展方向向：廠網分分開，，競價價上網網，實實現高高度自自動化化，西西電東東送，，南北北互供供，走走向聯聯合電電力系系統。。六、電電力工工業發發展前前景相關技技術：：做好電電力規規劃，，加強強電網網建設設電力工工業現現代化化聯合電電力系系統電力市市場IT技術諧波治治理潔凈煤煤發電電技術術綠色能能源的的開發發和利利用§1.2發電廠廠的類類型引言發電廠廠是把把各種種天然然能源源，如如煤炭炭、水水能、、核能能等轉轉換成成電能能的工工廠。。根據所所使用用的一一次能能源的的不同同，發發電廠廠可分分為火火力發發電廠廠、水水力發發電廠廠、核核能發發電廠廠等。。一、火火力發發電廠廠主要是是煤，，還有有石油油、天天然氣氣。1.一次能能源（（燃料料）2.主要設設備鍋爐、、汽輪輪機、、發電電機及及各種種輔機機。3.電能生生產過過程燃料在在鍋爐爐里燃燃燒→使水變變成蒸蒸汽→推動汽汽輪機機轉子子旋轉轉→帶動發發電機機轉子子旋轉轉→發電機機產生生電能能化學能→熱能→機械能→電能一、火力發發電廠電能生產過過程可分為為三個系統統：燃燒系統汽水系統電氣系統一、火力發發電廠燃料的化學學能在鍋爐爐燃燒中轉轉變為熱能能，加熱鍋鍋爐中的水水使之變為為蒸汽。燃燒系統由由運煤、磨磨煤、燃燒燒、風煙、、灰渣等系系統組成。。(1)燃燒系統一、火力發發電廠由鍋爐、汽汽輪機、凝凝汽器、除除氧器、加加熱器等設設備及管道道構成，包括給水系系統、循環環水系統和和補充給水水系統。(2)汽水系統一、火力發發電廠包括發電機機、勵磁裝裝置、廠用用電系統和和升壓變電電站等。(3)電氣系統一、火力發發電廠電能生產過過程燃燒系統汽水系統電氣系統一、火力發發電廠燃煤發電廠廠燃油發電廠廠燃氣發電廠廠余熱發電廠廠垃圾發電廠廠工業廢料發發電廠4.類型(1)按燃料分一、火力發發電廠中低壓發電電廠，PN<25MW；高壓發電廠廠，PN<100MW；超高壓發電電廠，PN<200MW；亞臨界壓力力發電廠，，PN=300~1000MW；超臨界壓力力發電廠，，PN=600、800MW及以上。4.類型(2)按蒸汽壓力力和溫度分分一、火力發發電廠凝汽式汽輪輪機發電廠廠燃氣輪機發發電廠內燃機發電電廠蒸汽—燃氣輪機發發電廠4.類型(3)按原動機機分一、火力力發電廠廠凝汽式火火力發電電廠—火電廠只生產電電能效率較低低，30%~40%供熱式火火力發電電廠—熱電廠既生產電電能又供供應熱能能效率較高高，60%~70%4.類型(4)按輸出能能源分一、火力力發電廠廠優點：布局靈活活，裝機機容量的的大小可可按需要要決定；；一次投資資較小，，建設周周期較短短。缺點：耗煤量大大，發電電成本高高；動力設備備繁多，，控制操操作復雜雜，運行行費用高高；啟動時間間長(幾小時到到十幾小小時)，啟啟停停費費用用高高；；擔負負調調峰峰、、調調頻頻時時，，煤煤耗耗增增加加、、事事故故增增多多；；對空空氣氣和和環環境境的的污污染染大大。。5.優缺缺點點二、、水水力力發發電電廠廠水的的位位能能或或動動能能1.一次次能能源源2.主要要設設備備壓力力水水管管、、水水輪輪機機、、發發電電機機3.生產產過過程程高處處的的水水經經壓壓力力水水管管→推動動水水輪輪機機轉轉子子旋旋轉轉→帶動動發發電電機機轉轉子子旋旋轉轉→發電電機機發發出出電電能能位能或動能→機械能→電能二、水力發電電廠壩后式水電廠廠河床式水電廠廠4.類型(1)堤壩式水電廠廠：二、水力發電電廠4.類型(1)堤壩式水電廠廠：壩后式水電廠廠廠房建在壩的的后面，不承承受上游水壓壓二、水力發電電廠4.類型(1)堤壩式水電廠廠：河床式水電廠廠廠房代替一部部分壩體，也也起攔水作用用，直接承受受上游水壓二、水力發電電廠建筑在山區水水流湍急的河河道上，或河河床坡度較陡陡的地方，由由引水渠道造造成水頭；一般不需修壩壩或只修低堰堰。(2)引水式水電廠廠：4.類型二、水力發電電廠工作原理：以一定水量作作為能量載體體，通過能量量轉換向電力力系統提供電電能。在電力系統負負荷低谷時，，抽水，蓄能能；在電力系統負負荷高峰時，，放水，發電電。作用：用于電網的調調峰、填谷、、備用、調頻頻、調相4.類型(3)抽水蓄能式水水電廠：二、水力發電電廠優點：發電成本低，，對環境沒有污污染，運行靈活方便便，可防洪、灌溉溉、航運等。。缺點：一次投資大，，建設周期長，，受水文氣象影影響，淹沒土地、移移民搬遷等。。5.優缺點三、核能發電電廠——核電廠核能（核裂變變能）1.一次能源2.主要設備核反應堆、蒸蒸汽發生器、、汽輪機、發發電機3.生產過程核燃料在核反反應堆中裂變變產生熱能→產生蒸汽→推動汽輪機轉轉子旋轉→帶動發電機轉轉子旋轉→發電機發出電電能原子能→熱能→機械能→電能三、核能發電電廠——核電廠壓水堆：4.類型用高壓輕水作作慢化劑、冷冷卻劑，一回回路系統和二二回路系統分分開三、核能發電電廠——核電廠4.類型沸水堆（重水水堆）：用重水作冷卻卻劑，水會沸沸騰，汽輪機機等設備可能能受污染三、核能發電電廠——核電廠優點：可節省煤、石石油和天然氣氣及運輸費用用，無需空氣助燃燃，可建在地地下、水下、、山上。缺點：投資大5.優缺點四、其它形式式發電風力發電：容量小地熱發電：美國加州舊舊金山400MW潮汐發電：法國240MW太陽能發電磁流體發電垃圾發電生物發電……§1.3變電所的類型型引言電力系統由發發電廠、變電電所、線路和和用戶組成。。變電所是聯聯系發電廠和和用戶的中間間環節。根據變電所在在電力系統中中的地位，變變電所可分成成四類：樞紐變電所中間變電所地區變電所終端變電所一、樞紐變電電所位于電力系統統的樞紐點，，匯集多個電電源，電壓等等級多為330~500kV。全所停電后，，將引起系統統解列，甚至至出現癱瘓。。二、中間變電電所高壓側以交換換潮流為主，，起系統交換換功率的作用用，或使長距距離輸電線路路分段，一般般匯集2~3個電源，電壓壓為220~330kV，同時又降壓壓供給當地用用戶。全所停電后，，將引起區域域電網解列。。三、地區區變電所所高壓側電電壓一般般為110~220kV，向地區區用戶供供電為主主的變電電所，這這是一個個地區或或城市的的主要變變電所。。全所停電電后，僅僅使該地地區中斷斷供電。。四、終端端變電所所在輸電線線路的終終端，接接近負荷荷點，高高壓側電電壓多為為110kV，經降壓壓后直接接向用戶戶供電的的變電所所。全所停電電后，只只是用戶戶受到損損失。§1.4電氣設備備概述一、電氣氣設備為了滿足足電力生生產和保保證電力力系統運運行的安安全穩定定性和經經濟性，，發電廠廠和變電電站中安安裝有各各種電氣氣設備。。根據電氣氣設備的的作用不不同，可可將電氣氣設備分分為一次次設備和和二次設設備。一、電氣氣設備生產、變變換、輸輸送、分分配和使使用電能能的設備備1.一次設備備一、電氣氣設備1.一次設備備發電機將將機械能能轉換成成電能，，電動機將將電能轉轉換成機機械能，，變壓器將將電壓升升高或降降低以滿滿足輸配配電需要要。①生產產和轉換換電能的的設備如發電機機、電動動機、變變壓器等等。一、電氣氣設備如斷路器器、隔離離開關、、負荷開開關、熔熔斷器、、接觸器器等。它們用于于正常或或事故時時，將電電路閉合合或斷開開。1.一次設備備②接通通或斷開開電路的的開關電電器一、電氣氣設備如電抗器器和避雷雷器等。。1.一次設備備③限制制故障電電流和防防御過電電壓的保保護電器器電抗器用用于限制制短路電電流，避雷器用于于防御過電電壓。一、電氣設設備如裸導體、、電纜等。。用于傳輸電電能或連接接電氣設備備。1.一次設備④載流導導體一、電氣設設備由埋入土中中的金屬接接地體（角角鋼、扁鋼鋼、鋼管等等）和連接接用的接地地線構成。。無論是電力力系統中性性點的工作作接地，還還是保護人人身安全的的保護接地地，以及為為了穩定電電位、防止止干擾的儀儀控接地，，均同接地地裝置相連連。1.一次設備⑤接地裝裝置一、電氣設設備對一次設備備和系統的的運行狀態態進行測量量、控制、、監視和保保護的設備備2.二次設備一、電氣設設備如電壓互感感器和電流流互感器。。用于將高電電壓、大電電流轉換成成低電壓、、小電流，，供給測量量儀表和保保護裝置使使用。2.二次設備①儀用互互感器一、電氣設設備如電壓表、、電流表、、功率表和和電能表等等。用于測量電電路中的電電氣參數。。2.二次設備②