1緒論發(fā)電廠及變電站電氣設(shè)備FADIANCHANGJIBIANDIANZHANDIANQISHEBEI1培訓(xùn)專用1.1電力工業(yè)開(kāi)展概況及前景11.2電力系統(tǒng)基本概念21.3電氣設(shè)備概述31.4電氣設(shè)備的額定參數(shù)41緒論目錄2培訓(xùn)專用【知識(shí)目標(biāo)】1．了解世界電力和我國(guó)電力工業(yè)的開(kāi)展概況及開(kāi)展前景；2．理解電力系統(tǒng)、電力網(wǎng)和動(dòng)力系統(tǒng)的定義；3．了解發(fā)電廠及變電站的根本型式；4．了解電氣設(shè)備的分類、概念；掌握電氣一次設(shè)備的額定參數(shù)?！灸芰δ繕?biāo)】1．能夠解釋電力系統(tǒng)、電力網(wǎng)和動(dòng)力系統(tǒng)的定義；2．能夠區(qū)別電氣設(shè)備的分類和用途；3．能夠確定電氣設(shè)備的額定電壓。1緒論3培訓(xùn)專用電能可以方便地轉(zhuǎn)換為其它形式的能量〔如光能、熱能、機(jī)械能等〕；電能可以大規(guī)模生產(chǎn)，遠(yuǎn)距離輸送和分配；電能易于調(diào)節(jié)、操作和控制；電能的使用十分方便和經(jīng)濟(jì)，在終端使用時(shí)是最清潔的能源。電能已成為現(xiàn)代社會(huì)使用最廣、需求增長(zhǎng)最快的能源，在技術(shù)進(jìn)步和社會(huì)經(jīng)濟(jì)開(kāi)展中起著極其重要的作用。電力工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的一項(xiàng)根底工業(yè)，它是一種將煤、石油、天然氣、水能、核能、風(fēng)能、太陽(yáng)能等一次能源轉(zhuǎn)換成電能這個(gè)二次能源的工業(yè)，電力工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)開(kāi)展的先行產(chǎn)業(yè)，其開(kāi)展水平是反映一個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)興旺程度的重要標(biāo)志。1緒論4培訓(xùn)專用1.1電力工業(yè)開(kāi)展概況及前景1.1電力工業(yè)開(kāi)展概況及前景5培訓(xùn)專用1875年，世界上最早的發(fā)電廠——巴黎北火車站電廠建成，用于照明供電；1878年，法國(guó)建成第一座水電廠；1879年，舊金山實(shí)驗(yàn)電廠開(kāi)始發(fā)電，成為世界上最早出售電力的電廠；1882年，法國(guó)開(kāi)始進(jìn)行遠(yuǎn)距離高壓直流輸電，同時(shí)，英國(guó)、、俄羅斯也相繼修建了發(fā)電廠。1.1.1電力工業(yè)發(fā)展概況1.1電力工業(yè)開(kāi)展概況及前景6培訓(xùn)專用自1882年建立第一個(gè)火電廠起，中國(guó)電力工業(yè)至今已經(jīng)走過(guò)100多年的開(kāi)展歷程。成立之前，我國(guó)電力工業(yè)的開(kāi)展十分緩慢。從1882年在上海建立第一個(gè)火電廠、1912年在昆明滇池石龍壩建立第一座水電站開(kāi)始，至1949年全國(guó)解放，60多年來(lái)全國(guó)總裝機(jī)容量?jī)H增至185萬(wàn)kW，居世界第二十一位；年發(fā)電量43億kW*h，居世界第二十五位；110kV電壓等級(jí)的電力系統(tǒng)僅東北兩個(gè)，總?cè)萘坎怀^(guò)72萬(wàn)kW。這一時(shí)期的發(fā)電廠大局部集中在東北和沿海城市，且設(shè)備陳舊，效率低，平安可靠性很差。1.1電力工業(yè)開(kāi)展概況及前景7培訓(xùn)專用的建立為電力工業(yè)的開(kāi)展創(chuàng)造了有利條件，電力生產(chǎn)和建設(shè)開(kāi)展迅速。1950至1978年期間，國(guó)產(chǎn)10萬(wàn)、12.5萬(wàn)、20萬(wàn)、30萬(wàn)kW汽輪發(fā)電機(jī)組和國(guó)產(chǎn)15萬(wàn)、22.5萬(wàn)、30萬(wàn)kW水輪發(fā)電機(jī)組相繼制成并投產(chǎn)。1960年，全電裝機(jī)容量突破1000萬(wàn)kW，居世界第九位。至1978年底，全電裝機(jī)容量到達(dá)5712萬(wàn)kW，年發(fā)電量到達(dá)2566億kWh，居世界第七位。與此同時(shí)，東北、京津唐、華中、華東電網(wǎng)形成了220kV主干網(wǎng)架。1.1電力工業(yè)開(kāi)展概況及前景8培訓(xùn)專用1978年開(kāi)放后，我國(guó)電力工業(yè)持續(xù)以年均10％以上的速度開(kāi)展，取得了舉世矚目的成就。1987年，全電裝機(jī)容量突破1×104萬(wàn)kW，居世界第五位；1995年3月，全電裝機(jī)容量到達(dá)2×104萬(wàn)kW，居世界第四位；1996年，全電裝機(jī)容量到達(dá)2.37×104萬(wàn)kW，發(fā)電裝機(jī)容量和發(fā)電量躍居世界第二位，到2000年3月，全電裝機(jī)容量又跨上3×104萬(wàn)kW的新臺(tái)階，長(zhǎng)期嚴(yán)重缺電的狀況得到相對(duì)緩解，根本上適應(yīng)了國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)開(kāi)展的需要。2005年，全電裝機(jī)容量突破5×104萬(wàn)kW；1.1電力工業(yè)開(kāi)展概況及前景9培訓(xùn)專用2006年，全電裝機(jī)容量到達(dá)6.22×104萬(wàn)kW；2021年底達(dá)7.9×104萬(wàn)kW，年發(fā)電量達(dá)34334億千瓦時(shí)；2021年底，全電裝機(jī)容量到達(dá)8.7×104萬(wàn)kW，其中火電到達(dá)65205萬(wàn)kW，水電裝機(jī)到達(dá)19679萬(wàn)kW。發(fā)電裝機(jī)容量和年發(fā)電量躍居世界第二位，我國(guó)已成為世界電力大國(guó)。1.1電力工業(yè)開(kāi)展概況及前景10培訓(xùn)專用在水電方面，我國(guó)取得了驕人的成績(jī)，有許多世界之最，1994年12月開(kāi)工，2021年建成的長(zhǎng)江三峽工程是世界上最大的電站，總裝機(jī)容量為18200MW，是曾經(jīng)世界上最大的巴西伊泰普水電站的1.4倍；已建成的裝機(jī)容量為240萬(wàn)kW的廣州抽水蓄能電站是世界最大的抽水蓄能電站；西藏的羊卓雍湖水電站是世界上海拔最高的電站等。目前水電總裝機(jī)容量躍居世界第一。1994年，浙江秦山核電廠一期30萬(wàn)kW國(guó)產(chǎn)機(jī)組和廣東大亞灣核電廠〔裝機(jī)容量2×90萬(wàn)kW〕的投產(chǎn)運(yùn)行實(shí)現(xiàn)了我國(guó)核能發(fā)電零的突破。1.1電力工業(yè)開(kāi)展概況及前景11培訓(xùn)專用開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)的大區(qū)聯(lián)網(wǎng)和西電東送聯(lián)網(wǎng)建設(shè)不斷加強(qiáng)，相應(yīng)的城鄉(xiāng)電網(wǎng)也得到了改造和加強(qiáng)。經(jīng)過(guò)多年建設(shè)，除去我國(guó)臺(tái)灣省和港、澳地區(qū)外，全國(guó)已經(jīng)形成華北、東北、華東、華中、西北、川渝和南方聯(lián)營(yíng)等七個(gè)跨省區(qū)電網(wǎng)，及山東、福建、海南、烏魯木齊和拉薩等五個(gè)的省級(jí)電網(wǎng)。在跨省電網(wǎng)和局部省網(wǎng)中形成500kV〔或330kV〕的骨干網(wǎng)架。1.1電力工業(yè)開(kāi)展概況及前景12培訓(xùn)專用我國(guó)電力工業(yè)開(kāi)展的根本方針是：優(yōu)先開(kāi)發(fā)水電，大力開(kāi)展火電，恰當(dāng)開(kāi)展核電，積極開(kāi)展新能源發(fā)電，加強(qiáng)電網(wǎng)開(kāi)展，重視生態(tài)環(huán)境保護(hù)，提高能源效率，深化體制，實(shí)現(xiàn)電力、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境統(tǒng)籌協(xié)調(diào)開(kāi)展。目前我國(guó)電力工業(yè)已進(jìn)人了大機(jī)組、大電廠、大電網(wǎng)、超高壓、自動(dòng)化、信息化和水電、火電、核電、新能源發(fā)電全面開(kāi)展的新時(shí)期。1.1.2電力工業(yè)發(fā)展前景1.1電力工業(yè)開(kāi)展概況及前景13培訓(xùn)專用但是，隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速開(kāi)展與人民生活用電的急劇增長(zhǎng)，電力工業(yè)的開(kāi)展仍不能滿足整個(gè)社會(huì)開(kāi)展的需要；由于我國(guó)人口眾多，因此在按人口平均用電方面，還遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于一些興旺國(guó)家。我國(guó)的電力工業(yè)必須持續(xù)、穩(wěn)步地大力開(kāi)展。展望未來(lái)，我們堅(jiān)信，中國(guó)電力工業(yè)必將持續(xù)、高速地開(kāi)展，展現(xiàn)更加美好的前景。1.1電力工業(yè)開(kāi)展概況及前景14培訓(xùn)專用1.2電力系統(tǒng)根本概念1.2電力系統(tǒng)根本概念15培訓(xùn)專用由發(fā)電廠、升壓變電站、輸電線路、降壓變電站及電力用戶所組成的統(tǒng)一整體，稱為電力系統(tǒng)。電力系統(tǒng)加上帶動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)力裝置構(gòu)成的整體稱為動(dòng)力系統(tǒng)。其中，由各類升壓變電站、輸電線路、降壓變電站組成的電能傳輸和分配網(wǎng)絡(luò)稱為電力網(wǎng)。動(dòng)力系統(tǒng)、電力系統(tǒng)、電力網(wǎng)三者的聯(lián)系與區(qū)別如圖1.1所示。1.2.1電力系統(tǒng)1.2電力系統(tǒng)根本概念16培訓(xùn)專用圖1.1動(dòng)力系統(tǒng)、電力系統(tǒng)、電力網(wǎng)關(guān)系示意圖1.2電力系統(tǒng)根本概念17培訓(xùn)專用1.2.1.1.發(fā)電廠發(fā)電廠是電力系統(tǒng)的中心環(huán)節(jié)，它是把各種天然能源〔化學(xué)能、水能、原子能等〕轉(zhuǎn)換成電能的工廠。按使用能源不同或轉(zhuǎn)換能源特點(diǎn)，發(fā)電廠有以下類型：火力發(fā)電廠、水力發(fā)電廠、核電廠、新能源發(fā)電廠等?！?〕火力發(fā)電廠火力發(fā)電廠是把化石燃料〔煤、油、天然氣、油頁(yè)巖等〕的化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能的工廠，簡(jiǎn)稱火電廠?；痣姀S的原動(dòng)機(jī)大都為汽輪機(jī)，也有用燃?xì)廨啓C(jī)、柴油機(jī)等作原動(dòng)機(jī)的。1.2電力系統(tǒng)根本概念18培訓(xùn)專用火電廠可分為以下幾種：凝汽式火電廠、熱電廠、燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電廠。我國(guó)火力發(fā)電廠所用的能源主要是煤，且主力電廠是凝汽式火電廠。①凝汽式火電廠凝汽式火電廠生產(chǎn)過(guò)程示意圖如圖1.2所示。整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)可分為三個(gè)系統(tǒng)：燃燒系統(tǒng)、汽水系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)。其生產(chǎn)過(guò)程是：煤粉在鍋爐爐膛中燃燒，使鍋爐中的水加熱變成過(guò)熱蒸汽，經(jīng)管道送到汽輪機(jī)，推動(dòng)汽輪機(jī)旋轉(zhuǎn)，將熱能變?yōu)闄C(jī)械能。1.2電力系統(tǒng)根本概念19培訓(xùn)專用圖1.2凝汽式火電廠生產(chǎn)過(guò)程示意圖1.2電力系統(tǒng)根本概念20培訓(xùn)專用汽輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，再將機(jī)械能變?yōu)殡娔堋Ｔ谄啓C(jī)中做過(guò)功的蒸汽排人凝汽器，循環(huán)水泵打入的循環(huán)水將排汽迅速冷卻而凝結(jié)，由凝結(jié)水泵將凝結(jié)水送到除氧器中除氧〔去除水中的氣體，特別是氧氣〕，而后由給水泵重新送回鍋爐。由于在凝汽器中大量的熱量被循環(huán)水帶走，因此，凝汽式火電廠的效率較低，只有30％～40％。1.2電力系統(tǒng)根本概念21培訓(xùn)專用②熱電廠熱電廠與凝汽式火電廠不同之處是將汽輪機(jī)中一局部做過(guò)功的蒸汽從中段抽出來(lái)直接供給熱用戶，或經(jīng)加熱器將水加熱后，把熱水供給用戶。這樣，便可減少被循環(huán)水帶走的熱量，提高效率，現(xiàn)代熱電廠的效率達(dá)60％～70％。為了使熱電廠維持較高的效率，一般采用“以熱定電〞的運(yùn)行方式，即當(dāng)熱力負(fù)荷增加時(shí)，熱電機(jī)組相應(yīng)地多發(fā)電，當(dāng)熱力負(fù)荷減少時(shí)，熱電機(jī)組相應(yīng)地少發(fā)電。因而，其運(yùn)行方式不如凝汽式發(fā)電廠靈活。1.2電力系統(tǒng)根本概念22培訓(xùn)專用③燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電廠用燃?xì)廨啓C(jī)或燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)中的燃?xì)廨啓C(jī)和汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)的發(fā)電廠，稱為燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電廠。前者一般用作電力系統(tǒng)的調(diào)峰機(jī)組，后者那么用來(lái)帶中間負(fù)荷和根本負(fù)荷。這類發(fā)電廠可燃用液體燃料或氣體燃料。以天然氣為燃料的燃?xì)廨啓C(jī)和聯(lián)合循環(huán)發(fā)電，具有效率高、污染物排放低、初期少、工期短及易于調(diào)節(jié)負(fù)荷等優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)在北美、歐洲得到迅速開(kāi)展。目前燃?xì)廨啓C(jī)的單機(jī)容量已開(kāi)展到30萬(wàn)kW。1.2電力系統(tǒng)根本概念23培訓(xùn)專用燃?xì)廨啓C(jī)的工作原理與汽輪機(jī)相似，不同的是其工質(zhì)不是蒸汽，而是高溫高壓氣體?？諝饨?jīng)壓氣機(jī)壓縮增壓后送入燃燒室，燃料經(jīng)燃料泵打入燃燒室。燃燒產(chǎn)生的高溫高壓氣體進(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)中膨脹做功，推動(dòng)燃?xì)廨啓C(jī)旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。做過(guò)功的尾氣經(jīng)煙囪排出，或分流局部用于制熱、制冷。這種單純用燃?xì)廨啓C(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)的發(fā)電廠，熱效率只有35％～40％。為提高熱效率，采用燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)，燃?xì)廨啓C(jī)的排氣進(jìn)入余熱鍋爐，加熱其中的給水并產(chǎn)生高溫高壓蒸汽，送到汽輪機(jī)中去做功，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)再次發(fā)電。聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)的熱效率可達(dá)56～85％。1.2電力系統(tǒng)根本概念24培訓(xùn)專用〔2〕水力發(fā)電廠水力發(fā)電廠簡(jiǎn)稱水電廠，也稱水電站，是把水的位能和動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電能的工廠。水電廠的原動(dòng)機(jī)為水輪機(jī)，通過(guò)水輪機(jī)將水能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，再由水輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。因?yàn)樗哪芰颗c其流量和落差成正比，所以利用水能發(fā)電的關(guān)鍵是集中大量的水和造成大的水位落差。我國(guó)是世界上水能資源最豐富的國(guó)家，蘊(yùn)藏量為6.76億kW。1.2電力系統(tǒng)根本概念25培訓(xùn)專用水電廠〔站〕的裝機(jī)容量與水頭、流量及水庫(kù)容積有關(guān)。按集中落差的方式，水電廠一般分為堤壩式、引水式和混合式三種；按主廠房的位置和結(jié)構(gòu)，又可分為壩后式、壩內(nèi)式、河床式、地下式等數(shù)種；按運(yùn)行方式，那么分為有調(diào)節(jié)水電站、無(wú)調(diào)節(jié)〔徑流式〕水電站和抽水蓄能電站。這里主要介紹堤壩式水電廠、引水式水電廠、抽水蓄能水電廠。1.2電力系統(tǒng)根本概念26培訓(xùn)專用①堤壩式水電廠在河流上的適當(dāng)?shù)胤浇ㄖr河壩，形成水庫(kù)，抬高上游水位，使壩的上、下游形成大的水位差，這種水電廠稱為堤壩式水電廠。堤壩式水電廠適宜建在河道坡降較緩且流量較大的河段。這類水電廠按廠房與壩的相對(duì)位置又分為壩后式水電廠和河床式水電廠。1.2電力系統(tǒng)根本概念27培訓(xùn)專用壩后式水電廠斷面圖如圖1.3所示。其廠房建在攔河壩非溢流壩段的后面〔下游側(cè)〕，不承受水的壓力，壓力管道通過(guò)壩體，適用于高中水頭。這是我國(guó)最常見(jiàn)的水電廠型式。河床式水電廠如圖1.4所示。其廠房與攔河壩相連接，成為壩的一局部，廠房也承受水的壓力，適用于水頭小于50m的水電廠。1.2電力系統(tǒng)根本概念28培訓(xùn)專用圖1.3壩后式水電廠示意圖1.2電力系統(tǒng)根本概念29培訓(xùn)專用圖1.4河床式水電廠示意圖1.2電力系統(tǒng)根本概念30培訓(xùn)專用②引水式水電廠由引水系統(tǒng)將天然河道的落差集中進(jìn)行發(fā)電的水電廠，稱為引水式水電廠。引水式水電廠適宜建在河道多彎曲或河道坡降較陡的河段，用較短的引水系統(tǒng)可集中較大的水頭；也適用于高水頭水電廠，防止建設(shè)過(guò)高的擋水建筑物。引水式水電廠如圖1.5所示。在河流適當(dāng)?shù)囟谓ǖ脱摺矒跛蛪巍常?jīng)引水渠和壓力水管引入廠房，從而獲得較大的水位差。1.2電力系統(tǒng)根本概念31培訓(xùn)專用圖1.5引水式水電廠示意圖1.2電力系統(tǒng)根本概念32培訓(xùn)專用③抽水蓄能水電廠利用電力系統(tǒng)低谷負(fù)荷時(shí)的剩余電力抽水到高處蓄存，在頂峰負(fù)荷時(shí)放水發(fā)電的水電廠，稱為抽水蓄能水電廠。抽水蓄能水電廠如圖1.6所示。它是電力系統(tǒng)的填谷調(diào)峰電源。在以火電、核電為主的電力系統(tǒng)中，建設(shè)適當(dāng)比例的抽水蓄能水電廠可以提高系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和可靠性。抽水蓄能水電廠可能是堤壩式或引水式。1.2電力系統(tǒng)根本概念33培訓(xùn)專用當(dāng)電力系統(tǒng)處于低谷負(fù)荷時(shí)，其機(jī)組以電動(dòng)機(jī)-水泵方式工作，吸收電力系統(tǒng)的有功功率將下游的水抽至上游水庫(kù)蓄存起來(lái)，把電能轉(zhuǎn)換為水能，這時(shí)它是用戶；當(dāng)電力系統(tǒng)處于頂峰負(fù)荷時(shí)，其機(jī)組按水輪機(jī)一發(fā)電機(jī)方式運(yùn)行，將所蓄的水用于發(fā)電，以滿足調(diào)峰需要，這時(shí)它是發(fā)電廠。1.2電力系統(tǒng)根本概念34培訓(xùn)專用圖1.6抽水蓄能水電廠示意圖1.2電力系統(tǒng)根本概念35培訓(xùn)專用〔3〕核電廠核電廠是將原子核的裂變能轉(zhuǎn)換為電能的發(fā)電廠，燃料主要是鈾235〔U235〕。U235容易在慢中子的撞擊下裂變，釋放出巨大能量，同時(shí)釋放出新的中子。核能能量密度高，1克U235全部裂變時(shí)所釋放的能量為8×1010J，相當(dāng)于2.7t標(biāo)準(zhǔn)煤完全燃燒時(shí)釋放的能量。作為發(fā)電燃料，運(yùn)輸量小、發(fā)電本錢低。按所使用的慢化劑和冷卻劑，核反響堆可分為輕水堆、重水堆、石墨氣冷堆及石墨沸水堆。目前世界上使用最多的是輕水堆核電廠，輕水堆又分壓水堆和沸水堆。核電廠生產(chǎn)過(guò)程見(jiàn)圖1.7所示。1.2電力系統(tǒng)根本概念36培訓(xùn)專用圖1.7核電廠生產(chǎn)過(guò)程示意圖〔a〕壓水堆型核能發(fā)電系統(tǒng)〔b〕沸水堆型核能發(fā)電系統(tǒng)1.2電力系統(tǒng)根本概念37培訓(xùn)專用壓水堆核電廠實(shí)際上是用核反響堆和蒸汽發(fā)生器代替一般火電廠的鍋爐。核反響堆中通常有100～200多個(gè)燃料組件。在主循環(huán)水泵〔又稱壓水堆冷卻劑泵或主泵〕的作用下，壓力為15.2～15.5MPa、溫度為290℃左右的蒸餾水不斷在左回路〔稱一回路，有2～4條并聯(lián)環(huán)路〕中循環(huán)，經(jīng)過(guò)核反響堆時(shí)被加熱到320℃左右，然后進(jìn)人蒸汽發(fā)生器，并將自身的熱量傳給右回路〔稱二回路〕的給水，使之變成飽和或微過(guò)熱蒸汽；蒸汽沿管道進(jìn)入汽輪機(jī)膨脹做功，推動(dòng)汽輪機(jī)并帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。二回路的工作過(guò)程與火電廠相似。1.2電力系統(tǒng)根本概念38培訓(xùn)專用壓水堆的快速變化反響性控制，主要是通過(guò)改變控制棒在堆芯中的位置來(lái)實(shí)現(xiàn)。左回路中穩(wěn)壓器〔帶有平安閥和卸壓閥〕的作用是，在電廠啟動(dòng)時(shí)用于系統(tǒng)升高壓力，在正常運(yùn)行時(shí)用于自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)壓力和水位，并提供超壓保護(hù)。沸水堆核電廠是以沸騰輕水為慢化劑和冷卻劑，并在核反響堆內(nèi)直接產(chǎn)生飽和蒸汽，通入汽輪機(jī)做功發(fā)電；汽輪機(jī)的排汽冷凝后，經(jīng)軟化器凈化、加熱器加熱，再由給水泵送入核反響堆。1.2電力系統(tǒng)根本概念39培訓(xùn)專用〔4〕新能源發(fā)電①風(fēng)力發(fā)電流動(dòng)空氣所具有的能量，稱為風(fēng)能。全球可利用的風(fēng)能約為2×106萬(wàn)kW。風(fēng)能屬于可再生能源，是一種過(guò)程性能源，不能直接儲(chǔ)存，而且具有隨機(jī)性，這給風(fēng)能的利用增加了技術(shù)上的復(fù)雜性。②海洋能發(fā)電海洋能是蘊(yùn)藏在海水中的可再生能源，如潮汐能、波浪能、海流能、海洋溫差能等。潮汐發(fā)電是利用潮汐的位能發(fā)電。1.2電力系統(tǒng)根本概念40培訓(xùn)專用③地?zé)岚l(fā)電利用地下蒸汽或熱水等地球內(nèi)部熱能資源發(fā)電，稱為地?zé)岚l(fā)電。地?zé)嵴羝l(fā)電的原理和設(shè)備與火電廠根本相同。利用地下熱水發(fā)電，有兩種根本類型：a.閃蒸地?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)〔又稱減壓擴(kuò)容法〕；b.雙循環(huán)地?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)〔又稱中間介質(zhì)法〕。④太陽(yáng)能發(fā)電太陽(yáng)能是從太陽(yáng)向宇宙空間發(fā)射的電磁輻射能，太陽(yáng)能發(fā)電有熱發(fā)電和光發(fā)電兩種方式。1.2電力系統(tǒng)根本概念41培訓(xùn)專用⑤生物質(zhì)能發(fā)電生物質(zhì)能是綠色植物通過(guò)葉綠素將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能而儲(chǔ)存在生物質(zhì)內(nèi)部的能量，屬可再生能源。薪柴、農(nóng)作物秸稈、人畜糞便、有機(jī)垃圾及工業(yè)有機(jī)廢水等，是主要的生物質(zhì)能資源。生物質(zhì)能發(fā)電系統(tǒng)是以生物質(zhì)能為能源的發(fā)電工程，如垃圾燃燒發(fā)電、沼氣發(fā)電、蔗渣發(fā)電等。1.2電力系統(tǒng)根本概念42培訓(xùn)專用1.2.1.2變電站變電站是聚集電源、升降電壓和分配電力的場(chǎng)所，是聯(lián)系發(fā)電廠和用戶的中間環(huán)節(jié)，起著變換和分配電能的作用。變電站有升壓和降壓之分。升壓變電站通常是發(fā)電廠升壓局部，緊靠發(fā)電廠。降壓變電站通常運(yùn)離發(fā)電廠而靠近負(fù)荷中心。1.2電力系統(tǒng)根本概念43培訓(xùn)專用根據(jù)變電站在系統(tǒng)中的地位和作用，可分為以下幾類：〔1〕樞紐變電站樞紐變電站位于電力系統(tǒng)的樞紐點(diǎn)，連接電力系統(tǒng)高、中壓的幾個(gè)局部，聚集有多個(gè)電源和多回大容量聯(lián)絡(luò)線路，變電容量大，電壓等級(jí)為330～500kV。全站停電時(shí)，將引起系統(tǒng)解列，甚至癱瘓。1.2電力系統(tǒng)根本概念44培訓(xùn)專用〔2〕中間變電站中間變電站一般位于系統(tǒng)的主要環(huán)路線路中或系統(tǒng)主要干線的接口處，聚集有2～3個(gè)電源，高壓側(cè)以交換潮流為主，同時(shí)又降壓供給當(dāng)?shù)赜脩簦饕鹬虚g環(huán)節(jié)作用，電壓等級(jí)為220～330kV。全站停電時(shí)，將引起區(qū)域電網(wǎng)解列?！?〕地區(qū)變電站地區(qū)變電站以對(duì)地區(qū)用戶供電為主，是一個(gè)地區(qū)或城市的主要變電站，電壓等級(jí)一般為110～220kV。全站停電時(shí)，僅使該地區(qū)中斷供電。1.2電力系統(tǒng)根本概念45培訓(xùn)專用〔4〕企業(yè)變電站企業(yè)變電站是供大、中型企業(yè)的專用變電站，電壓等級(jí)一般為35～110kV，進(jìn)線為1～2回?！?〕終端變電站終端變電站位于配電線路的終端，接近負(fù)荷點(diǎn)，經(jīng)降壓后直接向用戶供電，不承擔(dān)功率轉(zhuǎn)送任務(wù)，電壓等級(jí)為110kV及以下。1.2電力系統(tǒng)根本概念46培訓(xùn)專用1.2.1.3電力網(wǎng)電力網(wǎng)是由變電站和不同電壓等級(jí)的輸電線路所組成，其作用是輸送、控制和分配電能。按供電范圍、輸送功率和電壓等級(jí)分為地方電力網(wǎng)和區(qū)域電力網(wǎng)。地方電力網(wǎng)一般電壓等級(jí)為110kV及以下。區(qū)域電力網(wǎng)那么為110kV以上，供電范圍廣，輸送功率大。10kV及以下的電力網(wǎng)一般稱為配電網(wǎng)。1.2電力系統(tǒng)根本概念47培訓(xùn)專用電力網(wǎng)按結(jié)構(gòu)特征可分為開(kāi)式電力網(wǎng)和閉式電力網(wǎng)兩種。凡用戶只能從單方向得到供電的叫開(kāi)式電力網(wǎng)；用戶可從兩個(gè)或兩個(gè)以上方向得到供電的叫閉式電力網(wǎng)。按電壓等級(jí)電力網(wǎng)分為低壓〔1kV及以下〕、高壓〔1～330kV〕、超高壓〔330～1000kV〕和特高壓〔1000kV以上〕幾種。1.2電力系統(tǒng)根本概念48培訓(xùn)專用把各孤立運(yùn)行的發(fā)電廠通過(guò)電力網(wǎng)連接起來(lái)，形成并聯(lián)運(yùn)行的電力系統(tǒng)后，在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上具有一系列的優(yōu)點(diǎn)：〔1〕提高了供電的可靠性?！?〕提高了供電的穩(wěn)定性。〔3〕提高了運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。1.2.2電力系統(tǒng)的優(yōu)越性1.2電力系統(tǒng)根本概念49培訓(xùn)專用①在電力系統(tǒng)中可以通過(guò)在發(fā)電廠之間合理地分配負(fù)荷，實(shí)現(xiàn)水電和火電之間的相互調(diào)劑：豐水期可多發(fā)水電，少發(fā)火電，節(jié)約燃料；枯水期那么多發(fā)火電以補(bǔ)充水電。具有不同調(diào)節(jié)性能和特性的水電站之間，以及風(fēng)力、潮汐、太陽(yáng)能和核電站等，可以相互配合，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)調(diào)度，到達(dá)合理利用資源、提高經(jīng)濟(jì)效益的目的。②隨著電力系統(tǒng)容量的增大，那么有可能采用大容量的機(jī)組，從而獲得較高的發(fā)電效率、較低的相對(duì)和較低的運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用。1.2電力系統(tǒng)根本概念50培訓(xùn)專用③可以減小總裝機(jī)容量，降低電站的綜合和電能生產(chǎn)費(fèi)用。電力系統(tǒng)中的綜合最大負(fù)荷常小于各發(fā)電廠單獨(dú)供電時(shí)各片最大負(fù)荷的總和。這是因?yàn)榇嬖诓煌貐^(qū)間負(fù)荷性質(zhì)的差異、負(fù)荷的東西時(shí)差和南北季差等，有利于錯(cuò)開(kāi)各地區(qū)的頂峰負(fù)荷，導(dǎo)致減小系統(tǒng)中的綜合最大負(fù)荷，從而減小了總工作容量。在電力系統(tǒng)中，各發(fā)電廠的機(jī)組之間可以相互備用，還可以錯(cuò)開(kāi)檢修時(shí)間，故系統(tǒng)的備用容量只需系統(tǒng)總?cè)萘康?0％～15％，遠(yuǎn)小于各發(fā)電廠孤立運(yùn)行時(shí)單站的備用容量之和。1.2電力系統(tǒng)根本概念51培訓(xùn)專用1.3電氣設(shè)備概述1.3電氣設(shè)備概述52培訓(xùn)專用為了滿足電能的生產(chǎn)、輸送和分配的需要，發(fā)電廠和變電站中安裝有各種電氣設(shè)備。電氣設(shè)備按電壓等級(jí)可分為高壓電氣設(shè)備和低壓電氣設(shè)備；按所起的作用不同，電氣設(shè)備可分為一次設(shè)備和二次設(shè)備兩大類。1.3電氣設(shè)備概述53培訓(xùn)專用直接參與生產(chǎn)、輸送和分配電能的電氣設(shè)備稱為一次設(shè)備，它通常包括以下9類：〔1〕生產(chǎn)和轉(zhuǎn)換電能的設(shè)備有同步發(fā)電機(jī)、變壓器及電動(dòng)機(jī)。它們都是按電磁感應(yīng)原理工作的，統(tǒng)稱為電機(jī)?！?〕開(kāi)關(guān)設(shè)備這類電器用于接通和開(kāi)斷電路。按作用及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，開(kāi)關(guān)電器可分為以下幾種：1.3.1一次設(shè)備1.3電氣設(shè)備概述54培訓(xùn)專用①斷路器〔俗稱開(kāi)關(guān)〕斷路器不僅能接通和斷開(kāi)正常的負(fù)荷電流，也能關(guān)合和斷開(kāi)短路電流。它是作用最重要、構(gòu)造最復(fù)雜、功能最完善的開(kāi)關(guān)電器。②隔離開(kāi)關(guān)〔俗稱刀閘〕隔離開(kāi)關(guān)沒(méi)有滅弧裝置，用來(lái)在檢修設(shè)備時(shí)隔離電源，進(jìn)行電路的切換操作及接通或斷開(kāi)小電流電路。它一般只有在電路斷開(kāi)的情況下才能操作。1.3電氣設(shè)備概述55培訓(xùn)專用③負(fù)荷開(kāi)關(guān)負(fù)荷開(kāi)關(guān)允許帶負(fù)荷接通和斷開(kāi)電路，但其滅弧能力有限，缺乏以斷開(kāi)短路電流。將負(fù)荷開(kāi)關(guān)和熔斷器串聯(lián)在電路中便大體上相當(dāng)于斷路器的功能。1.3電氣設(shè)備概述56培訓(xùn)專用〔3〕限流電器包括串聯(lián)在電路中的普通電抗器和分裂電抗器，其作用是限制短路電流，使發(fā)電廠和變電站能選擇輕型電器和選用截面積較小的導(dǎo)體。〔4〕載流導(dǎo)體該類設(shè)備有母線、架空線和電纜等。母線用來(lái)聚集和分配電能或?qū)l(fā)電機(jī)、變壓器與配電裝置連接；架空線和電纜用來(lái)傳輸電能。于電氣設(shè)備或裝置間的連接，通過(guò)強(qiáng)電流，傳遞功率。母線是裸導(dǎo)體，需要用絕緣子支持和絕緣。電纜是絕緣導(dǎo)體，并具有密封的封包層以保護(hù)絕緣層，外面還有鎧裝或塑料護(hù)套以保護(hù)封包。1.3電氣設(shè)備概述57培訓(xùn)專用〔5〕補(bǔ)償設(shè)備該類設(shè)備主要有調(diào)相機(jī)、電力電容器、消弧線圈、并聯(lián)電抗器。調(diào)相機(jī)是一種不帶機(jī)械負(fù)荷的同步電動(dòng)機(jī)，主要用來(lái)向系統(tǒng)輸出感性無(wú)功功率，以調(diào)節(jié)電壓控制點(diǎn)或地區(qū)的電壓。電力電容器補(bǔ)償有并聯(lián)補(bǔ)償和串聯(lián)補(bǔ)償兩類。并聯(lián)補(bǔ)償是將電容器與用電設(shè)備并聯(lián)，它發(fā)出無(wú)功功率，串聯(lián)補(bǔ)償是將電容器與線路串聯(lián)，抵償系統(tǒng)的局部電感提高系統(tǒng)的電壓水平，減少系統(tǒng)的功率損耗。1.3電氣設(shè)備概述58培訓(xùn)專用消弧線圈用來(lái)補(bǔ)償小接地電流系統(tǒng)的單相接地電容丟留，以利于熄滅電弧。并聯(lián)電抗器一般裝設(shè)在330kV及以上超高壓配電裝置的某些線路側(cè)。其作用是吸收過(guò)剩的無(wú)功功率，改善沿線的電壓分布和無(wú)功分布，降低有功損耗，提高輸電效率?！?〕互感器互感器分為電壓互感器和電流互感器，分別將一次側(cè)的高電壓或大電流按變比轉(zhuǎn)變?yōu)槎蝹?cè)的低電壓或小電流，以供給二次回路的測(cè)量?jī)x表和繼電器。1.3電氣設(shè)備概述59培訓(xùn)專用〔7〕保護(hù)電器保護(hù)電器包括熔斷器和防雷裝置。熔斷器用于斷開(kāi)過(guò)負(fù)荷電流和短路電流。防雷裝置用于防御過(guò)電壓，包括避雷器、避雷器針、避雷器線、避雷器、避雷帶和避雷網(wǎng)等。〔8〕絕緣子絕緣子用來(lái)支持和固定載流導(dǎo)體，并使載流導(dǎo)體與地絕緣或使裝置中不同電位的載流導(dǎo)體間絕緣。〔9〕接地裝置接地裝置用來(lái)保證電力系統(tǒng)正常工作〔稱為工作接地〕或保護(hù)人身平安〔稱為保護(hù)接地〕。1.3電氣設(shè)備概述60培訓(xùn)專用對(duì)電氣一次設(shè)備進(jìn)行、測(cè)量、控制、保護(hù)調(diào)節(jié)的輔助設(shè)備稱為二次設(shè)備。包括測(cè)量表計(jì)、絕緣監(jiān)查裝置、控制和信號(hào)裝置、機(jī)電保護(hù)和自動(dòng)裝置、直流電源設(shè)備。二次設(shè)備不直接參與電能的生產(chǎn)和分配過(guò)程，但對(duì)保證主體設(shè)備正常、有序地工作和發(fā)揮其運(yùn)行經(jīng)濟(jì)效益起著十分重要的作用。1.3.2二次設(shè)備1.3電氣設(shè)備概述61培訓(xùn)專用1.4電氣設(shè)備的額定參數(shù)1.4電氣設(shè)備的額定參數(shù)用以說(shuō)明電氣設(shè)備在一定條件下長(zhǎng)期工作的最正確運(yùn)行狀態(tài)的特征量的值叫做額定參數(shù)。各類電氣設(shè)備的額定參數(shù)主要有額定電壓、額定電流和額定容量等。62培訓(xùn)專用電氣設(shè)備的額定電壓是按長(zhǎng)期正常工作時(shí)具有最大經(jīng)濟(jì)效果所規(guī)定的電壓。為使電氣設(shè)備實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化和系列化生產(chǎn)，國(guó)家規(guī)定了標(biāo)準(zhǔn)電壓系列，如表1.1所示。1.4.1額定電壓1.4電氣設(shè)備的額定參數(shù)63培訓(xùn)專用用電設(shè)備與電力網(wǎng)的額定電壓發(fā)電機(jī)額定電壓變壓器額定電壓原邊繞組副邊繞組接電力網(wǎng)接發(fā)電機(jī)0.220.230.220.230.230.380.400.380.400.4033.1533.153.15、3.366.366.36.3、6.61010.51010.510.5、11353538.5606066110110121220220242330330363500500550750750825表1.1 我國(guó)交流電力網(wǎng)和電氣設(shè)備的額定電壓〔線電壓，kV〕1.4電氣設(shè)備的額定參數(shù)64培訓(xùn)專用〔1〕電力網(wǎng)的額定電壓。由于輸送電能時(shí)在線路和變壓器等元件上產(chǎn)生的電壓損失，會(huì)使線路上各處的電壓不相等，使各點(diǎn)的實(shí)際電壓偏離額定電壓，即線路首端的電壓將高出額定電壓，線路末端的電壓將低于額定電壓。通常采用線路首端和末端電壓的算術(shù)平均值，作為用電力網(wǎng)的額定電壓。目前，我國(guó)電力網(wǎng)的額定電壓等級(jí)有0.4kV、3kV、6kV、10kV、35kV、60kV、110kV、220kV、330kV、500kV、750kV等。1.4電氣設(shè)備的額定參數(shù)65培訓(xùn)專用〔2〕用電設(shè)備的額定電壓。用電設(shè)備的額定電壓等于所在電力網(wǎng)的額定電壓。〔3〕發(fā)電機(jī)額定電壓。發(fā)電機(jī)總是處于電力網(wǎng)首端，其額定電壓比電力網(wǎng)的高5％，即。允許線路電壓降l0％，從而保證用電設(shè)備的工作電壓均在±5％以內(nèi)。發(fā)電機(jī)的額定電壓等級(jí)見(jiàn)表1.1所示。其單機(jī)容量越大，采用的額定電壓越高。其中6.3kV電壓等級(jí)廣泛應(yīng)用于容量20000kW以下至500kW的中小型發(fā)電機(jī)。而3.15kV等級(jí)現(xiàn)已很少采用。1.4電氣設(shè)備的額定參數(shù)66培訓(xùn)專用〔4〕變壓器額定電壓。變壓器在電力系統(tǒng)中具有發(fā)電機(jī)和用電設(shè)備的雙重性。變壓器的一次繞組是從電網(wǎng)接受電能的，故相當(dāng)于用電設(shè)備；其二次繞組是輸出電能，相當(dāng)于發(fā)電機(jī)。因此規(guī)定：變壓器一次繞組的額定電壓等于用電設(shè)備的額定電壓。但是，當(dāng)變壓器的一次繞組直接與發(fā)電機(jī)的出線端相連時(shí)，其一次繞組的額定電壓應(yīng)與發(fā)電機(jī)額定電壓相同，即，變壓器的二次繞組的額定電壓〔通常指空載電壓〕比同級(jí)電力網(wǎng)的額定電壓高10％，即。1.4電氣設(shè)備的額定參數(shù)67培訓(xùn)專用但是，10kV及以下電壓等級(jí)的變壓器的阻抗壓降在7.5％以下，假設(shè)線路短，線路上壓降小，其二次繞組額定電壓可取。1.4電氣設(shè)備的額定參數(shù)68培訓(xùn)專用電氣設(shè)備的額定電流是指在一定的基準(zhǔn)環(huán)境溫度〔額定環(huán)境溫度〕下，允許長(zhǎng)期通過(guò)設(shè)備的最大電流值，此時(shí)設(shè)備的絕緣和載流局部的長(zhǎng)期發(fā)熱的最高溫度不會(huì)超過(guò)規(guī)定的允許值。1.4.2額定電流1.4電氣設(shè)備的額定參數(shù)69培訓(xùn)專用我國(guó)采用的基準(zhǔn)環(huán)境溫度如下：〔1〕電力變壓器和大局部電器〔如斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、互感器等〕的額定周圍空氣溫度取為40℃?！?〕敷設(shè)在空氣中的母線、電纜和絕緣導(dǎo)線等為25℃?！?〕埋設(shè)地下的電力電纜的額定泥土溫度為