發電廠電氣部分教材：《發電廠電氣部分》(第三版)華中科技大學熊信銀主編華北電力大學朱永利副主編課程內容緒論電氣主接線廠用電導體的發熱和電動力電氣設備的原理與選擇配電裝置發電廠和變電站的控制和信號第一章緒論§1.1我國電力工業發展概況§1.2發電廠的類型§1.3變電站的類型§1.4電氣設備概述§1.1我國電力工業發展概況

一、我國電力工業的起點第一個發電廠：1882年7月26日上海電氣公司12kW以蒸汽機帶動的直流發電機從電廠到外灘，沿街架線，供給照明用電第一個水電廠：1912年農歷4月12日云南昆明附近石龍壩水電廠裝有2臺240kW水輪發電機組二、裝機容量及發電量的增長裝機容量1856587850013789217223190050841萬kW年發電量433006395062131006913685

24747億kW·h世界排名21/258/643/22/2二、裝機容量及發電量的增長截至2007年底，總裝機容量為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32559億kW·h。三、最大單機容量最大火電機組：1000MW(華電國際鄒縣發電廠、華能玉環電廠)最大水電機組：700MW(三峽電廠)550MW(二灘水電廠)320MW(葛洲壩水電廠)最大核電機組：1000MW(百萬千瓦級)(大亞灣、嶺澳、田灣)四、最大發電廠最大火電廠：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最大抽水蓄能電廠：廣東抽水蓄能電廠8×300MW=2400MW五、電力系統的發展建國初期：大多是大城市發、供電系統；跨地區的電力系統有：東北中部和南部的154、220kV系統；東北東部的110kV系統（以豐滿、水豐和鏡泊湖水電廠等為中心）；冀北系統。本世紀初：已形成東北、華北、華東、華中、西北、西南、華南等七個跨省區域性電力系統。五、電力系統的的發展區域電網構成華北、華東、華華中、南方電網網的裝機容量已已超過1億kW(100GW)東北、西北電網網的裝機容量也也超過4000萬kW(40GW)五、電力系統的的發展區域電網互聯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、電力系統的的發展電網電壓等級第一條500kVAC：1981年12月河南平頂山-湖北武昌。第一條330kVAC：1972年6月甘肅劉家峽-天水-陜西關中(眉縣)。各電網已形成500kV或330kV的骨干網架。第一條±500kVDC：1989年9月，湖北葛洲壩壩-上海南橋。第一條750kVAC：2005年9月青海官亭-甘肅蘭州東。六、電力工業發發展前景電力工業的基本本任務：為國民經濟各部部門和人民生活活提供充足、可可靠、優質、廉廉價的電能。電力工業的發展展方向：廠網分開，競價價上網，實現高高度自動化，西西電東送，南北北互供，走向聯聯合電力系統。。六、電力工業發發展前景相關技術：做好電力規劃，，加強電網建設設電力工業現代化化聯合電力系統電力市場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能→熱能→機械能能→電能一、火火力發發電廠廠電能生生產過過程可可分為為三個個系統統：燃燒系系統汽水系系統電氣系系統一、火火力發發電廠廠燃料的的化學學能在在鍋爐爐燃燒燒中轉轉變為為熱能能，加加熱鍋鍋爐中中的水水使之之變為為蒸汽汽。燃燒系系統由由運煤煤、磨磨煤、、燃燒燒、風風煙、、灰渣渣等系系統組組成。。(1)燃燒系系統一、火火力發發電廠廠由鍋爐爐、汽汽輪機機、凝凝汽器器、除除氧器器、加加熱器器等設設備及及管道道構成成，包括給給水系系統、、循環環水系系統和和補充充給水水系統統。(2)汽水系系統一、火火力發發電廠廠包括發發電機機、勵勵磁裝裝置、、廠用用電系系統和和升壓壓變電電站等等。(3)電氣系系統一、火火力發發電廠廠電能生生產過過程燃燒系系統汽水系系統電氣系系統一、火火力發發電廠廠燃煤發發電廠廠燃油發發電廠廠燃氣發發電廠廠余熱發發電廠廠垃圾發發電廠廠工業廢廢料發發電廠廠4.類型(1)按燃料料分一、火火力發發電廠廠中低壓壓發電電廠，，PN<25MW；高壓發發電廠廠，PN<100MW；超高壓壓發電電廠，，PN<200MW；亞臨界界壓力力發電電廠，，PN=300~1000MW；超臨界界壓力力發電電廠，，PN=600、800MW及以上上。4.類型(2)按蒸汽汽壓力力和溫溫度分分一、火力發電廠凝汽式汽輪機發電電廠燃氣輪機發電廠內燃機發電廠蒸汽—燃氣輪機發電廠4.類型(3)按原動機分一、火力發電廠凝汽式火力發電廠廠—火電廠只生產電能效率較低，30%~40%供熱式火力發電廠廠—熱電廠既生產電能又供應應熱能效率較高，60%~70%4.類型(4)按輸出能源分一、火力發電廠優點：布局靈活，裝機容容量的大小可按需需要決定；一次投資較小，建建設周期較短。缺點：耗煤量大，發電成成本高；動力設備繁多，控控制操作復雜，運運行費用高；啟動時間長(幾小時到十幾小時時)，啟停費用高；擔負調峰、調頻時時，煤耗增加、事事故增多；對空氣和環境的污污染大。5.優缺點二、水力發電廠水的位能或動能1.一次能源2.主要設備壓力水管、水輪機機、發電機3.生產過程高處的水經壓力水水管→推動水輪機轉子旋旋轉→帶動發電機轉子旋旋轉→發電機發出電能位能或動能→機械能→電能二、水力發電廠壩后式水電廠河床式水電廠4.類型(1)堤壩式水電廠：二、水力發電廠4.類型(1)堤壩式水電廠：壩后式水電廠廠房建在壩的后面面，不承受上游水水壓二、水力發電廠4.類型(1)堤壩式水電廠：河床式水電廠廠房代替一部分壩壩體，也起攔水作作用，直接承受上上游水壓二、水力發電廠建筑在山區水流湍湍急的河道上，或或河床坡度較陡的的地方，由引水渠渠道造成水頭；一般不需修壩或只只修低堰。(2)引水式水電廠：4.類型二、水力發電廠工作原理：以一定水量作為能能量載體，通過能能量轉換向電力系系統提供電能。在電力系統負荷低低谷時，抽水，蓄蓄能；在電力系統負荷高高峰時，放水，發發電。作用：用于電網的調峰、、填谷、備用、調調頻、調相4.類型(3)抽水蓄能式水電廠廠：二、水力發電廠優點：發電成本低，對環境沒有污染，，運行靈活方便，可防洪、灌溉、航航運等。缺點：一次投資大，建設周期長，受水文氣象影響，，淹沒土地、移民搬搬遷等。5.優缺點三、核能發電廠——核電廠核能（核裂變能））1.一次能源2.主要設備核反應堆、蒸汽發發生器、汽輪機、、發電機3.生產過程核燃料在核反應堆堆中裂變產生熱能能→產生蒸汽→推動汽輪機轉子旋旋轉→帶動發電機轉子旋旋轉→發電機發出電能原子能→熱能→機械能→電能三、核能發電廠——核電廠壓水堆：4.類型用高壓輕水作慢化化劑、冷卻劑，一一回路系統和二回回路系統分開三、核能發電廠——核電廠4.類型沸水堆（重水堆））：用重水作冷卻劑，，水會沸騰，汽輪輪機等設備可能受受污染三、核能發電廠——核電廠優點：可節省煤、石油和和天然氣及運輸費費用，無需空氣助燃，可可建在地下、水下下、山上。缺點：投資大5.優缺點四、其它形式發電電風力發電：容量小地熱發電：美國加州舊金金山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變電所的類型引言電力系統由發電廠廠、變電所、線路路和用戶組成。變變電所是聯系發電電廠和用戶的中間間環節。根據變電所在電力力系統中的地位，，變電所可分成四四類：樞紐變電所中間變電所地區變電所終端變電所一、樞紐變電所位于電力系統的樞樞紐點，匯集多個個電源，電壓等級級多為330~500kV。全所停電后，將引引起系統解列，甚甚至出現癱瘓。二、中間變電所高壓側以交換潮流流為主，起系統交交換功率的作用，，或使長距離輸電電線路分段，一般般匯集2~3個電源，電壓為220~330kV，同時又降壓供給給當地用戶。全所停電后，將引引起區域電網解列列。三、地區變電所高壓側電壓一般為為110~220kV，向地區用戶供電電為主的變電所，，這是一個地區或或城市的主要變電電所。全所停電后，僅使使該地區中斷供電電。四、終端變電所在輸電線路的終端端，接近負荷點，，高壓側電壓多為為110kV，經降壓后直接向向用戶供電的變電電所。全所停電后，只是是用戶受到損失。。§1.4電氣設備概述一、電氣設備為了滿足電力生產產和保證電力系統統運行的安全穩定定性和經濟性，發發電廠和變電站中中安裝有各種電氣氣設備。根據電氣設備的作作用不同，可將電電氣設備分為一次次設備和二次設備備。一、電氣設備生產、變換、輸送送、分配和使用電電能的設備1.一次設備一、電氣設備1.一次設備發電機將機械能轉轉換成電能，電動機將電能轉換換成機械能，變壓器將電壓升高高或降低以滿足輸輸配電需要。①生產和轉換電電能的設備如發電機、電動機機、變壓器等。一、電氣設備如斷路器、隔離開開關、負荷開關、、熔斷器、接觸器器等。它們用于正常或事事故時，將電路閉閉合或斷開。1.一次設備②接通或斷開電電路的開關電器一、電氣設備如電抗器和避雷器器等。1.一次設備③限制故障電流流和防御過電壓的的保護電器電抗器用于限制短短路電流，避雷器用于防御過過電壓。一、電氣設備如裸導體、電纜等等。用于傳輸電能或連連接電氣設備。1.一次設備④載流導體一、電氣設備由埋入土中的金屬屬接地體（角鋼、、扁鋼、鋼管等））和連接用的接地地線構成。無論是電力系統中中性點的工作接地地，還是保護人身身安全的保護接地地，以及為了穩定定電位、防止干擾擾的儀控接地，均均同接地裝置相連連。1.一次設備⑤接地裝置一、電氣設備對一次設備和系統統的運行狀態進行行測量、控制、監監視和保護的設備備2.二次設備一、電氣設備如電壓互感器和電電流互感器。用于將高電壓、大大電流轉換成低電電壓、小電流，供供給測量儀表和保保護裝置使用。2.二次設備①儀用互感器一、電氣設備如電壓表、電流表表