发电厂电气部分.ppt

2017年8月3日星期四,《发电厂电气部分》,2017年8月3日星期四,绪论,一．电力工业发展概况二．发电厂和变电所的基本类型三．发电厂和变电所电气设备简述,2017年8月3日星期四,第一节　电力工业发展概况,2017年8月3日星期四,一．由两个指标看电力工业在国民经济中的作用,一．电力弹性系数“E”；二．发电能源在一次能源总消费中的比例 “ γ ” 2017年8月3日星期四,二．能源和电能,（一）物质、能量和信息 1. 客观世界的三大基础——物质、能量和信息 2. 能量守恒 3. 能量形式：机械能、热能、化学能、辐射能、核能、电能二）能源含义和能源分类 1. 获得方式：一次能源、二次能源 2. 利用程度：常规能源、新能源 3. 能否再生：可再生能源、非再生能源 4. 本身性质：含能体能源、过程性能源（三）能源资源 煤炭、水能、其它（石油、天然气、铀）,2017年8月3日星期四,第二节　发电厂和变电所的基本类型,2017年8月3日星期四,一．发电厂的基本类型,（一）发电厂的基本类型火力发电厂 燃料：燃煤；燃油；燃气；余热；垃圾蒸汽压力和温度：中低压；高压；超高压；亚临界；超临界。

原动机：凝汽式汽轮机；燃气轮机；内燃机；蒸汽－燃气轮机输出能源：凝汽式；热电厂总装机容量：小容量（<100MW）；中容量（100～250MW）；大中容量（250～1000MW）；大容量（>1000MW),2017年8月3日星期四,2017年8月3日星期四,,2017年8月3日星期四,,,2017年8月3日星期四,火电厂电能生产过程 化学能转化为电能 分为燃烧系统；汽水系统；电气系统燃烧系统 由运煤、磨煤、燃烧、风烟、灰渣系统组成 （1）运煤系统 4×30万kW电厂每日用10368吨标准煤 主要依靠铁路运输 （2）磨煤系统 煤场 输煤皮带 原煤仓 煤斗 给煤机 磨煤机 粗粉分离器 旋风分离器 煤粉仓,细粉,,,,,,,,,2017年8月3日星期四,2017年8月3日星期四,（3）燃烧系统 给粉机 一次风管 旋风分离器 排粉风机 炉膛内高温火焰将水冷壁内水加热成汽水混合物上升进入汽包4）风烟系统 磨煤机、排粉风机 送风机 空气预热器 炉膛 喷燃器（5）灰渣系统 小灰粒经除尘器排入冲灰沟，大炉渣破碎后排入冲灰沟，经灰渣泵排往灰场。

冷风,煤粉,一次风,,,喷燃器,,炉膛,2017年8月3日星期四,2. 汽水系统由锅炉、汽轮机、凝汽器、除氧器、加热器等设备及管道构成包括给水系统、循环水系统和补充给水系统2017年8月3日星期四,2017年8月3日星期四,（1）给水系统做过功的蒸汽，排入凝汽器，冷却成水（凝结水）由凝结水泵打至低加加热，除氧器除氧继续加热，锅炉给水经给水泵升压和高压加热器加热，送入锅炉汽包2）补充给水系统向系统补充经过化学处理的软化水，以弥补汽、水泄漏3）循环水系统为将做过功乏汽凝结成水，从凉水塔抽取冷却水送入凝汽器，冷却水吸收热量回到凉水塔冷却，循环使用2017年8月3日星期四,3. 电气系统包括发电机、励磁装置、厂用电系统和升压变电站等2017年8月3日星期四,2017年8月3日星期四,2017年8月3日星期四,火电厂的特点布局灵活，装机容量可按需要而定一次性建设投资少，建造工期短，发电设备年利用小时数高煤耗量大动力设备多，机组控制操作复杂，厂用电量和运行人员多启停机时间长，耗用大量燃料剧变变化负荷供电，附加燃料消耗若担负调峰、调频和事故备用，事故增多，强迫停运率增高，厂用电率增大电厂环境保护措施的费用约占总投资的25％～30％,2017年8月3日星期四,,,2017年8月3日星期四,（二）水力发电厂通常所说的“水电”，既是常规能源，又是可再生能源。

水力发电在生产运行中，不消耗燃料，不排泄有害物质，其管理运行费和发电成本费以及对环境的影响远比燃煤电站低得多，是成本低廉的、永不枯竭的绿色优质能源我国具有巨大的江河径流和落差，形成了我国水电能资源的丰富蕴藏量（有落差，就有水能！这是优越的自然条件例如：我国的长江，黄河落差分别为5400m和4880m，雅鲁藏布江、澜沧江、怒江落差均在4000m以上还有大量的河流落差在2000m以上2017年8月3日星期四,水的动能和位能转化为电能水能 机械能 电能 水 水轮机 发电机,2017年8月3日星期四,水电厂分类1. 按集中落差方式（1）堤坝式 按厂房位置 1）坝后式 2）河床式（2）引水式,2017年8月3日星期四,1）坝后式,2017年8月3日星期四,2017年8月3日星期四,2）河床式,2017年8月3日星期四,（2） 引水式,2017年8月3日星期四,堰,引水渠,压力水管,厂房,2017年8月3日星期四,2. 按径流调节的程度（1）无调节水电厂（径流式水电厂） 无水库，例如引水式水电厂、水头很低的河床式水电厂。

出力取决于天然来水量2）有调节水电厂 有较大水库，可调节天然来水量，例如堤坝式水电厂、混合式水电厂和有日调节池的引水式水电厂按调节程度 1）日调节水电厂 2）年调节水电厂 3）多年调节水电厂,2017年8月3日星期四,水电厂的特点综合利用水能资源发电成本低、效率高运行灵活水能可储蓄和调节不污染环境建设投资较大，工期较长丰水期和枯水期区别，发电不均衡水库带来不利，破坏生态平衡2017年8月3日星期四,（三）抽水蓄能电厂1.开发原因：电负荷的峰谷差增大随着工农业经济和城市的迅速发展，需要电网供电的负荷量不断增长，同时，在一天内电网负荷波动的峰谷差数值也在不断上升电力系统不仅要保证供电容量的问题，而且，更需要保证电网供电的峰谷差问题——即填谷调峰水电比核电和火电更适宜调峰在电力系统中，核电站和火电站不能适应电力系统负荷的急剧变化，且受到技术最小出力（例如，煤粉炉，不能低于70%负荷运行的限制，调峰能力有限，而且火电机组调峰煤耗多，运行维护费用高而水电站启动与停机迅速、运行灵活，适宜担任调峰、调频、事故备用2017年8月3日星期四,2. 工作原理特殊形式水电厂，上下游都有水库。

负荷低谷时，下游水抽到上游，电能转化为位能；负荷高峰时，上游水库发电，水回到下游水库，位能转化为电能既能吸收低谷电能，又能提供峰荷电力2017年8月3日星期四,2017年8月3日星期四,3. 抽水蓄能电厂发展 早期抽水蓄能电厂既有常规机组又有抽水泵，为混合式抽水蓄能电厂 另一种为纯抽水蓄能电厂 区别在于上游水库有无来水混合型上库有来水，发电量两部分组成：一部分是上库来水发电，另一部分利用低谷电抽水再发电 纯抽水蓄能电厂上库无来水，发电量全部或基本上由抽水蓄能提供2017年8月3日星期四,4. 抽水蓄能电厂在系统运行中的作用（1）调峰（2）填谷（3）备用（4）调频（5）调相广州抽水蓄能电厂总容量8×30＝240万kW广东大亚湾核电站在广州抽水蓄能电站的配合下运行几年的实践证明，该核电站的实际发电量比该厂在可行性研究报告中预计的发电量要高得多，广州抽水蓄能电站在其中具有不可磨灭的贡献2017年8月3日星期四,5. 抽水蓄能电厂好处（1）降低电力系统燃料消耗2）提高火电、核电设备利用率3）作为发电成本低的峰荷电源 高峰电价为低谷电价的3～5倍，甚至更多（如法国为10倍），用低谷电4kWh换取高峰电3kWh，效益明显。

4）对环境无污染，可美化环境5）蓄能2017年8月3日星期四,三峡水电站三峡水电站——当前世界上最大的水电站工程三峡水电站——总装机容量26×70＝ 1820万千瓦，年平均发电量846.8亿度，相当于10个大亚湾核电站发电量的总和2017年8月3日星期四,（四）核能发电厂核能的来源——核能（又称原子能、原子核能），它来源于将核子（质子和中子）保持在原子核中的一种非常强的作用力即核力，是原子核结构发生变化时放出的能量核能的释放——核能的释放通常有两种方式： 一种方式是重原子（如铀、钚）分裂成两个或多个较轻的原子核，产生链式反应，释放巨大能量，成为核裂变能（如原子弹爆炸）； 另一种方式是两个较轻的原子核（如氢的同位素氘、氚）聚合成一个较重的原子核，并释放出巨大的能量，成为核聚变能（如氢弹爆炸）2017年8月3日星期四,1.核电厂利用原子核裂变或聚变能量常用为原子核裂变链式反应发电过程与火电厂类似：热能 机械能 电能 区别：由反应堆替代锅炉产生热能优势 :1.它的能量密度大，燃料用量 少，可大大减轻运输压力; 2.核燃料储量丰富,,,2017年8月3日星期四,3.核电比火电安全核电的事故率远远低于火电。

全世界自核电投入使用以来，仅发生两次事故4. 核电比火电清洁，对环境的污染小核电污染环境远比煤电小据测算，全世界的核电站同燃煤电厂相比，每年可为地球大气层减少1.5亿吨CO2、190万吨NOx和300万吨SOx核电站不排放任何有害气体和其它金属废料，放射性物质对周围的影响也比煤电（尘烟中含有钍、镭）少而且，核电站的建设只要合理规划布局，采用多层有效的防护就能减轻污染2017年8月3日星期四,5. 核电比火电经济铀—235分裂时放出的热量是同等质量煤的260万倍，石油的160万倍核燃料是很耐用的1千克铀的原子核如果全部裂变，它所发出的热量相当于燃烧2500吨优质煤一座发电60万千瓦的大型火力发电厂，每天要烧掉7200吨煤如果以每列火车运煤1500吨计算，每天要有五列火车来运输而如果是同样大小的核电厂，它每天只要分裂掉约2千克核燃料在它的反应堆里，一次换装600千克这样的新核燃料，就足够一年之用另外核燃料的价格比较稳定2017年8月3日星期四,核电厂分类(1)根据引起燃料核裂变的中子的能量，可分为快堆、中能堆、热堆；(2)根据所用燃料的种类，可分为铀堆、钚堆、钍堆和混合堆；(3)根据用于慢化中子的材料，可分为轻水堆、重水堆、石墨堆及有机介质堆；(4)根据反应堆的目的和用途，可分为动力堆和生产放射性同位素堆。

各国主要集中发展轻水堆、重水堆和石墨堆等几种堆型2017年8月3日星期四,轻水堆是以普通水作慢化剂的堆型，具有结构紧凑、体积小、施工期短、造价低、用水作慢化剂兼载热剂，价格低廉等优点是世界上使用最多且最安全的核裂变装置重水堆是用含有重氢的水作慢化剂的堆型它具有利用天然铀做燃料而无需建造铀同位素分离工厂的优点但是重水昂贵，发电成本较轻水堆高石墨堆是用石墨作慢化剂的堆型，分为石墨水冷堆和石墨气冷堆两种2017年8月3日星期四,核反应堆的合理结构 ——核燃料 + 慢化剂（减速剂） + 热载体 （冷却剂） + 控制设施 （控制棒） + 防护装置（核岛安全壳）。