发电厂电气部分--绪论.ppt

发电厂电气部分,中国电力出版社,第一章 绪论,第一节 我国电力工业发展概况 一、发展概况 二、差距 1、人均占有装机容量与发电量较低 2、技术、经济、运行水平不高 3、污染排放量大 4、电网薄弱，供电可靠性低 5、设备性能欠佳 6、网架结构性矛盾突出三、发展方针,发展方针：优先开发水电；优化发展火电 ；积极发展核电 ；走向低能耗结构、低环境污染、高效率运营的发展道路 1．做好电力规划，加强电网建设 电力规划：根据社会经济发展的需求、能源资源和负荷的分布，确定合理的电源结构和战略布局，确立电网电压等级、输电方式和合理的网架结构等 建成容量充足、结构合理、运行灵活的联合电力系统2．电力工业现代化,电力技术的先进水平主要表现为超高压、大系统、大机组、大电厂、高度自动化以及核电技术和直流输电技术 我国电力工业今后发展的目标是：优化发展火电 ；优先开发水电 ；积极发展核电 ；走向低能耗结构、低环境污染、高效率运营的发展道路3．联合电力系统,充分利用水能，火水互补 获得错峰效益；经度（时差）效益；纬度（温差）效益 发展联合电力系统，主要有下述效益： (1)各系统间电负荷的错峰效益 (2)提高供电可靠性、减少系统备用容量。

(3)有利于安装单机容量较大的机组 (4)进行电力系统的经济调度 (5)调峰能力互相支援 (6)提高高效率机组利用率和使用廉价燃料、能承受较大的冲击负荷、有利于改善电能质量等4．走向电力市场,电力市场既是电能生产与运营的组织、指挥、控制和管理中心，也是电能商品集中交易与结算的场所 我国电力体制改革的总体目标是建立全国统一、竞争开放、规范有序的电力市场5．IT技术,目前取得的成功集中在两个方面： 第一方面是各类电气设备的微机化，如微机励磁调节系统、微机继电保护装置、微机无功电压控制装置、微机调速器，以及其他各类单台设备的微机监控系统等在这一方面，人们针对交流采样、数字滤波、抗干扰能力、计算速度等问题进行了大量的研究 第二方面是电力系统各类复杂计算由计算机自动实现，如潮流计算、短路计算、暂态稳定计算、电磁暂态计算、电压稳定计算、小干扰分析、各类优化计算、智能软件等该领域的进展不仅大大提高了电力系统各类计算的精度，提高了工作效率，而且还使得以前不可能定量进行分析的计算成为可能，增加了电力系统分析计算的新内容6．谐波治理,功率变换装置容量的不断增加、使用数量的迅速上升和控制方式的多样化，谐波问题已成为电气环境的一大公害。

7．洁净煤发电技术,(1)煤炭利用前的净化处理技术 (2)煤炭燃烧过程中的洁净燃烧技术 (3)烟气净化技术 (4)煤的转化煤的转化主要是煤的气化和液化8 ．绿色能源的开发和利用,将风能、太阳能、生物质能、海洋能和地热能等可再生能源转换得来的电能第二节 发电厂和变电所的类型,一、物质、能量和信息 物质、能量和信息是构成客观世界的三大基础 人类所认识的能量： 机械能:它包括固体和流体的动能、势能、弹性能及表面张力能等其中动能和势能是人类最早认识的能量，称为宏观机械能 热能:它是由构成物体的微观原子及分子振动与运动的动能，其宏观表现为温度的高低，反映了物质原子及分子运动的强度化学能:它是物质结构能的一种，即原子核外进行化学反应时放出的能量 辐射能:它是物质以电磁波形式发射的能量 核能:它是蕴藏在原子核内部的粒子间相互作用而释放的能 电能:它是与电子流动和积累有关的一种能量二、能源含义和能源分类,能源：能量的来源 能源资源：尚未开发的自然资源 能源的分类方法： 按获得的方法分为一次能源和二次能源 一次能源:指自然界中现成存在，可直接取得和利用而又不改变其基本形态的能源，例如煤、石油、天然气、水能、风能等。

二次能源:指由一次能源经加工转换成的另一种形态的能源，例如电力、蒸汽、煤气、焦炭、汽油等，它们使用方便，易于利用，是高品质的能源按被利用的程度分为常规能源和新能源 常规能源:指在一定的历史时期和科学技术水平下，已经被人们广泛利用的能源，例如煤、石油、天然气、水能等 新能源:指许多古老的能源，采用先进的方法加以广泛利用，以及用新发展的技术开发的能源，例如太阳能、风能、海洋能、地热能、生物质能、氢能等核能通常也被看作新能源，因为从被利用程度看还远不能和已有的常规能源相比；此外，核能利用技术非常复杂，可控核聚变反应至今还未实现，这也是将核能视为新能源的主要原因之一按能否再生分为可再生能源和非再生能源 可再生能源:指自然界中可以不断再生并有规律地得到补充的能源，例如水能、风能、太阳能、海洋能等 非再生能源:指随人类的利用而越来越少，总有枯竭之时的能源，例如煤、石油、天然气、核燃料等按能源本身的性质分为含能体能源和过程性能源 含能体能源:指可以直接储存的能源，例如煤、石油、天然气、核燃料、地热、氢能等 过程性能源:指无法直接储存的能源，例如水能、风能、海洋能、电能等例如，为了储存流水的能量就要修筑拦水大坝；为了储存电，就要建立抽水蓄能电站或利用蓄电池将其转换为其他形式的能量形态。

按对环境的污染程度分为清洁能源和非清洁能源 清洁能源:指对环境无污染或污染很少的能源，如太阳能、水能、海洋能等 非清洁能源:指对环境污染较大的能源，如煤、石油等三、能源资源,能源资源是指蕴藏于自然界中的各种能源 煤炭 水能资源 其他能源,四、电能,电能与其他形式的能源相比，其特点有： 便于大规模生产和远距离输送 方便转换和易于控制 损耗小 效率高 无气体和噪声污染,五、发电厂,发电厂：将各种一次能源转变成电能的工厂 按一次能源的不同发电厂分为： 火力发电厂(以煤、石油和天然气为燃料) 水力发电厂(以水的位能作动力) 核能发电厂、风力发电厂、地热发电厂、太阳能发电厂、潮汐能发电厂等,六、火电厂,火力发电厂简称火电厂，是利用煤、石油或天然气作为燃料生产电能的工厂 其能量的转换过程是： 燃料的化学能一热能一机械能一电能,七、火电厂的分类,(1)按燃料分：①燃煤发电厂；②燃油发电厂；③燃气发电厂；④余热发电厂 (2)按蒸汽压力和温度分：①中低压发电厂；②高压发电厂；③超高压发电厂；④亚临界压力发电厂；⑤超临界压力发电厂 (3)按原动机分：凝汽式汽轮机发电厂、燃气轮机发电厂、内燃机发电厂和蒸汽—燃气轮机发电厂等。

(4)按输出能源分：①凝汽式发电厂；②热电厂 (5)按发电厂总装机容量的多少分：①小容量发电厂，其装机总容量在100MW以下的发电厂；②中容量发电厂，其装机总容量在100 ～250MW范围内的发电厂；③大中容量发电厂，其装机总容量在250～1000MW范围内的发电厂；④大容量发电厂，其装机总容量在1000MW及以上的发电厂八、火电厂的电能生产过程,整个生产过程可分为三个系统： ①燃烧系统：燃料的化学能在锅炉燃烧中转变为热能，加热锅炉中的水使之变为蒸汽 ②汽水系统：锅炉产生的蒸汽进入汽轮机，冲动汽轮机的转子旋转，将热能转变为机械能，称为 ③电气系统：由汽轮机转子旋转的机械能带动发电机旋转，把机械能变为电能 凝汽式火电厂电能生产过程如图1—1所示1．燃烧系统,燃烧系统由运煤、磨煤、燃烧、风烟、灰渣等系统组成，其流程如图所示2．汽水系统,火电厂的汽水系统由锅炉、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，如图所示3．电气系统,发电厂的电气系统，包括发电机、励磁装置、厂用电系统和升压变电站等，如图所示九、火电厂的特点,(1) 布局灵活 (2) 投资少 (3) 耗煤量大 (4) 费用高 (5) 启机时间长 (6) 附加燃料消耗大 (7) 强迫停运率高，厂用电率高 (8) 对空气和环境的污染大,十、水力发电厂,水力发电厂：是把水的位能和动能转换成电能的工厂。

生产过程：从河流较高处或水库内引水，利用水的压力或流速冲动水轮机旋转，将水能转变成机械能，然后由水轮机带动发电机旋转，将机械能转换成电能 水的能量：与其流量和落差(水头)成正比 水能发电的关键：集中大量的水和造成大的水位落差十一、水电厂的分类,1．按集中落差的方式分类 (1)堤坝式水电厂:厂房在水利枢纽中的位置不同，又分为坝后式和河床式两种型式 1)坝后式水电厂:厂房建在坝的后面，厂房不承受上游水压，全部水压由坝体承受，适用于水头较高的情况水库的水流经坝体内的压力水管引入厂房推动水轮发电机发电图为坝后式水电厂示意图，这是我国最常见的水电厂型式2)河床式水电厂:如图所示，水电厂的厂房代替一部分坝体，厂房也起挡水作用，直接承受上游水的压力，因修建在河床中，故名河床式水流由上游进入厂房，驱动水轮发电机后泄人下游这种电厂无库容，也不需要专门的引水管道，一般建于中、下游平原河段2)引水式水电厂:如图所示，水电厂建筑在山区水流湍急的河道上，或河床坡度较陡的地方，由引水渠道造成水头，而且一般不需修坝或只修低堰，适用于水头很高的情况3)混合式水电厂:在适宜开发的河段拦河筑坝，坝上游河段的落差由坝集中，坝下游河段的落差由压力引水道集中，而水电厂的水头则由这两部分落差共同形成，这种集中落差的方式称为混合开发模式，由此而修建的水电厂称为混合式水电厂，它兼有堤坝式和引水式两种水电厂的特点。

2．按径流调节的程度分类,(1)无调节水电厂 (2)有调节水电厂 1)日调节水电厂 2)年调节水电厂 3)多年调节水电厂,十二、水电厂的特点,(1)可综合利用水能资源 (2)发电成本低、效率高 (3)运行灵活 (4)水能可储蓄和调节 (5)水力发电不污染环境 (6)水电厂建设投资较大，工期较长 (7)发电量也受到水文气象条件的制约，有丰水期和枯水期之别，发电不均衡 (8)兴建水库，淹没土地，移民搬迁，给农业生产带来一些不利，可能在一定程度破坏自然界的生态平衡,十三、抽水蓄能电厂,1．工作原理 如图所示2．抽水蓄能电厂在电力系统中的作用,(1)调峰 (2)填谷 (3)备用 (4)调频 (5)调相,3．抽水蓄能电厂的功能,(1)降低电力系统燃料消耗 (2)提高火电设备利用率 (3)可作为发电成本低的峰荷电源 (4)对环境没有污染且可美化环境 (5)抽水蓄能电厂可用于蓄能,十四、核能发电厂的分类,目前世界上使用最多的是轻水堆核电厂，即压水堆核电厂和沸水堆核电厂 1．压水堆核电厂 图1—10所示为压水堆核电厂的示意图压水堆核电厂的最大特点是整个系统分成两大部分，即一回路系统和二回路系统2．沸水堆核电厂 图1—11所示为沸水堆核电厂的示意图。

在沸水堆核电厂中，堆芯产生的饱和蒸汽经分离器和干燥器除去水分后直接送人汽轮机做功十五、核电厂的系统,以压水堆核电厂为例，有以下主要系统 1．核岛的核蒸汽供应系统 核蒸汽供应系统包括以下子系统： (1)一回路系统:包括压水堆、冷却剂主泵、蒸汽发生器和稳压器等 (2)化学和容积控制系统:用于实现一回路冷却剂的容积控制和调节冷却剂中的硼浓度，以控制压水堆的反应性变化 · (3)余热排出系统，又称停堆冷却系统:它的作用是在反应堆停堆、装卸料或维修时，用以导出燃料元件发出的余热 (4)安全注射系统，又称紧急堆芯冷却系统:它的作用是在反应堆发生严重事故时，如一回路系统管道破裂而引起失水事故时为堆芯提供应急的和持续的冷却 (5)控制、保护和检测系统:为上述4个系统提供检测数据，并对系统进行控制和保护2．核岛的辅助系统 核岛的辅助系统包括以下子系统： (1)设备冷却水系统:用于冷却所有位于核岛内的带放射性水的设备 (2)硼回收系统:用于对一回路系统的排水进行贮存、处理和监测，将其分离成符合一回路系统水质要求的水及浓缩的硼酸溶液 (3)反应堆的安全壳及喷淋系统:核蒸汽供应系统大都置于安全壳内，一旦发生事故全壳既可以防止放射性物质外泄，又能防止外来袭击，如飞机坠毁等；安全壳喷淋系统则保证事故发生引起安全壳内的压力和温度升高时能对安全壳进。