发电厂电气-第1讲-XXXX-3-24

发电厂电气电气与信息工程学院胡刚139830676202015-3课程介绍发电厂（变电站）的电气部分的设计与运行我们学什么？课程内容电站或变电所的电气设备：§4.3主变压器的选择、§5.4厂用变压器的选择、§5.4厂用电动机的选择、§6导体和电气设备的原理与选择、§7配电装置设备组成的通路：§4电气主接线及设计§5厂用电接线及设计通路如何控制：§8发电厂和变电站的控制与信号——控制回路通路出问题如何发现处理：§8发电厂和变电站的控制与信号——信号回路如何把电送到系统中去：§8发电厂和变电站的控制与信号——同期回路课程内容发电厂电气部分电气主接线设计厂用电设计电气设备选择配电装置设计常用计算的理论和方法电气主接线运行厂用电运行变压器运行发电机运行厂站的控制与信号相关课程间的联系高电压技术继电保护及自动装置变电站综合自动化发电厂热力系统及辅助设备电力系统分析及短路计算电气主接线设计（运行）厂用电设计（运行）电气设备选择配电装置设计常用计算的理论和方法发电机运行变压器运行厂站的控制与信号推荐期刊或网站：中国电力、电力系统自动化、电网技术；中国电力信息网、北极星电力网推荐参考教材：姚春球《发电厂电气部分》考核方式一、期末考试（考勤决定是否有资格参加期末考试）占80%二、平时作业：是否按时交，成绩占20%；绪论-电磁学的发展与电气技术的形成1831年法拉第发现了电磁感应定律dtde---磁链xteedtdxxte----由于磁通随时间变化感应的电势----由于运动切割磁场而感应的电势texetxeee0xteee0xteee0xteee变压器：直流电机：同步电机：感应电机：法拉第磁现象电现象绪论-近代电力系统的发展ΔP----------三相线路的功率损耗，MW；I---------线路电流，A；RL----------单回线电阻，Ω；P---------三相线路的输送功率，MW；Ρ----------导线电阻率，Ω·mm2/km；l---------导线长度，km；S----------导线截面积，mm2；cosφ-----负荷功率因数；UN----------三相线路的线电压，kv。SUlPSlUPRIPNNLcos)cos3(332222输电技术全部发展史的特征就是不断提高线路电压，增大输送功率和输送距离。绪论-现代电力系统的特征电力系统是人类有史以来建造的最大的机器！ThePowerSystemIsTheBiggestMachineHumanHaveEverMade!标志：20世纪60年代起电子技术引入特征：大机组大电厂大系统超高压交直流输电高度自动化超高压、大系统系统容量在（4-8）亿kW以上交流输电电压为500、750和1150kV直流为500kV和750kV大机组、大电厂火电厂容量（460-640）万kW，最大机组容量130-165万kW水电厂容量1260万kW，最大机组容量（70-80）万kW抽水蓄能电厂容量210万kW，最大机组容量45.7万kW核电厂容量（400-800）万kW，最大机组容量（100-145）万kW高度自动化以计算机为中心的安全监测和经济调度系统，实行功率和频率的自动调整，火电厂实行单元集中控制，水电厂和变电站实行无人值班和远方集中控制。绪论-我国电力工业的发展最早的火力发电始于1882年，上海最早的水力发电始于1912年，云南省螳螂山石龙坝水电站，装机容量为2×240kW。装机容量与发电量装机容量(kW)世界排名年发电量(kW·h)世界排名1949年184.86×10443.1×1081995年2.1×108310000×10822000年3×108213000×10822003年3.8×108219000×1082电力网20世纪50年代为城市电网的发展阶段60年代逐渐形成省网70~90年代为区域电网发展阶段90年代到21世纪前10年为大区电网互联阶段21世纪二三十年代将形成全国统一电网我国电网建设中的重要历史事件1954年我国自行设计的第一回220kV松（丰满）-东（虎石台变）-李（李石寨变）建成投入运行，全长369.25公里；1972年建成第一回330kV线路，经甘肃泰安变电站到陕西关中汤峪变电站，全长524公里；1981年建成第一回500kV线路（平顶山-武汉）由河南姚孟电厂经双河向武汉送电，全长595公里；1989年建成第一回±500kV直流输电线路，由葛洲坝到上海，实现了华中电网与华东电网的互联。西北750kV输变电工程（青海官亭-兰州东）联合电力系统1989年，500kV直流输电线路，葛洲坝到上海南桥，使华中与华东两大电力系统互联，是中国第一个跨大区的联合电力系统。2001年5月，东北、华北电网通过500kV姜(姜家营)绥(绥中)线互联2003年9月，华北、华中电网通过500kV辛(辛安)嘉(获嘉)线互联三峡工程建设实现了华中、川渝、华东和南方电网的互联我国电网的发展规划以三峡（26*700MW）建设为中心，首先形成中部电网。三峡电站将向华东、广东和华中送电。2010年左右将基本形成北、中、南三个跨区互联网络北部电网包括华北、东北、西北和山东电网；中部电网包括华中、华东、川渝和福建电网；南部电网包括广东、广西、云南、贵州、香港、澳门电网。2010~2020年期间将形成覆盖全国的统一联合电网。华北西北川渝山东华东西藏新疆福建华中南方台湾海南东北二滩二滩阳城阳城投运线路在建线路直调直调电厂电厂中国跨区电网联网示意图中国跨区电网联网示意图绪论-电力系统与发电厂的关系电能的生产：火电、水电和核电、各种新能源电能的传输：交流架空线路或电缆直流输电电能的变换和分配：变电站电能的使用：各种形式的负荷将电能转换成其他形式的能源。电力系统发电厂枢纽变电站中间变电站地区变电站终端变电站电力工业的构成图示电力系统绪论-发电厂的电气系统轻松一下1、电能为何采用三相、50（60）Hz、正弦、交流电？直流与交流的辩论-------EdisonvsWestinghouseDC支持者交流电压高，危险！！AC支持者直流只能短距离供电直流电难以实现电压变换直流电机存在换向问题1893年Tesla把交流电系统成功地应用于芝加哥的世界博览会，交流对直流之间的争论结束交流系统胜利的主要原因交流变压器容易变换电压和电流水平，为发电、输送和配电提供了灵活性；交流发电机比直流发电机简单；交流电动机比直流电动机简单且便宜得多。超高压直流输电的应用交流电直流电整流器逆变器交流电优点：★线路造价低，年运行费用省★没运行稳定问题★能限制短路电流★调节速度快，运行可靠缺点：★换流装置价格昂贵★消耗大量无功功率★产生谐波影响★缺乏直流断路器电能为何采用三相、50（60）Hz、正弦、交流电？交流：与直流相比，开断电流容易，输送大功率。高压直流用于远距离输送大功率，连接不同频率或非同步运行的系统，向海岛送电等。正弦波：通过电器设备后波形基本还是正弦波。50~60HZ：过低，闪烁；过高，干扰强、损耗大。三相：三相设备经济、三相系统形成的旋转磁场是电动机工作的基础。第一章能源与发电基本要求1、了解各类发电厂的生产过程2、掌握各类发电厂的特点一、能源分类一次能源二次能源新能源再生性能源：太阳能、风能、海洋能、地热能非再生性能源：核聚变物质常规能源再生性能源：水能非再生性能源：煤、石油、天然气、核裂变物质电力、焦炭、煤气、汽油、煤油、柴油、重油、氢能、沼气、酒精、蒸汽、热水等二、发电厂----------能量转换站发电厂的类型火力发电厂：燃料的化学能----电能水力发电厂：水的位能----电能核能电厂：核裂变能----电能地热电厂：地热能----电能潮汐电厂：海洋能----电能风力发电厂：风能----电能太阳能电站：太阳能----电能1、火电厂的生产过程锅炉主要设备：汽轮机发电机各种辅机矿物燃料的化学能----热能----机械能----电能火电厂的分类按燃料分类：按蒸汽压力和温度分类按原动机分类按输出能源分类:按装机容量分类：燃煤电厂、燃油电厂、燃气电厂、余热电厂中低压电厂---蒸汽压力3.92MPa，温度450℃，单机小于25MW高压电厂---9.9MPa，540℃，小于100MW超高压电厂---13.83MPa，540/540℃，小于200MW亚临界压力电厂---16.77MPa，540/540℃，300~1000MW超临界压力电厂---21.11MPa，550/550℃，600、800MW及及以上凝汽式汽轮机电厂、燃气轮机电厂、内燃机电厂、蒸汽-燃气轮机电厂凝汽式发电厂（效率30%~40%）、热电厂（效率60%~70%）小容量电厂、中容量电厂、大中容量电厂、大容量电厂100MW以下100~250MW250~1000MW1000MW以上燃烧系统汽水系统电气系统深圳妈湾电厂埃迪斯通电厂（美）尼德奥森电厂（德）火力发电的特点☆除坑口电厂外，火电厂选址布局较灵活，有利于合理配置有功和无功电源，装机容量可按需要决定。☆火电厂相对于水电厂，建设周期短，一次性投资少，运行费用高，单位电量发电成本比水电厂高3~4倍。☆与水电机组相比，火电机组启动、带负荷、停机所需要的时间长。☆火电厂效率同蒸汽参数有关，高参数机组比中低参数机组效率高。☆火电机组最小出力受热负荷（热电厂）和锅炉稳定运行最低蒸发量的制约。☆对环境的污染大2、水电站的生产过程水位能---机械能---电能主要设备：压力水管、水轮机、发电机P=9.81ηQHp---发电功率，KW；Q---通过水轮机的水量，m3/sη---水电厂效率；H---水的落差，m；堤坝式引水式混合式坝后式河床式水电站的分类水电厂按集中落差方式分类按径流调节的程度分类水电厂有调节水电厂无调节水电厂日调节水电厂年调节水电厂多年调节水电厂堤坝式坝后式河床式建在河水中上游山区峡谷地段。单独筑坝，坝身高，水位高，厂房建在坝后，不承受水压。特点：形成蓄水库，以调节流量，引用流量大，电站规模大，综合效益高。三门峡、刘家峡、白山、丹江口水电站适用于平原上河床平缓地区，落差小，厂房和坝建在一起，构成拦河建筑物的一个组成部分。厂房承受上游水的压力，起挡水作用。特点是：水头低（小于30～40米）；挡水建筑物长。葛洲坝、西津水电厂混合式根据河流特点建造的兼有堤坝式和引水式两种特点的水电厂。引水式无压引水有压引水在河流上游，当河床坡度较大时，可以借助坡降较小的引水道（修建隧洞和渠道）引水，用以集中水头，以获取最大落差。特点是：水头较高（最高为1020米），流量小，无蓄水池调节流量；综合利用价值低，电站规模也较小。三峡电站26台700MW的水轮发电机组，总装机容量18200MW。三峡电站分为左岸和右岸电站，左、右岸电站又各分为两个电厂。其中，左一电厂装机8台，出线5回；左二电厂装机6台，出线3回；右一、右二电厂装机均为6台，出线分别为4回和3回。三峡左岸厂房外部全貌三峡左岸电站厂房全貌梯级电站及抽水蓄能电站梯级电厂----根据河流条件将河流分成若干段，每段各自建立水电厂，上游的水发电后放入下游，供下游各级电厂继续利用发电。抽水蓄能电厂----在下游增设一个大的储水池，白天负荷高峰时电厂发电，发过电的水存入储水池，夜间低负荷时把储水池的水再抽回水库，把电能再变成水的势能，以备下一天负荷高峰时再发电。抽水蓄能电站的作用在系统中的作用调峰填谷备用调频调相功能降低电力系统的燃料消耗提高火电设备利用率可作为发电成本低的峰荷电源对环境没污染且能美化环境可用于蓄能十三陵抽水蓄能电站水力发电的特点☆可综合利用水能资源，不污染环境。☆投资大，工期长，但发电效率高，运行成本低。☆天然流量受水文、气象等自然条件影响，利用水库调节径流可减少洪水和枯水期的差别。☆运行灵活，水电机组启动快，宜在电力系统担任调峰、调频和紧急备用。☆兴建水库会带来一定的弊端3、核电站的生产过程主要设备：核反应堆+核蒸汽发生系统=锅炉