《发电厂电气部分》第一章.pptx

发电厂电气部分 第一章 湖南工业大学 电气与信息工程学院 何小宁2013下期第一页，共65页。发电厂电气部分 第一章 湖南工业大学 电气与信息工程学院 何小宁第六章第六章 导体和电气设备的原理及选导体和电气设备的原理及选择择第七章第七章 配电装置配电装置第八章第八章 发电厂和变电站的控制与信发电厂和变电站的控制与信号号第九章第九章 同步发电机和电力同步发电机和电力(dinl)变变压器的运行压器的运行第二页，共65页。发电厂电气部分 第一章 湖南工业大学 电气与信息工程学院 何小宁第三页，共65页。发电厂电气部分 第一章 湖南工业大学 电气与信息工程学院 何小宁第四页，共65页。发电厂电气部分 第一章 湖南工业大学 电气与信息工程学院 何小宁1.1 1.1 绪绪 论论一、我国电力工业发展概况一、我国电力工业发展概况1.1.装机容量、发电量迅速增长装机容量、发电量迅速增长(zngzhng)(zngzhng) 统计数据从统计数据从18821882年国内第一台直流发电机开年国内第一台直流发电机开始，解放前装机容量不足始，解放前装机容量不足185185万万kWkW至至20062006年装机年装机容量达到到容量达到到6 6亿亿kW kW ，期间经历了多阶段的跨越式，期间经历了多阶段的跨越式发展。发展。第五页，共65页。发电厂电气部分 第一章 湖南工业大学 电气与信息工程学院 何小宁年份年份装机容量装机容量( (万万kW)kW)装机容量在装机容量在国际排位国际排位年发电量年发电量（亿（亿kWhkWh）年发电量在国年发电量在国际排位际排位备注备注19491949185185212143432525建国前建国前6767年年19601960119211929 9594594- -装机容量突破装机容量突破10001000万万kWkW1987198710290102905 549734973- -装机容量突破装机容量突破1 1亿亿1995199521722217224 41006910069- -装机容量突破装机容量突破2 2亿亿1996199623654236542 210794107942 2基本解决全国性缺基本解决全国性缺电局面电局面2000200031932319322 213685136852 2装机容量突破装机容量突破3 3亿亿2004200444070440702 221870218702 2装机容量突破装机容量突破4 4亿亿2005200551718517182 224975249752 2装机容量突破装机容量突破5 5亿亿2006200662200622002 228344283442 2装机容量突破装机容量突破6 6亿亿第六页，共65页。发电厂电气部分 第一章 湖南工业大学 电气与信息工程学院 何小宁 2005 2005年年 500 GW 500 GW 20042004年年 400 GW 400 GW20002000年年 300 GW 300 GW19951995年年 200 GW 200 GW19871987年年 100GW 100GW19781978年年19491949年年1,8501,850MW中中 国国 发发 电电 装装 机机 容容 量量 变变 化化第七页，共65页。发电厂电气部分 第一章 湖南工业大学 电气与信息工程学院 何小宁20072007年底年底(nind)(nind)： 71329 71329万千瓦（万千瓦（7.1337.133亿千瓦）亿千瓦）20082008年底年底(nind)(nind)： 79253 79253万千瓦（万千瓦（7.937.93亿千瓦）亿千瓦）20092009年底年底(nind)(nind)： 87407 87407 万千瓦（万千瓦（8.748.74亿千瓦）亿千瓦）第八页，共65页。发电厂电气部分 第一章 湖南工业大学 电气与信息工程学院 何小宁l19711971年以前：我国大陆电网年以前：我国大陆电网(dinwng)(dinwng)最高电压等级为最高电压等级为220kV220kV；l19721972年：建成第一条年：建成第一条330kV330kV输电线路（刘家峡输电线路（刘家峡陕西关陕西关中，中，534km534km）；）；l19811981年：建成第一条年：建成第一条500kV500kV输电线路（河南平顶山输电线路（河南平顶山武武汉，汉，595km595km）；）；l19891989年：建成第一条年：建成第一条500kV500kV直流输电线路（葛洲坝直流输电线路（葛洲坝上海，上海，1046km1046km）；）；l20052005年：建成第一条年：建成第一条750kV750kV输电线路（青海官亭输电线路（青海官亭甘肃甘肃兰州东，兰州东，146km146km）；）；l20062006年：我国首条年：我国首条1000kV1000kV特高压输电线路开关站在河南南特高压输电线路开关站在河南南阳奠基（晋东南阳奠基（晋东南南阳南阳荆门，荆门，654km 654km ）。）。第九页，共65页。发电厂电气部分 第一章 湖南工业大学 电气与信息工程学院 何小宁我国最大的地热电站：西藏羊八井第一我国最大的地热电站：西藏羊八井第一(dy)(dy)、二、二地热电站总装机容量地热电站总装机容量2.5182.518万万KWKW；我国最大的风电场：内蒙古赤峰赛罕坝风电场总装我国最大的风电场：内蒙古赤峰赛罕坝风电场总装机容量机容量1717万万KWKW。第二大风电场是新疆达坂城风电场，。第二大风电场是新疆达坂城风电场，其总装机容量其总装机容量1414万万KWKW；我国最大的潮汐电站：浙江省江厦潮汐电站总装机我国最大的潮汐电站：浙江省江厦潮汐电站总装机容量容量3200KW3200KW；我国最大的垃圾焚烧电厂：上海浦东垃圾焚烧电厂我国最大的垃圾焚烧电厂：上海浦东垃圾焚烧电厂总装机容量总装机容量1.71.7万万KWKW。第十页，共65页。发电厂电气部分 第一章 湖南工业大学 电气与信息工程学院 何小宁内蒙古赤峰赛罕坝风电场内蒙古赤峰赛罕坝风电场第十一页，共65页。发电厂电气部分 第一章 湖南工业大学 电气与信息工程学院 何小宁新疆新疆(xn jin)达坂达坂城风电场城风电场第十二页，共65页。发电厂电气部分 第一章 湖南工业大学 电气与信息工程学院 何小宁江厦潮汐江厦潮汐(chox)电站电站第十三页，共65页。发电厂电气部分 第一章 湖南工业大学 电气与信息工程学院 何小宁 2005 2005年年1010月月2424日广州首日广州首座垃圾座垃圾(l j)(l j)电厂启用，电厂启用，日处理千吨垃圾日处理千吨垃圾(l j)(l j)发电。发电。 垃圾倒进垃圾倒进“垃圾储垃圾储蓄坑蓄坑”，然后送去焚烧，然后送去焚烧(fn sho)(fn sho)发电发电 中央中央(zhngyng)(zhngyng)控制室控制室第十四页，共65页。发电厂电气部分 第一章 湖南工业大学 电气与信息工程学院 何小宁（1 1）电源结构不尽合理：水电、核电及新能源发电比重偏小。）电源结构不尽合理：水电、核电及新能源发电比重偏小。（2 2）电网建设与电源建设不协调，供电可靠性偏低：我国电力建）电网建设与电源建设不协调，供电可靠性偏低：我国电力建设长期以来设长期以来“重发轻供重发轻供”的情况十分突出。部分电网网架结构不的情况十分突出。部分电网网架结构不够够(bgu)(bgu)坚强，出现窝电和缺电并存的现象；配电网仍不能满足坚强，出现窝电和缺电并存的现象；配电网仍不能满足用电需求增长的需要；供电可靠性偏低。用电需求增长的需要；供电可靠性偏低。（3 3）人均拥有装机容量和人均占有发电量较低：目前我国人均拥）人均拥有装机容量和人均占有发电量较低：目前我国人均拥有装机容量和人均占有发电量不到世界平均水平的一半，约为发有装机容量和人均占有发电量不到世界平均水平的一半，约为发达国家的达国家的1/61/6和和1/101/10。（4 4）技术经济指标平均水平不高：火电厂平均发电煤耗、供电煤）技术经济指标平均水平不高：火电厂平均发电煤耗、供电煤耗、厂用电率、电网线损率等仍较高。耗、厂用电率、电网线损率等仍较高。（5 5）火电厂的污染物排放量高：火电厂的二氧化硫、氮氧化物和）火电厂的污染物排放量高：火电厂的二氧化硫、氮氧化物和大量粉尘的排放尚未得到有效控制。大量粉尘的排放尚未得到有效控制。（6 6）发供电设备质量问题较多，性能欠佳。）发供电设备质量问题较多，性能欠佳。二、差距二、差距(chj)第十五页，共65页。发电厂电气部分 第一章 湖南工业大学 电气与信息工程学院 何小宁三、发展三、发展(fzhn)规划规划 水能资源是可再生的清洁能源；在电力系统中，有一定比例的水电装机容量对系统调峰和安全经济运行极为有利；水电站的发电成本低，水库可以(ky)综合利用。 发达国家水电的平均开发度已在60以上。我国水电装机容量居世界第2位，但仅开发了少部分，水电装机容量比例偏低。第十六页，共65页。发电厂电气部分 第一章 湖南工业大学 电气与信息工程学院 何小宁我国水电之最我国水电之最世界世界(shji)(shji)最大的水电站：最大的水电站： 长江三峡电站长江三峡电站世界世界(shji)(shji)最大的抽水蓄能电站：最大的抽水蓄能电站： 广州抽水蓄能电站广州抽水蓄能电站世界世界(shji)(shji)海拔最高的电站：海拔最高的电站： 西藏羊卓雍湖抽水蓄能电站西藏羊卓雍湖抽水蓄能电站第十七页，共65页。发电厂电气部分 第一章 湖南工业大学 电气与信息工程学院 何小宁三峡三峡(sn xi)电站电站第十八页，共65页。发电厂电气部分 第一章 湖南工业大学 电气与信息工程学院 何小宁广州抽水蓄能电站广州抽水蓄能电站第十九页，共65页。发电厂电气部分 第一章 湖南工业大学 电气与信息工程学院 何小宁 火电厂的厂址不受限制，建设周期短，能较快发挥效益。建设一批大容量、高参数、环保型机组，并优化电源布局；淘汰一批不符合(fh)节能环保标准的小火电机组，实行上大压小、降低能源消耗、减少污染排放，并把压小作为上大的前提。东莞沙角东莞沙角(sh jio)C(sh jio)C电厂电厂2 2号汽轮号汽轮发电机组发电机组第二十页，共65页。发电厂电气部分 第一章 湖南工业大学 电气与信息工程学院 何小宁 我国目前已经形成(xngchng)了浙江秦山、广东大亚湾和江苏田湾等6个核电基地，拥有11台核电机组、约900多万KW的装机容量。 距世界水平仍有很大差距，目前全球核电占电能的比平均为17%，已有17个国家核电在本国发电量中的比重超过25%，而我国核发电量占总量不到2%，远不到世界平均水平，更远远低于法国85%、美国20%的水平。 核电在沿海地区是发展的必由之路，主要是在沿海一次能源短缺的广东、福建、浙江、江苏、辽宁、山东等省建设一批单机百万千瓦级的核电站；同时也探索在内地发展核电，主是在江西、湖南、安徽、吉林等省建设核电站。 至2020年，中国核电装机容量规划要达到4000万KW，约占整个电力装机容量的4%。第二十一页，共65页。发电厂电气部分 第一章 湖南工业大学 电气与信息工程学院 何小宁秦山核电站秦山核电站第二十二页，共65页。发电厂电气部分 第一章 湖南工业大学 电气与信息工程学院 何小宁江苏田湾核电站江苏田湾核电站第二十三页，共65页。发电厂电气部分 第一章 湖南工业大学 电气与信息工程学院 何小宁4.4.重点发展电网，形成全国统一的联合电网重点发展电网，形成全国统一的联合电网 推进推进 “ “西电东送、南北互供、全国联网西电东送、南北互供、全国联网”的发展的发展战略，建设多个战略，建设多个(du )1000KV(du )1000KV交流工程、交流工程、800KV800KV直流工程。到直流工程。到20202020年底，我国将建成覆盖华北、华中、年底，我国将建成覆盖华北、华中、华东地区的特高压交流同步电网，建成华东地区的特高压交流同步电网，建成1515个特高压直个特高压直流工程；建设多个流工程；建设多个(du )500KV(du )500KV交流工程、交流工程、500KV500KV直流工程。直流工程。 随着三峡电站及其输变电工程建设的完成，到随着三峡电站及其输变电工程建设的完成，到20102010年已基本实现以三峡为中心的全国联网格局，并年已基本实现以三峡为中心的全国联网格局，并形成全国统一的联合电网。形成全国统一的联合电网。 我国在进行电网建设的同时，还不断推进中俄、我国在进行电网建设的同时，还不断推进中俄、中越之间的跨国电力联网工程。中越之间的跨国电力联网工程。第二十四页，共65页。发电厂电气部分 第一章 湖南工业大学 电气与信息工程学院 何小宁中国中国(zhn u)电网分布电网分布第二十五页，共65页。发电厂电气部分 第一章 湖南工业大学 电气与信息工程学院 何小宁区域区域(qy)电电网构成网构成华北、华东(Hudng)、华中、南方电网的装机容量已超过1亿kW (100GW)东北、西北(xbi)电网的装机容量也超过4000万kW (40GW)第二十六页，共65页。发电厂电气部分 第一章 湖南工业大学 电气与信息工程学院 何小宁区域区域(qy)电网电网互联互联1989年9月，500kVDC2001年5月，500kVAC2003年6月，500kVAC2003年9月，500kVAC2004年6月， 500kVDC2005年6月，直流背靠背第二十七页，共65页。发电厂电气部分 第一章 湖南工业大学 电气与信息工程学院 何小宁 电网电网(dinwng)电压等级电压等级第一条500kVAC：1981年12月河南(h nn)平顶山-湖北武昌。第一条330kVAC： 1972年6月甘肃刘家峡-天水-陕西关中(Gunzhng)(眉县)。各电网已形成各电网已形成500kV或或330kV的骨干网架。的骨干网架。第一条500 kVDC：1989年9月，湖北葛洲坝-上海南桥。第一条750kVAC：2005年9月青海官亭-甘肃兰州东。第二十八页，共65页。发电厂电气部分 第一章 湖南工业大学 电气与信息工程学院 何小宁5.5.因地制宜发展新能源发电，做好农村电气化建设因地制宜发展新能源发电，做好农村电气化建设 在边远农村和沿海岛屿在边远农村和沿海岛屿(doy)(doy)，因地制宜建，因地制宜建设小水电、风力发电、生物质发电、潮汐发电、地设小水电、风力发电、生物质发电、潮汐发电、地热发电和太阳能发电等。热发电和太阳能发电等。 至至20102010年，风电装机容量超过年，风电装机容量超过500500万万KWKW，生物，生物质发电装机容量达到质发电装机容量达到550550万万KWKW，太阳能发电装机容，太阳能发电装机容量达到量达到3030万万KWKW；到；到20202020年，风电装机达年，风电装机达30003000万万KWKW，生物质发电达到生物质发电达到30003000万万KWKW，太阳能发电装机达，太阳能发电装机达220220万万KWKW。第二十九页，共65页。发电厂电气部分 第一章 湖南工业大学 电气与信息工程学院 何小宁6.6.开发和节约并重，高度重视环境保护开发和节约并重，高度重视环境保护(hunjng (hunjng boh)boh) 在开发能源的同时，采取有效措施节约能在开发能源的同时，采取有效措施节约能源、降低损耗（煤耗、水耗、线损等），提高能源源、降低损耗（煤耗、水耗、线损等），提高能源利用效率。实行电力发展与环境保护利用效率。实行电力发展与环境保护(hunjng (hunjng boh)boh)相协调的方针，使电力建设与环境保护相协调的方针，使电力建设与环境保护(hunjng boh)“(hunjng boh)“同步规划、同步实施、同步发同步规划、同步实施、同步发展展”。第三十页，共65页。发电厂电气部分 第一章 湖南工业大学 电气与信息工程学院 何小宁 一、能源的含义和分类一、能源的含义和分类 一次能源：直接由自然界采用的能源。如煤、石油、一次能源：直接由自然界采用的能源。如煤、石油、天然气等。天然气等。 二次能源：由一次能源经加工转换而获得的另一种形二次能源：由一次能源经加工转换而获得的另一种形态的能源。如电力态的能源。如电力(dinl)、汽油、煤气等。、汽油、煤气等。第三十一页，共65页。发电厂电气部分 第一章 湖南工业大学 电气与信息工程学院 何小宁二、电能二、电能(dinnng)第三十二页，共65页。发电厂电气部分 第一章 湖南工业大学 电气与信息工程学院 何小宁一、火电厂的分类一、火电厂的分类(fn li)第三十三页，共65页。发电厂电气部分 第一章 湖南工业大学 电气与信息工程学院 何小宁1 1）凝汽式电厂：（）凝汽式电厂：（200MW200MW及以上的机组）容量大，及以上的机组）容量大，靠近燃料产区（坑口、矿口），燃烧劣质煤。电靠近燃料产区（坑口、矿口），燃烧劣质煤。电能能(dinnng)(dinnng)经高压或超高压线路送往负荷中心，经高压或超高压线路送往负荷中心，单纯供电。单纯供电。 特点：水循环使用，即在汽轮机内作功后，蒸汽特点：水循环使用，即在汽轮机内作功后，蒸汽全部排入凝汽器冷却成水，又重新送回锅炉。蒸全部排入凝汽器冷却成水，又重新送回锅炉。蒸汽中含有的大量热量被浪费。汽中含有的大量热量被浪费。 效率低：效率低：30304040。第三十四页，共65页。发电厂电气部分 第一章 湖南工业大学 电气与信息工程学院 何小宁2 2）热电厂（几十到几百）热电厂（几十到几百MWMW的机组的机组(jz)(jz)）第三十五页，共65页。发电厂电气部分 第一章 湖南工业大学 电气与信息工程学院 何小宁二、二、 火电厂的电能火电厂的电能(dinnng)生产过程生产过程 1. 1. 主要主要(zhyo)(zhyo)组成组成 两大部分：热力部分和电气部分两大部分：热力部分和电气部分 也可分为三个系统：燃烧系统、汽水系统、电气系也可分为三个系统：燃烧系统、汽水系统、电气系统统 三大核心设备：锅炉、汽轮机和发电机三大核心设备：锅炉、汽轮机和发电机 大型火力发电厂一般都有燃煤、锅炉、汽机、电气、大型火力发电厂一般都有燃煤、锅炉、汽机、电气、化学、热工、水处理等车间（或称分场）。化学、热工、水处理等车间（或称分场）。第三十六页，共65页。发电厂电气部分 第一章 湖南工业大学 电气与信息工程学院 何小宁第三十七页，共65页。发电厂电气部分 第一章 湖南工业大学 电气与信息工程学院 何小宁(1)火力发电厂燃烧系统火力发电厂燃烧系统(xtng)流程示意图流程示意图 第三十八页，共65页。发电厂电气部分 第一章 湖南工业大学 电气与信息工程学院 何小宁 由锅炉、汽轮机、凝汽器、除氧器、加由锅炉、汽轮机、凝汽器、除氧器、加热器等设备热器等设备(shbi)及管道构成，及管道构成， 包括给水系统、循环水系统和补充给水包括给水系统、循环水系统和补充给水系统。系统。(2) (2) 汽水汽水(qshu)(qshu)系统系统第三十九页，共65页。发电厂电气部分 第一章 湖南工业大学 电气与信息工程学院 何小宁 包括发电机、励磁装置包括发电机、励磁装置(zhungzh)、厂用电系统和升压变电站等。厂用电系统和升压变电站等。(3) (3) 电气系统电气系统第四十页，共65页。发电厂电气部分 第一章 湖南工业大学 电气与信息工程学院 何小宁第四十一页，共65页。发电厂电气部分 第一章 湖南工业大学 电气与信息工程学院 何小宁第四十二页，共65页。发电厂电气部分 第一章 湖南工业大学 电气与信息工程学院 何小宁第四十三页，共65页。发电厂电气部分 第一章 湖南工业大学 电气与信息工程学院 何小宁第四十四页，共65页。发电厂电气部分 第一章 湖南工业大学 电气与信息工程学院 何小宁第四十五页，共65页。发电厂电气部分 第一章 湖南工业大学 电气与信息工程学院 何小宁第四十六页，共65页。发电厂电气部分 第一章 湖南工业大学 电气与信息工程学院 何小宁水力发电厂：水为原料，水轮机为原动机，根据取水水力发电厂：水为原料，水轮机为原动机，根据取水的方式的方式(fngsh)不同，又可以分为：不同，又可以分为：1)1)堤坝堤坝(db)(db)式水电厂式水电厂 堤坝堤坝(db)(db)蓄水，抬高水位，形成发电水头。蓄水，抬高水位，形成发电水头。 坝后式：厂房在堤坝坝后式：厂房在堤坝(db)(db)后面后面 河床式：厂房组成堤坝河床式：厂房组成堤坝(db)(db)的一部分的一部分 2 2）引水式水电厂）引水式水电厂 不修堤坝不修堤坝(db)(db)，只由引水渠道形成发电水头。，只由引水渠道形成发电水头。第四十七页，共65页。发电厂电气部分 第一章 湖南工业大学 电气与信息工程学院 何小宁坝后式水电厂坝后式水电厂第四十八页，共65页。发电厂电气部分 第一章 湖南工业大学 电气与信息工程学院 何小宁河床河床(hchung)式水电厂式水电厂第四十九页，共65页。发电厂电气部分 第一章 湖南工业大学 电气与信息工程学院 何小宁第五十页，共65页。发电厂电气部分 第一章 湖南工业大学 电气与信息工程学院 何小宁第五十一页，共65页。发电厂电气部分 第一章 湖南工业大学 电气与信息工程学院 何小宁1.4 1.4 核能核能(hnng)(hnng)发电厂发电厂第五十二页，共65页。发电厂电气部分 第一章 湖南工业大学 电气与信息工程学院 何小宁核分裂反应如何持续核分裂反应如何持续(chx)发生发生第五十三页，共65页。发电厂电气部分 第一章 湖南工业大学 电气与信息工程学院 何小宁压水式核反应器示意图压水式核反应器示意图第五十四页，共65页。发电厂电气部分 第一章 湖南工业大学 电气与信息工程学院 何小宁沸水沸水(fi shu)式核反应器示意式核反应器示意图图第五十五页，共65页。发电厂电气部分 第一章 湖南工业大学 电气与信息工程学院 何小宁其它能源发电其它能源发电1）太阳能）太阳能2）风能）风能(fn nn)3）地热）地热4）潮汐）潮汐5）燃料电池）燃料电池6）垃圾）垃圾7）磁流体）磁流体第五十六页，共65页。发电厂电气部分 第一章 湖南工业大学 电气与信息工程学院 何小宁三种方法三种方法: :1 1）直接将日光转换）直接将日光转换(zhunhun)(zhunhun)为电流。为电流。2 2）产生蒸汽推动发电机。）产生蒸汽推动发电机。3 3）利用日光将水分解，利用氢作为发电的燃料。）利用日光将水分解，利用氢作为发电的燃料。 上述三种方法均须有稳定的日照及宽阔地带。上述三种方法均须有稳定的日照及宽阔地带。第五十七页，共65页。发电厂电气部分 第一章 湖南工业大学 电气与信息工程学院 何小宁第五十八页，共65页。发电厂电气部分 第一章 湖南工业大学 电气与信息工程学院 何小宁利用聚热装置，将太阳热能利用聚热装置，将太阳热能聚集以产生蒸汽，带动聚集以产生蒸汽，带动(didng)涡轮发电机产生涡轮发电机产生电力。电力。 太阳能的利用太阳能的利用(lyng)方式方式利用光电效应来产生利用光电效应来产生(chnshng)电力电力第五十九页，共65页。发电厂电气部分 第一章 湖南工业大学 电气与信息工程学院 何小宁第六十页，共65页。发电厂电气部分 第一章 湖南工业大学 电气与信息工程学院 何小宁第六十一页，共65页。发电厂电气部分 第一章 湖南工业大学 电气与信息工程学院 何小宁20KW20KW变速变速(bin s)(bin s)恒恒频风力发电机组频风力发电机组第六十二页，共65页。发电厂电气部分 第一章 湖南工业大学 电气与信息工程学院 何小宁潮夕发电潮夕发电(fdin)示意图示意图第六十三页，共65页。发电厂电气部分 第一章 湖南工业大学 电气与信息工程学院 何小宁中小型电厂，多建在负荷中心附近或大厂矿企业内，中小型电厂，多建在负荷中心附近或大厂矿企业内，直接供该地区或该厂用电。直接供该地区或该厂用电。第六十四页，共65页。发电厂电气部分 第一章 湖南工业大学 电气与信息工程学院 何小宁2 2）基荷电厂、腰荷电厂和峰荷电厂）基荷电厂、腰荷电厂和峰荷电厂第六十五页，共65页。