发电厂电气部分 发电厂变电站电气部分 电力系统电气部分设计主讲： 张正团Tel: 13305339837基本要求1、了解授课内容及其与相关课程间的联系2、了解电力系统的形成与发展以及我国电力工业的发展状况 绪论我们学什么？n发电厂/变电站的n电气部分的n设计与运行一、授课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二、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三、相关问题的讨论1、“电气”与“电器”n“电气”是一个融合了东西方哲学思想的汉语术语n“气”在中国古代哲学中通常是指一种极细微的物质东汉哲学家王充《论衡》：“天地合气，万物自生” n“电气”是指电性质的气《说文解字》：“电，阴阳激耀也”闪电“电气”与“电器”n关于摩擦生电的解释，中国的气学说与西方的电流体学说相似。
n1851年由传教士玛高温翻译的《博物通书》可能是最早使用术语“电气”的中文文献)“电气”是英语electric fluid的直译， 是 electricity的意译目前已知最早的一本中文 电磁学著作,因此也是电 气、电子、通讯、信息等 学科的第一本中文著作2、电磁学的发展与电气技术的形成n1831年法拉第发现了电 磁感应定律--- 磁链 ----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 变压器：直流电机：同步电机：感应电机：法 拉 第磁现象电现象3、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，kvn 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。
4、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！ The Power System Is The Biggest Machine Human Have Ever Made!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n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 n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kWn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5、我国电力工业的发展n最早的火力发电始于1882年，上海n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)世界排名年发电发电 量(kW ·h)世界排名1949年184.86×10443.1×108 1995年2.1×108310000×1082 2000年3×108213000×1082 2003年3.8×108219000×1082电力网n20世纪50年代为城市电网的发展阶段n60年代逐渐形成省网n70~90年代为区域电网发展阶段n90年代到21世纪前10年为大区电网互联阶段n21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n1954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；n1972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；n1981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；n1989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。
西北西北750kV750kV输变电工程（青海官亭输变电工程（青海官亭- -兰州东）兰州东）联合电力系统n1989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n2001年5月，东北、华北电网通过500kV姜(姜家营) 绥(绥中)线互联 n2003年9月，华北、华中电网通过500kV辛(辛安)嘉( 获嘉)线互联 n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n 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n2010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n2010~2020年期间将形成覆盖全国的统一 联合电网6、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7、发电厂的电气系统轻松一下n1、电能为何采用三相、50（60）Hz、正弦 、交流电？n2、你能说出几座大型发电厂的名字？直流与交流的辩论 -------Edison vs WestinghouseDC支持者交流电压高，危险！！AC支持者l直流只能短距离供电l直流电难以实现电压变换l直流电机存在换向问题n1893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 n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；n交流发电机比直流发电机简单；n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？n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 n正弦波：通过电器设备后波形基本还是正弦波 n50~60HZ：过低，闪烁；过高，干扰强、损耗大 n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 我国主要的大型火力发电厂石景山、大港、军粮城、盘山、陡河、邢台、张家口、华能 上安、秦皇岛热电厂、西柏坡、大同二厂、神头一厂、神头 二厂、漳泽、阳泉二厂、丰镇、通辽、元宝山、伊敏、达旗 、托克托、清河、锦州、辽宁、铁岭、华能大连、绥中、双 辽、富拉而基二厂、哈尔滨三发、牡丹江二厂、石洞口、吴 泾、外高桥、望亭、谏壁、徐州、常熟、镇海、北仑港、平 芋、邹县、邹县二厂、华能德州、十里泉、石横、秦岭、渭 河、靖远（甘肃）、大坝（宁夏）、焦作、姚孟、洛河、汉 川（湖北）、阳逻、丰城（江西）、华能福州、沙角A、沙 角C、黄浦、妈湾我国主要的大型水电厂白山（松花江）、水口（闵江）、五强溪（沅水）、葛洲坝（长江）、三峡（长江） 、隔河岩（清江）、广州抽水蓄能（流溪河支流）、 盐滩（红水河）、 二滩（雅砻江）、天生桥（南盘江）、漫湾（澜沧江）、刘家峡（黄河）、龙羊峡、李家峡、小浪底、龚咀（大渡河）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n主要设备： 汽轮机发电机各种辅机n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 100~250MW 250~1000MW 1000MW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n主要设备：压力水管、水轮机、发电机nP=9.81ηQHp---发电功率，KW； Q---通过水轮机的水量，m3/s η---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102。