1、1 发电厂电气系统介绍发电厂电气系统介绍主讲人：潘辉2010-07能能 源源 与与 发发 电电 关于能源的定义，目前约有关于能源的定义，目前约有2020种。例如：种。例如：科学技术百科全书科学技术百科全书说：说：“能源是可从其能源是可从其获得热、光和动力之类能量的资源获得热、光和动力之类能量的资源”；大大英百科全书英百科全书说：说：“能源是一个包括着所有能源是一个包括着所有燃料、流水、阳光和风的术语，人类用适当燃料、流水、阳光和风的术语，人类用适当的转换手段便可让它为自己提供所需的能的转换手段便可让它为自己提供所需的能量量”；日本大百科全书日本大百科全书说：说：“在各种生在各种生产活动中，我们
2、利用热能、机械能、光能、产活动中，我们利用热能、机械能、光能、电能等来作功，可利用来作为这些能量源泉电能等来作功，可利用来作为这些能量源泉的自然界中的各种载体，称为能源的自然界中的各种载体，称为能源”；我国；我国的的能源百科全书能源百科全书说：说：“能源是可以直接能源是可以直接或经转换提供人类所需的光、热、动力等任或经转换提供人类所需的光、热、动力等任一形式能量的载能体资源。一形式能量的载能体资源。”可见，能源是可见，能源是一种呈多种形式的，且可以相互转换的能量一种呈多种形式的，且可以相互转换的能量的源泉。的源泉。问问 题：题：在现代文明中，电被视为和空气、水一样重要在现代文明中，电被视为和空
3、气、水一样重要l电能从何处来？电能从何处来？l电能为何得到如此广泛的应用？电能为何得到如此广泛的应用？一、能源分类一一次次能能源源二二次次能能源源新能源新能源再生性能源：太阳能、风能、再生性能源：太阳能、风能、海洋能、地热能海洋能、地热能非再生性能源：核聚变物质非再生性能源：核聚变物质常规能源常规能源再生性能源：水能再生性能源：水能非再生性能源：煤、石油、天然气、非再生性能源：煤、石油、天然气、核裂变物质核裂变物质电力、焦炭、煤气、汽油、煤油、柴油、重油、电力、焦炭、煤气、汽油、煤油、柴油、重油、氢能、沼气、酒精、蒸汽、热水等氢能、沼气、酒精、蒸汽、热水等二、电能的特点n便于大规模生产和远距离
4、输送便于大规模生产和远距离输送n方便转换和易于控制方便转换和易于控制n损耗小损耗小n效率高效率高n无气体和噪声污染无气体和噪声污染三、发电厂-能量转换站能量转换站发电厂的类型发电厂的类型火力发电厂：燃料的化学能火力发电厂：燃料的化学能-电能电能水力发电厂：水的位能水力发电厂：水的位能-电能电能核能电厂：核能电厂：核裂变能核裂变能-电能电能地热电厂：地热电厂：地热能地热能-电能电能潮汐电厂：潮汐电厂：海洋能海洋能-电能电能风力发电厂：风能风力发电厂：风能-电能电能太阳能电站：太阳能太阳能电站：太阳能-电能电能火电厂的分类按燃料分类：按燃料分类：按蒸汽压力按蒸汽压力和温度分类和温度分类按原动按原动
5、机分类机分类按输出能源分类按输出能源分类:按装机容量分类：按装机容量分类：燃煤电厂、燃油电厂、燃气电厂、余热电厂燃煤电厂、燃油电厂、燃气电厂、余热电厂中低压电厂中低压电厂-蒸汽压力蒸汽压力3.923.92MPaMPa，温度温度450 450，单机小于，单机小于2525MWMW高压电厂高压电厂-9.9-9.9MPaMPa，540 540，小于，小于100100MWMW超高压电厂超高压电厂-13.83-13.83MPaMPa，540/540 540/540 ，小于，小于200200MWMW亚临界压力电厂亚临界压力电厂-16.77-16.77MPaMPa，540/540 540/540 ，300 3
6、00 1000 1000MWMW超临界压力电厂超临界压力电厂-21.11-21.11MPaMPa，550/550 550/550，600600、800800MWMW及及以上及及以上凝汽式汽轮机电厂、燃气轮机电厂、凝汽式汽轮机电厂、燃气轮机电厂、内燃机电厂、蒸汽内燃机电厂、蒸汽-燃气轮机电厂燃气轮机电厂凝汽式发电厂（效率凝汽式发电厂（效率30%30%40%40%）、热电厂（效率）、热电厂（效率60%60%70%70%）小容量电厂、中容量电厂、大中容量电厂、大容量电厂小容量电厂、中容量电厂、大中容量电厂、大容量电厂100MW以下以下 100250MW 2501000MW 1000MW以上以上四、发
7、电厂的生产过程1、火电厂的生产过程 锅炉锅炉l主要设备：主要设备：汽轮机汽轮机 发电机发电机 各种辅机各种辅机l矿物燃料的化学能矿物燃料的化学能-热能热能-机械能机械能-电能电能燃烧系统燃烧系统汽水系统汽水系统电气系统电气系统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。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，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单位电量发电成本比水电厂高34倍。倍。与水
8、电机组相比，火电机组启动、带负荷、停机所需要的时间长。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。量的制约。对环境的污染大对环境的污染大输煤系统输煤皮带输煤皮带输煤栈道输煤栈道磨煤机磨煤机给粉机给粉机汽机系统汽轮机管道汽轮机管道汽轮机厂房汽轮机厂房汽轮机汽轮机晾水塔晾水塔锅炉系统锅炉锅炉送风机送风机电气系统变电站变电站互感器互感器网网控室控室主主
9、变压器变压器2、水电站的生产过程水位能水位能-机械能机械能-电能电能n主要设备：压力水管、水轮机、发电机主要设备：压力水管、水轮机、发电机nP=9.81QHp-p-发电功率，发电功率，KWKW；Q-Q-通过水轮机的水量，通过水轮机的水量，m m3 3/s/s-水电厂效率；水电厂效率；H-H-水的落差，水的落差，m m；堤坝式堤坝式引水式引水式混合式混合式坝后式坝后式河床式河床式水电站的分类水电厂水电厂按集中落差方式分类按集中落差方式分类按径流调节的程度分类按径流调节的程度分类水电厂水电厂有调节水电厂有调节水电厂无调节水电厂无调节水电厂日调节水电厂日调节水电厂年调节水电厂年调节水电厂多年调节水电
10、厂多年调节水电厂堤堤坝坝式式坝后式坝后式河床式河床式建在河水中上游山区峡谷地段。单独筑坝，坝身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。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，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。电站规模大，综合效益高。三门峡、刘家峡、白山、丹江口水电站三门峡、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
11、，起挡水作用。房承受上游水的压力，起挡水作用。特点是：水头低（小于特点是：水头低（小于3040米）；挡水建筑物米）；挡水建筑物长。长。葛洲坝、西津水电厂葛洲坝、西津水电厂 混混合合式式根据河流特点建造的兼有堤坝式和引水式两种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。特点的水电厂。引引水水式式无压引水无压引水有压引水有压引水在河流上游，当河床坡度较大时，可以借助在河流上游，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，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。用以集中水头，以获取最大落差。特点是：水头较高（最高为特点是：水头较高（最高为
12、1020米），流量米），流量小，无蓄水池调节流量；综合利用价值低，小，无蓄水池调节流量；综合利用价值低，电站规模也较小。电站规模也较小。水力发电的特点可综合利用水能资源，不污染环境。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。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。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。调峰、调频和紧急备用。兴建水库会带来一定
13、的弊端。兴建水库会带来一定的弊端。梯级电站及抽水蓄能电站梯级电站及抽水蓄能电站梯级电厂梯级电厂-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。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。能再
14、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抽水蓄能电站的作用在系统中的作用在系统中的作用 调峰调峰 填谷填谷备用备用调频调频调相调相功能功能降低电力系统的燃料消耗降低电力系统的燃料消耗提高火电设备利用率提高火电设备利用率可作为发电成本低的峰荷电源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对环境没污染且能美化环境可用于蓄能可用于蓄能三峡电站三峡电站l26台台700MW的水的水轮发电机组，总装轮发电机组，总装机容量机容量18200MW。l三峡电站分为左三峡电站分为左岸和右岸电站，左、岸和右岸电站，左、右岸电站又各分为右岸电站又各分为两个电厂。其中，两个电厂。其中，左一电厂
15、装机左一电厂装机8台，台，出线出线5回；左二电回；左二电厂装机厂装机6台，出线台，出线3回；右一、右二电回；右一、右二电厂装机均为厂装机均为6台，台，出线分别为出线分别为4回和回和3回。回。三峡三峡电力外送三大主要通道电力外送三大主要通道中通道中通道-在华中四省建在华中四省建500千伏交流输电线路千伏交流输电线路4970公里，鄂豫间两回，公里，鄂豫间两回，鄂湘间两回，鄂赣间一回，变电容量鄂湘间两回，鄂赣间一回，变电容量1350万千伏安（其中湖北境内的万千伏安（其中湖北境内的500千伏千伏线路线路2630公里，变电容量公里，变电容量525万千伏安）；设计输电能力万千伏安）；设计输电能力900万千
16、瓦。万千瓦。东通道东通道-除利用现有的葛洲坝至上海直流线路输电除利用现有的葛洲坝至上海直流线路输电120万千瓦外，万千瓦外，2002年前建成第二回东送年前建成第二回东送500千伏直流输电线路和湖北宜昌、江苏常州换流站，额千伏直流输电线路和湖北宜昌、江苏常州换流站，额定容量定容量300万千瓦；万千瓦；2008年再建成第三回送上海的直流线路，增加容量年再建成第三回送上海的直流线路，增加容量300万万千瓦。同时，在华东地区配套建设千瓦。同时，在华东地区配套建设500千伏交流输电线路千伏交流输电线路850公里，变电容量公里，变电容量850千伏安。千伏安。南通道南通道-2004年前建成一条年前建成一条9
17、73公里的公里的500千伏直流输电线路和湖北荆千伏直流输电线路和湖北荆州、广东惠州两个换流站，送电能力为州、广东惠州两个换流站，送电能力为300万千瓦。万千瓦。3、核电站的生产过程一公斤标准煤含热量一公斤标准煤含热量3104J，一公斤铀一公斤铀235裂变产生热能裂变产生热能7.951010J，相当相当2700t煤煤核燃料在反应堆内进行核裂变的链式反应，产生大量热量，由核燃料在反应堆内进行核裂变的链式反应，产生大量热量，由冷却剂（水或空气）带出，在蒸汽发生器中把热量传给水，将冷却剂（水或空气）带出，在蒸汽发生器中把热量传给水，将水加热成蒸汽来转动汽轮发电机发电。水加热成蒸汽来转动汽轮发电机发电。
18、l主要设备：核反应堆主要设备：核反应堆+核蒸汽发生系统核蒸汽发生系统=锅炉锅炉 汽轮机、发电机汽轮机、发电机l核裂变能核裂变能-热能热能-机械能机械能-电能电能核能与核反应核能与核反应l原子结构原子结构 原子原子=电子（电子（-）+原子核（质子原子核（质子(+)+(+)+中子）中子）l核力核力 核子（质子、中子）之间存在的一种很强的吸引力，核子（质子、中子）之间存在的一种很强的吸引力，是一种短距力是一种短距力l核能：原子核裂变或聚变放出的能量核能：原子核裂变或聚变放出的能量原子质量原子质量 所含（电子所含（电子+质子质子+中子）的质量中子）的质量质量亏损：原子应有质量与实际质量之差质量亏损：原
19、子应有质量与实际质量之差亏损的质量转化为能量，形成核力或结合能亏损的质量转化为能量，形成核力或结合能l平均结合能平均结合能原子核的结合能除以组成该原子核的核子数原子核的结合能除以组成该原子核的核子数中等质量的原子核平均结合能较大，较重的和较轻的中等质量的原子核平均结合能较大，较重的和较轻的原子核平均结合能较小。原子核平均结合能较小。l两种释放核能的方法：核裂变、核聚变两种释放核能的方法：核裂变、核聚变p当一个重核分裂为两个较轻核时，两个较轻核的结合当一个重核分裂为两个较轻核时，两个较轻核的结合能之和要大于原来重核的结合能，其差值就是核裂变能之和要大于原来重核的结合能，其差值就是核裂变释放的能量
20、，如释放的能量，如U235U235的核裂变反应的核裂变反应p两个轻核合成一个较重核的聚合过程中，核子结合的两个轻核合成一个较重核的聚合过程中，核子结合的更紧密了，也会放出能量来，如两个氘核合成稳定氦更紧密了，也会放出能量来，如两个氘核合成稳定氦核核中子铀核锶核氙核漏失或消耗掉的中子可用于裂变的中子U235裂变反应：链式反应l核反应-使一种原子核转变为另一种原子核的过程p核聚变：热核反应，触发和维持这个反应需要极高的温度，不易控制。由于聚变涉及的粒子带同性电荷，起爆反应需很高的动能p核裂变：可用中性粒子来激发，用中子轰击一个重核不会受到排斥，核能的获得途径裂变能裂变能-带有一定能量的中子撞击重金
21、属元素的核，如铀、钚，带有一定能量的中子撞击重金属元素的核，如铀、钚，核吸收中子后变为有激发能的复合核。激发能使复合核中的静核吸收中子后变为有激发能的复合核。激发能使复合核中的静电斥力大于核吸引力时，原子核就产生分裂，放出裂变能，产电斥力大于核吸引力时，原子核就产生分裂，放出裂变能，产生生2至至3个新中子，并放出射线。如果产生的新中子至少有一个个新中子，并放出射线。如果产生的新中子至少有一个再能引起其它核发生裂变，形成链式反应，放出的裂变能就是再能引起其它核发生裂变，形成链式反应，放出的裂变能就是可利用的核能。可利用的核能。聚合能聚合能-使不同的轻元素的原子核进行聚合，形成一个新原子核，在使不
22、同的轻元素的原子核进行聚合，形成一个新原子核，在聚合过程中要放出聚合能，例如氘、氚聚合成氦放出能量。聚合过程中要放出聚合能，例如氘、氚聚合成氦放出能量。l天然铀天然铀 -单纯的天然铀难以维持链式反应单纯的天然铀难以维持链式反应p 天然铀在中子轰击下发生裂变的主要成分是只占天然铀在中子轰击下发生裂变的主要成分是只占0.714%0.714%的铀的铀235235，快、慢中子都能使其分裂，慢中子引起裂变的几率更大。，快、慢中子都能使其分裂，慢中子引起裂变的几率更大。p占占99.28%99.28%的同位素铀的同位素铀238238，不易分裂，在快中子作用下可能分，不易分裂，在快中子作用下可能分裂，但易俘获
23、中子。裂，但易俘获中子。解决方法：解决方法：p从天然铀中分离铀从天然铀中分离铀-235-235p使裂变产生的快中子迅速慢化使裂变产生的快中子迅速慢化核电站反应堆的分类核电站反应堆的分类 堆堆 型型 燃料燃料慢化剂慢化剂冷却剂冷却剂轻水轻水堆堆压水堆压水堆沸水堆沸水堆浓缩铀浓缩铀浓缩铀浓缩铀轻水轻水轻水轻水轻水轻水轻水轻水重水重水堆堆重水冷却型重水冷却型轻水冷却型轻水冷却型天然铀天然铀天然铀、浓天然铀、浓缩铀、钚缩铀、钚重水重水重水重水重水重水轻水轻水石墨石墨气冷气冷堆堆天然抽气冷天然抽气冷改进型气冷改进型气冷高温气冷堆高温气冷堆天然铀天然铀浓缩铀浓缩铀浓缩铀、钍浓缩铀、钍石墨石墨石墨石墨石墨石
24、墨二氧化碳二氧化碳二氧化碳二氧化碳氦氦快中子增殖堆快中子增殖堆浓缩铀浓缩铀+钚钚无无钠钠l沸水堆沸水堆-利用沸腾水作为慢化剂，采用单回路利用沸腾水作为慢化剂，采用单回路系统，使汽轮机等设备有受放射性污染的可能。系统，使汽轮机等设备有受放射性污染的可能。l压水堆压水堆-用有压力的水作为慢化剂和冷却剂，用有压力的水作为慢化剂和冷却剂，采用蒸汽发生器，形成两个独立的循环系统，即采用蒸汽发生器，形成两个独立的循环系统，即水循环系统和蒸汽循环系统，可防止蒸汽受放射水循环系统和蒸汽循环系统，可防止蒸汽受放射性污染性污染反应堆反应堆稳压器稳压器蒸汽发生器蒸汽发生器下部的下部的U U型管型管冷却剂主泵冷却剂主
25、泵稳压器使一回路系统的水压保持恒定。15MPa高压水 吸收燃料元件释热 将热量传给二回路的水 l压水堆核电厂压水堆核电厂 最大特点：最大特点：整个系统分两大部分，一回路系统和二回路系统，整个系统分两大部分，一回路系统和二回路系统，彼此隔绝，增加了核电厂的安全性彼此隔绝，增加了核电厂的安全性 一回路系统一回路系统：l二回路系统二回路系统：蒸汽发生器的蒸汽发生器的U U形管外部形管外部 汽轮机的高压缸汽轮机的高压缸 再再热器热器 汽轮机的低压缸汽轮机的低压缸 凝汽器凝汽器 蒸汽发生器，蒸汽发生器，形成一个闭合回路形成一个闭合回路 l压水堆的其它特点压水堆的其它特点：压水堆核电厂以轻水做慢化剂和冷却
26、剂，反应堆体压水堆核电厂以轻水做慢化剂和冷却剂，反应堆体积小，建设周期短，造价低，运行维护方便，需处理积小，建设周期短，造价低，运行维护方便，需处理的废气、废液、废物少，在核电厂中占主导地位的废气、废液、废物少，在核电厂中占主导地位 反应堆的功率主要由堆芯的含汽量来控制反应堆的功率主要由堆芯的含汽量来控制 l沸水堆核电厂特点沸水堆核电厂特点 n堆芯产生的饱和蒸汽经堆芯产生的饱和蒸汽经分离器和干燥器除去水分离器和干燥器除去水分后，直接进入汽轮机分后，直接进入汽轮机做功做功 n省去了蒸汽发生器，但省去了蒸汽发生器，但有将放射性物质带入汽有将放射性物质带入汽轮机的危险轮机的危险核电厂的系统 核岛的核
27、蒸汽供应系统核岛的核蒸汽供应系统 一回路系统一回路系统化学和容积控制系统：化学和容积控制系统：余热排出系统余热排出系统/停堆冷却系统：停堆冷却系统：停堆时导出余热停堆时导出余热安全注射系统安全注射系统/紧急堆芯冷却紧急堆芯冷却系统系统控制、保护和检测系统控制、保护和检测系统常规岛系统 二回路系统：循环冷却水系统电气系统及厂用电设备 l组成：核岛组成：核岛+常规岛常规岛 +辅助系统辅助系统+控制系统控制系统+安全系统安全系统核电站的安全性核电站的安全性l防止核泄漏的四道屏障防止核泄漏的四道屏障n燃料芯块：燃料芯块：核裂变产生的放射性物质核裂变产生的放射性物质98%98%以上滞留在以上滞留在二氧化
28、铀芯块中二氧化铀芯块中,不会释放出来不会释放出来 n燃料元件包壳：燃料芯块密封在锆合金包壳内燃料元件包壳：燃料芯块密封在锆合金包壳内,防止防止放射性物质进入一回路水中放射性物质进入一回路水中 n一回路管道和容器：整个一回路一回路管道和容器：整个一回路 都是耐高压的都是耐高压的,放射放射性物质不会漏到反应堆厂房中性物质不会漏到反应堆厂房中 n安全壳：反应堆厂房是一个高大的预应力钢筋混凝土安全壳：反应堆厂房是一个高大的预应力钢筋混凝土建筑建筑,壁厚近一米壁厚近一米,内表面加有内表面加有6 6毫米厚的钢衬毫米厚的钢衬,防止放防止放射性物质进入环境射性物质进入环境核电站运行特点核电站运行特点l放射性废
29、物不能无控制地排放至环境中。放射性废物不能无控制地排放至环境中。l必须保证反应堆有足够完好的冷源。必须保证反应堆有足够完好的冷源。l任何工况下任何工况下,必须保证核反应堆可控必须保证核反应堆可控,。l核电机组应带基荷运行。核电机组应带基荷运行。机组快速升降负荷机组快速升降负荷,可能产生堆芯局部热点可能产生堆芯局部热点,有造成堆芯烧毁的有造成堆芯烧毁的潜在风险潜在风险;若频繁进行负荷跟踪若频繁进行负荷跟踪,将产生大量的放射性废气、废液将产生大量的放射性废气、废液,对环对环境产生潜在威胁；境产生潜在威胁；核电厂建设费用高，运行费用小，连续运行的经济性好。核电厂建设费用高，运行费用小，连续运行的经济
30、性好。l需要定期停堆换料。需要定期停堆换料。核电站的特点l优点优点 运行安全稳定运行安全稳定 节省煤、石油和天然气节省煤、石油和天然气 节省燃料的运输费节省燃料的运输费 反应堆不需要空气助燃，可建在地下水下和高山顶上反应堆不需要空气助燃，可建在地下水下和高山顶上 对环境影响小，无温室效应对环境影响小，无温室效应 寿期长寿期长l缺点缺点 建设投资比火电厂和水电站大。建设投资比火电厂和水电站大。大亚湾核电站大亚湾核电站p秦山一期：秦山一期：3030万万kWkW，原型压水堆，原型压水堆，19851985年开工，年开工，19911991年年并网并网p秦山二期：秦山二期：2 26060万万kWkW，压水
31、堆，压水堆，19961996年开工，年开工，20022002年年并网并网p秦山三期：秦山三期：2 272.872.8万万kWkW，重水堆，重水堆，19981998年开工，年开工，20022002、20032003年并网（与加拿大合建）年并网（与加拿大合建）p大亚湾：大亚湾：2 298.498.4万万kWkW，压水堆，压水堆，9494年投入运行年投入运行p岭澳：岭澳：2 29999万万kWkW，压水堆，压水堆，20022002、20032003年投入运行，年投入运行，“九五九五”最大的能源项目最大的能源项目 发电、变电发电、变电和输电的电气部分和输电的电气部分问题：问题：l发电厂、变电站中有哪些
32、主要的电气设备？发电厂、变电站中有哪些主要的电气设备？l发电厂电气系统的作用？发电厂电气系统的作用？1、电气设备电气设备电气设备一一次次设设备备生产和转换电能的设备生产和转换电能的设备开关电器开关电器限制短路电流和防御过电压设备限制短路电流和防御过电压设备载流导体载流导体接地装置接地装置二次设备二次设备仪用互感器仪用互感器测量表计测量表计继电保护及自动装置继电保护及自动装置直流电源设备直流电源设备操作电器、信号设备及控制电缆操作电器、信号设备及控制电缆发电机发电机变压器变压器封闭母线封闭母线断路器断路器隔离开关隔离开关隔离开关隔离开关电压互电压互感器感器电流互电流互感器感器母线母线 电力电缆电
33、力电缆生产和转换生产和转换电能的设备电能的设备开关电器开关电器限制短路电限制短路电流和防御过流和防御过电压设备电压设备载流导体载流导体发电机发电机 变压器变压器 电动机电动机断路器断路器 隔离开关隔离开关 负荷开关负荷开关 熔断器熔断器电抗器电抗器 避雷器避雷器互感器互感器 电流电流 互感器互感器 电压电压互感器互感器主要电气设备的图形符号主要电气设备的功能l发电机发电机：用来生产转换电能：用来生产转换电能。l变压器变压器：用于变换电能，将低压电能变为高压以便输送；：用于变换电能，将低压电能变为高压以便输送；将高压电能变为低压电能以便使用。将高压电能变为低压电能以便使用。l高压断路器高压断路器
34、：正常运行和故障情况下用作断开或接通电：正常运行和故障情况下用作断开或接通电路中的正常工作电流及开断故障电流。路中的正常工作电流及开断故障电流。l隔离开关隔离开关：建立明显的绝缘间隙，转换线路增加线路联：建立明显的绝缘间隙，转换线路增加线路联接的灵活性。接的灵活性。l负荷开关负荷开关：只能开断负载电流和一定过载电流。：只能开断负载电流和一定过载电流。l熔断器熔断器：过载或短路时，起到开断和保护的作用。：过载或短路时，起到开断和保护的作用。主要电气设备的功能l母线母线：汇集和分配电能。：汇集和分配电能。l电缆电缆：用于城市、厂站内部或附近、穿越江河或海峡：用于城市、厂站内部或附近、穿越江河或海峡
35、l架空线路架空线路：终端线、联络线：终端线、联络线l电抗器电抗器：限制短路电流，维持母线残压：限制短路电流，维持母线残压l避雷器避雷器：保护电力系统和电气设备的绝缘使其不受雷击：保护电力系统和电气设备的绝缘使其不受雷击所引起的过电压而损坏所引起的过电压而损坏l互感器互感器：将一次系统的高电压和大电流转换为二次系统：将一次系统的高电压和大电流转换为二次系统标准的低电压和小电流，并使一次系统与二次系统可靠隔标准的低电压和小电流，并使一次系统与二次系统可靠隔离。离。2、电气接线、电气接线电气接线电气接线一次电路（电气主接线）一次电路（电气主接线）二次电路（二次接线）二次电路（二次接线）表明电能汇集和
36、表明电能汇集和分配关系以及各分配关系以及各种运行方式种运行方式对一次设备及系对一次设备及系统进行控制、监统进行控制、监察、测量和保护察、测量和保护-发电厂变电站中，根据各种电气设备的作用和要求，发电厂变电站中，根据各种电气设备的作用和要求，按一定方式用导体连接起来形成的电路称为电气接线。按一定方式用导体连接起来形成的电路称为电气接线。电气主接线图-电气主接线用一定的图形符号和文字符号绘成的电气主接线用一定的图形符号和文字符号绘成的 电路图。电路图。-电气主接线图用单线图表示三相电路电气主接线图用单线图表示三相电路-元件为正常状态（开关、刀闸在断开位置）元件为正常状态（开关、刀闸在断开位置）电气
37、一次接线图例电气一次接线图例3、配电装置按安装地点分类按安装地点分类屋内式屋内式屋外式屋外式按组装方式分类按组装方式分类装配式装配式成套式成套式-根据电气主接线的要求，由开关电器、母线、保护根据电气主接线的要求，由开关电器、母线、保护和测量设备以及必要的辅助设备和建筑物组成的整体。和测量设备以及必要的辅助设备和建筑物组成的整体。4、发电厂的电气部分电电气气系系统统电能生产系统电能生产系统电气一次系统电气一次系统电气二次系统电气二次系统电气系统的作用l通过与汽轮机同轴的发电机，将机械能转换为通过与汽轮机同轴的发电机，将机械能转换为电能；电能；l通过高压配电装置将电能汇集并分配送往电力通过高压配电
38、装置将电能汇集并分配送往电力传输网络；传输网络；l通过厂用供电系统，保证厂用辅机供电；通过厂用供电系统，保证厂用辅机供电；l通过二次系统对一次系统进行监视、测量、控通过二次系统对一次系统进行监视、测量、控制和保护。制和保护。电能生产系统电能生产系统电能生产系统发电机系统发电机系统发电机励磁系统发电机励磁系统转子系统转子系统定子系统定子系统冷却系统冷却系统直流励磁机直流励磁机交流励磁机交流励磁机静止励磁方式静止励磁方式水、氢、氢水、氢、氢水、水、空水、水、空水、水、氢水、水、氢有刷励磁有刷励磁无刷励磁无刷励磁转子系统转子系统-传递原动机的轴功率，传递原动机的轴功率，在转子绕组中注入直流电流后产生
39、磁场。在转子绕组中注入直流电流后产生磁场。定子系统定子系统-形成三相绕组，当转子磁场旋转时，在定子绕组中感应出电动势，发出电形成三相绕组，当转子磁场旋转时，在定子绕组中感应出电动势，发出电能。能。冷却系统冷却系统-连续不断地排出发电机因各种损耗而产生的热量，防止发电机温度超过设连续不断地排出发电机因各种损耗而产生的热量，防止发电机温度超过设计值而影响绝缘寿命和发电机出力，保证发电机安全运行。计值而影响绝缘寿命和发电机出力，保证发电机安全运行。发电机励磁系统发电机励磁系统-为转子提供直流电，用以建立转子磁场，通过调节励磁，可以调节发电机为转子提供直流电，用以建立转子磁场，通过调节励磁，可以调节发
40、电机的无功功率输出，调节发电机端电压。调节和控制励磁还可以改善电力系统的的无功功率输出，调节发电机端电压。调节和控制励磁还可以改善电力系统的稳定性。稳定性。300MW发电机组电气部分300MW发电机组电气主接线的特点l发电机与主变压器的连接采用发电机发电机与主变压器的连接采用发电机-变压器单元接线，变压器单元接线，无发电机出口断路器和隔离开关无发电机出口断路器和隔离开关l在主变低压侧引接一台高压厂用变压器在主变低压侧引接一台高压厂用变压器l在发电机出口通过熔断器接有三组电压互感器和一组避在发电机出口通过熔断器接有三组电压互感器和一组避雷器雷器l在发电机出口侧和中性点，每相装有电流互感器在发电机
41、出口侧和中性点，每相装有电流互感器4只只l发电机中性点接有中性点接地变压器发电机中性点接有中性点接地变压器l高压厂用变压器高压侧，每相装有电流互感器高压厂用变压器高压侧，每相装有电流互感器4只只300MW机组封闭母线1400mm8mm1050mm)(12mm500mm相间距离：外壳壁厚外径母线1000mm5mm700mm)(10mm150mm相间距离外壳壁厚外径母线1200mm5mm700mm)(10mm150mm相间距离外壳壁厚外径母线主回路主回路厂用分支厂用分支电压互感器及电压互感器及封闭母线分支封闭母线分支600MW发电机组电气部分600MW发电机组电气主接线的特点l发电机与主变压器的连
42、接采用发电机发电机与主变压器的连接采用发电机-变压器单元接线，无发电机出口断路器和变压器单元接线，无发电机出口断路器和隔离开关隔离开关l主变压器采用三个单相双绕组变压器接成三相组，高压侧为星形，低压侧为角主变压器采用三个单相双绕组变压器接成三相组，高压侧为星形，低压侧为角形形l在主变低压侧引接一台高压厂用变压器在主变低压侧引接一台高压厂用变压器l在发电机出口接有二组电压互感器、一组避雷器和一组电容器在发电机出口接有二组电压互感器、一组避雷器和一组电容器l在发电机出口侧和中性点，每相装有电流互感器在发电机出口侧和中性点，每相装有电流互感器3只只l发电机中性点接有中性点接地变压器发电机中性点接有中
43、性点接地变压器l高压厂用变压器高压侧和低压侧，每相装有电流互感器高压厂用变压器高压侧和低压侧，每相装有电流互感器2只只l主变高压侧引出线每相装有电流互感器主变高压侧引出线每相装有电流互感器3只只600MW机组封闭母线10mm1450mm)(16mm900mm外壳八角母线7mm700mm)(10mm160mm外壳八角母线8mm1050mm)(12.5mm550mm外壳八角母线主回路：主回路：厂用分支厂用分支l主变低压侧主变低压侧厂厂 用用 电电 系系 统统问题：问题：l火电厂的厂用机械负荷主要有哪些？火电厂的厂用机械负荷主要有哪些？l 什么是厂用电率？各类电厂的厂用电率有何区别？什么是厂用电率？
44、各类电厂的厂用电率有何区别？l厂用电系统的供电电源？电压等级？接线形式？厂用电系统的供电电源？电压等级？接线形式？l何谓厂用电动机的自启动？何谓厂用电动机的自启动？厂用电-发电厂在启动、运转、停役、检修过程中，拖动发电厂在启动、运转、停役、检修过程中，拖动厂用机械设备的电动机以及全厂的运行、操作、试验、厂用机械设备的电动机以及全厂的运行、操作、试验、修配、照明、电焊等用电设备的总耗电量，称为厂用修配、照明、电焊等用电设备的总耗电量，称为厂用电或自用电。电或自用电。l影响厂用电的因素：影响厂用电的因素：电厂类型电厂类型 机械化和自动化程度机械化和自动化程度 燃料种类及燃烧方式燃料种类及燃烧方式
45、蒸汽参数。蒸汽参数。一、发电厂的主要厂用机械 1、火电厂、火电厂（1）锅炉负荷：送风机、引风机、排粉机、磨煤机、给煤机、给）锅炉负荷：送风机、引风机、排粉机、磨煤机、给煤机、给粉机、除灰泵、螺旋输粉机等。粉机、除灰泵、螺旋输粉机等。（2）汽机负荷：凝结水泵、循环水泵、给水泵）汽机负荷：凝结水泵、循环水泵、给水泵（3）电气及公共负荷：变压器冷却通风机、空压机、水泵等）电气及公共负荷：变压器冷却通风机、空压机、水泵等（4）事故保安负荷：盘车电动机、顶轴油泵、交流润滑油泵）事故保安负荷：盘车电动机、顶轴油泵、交流润滑油泵（5）输煤负荷：抓斗起重机、扒煤机、推煤机、碎煤机、提升机）输煤负荷：抓斗起重机
46、、扒煤机、推煤机、碎煤机、提升机械、输煤皮带等。械、输煤皮带等。（6）其它辅机：化学水处理车间、修配车间等用电设备、油泵、）其它辅机：化学水处理车间、修配车间等用电设备、油泵、消防泵、疏水泵、各种电动阀门、起重机械等。消防泵、疏水泵、各种电动阀门、起重机械等。2、水电厂水电厂（1）水轮机的辅机：调速及润滑系统的油泵、空气压水轮机的辅机：调速及润滑系统的油泵、空气压缩机、发电机冷却系统及机组润滑系统的水泵、行车等。缩机、发电机冷却系统及机组润滑系统的水泵、行车等。（2）电气部分：变压器冷却用通风机、油泵、水泵等。电气部分：变压器冷却用通风机、油泵、水泵等。（3）大坝及船闸设备：闸门启闭机、升船机
47、、起重机、）大坝及船闸设备：闸门启闭机、升船机、起重机、卷扬机等。卷扬机等。（4）其它辅机：供水泵、排水泵、直流系统的充电设其它辅机：供水泵、排水泵、直流系统的充电设备、备用励磁机、修理厂设备及厂房通风机等。备、备用励磁机、修理厂设备及厂房通风机等。（5 5）常用照明和事故照明设备。）常用照明和事故照明设备。3、变电所变电所 大型变电所：变压器强油循环冷却装置的油泵、水大型变电所：变压器强油循环冷却装置的油泵、水泵、风扇、蓄电池充电设备、油处理设备、变压器检修泵、风扇、蓄电池充电设备、油处理设备、变压器检修间、采暖通风等。当采用压缩空气断路器或气动操作机间、采暖通风等。当采用压缩空气断路器或气
48、动操作机构时，有空气压缩机；当装有同步调相机时，还有调相构时，有空气压缩机；当装有同步调相机时，还有调相机的空气冷却器和润滑系统的油泵和水泵等。（一般为机的空气冷却器和润滑系统的油泵和水泵等。（一般为200 700 KVA）中小型变电所：变压器的冷却风扇、蓄电池和充电中小型变电所：变压器的冷却风扇、蓄电池和充电设备或整流操作电源、采暖通风、断路器油的加热设备、设备或整流操作电源、采暖通风、断路器油的加热设备、照明和检修用电等。（一般只有照明和检修用电等。（一般只有20KVA20KVA左右）左右）二、厂用负荷的分类I类厂用负荷类厂用负荷II类厂用负荷类厂用负荷III类厂用负荷类厂用负荷事故保安负
49、荷事故保安负荷不间断供电负荷不间断供电负荷短时停电将造成主辅设备损坏、危及人身短时停电将造成主辅设备损坏、危及人身安全、主机停运、影响大量出力。安全、主机停运、影响大量出力。允许短时停电（几秒至几分钟），恢复供允许短时停电（几秒至几分钟），恢复供电后不致造成生产紊乱。电后不致造成生产紊乱。较长时间停电不会直接影响生产，仅会造较长时间停电不会直接影响生产，仅会造成生产上的不方便。成生产上的不方便。单机在单机在200MW及以上的大容量电厂中，及以上的大容量电厂中，要求在事故停机过程中及停机后的一段时要求在事故停机过程中及停机后的一段时间内仍必须保证供电，否则可能引起主要间内仍必须保证供电，否则可能
50、引起主要设备损坏、重要自动控制失灵或危及人身设备损坏、重要自动控制失灵或危及人身安全。安全。机组运行、正常或事故停机过程中甚至停机组运行、正常或事故停机过程中甚至停机后的一段时间内需连续供电并具有恒频机后的一段时间内需连续供电并具有恒频恒压特性的负荷。恒压特性的负荷。根据厂用负荷在电厂运行中起的作用、供电中断对人身设备及生产造成的影响程度而分为五类：根据厂用负荷在电厂运行中起的作用、供电中断对人身设备及生产造成的影响程度而分为五类：备注：措施备注：措施2）接有）接有I类负荷的高低压厂用母线，应有两个独立类负荷的高低压厂用母线，应有两个独立电源，即设置工作电源和备用电源。电源，即设置工作电源和备
