发电厂电气部分-第一章

? 截止2002年底，全球发电总装机容量为 34.65亿KW，其中火电占64.2%，水电占 20.9%，核电占10.4%。
第二节 火力发电厂
? 定义：利用煤、石油、天然气作为燃料生产
电能的发电厂。
? 一、能量转换关系
固体（煤）
液体（石油） 气体（天然气）
化学能
燃烧 锅炉内
蒸汽冲转
热能
汽轮机
旋转
机械能
1.3 水力发电厂
? 定义：水的势能和动能转换为电能的发电厂。
? 基本生产过程： 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 转变为机械能，然后由水轮机带动发电机旋转， 将机械能转换为电能。
? 水电站的总装机容量为
P ? 9.81QH? (KW）
式中：Q — —通过水轮机的水流量，m3 s； H — —作用于水电厂的水位落差，也称水头，m；
停运率增高，厂用电率增高； ? 火电厂对空气、环境污染大。
六、火电厂对环境影响及处理措施
污染物排放： ? 烟气：粉尘、硫氧化物和氮氧化物等； ? 灰渣； ? 废水；
处理措施： ? 通过废水处理系统加以净化或回收再利用； ? 通过除尘器除尘，采用烟气脱硫技术或在燃烧过
程中加入适量的石灰石等碱性吸收剂； ? 加大灰渣综合利用的力度；
引水式水电站
建在山区水流湍急的河道上或河床坡度较陡的地 段，由引水渠道提供水头，一般不需要修建堤坝， 或只修低堰，适用于水头较高的情况。
引水式水电站
水电厂的特点
? 可综合利用水资源； ? 发电成本低，效率高； ? 运行灵活； ? 可存储和调节； ? 不污染环境； ? 投资较大，工期较长； ? 受水文条件制约； ? 淹没土地，生态环境；
? 引水式水电站
? 由引水系统将天然河道的落差集中进行发电的水电 站。
? 混合式水电站
坝后式水电站
发电机厂房建在坝后，全部水头的压力由坝体 承受，水库的水由压力水管进入厂房，推动水轮发 电机组发电。
河床式水电站
发电机厂房和挡水堤连成一体，厂房也起挡水作 用，由于厂房修建在河床中，故称河床式。
河床式水电站平面图
（1）高压侧以穿越功率为主，在系统中起交换功率的作 用或使高压长距离输电线路分段的变电所，称为中间 变电所；
（2）它一般汇集2—3个电源；
（3）电压等级多为220kV～330kV，除供系统交换功率 外，同时还降压供给所在地区用户用电。因此，这样 的变电所主要起中间环节的作用，并由此而得名中间 变电所．有时又称穿越变电所；
抽水蓄能电厂的效益
? 容量效益； ? 节能效益； ? 环保效益； ? 动态效益； ? 无污染美化环境； ? 提高火电设备利用率；
1.4 核能发电厂
定义：核能发电是将原子核裂变时产生的核能 转变为电能。在核电厂中，反应堆和蒸汽发生 器代替了火电厂的锅炉。核电的单机容量比火 电厂大，一般为 600～900MW。
第一章 能源和发电
北方民族大学电信学院 电气工程系
主要内容
? 能源和电能 ? 火力发电厂 ? 水力发电厂 ? 核能发电厂 ? 变电站
本章学习要点
? 目标和要求：通过本章的学习，了解能源有哪
几种形式，掌握发电厂、变电站有哪几种类型， 各种形式发电厂和变电站的特点。其中要重点了 解火力发电厂的电能生产过程。
电气系统
? 发电厂的电气系统，包括发电机、励磁装置、厂用电 系统和升压变电所等。
发电厂电气系统示意图
五、火电厂的特点
? 火电厂布局灵活，装机容量大小可按需要决定； ? 火电厂的一次性建造投资少，仅为同容量水电厂的一半左
右； ? 火电厂耗煤量大，其单位发电成本比水电厂高3-4倍； ? 火电厂动力设备繁多，控制操作复杂； ? 大型机组由停机到启动过程时间长； ? 火电厂担负调峰、调频、事故备用，相应事故增多，强迫
? 按输出能源分 ：凝气式发电厂、热电厂、燃气 轮机发电厂 。
四、火电厂的电能生产过程
? 燃料的化学能在锅炉中燃烧转变成热能，加热锅 炉中的水使之变为蒸气，称为 燃烧系统 ；
? 锅炉产生的蒸气进入汽轮机，冲动汽轮机的转子 旋转，将热能转变为机械能，称为 汽水系统 ；
? 由汽轮机转子旋转的机械能带动发电机旋转，机
2003.8.14美加大停电
? ★北美历史上最严重的停电事故：h>30h, 波及美8州和加；受灾人数5000万；每天直 接损失300亿美元。
? ★停电引起纽约、渥太华等多个大型城市 完全瘫痪，“感觉比9-11还可怕”。
交通瘫痪 恐慌抢购
机场关闭 露宿街头
地铁人群疏散
卫生系统停运
2008年1月中国低温雪灾
能量转换关系
反应堆裂变
核电站 （铀、鈈）
热能
蒸汽 汽轮机
发电机
机械能
电能
如：浙江秦山核电站（1×30万KW) 广东大亚湾核电站（2×90万KW)
核电厂分类 ? 核电厂中最多的是轻水堆核电厂 （89％）
?压水堆核电厂：约占总容量 56% ?沸水堆核电厂 : 约占总容量 23%
? 压水堆：
? 用高压轻水作慢化剂、冷却剂， 一回路系统和二回路系统分开。
发电机
电能
二、火电厂的三大主机
? 锅炉； ? 汽轮机； ? 发电机；
三、火电厂的分类
? 按燃料分:燃煤、燃油、燃气和余热发电厂； ? 按蒸气压力和温度分： 中低压、高压、超高压、
亚临界、超临界发电厂；
? 按原动机分： 凝气式汽轮机、燃气轮机、内燃 机、蒸汽 -燃气轮机发电厂等；
? 按总装机容量分： 小容量、中容量、大中容量 和大容量发电厂；
? 重点：发电厂和变电站的类型和特点。
? 难点：火力发电厂的电能生产过程。
第一节 能源和电能
一、能源的类型有哪些？
按获得的方法分：
?一次能源 ?二次能源
按被利用的程度分：
?常规能源 ?新能源
按能否再生分：
?可再生能源 ?不可再生能源
?含能体能源（可直接存储的能源）
按能源本生的性质分?：过程性能源（无法直接存储的能源）
教材：P28 1-3 补充题目：
作业
1、什么是新能源发电？
2、发电厂和变电站的作用是什么？各有哪些类 型？
四、发电厂
1、发电厂的概念 生产电能的工厂，把各种天然能源转化为电能。
2、发电厂的分类 按一次能源取得的方式不同分类：
? 火力发电厂：70% ? 水力发电厂： ? 核电厂： ? 其他形式电厂：风力电厂、太阳能电厂、地热电厂、
潮汐电厂等。
第二节 火力发电厂
? 发电厂：把各种天然能源（化学能、水能、 原子能等）转换成电能工厂。
? ★据不完全统计，全国电网系统共有15486 条次线路停运（其中国家电网7984条次， 南方电网7502条次），共有8709根110KV以 上线路倒塔，共有1563座变电站停运；
? ★尤其是贵州省五十年来最严重的凝冻灾 害，导致贵州电网解列运行，贵阳市一度 进入一级停电状态。
电气化程度已成为衡量社会物质文明发展水平 的重要标志！！！
任何事故工况下，保证对反应堆冷却； ? 运行过程中产生的废物需妥善处理； ? 建设费用高，燃料费用便宜，带基荷运行。
1.5 变电站
? 作用：变换和分配电能 ? 分类：
? 按其在电力系统中的地位和作用，可分为以下几类：
? 枢纽变电站 ? 中间变电站 ? 地区变电站 ? 终端变电站
? 按变电站的用途，可分为以下几类：
（2）高压侧电压多为 110kV 或更低，一般经降压 后直接向用户供电；
（3）这类变电所若全所停电，影响更小，只是 用户受到损失。
注意： 随着高一级电网的出现，变电站的地位和作用，也是会 发生变化的，例如过去的220KV枢纽变电站，在今天已 逐步下降为地区变电站。
小结
? 发电厂分类、电能生产过程、特点 ? 变电所类型
? 升压变电站 ? 降压变电站 ? 联络变电站
1、枢纽变电所
（1）这类变电所位于电力系统的枢纽点，它连接电 力系统高压和中压的几个部分，汇集多个电源；
（2）电压等级较高，如 330～500kV等； （3）若枢纽变电所发生事故出现全所停电时，将导
致系统解列，甚至出现全系统崩溃的灾难局 面。
?
2、中间变电所
? — —水轮发电机组的效率；
? 水力发电关键 ：流量和水位落差；
? 我国是世界上水能资源最为丰富的国家，蕴藏 量为6.76亿KW，年发电量 1.92×104亿KW。
水电厂的分类
? 坝式水电站
? 在河流上适当位置建筑拦河坝，形成水库，抬高上 游的水位，使上、下游形成水位差，这种水电站称 为坝式水电站。 ? 坝后式水电站 ? 河床式水电站
? 沸水堆（重水堆）：
? 用重水作冷却剂，水会沸腾，汽轮机等设备可能受污染
核电厂运行
? 根据电厂的负荷需要量来调节供给的热量，使 得热功率与电负荷相平衡。
? 与火电厂相比有一些新的特点：
? 对反应堆堆芯一次装料，并定期停堆换料； ? 反应堆在运行中或停闭后，有很强的放射性，给运
行和维修带来困难； ? 反应堆停闭后，不能立即停止冷却，须将预热排出；
抽水蓄能电厂
? 定义：利用系统低谷负荷（或丰水期）时的富 余电力抽水到上游水库存储；在高峰负荷（或 枯水期）时，放水发电的水电站。
? 是一种特殊形式的水电站，具有 水轮机-发电机 和电动机 -水泵 两种可逆的工作方式。
抽水蓄能电站
抽水蓄能电厂在系统中的作用
? 调峰； ? 填谷； ? 事故备用； ? 调频； ? 调相； ? 黑启动； ? 蓄能；
械能变为电能，称为 电气系统 。
凝汽式火电厂生产过程示意图
燃烧系统
燃烧系统由输煤、磨煤、燃烧、风烟、灰渣等环节组成。