华电发电厂电气部分第1讲

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
1831年法拉第发现了电 磁感应定律
法 磁现象 拉 第
电现象

d e dt
--- 磁链
变压器：
ex 0
e et
e ex
dx e et e x t x dt
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
优点： 整流器
直流电
逆变器Leabharlann Baidu缺点：
交流电
★线路造价低，年运行费用省 ★换流装置价格昂贵
★没运行稳定问题
★能限制短路电流
★消耗大量无功功率 ★产生谐波影响
e t ----由于磁通随时间变化感应的电势 e x ----由于运动切割磁场而感应的电势
直流电机： et 0 同步电机： et 0 感应电机：
e ex
e et e x
3、近代电力系统的发展
l P2 l P 3I 2 RL 3( )2 2 S U N cos S 3U N cos P

直流与交流的辩论
-------Edison vs Westinghouse
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
交流电压高，危险！！ DC支持者

AC支持者
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
装机容量(kW) 1949年 184.86×104 1995年 2.1×108 2000年 3×108 2003年 3.8×108 3 2 2 世界排名 年发电量(kW · h) 世界排名 43.1×108 10000×108 13000×108 19000×108 2 2 2
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
“天地合气，万物自生”

“电气”是指电性质的气。
《说文解字》： “电，阴阳激耀也”。
“电气”与“电器”

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。

1851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
100MW以下 100~250MW 250~1000MW 1000MW以上
按输出能源分类:
按装机容量分类：
燃烧系统
电气系统
汽水系统
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。

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

P=9.81ηQH
p---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；
水电站的分类
按集中落差方式分类 堤坝式 水 引水式 电 厂 混合式 按径流调节的程度分类 水 电 厂 有调节水电厂 坝后式 河床式
日调节水电厂
年调节水电厂
多年调节水电厂
二、发电厂 ----------能量转换站
火力发电厂：燃料的化学能----电能 水力发电厂：水的位能----电能
发 电 厂 的 类 型
核能电厂：
地热电厂： 潮汐电厂：
核裂变能----电能
地热能----电能 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
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
基本要求
能源与发电
电 力 系 统
电能的传输： 交流架空线路或电缆 直流输电 枢纽变电站 电能的变换 中间变电站 和分配： 变电站 地区变电站
终端变电站
发电厂
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。
电力工业的构成
图示电力系统
7、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？ 2、你能说出几座大型发电厂的名字？

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
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
再生性能源：水能
一 次 能 源
常规能源
非再生性能源：煤、石油、天然气、 核裂变物质
新能源
再生性能源：太阳能、风能、
海洋能、地热能
二 次 能 源
非再生性能源：核聚变物质 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
★调节速度快，运行可靠
★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。

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
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
按原动 机分类
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
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；
☆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

主要设备：压力水管、水轮机、发电机
水位能---机械能---电能
发电厂电气部分（32学时） 第一讲
主 讲： 刘君 E-mail: liujunlishu@126.com Tel: 80798481
绪论
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
我们学什么？

发电厂（变电站）的

电气部分的

设计与运行
一、授课内容
ΔP----------三相线路的功率损耗，MW； I ---------线路电流，A；
RL ----------单回线电阻，Ω；
S
----------导线截面积，mm2；
P ---------三相线路的输送功率，MW；
l ---------导线长度，km； cosφ-----负荷功率因数；
Ρ ----------导线电阻率，Ω · 2/km； mm
UN ----------三相线路的线电压，kv。
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
标志： 特征：
20世纪60年代起电子技术引入
大机组
大电厂
大系统
超高压交直流输电 高度自动化
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!

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： 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
按蒸汽压力 和温度分类
高压电厂---9.9MPa，540℃ ，小于100MW

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

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

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；
发 电 厂 电 气 部 分
电气主接线 设计 电气主接线 运行 厂用电 设计 厂用电 运行
常用计算的理 论和方法 电气设 备选择 配电装 置设计 发电机 运行
变压器 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
无调节水电厂
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。
坝后式
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
厂站的控制与信号 电气主接线设 计（运行） 发电机 运行 厂用电设计 （运行） 变压器 运行
常用计算的 理论和方法
电气设备 选择
配电装置 设计
三、相关问题的讨论
1、“电气”与“电器”

“电气”是一个融合了东西
方哲学思想的汉语术语。
闪电

“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》：
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。
中国跨区电网联网示意图
东北
新疆 西北 西藏
华北
阳城
山东 华东
川渝
二滩
华中 福建 台湾 南方 海南
直调电厂 直调电厂 投运线路 在建线路
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