緒論及第一章

發(fā)電廠電氣部分李澤編輯課件緒論我國電力工業(yè)發(fā)展簡介 電能具有便于輸送、分配、使用、控制等優(yōu)點，被廣泛應用于現代工農業(yè)、交通運輸、科學技術、國防建設及人民生活中，已成為不可缺少的二次能源。 電力工業(yè)的發(fā)展水平已成為衡量一個國家綜合國力和現代化水平的重要標志。

1、我國具有豐富的能源資源 可開發(fā)利用的水能蘊藏量約為3.78億kW，居世界首位。2、目前發(fā)電總量居世界第一

2011年，中國凈發(fā)電量總額達到4.47萬億千瓦時，超過美國的年凈發(fā)電量4.1萬億千瓦時，躍居世界第一！2012年，中國的年發(fā)電量達4.9萬億千瓦時，居世界第一位；裝機容量達10.6億千瓦，居世界第二位。3、我國第一個火力發(fā)電廠

1882年7月26日，上海安裝發(fā)電，為蒸汽機帶動的直流發(fā)電機，比世界上第一臺火力發(fā)電機安裝發(fā)電晚6個月。4、第一個水力電站

1912年農歷4月12日與云南昆明蟑螂川的石龍壩水電站，2×240kW水輪發(fā)電機組。5、我國電力系統(tǒng)發(fā)展趨勢 大機組、大電廠、大電網、超高壓、自動化、信息化時期。電力行業(yè)的全國之最1、水電廠：三峽水電廠、980萬千瓦；2、火電廠：山東鄒縣發(fā)電廠、454萬千瓦；3、核電站：江蘇田灣核電站，212萬千瓦；4、火電機組：100萬千瓦（山東鄒縣發(fā)電廠）5、核電機組：106萬千瓦（江蘇田灣核）；6、水電機組：70萬千瓦（三峽水電廠）7、1974年：第一條330kV輸電線路，劉家峽水電站至陜西關中；8、1981年：第一條500kV輸電線路，河南姚孟火電廠至武漢。9、2010年為750千伏永登—金昌輸變電工程和750千伏金昌—酒泉—安西輸變電工程。中國直流輸電規(guī)模居世界首位（1）截至2007年10月中國直流輸電線路總長度達７０８５公里，輸送容量達１８５６萬千瓦，線路總長度和輸送容量均居世界第一。（2）中國超高壓直流輸電工程的設計建設、運行管理和設備制造水平也已達到國際領先地位。（3）中國目前已建成并正式投入運行的直流輸電工程包括：葛——滬；三——常；三——廣；三——滬；天——廣；貴——廣Ⅰ回、ⅠⅠ回等７個超高壓直流輸電工程。

（4）10年6月18日，由中國南方電網有限責任公司獨立組織實施的世界上第一個±800千伏直流輸電工程——云廣特高壓直流輸電工程正式竣工投產。（5）中國目前已成為世界上擁有直流輸電工程最多、輸送線路最長、容量最大的國家。在建１５個特高壓直流輸電工程。（6）2013年中國直流輸電工程技術標準被國際電工協會定為國際標準。 為優(yōu)化配置能源資源，中國正在實施發(fā)展特高壓輸電、大核電、大水電、大煤電的“一特三大”戰(zhàn)略。 到２０２０年底，中國將建成覆蓋華北、華中、華東地區(qū)的特高壓交流同步電網，建成±８００千伏向家壩－上海、錦屏－蘇南、溪洛渡－株洲、溪洛渡－浙西等特高壓直流工程１５個，包括特高壓直流換流站約３０座、線路約２．６萬公里，輸送容量達９４４０萬千瓦。 我國電力工業(yè)的發(fā)展前景 電能，為二次能源，它清潔、無污染，便于控制、輸送，通過用電設備來滿足電力客戶的不同需要。電是電能的一種表現形式。1、電能的優(yōu)點（1）易于轉換為其它形式能量（2）輸送分配方便，易于操作和控制（3）用電控制易于實現自動化、提高產品質量和經濟效益。2、電力工業(yè)的基本任務 為國民經濟建設提供充足、可靠、優(yōu)質、廉價的電能。3、電力工業(yè)發(fā)展需要做好的工作1）做好電力規(guī)劃、加強電網建設2）電力工業(yè)現代化3）聯合電力系統(tǒng)4）電力市場建設5）IT技術6）諧波治理7）潔凈煤發(fā)電技術8）綠色能源的開發(fā)和利用4、電力科技水平 電力科技水平進入世界先進行列。1）超超臨界燃煤發(fā)電技術2）高壓超導電纜3）變電站設備巡查機器人4）厘米級微發(fā)電系統(tǒng)5）全永磁懸浮風力發(fā)電技術6）燃煤鍋爐無添加劑脫硫、除塵、脫氮氧化物技術5、新能源發(fā)電技術成績卓著（1）2010年底中國全年風力發(fā)電新增裝機達1600萬千瓦，累計裝機容量達到4182.7萬千瓦，首次超過美國，躍居世界第一。中國并網的風力發(fā)電能力約為22.94GW。（2）我國太陽能制造能力和太陽能利用面積已經達到世界第一；（3）水電裝機發(fā)電容量世界第一；（4）核電引進建成910萬千瓦，在建容量達到2000萬千瓦，預計2020年可實現7000萬千瓦的目標。我國新能源之最1）地熱電站：西藏羊八井地熱電站2.518萬千瓦、世界12名；2）潮汐電站：浙江江夏潮汐電站3200kW；3）垃圾填埋氣發(fā)電：杭州天子嶺垃圾填埋氣發(fā)電廠1940kW；4）垃圾焚燒電廠：上海浦東垃圾焚燒電廠1.7萬千瓦；5）風電場：內蒙古赤峰賽罕壩風電場17萬千瓦；6）太陽能發(fā)電：西藏那曲太陽能光伏電站100千瓦7）生物質發(fā)電：山東單縣生物質發(fā)電場2.5萬千瓦。第一章能源和發(fā)電能量的形式1、機械能：固體和流體的動能、勢能、彈性能和表面張力能；2、熱能：原子和分子運動的動能；3、化學能：原子核外化學反應釋放的能量；4、輻射能：物質以電磁波形式釋放的能量；5、核能：原子核內粒子間相互作用釋放的能量；6、電能：電子運動產生的能量，他可以裝化為各種不同的能量形式。能源含義和能源分類1、能源 人們取得能量的來源。包括已經開發(fā)可供直接使用的自然資源和經過加工或轉換的能量來源。2、能源分類（1）按獲得的方式分一次能源：指自然界中直接可以利用能量形態(tài)，如風、煤、石油、水能、天然氣等；二次能源：只經過加工后形成的另一種形態(tài)的能源，如電力、汽油、蒸汽等。（2）按被利用的程度分為1）常規(guī)能源：在一定的歷史時期和科學技術下，人們廣泛使用的能源；2）新能源：指通過新方法、新技術開發(fā)的能源，如風力發(fā)電、太陽能、海洋能等。（3）按能否再生分1）可再生能源：自然界中科不斷有規(guī)律得到補充的能源，如水、風、太陽能等；2）非再生能源：精力用不斷減少和枯竭的能源，如石油、煤等；（4）按能源本身性質分1）含能體能源：可直接存儲的能源，如煤、石油等；2）過程性能源：風、水、電等。3、能源資源 能源資源是指蘊藏于自然界中的各種能源。（1）煤（2）水（3）其他能源4、電能 電能的發(fā)現和利用使人類進入了電氣化時代。電能的優(yōu)點在于：（1）便于大規(guī)模生產和遠距離輸送（2）易于轉換和控制（3）損耗小、效率高（4）無氣體和噪聲污染5、電力系統(tǒng)的組成電力系統(tǒng)發(fā)電廠—電源變電所—電壓變換線路—形成閉合回路用戶—負載輸配電系統(tǒng)2、發(fā)電廠的類型發(fā)電廠火電廠水電廠凝汽式火電廠熱電廠燃氣輪機發(fā)電廠壩式水電站引水式水電站抽水蓄能電站壩后式壩內式溢流式岸邊式地下式河床式核電廠新能源電廠海洋能發(fā)電風力發(fā)電地熱發(fā)電太陽能發(fā)電單庫單向式單庫雙向式雙庫式太陽能熱發(fā)電太陽能光發(fā)電閃蒸地熱發(fā)電雙循環(huán)地熱發(fā)電

▉

火力發(fā)電廠1.能量轉換過程燃料的化學能→熱能→機械能→電能2.火力發(fā)電廠三大主機鍋爐、汽輪機、發(fā)電機3.火力發(fā)電廠生產過程

凝氣式火力發(fā)電廠生產過程示意圖見1-1▉

火力發(fā)電廠—基礎電廠整個生產過程可分為三個系統(tǒng)1、燃料的化學能在鍋爐中燃燒轉化為熱能，并加熱鍋爐中的水變?yōu)檎羝蔀槿紵到y(tǒng)；2、蒸汽進入汽輪機推動汽輪機的轉子轉動，將熱能轉變?yōu)闄C械能，稱為汽水系統(tǒng)；3、由汽輪機帶動發(fā)電機旋轉，把機械能變?yōu)殡娔埽Q為電氣系統(tǒng)。燃燒系統(tǒng)流程圖煤斗磨煤機送風機鍋爐空氣預熱器排粉風機除塵器引風機輸煤皮帶冷空氣煙囪煤粉煙氣至灰場灰渣泵細灰爐渣沖灰水煤熱風沖灰水溝發(fā)電廠的汽水、電氣系統(tǒng)1、鍋爐；2、4過熱氣；3、5汽輪機；6、冷凝器；7、8給水泵；9、發(fā)電機；10、主變；11、斷路器；11、隔離開關；12、母線；13、廠用變；14、廠用母線。

凝氣式電站蒸汽僅用于發(fā)電，而熱力化電站蒸汽除發(fā)電外，一部分還用來供熱

（生產、采暖、通風、熱水）

▉

水力發(fā)電廠——基礎和調節(jié)電廠水電發(fā)電的特點▉

水力發(fā)電廠1.能量轉換過程水能（勢能）→機械能（動能）→電能2.水力發(fā)電廠分類（1）根據集中落差的方式：堤壩式（如圖1-2河床式水電廠）、引水式、混合式；（2）根據運行的方式：有調節(jié)水電廠、無調節(jié)水電廠、抽水蓄能水電廠。▉

水力發(fā)電廠—河床式水力發(fā)電廠水電廠電力基本生產過程 從水庫或水流較高處引水，利用水的流速或壓力沖動水輪機，將水能轉變成機械能，然后由水輪機帶動發(fā)電機旋轉，將機械能轉變?yōu)殡娔?。長江三峽水電站壩后式水電站葛州壩水電站圖1—8引水式水電廠圖1—9抽水蓄能電站1—堰；2—引水渠；3—壓力水管；4—廠房1—壓力水管；2—廠房；3—壩 圖1—6壩后式水電廠圖1—7河床式水電廠1—壩；2—壓力鋼管；3—廠房1—進水口；2—廠房；3—溢流壩3、抽水蓄能電站

實質相當一個極大容量的交流蓄電裝置，改善系統(tǒng)運行調度。原理如下：天荒坪抽水蓄能電站

▉

核能發(fā)電廠——基礎電廠核能發(fā)電廠特點▉

核電廠基本原理 核電廠是利用核能發(fā)電的電廠，這是一種大有發(fā)展前途的新能源，一般建在自然資源匱乏的缺電地區(qū)。

核電機組與普通火力發(fā)電機組不同的是以核反應堆和蒸汽發(fā)生器替代了鍋爐設備，而汽輪機和發(fā)電機部分則基本相同。（1）原子核反應堆 是核電廠的核心部分，它是一個可以被控制的核裂變裝置，以鈾—235或鈾—238（或鈾—239）為燃料。（2）核電廠的分類 一般分為：壓水堆和沸水堆核電廠兩種。 一般都采用壓水堆電廠，我國已建成發(fā)電的核電廠有大亞灣（2×900MW）和秦山核電廠（1×300MW）等。在安裝和運行管理方面達到世界先進水平。大亞灣核電站一、壓水堆核電廠1、壓水堆核電廠的組成 壓水堆核電廠主要由壓水反應堆、反應堆冷卻劑系統(tǒng)（簡稱一回路）、蒸汽和動力轉換系統(tǒng)（又稱二回路）、循環(huán)水系統(tǒng)、發(fā)電機和輸配電系統(tǒng)及其輔助系統(tǒng)組成。 通常將一回路及輔助系統(tǒng)、專設安全設施和廠房稱為核島。 二回路及其輔助系統(tǒng)和廠房與常規(guī)火電廠系統(tǒng)和設備相似，稱為常規(guī)島。 電廠的其他部分，統(tǒng)稱配套設施。 實質上，從生產的角度講，核島利用核能生產蒸汽，常規(guī)島用蒸汽生產電能。2、工作原理 反應堆冷卻劑系統(tǒng)將堆芯核裂變放出的熱能帶出反應堆并傳遞給二回路系統(tǒng)以產生蒸汽。通常把反應堆、反應堆冷卻劑系統(tǒng)及其輔助系統(tǒng)合稱為核供汽系統(tǒng)。 現代商用壓水堆核電廠反應堆冷卻劑系統(tǒng)一般有二至四條并聯在反應堆壓力容器上的封閉環(huán)路（見圖2.2）。 每一條環(huán)路由一臺蒸汽發(fā)生器、一臺或兩臺反應堆冷卻劑泵及相應的管通組成。

一回路系統(tǒng)：回路內的高溫高壓含硼水，由反應堆冷卻劑泵輸送，流經反應堆堆芯，吸收了堆芯核裂變放出的熱能，再流進蒸汽發(fā)生器，通過蒸汽發(fā)生器傳熱管壁，將熱能傳給二回路蒸汽發(fā)生器給水，然后再被反應堆冷卻劑泵送入反應堆。 如此循環(huán)往復，構成封閉回路。整個一回路系統(tǒng)設有一臺穩(wěn)壓器，一回路系統(tǒng)的壓力靠穩(wěn)壓器調節(jié)，保持穩(wěn)定。 為了保證反應堆和反應堆冷卻劑系統(tǒng)的安全運行，核電廠還設置了專設安全設施和一系列輔助系統(tǒng)。

二回路系統(tǒng)：由汽輪機發(fā)電機組、冷凝器、凝結水泵、給水加熱器、除氧器、給水泵、蒸汽發(fā)生器、汽水分離再熱器等設備組成。 蒸汽發(fā)生器的給水在蒸汽發(fā)生器吸收熱量變成高壓蒸汽，然后驅動汽輪發(fā)電機組發(fā)電，作功后的乏汽在冷凝器內冷凝成水，凝結水由凝結水泵輸送，經低壓加熱器進入除氧器，除氧水由給水泵送入高壓加熱器加熱后重新返回蒸汽發(fā)生器，如此形成熱力循環(huán)。

循環(huán)水系統(tǒng)：主要用來為冷凝器提供冷卻水。 在壓水堆電廠，一回路系統(tǒng)的冷卻劑與汽輪機回路工質是完全隔離的，這就是所謂的“間接循環(huán)”。 采用間接循環(huán)具有使二回路系統(tǒng)免受放射性玷污的優(yōu)點，但它與采用直接循環(huán)的沸水堆核電廠（圖2.3）相比，增加了蒸汽發(fā)生器。壓水堆體積較小和控制要求簡單等因素可以彌補這一不足，并使這種系統(tǒng)設計在經濟上具有競爭力。二、沸水堆核電廠 沸水堆核電廠與壓水堆核電廠相比最大的特點是：省去既大又貴的蒸汽發(fā)生器；蒸氣直接進入汽輪發(fā)電機做工，有