发电厂变电站概述.docx

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发电厂变电站概述

发电厂变电站概述

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发电厂变电站

一、发电厂

   　发电厂：

是把各种天然能源（化学能、水能、原子能等）转换成电能的工厂。

  1．火力发电厂

   　火力发电厂:

是把化石燃料（煤、油、天然气、油页岩等）的化学能转换成电能的工厂，简称火电厂。

   　火电厂的原动机大都为汽轮机,也有用燃气轮机、柴油机等。

   火电厂又可分为以下几种:

   凝汽式火电厂

   凝汽式火力发电厂的生产过程:

   煤粉在锅炉炉膛8中燃烧,使锅炉中的水加热变成过热蒸汽,经管道送到汽轮机14，推动汽轮机旋转,将热能变为机械能。

汽轮机带动发电机1５旋转,再将机械能变为电能。

在汽轮机中做过功的蒸汽排入凝汽器16，循环水泵18打入的循环水将排汽迅速冷却而凝结，由凝结水泵19将凝结水送到除氧器２０中除氧（清除水中的气体，特别是氧气）,而后由给水泵21重新送回锅炉。

在凝汽器中大量的热量被循环水带走,凝汽式火电厂的效率较低,只有３０%～4０％。

   热电厂

莘县热电厂

临清热电厂

   由于供热网络不能太长，所以热电厂总是建在热力用户附近。

热电厂与凝汽式火电厂不同之处是将汽轮机中一部分做过功的蒸汽从中段抽出来直接供给热用户，或经热交换器１2将水加热后,把热水供给用户。

这样，便可减少被循环水带走的热量，提高效率,现代热电厂的效率达6０％～7０％。

运行方式不如凝汽式发电厂灵活。

   燃气轮机发电厂

   燃气轮机发电厂：

用燃气轮机或燃气－蒸汽联合循环中的燃气轮机和汽轮机驱动发电机的发电厂。

可燃用液体燃料或气体燃料。

燃气轮机的工作原理与汽轮机相似,不同的是其工质不是蒸汽,而是高温高压气体。

这种单纯用燃气轮机驱动发电机的发电厂,热效率只有35％～40％。

   　为提高热效率，采用燃气-蒸汽联合循环系统,燃气轮机的排气进入余热锅炉10,加热其中的给水并产生高温高压蒸汽,送到汽轮机5中去做功，带动发电机再次发电；从汽轮机5中抽取低压蒸汽（发电机停止发电时起动备用燃气锅炉８提供汽源），通过蒸汽型溴冷机６（溴化锂作为吸收剂）或汽-水热交换器7制取冷、热水。

这是电、热、冷三联供模式。

联合循环系统的热效率可达5６%~8５%。

  2.水力发电厂

   水力发电厂：

是把水的位能和动能转换成电能的工厂，简称水电厂,也称水电站。

   水电站的原动机为水轮机，通过水轮机将水能转换为机械能,再由水轮机带动发电机将机械能转换为电能。

   坝式水电站

   坝式水电站：

在河流上的适当地方建筑拦河坝,形成水库，抬高上游水位，使坝的上、下游形成大的水位差的水电站。

    坝式水电站适宜建在河道坡降较缓且流量较大的河段。

这类水电站按厂房与坝的相对位置又可为以下几种。

  （１）坝后式厂房。

厂房建在拦河坝非溢流坝段的后面（下游侧），不承受水的压力,压力管道通过坝体，适用于高、中水头。

坝后式水电站

   水电站的生产过程较简单,发电机与水轮机转子同轴连接,水由上游沿压力水管进入水轮机蜗壳,冲动水轮机转子，水轮机带动发电机转动即发出电能;做过功的水通过尾水管流到下游；生产出来的电能经变压器升压并沿架空线至屋外配电装置，而后送入电力系统。

（2）溢流式厂房。

厂房建在溢流坝段后（下游侧），泄洪水流从厂房顶部越过泄入下游河道，适用于河谷狭窄，水库下泄洪水流量大，溢洪与发电分区布置有一定困难的情况。

溢流式水电站

  （3）岸边式厂房。

厂房建在拦河坝下游河岸边的地面上,引水道及压力管道明铺于地面或埋没于地下。

  （４）地下式厂房。

厂房的引水道和厂房都建在坝侧地下。

  （5）坝内式厂房。

厂房的压力管道和厂房都建在混凝土坝的空腔内，且常设在溢流坝段内，适用于河谷狭窄,下泄洪水流量大的情况。

  （6）河床式厂房。

厂房与拦河坝相连接,成为坝的一部分，厂房承受水的压力，适用于水头小于50ｍ的水电站。

   引水式水电站

   　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。

无压引水式水电站

有压引水式水电站

   引水式水电站适宜建在河道多弯曲或河道坡降较陡的河段，用较短的引水系统可集中较大的水头；也适用于高水头水电站，避免建设过高的挡水建筑物。

   引水式水电站生产原理:

在河流适当地段建低堰1（挡水低坝），水经引水渠2和压力水管３引入厂房4,从而获得较大的水位差。

   抽水蓄能电站

   抽水蓄能电站：

利用电力系统低谷负荷时的剩余电力抽水到高处蓄存，在高峰负荷时放水发电的水电站。

   抽水蓄能电站是电力系统的填谷调峰电源。

可采用堤坝式或引水式。

   抽水蓄能电站生产原理:

当电力系统处于低谷负荷时,其机组以电动机-水泵方式工作,吸收电力系统的有功功率将下游的水抽至上游水库蓄存起来，把电能转换为水能，这时它是用户;当电力系统处于高峰负荷时，其机组按水轮机—发电机方式运行，使所蓄的水用于发电，以满足调峰需要，这时它是发电站。

  ３.核电厂

   核电厂:

是将原子核的裂变能转换为电能的发电厂,燃料主要是U２35。

U235容易在慢中子的撞击下裂变,释放出巨大能量，同时释放出新的中子。

   按所使用的慢化剂和冷却剂，核反应堆可分为轻水堆、重水堆、石墨气冷堆及石墨沸水堆。

轻水堆又分压水堆和沸水堆。

   　核电厂的生产过程与一般火电厂相似。

核电厂中以轻水堆核电厂最多，轻水堆式核电厂发电方式示意图如图１-8所示。

   　压水堆核电厂:

实际上是用核反应堆和蒸汽发生器代替一般火电厂的锅炉。

反应堆中通常有100多个至２０0多个燃料组件。

在主循环水泵（又称压水堆冷却剂泵或主泵）的作用下，压力为15.２~１5.5MPa、温度290℃左右的蒸馏水不断在左回路（称一回路,有2~4条并联环路）中循环，经反应堆时被加热到３２0℃左右,然后进入蒸汽发生器,并将自身的热量传给右回路（称二回路）的给水，使之变成饱和或微过热蒸汽;蒸汽沿管道进入汽轮机膨胀做功，推动汽轮机并带动发电机发电。

二回路的工作过程与火电厂相似。

   沸水堆核电厂:

是以沸腾轻水为慢水剂和冷却剂并在反应堆内直接产生饱和蒸汽，通入汽轮机做功发电；汽轮机的排汽冷凝后,经轻化器净化、加热器加热，再由给水泵送入反应堆。

  4.新能源发电

   　风力发电

风车

   流动空气所具有的能量，称为风能。

将风能转换为电能的发电方式,称为风力发电。

   　在风能丰富的地区,按一定的排列方式成群安装风力发电机组，组成集群，称为风力发电场。

其机组可多达几十台、几百台,甚至数千台,是大规模开发利用风能的有效形式。

   　风力发电机组的单机容量为几十瓦至几兆瓦，100kW以上的风力发电机为同步发电机或异步发电机；大、中型风力发电机组皆配有由微机或可编程控制器组成的控制系统,以实现控制、自检、显示等功能。

   海洋能发电

   海洋能:

是蕴藏在海水中的可再生能源，如潮汐能、波浪能、海流能、海洋温差能、海洋盐差能等。

   潮汐发电:

是利用潮汐的位能发电,即在潮差大的海湾入口或河口筑堤构成水库，在坝内或坝侧安装水轮发电机组,利用堤坝两侧的潮差驱动水轮发电机组发电。

最大的潮汐电站-法国朗斯电站

   地热发电

   地热发电:

利用地下蒸汽或热水等地球内部热能资源发电。

   地热蒸汽发电的原理和设备与火电厂基本相同。

利用地下热水发电，有两种基本类型。

（1）闪蒸地热发电系统（又称减压扩容法）：

使地下热水变为低压蒸汽供汽轮机做功。

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（2）双循环地热发电系统（又称中间介质法）。

   太阳能发电

   太阳能:

是从太阳向宇宙空间发射的电磁辐射能,到达地球表面的太阳能为８.２×10９万ｋＷ,能量密度为1kW/㎡左右。

太阳能发电有热发电和光发电两种方式。

   太阳能热发电:

是将吸收的太阳辐射热能转换成电能的装置，其基本组成与常规火电设备类似。

它又分集中式和分散式两类。

集中式太阳能热发电又称塔式太阳能热发电，其热力系统流程如图1－14所示。

   　太阳能光发电：

是不通过热过程而直接将太阳的光能转变成电能,有多种发电方式,其中光伏发电方式是主流。

   光伏发电:

是把照射到太阳能电池（也称光伏电池,是一种半导体器件，受光照射会产生伏打效应）上的光直接变换成电能输出。

  5．生物质能发电

   生物质能是绿色植物通过叶绿素将太阳能转化为化学能而储存在生物质内部的能量，属可再生能源。

生物质发电系统是以生物质能为能源的发电工程,（如垃圾焚烧发电、沼气发电、蔗渣发电等。

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  6.磁流体发电

   磁流体发电亦称等离子体发电，是使极高温度并高度电离的气体高速（1０00m/s）流经强磁场而直接发电。

这时气体中的电子受磁力作用和气体中活化金属粒子（钾、铯）相互碰撞，沿着与磁力线成垂直的方位流向电极而发出直流电。

二、变电站

   变电站是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用。

变电站有多种分类方法,可以根据电压等级、升压或降压及在电力系统中的地位分类。

根据变电站在系统中的地位，可分为以下几类。

电力系统的接线图

                                                                                ﻫ  1．枢纽变电站

   　枢纽变电站位于电力系统的枢纽点，连接电力系统高、中压的几个部分，汇集有多个电源和多回大容量联络线,变电容量大，电压（指其高压侧,以下同）等级为3３0～5００kV。

全站停电时,将引起系统解列，甚至瘫痪。

广东50０ｋV茂名变电站

  　2．中间变电站

   中间变电站一般位于系统的主要环路线路中或系统主要干线的接口处,汇集有2～3个电源,高压侧以交换潮流为主，同时又降压供给当地用户，主要起中间环节作用，电压等级为2２0~3３0kV。

全站停电时，将引起区域电网解列。

220kV马头变电站

  　3.地区变电站

   地区变电站以对地区用户供电为主，是一个地区或城市的主要变电站,电压等级一般为１1０~2２０kＶ。

全站停电时,仅使该地区中断供电。

青龙110kV变电所

  　4．终端变电站

   终端变电站位于输电线路终端，接近负荷点，经降压后直接向用户供电,不承担功率转送任务，电压等级为1１0kV及以下。

全站停电时,仅使其站供的用户中断供电。

WGＹB－户外箱式变电站

  5．企业变电站

   　企业变电站是供大、中型企业专用的终端变电站,电压等级一般为３5～110kＶ，进线为１~2回。