发电厂变电站电气设备 第1章 绪论 完整版PPT格式课件下载.ppt

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水电开发程度低，远低于世界平均水电开发率，抽水蓄能机组比例低。

供热机组的容量比例与世界先进水平相比仍然较低。

大机组的比重过小，30万kW及以上机组只占总容量的45.2，平均机组容量仅为5.82万kW。

发电设备技术参数相对落后，我国超临界机组只占火电总装机容量的4.3，燃气蒸汽联合循环机组的比例过低，仅占火电总装机容量的2.3。

三、发展趋势,我国电力工业在“十一五”期间，将实现电力投产规模为1.65亿kW左右，关停凝汽式火电小机组1500万kW的主要发展目标。

“十一五”期间我国电力工业发展的基本方针是：

1.大力开发水电2.优化发展煤电3.积极发展核电4.适当发展天然气发电5.加快新能源发电6.加强电网发展,三、发展趋势,7.重视生态环境保护，提高能源效率8.深化体制改革，实现协调发展电力科技发展趋势

（1）新型发电技术预计会有重大突破。

（2）世界核电的发展步伐已开始加快。

（3）能源的高效利用技术将广泛应用。

（4）与环境兼容的能源利用技术日显重要。

（5）电网新技术的应用将引起电网的重要变革。

（6）设备的发展。

思考练习,思考练习1.电能有哪些优点？

2.我国电力工业发展概况怎样?

电力工业发展基本方针是什么？

3.未来电力技术将会如何发展？

本节结束！

三、发展趋势,1.大力开发水电水能资源是可再生的、清洁的能源；

水电站的发电成本低，水库可以综合利用；

在电力系统中，有一定比重的水电装机容量对系统调峰和安全经济运行极为有利。

我国大陆水利资源理论蕴藏量和可开发装机容量均居世界首位，理论蕴藏量在1万kW及以上的河流共3886条，技术可开发装机容量54164万kW，经济可开发装机容量40180万kW。

优先并加快开发水电，是我国电力发展的基本方针，也是西部开发、西电东送的主要内容。

我国水电建设将按照流域梯级滚动开发方式，重点开发黄河上游、长江中上游及其干支流、红水河、澜沧江中下游和乌江等流域。

在东北、华北、华东等火电比重较大的电力系统，为适应系统调峰要求，将要建设相当规模的抽水蓄能电站。

我国近期在建和拟建的大型水电站有十几座。

近1015年我国将新增50万kW机组120多台，到2020年，水电装机容量将增加到25000万kW。

三、发展趋势,2.优化发展煤电火电厂的厂址不受限制，建设周期短，能较快发挥效益，燃煤火电仍是发电装机容量的主要组成部分。

我国有丰富的煤炭、石油和天燃气资源。

煤电发展的重点是建设大型高效、低污染燃煤火电机组，鼓励建设超临界、超超临界大容量机组，新建燃煤机组的单机容量要在60万kW及以上。

预计2020年燃煤火电装机将达7.1亿7.85亿kW。

三、发展趋势,3.积极发展核电核电是一种“安全、可靠、高效、经济、清洁”的能源。

发展核电是实施电力可持续发展战略的长远大计。

加快核电发展有利于电力结构调整，是解决我国能源资源不足的一项重要战略措施。

根据我国电力工业发展规划，未来20年我国将成为全世界最大的新核电厂建设基地。

到2020年，核电容量将要达到4000万kW，即还要新建31台百万kW级核电机组。

三、发展趋势,4.适当发展天然气发电天然气发电是燃气轮机联合循环的主要应用领域。

利用天然气发电的地区将主要是华南、华东、华北等经济发达、能源贫乏地区以及产气的西北、川、渝地区。

预测，2010年天然气发电装机约2800万3000万kW，2020年天然气发电装机约6000万7000万kW。

三、发展趋势,5.加快新能源发电新能源发电主要包括风力发电、潮汐发电和太阳能发电，也包括地热发电和垃圾、生物质能发电等。

在新能源发电中，以风力发电为主。

预计到2010年，新能源发电将占全国装机容量1以上。

三、发展趋势,6.加强电网发展在继续大力发展电源的同时，只有高度重视电网的建设，才能促进煤电就地转化和水电大规模开发。

我国将加强各跨省区电网建设，不断扩大跨大区的联网送电，提高资源使用效率和优化配置。

重点建设西北与川渝联网，华中与西北、华北加强联网，华北与西北、华东联网，以及东北与华北加强联网等项目，形成北、中、南三大输电通道，实现全国主要大区电力系统之间的联网。

电网将主要建设500kV交直流系统、750kV交流系统，重点研制800kV直流和交流百万伏级输变电系统。

一、发展历程,

（1）火电2000年以前，我国的火电厂是以30万kW机组为主，2000年以后，主要建设30万kW及以上高参数、高效率、调峰性能好的机组，引进和发展超临界机组。

至2006年底，全国火电装机达到48405万kW，约占总容量77.82；

火电发电量23573亿kW.h，约占全部发电量83.17。

一、发展历程,

（2）水电实行改革开放以来，我国规划并建设了葛洲坝、白山、龙羊峡、漫湾、广蓄、天生桥、五强溪、小浪底、二滩、天荒坪、三峡、龙滩、瀑布沟等一批巨型水电厂，迈入世界水电建设前列。

至2006年底，全国水电装机达到12857万kW，约占总容量20.67；

水电发电量4167亿kW.h，约占全部发电量14.70。

目前我国是世界上水电在建规模最大、发展速度最快的国家。

一、发展历程,（3）核电1994年浙江秦山电站一期30万kW国产机组和广东大亚湾电站（装机容量290万kW，法国机组）的投产运行实现了我国核能发电零的突破。

到2006年底全国核电装机670万kW，约占总容量1.08；

核电发电量543亿kW.h，约占全部发电量1.92。

一、发展历程,（4）新能源从1992到2001年，我国的新能源发电装机容量以年均44.55的速度发展，至2001年底，装机容量已达37万kW。

2003年底我国太阳电池的累计装机已经达到5万kW。

2004年底，我国已建风电场43个（除台湾省），1292台机组，累计装机容量76.4万kW。

一、发展历程,（5）电网全国已经形成华北（山西、河北、北京、天津及部分内蒙）、东北（黑龙江、吉林、辽宁及部分内蒙）、华东（上海、江苏、浙江、安徽）、华中（河南、湖南、湖北、江西）、西北（陕西、甘肃、青海、宁夏）、川渝（四川、重庆）和南方联营（广东、广西、云南、贵州）等七个跨省区电网，及山东、福建、海南、乌鲁木齐和拉萨等五个独立的省级电网。

2006年，1000kV交流特高压试验示范工程和云南至广东800kV特高压直流输电示范工程奠基仪式已分别举行，标志着交、直流特高压试验示范工程建设已拉开帷幕。

第一章绪论,第二节发电厂和变电站类型,教学内容,本节教学内容一、发电厂二、变电站,首页,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。

（一）火力发电厂1.凝汽式火电厂2.热电厂3.燃气轮机发电厂,首页,火力发电厂是把化石燃料的化学能转换成电能的工厂，简称火电厂。

可分为：

凝汽式火电厂的效率较低，只有3040。

生产过程如图：

热电厂总是建在热力用户附近,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，或经热交换器将水加热后，把热水供给用户。

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，称为燃气轮机发电厂。

单纯用燃气轮机驱动发电机的发电厂，热效率只有3540;

联合循环系统的热效率可达5685。

1煤场；

2碎煤机；

3原煤仓；

4磨煤机5煤粉仓；

6给粉机；

7喷燃器；

8炉膛9锅炉；

10省煤器；

11空气预热器；

12引风机；

13送风机14汽轮机；

15发电机；

16凝汽器；

17抽气器18循环水泵19凝结水泵；

20除氧器；

21给水泵；

22加热器；

23水处理设备；

24升压变压器,1汽轮机；

2发电机；

3凝汽器；

4抽气器；

5循环水泵；

6凝结水泵7除氧器；

8给水泵；

9加热器；

10水处理设备；

11升压变压器；

12加热器；

13回水泵；

14泵,1压气机；

2燃烧室；

3燃气轮机；

4发电机5汽轮机；

6蒸汽型溴冷机；

7汽水热交换器；

8备用燃气锅炉；

9凝汽器；

10余热锅炉；

11制冷采暖切换阀,一、发电厂,

（二）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。

水电厂分为：

1.坝式水电站

（1）坝后式厂房

（2）溢流式厂房（3）岸边式厂房（4）地下式厂房（5）坝内式厂房（6）河床式厂房2.引水式水电站3.抽水蓄能电站,水电厂种类：

一、发电厂,（三）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。

其生产过程与一般火电厂相似。

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所示：

（a）压水堆核电厂；

（b）沸水堆核电厂,一、发电厂,（四）新能源发电1.风力发电2.海洋能发电3.地热发电4.太阳能发电5.生物质能发电6.磁流体发电,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。

1.枢纽变电站2.中间变电站3.地区变电站4.终端变电站5.企业变电站,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330500kV。

全站停电时，将引起系统解列，甚至瘫痪。

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23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220330kV。

全站停电时，将引起区域电网解列。

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110220kV。

全站停电时，仅使该地区中断供电。

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。

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35110kV，进线为12回。

思考练习,思考练习1.发电厂和变电站的作用是什么？

各有哪些类型？

2.什么是新能源发电？

包括哪些形式？

一、发电厂,1.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，这种水电站称为坝式水电站。

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

（2）溢流式厂房（3）岸边式厂房（4）地下式厂房（5）坝内式厂房（6）河床式厂房,一、发电厂,

（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。

1上游水位；

2下游水位；

3坝；

4压力进水管；

5检修闸门；

6闸门；

7吊车；

8水轮机蜗壳；

9水轮机转子；

10尾水管；

11发电机；

12发电机间；

13吊车；

14发电机电压配电装置；

15升压变压器；

16架空线；

17避雷线,一、发电厂,

（2）溢流式厂房溢流式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。

（3）岸边式厂房岸边式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）地下式厂房地下式厂房的引水道和厂房都建在坝侧地下。

一、发电厂,（5）坝内式厂房压力管道和厂房都建在混凝土坝的空腔内，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。

河床式厂房的水电站如图所示。

图中的溢洪坝、溢洪道是为了渲泄洪水、保证大坝安全的泄水建筑物。

1进水口2厂房3溢流坝,一、发电厂,2.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，称为引水式水电站。

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。

1堰;

2引水渠;

3压力水管;

4厂房,引水式水电站如图所示。

一、发电厂,3.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，称为抽水蓄能电站。

抽水蓄能电站可能是堤坝式或引水式。

抽水蓄能电站如图所示。

1压力水管2厂房；

3坝,当电力系统处于低谷负荷时，机组以电动机水泵方式工作；

当电力系统处于高峰负荷时，机组按水轮机发电机方式运行。

一、发电厂,1.风力发电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。

风力发电装置如图所示。

1风力机；

2升速齿轮箱；

3发电机；

4控制系统；

5驱动装置；

6底板和外罩；

7塔架；

8控制和保护装置；

9土建基础；

10电缆线路；

11配电装置,风力机1将风能转化为机械能，升速齿轮箱2将风力机轴上的低速旋转变为高速旋转，带动发电机3发出电能；

经电缆线路10引至配电装置11，然后送入电网。

一、发电厂,2.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。

潮汐发电就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。

（1）单库单向式。

（2）单库双向式。

（3）双库（高低库）式。

建两个毗连的水库，水轮发电机组安装在两水库之间的隔坝内。

高库设有进水闸，在潮位较库内水位高时进水（低库不进水），以尽量保持高水位；

低库设有泄水闸，在潮位较库内水位低时泄水。

这样，两库之间终日有水位差，可连续发电。

一、发电厂,3.地热发电利用地下蒸汽或热水等地球内部热能资源发电，称为地热发电。

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。

（2）双循环地热发电系统（又称中间介质法）。

这种系统的热水和工质各自构成独立系统。

一、发电厂,4.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。

太阳能发电有热发电和光发电两种方式。

（1）太阳能热发电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所示。

分散式太阳能热发电，是在大面积的场地上安装许多套结构相同的小型太阳能集热装置，通过管道将各套装置所产生的热能汇集起来，进行热电转换，发出电力。

（2）太阳能光发电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上的光直接变换成电能输出。

一、发电厂,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。

薪柴、农作物秸秆、人畜粪便、有机垃圾及工业有机废水等，是主要的生物质能资源。

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。

6.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。

第一章绪论,第三节发电厂和变电站电气设备概述,教学内容,本节教学内容一、主要电气设备二、电气设备的符号三、电气主接线和配电装置的概念,首页,一、主要电气设备,为了满足电能的生产、输送和分配的需要，发电厂和变电站中安装有各种电气设备，用于实现起动、转换、监视、测量、调整、保护、切换和停止等操作。

按电压等级可分为高压电器和低压电器；

按所起的作用不同，电气设备可分为一次设备和二次设备两大类。

首页,一、主要电气设备,

（一）一次设备直接生产、转换和输配电能的设备，称为一次设备，主要有以下几种。

l.生产和转换电能的设备生产和转换电能的设备有同步发电机、变压器及电动机，它们都是按电磁感应原理工作的，统称为电机。

一、主要电气设备,2.开关电器开关电器的作用是接通或断开电路。

（1）断路器（俗称开关）

（2）隔离开关（俗称刀闸）（3）负荷开关还有用于配电系统的自动重合器和自动分段器等。

低压开关电器包括刀开关、组合开关和低压断路器等。

断路器有灭弧装置，可用来接通或断开电路的正常工作电流、过负荷电流或短路电流，是电力系统中最重要的控制和保护电器。

隔离开关没有灭弧装置，用来在检修设备时隔离电源，进行电路的切换操作及接通或断开小电流电路。

它一般只有电路断开的情况下才能操作。

在各种电气设备中，隔离开关的使用量是最多的。

负荷开关具有简易的灭弧装置，可以用来接通或断开电路的正常工作电流和过负荷电流，但不能用来接通或断开短路电流。

还可用来在检修设备时隔离电源。

一、主要电气设备,3.限流电器限流电器包括串联在电路中的普通电抗器和分裂电抗器.4.载流导体包括母线、架空线和电缆线等。

5.补偿设备

（1）调相机。

（2）电力电容器。

（3）消弧线圈。

（4）并联电抗器。

其作用是限制短路电流，使发电厂或变电站能选择轻型电器和选用截面积较小的导体。

母线用来汇集和分配电能或将发电机、变压器与配电装置连接；

架空线和电缆线用来传输电能。

调相机是一种不带机械负荷运行的同步电动机，主要用来向系统输出感性无功功率，以调节电压控制点或地区的电压。

电力电容器补偿有并联和串联补偿两类。

消弧线圈用来补偿小接地电流系统的单相接地电容电流，以利于熄灭电弧。

并联电抗器一般装设在330kV及以上超高压配电装置的线路侧。

作用是吸收过剩的无功功率，改善沿线电压分布和无功分布，降低有功损耗，提高送电效率。

一、主要电气设备,6.互感器包括电流互感器和电压互感器。

7.保护电器保护电器包括用于过负荷电流或短路电流保护的熔断器（俗称保险）和防御过电压的设备，即防雷装置。

8.绝缘子9.接地装置,熔断器用来断开电路的过负荷电流或短路电流，保护电气设备免受过载和短路电流的危害。

熔断器不能用来接通或断开正常工作电流，必须与其他电器配合使用。

防雷装置包括：

避雷器、避雷针、避雷线（架空地线）、避雷带和避雷网等。

绝缘子用来支持和固定载流导体，并使载流导体与地绝缘，或使装置中不同电位的载流导体间绝缘。

接地装置用来保证电力系统正常工作或保护人身安全。

前者称工作接地，后者称保护接地。

一、主要电气设备,

（二）二次设备对一次设备进行监察、测量、控制、保护、调节的辅助设备，称为二次设备。

1.测量表计2.绝缘监察装置用来监察交、直流电网的绝缘状况。

3.控制和信号装置,测量表计用来监视、测量电路的电流、电压、功率、电能、频率及设备的温度等，如电流表、电压表、功率表、电能表、频率表、温度表等。

控制主要是指采用手动或自动方式通过操作回路实现配电装置中断路器的分、合闸。

断路器都有位置信号灯，有些隔离开关有位置指示器。

主控制室设有中央信号装置，用来反映电气设备的事故或异常状态。

一、主要电气设备,4.继电保护及自动装置5.直流电源设备6.塞流线圈（又称高频阻波器）,继电保护的作用是当发生故障时，作用于断路器跳闸，自动切除故障元件；

当出现异常情况时发出信号。

自动装置的作用是用来实现发电厂的自动并列、发电机自动调节励磁、电力系统频率自动调节、按频率启动水轮机组；

实现发电厂或变电站的备用电源自动投入、输电线路自动重合闸及按事故频率自动减负荷等。

直流电源设备包括蓄电池组和硅整流装置，用作开关电器的操作、信号、继电保护及自动装置的直流电源，以及事故照明和直流电动机的备用电源。

塞流线圈是电力载波通信设备中必不可少的组成部份，它与耦合电容器、结合滤波器、高频电缆、高频通信机等组成电力线路高频通信通道。

塞流线圈起到阻止高频电流向变电站或支线泄漏、减小高频能量损耗的作用。

二、电气设备的符号,图形符号是用于表示电气图中电气设备、装置、元器件的一种图形和符号。

文字符号是电气图中电气设备、装置、元器件的种类字母和功能字母代码。

文字符号的字母应采用大写的拉丁字母。

文字符号分为基本文字符号和辅助文字符号两种。

主要电气设备的图形和文字符号如表所示。

二、电气设备的符号,二、电气设备的符号,二、电气设备的符号,三、电气主接线和配电装置的概念,1.电气主接线一次设备按预期的生产流程所连成的电路，称为电气主接线。

主接线表明电能的生产、汇集、转换、分配关系和运行方式，是运行操作、切换电路的依据，又称一次接线、一次电路主系统或主电路。

用国家规定的图形和文字符号表示主接线中的各元件，并依次连接起来的单线图，称电气主接线图。

某火电厂的电气主接线图如图所示。

电气主接线,三、电气主接线和配电装置的概念,2配电装置按主接线图，由母线、开关设备、保护电器、测量电器及必要的辅助设备组建成接受和分配电能的电工建筑物，称为配电装置。

配电装置是发电厂和变电站的重要组成部分。

配电装置按电气设备的安装地点可分为：

（1）屋内配电装置。

全部设备都安装在屋内。

（2）屋外配电装置。

全部设备都安装在屋外（即露天场地）。