火力发电及其生产过程.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,1,、火力发电厂的分类,2,、火电厂的生产过程,3,、锅炉设备,4,、汽轮机设备,5,、热力系统及辅助设备,6,、电气设备,7,、火力发电厂的运行,8,、火力发电厂自动化,第二章 火力发电及其生产过程,电气设备,一次设备,:直接生产和输送电能的设备（发电机、变压器、主母线、高压互感器、隔离开关等）,二次设备:对一次设备进行监视、控制和保护的设备,第,6,节 电气设备,一次设备,生产和转换电能的设备：,发电机,机械能转换为电能；,电动机,电能转化为机械能；,变压器,电压升高或降低，满足输配电需要。,接通或断开电路的开关电器：,正常或事故时，将电路闭合或断开,断路器,正常时用来接通和断开负荷电流；,故障时受继电保护作用，将电路,自动断开。,隔离开关,将一次设备与带电部分可靠隔,离，没有灭弧装置，因此只有在,断路器断开后，才能接通和断开,隔离开关。,熔断器 接触器,一次设备,限制故障电流和防御过电压的电器,电抗器,限制短路电流，维持母线残压。,避雷器,防御过电压,接地装置：,电力系统中性点的工作接地或保护人身安全的保护接地，与地中的接地网相连。,载流导体：将电气设备连接起来,母线,汇集和分配电能,架空线,终端线、联络线,电缆,城市、厂站内部或附近、穿越江河或海峡时使用,二次设备,仪用互感器,将电路中的高电压或大电流转换成低电压、小电流，供给仪表和保护装置使用。,电压互感器,PT：,电流互感器,CT,测量表计,测量电路中的电气参数。,电压表 电流表 功率因数表,继电保护及自动装置,迅速反应不正常情况并进行监控和调节。,直流电源设备,供给控制、保护和厂用直流负荷、事故照明的直流用电。,直流发电机组 蓄电池组 硅整流设备,操作电器、信号设备及控制电缆。,1,发电机的原理和结构,（,1,）基本原理,磁力,磁场,磁力线,磁体周围有磁力存在的地方成为磁场。,用磁力线来表示磁场的存在，用磁力线的疏密表示磁场的强弱。,电磁铁,将导线绕在铁棒上，通以直流电流，铁棒就显现有磁性，被称为电磁铁。,感应电流,当导线在,磁场移动，,“切割”磁力,线时（或磁,场移动，磁,力线切割导,线时），在,导线中就产生电压，此时如将导线两端连通，就会有电流通过，称为感应电流。,（,2,）汽轮发电机的结构,转子,由整块的优质合金钢,制成。具有良好的导磁性。,定（静）子,由铁芯、线圈及外壳组成。铁芯由环形硅钢片叠压而成。,其内园开有齿槽，放置定子绕组。,转子本体结构,1,大齿；,2,小齿；,3,嵌线,同步发电机的工作原理,励磁设备的作用是向发电机转子提供直流电流，,形成转子磁场,汽轮发电机的损耗,铜损：定子和转子绕组电阻损耗,铁损：定子铁芯的磁场变化,机械损耗：通风及轴承部分的摩擦,汽轮发电机功率,发电机冷却方式,发电机运行中因有损耗而发热。为使发电机能长期安全运行，必须把发电机的温度控制在绕组绝缘允许的温度范围内。,（,1,）空气冷却,发电机转子两端装风扇，冷却能力不高。只用于,50MW,及以下。,（,2,）氢气冷却,用氢气将热量带走。冷却能力高，通风损耗小，结构复杂，需要制氢设备，用于,30100MW,（,3,）绕组导线内部冷却（内冷）,用泵迫使氢气、水或油流过导体内部。冷却能力更高，可缩小发电机体积，节省材料。结构复杂，铜损大，但铁损和机械损耗小。,2,电力变压器,电力系统中广泛使用的升压和降压设备。,作用：,高压输电,发电机输出电压受绝缘水平限制，最高为,20KV,左右，如果用这样的电压远距离输电，电流大，功率损耗大。,在用户端保证使用人员的安全，降低用电设备造价,电力变压器的原理和结构,闭合铁心上绕两个互相绝缘匝数不等的绕组。,与电源相连的一侧，一次绕组（原边）,与负荷相连的一侧，二次绕组（副边）,电磁感应原理：电,-,磁,-,电,原边电压,U1,原边匝数,N1,副边电压,U2,副边匝数,N2,匝数多的一侧电压高，电流小,变压器的分类,按用途分：,升压变压器 降压变压器,联络变压器 配电变压器,按相数分：,单相变压器 三相变压器,按每相绕组的线圈数：,双绕组 三绕组,自耦低压分裂绕组,=,=k,（变比）,变压器的损耗和冷却,（一）损耗,铜耗：电流流过线圈的损耗，电流越大，铜损也越大；,铁损：磁力线通过铁芯产生的损耗，与电流无关。,（二）冷却方式,油浸自冷式,油浸风冷式,强迫油循环,电力变压器的结构,核心设备：铁芯,+,绕组 （本体）,外围设备：,（,1,）油：绝缘和散热,需要油的部位：本体、调压开关、引出线,结构：,储油（油枕）,吸湿（硅胶）,监视油位（油枕、调压开关、套管）,监视油温,监视油的分解，诊断内部故障（瓦斯继电器）,（,2,）冷却系统：强迫油循环风冷（大容量变压器）,风扇,潜油泵（油流继电器）,电力变压器的结构,电力变压器实物照片,3,开关设备,（,1,）作用：,在正常情况下，由于检修或改变运行方式，将发电机、变压器、线路等,接入电网或退出,，起控制作用。在故障时迅速切断故障部分,，保证无故障部分正常运行，起保护作用。,（,2,）种类：,仅用来在正常工作情况下，断开或闭合正常工作电流。,如：高压负荷开关、低压闸刀开关、接触器、磁力启动器。,仅用来断开故障情况下的过负荷电流或短路电流。,如：高、低压熔断器。,既用来断开或闭合正常工作电流，也用来断开或闭合过负荷电流或短路电流。,如：高压断路器、低压空气开关（能起控制和保护的作用）,不要求断开或闭合电流，只用来在检修时隔离电压。,如：隔离开关。,电弧的形成与熄灭,（,1,）电弧产生的条件：,电源电压大于,1020V,，电流大于,80100mA,，动静触头分离瞬间，触头间产生电弧。触头分开后，电路中有电流电弧导电，电弧中有大量自由电子。,（2）电弧的危害,电弧的温度很高，可达50007000度以上，常超过金属的汽化点，可能,烧坏开关电器的金属触头,。,烧坏开关电器的绝缘,。如，烧坏瓷绝缘的表面，甚至完全损坏，或者使有机绝缘材料炭化，以致失去绝缘性能。,若电弧长时间不熄灭，不仅烧坏开关电器，而且造成,系统事故,，威胁电力系统安全运行。,（,3,）电弧产生的物理过程,电弧的产生和维持是触头间中性质点（分子和原子）被游离的结果。游离就是中性质点转化为带电质点。,（,4,）游离与去游离,游离和去游离是电弧燃烧的两个相反过程，游离过程使弧道中带电离子增加，有助于电弧燃烧；去游离过程使弧道中带电离子减少有利于电弧熄灭。,开关电器中，为加强灭弧能力，都采用各种措施减弱游离过程。从等离子体观点看，就是控制温度，使触头间的介质，由等离子体态转化为其它物态。,高压断路器,结构：灭弧装置,+,操纵机构,操动机构,断路器进行合闸、分闸操作，并保持在合闸状态，这些任务全靠操动机构完成。,操动系统的动作过程，实际上是使操动元件（如合闸元件或分闸元件）获得动能，再通过拐臂和连杆机构，将动能传到触头，去实现合闸或分闸，操动系统中独立于断路器本体的那一部分，称为,操动机构,。,其它作为传递动力的部分，称,传动机构,。,熄灭交流电弧的基本方法,（,1,）灭弧介质具有较高的传热能力、介电强度、热游温度和,热容量。,按灭弧介质和灭弧方式分为：多油、少油、压缩空气、,SF6、,真空,(2),采用特殊金属材料作灭弧触头：铜钨和银钨合金,熔点高、导热系数和热容量大的金属，减少热电子发射。,(3),利用气体或油吹动电弧：扩散和冷却,(4),采用多断口熄弧：在相等的触头行程下，拉长电弧。,各断口电压分布基本相等的措施：断路器加并联电容。,(5),采用强有力的分闸机构，提高触头分离速度，拉长电弧,看录像：高压断路器（,18,分钟）,隔离开关,主要用途,没有灭弧功能,隔离电压,倒闸操作,分合小电流：分、合避雷器、电压互感器和空载母线,分、合励磁电流不超过2,A,的空载变压器,关、合电容电流不超过5,A,的空载线路,隔离开关的种类,安装地点：屋内式和屋外式,绝缘支柱数目：单柱、双柱、三柱,开关设备录像（,39,：,36,）,4,互感器,（,43,：,07,）,互感器包括：电流互感器（,TA,或,CT）,电压互感器（,TV,或,PT）,。,互感器的作用,（,1,）将一次回路的高电压和大电流变为二次回路标准的低电压（100,V）,和小电流（5,A 1A），,使测量仪表和保护装置标准化、小型化，并使其结构轻巧、价格便宜和便于屏内安装。,（,2,）使二次,设备与高压部,分隔离，且互,感器二次侧均,接地，从而保,证了设备和人,身安全。,避雷器,监视泄露电流,阻波器,阻止高频信号进入厂站内,高频保护,线路保护的一种，电网故障时，线路两端的收发讯机发出高于工频（,50HZ,）的信号，由阻波器限制该高频只在本线路上传输。,各种电气设备根据工作的要求和它们的作用，依一定次序用导线连接成的电路，称为,电气接线,。,一次设备连接成的电路成为电气主接线。,二次设备连成的电路称为二次电路。,7,电气主接线及配电装置（,44,：,37,）,电气主接线图,电气主接线表明电能汇集和分配的关系以及各种运行方式。,主接线常按规定的图形符号画成单线图的形式，单线图画出的是单相电路，实际上表示三相电路。,断路器和隔离开关画成断开状态。,电气主接线图举例,配电装置,由开关电器、保护和测量电器、母线和必要的辅助设备和建筑物组成的整体，用来接受和分配电能的装置。,按电气设备装设地点，分屋内和屋外配电装置。,单母线接线,单母线分段,双母线带旁路,第,7,节 火力发电厂的运行,（,1,）机组的启动和停运,机组启动的过程：,锅炉点火、升压、并入母管，,汽轮机暖管、暖机、冲转、升速，,发电机与电力系统并列、带负荷。,机组启动和停运时间长的原因：,锅炉与汽轮机体积大、部件重，特别是高参数大容量锅炉的汽包钢板特厚，汽轮机的结构复杂、精密。启动不能太快，保证各部件的温度均匀上升，防止因温升不均而发生变形、弯曲、连接部位松动、动静部分之间发生摩擦等不良后果。,在停炉、停机后，同样要注意保证冷却均匀，防止金属部件冷却太快。,中温中压锅炉（点火,-,并入母管）：,24h,高温高压锅炉：,45h,中温中压汽轮机（暖管、机,-,带满负荷）：,1.52.5h,高温高压汽轮机：,45h,参数越高，容量越大，启动时间越长。,单元机组一般采用滑参数启动：,锅炉启动后当参数还很低时汽轮机就开始启动，随着锅炉汽压、汽温的升高，汽轮机转速也逐步提高到额定转速，当发电机并入系统并带上一定负荷后，蒸汽参数才能达到额定值。这种启动方式可以缩短启动时间一半，并可减少汽水损失。,（,2,）安全运行,火电厂生产过程复杂，主辅设备较多，任何一台设备发生事故，都会不同程度地影响安全运行，甚至会造成主要设备损坏、全厂停电和人身伤亡等严重后果。,由于结垢、腐蚀、磨损和超温，造成炉管爆破。,锅炉灭火后处理不当，造成炉膛爆炸。,锅炉缺水、满水,汽轮机严重超速而遭破坏，甚至引起人身伤亡。,汽轮机叶片断裂。,轴瓦烧坏或火灾,发电机或主变压器绕组烧坏,全厂停电,误操作造成人身伤亡、设备损坏或停电,看录像：防止全厂停电事故,(30,分钟,),（,3,）经济运行,主要经济指标,供电煤耗：发电厂每向外供,1kWh,电所消耗的标准煤。,蒸汽参数越高，煤耗越低,厂用电率：发电厂本身消耗的电量占发电量的百分数。,降耗的主要措施：控制运行小指标,第,8,节,火力发电厂自动化,（,1,）作用,利用各种自动化仪表和装置（包括计算机系统）对火力发电厂生产过程进行监视、控制和管理，使之安全、经济运行的技术。,（,2,）自动化发展历程,就地控制方式,主要运行参数靠人工控制,单元控制方式,机炉电集中布置在单元控制室。仍由机炉电运行人员分别进行监视和控制。,分散控制系统,将各种不同的控制功能分别由数台以微处理器为核心的装置来实现，集中监视、分散控制。,图,6.3,火电厂集控运行,图,6.4,分散控制系统结构,图,6.5,仿真装置系统配置,