发电厂电气设备及运行1.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,发电厂电气设备及运行,教材：,电力系统概论,杨淑英 编,发电厂电气部分,(,第四版,),华中科技大学 熊信银主 编,华北电力大学 朱永利副主编,课程内容,（,1,）,电力系统的基本概念,（第一章）,简单电力网络稳态分析,（第二、三章）,电力系统的频率调整与电压调整,（第四章）,电力系统短路 （第五章）,电力系统稳定性 （第七章）,课程内容,（,2,）,电气设备的原理 （第二章、六章）,电气主接线 （第四章）,厂用电 （第五章）,导体的发热和电动力 （第三章）,电气设备的选择 （第六章）,配电装置 （第七章发电厂和变电站的控制和信号 （第八章）,同步发电机的运行 （第九章）,电力变压器的运行 （第十章）,课程特点：,贴近工程实际（少理论、重工程）,内容分散、前后联系不强,第,0,章 电力系统概述,0.1,电力系统的概念和组成,0.2,对电力系统运行的基本要求,0.3,电力系统的电压等级,0.4,电力系统的接线方式和中性点接地,0.5,电力系统的负荷,0.6,我国电力工业发展概况,0.7,发电厂的类型,0.8,变电站的类型,0.1,电力系统的概念和组成,一、基本概念,电力系统的组成,（,1,）电力系统：,由发电机、变压器、输电线路和用电设备组成的有机整体。生产、输送、分配与消费电能的系统。,（2,）电力网：,电力系统中输送与分配电能的部分。,（,3,）动力系统：,动力部分与电力系统组成的整体。,几个基本参量,(1),总装机容量,:,指该系统中实际安装的发电机组额定有功功率的总和，以千瓦（,KW,）、,兆瓦（,MW,）、,吉瓦（,GW,）,为单位计,。,0.1,电力系统的概念和组成,年发电量,指该系统中所有发电机组全年实际发出电能的总和，以千瓦时（,kWh,）、,兆瓦时（,MWh,）、,吉瓦时（,GWh,）,为单位计。,最大负荷,指规定时间内，电力系统总有功功率负荷的最大值，以千瓦（,kW,）、,兆瓦（,MW,）、,吉瓦（,GW,）,为单位计。,额定频率,按国家标准规定，我国所有交流电力系统的额定功率为,50Hz,。,最高电压等级,是指该系统中最高的电压等级电力线路的额定电压。,0.1,电力系统的概念和组成,地理接线图,主要显示系统中发电厂、变电所的地理位置，电力线路的路径，以及它们相互间的联结。,电气接线图,主要显示系统中发电机、变压器、母线、断路器、电力线路等主要电机、电器、线路之间的电气接线。,0.1,电力系统的概念和组成,电力系统为什么要互联并网运行呢？,1,.,采用高效率大容量机组,减少备用容量,2.,合理利用动力资源,水、火电互补,3.,提高供电可靠性,系统越大，抗干扰能力越强,4.,提高运行的经济性,装,高效率大容量机组、,合理利用动力资源、合理分配负荷、削峰填谷,。,0.1,电力系统的概念和组成,特点,电能不能大量储存,过渡过程非常短暂,（,30,万,kM,/S,）,与国民经济各部门密切相关,基本要求,可靠 经济 质优,0.2,电力系统运行特点及基本要求,可靠：,保证可靠的供电,措施,电源与电网的建设（西电东送全国联网）,SCADA,数据采集与监视控制系统（,SupervisoryControlAndDataAcquisition,）,设备检修（计划检修状态检修）,人员素质,0.2,电力系统运行特点及基本要求,负荷,（,一级 二级 三级,）,一级负荷：对这一级负荷中断供电，将造成人身事故，经济严重损失，人民生活发生混乱。,二级负荷：对这一级负荷中断供电，将造成大量减产，人民生活受影响。,三级负荷：所有不属于一、二级的负荷,。,0.2,电力系统运行特点及基本要求,质优,指标,电压,：,35,kV 5%10kV 7%,(,无功功率,）,频率,：,0.2（3000,mw)0.5Hz(3000MW）,（,有功功率,）,波形畸变：谐波（电力电子装置，非线性负荷）,0.2,电力系统运行特点及基本要求,经济,EX:,一台,600MW,火电机组，年利用小时,6000h,，,煤耗率,320g/kW.h,，,煤价：,300,元,/,吨。,Sol,：,年发电量：,600000kW6000h,36,亿,kW.h,需标煤：,36,亿,kW.h320g/kWh,115.2,万吨标煤,燃料费：,115.2,万吨,300,元,/,吨,34560,万元,1%,节约：燃料：,1.152,万吨标煤,燃料费：,345.6,万元,厂用电率,网损,煤耗率（水耗率）,0.2,电力系统运行特点及基本要求,1.,电力系统的额定电压等级,标称电压,经济电压：,电压高，损耗小,绝缘水平高，投资大,制定标准电压，以便实现互联,最高电压：,正常运行时，系统中出现的电压最高值,0.3,电力系统的电压等级,系统的额定电压,2.,电气设备的额定电压,(,发电机,变压器,线路，用电设备,),最高电压：考虑设备的绝缘性能确定的最高运行电压值,额定电压：电气设备在此电压下长期工作，效率和寿命最好,同一标称电压下，不同电气设备的额定电压是不同的,0.3,电力系统的电压等级,0.3,电力系统的电压等级,用电设备,:,等于,系统的额定电压,线路,:,等于,系统的额定电压,发电机：,规定比系统的额定电压,高,5%,变压器,一次侧,：相当于用电设备，其额定电压与系统相同；与发电机直接相连时，则与发电机相同,二次侧,：相当于电源，其额定电压应比系统高,5%,，考虑变压器内部的电压损耗（,5%,），实际应定为比线路高,10,;,漏抗很小、与电动机直接相连时或电压特别高时，比线路高,5,。,0.3,电力系统的电压等级,用线电压表示的抽头额定电压,220kV,升压变压器,降压变压器,3.,电力输送中电压与输送容量的关系,各级电压架空线路的输送能力,0.3,电力系统的电压等级,典型例题,:,(,1),确定各设备额定电压,;(2),若,T1,工作于,+2.5%,抽头,T2,工作于主抽头,T3,工作于,-5%,抽头,求个变压器变比,.,10.5kV,10.5kV,121kV,38.5kV,110kV,11kV,35kV,1,、,无备用,图,1-5,无备用接线方式,（,a,）放射式 （,b,）干线式样 （,c,）链式,0.4,电力系统的接线方式和中性点接地,一,.,电力系统的接线方式,优点：简单、经济、运行方便,缺点：供电可靠性差,适用范围：二级负荷,2,、有备用,图,1-6,有备用接线方式,（,a,）放射式样 （,b,）干线式 （,c,）链式,（,d,）环式 （,e,）两端供电网络,优点：供电可靠性和电压质量高,缺点：不经济,适用范围：电压等级较高或重要的负荷,0.4,电力系统的接线方式和中性点接地,二、三相电力系统中性点运行方式,不接地,，,10,35kV,系统多属这类情况。,消弧线圈接地,，即经过一个线性电抗线圈接地，,10,60kV,系统有这种方式。,直接接地,，,110kV,及以上电压系统和,380,220V,三相四线低压系统都属这类情况。,0.4,电力系统的接线方式和中性点接地,电力系统的中性点一般指星形连接的变压器或发电机的中性点。,中性点接地方式：,1.,中性点不接地系统,正常运行,分析,：（,1,）,线电压与相电压关系；（,2,）中性点,电位；（,3,）对地电容电流与相电压关系,1.,中性点不接地系统,单相（,C,相）接地,分析：,（,1,）中性点对地电位；（,2,）非接地相对地电,位；（,3,）对地电容电流,（,3,）对地电容电流分析,2.,中性点经消弧线圈接地,中性点经消弧线圈接地的应用,3,-,6kV,电力网,(,接地电流,30A),10kV,电力网,(,接地电流,20A),35,-,60kV,电力网,(,接地电流,10A),补偿方式,过补（,I,L,Ic,），,一般采用这种方式,欠补（,I,L,Ic,）,全补（,I,L,=,Ic,），,不允许，容易谐振,3.,中性点直接接地系统,优点,:,非故障相电,压不变,.,缺点,:,单相短路电,流大,.,0.5,电力系统的负荷,一电力系统的负荷,1,、负荷：,系统中所有电力用户的用电设备所消耗的电功率总和。也称,电力系统的综合用电负荷。,是所有用户的负荷总加。,2,、负荷分类（按负荷性质分类）,：工业、农业、交通运输业、商业、生活等。,3,、电力系统的供电负荷：,综合用电负荷加上电力网的功率损耗。,4,、电力系统的发电负荷：,供电负荷加上发电厂厂用电消耗的功率。,二负荷曲线：,用曲线描述某一时间段内负荷随时间变化的规律,1.,日负荷曲线,:,制定发电计划的依据,一天的总耗电量 日平均负荷0.5,电力系统的负荷,负荷率,k,m,最小负荷系数,(a,）,钢铁工业负荷；,(b),食品工业负荷；,(c),农村加工负荷；,(d),市政生活负荷,2.,年最大负荷曲线,：,描述一年内每月（或每日）最大有功功率负荷变化的情况,3.,年持续负荷曲线：,按一年中系统负荷的数值大小及其持续小时数顺序排列绘制而成,t,1,P,P,max,P,1,P,2,P,3,t,t,3,t,2,8760,T,max,全年耗电量,最大负荷利用小时数,T,max,0.5,电力系统的负荷和负荷曲线,年最大负荷曲线：为安装新机组、安排检修计 划提供依据,A,=,P,max,T,max,各类用户的年最大负荷利用小时数,负 荷 类 型,T,max,/h,户内照明及生活用电,20003000,一班制企业用电,15002200,二班制企业用电,30004500,三班制企业用电,60007000,农 灌 用 电,10001500,0.6,我国电力工业发展概况,一、我国电力工业的起点,1879,年,5,月,28,日，中国上海公共租界，以,1,台,10,马力,(7.46kW),蒸汽机为动力，带动自激式直流发电机，发出的电力点亮了第一盏电灯。,1882,年,7,月,26,日，中国第一家电业公司,上海电气公司成立，创办了中国第一家发电厂，安装,1,台,16,马力,(11.93kW),蒸汽发电机组，沿外滩架设,6.4km,的电线，沿线串接,15,盏弧光灯，供给照明用电。,同年,9,月,25,日，坐落在黄浦江外滩的上海俱乐部等装接电灯，成为第一批电灯用户。,一、我国电力工业的起点,这家电厂比全球率先使用弧光灯的法国巴黎北火车站电厂晚建,7,年，比英国伦敦霍而蓬高架路电厂晚建,6,个月，但比美国纽约珠街电厂早建,2,个月，比日本东京电灯公司早建,5,年。,1897,年，清政府上海南市马路工程善后局创办南市电灯厂。该厂于当年除夕建成供电，点亮中国地界上的第一盏电灯。,到,1911,年中华民国成立前夕，上海电力工业已初具规模，,4,家中外电力公司共拥有发电设备容量,8750kW,。,二、装机容量及发电量的增长,装机容量,185 6587 8500 13789 21722 31900 50841,万,kW,年发电量,43 3006 3950 6213 10069 13685,24747,亿,kW,h,世界排名,21/25 8/6 4 3/2 2/2,美国,1958,年水平,人均,85,位，用电量为世界平均水平的,1/3,二、装机容量及发电量的增长,截至,2007,年底，总装机容量为,71329,万,kW,，,火电：,55442,万,kW,，占,77.73,；,水电：,14526,万,kW,，占,20.36,；,核电：,885,万,kW,，占,1.24,；,风电：,403,万,kW,，占,0.56,。,三、最大单机容量,最大火电机组,：,1000 MW(,华电国际,邹县发电厂、,华能玉环电厂,),最大水电机组,：,700 MW(,三峡电厂,),550 MW(,二滩水电厂,),320 MW(,葛洲坝水电厂,),最大核电机组,：,1000 MW(,百万千瓦级,)(,大亚湾、岭澳、田湾,),四、最大发电厂,最大火电厂,：,北仑电厂，,5600MW+21000=5000MW,邹县电厂，,4335+2600+21000=4540MW,最大水电厂,：,三峡电厂,(14+12(+6)700 MW=18200(+4200)MW,最大核电厂,：,秦山核电站,1300+2650+2700=3000MW,最大抽水蓄能电厂,：广东抽水蓄能电厂,8300 MW=2400MW,天荒坪抽水蓄能电厂,6300+8300=4200MW,五、电力系统的发展,建国初期：,大多是大城市发、供电系统；,跨地区的电力系统有：,东北中部和南部的,154,、,220kV,系统；,东北东部的,110kV,系统（以丰满、水丰和镜泊湖水电厂等为中心）；,冀北系统。,本世纪初：,已形成东北、华北、华东、华中、西北、西南、华南等七个跨省区域性电力系统。,五、电力系统的发展,区域电网构成,华北、华东、华中、南方电网的装机容量已超过,1,亿,kW(100GW),东北、西北电网的装机容量也超过,4000,万,kW(40GW),五、电力系统的发展,区域电网互联,1989,年,9,月，,500kVDC,2001,年,5,月，,500kVAC,2003,年,6,月，,500kVAC,2003,年,9,月，,500kVAC,2004,年,6,月，,500kVDC,2005,年,6,月，,直流背靠背,2008,年底，,1000kVAC,1,、基本发展史,1882,年，英国人成立上海光电公司，中国第一个发电厂，一台,12kW,直流发电机,1911,年，,杨树浦发电厂动工，,1913,年开始发电，到,1924,年，共有,12,台发电机，装机,121MW,。,1954,年，中国自行设计施工的第一条,220kV,输电线路（,369km,）建成，从丰满水电站输送电能到虎石台变电所。这是中国输电线路建设史上的一个,里程碑,。,六、一些重要事件,1972,年，第一条,330kV,超高压输电线路建成，从刘家峡水电站至汉中，全长,534,公里。随后,330kV,线路延伸到陕甘宁青,4,个省区，形成西北跨省联合电网。,1981,年，第一条,500,千伏超高压输电线路投入运行，从河南平顶山姚孟火电厂到湖北武昌凤凰山变电所，使中国成为世界上第,8,个拥有,500,千伏超高压输电的国家。,1989,年，中国第一条,500,千伏直流输电线路（葛洲坝上海，,1080,公里）建成投入运行，实现华中电力系统与华东电力系统互联，形成中国第一个跨大区的联合电力系统。,六、一些重要事件,2005,年,9,月,西北电网建成,750kV,青海官亭,-,甘肃兰州线超高压输变电工程（,140.7km,），中国输电技术提高到了一个新的水平,.,2008,年,12,月,30,日，我国首条,1000kV,（山西长治晋东南变电站南阳湖北荆门变电站）投运，,645km,，实现华北和华中电网互连。,800kV,特高压直流输电线路（向家坝,上海）正在建设中。,六、一些重要事件,电压等级、输电线路长度和变电容量：,电压等级,除西北地区以外,交流：,1000kV,500kV,220kV,110kV,35kV,10kV,直流：,500kV,西北地区：,750kV,330kV,220kV,110kV,35kV,10kV,截至,2009,年,7,月，,220kV,及以上输电线路长度达到,37.5,万公里，跃居世界第一位。,2008,年，,220kV,及以上变电容量,13.9,亿,kVA,。,六、一些重要事件,2010,年前后，建成以三峡电网为中心连接华中、华东、川渝的,中部电网,；华北、东北、西北三个电网互联形成的,北部电网,；以及云、贵、广西、广东,4,省区的,南部联合电网,。同时，加快北、中、南三大电网之间实现局部互联：华北华中加强联网、华中西北联网、川渝西北联网、华东华北联网、川黔联网等跨区电网工程建设，实现,西电东送、南北互供,，初步形成全国统一的联合电网的格局，实现全国范围内的资源优化配置，满足国民经济发展和全面建设小康社会的要求。,六、一些重要事件,2020,年前后，随着长江和黄河上游以及澜沧江、红水河上一系列大型水电站的开发，西部和北部大型火电厂和沿海核电站的建设，以及一大批长距离、大容量输电工程的实施，电网结构进一步加强，真正形成全国统一的联合电网。在全国统一电网中充分实现西部水电东送，北部火电南送的能源优化配置。此外，北与俄罗斯、南与泰国之间也可能实现周边电网互联和能源优势互补。,六、一些重要事件,西电东送三大通道：,南部通道,：,将贵州乌江、云南澜沧江和桂、滇、黔三省区交界的南盘江、北盘江、红水河水电站，以及云南和贵州坑口火火电厂开发出来送往广东,。,中部通道,：,将金沙江干支流,(,雅砻江、大渡河,),水电站开发出来送往华东地区。,北部通道：,将黄河上游水电站和山西、蒙西地区坑口火电厂开发出来送往京津唐地区。,六、一些重要事件,机构改革初显成效：,2002,年,12,月，中国电力工业新机构为适应市场发展应运而生，成立了两家电网公司、,5,家发电集团公司和,4,家辅业集团公司；,2003,年,2,月，国家电力监管委员会宣告成立。,两家电网公司是国家电网公司、中国南方电网有限责任公司；,家发电集团公司是中国华能集团公司、中国大唐集团公司、中国华电集团公司、中国国电集团公司和中国电力投资集团公司；,家辅业集团公司是中国电力工程顾问集团公司、中国水电工程顾问集团公司、中国水利水电建设集团公司和中国葛洲坝集团公司。,六、一些重要事件,七、电力工业发展前景,电力工业的基本任务：,为国民经济各部门和人民生活提供充足、可靠、优质、廉价的电能。,电力工业的发展方向：,厂网分开，竞价上网，实现高度自动化，西电东送，南北互供，走向联合电力系统。,七、电力工业发展前景,相关技术：,做好电力规划，加强电网建设,电力工业现代化,联合电力系统,电力市场,IT,技术,谐波治理,洁净煤发电技术,绿色能源的开发和利用,