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1、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
2、,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
3、）、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
4、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（SupervisoryCo
5、ntrolAndDataAcquisition）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：35kV 5%10kV 7%(无功功率）,频率：0.2（3000mw)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
6、机组，年利用小时6000h，煤耗率320g/kW.h，煤价：300元/吨。Sol：年发电量：600000kW6000h36亿kW.h需标煤：36亿kW.h320g/kW.h115.2万吨标煤燃料费：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,2.电气设备的额定电压(发电机,变压器,线路，
7、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
8、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
9、）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，1035kV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，1060kV系统有这种方式。直接接地，110kV及以上电压系统和380220V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
10、；（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（ILIc），一般采用这种方式,欠补（ILIc）,全补（IL=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
11、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km 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
12、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,全年耗电量,最大负荷利用小时数 Tmax,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=PmaxTmax,各类用户的年最大负荷利用小时数,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
13、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 2
14、1722 31900 50841 万kW 年发电量 43 3006 3950 6213 10069 13685 24747 亿kWh,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
15、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、220
16、kV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 18
17、82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
18、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
19、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
20、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
21、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。,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,
