大型同步发电机运行.

大型同步发电机运行电能是现代化建设和人民生活最主要的能源，电能主要来自发电机，发电机是靠水力、火力、风力、太阳能、原子能等经过转换拖动发电机发电。现代电力系统中的正弦交流电主要来自水力发电和火力发电。在一些先进工业国家原子能发电已占相当比重。无论水力发电、火力发电还是原子能发电，都采用同步发电机发电。绪论全国电力系统分区图我国主要电网包括东北、华北、华东、华中、西北、南方电网以及四川、山东、福建、西藏、海南等独立省网1990年投入运行的葛洲坝至上海的直流±500KV线路开创了大区电网间的联网2001年投入运行的绥中电厂至河北迁西的500KV线路实现了跨东北和华北两大电网的联网合计水电火电核电全国总计13684.822431.3411079.36167.37华北地区(北京/天津/河北/山西/内蒙古)2309.9036.022272.73东北地区(辽宁/吉林/黑龙江)1373.8080.881292.36华东地区(上海/江苏/浙江/安徽/福建/江西/山东)4201.94345.503835.2620.36（秦山）中南地区(河南/湖北/湖南/广东/广西/海南)3321.77853.412319.87147.01（大亚湾）西南地区(重庆/四川/贵州/云南/西藏)1364.55720.10643.46西北地区(陕西/甘肃/青海/宁夏/新疆)1017.07299.64715.68南方电力联合公司95.7995.79地区发电量（亿千瓦时）2000年分地区发电量自1995年以来我国总装机容量和年发电量均居世界第二位。2000年人均装机容量为0.252kW，相当于世界水平的1/3达到富裕小康水平，一般要求人均占有发电容量0.5kW，预测2000~2015年的发电量增长率6.1%，装机容量增长率6%，2015~2020年发电量和装机容量增长率均为3%中国电力工业的展望加速开发西部水电基地和北部大型煤炭火电基地加速核电发展。核电将是21世纪初，我国可选择的成熟的大规模电源加速发展再生能源，主要是风能和太阳能发电煤电仍是21世纪初期我国的主要能源形式，因此，洁净燃煤发电技术应是21世纪重点攻关的技术课题中国21世纪电源发展展望现代电厂能源电力能源太阳：太阳热和光电池来源太阳海洋：海洋热；洋流等生物能：沼气；垃圾地球内部地球和其它天体的相互作用，如潮汐能地热矿物燃料：煤；石油；天然气等天然资源：水力；风力目前，矿物燃料、水力和核裂变是可以大量生产电能的能源。石油和天然气作为电厂主要能源的年代已经过去，水力开发只会有少量增加，在不远的将来，电能生产可能主要靠煤和核能核能：裂变反应堆；增殖反应堆；聚变反应堆我国水资源总量约28000亿m3，居世界第六位水能资源总理论蕴藏量为5.92万亿kWh/a，居世界第一位经济可开发资源为：装机容量2.9亿kW，多年平均年发电量1.26万亿kWh特点有：资源量大；分布很不均匀，70%以上的水能资源集中在西南地区水资源分布煤炭总资源量为2.6万亿吨，煤炭资源居世界第三位特点：煤炭资源分布面广，但分布很不均匀新疆、内蒙古、山西和陕西等四省区占全国资源总量的81.3%，东北三省占1.6%，华东七省占2.8%，江南九省占1.6%煤炭资源分布陆上和沿海大陆架沉积盆地总面积约550万km2，石油总资源量预测为940亿吨1996年底中国石油探明储量约32.87亿吨，居世界第九位石油资源主要分布于东北、华北、西北地区，其中松辽盆地、渤海湾盆地、塔里木盆地、准噶尔盆地占石油资源量的52.6%石油资源分布我国天然气地质资源量估计超过38万亿立方米，预计可采储量7-10万亿立方米陆上资源主要集中在四川盆地、陕甘宁地区、塔里木盆地和青海，中部地区和西部地区的天然气资源量超过全国总量的一半海上资源集中在南海和东海天然气资源分布可燃冰被西方学者称为“21世纪能源”或“未来新能源”。迄今为止，在世界各地的海洋及大陆地层中，已探明的“可燃冰”储量已相当于全球传统化石能源(煤、石油、天然气、油页岩等)储量的两倍以上，其中海底可燃冰的储量够人类使用1000年。可燃冰资源分布世界能源比例煤炭石油天然气水电和核电煤炭石油天然气水电和核电世界平均水平27%40%23%10%世界可采年限2304868中国78.31%17.64%2.1%1.95%中国可采年限902295世界与中国一次能源比例关系00.511.522.533.5198019901991199219931994199519961997199819992000中国电力年累计装机容量统计(亿kW)截至2009年底，全国电力装机总容量累计达8.74亿千瓦，同比增长10.23%2059917中电联：中nyhemin${侨网发布在1983全国总装机容量中火电机组为5228万KW，占68.4%；水电机组为2416KW，占31.6%。火电比例仍然大于水电比例。这同目前世界各国总的情况是一致的。发展大容量机组在制造、基建和运行的经济性方面具有下列优点：（1）降低电机造价和材料消耗率。如一台80万KW机组比一台50万KW机组单位成本降低17%，一台120万KW机组比一台80万KW机组单位成本降低15%~20%。材耗率随单机容量的增大而降低。（2）降低电厂基建安装费用。一个电厂单位造价随着单机容量的增大而降低。（3）降低运行费用，减少煤耗及单位千瓦运行人员和厂用电率。（4）减少电厂布点，有益于环境保护，减少污染。增加电机尺寸可以提高发电机单机容量，但由于两极汽轮发电机转速很高，转子上受到很大的离心力，尤其轴中心孔受的应力最大，其力的大小与转子直径的三次方成正比。因此加大直径受到转子材料的机械强度限制。目前转子本体最大直径为1.25m，增加转子长度也有一定限度，转子的长度和直径的比例不能太大，否则刚度不够，挠度太大。提高单机容量的另一途径是提高电磁负荷，而提高电磁负荷使温升增高，绝缘材料的允许温升又成了限制提高单机容量的一个因素，为此必须发展冷却技术来解决电机温升问题。近年来由于采用了冷却性能好的冷却介质，并发展了对转子和定子直接冷却的技术从而造出了百万KW级的巨形汽轮发电机。应用最广的冷却介质有空气、氢气、水、油。冷却方法有表冷（间接冷却）和内冷（直接冷却）。空气和氢气多应用于表冷；氢气和水多应用于内冷。现代大功率汽轮发电机的冷却介质和冷却方法多为组合式，其中主要有以下五种：1、定子绕组氢外冷，转子绕组氢内冷，铁心氢冷；2、定子绕组氢内冷，转子绕组氢内冷，铁心氢冷；3、定子绕组水内冷，转子绕组氢内冷，铁心氢冷；4、定子绕组水内冷，转子绕组水内冷，铁心氢冷；5、定子绕组水内冷，转子绕组水内冷，铁心空冷。其中第三种冷却方式应用最多，广泛应用于20~100万KW左右的机组上。水轮发电机因直径大，轴向长度短，其冷却问题相对来说比较容易解决大型汽轮机发热问题比较严重，为了提高冷却效率，大型汽轮发电机，不用空气冷却而改用水和氢气冷却。氢导热率较空气大7.4倍冷却效果好。大型汽轮发电机用水来直接冷却导线内部，称为水内冷。导线做成空心的，用洁净的冷水通入导线的内孔来冷却，因此是较为理想的冷却介质。1956年英国试制成第一台定子线圈水内冷的汽轮发电机。1958年我国研制出第一台定、转子线圈都采用水内冷的12000千瓦双水内冷汽轮发电机。目前世界各主要工业国也相继将超导技术用于同步电机。我国于1976年研制成功一台400千瓦超导同步发电机。由于超导电机的绕组在超导状态时电阻完全消失，从而彻底解决了巨型电机绕组的发热温升问题。上电厂产660WM汽轮发电机采用水氢氢冷却方式，即定子绕组采用水冷，转子绕组为氢内冷，定子铁芯及结构部件为氢冷，定子机座采用优质钢板装焊而成所有焊缝均为气密焊缝，氢冷却器设置在汽机上端。火电厂超超临界机组和超临界机组指的是锅炉内工质的压力和温度。锅炉内的工质是水，水的临界压力是:22.115MP,临界温度是374.15℃；在这个压力和温度时，水和蒸汽的密度是相同的，称水的临界点，炉内工质压力低于这个压力就叫亚临界锅炉，大于这个压力就是超临界锅炉，炉内蒸汽温度不低于593℃或蒸汽压力不低于31MPa被称为超超临界。超临界机组具有无可比拟经济性，单台机组发电热效率最高可达50%，每kW/h煤耗最低仅有255g（丹麦BWE公司），同时采用低氧化氮技术，在燃烧过程中减少65%的氮氧化合物及其它有害物质的形成，且脱硫率可超98%，可实现节能降耗、环保的目的。发展超临界和超超临界机组环境保护的严厉制约2000年统计的338个城市中，63.5%的城市超过国家空气质量二级标准，其中超过三级标准的有112个城市，占监测城市的33.1%总悬浮颗粒物（TSP）或可吸入颗粒物（PM）年均值超过国家二级标准限值的城市占统计城市的61.6%20.7%的城市二氧化硫浓度年均值超过国家二级标准限值2000年338个城市空气质量统计2.7%33.8%30.4%33.1%一级二级三级超三级以煤烟型为主的大气污染导致的酸雨覆盖区已占国土面积的30%大气污染的主要来源是燃煤1995年全国燃煤排放的烟尘总量为1478万吨，其中火电厂和工业锅炉排放量占70%以上1995年全国二氧化硫排放总量达到2370万吨，其中电厂和工业锅炉排放量占到69%电力工业的发展将侧重于开发清洁能源，开发西南地区的水力资源，改善能源结构，多使用燃气能源，合理利用生物质能源据悉，按照最新方案，一吨煤要征43元的环境税，这是根据煤的污染排放量计算设计的。根据国家发改委公布的数据，工业锅炉每燃烧一吨标准煤，就产生二氧化碳2620公斤，二氧化硫8.5公斤。按照目前设计的税率，每吨二氧化碳征收10元，每公斤二氧化硫2元，折合后，一吨标准煤征43元的环境税。洁净煤发电技术整体煤气化联合循环机组(IGCC)增压流化床燃烧联合循环机组(PFBC-CC)独立发电技术楼宇冷热电联产BCHP微型燃气轮机MTG新能源发电技术风力、太阳能、核聚变能、地热、生物质能、海洋能发电超导发电技术21世纪发电技术展望本课程属于电力工程及自动化专业本科生的专业选修课，通过课程的学习，使学生掌握大型同步发电机在正常运行、进相运行、失磁异常运行、不对称运行方式的基本原理、分析方法和运行特点，以及同步发电机的灭磁方法在学习本课程前，学生应学完本专业的所有基础课，具备较好的电路理论及电机学的知识。学时安排：本课程总学时32。内容讲课学时一、绪论、发电机的概述4二、同步发电机的正常运行8三、同步发电机进相运行6四、同步发电机失磁异步运行6五、同步发电机不对称运行6六、同步发电机的灭磁2参考书：同步发电机运行技术与实践周德贵同步电机运行方式的分析杨嗣彭火力发电机组运行技术丛书联系方式：[e-mail]21世纪能源科技的发展前景中国、世界思考？第一章：同步发电机概论1-1现代电力系统对大型同步发电机的要求对于大型同步发电机既要满足电机制造技术要求，又要满足电力系统运行要求，即安全、稳定运行的要求。系统的稳定性指电力系统受到一定扰动后能否恢复正常运行的能力。具体分小干扰的稳定性（静态稳定性）和大干扰的稳定性（动态稳定性）从电力系统运行需要考虑，对同步发电机的要求如下：1、具备调峰能力目前全国各大电力系统峰谷差均较大，大型机组在运行时要参加调峰。因此发电机要适应负荷大幅变动和频繁起停工况3、应具备承受不对称运行能力高压大电网的主要特点是，轻负荷时无功功率大量过剩，以致造成电压升高，因此当有功功率降低时应采用发电机低励磁或进相运行方式，以吸收感性无功功率。2、应具备低励磁或进相运行能力当负荷不对称或发生短路不对称时，发电机定子绕组存在负序电流产生局部过热甚至损坏转子，发电机要具备一定的允许不平衡负荷的能力。4、应具备失磁异步运行能力据统计发电机失磁故障所占故障比例最大，对于汽轮发电机组发电机在失磁时能快速自动减小有功功率，并尽快恢复励磁。5、应具备承受电网振荡冲击的能力电网稳