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课程的要求绪论第一章第二章本堂课的内容绪论1、电力系统的形成和发展2、现代电力系统的特征3、我国电力工业的发展4、本课程的授课内容（1）1831年法拉第电磁感应定律（2）1875年巴黎北火车站发电厂建立，标志电真正进入商业应用，用于灯塔和街道照明。（3）第一个完整电力系统(直流系统)由爱迪生在纽约城历史上有名的皮埃尔大街站建成，1882年9月投入运行，由1台蒸汽机拖动直流发电机供给半径约1.5km面积内的59盏白炽灯，110V地下电缆。（4）1891年第一条三相交流高压输电线路在德国运行，1台23OkVA发电机、1台95/15200V升压变、2台13800/112V降压变。（5）之后三相交流输电迅速发展，取代直流，气轮发电机组取代蒸气机，发电厂出现并列，输电电压、输送距离和输送功率不断增大。近数十年，在一些国家出现了全国性和跨国性的电力系统。电力系统的形成和发展现代电力系统的特征电力系统是人类有史以来建造的最大的机器！ThePowerSystemIsTheBiggestMachineHumanHaveEverMade!标志：20世纪60年代起电子技术引入特征：大机组大电厂大系统超高压交直流输电高度自动化超高压、大系统系统容量在（4-8）亿kw以上交流输电电压为500、750和1150kV直流为500kV和750kV大机组、大电厂火电厂容量（460-640）万kw，最大机组容量130-165万kw水电厂容量1260万kw，最大机组容量（70-80）万kw抽水蓄能电厂容量210万kw，最大机组容量45.7万kw核电厂容量（400-800）万kw，最大机组容量（100-145）万kw高度自动化以计算机为中心的安全监测和经济调度系统，实行功率和频率的自动调整，火电厂实行单元集中控制，水电厂和变电站实行无人值班和远方集中控制。我国电力工业的发展最早的火力发电始于1882年，上海最早的水力发电始于1912年，云南省螳螂山石龙坝水电站，装机容量为2×240kW。装机容量与发电量装机容量(kW)世界排名年发电量(kW·h)世界排名1949年184.86×10443.1×1081995年2.1×108310000×10822000年3×108213000×10822011年9.6×108241900×1082电力网20世纪50年代为城市电网的发展阶段60年代逐渐形成省网70~90年代为区域电网发展阶段90年代到21世纪前10年为大区电网互联阶段21世纪二三十年代将形成全国统一电网我国电网的发展规划以三峡（26*700MW）建设为中心，首先形成中部电网。三峡电站将向华东、广东和华中送电。2010年左右将基本形成北、中、南三个跨区互联网络北部电网包括华北、东北、西北和山东电网；中部电网包括华中、华东、川渝和福建电网；南部电网包括广东、广西、云南、贵州、香港、澳门电网。2010~2020年期间将形成覆盖全国的统一联合电网。华北西北川渝山东华东西藏新疆福建华中南方台湾海南东北二滩二滩阳城阳城投运线路在建线路直调直调电厂电厂中国跨区电网联网示意图中国跨区电网联网示意图电力系统改革国家电网公司中国南方电网有限公司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中国电力投资集团公司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中国葛洲坝集团公司国家电力监管委员会}}}厂网分开打破垄断，中国国家电力公司拆分重组成11家2家电网公司5家发电公司4家辅业公司授课内容发电厂电气部分电气主接线设计厂用电电气设备选择配电装置设计常用计算的理论和方法电气主接线运行厂用电运行变压器运行发电机运行厂站的控制与信号1、电气设备的原理及其选择、校验；2、电气主接线的构成及设计；3、载流导体的发热和电动力理论；4、配电装置的构成；5、电气设备的控制与信号回路;授课内容第一章能源与发电1、能源的分类2、电能的特点3、发电厂的类型4、各种类型发电厂的生产过程和特点一、能源分类一次能源二次能源新能源再生性能源：太阳能、风能、海洋能、地热能非再生性能源：核聚变物质常规能源再生性能源：水能非再生性能源：煤、石油、天然气、核裂变物质电力、焦炭、煤气、汽油、煤油、柴油、重油、氢能、沼气、酒精、蒸汽、热水等二、电能的特点便于大规模生产和远距离输送方便转换和易于控制损耗小效率高无气体和噪声污染三、发电厂----------能量转换站发电厂的类型火力发电厂：燃料的化学能----电能水力发电厂：水的位能----电能核能电厂：核裂变能----电能地热电厂：地热能----电能潮汐电厂：海洋能----电能风力发电厂：风能----电能太阳能电站：太阳能----电能四、发电厂的生产过程1、火电厂的生产过程锅炉主要设备：汽轮机发电机各种辅机矿物燃料的化学能----热能----机械能----电能火电厂的生产过程煤风汽水1）燃烧系统以锅炉为中心2）汽水系统以汽轮机为中心3）电气系统火电厂的分类按燃料分类：按蒸汽压力和温度分类按原动机分类按输出能源分类:按装机容量分类：燃煤电厂、燃油电厂、燃气电厂、余热电厂中低压电厂---蒸汽压力3.92MPa，温度450℃，单机小于25MW高压电厂---9.9MPa，540℃，小于100MW超高压电厂---13.83MPa，540/540℃，小于200MW亚临界压力电厂---16.77MPa，540/540℃，300~1000MW超临界压力电厂---21.11MPa，550/550℃，600、800MW及及以上凝汽式汽轮机电厂、燃气轮机电厂、内燃机电厂、蒸汽-燃气轮机电厂凝汽式发电厂（效率30%~40%）、热电厂（效率60%~70%）小容量电厂、中容量电厂、大中容量电厂、大容量电厂100MW以下100~250MW250~1000MW1000MW以上*火力发电的特点☆除坑口电厂外，火电厂选址布局较灵活，有利于合理配置有功和无功电源，装机容量可按需要决定。☆火电厂相对于水电厂，建设周期短，一次性投资少，运行费用高，单位电量发电成本比水电厂高3~4倍。☆与水电机组相比，火电机组启动、带负荷、停机所需要的时间长。☆火电厂效率同蒸汽参数有关，高参数机组比中低参数机组效率高。☆火电机组最小出力受热负荷（热电厂）和锅炉稳定运行最低蒸发量的制约。☆对环境的污染大我国主要的大型火力发电厂石景山、大港、军粮城、盘山、陡河、邢台、张家口、华能上安、秦皇岛热电厂、西柏坡、大同二厂、神头一厂、神头二厂、漳泽、阳泉二厂、丰镇、通辽、元宝山、伊敏、达旗、托克托、清河、锦州、辽宁、铁岭、华能大连、绥中、双辽、富拉而基二厂、哈尔滨三发、牡丹江二厂、石洞口、吴泾、外高桥、望亭、谏壁、徐州、常熟、镇海、北仑港、平芋、邹县、邹县二厂、华能德州、十里泉、石横、秦岭、渭河、靖远（甘肃）、大坝（宁夏）、焦作、姚孟、洛河、汉川（湖北）、阳逻、丰城（江西）、华能福州、沙角A、沙角C、黄浦、妈湾2、水电站的生产过程水位能---机械能---电能主要设备：压力水管、水轮机、发电机P=9.81ηQHp---发电功率，KW；Q---通过水轮机的水量，m3/sη---水电厂效率；H---水的落差，m；堤坝式引水式混合式坝后式河床式水电站的分类水电厂按集中落差方式分类按径流调节的程度分类水电厂有调节水电厂无调节水电厂日调节水电厂年调节水电厂多年调节水电厂*堤坝式坝后式河床式建在河水中上游山区峡谷地段。单独筑坝，坝身高，水位高，厂房建在坝后，不承受水压。特点：形成蓄水库，以调节流量，引用流量大，电站规模大，综合效益高。三门峡、刘家峡、白山、丹江口水电站适用于平原上河床平缓地区，落差小，厂房和坝建在一起，构成拦河建筑物的一个组成部分。厂房承受上游水的压力，起挡水作用。特点是：水头低（小于30～40米）；挡水建筑物长。葛洲坝、西津水电厂*混合式根据河流特点建造的兼有堤坝式和引水式两种特点的水电厂。引水式无压引水有压引水在河流上游，当河床坡度较大时，可以借助坡降较小的引水道（修建隧洞和渠道）引水，用以集中水头，以获取最大落差。特点是：水头较高（最高为1020米），流量小，无蓄水池调节流量；综合利用价值低，电站规模也较小。*水力发电的特点☆可综合利用水能资源，不污染环境。☆投资大，工期长，但发电效率高，运行成本低。☆天然流量受水文、气象等自然条件影响，利用水库调节径流可减少洪水和枯水期的差别。☆运行灵活，水电机组启动快，宜在电力系统担任调峰、调频和紧急备用。☆兴建水库会带来一定的弊端梯级电站及抽水蓄能电站梯级电厂----根据河流条件将河流分成若干段，每段各自建立水电厂，上游的水发电后放入下游，供下游各级电厂继续利用发电。抽水蓄能电厂----在下游增设一个大的储水池，白天负荷高峰时电厂发电，发过电的水存入储水池，夜间低负荷时把储水池的水再抽回水库，把电能再变成水的势能，以备下一天负荷高峰时再发电。抽水蓄能电站的作用在系统中的作用调峰填谷备用调频调相功能降低电力系统的燃料消耗提高火电设备利用率可作为发电成本低的峰荷电源对环境没污染且能美化环境可用于蓄能我国主要的大型水电厂白山（松花江）、水口（闵江）、五强溪（沅水）、葛洲坝（长江）、三峡（长江）、隔河岩（清江）、广州抽水蓄能（流溪河支流）、盐滩（红水河）、二滩（雅砻江）、天生桥（南盘江）、漫湾（澜沧江）、刘家峡（黄河）、龙羊峡、李家峡、小浪底、龚咀（大渡河）三峡电站26台700MW的水轮发电机组，总装机容量18200MW。三峡电站分为左岸和右岸电站，左、右岸电站又各分为两个电厂。其中，左一电厂装机8台，出线5回；左二电厂装机6台，出线3回；右一、右二电厂装机均为6台，出线分别为4回和3回。3、核电站的生产过程主要设备：核反应堆+核蒸汽发生系统=锅炉汽轮机、发电机核裂变能-------热能-------机械能--------电能核燃料在反应堆内进行核裂变的链式反应，产生大量热量，由冷却剂（水或空气）带出，在蒸汽发生器中把热量传给水，将水加热成蒸汽来转动汽轮发电机发电。原子能种类裂变反应：重金属元素如铀、钚等的原子核发生分裂放出巨大能量。（原子弹）聚变反应：轻元素如氢的同位素氘（ｄao）和氚等原子核聚合成较重的原子核如氦，放出巨大的能量。（氢弹）核电站反应堆的分类(自学)堆型燃料慢化剂冷却剂轻水堆压水堆沸水堆浓缩铀浓缩铀轻水轻水轻水轻水重水堆重水冷却型轻水冷却型天然铀天然铀、浓缩铀、钚重水重水重水轻水石墨气冷堆天然抽气冷改进型气冷高温气冷堆天然铀浓缩铀浓缩铀、钍石墨石墨石墨二氧化碳二氧化碳氦快中子增殖堆浓缩铀+钚无钠沸水堆(自学)利用沸腾水作为慢化剂，采用单回路系统，使汽轮机等设备有受放射性污染的可能。压水堆(自学)用有压力的水作为慢化剂和冷却剂，采用蒸汽发生器，形成两个独立的循环系统，即水循环系统和蒸汽循环系统，可防止蒸汽受放射性污染核电厂的系统(自学)组成：核岛+常规岛+辅助系统+控制系统+安全系统核岛的核蒸汽供应系统一回路系统化学和容积控制系统：余热排出系统/停堆冷却系统：停堆时导出余热安全注射系统/紧急堆芯冷却系统控制、保护和检测系统常规岛系统二回路系统：循环冷却水系统电气系统及厂用电设备核电站的安全性(自学)防止核泄漏的四道屏障燃料芯块：核裂变产生的放射性物质98%以上滞留在二氧化铀芯块中,不会释放出来燃料元件包壳：燃料芯块密封在锆合金包壳内,防止放射性物质进入一回路水中一回路管道和容器：整个一回路都是耐高压的,放射性物质不会漏到反应堆厂房中安全壳：反应堆厂房是一个高大的预应力钢筋混凝土建筑,壁厚近一米,内表面加有6毫米厚的钢衬,防止放射性物质进入环境核电站的特点优点运行安全稳定节省煤、石油和天然气节省燃料的运输费反应堆不需要空气助燃，可建在地下水下和高山顶上对环境影响小，无温室效应寿期长缺点建设投资比火电厂和水电站大。大亚湾核电站秦山一期：30万kW，原型压水堆，1985年开工，1991年并网秦山二期：2×60万kW，压水