电网生产技术概论

电网生产技术概论华北电力大学经管系第1章概述一、电是重要的能量形式优点：①易于转换成其他能量形式，使用便利；②清洁能源；③可经高压输电线路远距离输送，分配经济；④容易实现自动化，提高产品的质量和经济效益二、电能是重要的二次能源衡量一个国家的现代化水平：①电能消耗占总能源消耗的比例；②清洁能源电力工业的规模及发展速度；三、电能起源1.1831年，法拉第“电磁感应定律”：闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，导体中就会产生电流。这种现象叫电磁感应现象。产生的电流称为感应电流。这一定律的重要意义在于以实验证明了机械功可以经过电磁感应作用转变为电磁能。这成为现代发电机的基本理论依据，在电工技术中得到广泛应用。2.1882年，第一次高压输电，法国人德波列茨，电能输送到57公里外驱动水泵，直流1500~2000V，输送功率约为1.5kW。世界上第一个电力系统。3.1885年，变压器实现单相交流输电；1891年制成三相变压器实现三相交流输电。4.1891年，法兰克福国际电工技术展览会，近代输电系统的雏形：水轮发电机功率230kVA，电压95V，输电距离178km，变压器升压至25000V，在法兰克福通过两台降压变压器降至112V供应白炽灯和异步电动机。~升压变压器6～10kV厂用电电网35kV用户6～10kV用户使用~6～10kV升压变压器降压变压器降压变压器6～10kV降压变压器用户用户0.22/0.38kV110kV35kV发电（热能－机械能－电能）送电（输、送）变电（变压）配电（变压和分配）用户电－机械热光能产供销发电业务供电局业务电力系统（不包括汽轮机、锅炉）电力系统示意图四、电力系统运行的特点及要求1.电力系统运行的特点（1）电能不能大量储存；（2）生产、输送、消费电能的各环节组成统一整体不可分割；（3）电能的生产、输送、消费工况的改变十分迅速（4）电力和国民经济各部门间的关系密切。①电能使用比重不断提高电能在终端能源使用中的比重：发达国家：30%以上1980年以前，低于5%中国1998年以前，低于10%2005年，17.1%从世界能源消费变化的总趋势来看，电能最终将成为主要能源而占据诸能源之首，成为最终能源市场上的基本能源商品。②电力工业是国民经济先行发展的基础产业电力增长的速度应该超前于国民经济的增长速度，国际上通行的方法是采用两者的平均增长速度之比，即“电力弹性系数”来说明电力增长的先行关系。电力弹性系数大于1，电力发展速度超前于国民经济发展速度，是国家进行宏观经济管理时需要注意的重要问题。1953-1980年，电力弹性系数1中国1981-2000年，电力弹性系数12001-2007年，电力弹性系数1.352008年，电力弹性系数1.1ΔQΔqQq2.对电力系统运行的要求：（1）保证供电可靠性；（2）保证良好的电能质量；（3）保证系统运行的经济性；（4）防止环境污染。供电可靠性：供电可靠性是指供电系统持续供电的能力，是考核供电系统电能质量的重要指标，反映了电力工业对国民经济电能需求的满足程度，已经成为衡量一个国家经济发达程度的标准之一。供电可靠性可以用如下一系列指标加以衡量：供电可靠率、用户平均停电时间、用户平均停电次数、系统停电等效小时数。供电频率：电网中发电机发出的正弦交流电压每秒钟交变的次数。供电频率的允许偏差：•电网装机容量300万kw及以上时：±0.2Hz•电网装机容量300万kw以下时：±0.5Hz•用户冲击负荷引起系统频率变动：±0.2Hz•在电力系统非正常状况下,供电频率允许偏差：±0.1Hz供电电压：电网中发电机发出的正弦交流电压每秒钟交变的次数。《电能质量——供电电压允许偏差》中规定为：35kv及以上的电压供电的，电压偏差绝对值之和不超过额定电压值的10%；10kv及以下的为额定电压的±7％；220v单向供电的，为额定电压的+7%，-10%。五、发电1.火力发电（1）类型①凝汽式燃煤电厂②热电联产③燃气机组：燃气蒸汽联合循环机组；燃气内燃机组④燃油机组（2）结构①燃料供应系统：车皮煤堆输煤皮带煤斗磨煤机排粉风机锅炉②水处理系统：河流凝结水泵低压加热器除氧器除氧水处理包括物理及化学处理：消毒、絮凝及澄清、过滤、软化、除盐③供水系统：给水泵高压加热器省煤器④热力系统：汽包水冷壁过热器汽轮机乏汽凝汽器冷凝成水凝结水泵⑤除灰系统：热烟气水平尾部烟道除尘器引风机烟囱大气除尘器细烟灰冲灰沟灰渣泵灰场⑥电气系统：发电机主变压器电网厂用变厂用配电装置⑦热工控制系统功能：控制各种热工过程的参数（温度、压力、流量、液位、料位等），使其处于最佳状态。组成：自动检测（遥测）、自动报警、远方操作（遥控）、自动操作（程控）、自动调节（遥调）、自动保护和连锁等。2.水力发电利用自然界的水所蕴藏的能量转换成电能的生产过程。水能量的大小决定于：流量的大小、落差的大小。3.核能发电利用原子核内部所蕴藏的能量大规模生产电能。4.新能源发电六、输配电与电力网1.输配电网分类：①按照区域范围大小：地方网（110kV及以下电网）；区域网（110kV以上电网）；远距离输电网（330kV及以上电网）②按照电压高低：低压网（1kV以下）；中压网（1~10kV）；高压网（10~330kV）；超高压网（330~750kV）；特高压网（800、1000kV）2.变电站（1）功能变换电压、接受和分配电能、控制电力流向和调整电压。变电站电压通常以其变压器高压侧电压表示。（2）分类按用途：升压变电站、区域变电站、枢纽变电站、地区变电站、用户变电站。3.电力线路按结构分：架空线路、电缆线路。（1）架空线路①导线承受线路上动态和静态的机构荷载，具有耐大气腐蚀和耐化学腐蚀能力。架空输电线路：选用强度较高的导线（钢芯铝绞线LGJ）、钢芯铝合金绞线（HLJ）等；架空配电线路：铝绞线重冰区或大跨越线路：钢芯铝合金绞线、钢芯铝包钢绞线（机械过载能力大）；高海拔地区：扩径导线（减少电晕）；330kV及以上：分裂导线分裂导线的优点：A.提高线路输送能力：分裂导线使电感减小；B.限制电晕：场强与截面积成反比；C.降低输电工程投资；D.提高输电线路可靠性：单根导线缺陷的可能性较大；330kV采用双分裂；500kV采用4分裂。（2）避雷线又名架空地线：镀锌钢绞线雷击电流可达100~200A，可造成输变电设备损坏。雷击导线时，产生远高于额定电压的过电压，可达几百万伏，超过绝缘子的抗电强度时，绝缘子发生闪络，引起线路跳闸。66kV及以上电压等级架空线沿全线架设避雷线；220kV及以上电压等级架空线沿全线架设双避雷线；（3）杆塔：支撑导线和避雷线（4）绝缘子：导线和杆塔间保持绝缘，实现电气绝缘和机械固定①悬式②针式（5）金具：铁制或铝制的金属附件七、电力系统1.组成：发电机、变压器、输配电线路、电力用户等2.接线方式（1）接线图①电气接线图：电力系统各主要元件之间的电气联系。②地理接线图：反映各发电厂、变电站的相对地理位置。（2）接线方式①无备用A.放射式B.干线式C.链式②有备用A.放射式B.干线式C.链式D.环式E.两端供电式第2章火力发电一、分类按照蒸汽参数分类蒸汽参数指蒸汽的压力（汽压）和温度（汽温）。二、燃料1.种类（1）煤的成分：碳、灰分、水分、挥发物烟煤：含碳较少，挥发物较多，容易着火；无烟煤：含碳多，挥发物少，不易着火；褐煤：挥发物及水分较多；烟煤：灰分较多，不易着火。（2）油：重油（灰分及水分较少）（3）气：天然气、液化石油气、煤气等2.发热量单位：J/kg或J/m3(气体燃料)标准煤：7000kcal/kg烟煤、无烟煤：4000-7000kcal/kg；褐煤及其他劣质煤：1500-4000kcal/kg；石煤、煤矸石：800-1500kcal/kg；重油：9000-10000kcal/kg；天然气：9000-13000kcal/kg；火力发电厂的能量转换过程燃料的化学能→蒸汽的热能→机械能→电能。锅炉汽轮机发电机蒸汽的热能转子动能电能机械能热能燃料的化学能火力发电厂的生产过程(1)锅炉容量：额定蒸发量：锅炉在额定蒸汽参数、额定给水温度、使用设计燃料时，每小时的最大连续蒸发量。t/h最大连续蒸发量：锅炉在额定蒸汽参数、额定给水温度、使用设计燃料，长期连续运行时所能达到的最大蒸发量。最大连续蒸发量通常为额定蒸发量的1.03～1.2倍1、电厂锅炉的特性三电厂锅炉的设备及其特征(2)蒸汽参数电厂锅炉的蒸汽参数一般是指锅炉过热器出口过热蒸汽的压力(ＭPa)和温度(℃)及再热器出口再热蒸汽的温度(℃)。(3)给水温度电厂锅炉的给水温度是指给水进入省煤器入口处的温度。(4)锅炉效率锅炉生产蒸汽的吸热量占锅炉输入燃料热量的百分比，表示燃烧热量的有效利用程度。中国电站锅炉的蒸汽参数及容量蒸汽压力(ＭPa)蒸汽温度(℃)给水温度(℃)ＭＣＲ*(t/h)发电功率(ＭＷ)9.9540205～225220,41050,10013.8540/540220～250420,670125,20016.8～18.6540/540250～2801025～2008300,60017.5540/5402551025～1650300,50025.4541/566286190060025.0545/545267～2771650～2650500,800注：ＭＣＲ*为最大连续蒸发量2、电厂锅炉机组经济性指标热效率（90%）净效率燃烧效率式中Q1—锅炉有效利用热，kJ/kg；Qr—锅炉在单位时间内所消耗燃料的输入热量,kJ/kg；—锅炉机组自身所需的热量，kJ/kg；—锅炉机组自身电耗对应的热量，kJ/kg；、—锅炉化学、机械未完全燃烧热损失，%)21(,%QQQQrpq1j)31(),%qq(143r)11(,%100QQr1g3q4qqQpQ锅炉连续运行小时数（5000）锅炉在两次检修之间的运行小时数锅炉可用率（约90%）（总运行小时数+总备用小时数）/统计期间总小时数（一年）锅炉的事故率（约1%）锅炉总事故停炉小时数/（总运行小时数+事故停炉小时数）3、电厂锅炉机组安全性指标4锅炉的分类和型号锅炉的分类（1）按锅炉用途分：工业锅炉(工业生产工艺用汽或供暖)，电站锅炉(发电)，热水锅炉(民用采暖或供热)（2）按电站锅炉容量分：按时代和技术进步，锅炉机组容量以大、中、小的排序和分类在不断演变。220t/h,410t/h,670t/h,1000t/h,2000t/h,2650t/h（3）按蒸汽压力分:低压(P2.45ＭPa)、中压(P=2.94-4.92ＭPa)、高压(P=7.84-10.8ＭPa)、超高压(P=11.8-14.7ＭPa)、亚临界压力(P=15.7～19.6ＭPa)、超临界压力(P22.1ＭPa)、超超临界压力(P31ＭPa)（4）按燃用燃料分：燃煤炉、燃油炉、燃气炉（5）按燃烧方式分：层燃炉、室燃炉、旋风炉、流化床锅炉（6）按煤粉炉的排渣方式分:固态排渣和液态排渣（7）按蒸发受热面内工质的流动方式分:自然循环、强制循环锅炉、直流锅炉、复合循环锅炉蒸发受热面内工质的流动方式（水的循环方式）•自然循环锅炉循环流动过程的推动力由下降管与上升管内工质的密度差产生的，这种锅炉就叫自然循环锅炉•循环倍率：单位时间内进入蒸发管的循环水量与产生蒸汽量之比。•控制循环锅炉循环流动过程的推动力不仅由下降管与上升管内工质的密度差产生，而且主要来自锅水循环泵，这种锅炉就叫控制循环锅炉。•自然循环锅炉与控制循环锅炉有许多相似之处，都有汽包。给水加热、蒸发、过热有明显分界。•直流锅炉：工质一次通过所有受热面。•复合循环锅炉复合循环锅炉由直流锅炉发展形成。它是在省煤器和水冷壁之间连接循环泵、混合器、分配器和再循环管，使部分工质在水冷壁中进行再循环。ΔΔ—×××/×××—×××/×××—Δ×第一组为符号，锅炉厂汉语拼音的缩写；第二组为数字，锅炉容量和过热蒸汽压力；第三组为数字，过热蒸汽和再热蒸汽出口温度；第四组中，符号表示燃料，数字表示设计序号。DG-670/