发电厅电气分1 第一章概述 山东理工大学教案 第1次课教学课型：理论课√实验课口习题课口实践课口技能课口其它口 主要教学内容（注明：*重点#难点）： 发电厂类型及电能生产过程 变电站类型 发电厂和变电站电气部分概述 电力工业发展概况 重点： 火电厂类型及电能生产过程，变电站类型，发电厂和变电站电气部分 难点： 火电厂生产过程 课程目标及要求 课程目标：课程目标】 要求， 熟悉发电厂类型及电能生产过程、变电站类型、电气设备 了解电力工业发展概况 教学方法和教学手段： 多媒体教学，问题导向教学。 讨论、思考题 发电厂类型及特点 变电站类型及特点 电气设备分类及功能 作业：1,5,8 参考资料： [1]姚春球，发电厂电气部分（第二版），中国电力出版社，2013.4 [2】郭琳，发电厂电气部分课程设计，中国电力出版社，2009.8
发电厂电气部分 第一章 概述 1 山 东 理 工 大 学 教 案 第 1 次课 教学课型：理论课√ 实验课□ 习题课□ 实践课□ 技能课□ 其它□ 主要教学内容（注明：* 重点 # 难点 ）： 发电厂类型及电能生产过程 变电站类型 发电厂和变电站电气部分概述 电力工业发展概况 重点： 火电厂类型及电能生产过程，变电站类型，发电厂和变电站电气部分 难点： 火电厂生产过程 课程目标及要求 课程目标：课程目标 1 要求： 熟悉发电厂类型及电能生产过程、变电站类型、电气设备 了解电力工业发展概况 教学方法和教学手段： 多媒体教学，问题导向教学。 讨论、思考题 发电厂类型及特点 变电站类型及特点 电气设备分类及功能 作业：1,5,8 参考资料： [1] 姚春球，发电厂电气部分（第二版），中国电力出版社 ，2013.4 [2] 郭琳，发电厂电气部分课程设计，中国电力出版社，2009.8
发电厂电气语分 2 第一章概述 第一章概述 1.1发电厂类型 发电厂是把各种一次能源转换成二次能源（即电能）的工厂。按照发电厂所消耗一次能 源的不同，发电厂分为火力发电厂（以煤、石油、天然气等为燃料）、水力发电厂（将水的 位能和动能转换成电能入、核能发电厂以及太阳能发电 、风力发电、 地热发电、潮汐发电 生物质能发电及垃圾电厂等。此外，还有直接将热能转换成电能的磁流体发电等。 一、 火力发电厂 火力发电厂简称火电厂，是利用煤、石油、天然气作为燃料生产电能的工厂，其能量的 转换过程是：燃料的化学能->热能->机械能->电能。 1、 火电厂的分类 (1)按燃料分类：①燃煤发电厂，即以煤作为燃料的发电厂；②燃油发电厂，即以石 油（实际是提取汽油、煤油、柴油后的渣油）为燃料的发电厂：③燃气发电厂，即以天然气、 煤气等可燃气体为燃料的发电厂：④余热发电厂，即用工业企业的各种余热进行发电的发电 厂。此外还有利用垃圾及工业废料作为燃料的发电厂 (2)按原动机分类：凝汽式汽轮机发电厂、燃气轮机发电厂、内燃机发电厂和蒸汽 燃气轮机发电厂等。 (3)按输出能源分类：①凝汽式发电厂，即只向外供应电能的电厂，其效率较低，只 有30%~40%：②热电厂，即同时向外供应电能和热能的电厂，其效率较高，可达60%~70%。 (4)按蒸汽压力和温度分类：①中低压发电厂 其蒸汽压力在3.92MPa、温度为450℃ 的发电厂，单机功率小于25MW:②高压发电 ,其燕汽压力一般为99MPa、温度为540℃ 的发电厂，单机功率小于10OMW:③超高压发电厂，其蒸汽压力一般为13.83MPa、温度为 540/540℃的发电厂，单机功率小于200MW:④亚临界压力发电厂，其蒸汽压力一般为 16.77MPa、温度为540/540C的发电厂，单机功率为300一1000MW不等：⑤超临界压力 发电厂，其蒸汽压力大于22.11MPa、温度为550/550C的发电厂，机组功率为600MW 800MW及以上：⑥超超临界压力发电厂，其蒸汽压力为26.25MPa、温度为600/600℃的 发电厂，机组功率为1 000MW及以上。 (5)按发电厂总装机容量的大小分类：①小容量发电厂，其装机总容量在100MW以 下的发电厂：②中容量发电厂，其装机总容量在100~250MW范围内的发电厂：③大中容 量发电厂，其装机总容量在250~1000MW范围内的发电厂：④大容量发电厂，其装机总容 量在1000MW 及以 的发由 的电能生产过程 我国火电厂所使用的能源主要是煤炭，且主力电厂是凝汽式发电厂。下面就以采用煤粉 炉的凝汽式火电厂为例，介绍火力发电厂的生产过程。 火力发电厂的生产过程概括地说是把煤炭中含有的化学能转变为电能的过程，整个生产 过程可分为三个阶段：①燃料的化学能在锅炉燃烧中转变为热能，加热锅炉中的水使之变为 蒸汽，称为燃烧系统：②锅炉产生的蒸汽进入汽轮机，冲动汽轮机的转子旋转，将热能转变 为机械能，称为汽水系统：③由汽轮机转子旋转的机械能带动发电机旋转，把机械能变为电 能，称为电气系统。 (1)燃烧系统
发电厂电气部分 第一章 概述 2 第一章 概述 1.1 发电厂类型 发电厂是把各种一次能源转换成二次能源（即电能）的工厂。按照发电厂所消耗一次能 源的不同，发电厂分为火力发电厂（以煤、石油、天然气等为燃料）、水力发电厂（将水的 位能和动能转换成电能）、核能发电厂以及太阳能发电 、风力发电、地热发电、潮汐发电、 生物质能发电及垃圾电厂等。此外，还有直接将热能转换成电能的磁流体发电等。 一、火力发电厂 火力发电厂简称火电厂，是利用煤、石油、天然气作为燃料生产电能的工厂，其能量的 转换过程是：燃料的化学能->热能->机械能->电能。 1、 火电厂的分类 （1）按燃料分类：①燃煤发电厂，即以煤作为燃料的发电厂；②燃油发电厂，即以石 油（实际是提取汽油、煤油、柴油后的渣油）为燃料的发电厂；③燃气发电厂，即以天然气、 煤气等可燃气体为燃料的发电厂；④余热发电厂，即用工业企业的各种余热进行发电的发电 厂。此外还有利用垃圾及工业废料作为燃料的发电厂。 （2）按原动机分类：凝汽式汽轮机发电厂、燃气轮机发电厂、内燃机发电厂和蒸汽- 燃气轮机发电厂等。 （3）按输出能源分类：①凝汽式发电厂，即只向外供应电能的电厂，其效率较低，只 有 30%～40%；②热电厂，即同时向外供应电能和热能的电厂，其效率较高，可达 60%～70%。 （4）按蒸汽压力和温度分类：①中低压发电厂，其蒸汽压力在 3.92MPa、温度为 450℃ 的发电厂，单机功率小于 25MW；②高压发电厂，其蒸汽压力一般为 9.9MPa、温度为 540℃ 的发电厂，单机功率小于 100MW；③超高压发电厂，其蒸汽压力一般为 13.83MPa、温度为 540／540℃的发电厂，单机功率小于 200MW；④亚临界压力发电厂，其蒸汽压力一般为 16.77MPa、温度为 540／540℃的发电厂，单机功率为 300～1000MW 不等；⑤超临界压力 发电厂，其蒸汽压力大于 22.11MPa、温度为 550／550℃的发电厂，机组功率为 600MW、 800MW 及以上；⑥超超临界压力发电厂，其蒸汽压力为 26.25MPa、温度为 600／600℃的 发电厂，机组功率为 1000MW 及以上。 （5）按发电厂总装机容量的大小分类：①小容量发电厂，其装机总容量在 100MW 以 下的发电厂；②中容量发电厂，其装机总容量在 100～250MW 范围内的发电厂；③大中容 量发电厂，其装机总容量在 250～1000MW 范围内的发电厂；④大容量发电厂，其装机总容 量在 1000MW 及以上的发电厂。 2、 火电厂的电能生产过程 我国火电厂所使用的能源主要是煤炭，且主力电厂是凝汽式发电厂。下面就以采用煤粉 炉的凝汽式火电厂为例，介绍火力发电厂的生产过程。 火力发电厂的生产过程概括地说是把煤炭中含有的化学能转变为电能的过程，整个生产 过程可分为三个阶段：①燃料的化学能在锅炉燃烧中转变为热能，加热锅炉中的水使之变为 蒸汽，称为燃烧系统；②锅炉产生的蒸汽进入汽轮机，冲动汽轮机的转子旋转，将热能转变 为机械能，称为汽水系统；③由汽轮机转子旋转的机械能带动发电机旋转，把机械能变为电 能，称为电气系统。 （1）燃烧系统
发电厂电气语分 第一章概述 燃烧系统由运煤、磨煤、燃烧、风烟、灰渣等环节组成，其流程如图12所示。 缩煤皮带 ①)送风机 煤 门空气预路器 0整程 经出律大气 除尘 引风机 媒粉 冲灰水 冲灰沟 t一至灰场 灰洁 图一」火电厂燃烧系统流程示意图 (2)汽水系统 火电厂的汽水系统由锅炉、汽轮机、凝汽器、除氧器、加热器等设备及管道构成，包括 给水系统、循环水系统和补充给水系统，如图13所示。 过热满 汽轮机 热器 生水 给水梨 高压加热器 除（压加热器 图一2火电厂汽水系统流程示意国 3、 火电厂的特点 火电厂与水电厂和其他类型的电厂相比，具有以下特点： (1)火电厂布局灵活，装机容量的大小可按需要决定。 (2)火电厂的一次性建造投资少，仅为同容量水电厂的一半左右。火电厂建造工期短， 2台300M机组，工期为 4年。发电设备年利用小时数较高 约为水电厂的1.5倍 (3)火电厂耗煤量大，目前发电用煤约占全国煤碳总产量的50%左右，加上运煤费用
发电厂电气部分 第一章 概述 3 燃烧系统由运煤、磨煤、燃烧、风烟、灰渣等环节组成，其流程如图 1-2 所示。 （2）汽水系统 火电厂的汽水系统由锅炉、汽轮机、凝汽器、除氧器、加热器等设备及管道构成，包括 给水系统、循环水系统和补充给水系统，如图 1-3 所示。 3、 火电厂的特点 火电厂与水电厂和其他类型的电厂相比，具有以下特点： （1）火电厂布局灵活，装机容量的大小可按需要决定。 （2）火电厂的一次性建造投资少，仅为同容量水电厂的一半左右。火电厂建造工期短， 2 台 300MW 机组，工期为 3～4 年。发电设备年利用小时数较高，约为水电厂的 1.5 倍。 （3）火电厂耗煤量大，目前发电用煤约占全国煤碳总产量的 50％左右，加上运煤费用 图一-1 火电厂燃烧系统流程示意图 图一-2 火电厂汽水系统流程示意图
发电广电气语分 4. 第一章概述 和大量用水，其单位电量发电成本比水力发电要高出3一4倍。 (4)火电厂动力设备繁多，发电机组控制操作复杂，厂用电量和运行人员都多于水电 厂，运行费用高。 (5)燃煤发电机组由停机到开机并带满负荷需要几小时到十几小时，并附加耗用大量 燃料。例如， 台300发电机组启停一次耗煤可达60t之多 (6)火电厂担负急剧升降的负荷时，还必须付出附加燃料消耗的代价。例如，据统计 某电力系统火电平均煤耗400g/(kwh),而参与调峰煤耗将增至468~511g/(kwh),平 均增加22%一-29%。 (7)火电厂担负调峰、调频或事故备用时，相应的事故增多，强迫停运率增高，厂用 电率增高。据此，从经济性和供电可靠性考虑，火电厂应当尽可能担负较均匀的负荷。 (8)火电厂的各种排放物（如烟气、灰渣和废水）对环境的污染较大。 四答 升压变电站 厂用电系烧 图一3火电厂电气系统示意图 二、水力发电厂 产过电厂简称水电厂，又称水电站，是把水的位能和动能转换成电能的工厂。宫 可流较高处或水库内引水，利用水的压力或流速冲动水轮机旋转，将水能 转变成机械能，然后由水轮机带动发电机旋转，将机械能转换成电能。 因为水的能量与其流量和落差（水头）成正比，所以利用水能发电的关键是集中大量的 水和造成大的水位落差。我国是世界上水能最丰富的国家，蕴藏量为6.T6亿kW,年发电 量1.92×10亿kWh。优先开发水电，这是一条国际性的经验，是发展能源的客观规律。 举世瞩目的三峡工程总库容量为393亿m',装机容量为240万kW,年平均发电量为 10O0亿kWh。巴西的伊泰普水电厂（位于南美州巴西和巴拉圭交界处的巴拉那河中游）总 库容290亿m,装机容量1260万kW,年发电量700亿kW.h。 由于天然水能存在的状况不同，开发利用的方式也各异，因此，水电厂的型式也是多种 多样的 水电厂的分类 (1)按集中落差大小的不同，可分为坝式水电站和引水式水电站两大类。 1)坝式水电站 在河流的适当位置建筑拦河坝，形成水库，抬高上游水位，使坝的上、下游形成大的水 位差，这种水电站称为坝式水电站。坝式水电站适宜建在河道坡降较缓且流量较大的河段
发电厂电气部分 第一章 概述 4 和大量用水，其单位电量发电成本比水力发电要高出 3～4 倍。 （4）火电厂动力设备繁多，发电机组控制操作复杂，厂用电量和运行人员都多于水电 厂，运行费用高。 （5）燃煤发电机组由停机到开机并带满负荷需要几小时到十几小时，并附加耗用大量 燃料。例如，一台 300MW 发电机组启停一次耗煤可达 60t 之多。 （6）火电厂担负急剧升降的负荷时，还必须付出附加燃料消耗的代价。例如，据统计 某电力系统火电平均煤耗 400g/( kW h )，而参与调峰煤耗将增至 468～511g/( kW h )，平 均增加 22%～29%。 （7）火电厂担负调峰、调频或事故备用时，相应的事故增多，强迫停运率增高，厂用 电率增高。据此，从经济性和供电可靠性考虑，火电厂应当尽可能担负较均匀的负荷。 （8）火电厂的各种排放物（如烟气、灰渣和废水）对环境的污染较大。 二、 水力发电厂 水力发电厂简称水电厂，又称水电站，是把水的位能和动能转换成电能的工厂。它的基 本生产过程是：从河流较高处或水库内引水，利用水的压力或流速冲动水轮机旋转，将水能 转变成机械能，然后由水轮机带动发电机旋转，将机械能转换成电能。 因为水的能量与其流量和落差（水头）成正比，所以利用水能发电的关键是集中大量的 水和造成大的水位落差。我国是世界上水能最丰富的国家，蕴藏量为 6.76 亿 kW ，年发电 量 1.92×104 亿 kW h 。优先开发水电，这是一条国际性的经验，是发展能源的客观规律。 举世瞩目的三峡工程总库容量为 393 亿 3 m ，装机容量为 2240 万 kW ,年平均发电量为 1000 亿 kW h 。巴西的伊泰普水电厂（位于南美州巴西和巴拉圭交界处的巴拉那河中游）总 库容 290 亿 3 m ，装机容量 1260 万 kW ，年发电量 700 亿 kW h 。 由于天然水能存在的状况不同，开发利用的方式也各异，因此，水电厂的型式也是多种 多样的。 4、 水电厂的分类 （1）按集中落差大小的不同，可分为坝式水电站和引水式水电站两大类。 1）坝式水电站 在河流的适当位置建筑拦河坝，形成水库，抬高上游水位，使坝的上、下游形成大的水 位差，这种水电站称为坝式水电站。坝式水电站适宜建在河道坡降较缓且流量较大的河段。 图一-3 火电厂电气系统示意图
发电厂电气语分 5 第一章概述 这类水电站按厂房与坝的相对位置不同又可细分为以下6种 ①坝后式房。坝后式水电站如图1-5所示。 进水口刺门（开启位置） 流坝段 高压电线 星婴)下游 图一4坝后式水电站示意图 ②溢流式厂房 ③岸边式厂房。 ④地下式房。 ⑤坝内式厂房。 ⑥河床式厂房。河床式厂房的水电站如图16所示。如葛洲坝水电厂。 772、1 7777 拦河坝 水轮机 兴 图一5河床式水电站示意图 2)引水式水电站
发电厂电气部分 第一章 概述 5 这类水电站按厂房与坝的相对位置不同又可细分为以下 6 种。 ①坝后式厂房。坝后式水电站如图 1-5 所示。 ②溢流式厂房。 ③岸边式厂房。 ④地下式厂房。 ⑤坝内式厂房。 ⑥河床式厂房。河床式厂房的水电站如图 1-6 所示。如葛洲坝水电厂。 2）引水式水电站 图一-4 坝后式水电站示意图 图一-5 河床式水电站示意图