第一章緒論§1.1我國電力工業(yè)發(fā)展概況§1.2發(fā)電廠的類型§1.3變電站的類型§1.4電氣設(shè)備概述§1.1我國電力工業(yè)發(fā)展概況

電力工業(yè)起步人類在開發(fā)能源中不斷前進(jìn)，繼17世紀(jì)廣泛利用蒸汽機(jī)后，18世紀(jì)發(fā)現(xiàn)了電能，19世紀(jì)中葉制成了發(fā)電機(jī)。從19世紀(jì)末開始，電力應(yīng)用得到了迅猛發(fā)展。1875年1878年1879年1882年世界上最早的發(fā)電廠―巴黎北火車站電廠建成，用于照明供電法國建成第一座水電廠美國舊金山實驗電廠開始發(fā)電，成為世界上最早出售電力的電廠法國開始進(jìn)行遠(yuǎn)距離高壓直流輸電，同時，英國、日本、俄羅斯相繼修建了發(fā)電廠二、裝機(jī)容量及發(fā)電量的增長裝機(jī)容量1856587850013789217223190050841萬kW年發(fā)電量433006395062131006913685

24747億kW·h世界排名21/258/643/22/2二、裝機(jī)容量及發(fā)電量的增長截至2007年底，總裝機(jī)容量為71329萬kW，火電：55442萬kW，占77.73％；水電：14526萬kW，占20.36％；核電：885萬kW，占1.24％；風(fēng)電：403萬kW，占0.56％。全年發(fā)電量為32559億kW·h。三、最大單機(jī)容量最大火電機(jī)組：1000MW(華電國際鄒縣發(fā)電廠、華能玉環(huán)電廠)最大水電機(jī)組：700MW(三峽電廠)550MW(二灘水電廠)320MW(葛洲壩水電廠)最大核電機(jī)組：1000MW(百萬千瓦級)(大亞灣、嶺澳、田灣)五、電力系統(tǒng)的發(fā)展建國初期：大多是大城市發(fā)、供電系統(tǒng)；跨地區(qū)的電力系統(tǒng)有：東北中部和南部的154、220kV系統(tǒng)；東北東部的110kV系統(tǒng)（以豐滿、水豐和鏡泊湖水電廠等為中心）；冀北系統(tǒng)。本世紀(jì)初：已形成東北、華北、華東、華中、西北、西南、華南等七個跨省區(qū)域性電力系統(tǒng)。

“十一五”期間我國電力工業(yè)發(fā)展的基本方針是：1.大力開發(fā)水電2.優(yōu)化發(fā)展煤電3.積極發(fā)展核電4.適當(dāng)發(fā)展天然氣發(fā)電5.加快新能源發(fā)電6.加強(qiáng)電網(wǎng)發(fā)展

五、電力系統(tǒng)的發(fā)展1.大力開發(fā)水電水能資源是可再生的、清潔的能源；水電站的發(fā)電成本低，水庫可以綜合利用；在電力系統(tǒng)中，有一定比重的水電裝機(jī)容量對系統(tǒng)調(diào)峰和安全經(jīng)濟(jì)運行極為有利。我國大陸水利資源理論蘊藏量和可開發(fā)裝機(jī)容量均居世界首位，理論蘊藏量在1萬kW及以上的河流共3886條，技術(shù)可開發(fā)裝機(jī)容量54164萬kW，經(jīng)濟(jì)可開發(fā)裝機(jī)容量40180萬kW。優(yōu)先并加快開發(fā)水電，是我國電力發(fā)展的基本方針，也是西部開發(fā)、西電東送的主要內(nèi)容。

我國水電建設(shè)將按照流域梯級滾動開發(fā)方式，重點開發(fā)黃河上游、長江中上游及其干支流、紅水河、瀾滄江中下游和烏江等流域。在東北、華北、華東等火電比重較大的電力系統(tǒng)，為適應(yīng)系統(tǒng)調(diào)峰要求，將要建設(shè)相當(dāng)規(guī)模的抽水蓄能電站。我國近期在建和擬建的大型水電站有十幾座。近10～15年我國將新增50萬kW機(jī)組120多臺，到2020年，水電裝機(jī)容量將增加到25000萬kW。

五、電力系統(tǒng)的發(fā)展2.優(yōu)化發(fā)展煤電火電廠的廠址不受限制，建設(shè)周期短，能較快發(fā)揮效益，燃煤火電仍是發(fā)電裝機(jī)容量的主要組成部分。我國有豐富的煤炭、石油和天燃?xì)赓Y源。煤電發(fā)展的重點是建設(shè)大型高效、低污染燃煤火電機(jī)組，鼓勵建設(shè)超臨界、超超臨界大容量機(jī)組，新建燃煤機(jī)組的單機(jī)容量要在60萬kW及以上。預(yù)計2020年燃煤火電裝機(jī)將達(dá)7.1億～7.85億kW。五、電力系統(tǒng)的發(fā)展火電2000年以前，我國的火電廠是以30萬kW機(jī)組為主，2000年以后，主要建設(shè)30萬kW及以上高參數(shù)、高效率、調(diào)峰性能好的機(jī)組，引進(jìn)和發(fā)展超臨界機(jī)組。至2006年底，全國火電裝機(jī)達(dá)到48405萬kW，約占總?cè)萘?7.82％；火電發(fā)電量23573億kW.h，約占全部發(fā)電量83.17％。3.積極發(fā)展核電核電是一種“安全、可靠、高效、經(jīng)濟(jì)、清潔”的能源。發(fā)展核電是實施電力可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的長遠(yuǎn)大計。加快核電發(fā)展有利于電力結(jié)構(gòu)調(diào)整，是解決我國能源資源不足的一項重要戰(zhàn)略措施。根據(jù)我國電力工業(yè)發(fā)展規(guī)劃，未來20年我國將成為全世界最大的新核電廠建設(shè)基地。到2020年，核電容量將要達(dá)到4000萬kW，即還要新建31臺百萬kW級核電機(jī)組。五、電力系統(tǒng)的發(fā)展4.適當(dāng)發(fā)展天然氣發(fā)電天然氣發(fā)電是燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)的主要應(yīng)用領(lǐng)域。利用天然氣發(fā)電的地區(qū)將主要是華南、華東、華北等經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)、能源貧乏地區(qū)以及產(chǎn)氣的西北、川、渝地區(qū)。預(yù)測，2010年天然氣發(fā)電裝機(jī)約2800萬～3000萬kW，2020年天然氣發(fā)電裝機(jī)約6000萬～7000萬kW。五、電力系統(tǒng)的發(fā)展5.加快新能源發(fā)電新能源發(fā)電主要包括風(fēng)力發(fā)電、潮汐發(fā)電和太陽能發(fā)電，也包括地?zé)岚l(fā)電和垃圾、生物質(zhì)能發(fā)電等。在新能源發(fā)電中，以風(fēng)力發(fā)電為主。預(yù)計到2010年，新能源發(fā)電將占全國裝機(jī)容量1％以上。五、電力系統(tǒng)的發(fā)展新能源從1992到2001年，我國的新能源發(fā)電裝機(jī)容量以年均44.55％的速度發(fā)展，至2001年底，裝機(jī)容量已達(dá)37萬kW。2003年底我國太陽電池的累計裝機(jī)已經(jīng)達(dá)到5萬kW。2004年底，我國已建風(fēng)電場43個(除臺灣省)，1292臺機(jī)組，累計裝機(jī)容量76.4萬kW。五、電力系統(tǒng)的發(fā)展區(qū)域電網(wǎng)構(gòu)成華北、華東、華中、南方電網(wǎng)的裝機(jī)容量已超過1億kW(100GW)東北、西北電網(wǎng)的裝機(jī)容量也超過4000萬kW(40GW)五、電力系統(tǒng)的發(fā)展區(qū)域電網(wǎng)互聯(lián)1989年9月，±500kVDC2001年5月，500kVAC2003年6月，500kVAC2003年9月，500kVAC2004年6月，±500kVDC2005年6月，直流背靠背五、電力系統(tǒng)的發(fā)展電網(wǎng)電壓等級第一條500kVAC：1981年12月河南平頂山-湖北武昌。第一條330kVAC：1972年6月甘肅劉家峽-天水-陜西關(guān)中(眉縣)。各電網(wǎng)已形成500kV或330kV的骨干網(wǎng)架。第一條±500kVDC：1989年9月，湖北葛洲壩-上海南橋。第一條750kVAC：2005年9月青海官亭-甘肅蘭州東。六、電力工業(yè)發(fā)展前景電力工業(yè)的基本任務(wù)：為國民經(jīng)濟(jì)各部門和人民生活提供充足、可靠、優(yōu)質(zhì)、廉價的電能。電力工業(yè)的發(fā)展方向：廠網(wǎng)分開，競價上網(wǎng)，實現(xiàn)高度自動化，西電東送，南北互供，走向聯(lián)合電力系統(tǒng)。六、電力工業(yè)發(fā)展前景相關(guān)技術(shù)：做好電力規(guī)劃，加強(qiáng)電網(wǎng)建設(shè)電力工業(yè)現(xiàn)代化聯(lián)合電力系統(tǒng)電力市場IT技術(shù)諧波治理潔凈煤發(fā)電技術(shù)綠色能源的開發(fā)和利用一、火力發(fā)電廠主要是煤，還有石油、天然氣。1.一次能源（燃料）2.主要設(shè)備鍋爐、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)及各種輔機(jī)。3.電能生產(chǎn)過程燃料在鍋爐里燃燒→使水變成蒸汽→推動汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)→帶動發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)→發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能化學(xué)能→熱能→機(jī)械能→電能一、火力發(fā)電廠電能生產(chǎn)過程可分為三個系統(tǒng)：燃燒系統(tǒng)汽水系統(tǒng)電氣系統(tǒng)一、火力發(fā)電廠燃料的化學(xué)能在鍋爐燃燒中轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽訜徨仩t中的水使之變?yōu)檎羝?。燃燒系統(tǒng)由運煤、磨煤、燃燒、風(fēng)煙、灰渣等系統(tǒng)組成。(1)燃燒系統(tǒng)一、火力發(fā)電廠由鍋爐、汽輪機(jī)、凝汽器、除氧器、加熱器等設(shè)備及管道構(gòu)成，包括給水系統(tǒng)、循環(huán)水系統(tǒng)和補充給水系統(tǒng)。(2)汽水系統(tǒng)一、火力發(fā)電廠包括發(fā)電機(jī)、勵磁裝置、廠用電系統(tǒng)和升壓變電站等。(3)電氣系統(tǒng)一、火力發(fā)電廠電能生產(chǎn)過程燃燒系統(tǒng)汽水系統(tǒng)電氣系統(tǒng)一、火力發(fā)電廠燃煤發(fā)電廠燃油發(fā)電廠燃?xì)獍l(fā)電廠余熱發(fā)電廠垃圾發(fā)電廠工業(yè)廢料發(fā)電廠4.類型(1)按燃料分一、火力發(fā)電廠中低壓發(fā)電廠，PN<25MW；高壓發(fā)電廠，PN<100MW；超高壓發(fā)電廠，PN<200MW；亞臨界壓力發(fā)電廠，PN=300~1000MW；超臨界壓力發(fā)電廠，PN=600、800MW及以上。4.類型(2)按蒸汽壓力和溫度分一、火力發(fā)電廠凝汽式汽輪機(jī)發(fā)電廠燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電廠內(nèi)燃機(jī)發(fā)電廠蒸汽—燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電廠4.類型(3)按原動機(jī)分一、火力發(fā)電廠凝汽式火力發(fā)電廠—火電廠只生產(chǎn)電能效率較低，30%~40%供熱式火力發(fā)電廠—熱電廠既生產(chǎn)電能又供應(yīng)熱能效率較高，60%~70%4.類型(4)按輸出能源分一、火力發(fā)電廠優(yōu)點：布局靈活，裝機(jī)容量的大小可按需要決定；一次投資較小，建設(shè)周期較短。缺點：耗煤量大，發(fā)電成本高；動力設(shè)備繁多，控制操作復(fù)雜，運行費用高；啟動時間長(幾小時到十幾小時)，啟停費用高；擔(dān)負(fù)調(diào)峰、調(diào)頻時，煤耗增加、事故增多；對空氣和環(huán)境的污染大。5.優(yōu)缺點二、水力發(fā)電廠水的位能或動能1.一次能源2.主要設(shè)備壓力水管、水輪機(jī)、發(fā)電機(jī)3.生產(chǎn)過程高處的水經(jīng)壓力水管→推動水輪機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)→帶動發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)→發(fā)電機(jī)發(fā)出電能位能或動能→機(jī)械能→電能4.類型水電廠壩式水電站

引水式電站

抽水蓄能電站

壩后式溢流式

岸邊式

地下式

壩內(nèi)式

河床式

二、水力發(fā)電廠在河流上的適當(dāng)?shù)胤浇ㄖr河壩，形成水庫，抬高上游水位，使壩的上、下游形成大的水位差，這種水電站稱為壩式水電站。壩式水電站適宜建在河道坡降較緩且流量較大的河段。這類水電站按廠房與壩的相對位置又可為以下幾種。壩后式廠房

溢流式廠房岸邊式廠房

地下式廠房壩內(nèi)式廠房

河床式廠房4.類型(1)堤壩式水電廠：二、水力發(fā)電廠(1)堤壩式水電廠：壩后式水電廠廠房建在攔河壩非溢流壩段的后面，不承受上游水壓壓力管道通過壩體，適用于高、中水頭。

壩后式水電站壩后式在我國應(yīng)用較多，如三門峽、劉家峽、白山、丹江口等水電廠均屬此類。二、水力發(fā)電廠(1)堤壩式水電廠：溢流式水電廠溢流式廠房建在溢流壩段后（下游側(cè)），泄洪水流從廠房頂部越過泄入下游河道。適用于河谷狹窄，水庫下泄洪水流量大，溢洪與發(fā)電分區(qū)布置有一定困難的情況。二、水力發(fā)電廠(1)堤壩式水電廠：河床式水電廠廠房代替一部分壩體，也起攔水作用，直接承受上游水壓適用于水頭小于50m的水電站。圖中的溢洪壩、溢洪道是為了渲泄洪水、保證大壩安全的泄水建筑物。葛洲壩水電廠、西津電廠屬于這一類。二、水力發(fā)電廠(1)堤壩式水電廠：岸邊式水電廠岸邊式廠房建在攔河壩下游河岸邊的地面上，引水道及壓力管道明鋪于地面或埋沒于地下。二、水力發(fā)電廠(1)堤壩式水電廠：地下式水電廠地下式廠房的引水道和廠房都建在壩側(cè)地下二、水力發(fā)電廠(1)堤壩式水電廠：壩內(nèi)式水電廠壓力管道和廠房都建在混凝土壩的空腔內(nèi)，常設(shè)在溢流壩段內(nèi)。適用于河谷狹窄，下泄洪水流量大的情況。建筑在山區(qū)水流湍急的河道上，或河床坡度較陡的地方，由引水渠道造成水頭；一般不需修壩或只修低堰。(2)引水式水電廠：由引水系統(tǒng)將天然河道的落差集中進(jìn)行發(fā)電的水電站，稱為引水式水電站。二、水力發(fā)電廠建筑在山區(qū)水流湍急的河道上，或河床坡度較陡的地方，由引水渠道造成水頭；一般不需修壩或只修低堰（高水頭水電站，避免建設(shè)過高的擋水建筑物）(2)引水式水電廠：4.類型二、水力發(fā)電廠工作原理：以一定水量作為能量載體，通過能量轉(zhuǎn)換向電力系統(tǒng)提供電能。在電力系統(tǒng)負(fù)荷低谷時，電動機(jī)－水泵方式，抽水，蓄能；在電力系統(tǒng)負(fù)荷高峰時，水輪機(jī)—發(fā)電機(jī)方式，放水，發(fā)電。作用：用于電網(wǎng)的調(diào)峰、填谷、備用、調(diào)頻、調(diào)相(3)抽水蓄能式水電廠：天荒坪抽水蓄能電站

電站總裝機(jī)容量180萬kW，投資近百億。電站建設(shè)鉆透了整個一座大山，地下廠房、上、下水庫落差607米。電站上水庫蓄水湖面廣達(dá)28公頃，是一個晝夜水位高低變幅29米多的動態(tài)湖泊。抽水蓄能電站可以看作是利用水的勢能做成的一個大容量蓄電池。二、水力發(fā)電廠優(yōu)點：發(fā)電成本低，對環(huán)境沒有污染，運行靈活方便，可防洪、灌溉、航運等。缺點：一次投資大，建設(shè)周期長，受水文氣象影響，淹沒土地、移民搬遷等。5.優(yōu)缺點在一條河上，往往建設(shè)多個水電站，稱為梯級開發(fā)。梯級電站從上到下排序，上級電站的尾水是下級電站最主要的來水，如何從航行、發(fā)電的綜合效益考慮，使梯級電站運行最佳是一個十分重要的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)問題，稱為梯級電站的運行調(diào)度優(yōu)化。二、水力發(fā)電廠三、核能發(fā)電廠——核電廠核能（核裂變能）1.一次能源2.主要設(shè)備核反應(yīng)堆、蒸汽發(fā)生器、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)3.生產(chǎn)過程核燃料在核反應(yīng)堆中裂變產(chǎn)生熱能→產(chǎn)生蒸汽→推動汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)→帶動發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)→發(fā)電機(jī)發(fā)出電能原子能→熱能→機(jī)械能→電能三、核能發(fā)電廠——核電廠壓水堆：4.類型用高壓輕水作慢化劑、冷卻劑，一回路系統(tǒng)和二回路系統(tǒng)分開三、核能發(fā)電廠——核電廠4.類型沸水堆（重水堆）：用重水作冷卻劑，水會沸騰，汽輪機(jī)等設(shè)備可能受污染三、核能發(fā)電廠——核電廠優(yōu)點：可節(jié)省煤、石油和天然氣及運輸費用，無需空氣助燃，可建在地下、水下、山上。缺點：投資大5.優(yōu)缺點四、其它形式發(fā)電風(fēng)力發(fā)電：容量小地?zé)岚l(fā)電：美國加州舊金山400MW潮汐發(fā)電：法國240MW太陽能發(fā)電磁流體發(fā)電垃圾發(fā)電生物發(fā)電……1.風(fēng)力發(fā)電流動空氣所具有的能量，稱為風(fēng)能。將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為電能的發(fā)電方式，稱為風(fēng)力發(fā)電。在風(fēng)能豐富的地區(qū)，按一定的排列方式成群安裝風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，組成集群，稱為風(fēng)力發(fā)電場。風(fēng)力發(fā)電裝置如圖所示。1－風(fēng)力機(jī)；2－升速齒輪箱；3－發(fā)電機(jī)；4－控制系統(tǒng)；5－驅(qū)動裝置；6－底板和外罩；7－塔架；8－控制和保護(hù)裝置；9－土建基礎(chǔ)；10－電纜線路；11－配電裝置

風(fēng)力機(jī)1將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，升速齒輪箱2將風(fēng)力機(jī)軸上的低速旋轉(zhuǎn)變?yōu)楦咚傩D(zhuǎn)，帶動發(fā)電機(jī)3發(fā)出電能；經(jīng)電纜線路10引至配電裝置11，然后送入電網(wǎng)。2.海洋能發(fā)電海洋能是蘊藏在海水中的可再生能源，如潮汐能、波浪能、海流能、海洋溫差能、海洋鹽差能等。潮汐發(fā)電就是利用潮汐的位能發(fā)電，即在潮差大的海灣入口或河口筑堤構(gòu)成水庫，在壩內(nèi)或壩側(cè)安裝水輪發(fā)電機(jī)組，利用堤壩兩側(cè)的潮差驅(qū)動水輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電?？煞譃椋海?）單庫單向式。（2）單庫雙向式。（3）雙庫（高低庫）式。建兩個毗連的水庫，水輪發(fā)電機(jī)組安裝在兩水庫之間的隔壩內(nèi)。高庫設(shè)有進(jìn)水閘，在潮位較庫內(nèi)水位高時進(jìn)水（低庫不進(jìn)水），以盡量保持高水位；低庫設(shè)有泄水閘，在潮位較庫內(nèi)水位低時泄水。這樣，兩庫之間終日有水位差，可連續(xù)發(fā)電。3.地?zé)岚l(fā)電利用地下蒸汽或熱水等地球內(nèi)部熱能資源發(fā)電，稱為地?zé)岚l(fā)電。地?zé)嵴羝l(fā)電的原理和設(shè)備與火電廠基本相同。利用地下熱水發(fā)電，有兩種基本類型。（1）閃蒸地?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)（又稱減壓擴(kuò)容法）。使地下熱水變?yōu)榈蛪赫羝┢啓C(jī)做功。（2）雙循環(huán)地?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)（又稱中間介質(zhì)法）。這種系統(tǒng)的熱水和工質(zhì)各自構(gòu)成獨立系統(tǒng)。4.太陽能發(fā)電太陽能是從太陽向宇宙空間發(fā)射的電磁輻射能。太陽能發(fā)電有熱發(fā)電和光發(fā)電兩種方式。（1）太陽能熱發(fā)電太陽能熱發(fā)電是將吸收的太陽輻射熱能轉(zhuǎn)換成電能的裝置，其基本組成與常規(guī)火電設(shè)備類似。它又分集中式和分散式兩類。集中式太陽能熱發(fā)電又稱塔式太陽能熱發(fā)電，其熱力系統(tǒng)流程如圖所示。分散式太陽能熱發(fā)電，是在大面積的場地上安裝許多套結(jié)構(gòu)相同的小型太陽能集熱裝置，通過管道將各套裝置所產(chǎn)生的熱能匯集起來，進(jìn)行熱電轉(zhuǎn)換，發(fā)出電力。（2）太陽能光發(fā)電太陽能光發(fā)電是不通過熱過程而直接將太陽的光能轉(zhuǎn)變成電能，有多種發(fā)電方式，其中光伏發(fā)電方式是主流。光伏發(fā)電是把照射到太陽能電池上的光直接變換成電能輸出。5.生物質(zhì)能發(fā)電生物質(zhì)能是綠色植物通過葉綠素將太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能而儲存在生物質(zhì)內(nèi)部的能量，屬可再生能源。薪柴、農(nóng)作物秸稈、人畜糞便、有機(jī)垃圾及工業(yè)有機(jī)廢水等，是主要的