1、电气股份有限公司 发电厂基本知识及发电机继电保护发电厂基本知识及发电机继电保护（内部培训）（内部培训）许继发电部许继发电部 电气股份有限公司 题纲 一、发电厂的基本形式一、发电厂的基本形式 二、火力发电厂运行二、火力发电厂运行 三、汽轮发电机的结构及工作原理三、汽轮发电机的结构及工作原理 四、水轮发电机的结构及工作原理四、水轮发电机的结构及工作原理 五、发电机励磁系统五、发电机励磁系统 电气股份有限公司 发电厂基本型式、电能质量与供电可靠性发电厂基本型式、电能质量与供电可靠性 一一、发电厂发电厂 基本型式基本型式 火电厂火电厂、核电站核电站、水电站水电站、风力电站风力电站、潮汐电站等潮汐电站等
2、 火电厂火电厂 环境污染年时设备利用时间数大于承担基荷在系统中占主要地位万千瓦单机容量/500060 凝气式电站凝气式电站蒸汽仅用于发电，而热力化电站蒸汽除发电外，蒸汽仅用于发电，而热力化电站蒸汽除发电外，一部分还用来供热一部分还用来供热（生产、采暖、通风、热水）电气股份有限公司 地震活动地区人口稠密，性问题突出，不宜建在应为发展前景，但安全污染降低小时设备利用小时数大于承担系统基荷6500原子能电站 发电成本低设周期长水工建筑工程量大，建小时至基荷小时至调峰电站设备利用小时数低启动、停运快速担尖峰负荷丰水期满载、枯水期承如发电、航运、灌溉综合利用水资源项目，6000500030001500水
3、电站水电站 电气股份有限公司 抽水蓄能电站抽水蓄能电站：实质相当一个极大容量的交流蓄电装置：实质相当一个极大容量的交流蓄电装置，改善系统运行调度改善系统运行调度。曲线，经济效益提高电机组较为平整的负荷保证大型热电机组，核低谷负荷时提水系统高峰负荷时发电，一）动水泵机组（可合二为具有水轮发电机组，电具有上、下库二、二、变电站变电站基本型式基本型式 KVSU110maxmax，常为域或较大容量工厂供电配电变电站：对一小区枢纽变、大电厂域供电，高压进线来自区域变电站：对一大区厂，与远方系统连联络系统大用户、大电，枢纽变电站：电力网的变电站变升压站发电厂的变电站，既主电气股份有限公司 三三、电能质量的
4、标准电能质量的标准 1 1衡量指标衡量指标 2 2电能质量基本标准电能质量基本标准 电压偏移电压偏移、电压变化摆幅电压变化摆幅，电压摇摆剂量电压摇摆剂量、电压波形的非正弦系电压波形的非正弦系数数、n n次谐波分量系数次谐波分量系数、负序电压系数负序电压系数、另序电压系数另序电压系数、频率偏移频率偏移，电压塌陷时间电压塌陷时间、脉冲电压及其持续时间脉冲电压及其持续时间 四、电力负荷供电可靠性分类及要求四、电力负荷供电可靠性分类及要求%35.505.49%10%5波形畸变率：小于至频率：，极限电压：正常允许HZHZUUUUnnnn类：可停电产类：供电中断，大量减生安全、巨大损失类：供电中断，损害人
5、IIIIII分 电气股份有限公司 五五、电力网额定电压等级电力网额定电压等级 0.38/0.22KV0.38/0.22KV、3KV3KV、6KV6KV、10KV10KV、110KV110KV、220KV220KV、330KV330KV、500KV500KV、750KV750KV等。等。六六、电气部分概述电气部分概述 （一一）一次接线一次接线 对用户供电的电路部分：对外主接线；对内厂用电接线（二二）二次接线二次接线：保证一次接线安全、可靠、优质、经济地运行，对一次接线中的设备实施测量、信号、控制、调节的电路部分。例如：例如：断路器控制回路、中央音响信号回路等。电气股份有限公司 （三）电气设备额定
6、电压（三）电气设备额定电压 用电设备额定电压=电力网额定电压 发电机：升压变压器：当 降压变压器：取法同升压变 （四四）配电设备分类及符号配电设备分类及符号 nGnUU05.1nnUU05.11nnUU05.12nnUU1.125.7%dU5.7%dUnnUU1nU2电气股份有限公司 发电机 断路器 隔离开关 变压器 电抗器 避雷器 熔断器 电流互感器 还有电压互感器、电缆、母线、绝缘子及四种常见低压开关电器等 电气股份有限公司 电气股份有限公司 图图1 11 1 凝汽式火电厂凝汽式火电厂 1 1锅炉；锅炉；2 2蒸汽过热器；蒸汽过热器；3 3汽轮机高压段；汽轮机高压段；4 4中间蒸汽过热器；
7、中间蒸汽过热器；5 5汽汽轮机低压段；轮机低压段；6 6凝汽器；凝汽器；7 7凝结水泵；凝结水泵；8 8给水泵；给水泵；9 9发电机；发电机；1010主主变压器；变压器；1111断路器；断路器；1212主母线；主母线；1313站用变压器；站用变压器；1414厂用电高压母厂用电高压母线线 电气股份有限公司 图图1 12 2 热电厂的生产过程热电厂的生产过程 1 1 锅炉；锅炉；2 2蒸汽过热器；蒸汽过热器；3 3汽轮机高压段；汽轮机高压段；4 4生产抽汽；生产抽汽；5 5汽汽轮机低压段；轮机低压段；6 6凝汽器；凝汽器；7 7凝结水泵；凝结水泵；8 8给水泵；给水泵；9 9发电机；发电机；101
8、0主变压器；主变压器；1111供热抽汽；供热抽汽；1212蒸汽加热器；蒸汽加热器；1313供热泵供热泵 电气股份有限公司 图图1 17 7 核电厂简要生产过程核电厂简要生产过程 1 1核反应堆；核反应堆；2 2蒸汽发生器；蒸汽发生器；3 3水管；水管；4 4过滤器；过滤器；5 5循环循环水泵；水泵；6 6水泵水泵 电气股份有限公司 图15 径流式水电厂 图16 抽水蓄能电站 1堰；2引水渠；3压力水管；4厂房 1压力水管；2厂房；3坝 图13 坝后式水电厂 图14 河床式水电厂 1坝；2压力钢管；3厂房 1进水口；2厂房；3溢流坝 电气股份有限公司 电气股份有限公司 电气股份有限公司 电气股份
9、有限公司 110KV升压站 电气股份有限公司 电气股份有限公司 火力发电厂概述火力发电厂概述 火力发电厂是利用化石燃料燃烧释放的热能发电的动力设施，包括燃料燃烧释热和热能电能转换以及电能输出的所有设备、装置、仪表器件，以及为此目的设置在特定场所的建筑物、构筑物和所有有关生产和生活的附属设施。主要有蒸汽动力发电厂、燃气轮机发电厂、内燃机发电厂几种类型.电气股份有限公司 电气股份有限公司 基本原理基本原理 电磁感应理论：任何变化的电场都要在其周围空间产生磁场，任何变化的磁场都要在其周围空间产生电场。热力学第一定律：热可以变为功，功也可以变为热，消耗一定热量时，必产生相当数量的功，消耗一定量的功时，
10、必出现相应数量的热。热力学第二定律：高温物体的热能可以自动传递给低温物体，而低温物体的热能却不能自动地传递给高温物体。机械能可以自动转化为热能，而热能却不能自动转化为机械能。电气股份有限公司 主要生产过程简述主要生产过程简述 储存在储煤场(或储煤罐)中的原煤由输煤设备从储煤场送到锅炉的原煤斗中,再由给煤机送到磨煤机中磨成煤粉。煤粉送至分离器进行分离,合格的煤粉送到煤粉仓储存(仓储式锅炉)。煤粉仓的煤粉由给粉机送到锅炉本体的喷燃器,由喷燃器喷到炉膛内燃烧(直吹式锅炉将煤粉分离后直接送入炉膛)。燃烧的煤粉放出大量的热能将炉膛四周水冷壁管内的水加热成汽水混合物。混合物被锅炉汽包内的汽水分离器进行分离
11、,分离出的水经下降管送到水冷壁管继续加热,分离出的蒸汽送到过热器,加热成符合规定温度和压力的过热蒸汽,经管道送到汽轮机作功。过热蒸汽在汽轮机内作功推动汽轮机旋转,汽轮机带动发电机发电,发电机发出的三相交流电通过发电机端部的引线经变压器什压后引出送到电网。在汽轮机内作完功的过热蒸汽被凝汽器冷却成凝结水,凝结水经凝结泵送到低压加热器加热,然后送到除氧器除氧,再经给水泵送到高压加热器加热后,送到锅炉继续进行热力循环。再热式机组采用中间再热过程,即把在汽轮机高压缸做功之后的蒸汽,送到锅炉的再热器重新加热,使汽温提高到一定(或初蒸汽)温度后,送到汽轮机中压缸继续做功。电气股份有限公司 锅炉本体锅炉本体
12、锅炉设备是火力发电厂中的主要热力设备之一。它的任务是使燃料通过燃烧将化学能转变为热能，并且以此热能加热水，使其成为一定数量和质量（压力和温度）的蒸汽。由炉膛、烟道、汽水系统（其中包括受热面、汽包、联箱和连接管道）以及炉墙和构架等部分组成的整体，称为“锅炉本体”。电气股份有限公司 锅炉主要设备锅炉主要设备 按锅炉的蒸汽压力：可将锅炉分为低压锅炉（压力小于2.45MPa），中压锅炉（压力2.944.90MPa），高压锅炉（压力7.8410.8MPa），超高压锅炉（压力11.814.7MPa），亚临界锅炉（压力15.719.6MPa），超临界锅炉（压力22.1MPa），超超临界锅炉（压力3031MP
13、a）。按锅炉蒸发受热面内工质的流动方式分类：自然循环锅炉、强制循环锅炉、直流锅炉、复合循环锅炉。按锅炉的整体布置分类：型结构锅炉、箱型结构锅炉、塔型结构锅炉。电气股份有限公司 火力发电厂中的锅炉按水循环方式可分为自然循环,强制循环,直流锅炉三种类型。依靠工质的重度差而产生的循环流动称为自然循环。借助水泵压头使工质产生的循环流动称为强制循环。自然循环形成:汽包、下降管、下联箱和上升管(即水泠壁)组成一个循环回路。由于上升管中的水在炉内受热铲生了蒸汽,汽水混合物的重度小,而下降管在炉外不受热,管中是水,其重度大,两者重度差就产生推动力,水沿下降管向下流动,而汽水混合物则沿上升管向上流动,这样就形成
14、水的自然循环流动。强制循环锅炉的结构与自然循环基本相同,它也有汽包,所不同的在下降管中增加了循环泵,作为增强汽水循环的动力。直流炉的结构与自然循环锅炉结构不同,它没有汽包,是依靠给水泵压力使工质锅炉受热面管子中依次经过省煤器,蒸发受热面和过热器一次将水全部加热成为过热蒸汽。现在一般只宜用于亚临界,超临界压力锅炉。强制循环锅炉与自然循环锅炉比较:优点:可适用于亚临界、超临界压力;由于工质在受热面中是强制流动,因而受热面的布置较灵活,受热均匀水循环好;起停炉快;水冷壁可使小管径、薄管壁(压力准许),相对汽包容积减小,节省钢材。缺点:加装循环泵,系统复杂,投资高,检修困难。电气股份有限公司 锅炉主要
15、系统锅炉主要系统 汽水系统：锅炉的汽水系统的主要功用是接受燃料的热能，提升介质的热势能，增压增温，完成介质的状态转换。烟风系统：提供锅炉燃烧的氧气，带动干燥的燃料进入炉膛，维持炉膛风压以稳定燃烧。制粉系统：完成燃料的磨碎、干燥。使之形成具有一定细度和干燥度的燃料，并送入炉膛。其它辅助系统：包括燃油系统、吹灰系统、火检系统、除灰除渣系统等，具体功能不做介绍。电气股份有限公司 电气股份有限公司 一次风机：干燥燃料，将燃料送入炉膛，一般采用离心式风机。送风机：克服空气预热器、风道、燃烧器阻力，输送燃烧风，维持燃料充分燃烧。引风机：将烟气排除，维持炉膛压力，形成流动烟气，完成烟气及空气的热交换。磨煤机
16、：将原煤磨成需要细度的煤粉，完成粗细粉分离及干燥。空预器：空气预热器是利用锅炉尾部烟气热量来加热燃烧所需空气的一种热交换装置。提高锅炉效率，提高燃烧空气温度，减少燃料不完全燃烧热损失。空预器分为导热式和回转式。回转式是将烟气热量传导给蓄热元件，蓄热元件将热量传导给一、二次风，回转式空气预热器的漏风系数在810。电气股份有限公司 炉水循环泵：建立和维持锅炉内部介质的循环，完成介质循环加热的过程。燃烧器：将携带煤粉的一次风和助燃的二次风送入炉膛，并组织一定的气流结构，使煤粉能迅速稳定的着火，同时使煤粉和空气合理混合，达到煤粉在炉内迅速完全燃烧。煤粉燃烧器可分为直流燃烧器和旋流燃烧器两大类。电气股份有限公司 汽轮机本体汽轮机本体 汽轮机本体（steam turbine proper）是完成蒸汽热能转换为机械能的汽轮机组的基本部分，即汽轮机本身。它与回热加热系统、调节保安系统、油系统、凝汽系统以及其他辅助设备共同组成汽轮机组。汽轮机本体由固定部分（静子）和转动部分（转子）组成。固定部分包括汽缸、隔板、喷嘴、汽封、紧固件和轴承等。转动部分包括主轴、叶轮或轮鼓、叶片和联轴器等。固定部分的喷嘴、隔板
