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发电厂电气部分
一、发电厂类型
1、火力大电厂:是指用煤(包括用油和天然气等)为燃料的发电厂。包括凝汽式发电厂和热电厂。
——凝汽式火电厂:锅炉产生蒸汽,送到汽轮机,带动发电机产生电能。已作过功的蒸汽,排入凝汽器中冷却成水,又重新送回锅炉。在凝汽器中,大量的热量被循环水带走,所以凝汽式火电厂的效率较低。一般只有30%~40%。
——热电厂与凝汽式火电厂不同之处在于:汽轮机中一部分作过功的蒸汽,从中间段抽气供给用户,或经热交换器将水加热后,再把热水供给用户。现代热电厂的效率高达60%~70%。
能量转换过程:化学能→蒸汽热能→机械能→电能
2、水力发电厂:把水的位能和动能转变为电能。水电厂又可分为堤坝式、引水式等。
1)堤坝式水电厂:在河床上游修建拦河坝,将水积蓄起来,抬高上游水位,形成发电水头,这种开发模式称为堤坝式。堤坝式水电厂又可分为坝后式和河床式两种。
坝后式水电厂。这种水电厂的厂房建筑在坝的后面,全部水压由坝体承受。水库的水由压力水管引入厂房,转动水轮发电机发电。坝后式水电厂适合于高、中压水头的情况。
河床式水电厂。这种水电厂的厂房和挡水堤坝联成一体,厂房也起挡水作用,因修建在河床中,故名河床式。水头一般在20~30m以下。
2)引水式水电厂:水电厂建筑在山区水流湍急的河道上,或河床坡度较陡的地方,由引水渠道造成水头,而且一般不需修坝或只修低堰。
3)另外,还有一种特殊形式的水电厂,叫做抽水蓄能电厂。抽水蓄能电厂中,有一种是单纯起蓄水作用的,然而更多的是即可蓄水又可发电。后者是当电力系统处于低负荷时,系统尚有多余电力,此时,机组以电动机-水泵方式工作,将下游水库的水抽至上游水库储存起来,使所蓄的水用于发电,以满足调峰的需要。此外,抽水蓄能电厂还可作调频、调相、系统备用容量和生产季节性电能等多种用途。
3、核电厂:利用核裂变能转换为热能,再按火电厂的发电方式,将热能转换为电能。它的原子反应堆相当于锅炉,核反应堆中,除装有核燃料外,还以重水或高压水作为慢化剂和冷却剂,所以反应堆又可以分为重水堆、压水堆等。核反应堆内,铀-235在中子撞击下,使原子核发生裂变,产生巨大的能量,主要是以热能形式被高压水带至蒸汽发生器,在此产生蒸汽,送至汽轮发电机组。
4、风力发电厂:将风能转化为电能。
5、其他发电方式:潮汐发电、地热发电、太阳能发电等。
二、发电厂电气设备简述:
(一) 电气一次设备:通常把生产和分配电能的设备,如发电机、变压器和断路器等称为一次设备。
1、生产和转换电能的设备
——发电机将机械能转换成电能。
——变压器将电压升高或降低,以满足输配电需要。
——电动机将电能转换成机械能。
2、接通或断开电路的开关电器
——断路器、隔离开关、熔断器、接触器等,它们用于正常或事故时,将电路闭合或断开。
3、限制故障电流和防御过电压的电器
——有限制短路电流的电抗器和防御过电压的避雷器等。
4、载流导体
——裸导线、电缆等,用于将有关电气设备连接起来。
5、接地装置
——无论是电力系统中性点的工作接地或是保护人身安全的保护接地,均同埋入地中的接地装置相连。
(二)电气二次设备:对一次设备进行测量、控制、监视和保护用的。
1、互感器
——电压互感器和电流互感器,可将电路中的电压或电流降至较低值,供给仪表和保护装置使用。(一般情况,电压互感器二次侧电压为100V,电流互感器二次侧电流为1A或5A)
2、测量表计
——如电流表、电压表、有功功率表、无功功率表等,用于测量电路中的参数值。
3、继电保护及自动装置
——这些装置能迅速反应不正常情况并进行监控和调节,例如:用于断路器跳闸,将故障切除。
4、直流电源设备
——包括直流发电机、蓄电池等,供给控制、信号、保护、自动装置和事故照明的直流用电。
上述各种电气设备,在发电厂中必须依照相应的技术要求连接起来。把发电机、变压器、断路器等电气设备按预期生产流程连成的电路,称为电气主接线。电气主接线表明电能送入和分配的关系以及运行方式。