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发电厂电气部分(第四版)课件PPT

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发电厂电气部分(4)

发电厂电气部分(4)


4—4导体短时发热
一、短时发热过程 1.概念：短路开始至短路切除为止很短一段时间内导体发热的过程 2.特点： ①短时：时间很短 ②绝热过程：所有发出的热量都用来使导体温度升高 ③变量过程：因温度变化很快，电阻和电容也随温度变化
3.热平衡方程 Qr=Qw （W/m）
在时间dt内： I2KtRθdt=mCθdθ (J/m)
1.三相导体附近钢构中的损耗 ①磁场强度分布不均匀，正对导体下的磁场强度最大Hmax， 中间的磁场强度最小Hmin 原因：钢构的去磁效应，集肤效应以及相邻导体的影响。 ②H的制约因素： Hmax=hmaxIw/a h：磁场强度系数 a、 导体与钢构的距离d； c、钢构横截面周长u有关 b、 相间距离a； Hmin=hminIw/a
3.全连式分相封闭母线的优点
①运行可靠性高 ②短路时母线间的电动力大大降低
③壳外磁场受外壳电流的屏蔽作用而减弱，可改善母线附近钢构的发热 ④安装和维护工作量小
4.缺点
①散热条件差 ③金属消耗量增加 ②外壳产生损耗
二、母线周围的磁场
1.壳外磁场：外壳环流可削弱壳外磁场 2.壳内磁场：外壳涡流可屏蔽剩余电流的交流分量产生的磁场
欲求对应的最高温度θf，则只需求QK和Ai即可，求法如下： ①根据θ=f(A)曲线，从某一最初 温度θi查出Ai ②计算QK/ S2，并与Ai相加，便得Af ③再通过曲线θ=f(A)查得对应的温度 θf，便是所求得最高温度
三、热效应QK的计算方法
1.等值时间法
2.实用计算法
1.等值时间法
取短路电流的热效应∫0tkI2Ktdt等于稳态电流在一段相应时间内 产生的热效应，这样一段时间有叫等值时间tkz
4 Qr：辐射换热量 Qr =5.3ε[（273+tw/100）4–（273+t0/100）4]Fr (W/m)
发电厂电气部分 ppt课件

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1. 工作电源及其引接 2. （1）高压工作电源
3. 1）具有发电机电压母线 时，高压厂用工作电源 一般直接从母线上引接
～G 厂用
～G 厂用
2）发电机和变压器为单元接线或扩大单元接线时，从主变 压器的低压侧引接
～G
～G
厂用
～G
～G
（2）低压工作电源
低压厂用工作电源由高压厂用母线通过低压断路器引接， 若高压厂用工作电源有10kV和3kV两个电压等级，则380V 工作电源一般从10kV厂用母线引接
（3）Ⅲ类厂用负荷
较长时间停电，不会直接影响生产的负荷 通常由一个电源供电，大型发电厂也采用两路电源供电
（4）事故保安负荷
要求在事故停机过程中及后的一段时间内，仍必须供电的负荷。 ① 直流保安负荷 发电机直流润滑油泵、事故氢密封油泵。 ② 交流保安负荷 如盘车电动机、交流润滑油泵等。 由蓄电池组、柴油发电机组或可靠的外部独立电源作为事故保安 电源
用负荷母线
（3）充分考虑发电厂正常、事故、检修、启动等运行方式 下的供电要求，尽可能使切换操作简便，启动（备用）电 源能在短时内投入
（4）便于分期扩建和连续施工 （5）对200MW及以上机组应设置足够容量的交流事故保安
电源。
二、厂用电接线的设计原则
➢ 可靠 ➢ 灵活 ➢ 对应供电 ➢ 经济性和可发展性 ➢ 对厂用电的电压等级、中性点接地方式、厂用电源及其引
2. 备用电源和启动电源
备用电源：工作电源因事故或检修而失电时替代工作电源， 起后备作用。
启动电源：机组在启动或停运过程中，工作电源不可能供电 的工况下为该机组的厂用负荷提供的电源。实质上也是一个 备用电源。200MW以上大型发电机组设置厂用启动电源， 且以启动电源兼作备用电源，称启动（备用）电源。
发电厂电气部分第四章课件

发电厂电气部分第四章课件


(一)、单母线接线形式
作者： 版权所有
1. 单母线：最原始、最简单的接线
WL1 WL2
QS5
QS4
QF3
QS3 WB
QS1
QF1
G1
WL3 适用场合： 纯粹的单母线不能满足
重要用户的要求，只适用
于容量小、出线少的发电
厂和变电所中。
如果采用成套配电装置， QS2 由于其工作可靠性高，也
QF2 可以对重要用户供电。如
QS5
QS4
QF3
QS3 WB
QS1
QF1
QS1/QS2：电源隔离开关 QS3：母线隔离开关 QS4：线路隔离开关 QF1/QF2：电源断路器 QS2 QF3：出线断路器 QF2 WB：母线
G1
G2 QS5：接地开关
发电厂电气部分第四章
(一)、单母线接线形式
作者： 版权所有
1. 单母线：最原始、最简单的接线
发电厂电气部分第四章
(一)、单母线接线形式
作者： 版权所有
1. 单母线：最原始、最简单的接线
WL1 WL2 WL3
QS5
QS4
QF3
QS3 WB
QS1
QS2
QF1
QF2
回路的基本组成：
断路器两侧均装设有隔 离开关，用于断路器停 电检修时隔离电压。 隔离开关没有专门的灭 弧装置，开合电流能力 很低。
G2
发电厂的厂用电就常采用
单母线接线。
发电厂电气部分第四章
(一)、单母线接线形式
作者： 版权所有
2. 单母线分段
为了解决纯粹单母线
WL1 WL2
WL3 WL4
缺点中的前两个问题， QS4 提高供电可靠性，可 以用断路器将母线分 QF3
发电厂电气部分--课件PPT课件

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尤其是贵州省五十年来最严重的凝冻灾害，导致贵州电网解列 运行，贵阳市一度进入一级停电状态。
精选
二、我国电力工业发展前景
3、电力工业现代化
电力工业现代化的标志： ☞特高压、大系统 ☞大电厂、大机组 ☞高度自动化
我国电力工业发展目标： 优化发展火电； 优先开发水电； 积极发展核电
精选
二、我国电力工业发展前景
（二）电力工业任务 为国民经济各部门和人民生活供给充足、可 靠、优质、廉价的电能。
（三）电力工业发展目标 厂网分开，竞价上网，实现高度自动化，西 电东送、南北互供、走向联合电力系统。
精选
二、我国电力工业发展前景
1、节能减排，世纪之约
“上大压小”，加快关停小火电机组。
2、做好电力规划，加强电网建设
电力规划就是根据社会经济发展的需求、能源资 源和负荷的分布，确定合理的电源结构和战略布 局，确立电网电压等级、输电方式和合理的网架 结构等。
1、我国电力发展史 （1）1882～1949年：发展迟缓
总装机容量：185万千瓦（居21位）；年发电量：43亿千瓦时（居25位） 进口设备、集中沿海。
（2）1949～1978年：很大发展
总装机容量：5712万kW（居8位）；年发电量：2566亿千瓦时（居7位） 。
（3）1978～1995年：突飞猛进 总装机容量：突破2亿千瓦；1996年装机容量和年发电量均居世界第2位；
精选
一、我国电力工业发展概况－
2、交流输电线路电压等级不断我提国高1000kV特高压输电
线路图片
（1）1882～1949年： 110kV线路2条共72万kW （2）1974年：第一条330kV超高压输电线路建成； （3）1981年：第一条500kV超高压输电线路建成； （4）2005年：西北750kV超高压输电线路建成； （5）2006年：河南1000kV特高压输电线路开工。
发电厂电气部分 完整ppt课件

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8
1000kV电网简介（补充）：
线路全长约653.8千米，包括三站两线，起于山西省长治的 晋东南变电站，经河南省南阳开关站，止于湖北省荆门变电站， 联接华北、华中两大电网，已于2008年建成投运。
中国电机工程学会理事长陆延昌用几组数字说明特高压电网 的优势：
1回1000kV特高压交流输电线路输送功率接近500万千瓦，约 为500kV线路的4～5倍；
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二、我国电力工业发展前景
3、电力工业现代化
电力工业现代化的标志： ☞特高压、大系统 ☞大电厂、大机组 ☞高度自动化
我国电力工业发展目标： 优化发展火电； 优先开发水电； 积极发展核电
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二、我国电力工业发展前景
4、联合电力系统
形成联合电力系统的优势：
1)各系统用电负荷的错峰效益； 2)提高供电可靠性、减少系统备用容量； 3)有利于安装单机容量较大的机组； 4)进行电力系统的经济调度； 5)调峰能力互相支援。
2006年：±800kV特高压直流输电开工。
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二、我国电力工业发展前景
（一）体制管理
1993年4月，八届人大一次会议决定撤消能源部， 重新成立 电力工业部。
1998年3月，九届人大一次会议决定批准成立 国家 电力公司。
注意：国家电力公司的成立标志着我国电力工业管理 体制由计划经济向社会主义市场经济转变，实现政企分开 的历史性转折！
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二、我国电力工业发展前景
5、电力市场
所谓电力市场既是生产与运营的组织、指挥、控 制和管理中心，也是电能商品集中交易与结算的 场所。
水利水电出版社
《发电厂电气部分》姚春球
中国电力出版社
《发电厂电气部分》课件第1章 绪论

《发电厂电气部分》课件第1章 绪论


1.2 发电厂变电所电气设备概述
名词解释：
1．一次设备：直接生产、转换和输配电能的设备。 2．二次设备：对一次设备的工作进行监察测量、操作控制
和保护等的辅助设备。
3．电气接线：各种电气设备根据工作要求和他们的作用， 依一定的顺序用导线连接成的电路。
4．额定电压：电气设备长期工作时，其技术性能和经济性 能最佳时的电压。
（利用水的落差、流量）
水能→ 机械能 → 电能
优点：其生产过程简单、污染小、发 电成本低
缺点：建设投资大、工期长、受气候、 水文条件影响大，分丰水期和枯水期。
水电厂工作原理图
（1）坝式水电厂
在河上游选择地质条件较好的适当位置， 修建拦河坝，形成水库，抬高上游水位， 使坝的上下游水位形成较大的落差，引水 发电。
110
121
220
220
242
330
330
363
500
500
550
返
750
750
825
回
2、额定电流
我国的基准环境温度如下：
电力变压器和电器（周围空气温度） 40℃
发电机（冷却空气温度）
35～40℃
裸导线、绝缘导线、裸母线
（周围空气温度）
25℃
电力电缆： 空气中敷设
30℃
直埋敷设
25℃汽轮机转动，带动发电机旋转
化学能 →热能→机械能→电能
分为： 凝汽式发电厂（专供发电）
热电厂（发电兼供热）
凝汽式火电厂工作原理图
（1）凝汽式火电厂
生产过程：煤粉在锅炉中燃烧，使锅炉中的水加 热变成过热蒸汽，经管道送往气轮机。气轮机带 动发电机旋转，再将机械能变为电能。在气轮机 做过功的蒸汽排入凝汽器，循环水将排汽迅速冷 却凝结，由凝结水泵将凝结水送入除氧器，除去 水中的气体，而后由给水泵重新送回锅炉。由于 在凝汽器中大量的热量被循环水带走，因此，凝 汽式电厂的效率低，只有30％～40％。
发电厂电气部分第四章PPT课件

发电厂电气部分第四章PPT课件


停电
QF2
(3)两组母线同时故障，通过
联络断路器继续输送功率
(4)隔离开关不作操作电器，
QF3
仅在检修时起隔离电压的作 W1
用
缺点： 所用断路器多，投资大，二次控制和继电保护复杂，断路器 动作频繁，检修次数多 应用范围： 广泛应用于超高压电网中，500kV变电站一般都采用这种接 线方式
三峡水电厂电气主接线
电气主接线方式小结有汇流母线无汇流母线?单母线接线双母线接线一台半断路器接线变压器母线组接线?单母线接线单母线分段接线单母线带旁路母线接线单母线分段带旁路母线接线?双母线接线双母线分段接线双母线带旁路母线接线双母线分段带旁路母线接线?单元接线桥形接线角形接线九各种类型发电厂的变电所主接线的特点1火力发电厂电气主接线1中小型火电厂电气主接线2大型火电厂电气主接线2水力发电厂电气主接线1中等容量水电厂主接线2大容量水电厂主接线3变电所电气主接线1变电所主接线2枢纽变电所主接线1火力发电厂电气主接线1中小型火电厂电气主接线特点
4、绘制电气主接线图
5、编制工程概算
7
第二节 主接线的基本接线形式
单回路放射式
无备用接线 开式网络
干线式 链式
有备用接线 闭式网络
双回路 单环式 双环式 两端式
第二节 主接线的基本接线形式
有母线接线
单母线接线
单母线分段 增设旁路
双母线接线
双母线分段 增设旁路
一台半断路器接线
变压器母线组接线
无母线接线
WL1
WL2
WL3
WL4
W2 W1 QFc
母联：母线联络断路器
WL1
WL2
WL3
WL4
正常运行：
一组为工作母线，
发电厂电气部分(第四版)ppt课件

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图1-8 引水式水电厂示意图
22
完整编辑p“p十t一十五一”五国”家国级家规级划规教划材教
发电厂电气部分
（3）混合式水电厂。在适宜开发的河段拦河筑坝，坝上游河段的落差由坝集中，
坝下游河段的落差由有压力引水道集中，而水电厂的水头则由这两部分落差共同形成 ，这种集中落差的方式称为混合开发模式，由此而修建的水电厂称为混合式水电厂， 它兼有堤坝式和引水式两种水电厂的特点。
（3）核能发电厂 （4）风力发电厂 （5）地热发电厂 （6）太阳能发电厂 （7） 潮汐发电厂
7
发电厂电气部分
完整编辑p“p十t一十五一”五国”家国级家规级划规教划材教
发电厂电气部分
第二节 火力发电厂
一、火电厂的分类 按原动机分
（1）凝汽式汽轮机发电厂
（3）内燃机发电厂
按燃料分 （1）燃煤发电厂 （3）燃气发电厂
1
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发电厂电气部分
第八章 发电厂和变电站的控制与信号 第九章 同步发电机的运行 第十章 电力变压器的运行
546～579 580～616 617～697
2
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发电厂电气部分
第一章 能源和发电
四、电能
电能与其他形式的能源相比，其特点有： （1）电能可以大规模生产和远距离输送Байду номын сангаас
（2）电能方便转换和易于控制 （3）损耗小 （4）效率高 （5）电能在使用时没有污染，噪声小
发电厂电气部分
6
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五、发电厂
按一次能源的不同发电厂分为： （1）火力发电厂 （2）水力发电厂
发电厂电气部分详解(ppt)

发电厂电气部分详解(ppt)

供电方式：由一个电源供电。但在大型发电厂，也常 采用两路电源供电。
二、厂用负荷分类
按用电设备在生产中的作用和突然中断供电所 造成的危害程度可分为五类：
④ 事故保安负荷：
在 200MW 及以上机组的大容量电厂中，自动化程度较 高，要求在事故停机过程中及停机后一段时间内仍必须 保证供电，否则可能引起主要设备损坏、重要的自动控 制失灵或危及人身安全的负荷。
水电站的主要站用负荷
(2）站内公用电。 站内公用电是指直接服务于电站的运行、维护和检修等生产
过程，并分布在主、副厂房、开关站、进水平台和尾水平台等处 的附属用电。通常包括： 1)水电站油、气、水系统的用电。 2)直流操作电源与载波通信电源。 3)厂房桥机、进水口阀门和尾水闸门启闭机等。 4)厂房和升压站的照明和电热。 5)全厂通风、采暖及空调、降温系统。 6)主变冷却系统如冷却风扇、油泵、冷却水泵等。 7)其他如检修电源、试验室电源等。
② Ⅱ类厂用负荷：
允许短时停电（几秒至几分钟），恢复供电后，不 致造成生产紊乱的厂用负荷。
供电方式：两个独立的电源供电，并采用手动切换。
二、厂用负荷分类
按用电设备在生产中的作用和突然中断供电所 造成的危害程度可分为五类：
③ Ⅲ类厂用负荷：
较长时间停电，不会直接影响生产，仅造成生产上的 不方便的厂用负荷。
Kp
Sccosav10% 0
Pn
式中：S c ——厂用计算负荷（见§5-4）；
cosav——平均功率因数，一般取0.8；
Pn ——发电机的额定功率。
不同类型电厂的厂用电率：
火电厂：5%～8%，
热电厂：8%～13%，
水电厂：0.5%～1.0%。
二、厂用负荷分类
按用电设备在生产中的作用和突然中断供电所 造成的危害程度可分为五类：
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（1）布局灵活，装机容量的大小可按需要决定。 （2）一次性建造投资少，单位容量的投资仅为同容量水电厂的一半左右。 （3）耗煤量大。 （4）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。 （6）火电厂担负调峰、调频或事故备用，相应的事故增多，强迫停运率增高，厂用 电率增高。
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300MW直至1000MW不等；
9
“十一五”国家级规划教材
发电厂电气部分
（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；
“十一五”国家级规划教材
发电厂电气部分
二、火电厂的电能生产过程
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，如 图1-1所示的凝气式电厂，整个生产过程可分为三个阶段：
（1）燃烧系统：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）汽水系统：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；
发电厂电气部分
按蒸汽压力和温度分
（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
到目前为止，人类所认识的能量有如下形式： （1）机械能。
3
“十一五”国家级规划教材
发电厂电气部分
（3）化学能。 （4）辐射能。 （5）核能。 （6）电能。
二、能源含义和能源分类
(一）能源含义
能源，顾名思义是能量的来源或泉源，即指人类取得能量的来源，包括已经开发可 供直接使用的自然资源和经过加工或转换的能量来源，而尚未开发的自然资源称为能 源资源。
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发电厂电气部分
“十一五”国家级规划教材
发电厂电气部分
第二节 火力发电厂
一、火电厂的分类 按原动机分
（1）凝汽式汽轮机发电厂
（3）内燃机发电厂
按燃料分 （1）燃煤发电厂 （3）燃气发电厂
（2）燃气轮机发电厂 （4）蒸汽-燃气轮机发电厂等。
（2）燃油发电厂 （4）余热发电厂
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“十一五”国家级规划教材
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“十一五”国家级规划教材
发电厂电气部分
系统。 （3）燃烧系统。
（4）风烟系统。 （5）灰渣系统。
（二）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。
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（7）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。
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“十一五”国家级规划教材
发电厂电气部分
四、火电厂对环境的影响及处理措施
火电厂生产时的污染排放主要是烟气污染物排放、灰渣排放和废水排放，其中烟气 中的粉尘、硫氧化物和氮氧化物经过烟囱排入大气，这些一次污染物通过在大气中的 迁移、转化生成二次污染物，会给环境造成很大的危害。
“十一五”国家级规划教材
发电厂电气部分
图1-3 火电厂汽水系统流程示意图
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“十一五”国家级规划教材
发电厂电气部分
（三）电气系统
发电厂的电气系统，包括发电机、励磁装置、厂用电系统和升压变电站等，如图
1-4所示。
图1-4 火电厂电气系统流程示意图
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“十一五”国家级规划教材
发电厂电气部分
三、火电厂的特点
发电厂电气部分
目录
第一章 能源和发电 第二章 发电、变电和输电的电气部分 第三章 常用计算的基本理论和方法 第四章 电气主接线及设计 第五章 厂用电接线及设计 第六章 导体和电气设备的原理与选择 第七章 配电装置
5～36 37～77 78～165 166～258 259～371 372～506 507～545
4
“十一五”国家级规划教材
(二）能源分类
（1）一次能源和二次能源 （2）常规能源和新能源 （3）可再生能源和非再生能源 （4）含能体能源和过程性能源 （5）清洁能源和非清洁能源
三、能源资源
（1）煤炭 （2）水能资源 （3）其他能源 （4）电能
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发电厂电气部分
“十一五”国家级规划教材
四、电能
电能与其他形式的能源相比，其特点有： （1）电能可以大规模生产和远距离输送
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发电厂电气部分
第八章 发电厂和变电站的控制与信号 第九章 同步发电机的运行 第十章 电力变压器的运行
546～579 580～616 617～697
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“十一五”国家级规划教材
发电厂电气部分
第一章 能源和发电
第一节能源和电能
一、物质、能量和信息
能量和信息世界是由物质构成的，是客观存在的；能量是物质的属性，是一切物 质运动的动力；信息是客观事物和主观认识相结合的产物，没有信息，物质和能量无 从认识，也毫无意义。能量是物质的一种形态，既不能创造，也不能消灭，只能从一 种形态转换到另一种形态，并且能量转换必然遵守能量守恒定律。
（3）电气系统：超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；
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“十一五”国家级规划教材
发电厂电气部分
图1-1凝汽式发电厂生产过程示意图
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“十一五”国家级规划教材
发电厂电气部分
（一）燃烧系统
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。 图1-2 火电厂燃烧系统流程示意图
（2）电能方便转换和易于控制 （3）损耗小 （4）效率高 （5）电能在使用时没有污染，噪声小
发电厂电气部分
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“十一五”国家级规划教材
五、发电厂
按一次能源的不同发电厂分为： （1）火力发电厂 （2）水力发电厂
（3）核能发电厂 （4）风力发电厂 （5）地热发电厂 （6）太阳能发电厂 （7） 潮汐发电厂
（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；
按输出能源分 （1）凝汽式发电厂，即只向外供应电能的发电厂，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% 。
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