第1单元 电力系统概述.doc

第一单元第一章 绪论第一节 我国电力工业的发展概况我国具有丰富的能源资源。可开发利用的水能蕴藏量约为3.78亿kW，居世界首位。解放前，全国总装机容量仅为185万kW，年发电量43亿kWh，居世界第25位。新中国成立后，我国的电力工业得到了迅速发展，已经建立起了一套完整的、有相当规模的电力工业体系。到2005年底全国发电容量达到5亿kW，发电量和装机容量均跃居世界第2位。电力系统的建设也取得了令人瞩目的成就，已建成以500kV电压等级为主干网架的7个跨省区域性的电力系统，并且以三峡水电站为核心的全国性的电网已见雏形。第二节发电厂和变电所的类型一、发电厂的类型发电厂是电力系统的中心环节，它是将各种天然的一次能源转换成电能的工厂。根据一次能源的不同发电厂可分为火力发电厂、水力发电厂、风力发电站和核发电厂等。按发电厂的规模和供电范围又可以分为区域性发电厂、地方发电厂和自备专用发电厂等。（一）火力发电厂火力发电厂是将燃料（如煤、石油、天然气、油页岩等）的化学能转换成电能的工厂。能量的转换过程是：燃料的化学能热能机械能电能。通常将锅炉、汽轮机和发电机称为火力发电厂的三大主机，其中汽轮机又被称为原动机。火力发电厂可分为凝汽式火力发电厂（通常称火电厂）和供热式火力发电厂（通常称热电厂）。（二）水力发电厂水力发电厂又简称为水电厂。水电厂就是把水的位能和动能转变成电能的工厂。能量的转换过程是：水能机械能电能。根据集中落差的方式分为堤坝式、引水式和混合式；按运行方式的不同又可分为有调节水电站、无调节水电站和抽水蓄能水电站。1堤坝式水电厂在河流的适当位置上修建拦河水坝，利用坝的上下游水位形成的较大落差，引水发电。堤坝式水电厂可以分为坝后式（如刘家峡、丹江口水电厂）和河床式（如葛州坝水电厂）两种。2引水式水电厂水电厂建在水流湍急的河道上，或河床坡度较陡的地方，由引水管道引入厂房。3抽水蓄能电厂这种水电厂由高落差的上下两个水库和具备水轮机发电机或电动机水泵两种工作方式的可逆机组组成。抽水蓄能电厂一般作为调峰电厂运行。此外，抽水蓄能电厂还可以作系统的备用容量、调频、调相等用途。目前广州抽水蓄能电厂是世界上最大的抽水蓄能电厂。（三）核电厂核电厂是利用核能发电的电厂，核电机组与普通火力发电机组不同的是以核反应堆和蒸汽发生器替代了锅炉设备，而汽轮机和发电机部分则基本相同。核电厂的建设费用虽然高于火电厂，但其燃料费用远低于火电厂，因此，核电厂的综合发电成本普遍比火电厂低，能取得较大的经济效益。1kg铀235约等于2700t标准煤。以1000MW压水堆核电厂为例，它一年约需1t铀，而普通火电厂一年则需300万t燃料。我国已建成发电的核电厂有大亚湾和秦山核电厂等。（四）其他类型发电厂如风力发电、地热发电、太阳能发电、潮汐发电等。二、变电所的类型电力系统由发电厂、变电所、线路和用户组成。变电所是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用。根据变电所在电力系统中的地位和作用，可以分成以下几类。（一）枢纽变电所枢纽变电所位于电力系统的枢纽点，汇集多个电源，连接电力系统高压和中压的几个部分，电压等级一般为330500kV。（二）中间变电所中间变电所的电压等级一般为220330kV，汇集23个电源和若干线路，高压侧起交换功率的作用，或使长距离输电线路分段，同时降压对一个区域供电。（三）地区变电所地区变电所的电压等级一般为110220kV，主要向一个地区用户供电。（四）终端变电所位于配电线路末端，接近负荷处，电压一般为35110kV，经降压后直接向用户供电。第三节发电厂、变电所电气设备概述一、电气一次设备在发电厂和变电所中，为了满足用户对电力的需求和保证电力系统运行的安全稳定和经济性，安装有各种电气设备。通常把直接生产、输送、分配和使用电能的设备称为一次设备。它们包括：（1）生产和转换电能的设备。如将机械能转换成电能的发电机，变压器等。（2）接通或断开电路的开关设备。如高压断路器、隔离开关、熔断器、重合器等。（3）载流导体。如母线、电缆等。（4）互感器。互感器分为电压互感器和电流互感器。（5）保护电器。如限制短路电流的电抗器和防御过电压的避雷器等。（6）接地装置。埋入地下的金属接地体（或联成接地网）。二、电气二次设备对电气一次设备和系统的运行状况进行测量、控制、保护和监察的设备。它们包括：（1）测量表计。如电压表、电流表、功率表、电能表、频率表等。（2）继电保护及自动装置。如各种继电器和自动装置等。（3）直流设备。如直流发电机、蓄电池组、硅整流装置等。三、电气设备的主要额定参数电气设备的种类虽然很多，但额定电压、额定电流、额定容量是最主要的额定参数。（一）额定电压额定电压是国家根据经济发展的的需要，技术经济的合理性，制造能力和产品系列性等各种因素所规定的电气设备的标准电压等级。电气设备在它的额定电压（铭牌上所规定的标称电压）下时，其保证最佳的技术性能与经济性。我国规定的额定电压，按电压高低和使用范围分为三类。1. 第一类额定电压100V及以下的电压等级，主要用于安全照明、蓄电池及开关设备的直流操作电压。直流为6、12、24、48V；交流单相为12V和36V，三相线电压为36V。2. 第二类额定电压1001000V之间的电压等级，见表1-2所示。这类额定电压应用最广、数量最多，如动力、照明、家用电器和控制设备等。3. 第三类额定电压第三类额定电压是1000V及以上的高电压等级，见表1-3所示。主要用于电力系统中的发电机、变压器、输配电设备和用电设备。表1-2 第二类额定电压（V）用电设备发电机变压器直流三相交流直流三相交流单相三相线电压线电流一次绕组二次绕组一次绕组二次绕组110115（127）（133）（127）（133）（127）（133）127230230220220220230220230220400400380380380400400注 ：括号内电压用于矿井或保安条件要求高的场所。 表1-3 第三类额定电压用电设备与电网额定电压交流发电机变压器设备最高工作电压一次绕组二次绕组310351102203305007503.1510.513.815.7518203及3.1510及10.513.815.751820351102203305007503.15及3.310.5及1138.51212423635508253.511.540.5126252363550825对上表进行分析，可以发现存在以下规律：（1）用电设备（即负荷）的额定电压与电网的额定电压是相等的。（2）发电机的额定电压比其所在电力网的电压高5%。（3）变压器的一次线圈（原线圈）是接受电能的，可看成是用电设备，其额定电压与用电设备的额定电压相等，而直接与发电机相连接的升压变压器的一次侧电压应与发电机电压相配合。（4）变压器的二次线圈相当于一个供电电源，它的空载额定电压要比其所在电网的额定电压高10%。10kV电压时，配电线路距离不长，二次线圈的额定电压仅高出电网电压5%。（二）额定电流电气设备的额定电流（铭牌中的规定值）是指在规定的周围环境温度和绝缘材料允许温度下允许通过的最大电流值。当设备周围的环境温度不超过介质的规定温度时，按照设备的额定电流工作，其各部分的发热温度不会超过规定值，电气设备有正常的使用寿命。（三）额定容量发电机、变压器和电动机额定容量的规定条件与