单元1电力系统基本知识

1、电气设备运行与维护电气设备运行与维护风力发电系统风力发电系统运行与维护运行与维护常用工具的使用；专用测试仪器常用工具的使用；专用测试仪器使用；阅读电气图的能力；安全使用；阅读电气图的能力；安全措施；电机检测与试验；线路安措施；电机检测与试验；线路安装能力；电气控制试验。控制线装能力；电气控制试验。控制线路检修能力；风力发电并网运行路检修能力；风力发电并网运行；变电站运行与维护；风力发电；变电站运行与维护；风力发电状态集中监测；风力发电投、切状态集中监测；风力发电投、切控制。控制。风风力力发发电电技技术术领领域域*变电站运行与维护变电站运行与维护*风电场运行与维护风电场运行与维护风力发电控制技术

2、风力发电控制技术风力发电机组装风力发电机组装电力系统及电气设备电力系统及电气设备常用工具及仪表的使用；阅读电常用工具及仪表的使用；阅读电气图的能力；电气设备正常运行气图的能力；电气设备正常运行监视；各种运行记录的填写；变监视；各种运行记录的填写；变电站电气设备巡视；电气设备操电站电气设备巡视；电气设备操作原则及方法；直流系统操作和作原则及方法；直流系统操作和检查、测量及维护；变电站自动检查、测量及维护；变电站自动装置运行及维护；变电站工业监装置运行及维护；变电站工业监控系统使用；事故处理；技能培控系统使用；事故处理；技能培训并传授技艺。训并传授技艺。供配电系统运行供配电系统运行与维护技术与维护

3、技术电气设备运行与维护电气设备运行与维护供配电技术供配电技术供供配配电电技技术术领领域域*变电站运行与维护变电站运行与维护继电保护运行与维护继电保护运行与维护工作岗位工作岗位职业能力与技能职业能力与技能课程体系课程体系电 气 自 动 化电 气 自 动 化设 备 运 行 与设 备 运 行 与维护维护常用工具的使用；专业检测仪器常用工具的使用；专业检测仪器使用能力；阅读电气图的能力；使用能力；阅读电气图的能力；电机检测能力；变频器运用能力电机检测能力；变频器运用能力；现场总线应用技术；可编程序；现场总线应用技术；可编程序控制器运用能力；自动化设备检控制器运用能力；自动化设备检测能力。测能力。自自动

4、动化化技技术术领领域域交直流调速系统运行与维护交直流调速系统运行与维护自动控制技术自动控制技术单片机应用技术单片机应用技术*PLC应用技术应用技术电气控制技术电气控制技术电机拖动技术电机拖动技术电气技术方向电气技术方向风力发电方向风力发电方向继电保护运行与维护继电保护运行与维护电气设备运行与维护电气设备运行与维护一、课程的性质、任务一、课程的性质、任务1. 性质：性质：专业课、核心课专业课、核心课2. 任务：任务： 培养学生培养学生阅读电气主接线图阅读电气主接线图、电气设备电气设备运行与维护运行与维护能力。能力。 培养学生的培养学生的事业心事业心和和责任感责任感； 培养学生严谨的培养学生严谨的

5、科学精神科学精神、环境保护意环境保护意识识和和安全意识安全意识； 培养学生的培养学生的团队精神团队精神。 电气设备运行与维护电气设备运行与维护第第三三学期开课，学期开课，6666学时，学时，4 4学分。学分。主要基础课程主要基础课程：高等数学高等数学、电工技电工技术术、电机拖动技术电机拖动技术等。等。后续课程后续课程：变电站运行与维护变电站运行与维护、继电继电保护运行与维护保护运行与维护、高电压技术高电压技术、毕业实践毕业实践等。等。二、在课程体系中的地位和作用二、在课程体系中的地位和作用电气设备运行与维护电气设备运行与维护Page 5三、考试考核方法三、考试考核方法期末考试期末考试60%60

6、%出勤出勤态度态度10%10%提问作业测提问作业测验等成绩验等成绩30%30%四、教材四、教材电气设备及运行维护电气设备及运行维护（刘增良）（刘增良）工业企业供电工业企业供电（王艳华）（王艳华）电气设备运行与维护电气设备运行与维护五、授课方法和手段五、授课方法和手段1 1）多媒体教学）多媒体教学2 2）直观教学直观教学：如利用录像、幻灯、实物、如利用录像、幻灯、实物、参观等。参观等。 3 3）与实践训练环节有机结合与实践训练环节有机结合：加强学生对加强学生对课堂内容的理解和巩固，并培养学生的动课堂内容的理解和巩固，并培养学生的动手能力和协作能力。手能力和协作能力。电气设备运行与维护电气设备运行

7、与维护电力系统基本知识电力系统基本知识1 电力系统中性点的运行方式电力系统中性点的运行方式2 电弧与电气触头的基本知识电弧与电气触头的基本知识3 高压电气设备高压电气设备4教学单元教学单元电气设备运行与维护电气设备运行与维护短路电流实用计算短路电流实用计算6 高压电气设备的选择高压电气设备的选择7 配电装置配电装置8教学单元教学单元 电气主接线与自用电电气主接线与自用电5电气设备运行与维护电气设备运行与维护 电力工业发展概况电力工业发展概况 发电厂和变电站的类型发电厂和变电站的类型 电力系统的基本概念电力系统的基本概念 发电厂和变电站电气设备概述发电厂和变电站电气设备概述单元单元1 1电力系统

8、电力系统基本知识基本知识电气设备运行与维护电气设备运行与维护一、电的概念及特点一、电的概念及特点1.概念：电是一种能量，二次能源。概念：电是一种能量，二次能源。电能电能 光能：光能：电灯电灯电能电能 热能：热能：电炉、电热器电炉、电热器电能电能 机械能：机械能：电动机电动机2.特点：（特点：（1）电能）电能 其他形式的能量其他形式的能量单元单元1 电力系统基本知识电力系统基本知识 电力工业发展概况电力工业发展概况电气设备运行与维护电气设备运行与维护（2）电能可以远距离传输）电能可以远距离传输交流输电：目前应用最广泛的传输方式交流输电：目前应用最广泛的传输方式直流输电：经济性好，但技术要求高直流

9、输电：经济性好，但技术要求高1 TWL2 TGWL整流器G逆变器负荷单元单元1 电力系统基本知识电力系统基本知识电气设备运行与维护电气设备运行与维护（3）电能易实现自动化）电能易实现自动化能有效地提高产品质量和经济效益能有效地提高产品质量和经济效益（4）不能大量贮存）不能大量贮存电能的生产、输送、消费同时进行电能的生产、输送、消费同时进行（5）过渡过程极短）过渡过程极短设备的投入、退出在瞬间完成设备的投入、退出在瞬间完成电能传输速度为千分之几至百万分之几秒电能传输速度为千分之几至百万分之几秒运行方式改变时，过渡过程极短运行方式改变时，过渡过程极短单元单元1 电力系统基本知识电力系统基本知识电气

10、设备运行与维护电气设备运行与维护 电力工业的发展水平是电力工业的发展水平是衡量一个国家综合国力和现衡量一个国家综合国力和现代化水平的重要标志代化水平的重要标志单元单元1 电力系统基本知识电力系统基本知识电气设备运行与维护电气设备运行与维护二、电力工业发展概况二、电力工业发展概况 1831年：（英）法拉第发现电磁感应定律年：（英）法拉第发现电磁感应定律 1882年：年： 高压输电出现高压输电出现 法国人德普勒将水电厂发出的电输法国人德普勒将水电厂发出的电输 送至送至57km的慕尼黑，并驱动水泵的慕尼黑，并驱动水泵 电压：电压：1.52kV P=2kW 第一个电力系统第一个电力系统单元单元1 电力

11、系统基本知识电力系统基本知识电气设备运行与维护电气设备运行与维护单元单元1 电力系统基本知识电力系统基本知识电气设备运行与维护电气设备运行与维护1885年：在制成变压器的基础上，出现单年：在制成变压器的基础上，出现单 相交流输电相交流输电1891年：出现三相交流输电年：出现三相交流输电目前：交流输电最高电压：目前：交流输电最高电压：1000kV 最大系统容量：最大系统容量：20000万万kW 直流输电最高电压：直流输电最高电压：800kV（云南云南-广东）广东）w电力系统发展方向：电力系统发展方向： 大容量大容量 超高压超高压 远距离远距离单元单元1 电力系统基本知识电力系统基本知识电气设备运

12、行与维护电气设备运行与维护1882年：立德尔（英）上海首个电厂、年：立德尔（英）上海首个电厂、15盏灯盏灯1949年：全国总装机容量年：全国总装机容量185万万kW、25位位 仅东北有两个电力系统仅东北有两个电力系统1980年：总装机年：总装机6050万万kW，第，第81998年：总装机亿年：总装机亿kW，第，第22006年：总装机亿年：总装机亿kW，第，第2（连续（连续12年）年）2009年年7月：突破月：突破8亿亿kW， 第第1人均？人均？单元单元1 电力系统基本知识电力系统基本知识电气设备运行与维护电气设备运行与维护l 最大的火电厂：最大的火电厂：国电北仑电厂（宁波）国电北仑电厂（宁波）

13、 500万万kW、7台燃气轮机组、台燃气轮机组、275亿度亿度/年年l 最大的水电厂：最大的水电厂：三峡水电站三峡水电站 2250万万kW、1000亿度亿度/年年单元单元1 电力系统基本知识电力系统基本知识电气设备运行与维护电气设备运行与维护电气设备运行与维护电气设备运行与维护单元单元1 电力系统基本知识电力系统基本知识电气设备运行与维护电气设备运行与维护三、我国电力工业存在的问题三、我国电力工业存在的问题 1998年：人均装机、发电年：人均装机、发电927kWh 世界平均水平的世界平均水平的1/3 发达国家的发达国家的1/61/10 2020年：人均装机年：人均装机 相当于美国相当于美国50

14、年代、英国年代、英国60年代、年代、 法国法国70年代、西班牙年代、西班牙80年代水平年代水平单元单元1 电力系统基本知识电力系统基本知识电气设备运行与维护电气设备运行与维护四、我国电力工业展望四、我国电力工业展望未来发电、输电、配电的特征：未来发电、输电、配电的特征： 高效洁净的发电系统高效洁净的发电系统 高度可靠的输配电系统高度可靠的输配电系统 对环境友好的输配电系统对环境友好的输配电系统 提供可靠、优质、个性化服务的配电系统提供可靠、优质、个性化服务的配电系统 灵活开放的输配电系统灵活开放的输配电系统单元单元1 电力系统基本知识电力系统基本知识电气设备运行与维护电气设备运行与维护（1 1

15、）火电厂）火电厂 将燃料（将燃料（ 煤、石油、天然气等）化学能变为电能煤、石油、天然气等）化学能变为电能 化学能化学能 热能热能机械能机械能电能电能 凝汽式发电厂（也称坑口电厂）凝汽式发电厂（也称坑口电厂） 分为分为热电厂（发电兼供热）热电厂（发电兼供热）一、发电厂（一、发电厂（power plant）生产电能生产电能的工厂的工厂 发电厂和变电站的类型发电厂和变电站的类型单元单元1 电力系统基本知识电力系统基本知识电气设备运行与维护电气设备运行与维护电气设备运行与维护电气设备运行与维护电气设备运行与维护电气设备运行与维护电气设备运行与维护电气设备运行与维护张家口发电厂汽轮机房张家口发电厂汽轮机

16、房电气设备运行与维护电气设备运行与维护电气设备运行与维护电气设备运行与维护凝汽式火电厂生产工程示意图凝汽式火电厂生产工程示意图电气设备运行与维护电气设备运行与维护火电厂的系统构成火电厂的系统构成 1）汽水系统：）汽水系统：由锅炉、汽轮机、凝汽器、水泵、加由锅炉、汽轮机、凝汽器、水泵、加热器及其管路组成热器及其管路组成 2）燃料、燃烧系统：）燃料、燃烧系统：输煤系统、制粉系统、烟风系输煤系统、制粉系统、烟风系统和除灰除尘系统统和除灰除尘系统 3）其它辅助热力系统）其它辅助热力系统 4）电气系统）电气系统电厂基本汽水系统流程（朗肯循环）：给水电厂基本汽水系统流程（朗肯循环）：给水锅炉锅炉过热蒸汽过

17、热蒸汽汽轮机汽轮机凝汽器凝汽器给给水泵水泵给水送入锅炉。给水送入锅炉。单元单元1 电力系统基本知识电力系统基本知识电气设备运行与维护电气设备运行与维护把水的位能转换成电能把水的位能转换成电能水能水能 机械能机械能 电能电能 （2 2）水电厂）水电厂 n堤坝式水电厂、引水式水电厂、抽水蓄能堤坝式水电厂、引水式水电厂、抽水蓄能式水电厂式水电厂单元单元1 电力系统基本知识电力系统基本知识电气设备运行与维护电气设备运行与维护优点：优点：过程简单、污染小、发电成本低；过程简单、污染小、发电成本低； 可以调节电力系统经济运行方式；可以调节电力系统经济运行方式； 水资源可以发电、航运、灌溉、水资源可以发电、

18、航运、灌溉、 防洪、水产等。防洪、水产等。缺点：缺点：投资大、工期长、受气候及水文投资大、工期长、受气候及水文 条件影响大，分丰水期和枯水期。条件影响大，分丰水期和枯水期。单元单元1 电力系统基本知识电力系统基本知识电气设备运行与维护电气设备运行与维护电气设备运行与维护电气设备运行与维护电气设备运行与维护电气设备运行与维护长江三峡水利枢纽模型长江三峡水利枢纽模型电气设备运行与维护电气设备运行与维护电气设备运行与维护电气设备运行与维护电气设备运行与维护电气设备运行与维护（3）核）核 电电 站站 利用铀利用铀( (或钚）在反应堆核裂变或钚）在反应堆核裂变 热能热能（汽轮机）机械能（汽轮机）机械能

19、电能电能 如：浙江秦山核电站（如：浙江秦山核电站（290万万kW） 大亚湾核电站大亚湾核电站 （万（万kW） 特点：特点：-如容量为如容量为50万万kW的火电厂，需燃烧煤的火电厂，需燃烧煤150万吨万吨/年年;而而同容量的核电站，需铀燃料同容量的核电站，需铀燃料20吨吨/年。年。 单元单元1 电力系统基本知识电力系统基本知识电气设备运行与维护电气设备运行与维护电气设备运行与维护电气设备运行与维护秦山核电站秦山核电站电气设备运行与维护电气设备运行与维护日日本本核核电电站站电气设备运行与维护电气设备运行与维护（4）潮）潮 汐汐 电电 站站 潮汐能是地球在自转过程中，海水受月流重力牵引产生的。潮汐能

20、是地球在自转过程中，海水受月流重力牵引产生的。还有小部分潮汐是受太阳引力牵引形成的。海水涨落的周期还有小部分潮汐是受太阳引力牵引形成的。海水涨落的周期为为1212小时小时2525分钟，同时在海底造成三角流。分钟，同时在海底造成三角流。 世界最大的潮汐发电站：世界最大的潮汐发电站：法国北部法国北部LaRance河，河， PN=240MW 世界最高的潮汐发电站：世界最高的潮汐发电站：加拿大加拿大Fundy，高达，高达39英英 尺、尺、PN=20MW 世界首座海底潮汐发电站：世界首座海底潮汐发电站：挪威北部挪威北部Kvalsund PN=300KW，（无生态污染，无噪音、不占地）投，（无生态污染，无

21、噪音、不占地）投资资1亿美元。亿美元。单元单元1 电力系统基本知识电力系统基本知识电气设备运行与维护电气设备运行与维护（5 5）太阳能发电厂）太阳能发电厂 电气设备运行与维护电气设备运行与维护（6 6）风力发电场）风力发电场 电气设备运行与维护电气设备运行与维护风电行业制造业企业特变电工特变电工TBEATBEA上海电气上海电气SPPMSPPM龙源集团龙源集团CLYPG CLYPG 哈电集团哈电集团HPEC HPEC 华电集团华电集团HuadianHuadian中船总中船总CSSCCSSC602602所所计计划划建建厂厂的的内内资资企企业业RepowerRepowerGamesaGamesaSu

22、zlonSuzlonGEGEEHNEHNVestasVestas西安维德西安维德XianNordexXianNordex金风科技金风科技GoldwindGoldwind北京诺德麦康北京诺德麦康NEG MiconNEG Micon浙江运达浙江运达WindeyWindey北京万电北京万电WandianWandian沈阳工大沈阳工大SyluSylu一拖美德一拖美德Yituo-MADEYituo-MADE上海申新上海申新ShenxinShenxin整机制造厂整机制造厂Wind turbine Wind turbine suppliersupplier电气设备运行与维护电气设备运行与维护风电场运营集团公

23、司n中国华电集团公司中国华电集团公司n中国华能集团公司中国华能集团公司n中国国电集团公司中国国电集团公司n中国电力投资集团公司中国电力投资集团公司n中国大唐集团公司中国大唐集团公司电气设备运行与维护电气设备运行与维护水平轴风机水平轴风机(640 kW, D = 56 m, Germany, Jade 1989) 电气设备运行与维护电气设备运行与维护水平轴风机水平轴风机GE 3.6 3600kWNORDEX N80 2500kW电气设备运行与维护电气设备运行与维护垂直轴风机垂直轴风机电气设备运行与维护电气设备运行与维护按升降压按升降压分为分为降压变电所降压变电所升压变电所升压变电所按地位按地位分

24、为分为枢纽变电所：枢纽变电所：3301000kV中间变电所：中间变电所：220330kV终端变电所：终端变电所：35110kV地区变电所：地区变电所：110220kV二、变电站（二、变电站（substation）对电能的电压对电能的电压电流进行电流进行变换变换、集中集中和和分配分配的的场所场所单元单元1 电力系统基本知识电力系统基本知识电气设备运行与维护电气设备运行与维护 枢纽变电所枢纽变电所：位于电力系统的枢纽点，一般为位于电力系统的枢纽点，一般为3303301000kV1000kV。一旦停电，将造成大范围停电，引起系统解列，。一旦停电，将造成大范围停电，引起系统解列，甚至整个系统瘫痪。因此

25、，对电力系统运行的稳定和可甚至整个系统瘫痪。因此，对电力系统运行的稳定和可靠性起着重要作用。靠性起着重要作用。 中间变电所：中间变电所：一般为一般为220220330kV330kV，高压侧起交换功，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。全所停电后，将引起区域电网的解列。个区域供电。全所停电后，将引起区域电网的解列。 单元单元1 电力系统基本知识电力系统基本知识电气设备运行与维护电气设备运行与维护地区变电所：地区变电所：一般为一般为110110220kV220kV，主要向一个地区用，主要向一个地区用户供电，是一个地区

26、或一个中小城市的主要变电所，户供电，是一个地区或一个中小城市的主要变电所，一旦停电，将造成该地区或城市供电的紊乱，甚至中一旦停电，将造成该地区或城市供电的紊乱，甚至中断供电。断供电。 终端变电所：终端变电所：位于配电线路的末端，接近负荷，电压位于配电线路的末端，接近负荷，电压等级一般为等级一般为3535110kV110kV，经降压后直接向用户供电。，经降压后直接向用户供电。降压后的电压一般为降压后的电压一般为10kV10kV和，分别向不同的用户供电。和，分别向不同的用户供电。单元单元1 电力系统基本知识电力系统基本知识电气设备运行与维护电气设备运行与维护500kV500kV北郊变电站北郊变电站

27、电气设备运行与维护电气设备运行与维护北京城北北京城北500kV500kV变电站变电站电气设备运行与维护电气设备运行与维护n作业设备P8/1. 电气设备运行与维护电气设备运行与维护n电力系统电力系统 = = 发电厂发电厂 + + 变电站变电站 + + 输电线路输电线路 + + 用户用户n动力系统动力系统 = = 电力系统电力系统 + + 动力装置动力装置n电力网电力网 = = 变电站变电站 + + 输电线路输电线路 电力系统的基本概念电力系统的基本概念单元单元1 电力系统基本知识电力系统基本知识电气设备运行与维护电气设备运行与维护电力系统与电力网示意图电力系统与电力网示意图电气设备运行与维护电气

28、设备运行与维护10kV330kV10kV400Vback学习内容学习内容1 电力系统基本知识电力系统基本知识电气设备运行与维护电气设备运行与维护 绪论绪论 35 110 kV 220 500kV M 火力发电厂火力发电厂 水力发电厂水力发电厂 6 10 kV 总降压变电所总降压变电所 车间变电所车间变电所 380/220V 高压配电所高压配电所 图图 1-1 电力系统示意图电力系统示意图 企业变电所企业变电所电气设备运行与维护电气设备运行与维护 1 1、保证供电的安全可靠、保证供电的安全可靠减少事故率减少事故率 2 2、保证电能质量、保证电能质量 波形：正弦波波形：正弦波 电压允许变化范围：电

29、压允许变化范围： U UN N5%U5%UN N （35kV35kV） 频率允许偏差：频率允许偏差：50Hz50Hz0.2 Hz0.2 Hz3 3、完成足够的发电功率和发电量、完成足够的发电功率和发电量4 4、保证电力系统运行的经济性、保证电力系统运行的经济性对电力系统运行的基本要求对电力系统运行的基本要求单元单元1 电力系统基本知识电力系统基本知识电气设备运行与维护电气设备运行与维护一次设备一次设备直接直接生产生产、输送输送、分配分配和和使用使用电能电能的设备的设备电气设备电气设备二次设备二次设备对一次设备和系统对一次设备和系统的运行状况进行的运行状况进行测测量量、控制控制、保护保护和和监察

30、监察的设备的设备 发电厂和变电站电气设备概述发电厂和变电站电气设备概述单元单元1 电力系统基本知识电力系统基本知识电气设备运行与维护电气设备运行与维护l生产和转换设备：生产和转换设备：G、T等等 l开关设备：开关设备：QF、QS、QL、FU等等 l载流导体：载流导体：母线、架空线路、电缆线路等母线、架空线路、电缆线路等 l互感器：互感器：TA、TV等等 l保护电器：保护电器：电抗器、避雷器等电抗器、避雷器等 l接地装置：接地装置：接地体、接地网等接地体、接地网等 重点重点一次设备一次设备单元单元1 电力系统基本知识电力系统基本知识电气设备运行与维护电气设备运行与维护500KV500KV组合电器

31、组合电器电气设备运行与维护电气设备运行与维护220kV220kV电气设备电气设备电气设备运行与维护电气设备运行与维护500kV500kV线路塔架线路塔架电气设备运行与维护电气设备运行与维护l测量表计：测量表计：电压表、电流表、功率表、电能电压表、电流表、功率表、电能 表、频率表等表、频率表等 l继电保护：继电保护：继电器继电器 l自动装置：自动装置：自动重合闸、备自投等自动重合闸、备自投等 l直流设备：直流设备：直流发电机、蓄电池组、硅整流直流发电机、蓄电池组、硅整流 装置等装置等 二次设备二次设备单元单元1 电力系统基本知识电力系统基本知识电气设备运行与维护电气设备运行与维护1.1.额定电压

32、（额定电压（V、kV） 根据经济发展的需要、技术经济的合理根据经济发展的需要、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。定的电气设备的标准电压等级。额定电压额定电压-衡量设备的衡量设备的绝缘能力绝缘能力。如抽油机：如抽油机：660V660V、1140V1140V、2000V2000V等等额定参数额定参数单元单元1 电力系统基本知识电力系统基本知识电气设备运行与维护电气设备运行与维护3 3）第三类额定电压：）第三类额定电压：1000V1000V。用于电力系统中的发用于电力系统中的发电机、变压器、输配电设备和用电设备。电机

33、、变压器、输配电设备和用电设备。 见下表见下表2 2）第二类额定电压：）第二类额定电压：1001001000V1000V。应用最广、数量应用最广、数量最多，如动力、照明、家用电器和控制设备等。最多，如动力、照明、家用电器和控制设备等。 见表见表1-21-2 1 1）第一类额定电压：）第一类额定电压：100V100V。用于安全照明、蓄电用于安全照明、蓄电池及开关设备的直流操作电压。池及开关设备的直流操作电压。 直流：直流：6 6、1212、2424、48V48V 交流：单相交流：单相1212、36V 36V 三相三相36V36V单元单元1 电力系统基本知识电力系统基本知识电气设备运行与维护电气设备运行与维护分类分类电网和用电设备电网和用电设备额定电压额定电压(kV)发电机发电机额定