电力工程课件：ch1-绪论

1、电力工程第1章 概论1.1 电力系统的基本概念1.2 发电厂和变电所的类型1.3 电力系统的电压与电能质量1.4 电力系统中性点的运行方式1.1 电力系统的基本概念 一、电力系统的形成1. 电力系统:是指完成电能生产、输送、分配和消费的统一整体。从发电厂到用户的送电过程电力系统示意图工业企业供电系统 通常将220kV及以上的电力线路称为输电线路，110kV及以下的电力线路称为配电线路。配电线路又分为高压配电线路（110kV）、中压配电线路（635kV）和低压配电线路（380/220V）。地方电力网：电压为110kV以下的电力网（如35kV、10kV等）区域电力网：电压为110kV以上的电力网（

2、如220kV） 超高压远距离输电网：电压为330500kV及以上的电力网发电厂：生产电能，将一次能源转换成二次能源（电能），分为火、水、核、风、太阳、地热等发电厂。电力网：由不同电压等级的输电线路和变压器组成，可分为地方电力网、区域电力网及超高压远距离输电网三种类型。110kV属于地方网还是区域网，要视其在电力系统中的作用而定 二、建立大型电力系统的优点1可以减少系统的总装机容量。 2可以减少系统的备用容量。3可以提高供电可靠性。4可以安装大容量的机组。5可以合理利用动力资源，提高系统运行的经济性。 目前，我国电力系统已形成东北、华北、华东、华中、西北、南方共6个跨省电网，由两大集团分别管理。

3、2. 年发电量：指系统中所有发电机组全年发出电能的总和，以兆瓦时（MW）h、吉瓦时（GW）h、太瓦时（TWh）计。3. 最大负荷：指规定时间内电力系统总有功功率负荷的最大值，以兆瓦（MW）、吉瓦（GW）计。 4. 额定频率：50Hz5. 电压等级：指系统中电力线路的额定电压，以千伏（kV）计 。1MWh =103kWh （千度）， 1GWh =103MWh（100万度） 1TWh =103GWh（10亿度），1kWh=1度三、电力系统的基本参量1. 总装机容量：指系统中所有机组额定有功功率的总和，以兆瓦（MW）、吉瓦（GW）计。 1GW=103MW（10万千瓦）1MW=103kW （1000千

4、瓦） 四、电力系统的特点1电能不能大量储存。 2电力系统的过渡过程十分短暂。3与国民经济各部门的关系密切。4. 地域广、构成复杂。1保证供电的可靠性。2保证良好的电能质量。 五、对电力系统的基本要求3为用户提供充足的电能。4提高电力系统运行的经济性。发电厂和变电所的类型 一、发电厂的类型（1）火电厂的燃料：煤炭、石油、天然气等。 （2）能量转换过程：燃料的化学能热能机械能电能。 （3）火电厂的组成： 燃烧系统（锅炉）：燃料灰渣，风（空气）烟气电力系统：发电机、变压器、输电线路等。 （4）火电厂的生产过程汽水系统（汽轮机）：水 蒸汽、循环水（冷水 热水） 1火力发电厂图1-3 凝气式火电厂生产过

5、程示意图 （5）火电厂是我国目前最主要的电源，比例大于75%。 江苏谏壁发电厂 （6）火力发电存在的问题（7）今后火电建设的重点采用高参数、大容量、高效率的设备。开发清洁煤燃烧发电、天然气蒸汽联合循环发电。鼓励热电联产。加强煤炭基地的矿口电厂建设。安全问题：采矿和运输中的安全性灾难等 。环境问题：酸雨、温室效应、可吸入颗粒物等。效率问题：凝汽式火电厂效率为40%，热电厂为60%70%。张家口发电总厂浙江北仑发电厂 （1）水电厂的能量转换过程：水的位能机械能电能。（2）水电厂的总发电功率： （3）水电厂的分类 堤坝式水电厂引水式水电厂抽水蓄能电站坝后式：如三门峡、刘家峡、丹江口、三峡水电站河床式

6、：如葛洲坝水电站 2水力发电厂图1-4 堤坝式水电厂生产过程示意图（4）水电厂的组成：水库、水轮机、电力系统（5）水电厂是我国目前最重要的电源之一，比例大于10%。 葛洲坝水电站 南美伊泰普水电站 长江三峡水电站 广州抽水蓄能电站 （6）水力发电的优点是最干净的能源之一。是最廉价的能源之一：无需燃料、无环境污染、生产效率高、发电成本低、运行维护简单。综合水利工程：可同时解决发电、防洪、灌溉、航运、水产养殖等问题。 特殊的水电厂：抽水蓄能电厂，起“削峰填谷”作用。（7）水力发电存在的问题建设问题：投资大、工期长，存在库区移民、淹没耕地、破坏人文景观、破坏自然生态平衡等问题。运行问题：发电量受气象

7、、水文、季节水量变化的影响较大，分丰水期和枯水期，出力不稳定，增加电力系统运行的复杂性。 3. 核电厂（1）核电厂的能量转换过程：核燃料的裂变能热能机械能电能。（2）核电厂的组成：核反应堆、汽水系统（汽轮机）、电力系统 （3）核反应堆的分类：轻水堆（包括沸水堆和压水堆）、重水堆和石墨冷气堆等。 轻水堆核电厂的生产过程示意图轻水堆核电厂生产过程示意图a）沸水堆 b）压水堆热力系统由单回路构成，有可能使汽轮机等设备受放射性污染 由双回路系统构成，两个回路各自独立循环，不会造成设备的放射性污染 （4）核电厂是我国目前最重要的电源之一。 秦山核电站 大亚湾核电站 （5）核电迅速发展的原因核电是一种新型

8、的巨大能源。煤、石油等火电燃料储量有限，不可再生。水力资源的开发受限一些资源贫乏国家“能源危机”，不得不发展核电。（6） 核能发电的优缺点 节省大量煤炭、石油等燃料，避免燃料运输。不需空气助燃，可建在地下、水下、山洞或空气稀薄地区。 比火电厂造价高，但发电成本低30%50%，且规模越大越合算。 存在问题：放射性污染。 4、其它新能源发电（1）太阳能发电：太阳光能或太阳热能电能太阳能发电系统的组成：电池板、控制器和逆变器 太阳能发电的优点是一种取之不尽、用之不竭的廉价能源。不需要燃料、生产成本低、不产生污染受季节、昼夜、地理和气象条件的影响较大 。太阳能光伏电源在西部地区应用广泛。（青海、新疆）

9、我国的太阳能光伏发电产业于20世纪70年代起步，2007年底累计装机容量只有100MW 。（2）风力发电：风力的动能 机械能电能风力发电的优点西部地区的风能资源占全国的50%以上 。（青海、甘肃、新疆、内蒙、云南、西藏等）新疆达板城风电厂是一种取之不尽、用之不竭的自然能源。有一定的随机性和不稳定性，因此必须配有蓄能装置。（3）地热发电：地热能电能电能生产过程：与火电厂相似，用地热井取代锅炉设备。地热资源的开发利用在西部地区已取得了良好的效益。 西藏羊八井电厂（4）潮汐发电：海水涨潮或落潮的动能或势能电能 。潮汐发电示意图江厦潮汐电站 法国郎斯潮汐电站我国正在运行发电的潮汐电站共有8座（浙江4座

10、，山东、江苏、广西、福建各1座）变电所：是变换电压和接受分配电能的场所。分为区域变电所、地区变电所和终端变电所等。配电所：只接受和分配电能，不变换电压。电力用户：消耗电能，将电能转换成其他形式能量。2工业企业供电系统 总降压变电所：将35110kV的供电电压变换为610kV的高压配电电压，给厂区各车间变电所或高压电动机供电。 区域变电所：电压等级高，变压器容量大，进出线回路数多，由大电网供电，高压侧电压为330750kV，全所停电后，将引起整个系统解列甚至瓦解；地区变电所：由发电厂或区域变电所供电，高压侧电压为110220kV，全所停电后，将使该地区中断供电；终端变电所：是电网的末端变电所，主

11、要由地区变电所供电，其高压侧为35110kV，全所停电后，将使用户中断供电。 二、变电所的类型配电所：只接受和分配电能，不变换电压。工厂供配电系统：由总降压变电所、高压配电线路、车间变电所、低压配电线路及用电设备组成。 车间变电所：将610kV的电压降为380/220V，再通过车间低压配电线路，给车间用电设备供电。 配电线路：分为厂区高压配电线路和车间低压配电线路。 车间变电所可分为以下几种类型（图1-6）：附设式变电所（14）车间内变电所（5）独立变电所（7）露天变电所（6）地下变电所杆上变电所图1-6 车间变电所的类型 江苏谏壁发电厂始建于1959年，于1987年9月全部建成，共安装10台

12、机组，总容量162.5万千瓦，年发电量在100亿度左右，成为80年代末到90年代初国内最大的火力发电厂。 浙江北仑发电厂是我国目前最大的现代化火力发电厂，总装机容量为300万千瓦(5600MW)，工程于1988年1月正式开工建设，2000年9月全部建成发电。年发电量167亿度，为浙江省各类发电厂发电总量的四分之一，其中两台机组的发电量就能满足宁波市全部用电所需。北仑发电厂主控制室北仑发电厂汽轮机房 张家口发电总厂成立于1988年8月，由下花园发电厂和沙岭子发电厂合并而成，位于张家口市东南14km，距首都北京170km，距煤都大同180km。发电厂总装机容量240万千瓦（8300MW），通过50

13、0kV双回线向北京供电，同时兼顾地方用电，担负着北京地区1/4电力负荷的供电任务。张家口发电总厂夜景厂区景色汽轮机房葛洲坝27孔泄洪闸葛洲坝水电站 葛洲坝水电站是长江干流上修建的第一座大型水电工程，是三峡工程的反调节和航运梯级。电站始建于1970年，共有机21台机组，总装机容量271.5万千瓦，年发电量157亿度。电站以500kV和220kV输电线路并入华中电网，并通过500kV直流输电线路向距离1000km的上海输电120万千瓦。 南美伊泰普水电站是二十世纪最大的水电站 ，位于巴西和巴拉圭交界处的巴拉那河上，从1974年5月开始修建，于1991年5月竣工，由巴西与巴拉圭共建。总装机容量12.

14、6GW（18700MW），年发电量790亿度。水电站坝身长7.7公里，坝高196米（相当于 65层楼的高度）。三峡水电站效果图 长江三峡水电站坝长2309m，坝高185m，水头175m，总库容393亿立方米，总装机容量18.2 GW（26700MW），年发电量86.5TWh；库区将淹没耕地36万亩，淹没城镇129座，需安置迁移人口113万；电站于93年起步，首批机组于2003年10月发电，以后每年投产4台机组（280MW），2009年全部机组建成投产。三峡电站发出的强大电力将送往华中、华东地区和广东省。电站将引出15条超高压交流输电线路，其中3条线路通过换流站将交流电转换成直流电后，再通过50

15、0k直流输电线路，2条送往华东、1条送往广东。 三期导流图三峡大坝模型三峡大坝由多个功能模块组成，从左至右（面向下游）依次为永久船闸、升船机、泄沙通道（临时船闸）、左岸大坝及电站、泄洪坝段、右岸大坝及电站、山体地下电站等。升船机的最大提升高度为113米，供3000吨以下船只通过大坝，用时约40分钟；永久船闸是双线五级船闸，供3000吨以上船只从这里翻过大坝，用时约3小时。三峡工程综合效益防洪：三峡水库正常蓄水位175米，总库容393亿立方米，防洪库容221.5亿立方米，能有效地控制长江上游洪水，保护长江中下游荆江地区1500万人口、2300万亩土地，是世界上防洪效益最为显著水利工程。发电：三峡

16、水电站装机总容量为1820万kW，年均发电量847亿kWh。以直线距离1000公里为半径，全国除辽宁、吉林、黑龙江、新疆、西藏、海南、台湾7省区外，其余地区的主要城市和工业基地都在这个范围内。如图所示 航运：它将改善航运里程660公里，使重庆至宜昌航道通行的船队吨位由现在的3000吨级提高至万吨级，年单向通过能力由1000万吨提高到5000万吨。三峡双线五级船闸 三峡船闸全长6.4公里，可通过万吨级船队，单向年通过能力5000万吨。船闸主体段闸首和闸室分南北两线，每线船闸主体段由6个闸首和5个闸室组成，每个闸室长280米、宽34米。而船闸人字门是名副其实的“天下第一门”，单扇门宽20.2米，高

17、38.5米，厚度3米，面积有两个篮球场那么大，重达850多吨。 广州抽水蓄能电站为目前世界上最大的抽水蓄能电站 ，是为大亚湾核电站安全经济运行而建设的配套工程，同时还承担着广东、香港电网的调峰填谷和事故备用的任务。电站总装机总装机容量2.4 GW（8300MW），分两期建设，每期4台，设计水头535m，电站一期工程于1989年5月25日开工且1993年6月29日1号机投产，二期工程于1994年9月12日开工，至2000年3月14日8号机投产。三峡的供电范围秦山核电站位于东海之滨美丽富饶的杭州湾畔，是中国第一座依靠自己的力量设计、建造和运营管理的压水堆核电站，总装机容量2300MW。1985年3

18、月动工，1991年12月首次并网发电。它的建成使我国成为继美、英、法、前苏联、加拿大、瑞典之后世界上第七个能够自行设计、建造核电站的国家。 秦山核电站主控制室秦山核电站汽轮机房 大亚湾核电站位于深圳市东部大亚湾畔，为我国目前最大的核电站。大亚湾核电站是我国引进国外资金、设备和技术建设的第一座大型商用核电站。核电站安装有两台单机容量为900 MW的压水堆反应堆机组。1987年8月7日工程正式开工，1994年2月1日和5月6日两台机组先后投入商业营运。大亚湾核电站每年发电量超过100亿度，其中七成电力供应香港，三成电力供应广东电网。大亚湾核电站电站设备太阳能发电系统的组成太阳能电池板：将太阳的辐射能转换为电能。太阳能控制器：控制整个系统的工作状态，对蓄电池起到过充电保护、过放电保护的作用。蓄电池：在有光照时将太阳能电池板所发出的电能储存起来，到需要的时候再释放出来。 逆变器：将太阳能发电系统所发出的直流电能转换成交流电能。 光电板控制器逆变器配电线路负载蓄电池达板城风力发电厂装机容量7.23万千瓦，占全国的30%。 羊八井电厂是我国最大的地热电厂，总装机容量为25.18MW，水温约150，担负拉萨地区50%的供电任务。电站由5眼地热井供水，单井产量为75160立方米小时。羊八