1电力系统概述

发电厂电气设备目录第一章电力系统概述第二章电力系统短路及其计算第三章电气主接线及设计第四章厂用电第五章载流导体的发热与电动力效应第六章导体及电气设备的原理与选择参考书目电力系统概述发电厂电气设备电力系统概述目录第一节电力系统基本概念第二节电力系统接线方式与电压等级第三节电力系统中性点的运行方式一、我国电力工业概况及发展趋势•我国近代电力工业的发展可以分为1950~1978年和1978年以后两个阶段。•在1950~1978年期间，新中国的建立为电力工业的发展创造了有利条件。•1978年后，中国开始实行改革开放政，电力工业更是以前所未有的速度向前发展。•目前，比较完备的电力工业体系已经初步建立，技术装备水平正在逐步提高。一、我国电力工业概况及发展趋势（1）装机容量发展•2002年5月我国安装在岭澳核电厂的100万kW级容量核电机组商业投产。•2003年7月7日，我国首台70万kW水轮机组在三峡水力发电厂顺利通过72小时试运行。世界最大的水力发电厂是三峡水力发电厂，总装机容量为1820万kW。•2004年4月20日我国首次引进的上海外高桥90万kW超临界机组投产，标志着我国单机装机容量跨入百万千瓦级的世界先进行列。一、我国电力工业概况及发展趋势（1）装机容量发展•2004年11月23日1时17分，华能沁北电厂1号机组顺利通过168小时试运，正式投入生产。这是我国首台60万kW国产化超临界燃煤机组投产。这标志着我国电站设备制造和电力工业装备水平从此迈上了新台阶。•2007年11月24日，以浙江华能玉环电厂4号超超临界燃煤机组顺利投产为标志，我国最大的100万kW级火力发电厂宣告建成投产。•拥有4台国产100万千瓦超超临界机组的华能玉环电厂工程是我国“863计划”中引进超超临界发电技术，实现国产化依托工程的国家重点建设项目。一、我国电力工业概况及发展趋势（1）装机容量发展•到年2013年底，全国发电设备装机容量达到12.3亿千瓦左右，超过美国。其中可再生能源3.6亿千瓦，火电8.6亿千瓦，核电1461万千瓦。资料显示，到2012年底我国发电装机容量为11.4亿千瓦，与美国基本持平。•这些都说明了我国电力工业已进入大机组、大电厂、大电网、超高压、高度自动化的发展时期和向跨大区联网、推进全国联网的新阶段。一、我国电力工业概况及发展趋势（2）电网骨架•除西北电网最高电压等级为330kV外，其他跨省电网和山东电网已建成500kV主网架。•全长146km的青海官亭—兰州东750kV输电示范工程在2005年10月投运，这是我国首条电压等级最高、世界海拔最高的输变电工程。•我国交流1000kV晋东南－南阳－荆门特高压交流试验示范工程于2009年1月6日正式投产；一、我国电力工业概况及发展趋势（2）电网骨架•2010年6月18日，直流±800kV直流输电工程云广特高压直流输电工程竣工投产。这是世界上第一条±800kV直流输电工程。•全国已经形成了东北电网、华北电网、华中电网、华东电网、西北电网和南方电网6个跨省（自治区、直辖市）的大型区域电网，并基本形成了完整的长距离输电电网网架。国家电网主网架示意图如图1-1所示。国家电网主网架示意图一、我国电力工业概况及发展趋势（3）发展趋势•今后，我国电力工业在火电、核电、水电、可再生能源发电以及电网建设等方面的发展方向如下。1）继续优化发展火电•火电包括了煤电、气电、热电联产及分布式电源等。•由我国能源资源赋存决定，以煤为主的能源结构，将维持很长时间，在相当长时间内我们都将坚持“以电为中心，以煤为基础”这一能源发展的基本思路。一、我国电力工业概况及发展趋势（3）发展趋势1）继续优化发展火电•因此调整电源结构，一方面要进一步提高电煤在总的煤炭消费中的比重，具体要根据煤炭在我国能源中的消费总量来确定；•另一方面要调整煤炭发电的技术结构，以提高能效、降低消耗、减轻排放。•具体包括如下几方面：一、我国电力工业概况及发展趋势（3）发展趋势1）继续优化发展火电•具体包括如下几方面：–要进一步提高大容量、高参数机组的比例；–进一步提高热电联产比重，机型选择要科学；–加大大型矿区煤电联合开发，扩大大型火电基地的规模效益与煤电产业上下游联合协调的联营效益；–加大煤炭清洁发电的技术开发力度；–要尽可能提高气电的比重，但重点应放在小型分布式发电。一、我国电力工业概况及发展趋势（3）发展趋势2）加快核电发展，提高核电在电源结构中的比重•面对当前日益紧迫的环境和气候问题，调整能源结构，大力发展核电，以核能替代化石燃料是重要的方向，是走向低碳，实现温室气体减排的现实出路。•同时也是在经济衰退期用于拉动经济，扩大就业其影响面和带动力都是较大的产业。•我国核电的发展差距很大。核能发电量只占全国总电量的1.9%，而世界核电的比重平均在15％~16%，发达国家在20％以上，高的达70％~80％。一、我国电力工业概况及发展趋势（3）发展趋势3）继续大力开发水电•2008年我国水电装机容量达1.6亿kW左右，开发率为技术可开发5.4亿kW的29.6%，与发达国家都在70％左右的开发率相比，还是处于比较低的水平，水电开发的潜力还很大。•今后水电开发重点仍是黄河上游、金沙江及长江上游和澜沧江等正在开发的河段，同时要做好黄河北干流、黑山峡及怒江开发的前期准备，以及黑龙江的合作开发等。一、我国电力工业概况及发展趋势（3）发展趋势3）继续大力开发水电•西藏地区“十二五”规划是要加快雅鲁藏布江中游河段干支流的藏嘎、藏木和拉萨河的巴河等中小型电站的开发，以适应西藏地区自身用电的需要。•水电开发要高度重视生态保护，实现环境友好，做好移民工作，确保社会和谐。•坚持在开发中保护，在保护中开发的原则。一、我国电力工业概况及发展趋势（3）发展趋势4）积极发展可再生能源发电•当前除了水电以外的可再生能源，技术成熟、可以大规模开发的是风能发电、太阳能发电与生物质能发电三种，由于其资源具有分散性和能源密度较低特点，因此其利用方式宜以分布或面向终端供电为主。一、我国电力工业概况及发展趋势（3）发展趋势5）进一步加强电网建设•从电力行业内部结构来看，处理好电源与电网的关系十分必要。•长期以来，电网一直是个薄弱环节。这既是受长期的重发轻供的影响，电网投资不足等所造成的，也由于能源产地越来越远离负荷中心及可再生能源等间歇电源与分布式电源的发展，信息化的发展与工业化的融合的要求等，给电网的规划建设带来新的问题。二、动力系统及电力系统的相关基本概念•电力系统–发电机把机械能转化为电能，电能经变压器和电力线路输送并分配到用户，在那里经电动机、电炉和电灯等设备又将电能转化为机械能、热能和光能等。–这些生产、变换、输送、分配、消费电能的发电机、变压器、电力线路及各种用电设备等联系在一起组成的统一整体就是电力系统。–与电力系统一词相关的还有电力网和动力系统。二、动力系统及电力系统的相关基本概念•电力网–电力网指电力系统中除发电机和用电设备外的部分，由变压器和电力线路组成。–电力网按其职能分为输电网和配电网。•输电网–输电网一般是由220kV及以上电压等级的输电线路和与之相连的变电所组成，是电力系统的主干部分。它的作用是将电能输送到距离较远的各地区配电网或直接送给大型工厂企业。二、动力系统及电力系统的相关基本概念•配电网–配电网是由110kV及以下电压等级的配电线路和配电变压器组成，其作用是将电能分配到各类用户。–110kV和35kV为高压配电，10kV为中压配电，380V/220V为低压配电。二、动力系统及电力系统的相关基本概念•变压器按其功能分为升压变压器和降压变压器。•升压变压器–升压变压器将电能由一个较低的电压级升高到一个较高的电压级以利于传输。•降压变压器–降压变压器将电能由一个较高的电压级降到一个较低的电压级以利于分配或使用。二、动力系统及电力系统的相关基本概念•电力线路按其结构分为架空线路和电缆线路。•架空线路–架空线路由杆塔、绝缘子和金具将导线、避雷线及中性线架设在地面之上；•电缆线路–电缆线路则敷设在地下。二、动力系统及电力系统的相关基本概念•动力系统–动力系统就是电力系统和动力部分的总和。•动力部分–所谓动力部分，指火力发电厂的锅炉、汽轮机、热力网和用热设备，水力发电厂的水库和水轮机，核电厂的反应堆等。–所以电力网是电力系统的一个组成部分，而电力系统又是动力系统的一个组成部分。二、动力系统及电力系统的相关基本概念•动力部分–然而，现在习惯上所用的术语不是很严格，动力系统这个概念基本上已不再使用，广义的动力系统是由动力部分、发电机、变压器和用电设备，以及测量、保护、控制装置乃至能量管理系统所组成的统一整体。–图1-2所示为动力系统、电力系统和电力网示意图。动力系统、电力系统和电力网示意图二、动力系统及电力系统的相关基本概念•电力系统接线图–电力系统接线图有两种：电气接线图和地理接线图。•电气接线图–电气接线图反映电力系统中各个发电机、变压器、母线及线路等元件之间的电气联系，但不能反映各发电厂和变电所的相对地理位置。虽然现代电力系统为三相交流系统，但为简明起见，电力系统的电气接线图一般用单线图表示。–图1-2就是电气接线图，图中还包含有直流输电网络，它由三相交流变压器、整流器、逆变器及直流输电线路组成。二、动力系统及电力系统的相关基本概念•电力系统接线图–电力系统接线图有两种：电气接线图和地理接线图。•地理接线图–地理接线图是按一定比例表示各发电厂和变电所的相对地理位置、电力线路的路径以及它们之间的相互连接关系，但它不能完全显示各电力元件之间的连接情况。–因此，两类接线图常常配合使用，互为补充。–图1-3是地理接线图。地理接线图电力系统的基本概念2006年湖南220kV及以上电网规划地理接线图三、电力系统运行的特点及基本要求（1）电力系统运行的特点•与其他工业产品相比，电能的生产、输送、分配和消费有着极明显的特殊性，主要有以下几个特点。1）电能与国民经济各个部门的关系都很密切2）电能不能大量储存三、电力系统运行的特点及基本要求（1）电力系统运行的特点3）快速性–由于电能的传播速度接近光速，所以它从一处传至另一处所需的时间极短；–电力系统从一种运行方式转变到另一种运行方式的过渡过程非常快；–电力系统中的事故从发生到引起严重后果所经历的时间常以秒甚至毫秒计；从发生故障到系统失去稳定性通常也只有几秒的时间；因事故而使系统全面瓦解的过程一般也只以分钟计。三、电力系统运行的特点及基本要求（1）电力系统运行的特点3）快速性–所以为了使设备不致因暂态过程的发生而招致损坏，特别是为了防止电力系统失去稳定或发生崩溃，必须在系统中采用相应的快速保护装置和各种自动控制装置。三、电力系统运行的特点及基本要求（2）电力系统运行应满足的基本要求•根据以上的特点，对电力系统的运行有以下三点基本要求。1）保证安全可靠地持续供电•电力系统供电的中断将使生产停顿，生活混乱，甚至危及设备和人身的安全，造成十分严重的后果。•所以，电力系统首先必须满足安全可靠地持续供电。•电力系统运行的安全性和可靠性是两个不同的概念。三、电力系统运行的特点及基本要求（2）电力系统运行应满足的基本要求1）保证安全可靠地持续供电•安全性–安全性是指要保证系统本身设备的安全，不论在正常运行情况还是在事故情况下均应如此。•可靠性–可靠性是指保证对用户的长时间不间断持续供电的概率指标。三、电力系统运行的特点及基本要求（2）电力系统运行应满足的基本要求1）保证安全可靠地持续供电•为了提高电力系统的安全可靠性，要求系统必须有足够的电源容量和合理的布局；而且电网的结构也必须合理。•为此，在输电系统中大都采用环行网络，在配电网络中，大都采用“闭环结构开环运行”的方式，即网络本身是环形的，但在正常运行情况下，断开其中的一些线路，使它呈辐射形，而在发生故障后则通过开关操作将失去电源的负荷转移到其他线路上去。三、电力系统运行的特点及基本要求（2）电力系统运行应满足的基本要求1）保证安全可靠地持续供电•虽然保证对用户的持续供电非常重要，但并不等于说所