什么是电力系统（PPT61页)

电力系统基础知识福建瑞森化工有限公司21、什么是电网？什么是电力系统？3电力网：由变电所和不同电压等级输电线路组成的网络。电力系统：由发电机、变压器、输电线路以及用电设备（或发电厂、变电所、输配电线路以及用户），按照一定的规律连接而组成的统一整体。发电厂：生成电能变电所：变换和分配电能输配电线路：输送电能用户：消费电能动力系统：在电力系统的基础上，把发电厂的动力部分（例如火力发电厂的锅炉、汽轮机和水力发电厂的水库、水轮机以及核动力发电厂的反应堆等）包含在内的系统。4电力网：按电压等级的高低、供电范围的大小的分类地方电力网：电压等级在35kV及以下，供电半径在20~50km以内区域电力网：电压等级在35kV以上（一般为110kV~220kV），供电半径超过50km，联系较多发电厂的网络超高压远距离输电网：电压等级为330kV~500kV的网络，其主要任务是把远处发电厂生产的电能输送到负荷中心，同时还联系若干区域电力网形成跨省、跨地区的大型电力系统变电所：按其在电力系统中的地位分类枢纽变电所：中间变电所：地区变电所：终端电站所：5发电用电输电变电配电RTURTURTU数据采集和传输应用服务器电网调度6超高压远距离输电网地方电力网区域电力网110kV~35kV~35kV500kV220kV110kV10kV水力发电厂火力发电厂变电所A：枢纽变电所C：地方变电所D：终端变电所B：中间72、电力系统的电压等级8电力变压器额定电压/kV电力系统额定电压/kV发电机额定电压/kV一次绕组二次绕组电气设备最高电压/kV33.153及3.153.15及3.33.666.306及6.306.3及6.67.21010.5010及10.510.5及11.012-13.8013.80--15.7515.75--18.018.0-2020.020.0-24-22.022.0--24.024.0-353538.540.560606672.5110110121126220220242252330330363363500500550550750--8009500kV交流变电站、500kV直流变电站750kV交流变电站1000kV交流特高压和800kV直流特高压目前刚开始建设1000kV交流特高压有部分开始投入使用103、电力系统的行政划分。全国分2大电网：国家电网公司和南方电网公司。112002年以前电力系统划分跨省电力系统5个，独立省电力系统若干个122002年以后电力体制改革后的划分13国家电网公司14154、发电厂16一次能源是指直接由自然界采用的能源，如：煤、石油、天然气、水利资源、核原料等。二次能源是由一次能源经加工转换而获得的另一种形态的能源，如电力、煤气、蒸汽、焦碳等。一、发电厂的基本类型发电厂是把各种一次能源转换成二次能源（即电能）的场所。按照发电厂所消耗一次能源的不同，发电厂分为以下几种。1.火力发电厂以煤炭、石油、天然气等为燃料。⑴凝汽式火电厂：只生产电能，热效率低，仅为30%~40%。17火电厂外景18热电厂外景19⑵热电厂:既生产电能又生产热能。热电厂的热效率高达60%~70%。⑶燃气轮机发电厂：燃气轮机与汽轮机工作原理相似，所不同的是燃气轮机的工质是高温高压的气体而不是蒸汽。这些作为工质的气体可以是用清洁煤技术将煤炭转化成的清洁煤气，也可以是天然气等。2．水力发电厂水电厂是将水的位能和动能转换成电能的场所，也称水电站。水电站的类型可以分为：(1)堤坝式:一般河流水位的落差沿河流是分散的，为提高落差就需要在河流的上游修建拦河坝，将水积蓄、提高水头，进行发电。通常这类水电站又细分为坝后式和河床式两种。20坝后式水电站:发电机厂房建在坝后，全部水头的压力由坝体承受，水库的水由压力水管引入厂房，推动水轮发电机发电。图1-2坝后式水电站示意图21图1-3河床式水电站示意图河床式水电站:发电机厂房和挡水堤连成一体，厂房也起挡水作用。由于厂房修建在河床中，故称河床式。22图1-4引水式水电站示意图3．抽水蓄能电站抽水蓄能电站是一种特殊形式的水电站，具有水轮机-发电机和电动机-水泵两种可逆的工作方式。⑵引水式水电站:建在山区水流湍急的河道上或河床坡度较陡的地段，由引水渠道提供水头，一般不需要修建堤坝，或只修低堰，适用于水头比较高的情况。23(1)夜晚或周末低负荷时，抽水蓄能电站的机组作为电动机运行，利用电力系统富余的电能将下库的水抽到上库，以位能的形式将电能储存起来。(2)在电力系统的峰荷期间，抽水蓄能电站的机组又作为发电机运行，将上库的水放下来通过水轮机发电，用以担任电力系统峰荷中的尖峰部分，即起到调峰作用。图1-5抽水蓄能电站示意图24核电厂发电的原理与火电厂相似，都要有一个热源，将水加热成蒸汽，进而推动汽轮机旋转并带动发电机转动而发出电能。不同的是核电厂所用的热源不是煤或石油，它的热源是原子核的裂变能。4．核电厂核电是一种安全清洁的能源，利用它可以大大地节约煤和减少污染。一个1000MW的火电厂一天燃烧的煤是9600t，而相应1000MW的核电厂，一天只要3.3kg的U235，同样容量的电厂其用燃料量竟相差300万倍。利用铀(或钚）在反应堆核裂变热能→（汽轮机）机械能→电能25目前，中国有4座核电站11台机组运行浙江秦山核电站广东大亚湾核电站江苏田湾核电站岭澳核电站中国在建中核电站广东阳江核电站浙江南部的三门核电站辽宁红沿河核电厂江西彭泽核电厂a.消耗燃烧少b.燃烧时不需要空气助燃c.容量越大越经济d.有放射性污染•核电站特点：26大亚湾核电站27核电站远景28①太阳能热发电：它是将吸收的太阳辐射热能转换成电能的装置，其基本组成与常规火力电厂相似。②太阳能光发电：太阳能光发电不通过热过程而直接将太阳的光能转换成电能，其中光伏电池是一种主要的太阳能光发电形式，也叫光伏发电。光伏发电是把照射到太阳能电池上的光直接变换成电能的一种发电形式，它是目前太阳能发电研究的方向。（1）太阳能发电5．新能源发电太阳能发电、风力发电、地热发电、潮汐发电、生物质能发电及垃圾电厂等。29太阳能发电——光伏发电30将风能转换成电能的发电方式称为风力发电。风能属于再生能源，又是一种过程性的能源，无法直接储存，还具有随机性，所以对风能的应用技术上比较复杂。图1-８是风力发电装置的示意图。由此图可以看出风力发电机生产过程的简单描述。（2）风力发电图1-8风力发电装置的示意图1—风力机2—升速齿轮箱3—发电机4—控制系统5—改变方向的驱动装置6—底板7—塔架8—控制和保护装置9—基础10—电缆线路11—配电装置31风力发电厂32内蒙古风能储量全国第一目前，内蒙古建有辉腾锡勒、达里、锡林浩特等几个大型风力发电厂。截至2004年底，全区累计推广小型风力发电机15.8万台，解决了15万散居牧户的基本生活用电。截至2005年底，内蒙古风力发电厂总装机容量达到16.6万千瓦，居全国第一位，2006年风力发电总装机容量发展到100万千瓦。据内蒙古工业大学能源与动力工程学院刘志璋教授介绍，内蒙古10米高度可开发利用的风能储量为1.01亿千瓦，占全国总储量的40%，居全国首位；50米高度可开发利用的风能储量为2.02亿千瓦，占全国总储量的40%。但是，由于风电成本高、投资大、价格尚未确定以及缺乏自主研发的大型风机制造技术等，内蒙古目前已经开发利用的风能还不到风能总储量的1%。内蒙古风电开发正处在发展时期，到2010年计划发展为400万千瓦。33地球本身是个大热库，地热资源遍布世界各地。仅地表10公里以内就有可供开采的热能，地热能的储量很大，它的总量大约是煤炭的一亿七千万倍。但是，目前世界上实际能利用的地热资源很少，主要限于蒸汽田和热水田，这两者统称为地热田。地热电站是清洁的能源。它的发电成本比水电和火电都低，而且地热发电后排出的热水还可以供采暖、医疗、提取化学物质等利用，所以目前地热发电发展很快。（3）地热发电34地热发电厂35（4）潮汐发电利用潮汐的落差推动水轮机而发电称之为潮汐发电。即在海湾或河流入海口处筑起堤坝，涨潮时蓄水，高潮时关闭。退潮时形成足以使水轮机工作的落差时才开始放水，将蓄水放出，驱动水轮发电机发电。潮汐能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。海水涨落的周期为12小时25分钟，同时在海底造成三角流。36潮汐发电示意图37中国最大的潮汐发电站：浙江江厦潮汐电站，Pe=3200KW世界最大的潮汐发电站：法国北部LaRance河，Pe=240MW世界最高的潮汐发电站：加拿大Fundy高达39英尺，Pe=20MW世界首座海底潮汐发电站：挪威北部KvalsundPe=300KW385、变电站39变电所的基本类型变电所起着变换和分配电能的作用。从发电厂送出的电能一般经过升压远距离输送，再经过多次降压后才供给用户使用，所以电力系统中的变电所的数量多于发电厂，变压器的容量约是发电机容量的7~10倍。变电所分为发电厂的变电所（升压变电所）和电力网的变电所（降压变电所），根据变电所在电力系统的地位与供电范围，可以将其分为以下几类。1.枢纽变电所1)枢纽变电所位于电力系统的枢纽点，汇集着电力系统中多个大电源和多回大容量的联络线，连接着电力系统的多个大电厂和大区域。2)电压等级一般为330~500kV。3)枢纽变电所在系统中的地位非常重要，若发生全所停电事故，将引起系统解列，甚至系统崩溃的灾难局面。402.中间变电所1)中间变电所高压侧与枢纽变电所连接，以穿越功率为主，在系统中起交换功率的作用，或使高压长距离输电线路分段，它一般汇集2~3个电源，这样的变电所主要起中间环节作用。2)电压等级多为220~330kV，其中压侧一般是110~220kV，供给所在的多个地区用电并接入一些中小型电厂。3)当全所停电时，将引起区域电网解列，影响面也比较大。3.地区变电所1)地区变电所主要任务是给地区的用户供电，它是一个地区或城市的主要变电所。2)电压等级一般为110~220kV。3)若发生全所停电事故，只造成本地区或城市停电。414.终端变电所1)终端变电所位于输电线路的末端，靠近负荷点。2)高压侧电压多为110kV或者更低（如35kV），经过变压器降压为6~10kV电压后直接向用户送电。3)若发生全所停电事故，只是所供电的用户停电，影响面较小。分为：输电线路、配电线路三、电力线路42发电厂和变电所电气设备简述1．电气一次设备直接生产、转换和输配电能的设备称为电气一次设备。一、主要电气设备它们主要有以下几种：(1)生产和转换电能的设备如发电机、电动机、变压器等，它们是直接生产和转换电能的最主要的电气设备。43(2)接通或断开电路的开关电器为满足运行、操作或事故处理的需要，将电路接通或断开的设备，如断路器、隔离开关、接触器、熔断器等。(3)限制故障电流和防御过电压的电器如用于限制短路电流的电抗器和防御过电压的避雷器、避雷针、避雷线等。(4)接地装置用来保证电力系统正常工作的工作接地或保护人身安全的保护接地，它们均与埋入地中的金属接地体或接成接地网的接地装置连接。44(5)载流导体电气设备必须通过载流导体按照生产和分配电能的顺序或者说按照设计要求连接起来，常见的载流导体如母线、架空线、电力电缆等。(6)补偿装置如调相机、电力电容器、消弧线圈、并联电抗器等。它们分别用来补偿系统的无功功率、补偿小电流接地系统中的单相接地电容电流、吸收系统过剩的无功功率等。(7)仪用互感器如电压互感器和电流互感器，它们将一次回路中的高电压和大电流变成低电压和小电流，供给测量仪表和继电保护装置用。452．电气二次设备对电气一次设备进行测量、控制、监视和保护用的设备，称为电气二次设备。它们主要有：(1)测量仪表如电压表、电流表、功率表、电能表等，它们用以测量一次回路的运行参数。(2)继电保护及自动装置它们用以迅速反应电气故障或不正常运行情况，并根据要求切除故障、发出信号或作相应的调节。(3)直流设备直流设备主要用于供给保护、操作、信号