电力系统简介

第一章绪论第一节我国电力工业的发展概况第二节发电厂和变电所的类型第三节发电厂变电所电气设备概述思考题与习题第一节我国电力工业的发展概况电能具有便于输送、分配、使用、控制等优点，被广泛应用于现代工农业、交通运输、科学技术、国防建设及人民生活中，已成为不可缺少的二次能源。电力工业的发展水平已成为衡量一个国家综合国力和现代化水平的重要标志。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。到2005年底，我国发电装机总容量为5亿千瓦时。预计到2007年底，我国发电装机容量将达到7亿千瓦时。我国装机容量和发电量均位列世界第二。第二节发电厂和变电所类型一、发电厂类型■火力发电厂■水力发电厂■风力发电厂■核电厂■太阳能发电二、变电所类型■枢纽变电所■中间变电所■地区变电所■终端变电所1.能量转换过程燃料的化学能→热能→机械能→电能2.火力发电厂三大主机锅炉汽轮机发电机3.火力发电厂分类凝气式火力发电厂，生产过程示意图见1-1热电厂▉火力发电厂▉火力发电厂—凝汽式火电厂生产过程示意图▉水力发电厂1.能量转换过程水能（势能）→机械能（动能）→电能2.水力发电厂分类（1）根据集中落差的方式：堤坝式（如图1-2河床式水电厂）引水式混合式（2）根据运行的方式：有调节水电厂无调节水电厂抽水蓄能水电厂▉水力发电厂—河床式水力发电厂▉核电厂核电厂是利用核能发电的电厂，这是一种大有发展前途的新能源，一般建在自然资源匮乏的缺电地区。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。图1-3是核电厂发电方式示意图。原子核反应堆是核电厂的核心部分，它是一个可以被控制的核裂变装置，以铀—235或铀—238（或铀—239）为燃料。核反应堆又分为压水堆、重水堆、石墨堆等类型。我国已建成发电的核电厂有大亚湾和秦山核电厂。▉核电厂—核电厂生产过程示意图▉变电所类型电力系统的组成结构：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。图1-4是一个电力系统与电力系统示意图。▉变电所类型—电力系统与电力网示意图▉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330～500kV。这种变电所一旦停电，将造成大范围停电，引起系统解列，甚至整个系统瘫痪。因此，枢纽变电所对电力系统运行的稳定和可靠性起着重要作用。说明：330kV电压为非国际标准电压等级。在我国电力系统中只有个别输电线路在使用。▉中间变电所中间变电所的电压等级一般为220～330kV，汇集2～3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。这样的变电所在系统中主要起中间环节的作用，故称中间变电所。全所停电后，将引起区域电网的解列。▉地区变电所和终端变电所地区变电所地区变电所的电压等级一般为110～220kV，主要向一个地区用户供电，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，接近负荷处，电压等级一般为35～110kV，经降压后直接向用户供电。降压后的电压一般为10kV和0.4kV，分别向不同的用户供电。第三节发电厂、变电所电气设备概述一、电气一次设备二、二次设备三、电气设备的主要额定参数■额定电压（kV）■额定电流（kA）■额定容量（kVA）▉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。如发电机和变压器等。（2）接通或断开电路的开关设备。（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。如电抗器和避雷器等。（6）接地装置。▉二次设备在电力系统中为了能对电气一次设备和系统的运行状况进行测量、控制、保护和监察而需要一些专门的设备，通常把这些设备称为电气二次设备。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，用于测量一次电路中的电气参数。（2）继电保护及自动装置。如各种继电器和自动装置等，用于监视一次系统的运行状况，迅速反应不正常情况并进行调节或作用于断路器跳闸，切除故障。（3）直流设备。如直流发电机、蓄电池组、硅整流装置等，为保护、控制和事故照明等提供直流电源。▉电气设备的主要额定参数—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。我国规定的额定电压，按电压高低和使用范围分为三类。第一类额定电压第一类额定电压是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。▉电气设备的主要额定参数—额定电压第二类额定电压第二类额定电压是100～1000V之间的电压等级。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。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。▉电气设备的主要额定参数—第三类额定电压▉电气设备的主要额定参数—第三类额定电压对表1-3进行分析，可以发现存在以下规律：（1）用电设备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）变压器一次线圈是接受电能，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（副线圈）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%。但在3、6、10kV电压时，由于这时相应的配电线路距离不长，二次线圈的额定电压仅高出电网电压5%。▉电气设备的主要额定参数—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。说明：周围环境温度一般指20℃。▉电气设备的主要额定参数—额定容量发电机、变压器和电动机额定容量的规定条件与额定电流相同。变压器的额定容量都是指视在功率（kV·A）值，表明最大一线圈的容量；发电机的额定容量可以用视在功率（kV·A）值表示，但一般是用有功功率（kW）值表示，这是因为拖动发电机的原动机（汽轮机、水轮机等）是用有功功率表示的；电动机的额定容量通常用有功功率（kW）值表示，因为它拖动的机械的额定容量一般用有功功率表示。