电力工程基础

电力工程基础
第一讲（2学时）
一、内容介绍
1.概论
2.发变电站一次系统
3.二次系统——继电保护
4.过电压及防护
二、讲述内容
第一章概论
1.中国电力工业的发展史
1875年巴黎建成第一家发电厂（世界电力时代来临）；1879年上海点亮第一盏电灯；1882年上海创办了中国第一家公用电业公司——上海电气公司。

截止2006年末，我国发电装机容量达到6.22亿KW，多年保持世界第二的水平，其中，火电达到4.841亿千瓦，约占总容量77.82%；水电达到1.286亿千瓦，稳居世界第一。

我国的三峡水电站总装机容量是1820万千瓦，是世界装机容量最大的水电站。

（现状）我国基本上进入大电网、大电厂、大机组、高电压输电，高度自动控制的新时代。

（我国电力行业不比世界落后，电压等级和机组容量等）
能源结构优化开发清洁能源。

在2020年，火电发电比例要下降，煤油对空气有污染，能源消耗大；大量增加核电，我国在沿海一带选核电厂的场地，动工规划当中，重点
发展核电；新能源大量增加。

2.电力工业在国民经济中的地位
电力工业的发展水平是反映国家经济发达程度的重要提高电压等
级，要联网
标志，人均用电量是衡量现代生活水平的重要标志，建设电网。

电力行业是国民经济发展的先行基础行业，大停电美国29小时，损失300亿美元。

3.电力系统概述——基本概念的介绍
（1）电力系统的组成：
电力网：发电设备和用电设备之间输送和分配电能的网络。

变压器+输电线路
电力系统：由发电机、升降变压器，各种电压等级
的输电线路和广大用户的用电
设备所组成的统一整体。

发电成+变电所+输电线路+用户 动力系统：电力系统加上带动发电机转动的动力部分。

（2）电力系统 电力系统+动力装置
电力系统的电压等级：
为什么有这么多级别，确定等级的依据：功率，距离。

输送功率：
输电线路是电缆线或架空线，由金属材料制成，发热
产生损耗
△P=3I^2R=P^2pL/U^2cos^2ΨS pl大而△P一定的
情况下，只能提高电压等级U电压等级不能太多，级
差也不能过多过少。

同系统中电压等级不宜过多或过少，级差不宜过大，
介绍常用电压等级：
额定电压：能保证电气设备正常运行，且具有最
佳技术指标和经济指标的电压，称为额定电压。

注意：
3kv及以上的高电压均指三相交流系统的线电压
P10表1-1
架空输电线路的额定电压与输送功率和输送距离的
关系：P12表1-2。

距离短，功率低——低电压等级。

距离长，功率高——高电压等级。

（3）电力网的分类
超高压电力网：330—750kv，300—1000km
区域电力网：110—220kv，50—300km
地方电力网：35—110kv，50km之内
（4）发电厂和变电所的类型及特点：
发电厂的基本形式：火电厂，水电站，核电站，风力电站，
抽水储能电站……
●火电厂：
煤、石油、天然气燃烧使汽轮机转动，带动发电机发电，切割磁力线转化为电能。

化学能热能机械能电能分为：凝气式发电厂（专供发电）
热电厂（发电兼供热）离受热地近
火电发电量占全部发电量的83%，其中燃煤70%，烧油25%，
其他5%我国煤矿资源丰富。

火电厂的特点：
○1布局灵活，装机容量大小可按需要决定
○2一次性建设投资少，建造工期短，发电设备年利用小时数高
○3耗煤量大，单位发电成本比水电厂高3~4倍
○4动力设备多，控制操作复杂
○5大型机组停机到开机并带滞满负荷时间长，附加耗用大
量原料
○6担负急剧升降负荷时，需要付出附加燃料消耗代价
○7若担任调峰，调频事故备用，则相应事故增多，强迫停运率增高，厂用电率增高，应尽可能担负较均匀负荷
○8对空气，环境污染大
●水电站
利用水势能和动能转换为电能
从河流较高处或水库内引水，利用水的压力或流速冲动水轮机旋转，将水能转变为机械能，然后由水轮机带动发电机旋转，将机械能转换为电能。

特点：
○1可合理利用水资源
○2发电成本低
○3运行灵活
○4可存储、调节
○5不污染环境
○6投资较大，工期长
○7受水文条件制约
○8淹没土地，生态环境
●抽水储能电站
实质相当一个极大容量的交流储电装置，改善系统运行调
度。

利用丰水期或系统低各负荷时的富余电力抽水到上游水
库存储；高峰负荷或枯水期时，放水发电的水电站，填谷调峰电源。

在以火电、核电为主的系统中，建设适当比例的抽水储能电站可提高系统运行的经济型和可靠性。

●核电站
利用铀（或钚）在反应堆核裂变
热能汽轮机（机械能）电能
Eg：泰山核电站大亚湾核电站
●风力发电
●变电所类型
（5）电力用户
失（如医院等重要用户）
Ⅱ类：供电中断，大量减产(如工业用户，生产出次品)
Ⅲ类：可停电（如民用电，电力紧张时需要拉闸限电）
4学习内容：
发变电站一次系统
二次部分——电力系统继电保护
电力系统过电压与绝缘配合
电气设备：由作用不同可分为：
二次设备：对一次设备和系统的运行状态进行监测和控制保护的设备
一次设备（直接与发配电电路相连接的设备）：
>进行能量转换的设备：发电机G，变压器T，电动机
（变换能量）
>接通和断开电路的开关设备：断路器QF，隔离开关QS，熔断器FU，负荷开关
>限制电流和防止过电压的设备：电抗器（架空线路上），避雷器（埋地下）
>载流导体：传输电能的裸导体
>接地装置：工作接地，保护接地，等都与埋入地中的接地装置相连，保证电力系统正常运行或保护人身安全
二次设备（对一次设备，其他设备的工作进行监测和控制保护的设备）
>仪用互感器：將高电压、大电流转换成低压小电流。

如电压（流）互感器（实质变压器）
>继电保护和自动装置：反映一次设备故障和不正常工作状态（然后去控制。

若电力系统发生故障，就应该把故障切除；若电压过高或频率不稳定，自动装置动作、调整）。

深入介绍电流保护
>测量电气参数的设备：电压表电能表
>直流电源设备：供给控制保护用的直流电源
>操作电器，信号设备及控制电缆等
电力系统过电压与绝缘配合：
第二讲（2学时）
一次设备在正常运行状态下，只需承受额定电压即可，但由于雷电、操作故障及系统各参数配合不当等原因，电力系统中某些部分电压可能升高，有时会大大超过正常状态下的数值
大气过电压：雷云放电（几千~几万千伏）过电压
内部过电压：操作过电压、谐振过电压，可达相电压的2.5~4倍
一次部分学习内容：
电力系统中性点运行方式
电气主接线
发电厂与变电所自用电
配电装置
波动过程
雷电及防雷设备
输电线路的防雷
发电厂和变电所的防雷保护
内部过电压
二次部分学习内容：
继电保护和自动装置：反映一次设备故障和不正常工作状态（然后去控制。

若电力系统发生故障，就应该把故障切除；若电压过高或频率不稳定，自动装置动作、调整）。

深入介绍电流保护
第一章小结：
了解我国电力发展概况；
掌握电力系统基本概述。

了解发电厂、变电站的常见类型；
掌握额定电压的确定方法。

第二部分：电力系统中性点运行方式。