第1章(概论)

220 kV、330 kV、500 kV等。
用电设备的额定电压：
与同级电网的额定电 压相同。 发电机的额定电压： 比同级电网的额定电 压高出5%。
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图1-7 供电线路上的电压变化示意图
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变压器的额定电压
其中5%用于补偿变压器满 可以不考虑线路上的电 接在电网中时：其额定电压与电 载供电时一、二次绕组上 压损失，只需要补偿满 的电压损失； 另外5%用于 网的额定电压相同。 载时变压器绕组上的电 一次绕组： 补偿线路上的电压损失， 压损失即可，用于 用于35kV及以上线路 直接与发电机相连时，其额定电 10kV及以下线路
可以减少系统的总装机容量。 可以减少系统的备用容量。 可以提高供电的可靠性。 可以安装大容量的机组。 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。
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我国电网分布图
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五、对电力系统的基本要求
保证供电的可靠性。 保证良好的电能质量。 为用户提供充足的电能。 提高电力系统运行的经济性。
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1.2 发电厂和变电所的类型
一、发电厂的类型
1．火力发电厂
火电厂的燃料：煤炭、石油、天然气等。 能量转换过程：化学能→热能→机械能→电能。 火电厂的组成：
压与发电机的额定电压相同。 当变压器二次侧供电线路较长时： 应比同级电网额定电压高10% 当变压器二次侧供电线路较短时： 应比同级电网额定电压高5%
二次绕组：
我国公布的三相交流系统的额定电压见表1-1。
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例1-1 已知下图所示系统中电网的额定电压，试确
法国郎斯潮汐电站
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江厦潮汐电站
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能源政策 大部分国家以火电为主 以水电为主的国家是加拿大等（60％以上） 以核电为主的国家是法国等（78％以上） 我国能源发展战略 有序开发水电 优化发展煤电
大力推进核电
适度发展天然气发电
积极发展新能源发电������
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 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
三、电能质量
1. 电能质量的概念
频率偏差 额定频率：50Hz 允许偏差：正常允许偏差为±0.2 Hz，当容量较 小时可放宽到±0.5 Hz
电压偏差：指用电设备的实际电压与额定电压之
差，用占额定电压的百分数来表示。
U UN U % 100 % UN
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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、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 核电厂的能量转换过程：核燃料的裂变能→热能 →机械能→电能。
核电厂的组成：核反应堆、汽轮机、电力系统
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成，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。
输电线路（220kV及以上）
电力线路
高压配电线路（110kV） 配电线路
中压配电线路（6～35kV） 低压配电线路（380/220V）
电力用户：消耗电能，将电能转换成其他形式能量。
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二、建立大型电力系统的优点
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二、变电所的类型
枢纽变电所
变电所：由电力变压器和配电装置所组成，起着 变换电压、交换和分配电能的作用。 区域变电所：高压侧电压为330～750kV 。 地区变电所：高压侧电压为110～220kV 。 终端变电所：高压侧为10～110kV 。
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。
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
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图1-5 轻水碓核电厂生产过程示意图由双回路系统构 a）沸水碓 b）压水碓
成，两个回路各 自独立循环，不 会造成设备的放 射性污染
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电压偏差的危害
电压低：寿命延长，但发光效率降低，照度下降； 白炽灯 电压高：发光效率增加，但使用寿命大大缩短。
由于M∝U2，电压低时，转矩急剧减小，电 电动机： 流增大，使电动机绕组绝缘过热受损，缩短使用寿命。 电压偏差的允许值：见GB12325-1990《电能质量 供电电压允许偏差》。 电压波动与闪变：电压波动是指电网电压短时、
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MW、GW计。
4. 额定频率：50Hz
5. 电压等级：指系统中电力线路的额定电压，以kV计 。
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四、电力系统的特点
电能不能大量储存。 电力系统的过渡过程十分短暂。 与国民经济各部门的关系密切。
锅炉：燃料→灰渣，风（空气）→烟气
汽轮机：水 蒸汽、循环水（冷水 热水）
电力系统：发电机、变压器、输电线路等。
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火电厂生产过程视频
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图1-3 凝气式火电厂生产过程示意图
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火电厂是我国目前最主要的电源，比例大于75%。
快速的变动，用电压最大值与最小值之差对电网额
定电压的百分比表示，即
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U max U min U % 100% UN
配电所：只接受和分配电能，不变换电压。
工业企业供电系统：由总降压变电所（或高压配 电所）、车间变电所、高压配电线路和低压配电线 路等组成。
201所：将35～110kV的供电电压变换为6～
10kV的高压配电电压。（有室内型和室外型） 车间变电所：将6～10kV的电压降为380/220V的。 附设式变电所（1~4） 车间内变电所（5）
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， 3MW（10万千瓦） 1GW=10 以MW、GW计。 3
1MW=10 kW （1000千瓦）
2. 年发电量：指系统中所有发电机组全年实际发出电能 的总和，以MW· h、GW· h、TW· h计。
1MW· h =103kW· h （千度）， 1GW· h =103MW· h（100万度） 1TW· h =103GW· h（10亿度），1kW· h=1度
坝后式：如三门峡、刘家峡、 丹江口、三峡水电站 河床式：如葛洲坝水电站
水电厂的组成：水库、水轮机、电力系统
水电厂生产过程视频
图1-4 堤坝式水电厂生产过程示意图
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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 长江三峡水电站 南美伊泰普水电站 广州抽水蓄能电站
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太阳能发电的优点：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 。 风力发电：风力的动能→ 机械能→电能 风力发电的优点：是一种取之不尽的自然能源； 有一定的随机性和不稳定性，必须配有蓄能装置。 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）
图1-1
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从发电厂到用户的送电过程
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工业企 业 供电系 统
图1-2 电力系统示意图
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发电厂：生产电能，将一次能源转换成二次能源， 分为火、水、核、风、太阳、地热等发电厂。
电力网：由不同电压等级的电力线路和变电所组
变压器T1 ~ 的二次侧 供电距离较长，其 10kV 额定电压应比线路 额定电压高10%
110kV
变压器T1的一次绕组与 M 发电机直接相连，其一 次侧的额定电压应与发 电机的额定电压相同
T2
6kV
变压器T2的二次侧供 电距离较短，可不考 U2N=1.1×110=121（kV） 虑线路上的电压损失
二、电压等级的选择 电力网的额定电压、传输功率和传输距离之间的 关系见表1-2。 220 kV及以上：用于大型电力系统的主干线。
独立变电所（7）
露天变电所（6） 地下变电所 杆上变电所
变电所图片
图1-6 车间变电所的类型
配电线路：厂区高压配电线、车间低压配电线。
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1.3 电力系统的电压与电能质量
一、电力系统的额定电压 电力网的额定电压：我国高压电网的额定电压等
级有3kV、6 kV、10 kV、35 kV、63 kV、110 kV、
110kV：用于中小型电力系统的主干线。
35kV：用于大型工业企业内部电力网。
10kV：常用的高压配电电压，当6kV高压用电设 备较多时，也可考虑用6kV配电。
3kV：仅限于工业企业内部采用 。 380/220V：工业企业内部的低压配电电压。
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核电厂是我国目前最重要的电源之一，比例大 于10%。
秦山核电站 大亚湾核电站