电气工程概论电力系统及其自动化1PPT课件
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➢确定原则： ✓ 输送功率 ✓ 输送距离 ✓ 同系统中电压等级不宜过多或过
少，级差不宜过大
12
架空输电线路的额定电压与输送功率和输送距离 的关系
13
3、电力网和变电所的分类
超高压电力网 电力网 区域电力网
地方电力网
➢超高压电力网：电压等级在330～750kV，
输电距离在300～1000km。
➢水电厂的类型
✓堤坝式 ✓引水式 ✓抽水蓄能电站
28
➢ 堤坝式水电厂:利用修筑拦河堤
坝来抬高上游水位，形成发电水 头的水电厂。
➢ 分类
✓ 坝后式 ✓ 河床式
29
坝后式水力发电厂示意图
上游
大坝
水库
变压器
发电机 下游
30
河床式水力发电厂示意图
厂房 进水口
溢流坝
31
引水式水力发电厂
引水渠 压力水管
一、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 程度的重要标志。
人均用电量是衡量现代生活水平的重要标 志。
3
世界人均消费电能（2000年）
4
电力工业是国民经济发展的先行基础行业。
▪ 2003年8月14日北美大停电
5
▪ 2003年8月28日英国停电
6
我国发生的重大停电事故
7
2004全国电荒
✓ 武汉遇7年来最严重电荒 110被拉闸红绿灯 停电
✓ 湖北电荒闹得凶，一季度拉闸7199次 ✓ 上半年24个省市拉闸限电 严峻形势贯穿全
年 ✓ 杭州野生动物园停电 百余猛兽伺机要“越
狱” ✓浙江义乌4万多工业企业停电10天
8
二、电力系统概述
1、 电力系统、电力网及动力系统
➢1882年9月第一个完整的直流电力系统由 Thomas Edison在纽约建成并投入使用，电压 110V,输送距离1.5km。
超高压电网
10kV
锅 炉
热力网
区 域 110kV 电 力 网
地方电力网
终端 变电站
220/380V
商业用户
17
三、发电厂
将一次能源转换为电能的工厂。
煤炭、石油、天然气 水能
核能
新能源(风能、潮汐、 地热、太阳能…)
火力发电厂 水力发电厂 核电厂 新能源电厂
18
1. 火力发电厂
➢ 火力发电厂：利用固体、液体、
✓湖北1972年7月27日大面积停电事故，造 成武汉、黄石、黄冈地区全部停电，经济 损失2400余万元
✓华中1982年8月7日电网稳定破坏事故，造 成湖北地区大面积停电，武钢、冶钢等重 要用户严重受损，部分设备损坏，10小时 后恢复正常
电力消费弹 国 性民 电 系生 力 数产 增总 长值 率 1.3增 ~1.5长
热力网
电 力电 网力
系 统
动力系统
220/380V 商业用户
10
电力网：发电设备和用电设备之间输送和
分配电能的网络。
电力系统：由发电机、升降压变压器、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。
动力系统：电力系统加上带动发电机转动
的动力部分。
11
2. 电力网的电压等级及确定原则
15
❖中间变电站：将发电厂或枢纽变电站与负荷
中心联系，一般汇集2~3个电源，起系统交换功 率或使长距离输电线路分段的作用。
❖终端变电站：处于电力网的末端，直接向本
地负荷供电，而不再向其他地区输送电能。
16
水 库
反 应 堆
中间 变电站
23kV 23kV
10kV 工业用户
500kV
枢纽 变电站
220kV
➢1889年9月第一个单相交流输电系统在美国 俄勒冈州（Oregon)投入运行，电压4000V,输 送距离21km。
➢1893年第一个三相交流输电系统在美国南 加州投入运行，电压2300V,输送距离12km。
9
水 库
23kV
反
23kV
应
堆
10kV 工业用户
500kV 110kV
220kV
10kV
锅 炉
电力系统及其自动化
电力系统及其自动化学科主要涉 及电能的产生、变换、输送、分配、 控制的理论，电力系统的规划、运行 规律、以及相应的测量、保护、调节、 控制系统的理论和技术。
1
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49Baidu Nhomakorabea
太阳能发电示意图
50
四、电力系统的额定电压
1.额定电压的定义
➢ 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。 ➢ 我国公布的额定电压
注意：其中3kV及以上的高电压均指三相交流系 统的线电压。
51
52
2.电气设备的额定电压
（1）用电设备的额定电压 （2）发电机的额定电压 （3）变压器的额定电压
堰 厂房
32
抽水蓄能电站（发电）
水坝
压力水管 厂房
蓄水池
33
抽水蓄能电站（蓄能）
34
35
36
37
38
39
3. 核电厂
➢ 核电厂：利用核能发电的工厂
➢分类 ✓轻水堆
沸水堆 压水堆
✓重水堆 ✓石墨冷气堆
40
沸水堆型核电厂示意图
反应堆 控制棒
混凝土 防护壳
汽轮机
发电机
主循环泵
凝结器
凝结水泵
53
（1）用电设备的额定电压
➢ 用电设备的额定电压和电网的额
定电压相等
➢ 国家规定，用户处的电压偏移一般 不得超过±5％
（2）发电机的额定电压
➢发电机的额定电压比所连接线路的
额定电压高5％，用于补偿电网上的
电压损失
54
（3）变压器的额定电压
气体燃料的化学能来生产电能的 工厂 化学能 燃烧 热能原动机机械能发电机电能
➢原动机：凝汽式汽轮机、燃气轮机、
内燃机
➢我国大部分火电厂为凝汽式火力发 电厂
19
20
21
22
23
24
25
26
27
2. 水力发电厂
➢ 水力发电厂：利用水库、河流所蕴
藏的水力资源来生产电能的工厂 势能 水轮机 机械能 发电机电能
➢区域电力网：电压等级在110～220kV，输
电距离在50～300km。 14
➢ 地方电力网：电压等级在35~110kV，输电
距离在50km以内的中压电力网。
枢纽变电所
变电所 中间变电所
终端变电所
❖枢纽变电站：处于电力系统的中枢地位，
连接电力系统高压和中压的几个部分，汇集多 个电源，并具有多条联络线路。
41
压水堆型核电厂示意图
加压器 控制棒
混凝土 防护壳
蒸汽 发生器
反应堆
主循环泵
42
4.其它能源发电
➢风力发电 ➢地热发电 ➢潮汐发电 ➢太阳能发电
43
风力发电示意图
44
45
46
地热发电示意图
火山
蒸汽包
汽轮机
发电机
冷却塔
地下水
循环水泵
47
48
潮汐发电
➢ 潮汐发电：利用海水涨潮、落潮中
的动能和势能来发电
➢确定原则： ✓ 输送功率 ✓ 输送距离 ✓ 同系统中电压等级不宜过多或过
少，级差不宜过大
12
架空输电线路的额定电压与输送功率和输送距离 的关系
13
3、电力网和变电所的分类
超高压电力网 电力网 区域电力网
地方电力网
➢超高压电力网：电压等级在330～750kV，
输电距离在300～1000km。
➢水电厂的类型
✓堤坝式 ✓引水式 ✓抽水蓄能电站
28
➢ 堤坝式水电厂:利用修筑拦河堤
坝来抬高上游水位，形成发电水 头的水电厂。
➢ 分类
✓ 坝后式 ✓ 河床式
29
坝后式水力发电厂示意图
上游
大坝
水库
变压器
发电机 下游
30
河床式水力发电厂示意图
厂房 进水口
溢流坝
31
引水式水力发电厂
引水渠 压力水管
一、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 程度的重要标志。
人均用电量是衡量现代生活水平的重要标 志。
3
世界人均消费电能（2000年）
4
电力工业是国民经济发展的先行基础行业。
▪ 2003年8月14日北美大停电
5
▪ 2003年8月28日英国停电
6
我国发生的重大停电事故
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2004全国电荒
✓ 武汉遇7年来最严重电荒 110被拉闸红绿灯 停电
✓ 湖北电荒闹得凶，一季度拉闸7199次 ✓ 上半年24个省市拉闸限电 严峻形势贯穿全
年 ✓ 杭州野生动物园停电 百余猛兽伺机要“越
狱” ✓浙江义乌4万多工业企业停电10天
8
二、电力系统概述
1、 电力系统、电力网及动力系统
➢1882年9月第一个完整的直流电力系统由 Thomas Edison在纽约建成并投入使用，电压 110V,输送距离1.5km。
超高压电网
10kV
锅 炉
热力网
区 域 110kV 电 力 网
地方电力网
终端 变电站
220/380V
商业用户
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三、发电厂
将一次能源转换为电能的工厂。
煤炭、石油、天然气 水能
核能
新能源(风能、潮汐、 地热、太阳能…)
火力发电厂 水力发电厂 核电厂 新能源电厂
18
1. 火力发电厂
➢ 火力发电厂：利用固体、液体、
✓湖北1972年7月27日大面积停电事故，造 成武汉、黄石、黄冈地区全部停电，经济 损失2400余万元
✓华中1982年8月7日电网稳定破坏事故，造 成湖北地区大面积停电，武钢、冶钢等重 要用户严重受损，部分设备损坏，10小时 后恢复正常
电力消费弹 国 性民 电 系生 力 数产 增总 长值 率 1.3增 ~1.5长
热力网
电 力电 网力
系 统
动力系统
220/380V 商业用户
10
电力网：发电设备和用电设备之间输送和
分配电能的网络。
电力系统：由发电机、升降压变压器、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。
动力系统：电力系统加上带动发电机转动
的动力部分。
11
2. 电力网的电压等级及确定原则
15
❖中间变电站：将发电厂或枢纽变电站与负荷
中心联系，一般汇集2~3个电源，起系统交换功 率或使长距离输电线路分段的作用。
❖终端变电站：处于电力网的末端，直接向本
地负荷供电，而不再向其他地区输送电能。
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水 库
反 应 堆
中间 变电站
23kV 23kV
10kV 工业用户
500kV
枢纽 变电站
220kV
➢1889年9月第一个单相交流输电系统在美国 俄勒冈州（Oregon)投入运行，电压4000V,输 送距离21km。
➢1893年第一个三相交流输电系统在美国南 加州投入运行，电压2300V,输送距离12km。
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水 库
23kV
反
23kV
应
堆
10kV 工业用户
500kV 110kV
220kV
10kV
锅 炉
电力系统及其自动化
电力系统及其自动化学科主要涉 及电能的产生、变换、输送、分配、 控制的理论，电力系统的规划、运行 规律、以及相应的测量、保护、调节、 控制系统的理论和技术。
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49Baidu Nhomakorabea
太阳能发电示意图
50
四、电力系统的额定电压
1.额定电压的定义
➢ 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。 ➢ 我国公布的额定电压
注意：其中3kV及以上的高电压均指三相交流系 统的线电压。
51
52
2.电气设备的额定电压
（1）用电设备的额定电压 （2）发电机的额定电压 （3）变压器的额定电压
堰 厂房
32
抽水蓄能电站（发电）
水坝
压力水管 厂房
蓄水池
33
抽水蓄能电站（蓄能）
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3. 核电厂
➢ 核电厂：利用核能发电的工厂
➢分类 ✓轻水堆
沸水堆 压水堆
✓重水堆 ✓石墨冷气堆
40
沸水堆型核电厂示意图
反应堆 控制棒
混凝土 防护壳
汽轮机
发电机
主循环泵
凝结器
凝结水泵
53
（1）用电设备的额定电压
➢ 用电设备的额定电压和电网的额
定电压相等
➢ 国家规定，用户处的电压偏移一般 不得超过±5％
（2）发电机的额定电压
➢发电机的额定电压比所连接线路的
额定电压高5％，用于补偿电网上的
电压损失
54
（3）变压器的额定电压
气体燃料的化学能来生产电能的 工厂 化学能 燃烧 热能原动机机械能发电机电能
➢原动机：凝汽式汽轮机、燃气轮机、
内燃机
➢我国大部分火电厂为凝汽式火力发 电厂
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2. 水力发电厂
➢ 水力发电厂：利用水库、河流所蕴
藏的水力资源来生产电能的工厂 势能 水轮机 机械能 发电机电能
➢区域电力网：电压等级在110～220kV，输
电距离在50～300km。 14
➢ 地方电力网：电压等级在35~110kV，输电
距离在50km以内的中压电力网。
枢纽变电所
变电所 中间变电所
终端变电所
❖枢纽变电站：处于电力系统的中枢地位，
连接电力系统高压和中压的几个部分，汇集多 个电源，并具有多条联络线路。
41
压水堆型核电厂示意图
加压器 控制棒
混凝土 防护壳
蒸汽 发生器
反应堆
主循环泵
42
4.其它能源发电
➢风力发电 ➢地热发电 ➢潮汐发电 ➢太阳能发电
43
风力发电示意图
44
45
46
地热发电示意图
火山
蒸汽包
汽轮机
发电机
冷却塔
地下水
循环水泵
47
48
潮汐发电
➢ 潮汐发电：利用海水涨潮、落潮中
的动能和势能来发电