电力系统基础知识培训教材(PPT 61页)

/kV 3
6
10 20 35 60 110 220 330 500 750
发电机 额定电压
/kV 3.15
6.30
10.50 13.80 15.75 18.0 20.0 22.0 24.0
电 力 变 压 器 额 定 电 压 /kV
一次绕组 二次绕组
3 及 3.15 6 及 6.30 10 及 10.5
图1-2 坝后式水电站示意图
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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。
图1-3 河床式水电站示意图
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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。
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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 中国在建中核电站
广东阳江核电站
辽宁红沿河核电厂
岭澳核电站
浙江南部的三门核电站 江西彭泽核电厂
•核电站特点：
a.消耗燃烧少 c.容量越大越经济
b.燃烧时不需要空气助燃 d.有放射性污染
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大亚湾核电站
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核电站远景
2. 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220~330 kV，其中压侧一般是110~220 kV，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。
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。
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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。
三、电力线路
分为：输电线路、配电线路
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发电厂和变电所电气设备简述
一、主要电气设备 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。 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。
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(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。
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 。
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(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。
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：
(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。
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(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。
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。
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太阳能发电——光伏发电
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（2）风力发电
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。
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5、变电站
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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. 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%。
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火电厂外景
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热电厂外景
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⑵ 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。
电力系统基础知识
福建瑞森化工有限公司
1、什么是电网？ 什么是电力系统？
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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： 变电所： 输配电线路： 用户：
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 ~ 500 kV。 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。
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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。
（1）太阳能发电 ①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。
生成电能 变换和分配电能 输送电能 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。
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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
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500kV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
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3、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。
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2002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
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潮 汐 发 电 示 意 图
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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 Kvalsund Pe=300KW
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110~220 kV。 3) 若发生全所停电事故，只造成本地区或城市停电。
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4. 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110 kV或者更低（如35 kV），经 过变压器降压为6~10 kV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。
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。
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（3）地热发电
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。
图1-5 抽水蓄能电站示意图
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4．核电厂
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。
利用铀(或钚）在反应堆核裂变 热能→（汽轮机）机械能→ 电能
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。
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电网调度
应用服务器
数据采集和传输
RTU
RTU
RTU
发电
输电
变电
配电
用电
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超高压远距 离输电网
变电所A：枢纽
500kV
220kV
区域电力网
变电所C：地方 110kV
地方电力网
变电所D：终端 10 kV
110
kV
变电所B：
35kV
中间
35kV
~
~
水力发电厂 火力发电厂
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2、电力系统的电压等级
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电力系统 额定电压
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
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风力发电厂
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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。
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2002年以后电力体制改革后的划分
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国家电网公司
13
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4、发电厂
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一、发电厂的基本类型
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。
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。
13.80 15.75 18.0 20.0 22.0 24.0
35 60 110 220 330 500 -
3.15 及 3.3 6.3 及 6.6 10.5 及 11.0
38.5 66 121 242 363 550 -
电气设备 最高电压
/kV 3.6 7.2 12
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40.5 72.5 126 252 363 550 800
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地热发电厂
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（4）潮汐发电
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。
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。
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%。