电力工程幻灯片

▲无母线的主接线：桥式接线、角形接线和单元接线等。
■电气主接线图
§用规定的图形和文字符号将发电机、变压器、母线、开关 电器、输电线路等有关电气设备，按照电能流程顺序连接而 成的电路图。
§电气主接线图有用单相图和用三相图两种表示方式。
对电气主接线的基本要求
■一个发电厂或变电所的主接线形式，主要取决于该发 电厂或变电所的规模、电压等级及其在电力系统中的 地位，取决于出线回路数、电气设备的特点以及负荷 的性质等。
核电站
■利用铀（或钚）在反应堆里核裂变。 §过程：原子能→热能→（汽轮机）机械能→电能 （如：浙江秦山核电站、大亚湾核电站等） §核电站的特点 1、消耗燃料少—如容量为50万KW的火电厂，需燃烧
煤150万吨/年，而同容量的核电站，只需铀燃料20吨 /年。 2、燃烧时不需要空气助燃。 3、容量越大约经济。 4、有放射性污染。
千瓦计。 ■年用电量：接在系统上所有用户全年所用电能的总和，以千瓦计。 ■额定频率：我国规定交流电力系统的额定频率为50赫兹。 ■最高电压等级：指系统中最高电压等级的电力线路的额定电压，以千
伏计。
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一个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。
▲中间变电所：将发电厂或枢纽变电所与负荷中心联系，一般汇集 2～3个电源，起系统交换功率或使长距离输电分段的作用，同时 还降压供给所在地区用户用电。电压等级多为220KV～330KV， 当全所停电时，将引起区域网络解裂，影响较大。
▲地区变电所：对地区用户供电，起高压侧一般为110～220KV 。 全所停电时，仅使该地区停电。
※21世纪：在北﹑中﹑南三大电网的基本格局下，逐步形成全国联合大电网， 与此同时，在21世纪将形成与周边国家互联的亚洲东部联合电网。
电力系统的功能与作用
■电力系统是由发﹑输﹑配﹑用电等设备和相应的辅助设备组成。电力系
统的基本任务是安全﹑可靠﹑优质经济地生产﹑输送与分配电能，满足
国民经济和人民生活的需要。
■21世纪发展目标：
2010年全国装机容量达到650GW,2020年达到950GW。
■电网互联：
※ 2010年：形成以三峡电站为中心，连接华中﹑华东﹑ 川渝三个地区电网 的中部电网。届时，全国将形成北﹑ 中﹑南三大互联电网的格局。
※ 2020年：形成除西疆﹑西藏﹑台湾之外，以三峡电网为中心的全国统一 联合电网。
■动力系统：电力系统加上带动发电机转动的动力部分。 电力系统＋动力装置
■一个具体的电力系统由以下的一些基本参量来描述： ■总装机容量：系统中所有发电机额定有功功率的总和，以千瓦计。 ■年发电量：系统中所有发电机组全年所发电能的总和，以千瓦时计。 ■最大负荷：指在规定的时间内电力系统总有功功率负荷的最大值，以
核电厂与火电厂的区别
1、核电厂与火电厂都是由两部分组成的，一部分是 蒸汽供应系统，另一部分是汽轮发电机系统。两种电 厂的汽轮发电机系统基本上是相同的，不同的是蒸汽 供应系统。
2、核电厂的蒸汽供应系统是由核燃料在反应堆内发 生链式裂变反应，放出原子核能产生蒸汽；而火电厂 的蒸汽供应系统是由煤或石油在锅炉内燃烧，放出热 能来产生蒸汽。
我国电力工业发展简况
■输电线路建设：
1954年，第一条220KV线路投入运行，全长369.25千米； 1972年，第一条330KV线路投入运行，全长534千米； 1981年，第一条500KV线路投入运行，全长595千米； 1989年，第一条500KV直流输电线路投入运行，全长1080千米，实
现了华中电网和华东电网的互联。 2005年，第一条750KV线路投入运行，全长140千米。
■4﹑便于故障时相互支援，提高运行安全性。
■5﹑便于集中管理，实现经济调度和电力合理分配。
■发 ﹑变﹑输﹑配﹑用电等设备称为电力主设备，主要有发电机﹑变压
器﹑架空线路﹑电缆﹑断路器﹑母线﹑电动机﹑照明设备等。主设备构
成的系统称为主系统，也称一次系统。用于监视﹑保护﹑通信等各种自
动化系统用于保证主系统安全稳定正常运行的称为二次系统。
▲电力工业是国民经济发展的先行基础行业。
电力系统的电压等级
▲输送功率 ▲输送距离 ▲统一系统中电压等级不宜过多或过少，极差不宜过大。 ▲电力系统的额定电压
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。
电力网的分类
电力网
超高压电力网 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。
§分为：凝汽式发电厂（专供发电厂）
热电厂（发电兼供热）
§火电厂发电量占全部发电量的70％，其中燃煤的 约占70％，燃油的约占25％，利用其他能源的电厂 约占5％。
火电厂的特点
1、火电厂布局灵活，装机容量大小可按需要决定。 2、火电厂的一次性建造投资少，建造工期短，发电设备
利用小时数较高。 3、火电厂煤耗量大，单位发电成本比水电厂高3—4倍。 4、动力设备繁多，控制操作复杂。 5、大型机组停机到开机并带满负荷时间长，附加耗用大
▲终端变电所：处于电力网的末端，直接向本地区负荷供电，而不 再向其他地区输送电能。高压侧多为110KV或更低，种类变电所 若全所停电，影响更小，只是用户受到损失。
发电厂和变电所的电气设备
■根据电气设备的作用不同，可以分为一次设备和二次设备。 ▲一次设备：直接与发输配电电路相连接的设备。 1、发电机：产生电能的设备。 2、变压器：改变电压等级的设备。 3、电动机：消耗电能的设备。 4、载流导体：传输电能的裸导体、电缆等。 5、母线：专门用来接受和分配电能的导体。 6、电抗器：限制短路电流的设备。 7、避雷器：防止过电压的设备。 8、接地装置：工作接地、保护接地等都与地中的接地装置相连，以保证
我国电力工业发展简况
■1882～1937：从1882年上海第一台发电机组发电到抗日战争爆 发前夕，全国共有461座发电厂，总装机容量为630MW,年发电 量为17亿千瓦时，初步形成北京﹑天津﹑上海﹑南京﹑武汉﹑ 广州﹑南通等大中城市的配电系统。
■1937 ～1949：1937年抗日战争开始后，日本帝国主义以东北为 基地，为战争生产和提供军需物资，从而使东北电力系统也有 了一定的发展。1949年新中国成立时，全国发电装机容量为 1848.6MW，年发电量约43亿千瓦时，居世界第25位。当时中 国已形成的电力系统有：东北中部电力系统﹑东北南部电力系 统﹑东北东部电力系统﹑冀北电力系统。
■为了充分发挥电力系统功能和作用，应满足以下要求：
■1﹑满足用户需要；2 ﹑ Nhomakorabea全性要求；
■3﹑经济性要求；
4 ﹑环保和生态要求。
电力系统的基本组成
■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。 发电厂＋变电所＋输电线路＋用户
量燃料。 6、担负急剧升降负荷时，需要付出附加燃料消耗的代价。 7、若担任调峰、调频、事故备用，则相应事故增多，强
迫停机率最高，厂用电率增高，故应尽量担负均匀负荷。 8、对空气、环境污染大。
水电站
■将水的势能和动能转换为电能的发电厂就叫水电站（厂）。 ■基本生产过程：从河流较高处或水库内引水，利用水的压力或
3、核电厂在环境上优于火电厂，这是因为不放处二 氧化碳、二氧化硫和氮氧化物，不会造成温室效应和 酸雨，从而保护了人类赖以生存的生态环境。
变电所的类型
■变电所按照其容量和重要程度可分为：
▲枢纽变电所：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，汇集电源多，电压等级较高，如330KV～500KV 等，若枢纽变电所发生故障出现全所停电，将导致系统解裂，甚 至出现系统崩溃的灾难局面。
流速冲击水轮机旋转，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。 ◆优点：生产过程简单、污染小、发电成本底。 ◆缺点：建设投资大、工期长、受气候、水文条件影响大，分丰 水期和枯水期。 ■水电站的特点 1、可合理利用水能资源。 2、发电成本低、效率高。 3、运行灵活。 4、可存储和调节。 5、不污染环境。 6、投资较大、工期较长。 7、受水文条件制约。 8、淹没土地，生态环境受影响。
电气主接线是指发电厂和变电所中的一次设备按照设计
要求连接而成的电路，而这种设计要求通常是指一次设备按
照其功能要求组成接受和分配电能的电路。也称作一次系统。
■电气主接线可以分为有母线的主接线和无母线的主接线。
▲有母线的主接线
§单母线类：单母线不分段、分段、分段带旁路母线等。
§双母线类：双母线不分段、分段、分段带旁路母线、2/3接 线等。
■1949年以来， 中国的电力工业有了很大的发展，特别是改革开 发以来，我国的电力工业有了飞速的发展，平均每年以10％的 速度在增长，到2002年底，全国发电装机容量已经突破3.5亿 千瓦大关，年发电量已达到16400亿千瓦时，均跃居世界第2位， 但人均用电量﹑电力系统自动化水平与发达国家还有很大的差 距。
抽水蓄能电站
实质相当于 一个极大容 量的交流蓄 电装置，改 善系统运行 调度。
§利用系统低谷负荷（或丰水期） 时的富余电力抽水到上游水库存 储；在高峰负荷（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蓄能电站可 以提高系统运行的经济性和可靠 性。
■但要满足以下基本要求： §可靠性：各种设备故障时，停止供电的时间和影响 范围尽可能小。 §灵活性：通过切换操作，适应不同的运行方式，如 检修。
§经济性：指投资、能耗、占地和运行费用指标。 §简单清晰,便于操作。 §考虑可扩建性。
倒闸操作的基本要求
二次设备