電力工程1-緒論課件

1、電氣工程河海大學(xué)第一篇 緒 論P(yáng)art I Intruduction 電氣工程的發(fā)展 電力系統(tǒng)概述 課程概述電氣工程河海大學(xué)第一章 電氣工程的發(fā)展20世紀(jì)是電氣時(shí)代電氣工程河海大學(xué)電磁感應(yīng)定律-法拉第(Faraday), 1831年電容的單位幼年家貧僅上兩年學(xué)，后多次聽講座1831年10月發(fā)現(xiàn)，當(dāng)磁鐵和導(dǎo)線有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，回路中會(huì)產(chǎn)生電流電能大規(guī)模生產(chǎn)與應(yīng)用的基礎(chǔ)不久，發(fā)明了最早的發(fā)電機(jī)原型電氣工程河海大學(xué)電機(jī)的出現(xiàn) - 法拉第，1831年 Electrical Machines電氣工程河海大學(xué)達(dá)文波特 直流電動(dòng)機(jī)，1834年西門子、惠斯通、格拉姆 自激發(fā)電機(jī)，1866年赫夫納、馬克西姆 直流電

2、機(jī)，1880年電氣工程河海大學(xué)電氣工程河海大學(xué)電廠的出現(xiàn)Electric Power Plants1875年 巴黎北火車站，第一座火電廠，直流1879年 美國舊金山電廠，最早售電的電廠1882年 - 美國紐約珍珠街電廠，第一座較正規(guī)的電廠1881年 英國戈德爾明，第一座水電廠1882年 美國?？怂购?，第二座水電廠電氣工程河海大學(xué)電廠的出現(xiàn)電氣工程河海大學(xué)電力系統(tǒng)的出現(xiàn)Electric Power Systems1882年 - 美國紐約珍珠街電廠發(fā)電機(jī)輸電線電燈，電力系統(tǒng)的萌芽直流電氣工程河海大學(xué)電氣工程河海大學(xué)愛迪生- T.A.Edison, 1847-1931 1882年，愛迪生創(chuàng)辦了紐約珍

3、珠街電廠和電燈照明系統(tǒng)。炭絲燈泡、留聲機(jī)、白枳燈、照相機(jī)、錄音電話電氣工程河海大學(xué)多利沃 - 俄國電工科學(xué)家，1861-19191888年，創(chuàng)用三相交流技術(shù)1889年，發(fā)明三相鼠籠式感應(yīng)電機(jī)電氣工程河海大學(xué)電氣工程河海大學(xué)1891年密勒主持建立了最早的三相交流輸電系統(tǒng)電氣工程河海大學(xué)交流與直流？19世紀(jì)電力初期，直流 20世紀(jì)初至50年代交流20世紀(jì)50年代高壓大容量整流器成功，但交流輸電系統(tǒng)有穩(wěn)定性問題1954年瑞典本土和歌德蘭島之間建成第一條高壓直流輸電線路，100千伏。此后，交直流并存電氣工程河海大學(xué)電氣工程河海大學(xué)電氣工程河海大學(xué)電氣工程河海大學(xué)圖1-4 我國大區(qū)電網(wǎng)互聯(lián)基本框架電氣工

4、程河海大學(xué)第二章 電力系統(tǒng)概述電力系統(tǒng)的構(gòu)成電力系統(tǒng)的電壓等級(jí)發(fā)電廠、變電所及負(fù)荷的類型電力系統(tǒng)運(yùn)行特點(diǎn)與要求電氣工程河海大學(xué)2-1 電力系統(tǒng)的構(gòu)成Electric Power Systems電氣工程河海大學(xué)電氣接線圖電氣工程河海大學(xué)地理接線圖電氣工程河海大學(xué)2-2 電力系統(tǒng)的電壓等級(jí)一、額定電壓電壓等級(jí)是國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)電壓額定電壓指線電壓單位：國際上KV，我國經(jīng)常習(xí)慣性萬伏電網(wǎng)額定電壓 0.38361035110220330500750平均額定電壓 3.156.310.537115230345525788電氣工程河海大學(xué)3kV3kV 280kV280kV800kV800kV低壓高壓超高壓特高

5、壓Low-VoltageHigh-VoltageExtra-High-Voltage Ultra-High-Voltage 1000kV A.C.國家電網(wǎng)公司南方電網(wǎng)公司800kV D.C. 目前正在建設(shè)特高壓 低壓、高壓、超高壓、特高壓電氣工程河海大學(xué)二、電壓分布電壓降落：線路上一般為 10，變壓器一般為 5電壓偏移：一般允許 5電氣工程河海大學(xué)線路：始端電壓 1.05額定電壓 末端電壓 0.95額定電壓發(fā)電機(jī)：1.05線路額定電壓變壓器一次側(cè)： 1.0額定電壓變壓器二次側(cè)： 1.10額定電壓 漏抗小時(shí) 1.05額定電壓電氣工程河海大學(xué) 各設(shè)備額定電壓等級(jí)用電設(shè)備額定線電壓/kV發(fā)電機(jī)線電壓

6、/kV變壓器線電壓/kV一次繞組二次繞組33.153,3.153.15,3.366.36,6.36.3,6.61010.510,10.510.5,11.015.7515.7523.023.0353538.511011012122022024233033345,363500500525,550750750788,825電氣工程河海大學(xué)三、電壓等級(jí)的選擇電壓等級(jí)的選擇需要進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較1、線損2、設(shè)備投資3、輸送容量與距離電氣工程河海大學(xué) 架空線路的電壓與輸送功率、輸送距離線路電壓/kV輸送功率/MW輸送距離/km30.1 1.01 360.1 1.24 15100.2 2.06 20352.0

7、 10.0 20 5011010.0 50.050 150220100.0 500.0100 300330200.0 800.0200 6005001000.0 1500.0150 8507502000.02500.0500以上電氣工程河海大學(xué)火電水電核電可再生2-3 發(fā)電廠、變電所及負(fù)荷的類型一、發(fā)電廠的類型 Power Plant電氣工程河海大學(xué)1、火力發(fā)電廠電氣工程河海大學(xué)火電廠流程示意電氣工程河海大學(xué)諫壁火電廠場景電氣工程河海大學(xué)中國制造的世界第一臺(tái)1.2萬千瓦雙水內(nèi)冷汽輪發(fā)電機(jī)電氣工程河海大學(xué)中國制造的30萬千瓦雙水內(nèi)冷汽輪發(fā)電機(jī)電氣工程河海大學(xué)燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)裝置示意電氣工程河海大

8、學(xué)2、水力發(fā)電廠電氣工程河海大學(xué)水電站剖面電氣工程河海大學(xué)立式水輪發(fā)電機(jī)剖面電氣工程河海大學(xué)中國制造的立式水輪發(fā)電機(jī)電氣工程河海大學(xué)中國制造的水輪機(jī)的轉(zhuǎn)輪電氣工程河海大學(xué)目前世界最大的常規(guī)水電站仍是巴西和巴拉圭合建的伊泰普水電站，其裝機(jī)容量為12600MW。建設(shè)中的三峽水電站將達(dá)18200MW。目前世界上最大的水輪發(fā)電機(jī)組容量為700MW，中國的三峽水電站也采用這一容量等級(jí)的機(jī)組。電氣工程河海大學(xué)伊泰普水電廠場景電氣工程河海大學(xué)朋友，你有興趣了解“核電”嗎？為了滿足您想揭開這神秘“面紗”的欲望 , 我們很高興地為您推薦周末好去處“大亞灣核電站一日游”。相信參觀 旅游后，既能滿足您好奇的欲望，又

9、能讓您了解核電高科技知識(shí)，同時(shí) 還讓您飽覽了深圳市東部自然旅游區(qū)海岸沿線優(yōu)美的景色、百年歷史 的古城.，一舉幾得，何樂而不為呢？歡迎您參加大亞灣游！ 廣州、惠州至大亞灣核電站路線： 廣州-惠州-惠鹽高速公路-龍崗、坪山出口-葵沖-沙漁涌-大鵬-大亞灣核電站 核電站剖面3、核能發(fā)電廠電氣工程河海大學(xué)（1）世界核電發(fā)展 核電減輕環(huán)境污染，減少溫室氣體排放。 五大核電生產(chǎn)國：美國（98.78GM）、法國（58.49GM）、日本（39.89GM）、德國（22.02GM）和俄羅斯（20.84GM）。 核電發(fā)電量比例最高的國家：立陶宛（85.6%）、法國（76.1%）和比利時(shí)（55.5%）。電氣工程河海大

10、學(xué)核 電朋友，你有興趣了解“核電”嗎？為了滿足您想揭開這神秘“面紗”的欲望 , 我們很高興地為您推薦周末好去處“大亞灣核電站一日游”。相信參觀 旅游后，既能滿足您好奇的欲望，又能讓您了解核電高科技知識(shí)，同時(shí) 還讓您飽覽了深圳市東部自然旅游區(qū)海岸沿線優(yōu)美的景色、百年歷史 的古城.，一舉幾得，何樂而不為呢？歡迎您參加大亞灣游！ 法國貝爾維核電站（2*130萬千瓦）電氣工程河海大學(xué)核 電電氣工程河海大學(xué)（2）中國的核電發(fā)展廣東大亞灣核電站 2900MW浙江秦山核電站 300MW，2600MW， 2700MW廣東嶺澳核電站 江蘇連云港核電站 21000MW其它核電站項(xiàng)目的前期工作核 電電氣工程河海大學(xué)

11、核 電朋友，你有興趣了解“核電”嗎？為了滿足您想揭開這神秘“面紗”的欲望 , 我們很高興地為您推薦周末好去處“大亞灣核電站一日游”。相信參觀 旅游后，既能滿足您好奇的欲望，又能讓您了解核電高科技知識(shí)，同時(shí) 還讓您飽覽了深圳市東部自然旅游區(qū)海岸沿線優(yōu)美的景色、百年歷史 的古城.，一舉幾得，何樂而不為呢？歡迎您參加大亞灣游！ 秦山核電站電氣工程河海大學(xué)核 電朋友，你有興趣了解“核電”嗎？為了滿足您想揭開這神秘“面紗”的欲望 , 我們很高興地為您推薦周末好去處“大亞灣核電站一日游”。相信參觀 旅游后，既能滿足您好奇的欲望，又能讓您了解核電高科技知識(shí)，同時(shí) 還讓您飽覽了深圳市東部自然旅游區(qū)海岸沿線優(yōu)美

12、的景色、百年歷史 的古城.，一舉幾得，何樂而不為呢？歡迎您參加大亞灣游！ 廣東大亞灣核電站電氣工程河海大學(xué)4、可再生能源發(fā)電風(fēng)能廢棄物熱利用地?zé)岢毕柲茈姎夤こ毯雍４髮W(xué) 風(fēng)能發(fā)電機(jī)組電氣工程河海大學(xué) 深圳垃圾電廠電氣工程河海大學(xué) 垃圾電廠流程示意電氣工程河海大學(xué) 地?zé)犭姀S電氣工程河海大學(xué) 太陽能電廠電氣工程河海大學(xué)5、能源政策大部分國家以火電為主以水電為主的國家是加拿大等（60以上）以核電為主的國家是法國等（78以上）電氣工程河海大學(xué) 我國能源戰(zhàn)略： 大力發(fā)展水電 適當(dāng)發(fā)展核電 西電東送電氣工程河海大學(xué)（一）按照功能劃分升壓變：發(fā)電廠出口降壓變：配電二、變電所的類型 Substation電氣

13、工程河海大學(xué)（二）按照地位劃分1、樞紐變電所：至關(guān)重要，匯集多個(gè)電源，高壓側(cè)為330500KV。2、中間變電所：轉(zhuǎn)換功率，匯集23個(gè)電源，高壓側(cè)為220330KV。 電氣工程河海大學(xué)3、地區(qū)變電所：向地區(qū)用戶供電，高壓側(cè)為110220KV。4、終端變電所：接近負(fù)荷點(diǎn)，經(jīng)降壓后向用戶供電。 電氣工程河海大學(xué)1、一級(jí)負(fù)荷：若中斷供電，可能造成生命危險(xiǎn)、重大損失或混亂。2、二級(jí)負(fù)荷：若中斷供電，可能造成大量減產(chǎn)、交通停頓、生活受到影響。3、三級(jí)負(fù)荷：其它負(fù)荷。 三、負(fù)荷的分級(jí) Electric Load電氣工程河海大學(xué)2-4 電力系統(tǒng)運(yùn)行的特點(diǎn)和要求一、電力系統(tǒng)的特點(diǎn)地域廣構(gòu)成復(fù)雜動(dòng)態(tài)時(shí)間短難以儲(chǔ)存

14、不能停電電氣工程河海大學(xué)二、電力系統(tǒng)的要求可靠性經(jīng)濟(jì)性：客戶、企業(yè)高質(zhì)量高效率環(huán)保電氣工程河海大學(xué)表1-11系統(tǒng)頻率允許偏差運(yùn)行情況允許頻率偏差/Hz允許標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘誤差/s正常大容量系統(tǒng)0.230中小容量系統(tǒng)0.560事故300min以內(nèi)115min以內(nèi)1.5不允許4電氣工程河海大學(xué)表1-12用戶供電電壓及波形畸變率允許變動(dòng)范圍線路額定電壓電壓允許變化范圍允許波形畸變率35kV及以上510kV74380/22075低壓照明(+5-7)農(nóng)業(yè)用戶(+5-10)電氣工程河海大學(xué)電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式 電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式即電力系統(tǒng)中性點(diǎn)與大地間的電氣連接方式。 電力系統(tǒng)中性點(diǎn)的運(yùn)行方式，可分為中性點(diǎn)

15、非有效接地和中性點(diǎn)有效接地兩大類。 中性點(diǎn)非有效接地包括中性點(diǎn)不接地、中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地和中性點(diǎn)經(jīng)高電阻接地的系統(tǒng)，當(dāng)發(fā)生單相接地時(shí)，接地電流被限制到較小數(shù)值，故又稱為小接地電流系統(tǒng)；而中性點(diǎn)有效接地包括中性點(diǎn)直接接地和中性點(diǎn)經(jīng)小阻抗接地的系統(tǒng)，因發(fā)生單相接地時(shí)接地電流很大，故又稱為大接地電流系統(tǒng)。 我國電力系統(tǒng)廣泛采用的中性點(diǎn)接地方式主要有中性點(diǎn)不接地、中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地及中性點(diǎn)直接接地三種。中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)電氣工程河海大學(xué)在正常運(yùn)行時(shí)，各相對(duì)地電壓是對(duì)稱的，各相對(duì)地電容電流對(duì)稱，其值為：（a） 電路圖 （b） 相量圖 當(dāng)中性點(diǎn)不接地的系統(tǒng)中發(fā)生一相接地故障時(shí)（設(shè)為C相），故障相對(duì)地電壓

16、為零，非故障相對(duì)地電壓升高為原來的 倍，而線電壓大小和相位都沒有發(fā)生變化。非故障相對(duì)地電容電流升高為原來 倍。電氣工程河海大學(xué)流經(jīng)故障點(diǎn)的電流為非故障相電流的矢量和：其有效值為：即故障相的對(duì)地電容電流增大為原來的3倍。 這種電網(wǎng)長期在一相接地的狀態(tài)下運(yùn)行是不能允許的，因?yàn)檫@時(shí)非故障相電壓升高，絕緣薄弱點(diǎn)很可能被擊穿，而引起兩相接地短路，將嚴(yán)重地?fù)p壞電氣設(shè)備。 電力系統(tǒng)的有關(guān)規(guī)程規(guī)定：在中性點(diǎn)不接地的三相系統(tǒng)中發(fā)生單相接地，允許繼續(xù)運(yùn)行的時(shí)間不得超過2小時(shí)，并要加強(qiáng)監(jiān)視。電氣工程河海大學(xué)中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng) 消弧線圈主要有帶氣隙的鐵芯和套在鐵芯上的繞組組成，繞組的電阻很小，電抗很大，實(shí)際上是

17、一個(gè)鐵芯可調(diào)的電感線圈，安裝的變壓器或發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)與大地之間。 在正常的運(yùn)行狀態(tài)下，由于系統(tǒng)中性點(diǎn)的電壓三相不對(duì)稱電壓數(shù)值很小，所以通過消弧線圈的電流也很小。當(dāng)一相接地電容電流超過了上述的允許值時(shí)，可以用中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的方法來解決，該系統(tǒng)即稱為中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)，電氣工程河海大學(xué)中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地 一相接地和中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)一樣，故障相對(duì)地電壓為零，非故障相對(duì)地電壓升高至 倍，三相線電壓仍然保持對(duì)稱和大小不變，所以也允許暫時(shí)運(yùn)行，但不得超過兩小時(shí)，消弧線圈的作用對(duì)瞬時(shí)性接地系統(tǒng)故障尤為重要，因?yàn)樗菇拥靥幍碾娏鞔蟠鬁p小，電弧可能自動(dòng)熄滅。接地電流小，還可減輕對(duì)附近弱電線路的影響。

18、電氣工程河海大學(xué)中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng) 中性點(diǎn)的電位在電網(wǎng)的任何工作狀態(tài)下均保持為零。在這種系統(tǒng)中，當(dāng)發(fā)生一相接地時(shí)，這一相直接經(jīng)過接地點(diǎn)和接地的中性點(diǎn)短路，一相接地短路電流的數(shù)值最大，因而應(yīng)立即使繼電保護(hù)動(dòng)作，將故障部分切除。 中性點(diǎn)直接接地的主要優(yōu)點(diǎn)是它在發(fā)生一相接地故障時(shí),非故障相地對(duì)電壓不會(huì)增高, 因而各相對(duì)地絕緣即可按相對(duì)地電壓考慮。電網(wǎng)的電壓愈高，經(jīng)濟(jì)效果愈大；而且在中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線圈接地的系統(tǒng)中，單相接地電流往往比正常負(fù)荷電流小得多，因而要實(shí)現(xiàn)有選擇性的接地保護(hù)就比較困難，但在中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)就比較容易，由于接地電流較大，繼電保護(hù)一般都能迅速而準(zhǔn)確地切除故障線路，且保

19、護(hù)裝置簡單，工作可靠。電氣工程河海大學(xué)目前我國電力系統(tǒng)中性點(diǎn)一般采用的運(yùn)行方式 (1)對(duì)于3-10kV系統(tǒng)，由于設(shè)備絕緣水平按線電壓考慮對(duì)于設(shè)備造價(jià)影響不大，為了提高供電可靠性，一般均采用中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線圈接地的方式。 (2)對(duì)于110kV及以上的系統(tǒng)，主要考慮降低設(shè)備絕緣水平，簡化繼電保護(hù)裝置，一般均采用中性點(diǎn)直接接地的方式。并采用送電線路全線架設(shè)避雷線和裝設(shè)自動(dòng)重合閘裝置等措施，以提高供電可靠性。 (3)20-60kV的系統(tǒng)，是一種中間情況，一般一相接地時(shí)的電容電流不很大，網(wǎng)絡(luò)不很復(fù)雜，設(shè)備絕緣水平的提高或降低對(duì)于造價(jià)影響不很顯著，所以一般均采用中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式。 (4)電壓

20、在500V以下的三相三線制系統(tǒng)采用中性點(diǎn)不接地運(yùn)行方式，220/380V三相四線制系統(tǒng)采用中性點(diǎn)直接接地運(yùn)行方式。電氣工程河海大學(xué)第三章 課程概述電力專業(yè)的知識(shí)結(jié)構(gòu)電力系統(tǒng)的內(nèi)容課程的特點(diǎn)與要求電氣工程河海大學(xué)3-1 電力專業(yè)的知識(shí)結(jié)構(gòu)從專業(yè)發(fā)展來看從行業(yè)發(fā)展來看結(jié)論電氣工程河海大學(xué)一、從專業(yè)發(fā)展來看電氣工程與自動(dòng)化電機(jī)電器及其控制電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化高電壓與絕緣技術(shù)電氣技術(shù)工業(yè)自動(dòng)化（以上為電氣類）自動(dòng)控制應(yīng)用電子技術(shù)（以上為電子與信息類）電氣工程及其自動(dòng)化自動(dòng)化電子信息工程通信工程電子科學(xué)與技術(shù)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)生物醫(yī)學(xué)工程信息工程電氣工程河海大學(xué)強(qiáng)電（電氣類）研究電能的產(chǎn)生、傳輸和利用弱電（

21、電子信息類）研究電子傳輸、信息處理。電氣工程河海大學(xué)90年代開始，為了適應(yīng)市場需要，提高學(xué)生的適應(yīng)性，開始進(jìn)行專業(yè)合并將來，專業(yè)覆蓋面越來越寬電氣類專業(yè)中強(qiáng)電所占比重越來越少，弱電比重越來越大信息類專業(yè)越來越注重電氣工程背景電氣工程河海大學(xué)實(shí)際上，電氣信息類各專業(yè)的基礎(chǔ)相同電工理論與技術(shù)電子理論與技術(shù)自動(dòng)化理論與技術(shù)信息理論與技術(shù)電氣工程河海大學(xué)二、從行業(yè)發(fā)展來看發(fā)達(dá)國家的裝機(jī)容量和發(fā)電量已呈飽和之勢，未來20年左右，仍是我國的電力工業(yè)的蓬勃發(fā)展期，發(fā)電機(jī)裝機(jī)容量將繼續(xù)增加。受此拉動(dòng)，電力工業(yè)和電工行業(yè)仍會(huì)有很大的發(fā)展。因此，電氣專業(yè)畢業(yè)生就業(yè)形勢好。電氣工程河海大學(xué)動(dòng)向由于電氣工程專業(yè)和信息

22、技術(shù)專業(yè)基礎(chǔ)課程很接近，因此畢業(yè)生轉(zhuǎn)入IT產(chǎn)業(yè)很容易；IT產(chǎn)業(yè)的優(yōu)厚報(bào)酬吸引了不少電氣工程畢業(yè)生，使他們畢業(yè)后投身于IT產(chǎn)業(yè)；上述動(dòng)向有其合理性。電氣工程河海大學(xué)電力電工信息電機(jī)電子自動(dòng)化管理材料社會(huì)能源經(jīng)濟(jì)電氣工程河海大學(xué)三、結(jié)論我國對(duì)電氣專業(yè)人才需求仍很大，但對(duì)知識(shí)結(jié)構(gòu)的要求將發(fā)生變化。經(jīng)濟(jì)社會(huì)為背景，電氣工程為平臺(tái)，電力技術(shù)為重點(diǎn)，電力系統(tǒng)為核心。 電氣工程河海大學(xué)3-2 電力系統(tǒng)的內(nèi)容電力系統(tǒng)技術(shù)電力系統(tǒng)科學(xué)電氣工程河海大學(xué)一、電力系統(tǒng)技術(shù) 硬件空間維電源輸電配電發(fā)電廠動(dòng)力部分電氣設(shè)備配電網(wǎng)自動(dòng)化電氣工程河海大學(xué)二、電力系統(tǒng)科學(xué) 軟件時(shí)間維電力系統(tǒng)運(yùn)行分析控制保護(hù)穩(wěn)態(tài)暫態(tài)規(guī)劃管理電力系統(tǒng)規(guī)劃電力系統(tǒng)管理電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化電力系統(tǒng)繼電保護(hù)電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析電力系統(tǒng)暫態(tài)分析電力市場電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置電氣工程河海大學(xué)三、電力系統(tǒng)分析1、穩(wěn)