第一章-電力產(chǎn)生和輸送課件

第一節(jié)?電力的產(chǎn)生第二節(jié)?電力的輸送和分配第三節(jié)?變壓器的用途和原理本章小結(jié)第1章?電力的產(chǎn)生和輸送第一節(jié)?電力的產(chǎn)生第二節(jié)?電力的輸送和分配第三節(jié)?變壓器的用第一節(jié)?電力的產(chǎn)生

1．電能的特點(diǎn)

自然界的能源可分為一次能源和二次能源兩類。

電能的特點(diǎn)：（1）便于轉(zhuǎn)換。（2）便于輸送。（3）便于控制和測量。（4）生產(chǎn)、輸送和使用比較經(jīng)濟(jì)、高效、清潔、污染少。

一次能源是指自然界中現(xiàn)成存在的可直接利用的能源；

二次能源是指由一次能源加工轉(zhuǎn)換而成的能源。第一節(jié)?電力的產(chǎn)生1．電能的特點(diǎn)自然界的能源可分為一

2．電力的生產(chǎn)電能與其他能量的相互轉(zhuǎn)換關(guān)系。第一節(jié)?電力的產(chǎn)生2．電力的生產(chǎn)電能與其他能量的相互轉(zhuǎn)換關(guān)系。第一節(jié)?電目前電力的生產(chǎn)主要是以下三種方式：（1）火力發(fā)電（2）水力發(fā)電通過燃料燃燒加熱水，產(chǎn)生高溫高壓的蒸汽，再用蒸汽來推動(dòng)汽輪機(jī)旋轉(zhuǎn)并帶動(dòng)三相交流同步發(fā)電機(jī)發(fā)電。利用水的落差和流量去推動(dòng)水輪機(jī)旋轉(zhuǎn)并帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。第一節(jié)?電力的產(chǎn)生目前電力的生產(chǎn)主要是以下三種方式：（1）火力發(fā)電（2）水力發(fā)（3）原子能發(fā)電還有風(fēng)力發(fā)電、太陽能發(fā)電、地?zé)岚l(fā)電和潮汐發(fā)電等。原子能發(fā)電是利用原子核裂變時(shí)釋放出來的巨大能量來加熱水，產(chǎn)生高溫高壓的蒸汽推動(dòng)汽輪機(jī)從而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。第一節(jié)?電力的產(chǎn)生（3）原子能發(fā)電還有風(fēng)力發(fā)電、太陽能發(fā)電、地?zé)岚l(fā)電和潮汐一電能的生產(chǎn)1水力發(fā)電廠定義：水電站，利用水的位能來生產(chǎn)電的。利用水的位能沖轉(zhuǎn)水輪機(jī)，轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，水輪機(jī)又帶動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)，做切割磁感線運(yùn)動(dòng)，從而產(chǎn)生電能特點(diǎn)：建設(shè)周期長，投資大，生產(chǎn)簡單，無污染，運(yùn)行費(fèi)用低用途：發(fā)電，防洪，航運(yùn)，灌溉一電能的生產(chǎn)1水力發(fā)電廠發(fā)電機(jī)機(jī)構(gòu)示意圖發(fā)電機(jī)機(jī)構(gòu)示意圖2火力發(fā)電站2火力發(fā)電站將化石能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能再轉(zhuǎn)化為電能過程中依靠燃燒化石能源燃燒產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)化為電能。缺點(diǎn)，燃燒一次性能源，會(huì)產(chǎn)生污染利用率不高將化石能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能再轉(zhuǎn)化為電能3原子能發(fā)電站3原子能發(fā)電站一、電力系統(tǒng)二、工業(yè)與民用供電系統(tǒng)第二節(jié)?電力的輸送和分配三、供電質(zhì)量一、電力系統(tǒng)二、工業(yè)與民用供電系統(tǒng)第二節(jié)?電力的輸送

為了供電的安全連續(xù)可靠和經(jīng)濟(jì)，將各類發(fā)電廠的發(fā)電機(jī)、變電所、輸電線、配電設(shè)備和用電設(shè)備聯(lián)系起來組成一個(gè)整體，這個(gè)整體就稱為電力系統(tǒng)，如圖所示。一、電力系統(tǒng)第二節(jié)?電力的輸送和分配為了供電的安全連續(xù)可靠和經(jīng)濟(jì)，將各類發(fā)電廠的發(fā)電機(jī)、變電

由于發(fā)電廠往往建立在離用電中心很遠(yuǎn)的地方，因此，必須進(jìn)行遠(yuǎn)距離輸電。從輸電角度來講，電壓越高，則輸送的距離越遠(yuǎn)，傳輸?shù)娜萘烤驮酱?，電能的消耗也越小?/p>

但從用電角度來講，為了人身安全和降低用電設(shè)備的制造成本，則電壓低些為好。

為此，大中型發(fā)電廠發(fā)出的電都要經(jīng)過升壓，然后由輸電線送到用電區(qū)，再進(jìn)行降壓并分配給用戶。即采用高壓輸電，低壓配電的方式。第二節(jié)?電力的輸送和分配由于發(fā)電廠往往建立在離用電中心很遠(yuǎn)的地方，因此，必須進(jìn)行對于低壓供電的用戶，則不用變壓，只需設(shè)置僅有變電和配電設(shè)備的配電所就行了，系統(tǒng)如圖。第二節(jié)?電力的輸送和分配對于低壓供電的用戶，則不用變壓，只需設(shè)置僅有變電和配電設(shè)

1．小型工業(yè)與民用建筑設(shè)施的供電小型工業(yè)與民用建筑設(shè)施的供電，一般只需設(shè)立一個(gè)簡單的降壓變電所，供電系統(tǒng)如圖所示。二、工業(yè)與民用供電系統(tǒng)第二節(jié)?電力的輸送和分配1．小型工業(yè)與民用建筑設(shè)施的供電小型工業(yè)與民用建筑設(shè)

2．中型工業(yè)與民用建筑設(shè)施的供電中型工業(yè)與民用建筑設(shè)施的供電，一般電源進(jìn)線維610

kV，經(jīng)高壓配電所，再由6

10kV配電線路將電能送到各建筑物的變電所，降為380

V/220

V低壓，供給用電設(shè)備，如圖。第二節(jié)?電力的輸送和分配2．中型工業(yè)與民用建筑設(shè)施的供電中型工業(yè)與民用建筑設(shè)

3．大型工業(yè)與民用建筑設(shè)施的供電

大型工業(yè)與民用建筑設(shè)施的供電，電源進(jìn)線一般為

35

kV或以上，第一次降壓為6

10

kV，然后用配電線路送到各用電點(diǎn)的變電所，再降為380

V/220

V電壓，也有35

kV直接降為低壓的，如圖所示。第二節(jié)?電力的輸送和分配3．大型工業(yè)與民用建筑設(shè)施的供電大型工業(yè)與民用建筑設(shè)

供電質(zhì)量包括供電的可靠性、電壓質(zhì)量、頻率質(zhì)量及電壓波形質(zhì)量等方面。

1．供電的可靠性供電的可靠性用事故停電到恢復(fù)供電所需時(shí)間的長短來反映。電力負(fù)荷通常分為三類：（1）一類負(fù)荷

是指當(dāng)停電時(shí)將產(chǎn)生大量廢品，減產(chǎn)或造成公共場所秩序嚴(yán)重混亂的部門，一般采用兩個(gè)獨(dú)立的電源系統(tǒng)供電。三、供電質(zhì)量第二節(jié)?電力的輸送和分配供電質(zhì)量包括供電的可靠性、電壓質(zhì)量、頻率質(zhì)量及電壓波形質(zhì)（2）二類負(fù)荷是指停電時(shí)可能引起人身傷亡、造成重大政治影響、設(shè)置損壞、產(chǎn)生事故或混亂的場所，一般由兩路電源線進(jìn)行供電。（3）三類負(fù)荷是指不屬于上述第一、二類負(fù)荷的用戶，其供電方式一般為單路。第二節(jié)?電力的輸送和分配（2）二類負(fù)荷是指停電時(shí)可能引起人身傷亡、造成重大政

2．電壓質(zhì)量國家規(guī)定：35

kV及以上供電電壓允許偏差為

±

10

%，10

kV及以下的供電電壓允許偏差為

±

7

%，220

V單相供電允許偏差為

+

5

%

-10

%。我國交流電力設(shè)備的額定頻率為50

Hz，頻率偏差一般不超過

±

0.5

Hz

。若電力系統(tǒng)容量達(dá)3000MW以上時(shí)，頻率偏差不得超過

±

0.2

Hz

。

3．頻率質(zhì)量第二節(jié)?電力的輸送和分配2．電壓質(zhì)量國家規(guī)定：35kV及以上供電電壓允許

4．電壓波形質(zhì)量由于大型晶閘管整流裝置及一些新零件的使用，導(dǎo)致供電系統(tǒng)中電流、電壓波形發(fā)生變化，使其他用電設(shè)備損耗增大、壽命縮短，過大的畸變還會(huì)影響一些電氣設(shè)備正常工作。第二節(jié)?電力的輸送和分配4．電壓波形質(zhì)量由于大型晶閘管整流裝置及一些新零件的一、變壓器的用途第三節(jié)?變壓器的用途和原理二、變壓器的基本結(jié)構(gòu)三、變壓器的基本原理四、變壓器的空載運(yùn)行和變壓比五、變壓器的負(fù)載運(yùn)行和變流比六、變壓器的外特性七、變壓器的效率一、變壓器的用途第三節(jié)?變壓器的用途和原理二、變壓變壓器按照用途主要分為以下幾類：一、變壓器的用途

1．電力變壓器變壓器最主要的用途是作為輸、配電用的電力變壓器。第三節(jié)?變壓器的用途和原理變壓器按照用途主要分為以下幾類：一、變壓器的用途1發(fā)電廠發(fā)出的電能被輸送到用戶要通過很長的輸電線，在輸送功率和負(fù)載功率因數(shù)一定時(shí)，輸電線路上的電壓U越高，則電流I就越小，這就減小輸電線的截面積，節(jié)約線材，而且減小輸電線路的功率損耗。促使輸電線路的電壓由高壓向超高壓和特高壓不斷升級。第三節(jié)?變壓器的用途和原理發(fā)電廠發(fā)出的電能被輸送到用戶要通過很長的輸電線，在輸送功

2．特種變壓器是指在特殊場合使用和特別用途的變壓器，例如電焊機(jī)變壓器、電爐變壓器、控制變壓器、整流變壓器、自耦變壓器等。第三節(jié)?變壓器的用途和原理2．特種變壓器是指在特殊場合使用和特別用途的變壓器，

3．儀用變壓器用于儀表測量技術(shù)中，如電流互感器、電壓互感器等。

4．其他變壓器如高壓變壓器、脈沖變壓器等。第三節(jié)?變壓器的用途和原理3．儀用變壓器用于儀表測量技術(shù)中，如電流互感器、電壓變壓器是由鐵心和繞組兩部分組成。

1．鐵心鐵心構(gòu)成電磁感應(yīng)所需要的磁路。為了減少渦流損耗，鐵心通常用磁導(dǎo)率高而又互相絕緣的硅鋼片相疊合而成。二、變壓器的基本結(jié)構(gòu)

第三節(jié)?變壓器的用途和原理變壓器是由鐵心和繞組兩部分組成。1．鐵心鐵心

2．繞組變壓器的繞組用絕緣良好的漆包線、紗包線或絲包線繞成。變壓器工作時(shí)與負(fù)載相互連接的繞組稱為二次繞組（或副邊繞組），與電源連接的繞組稱為一次繞組（或原邊繞組）。一次和二次繞組的匝數(shù)一般分別記為N1和N2。第三節(jié)?變壓器的用途和原理2．繞組變壓器的繞組用絕緣良好的漆包線、紗包線或絲包變壓器一次和二次的電壓的有效值分別記為U1

和U2，電流有效值分別記為I1

和I2。第三節(jié)?變壓器的用途和原理變壓器一次和二次的電壓的有效值分別記為U1和U2，

1．電磁感應(yīng)圖示電路，接上正弦波電壓，則線圈中將產(chǎn)生正弦波電流，同時(shí)在鐵心中有正弦交變磁通穿過繞組，所以二次繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢、感應(yīng)電流，燈泡發(fā)出暗光。說明：交流電流產(chǎn)生交變磁場，交變磁場感應(yīng)出交變電壓。三、變壓器的基本原理第三節(jié)?變壓器的用途和原理1．電磁感應(yīng)圖示電路，接上正弦波電壓，則線圈中將產(chǎn)

2．理想變壓器如果認(rèn)為變壓器采用的鐵心是強(qiáng)磁性體，并且無損耗，那么變壓器可以看成是理想變壓器。強(qiáng)磁性體：就是流經(jīng)一次繞組所產(chǎn)生的磁通全部跟二次繞組鏈合。對于理想變壓器，以下關(guān)系成立

(電壓與繞組匝數(shù)成正比)（電流與繞組匝數(shù)成反比）第三節(jié)?變壓器的用途和原理2．理想變壓器如果認(rèn)為變壓器采用的鐵心是強(qiáng)磁性體，并

繞組中每匝中感應(yīng)的電壓相等，因?yàn)槊吭讯寂c同一交變磁場耦合。變壓器二次繞組的匝數(shù)越多，則二次電壓就越大。

同理，變壓器一次側(cè)每匝電壓是相同的。如果變壓器的一次、二次與同一磁場相耦合，則一次、二次每匝上的電壓將相等。即二次對一次的電壓比與二次對一次的匝數(shù)比相等。

即四、變壓器的空載運(yùn)行和變壓比第三節(jié)?變壓器的用途和原理繞組中每匝中感應(yīng)的電壓相等，因?yàn)槊吭讯寂c同一交變磁場耦合理想變壓器在帶負(fù)載的情況下運(yùn)行，其內(nèi)部不消耗功率，輸入變壓器的功率全部消耗在負(fù)載上，即：五、變壓器的負(fù)載運(yùn)行和變流比變壓器一次、二次電流比恒等于變壓器一次、二次匝數(shù)比的倒數(shù)。

第三節(jié)?變壓器的用途和原理理想變壓器在帶負(fù)載的情況下運(yùn)行，其內(nèi)部不消耗功率，輸入變變壓器運(yùn)行時(shí)，改變負(fù)載就會(huì)影響二次輸出電壓與電流的大小。在變壓器負(fù)載阻抗Z2

改變時(shí)，二次電壓與二次電流之間的關(guān)系稱為變壓器的外特性。二次的額定電壓U20

：在變壓器一次接入額定電壓、二次側(cè)開路時(shí)的開路電壓。

U2N=U20變壓器的二次接入負(fù)載后，有電流輸出，二次繞組產(chǎn)生壓降，輸出電壓變?yōu)閁2，變壓器二次輸出電壓U2隨輸出電流I2改變的關(guān)系稱為變壓器的外特性。不同用途的變壓器具有不同的外特性。六、變壓器的外特性第三節(jié)?變壓器的用途和原理變壓器運(yùn)行時(shí)，改變負(fù)載就會(huì)影響二次輸出電壓與電流的大小。變壓器的外特性：一般電力變壓器（如工廠動(dòng)力用變壓器，居民照明用變壓器），電壓變化率小于5%～10%。通常是在一次電壓U1，負(fù)載功率因數(shù)cos2

為定的條件下測試出來。變壓器次級輸出電壓U2隨輸出電流I2的增加而減小，從空載時(shí)的電壓U2N到電流達(dá)到額定值I2N時(shí)，次級電壓降為U2

，變化的程度用電壓變化率表示：第三節(jié)?變壓器的用途和原理變壓器的外特性：一般電力變壓器（如工廠動(dòng)力用變壓器，變壓器工作時(shí)，要有功率損耗，造成變壓器的輸出功率Pi小于輸入功率Po

。變壓器的損耗包括：銅損和鐵損。

1．銅損是因變壓器繞組的銅線有一定量的電阻而產(chǎn)生的，電流通過一次、二次繞組要產(chǎn)生熱量而損失電能。

2．鐵損是鐵心發(fā)熱而產(chǎn)生的。變壓器的效率是其輸出有功功率Po與其輸入有功功率Pi的比值，一般用字母

表示。=Po/Pi

七、變壓器的效率第三節(jié)?變壓器的用途和原理變壓器工作時(shí)，要有功率損耗，造成變壓器的輸出功率Pi

1．電能具有便于轉(zhuǎn)換、便于輸送、便于控制和測量等幾個(gè)方面的特點(diǎn)。本章小結(jié)

2．目前電力生產(chǎn)的主要方式是火力發(fā)電、水力發(fā)電和原子能發(fā)電三種。

3．電力系統(tǒng)由發(fā)電廠、變電所、電力網(wǎng)和電能用戶組成。發(fā)電廠發(fā)出的電壓經(jīng)升壓變壓器升壓后，由高壓輸電網(wǎng)輸送到用電區(qū)域；再經(jīng)一次、二次降壓變壓器降壓，然后送到用電戶，再分配給低壓用電設(shè)備使用。我國的一般工業(yè)和民用電為