工廠供電 第一章 電力系統(tǒng)概論

工廠供電教材：（1）供配電技術(shù)，唐志平等編，電子工業(yè)出版社；參考資料：（1）工廠供電，劉介才編，機(jī)械工業(yè)出版社。（2）《工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)手冊(cè)》第三版中國(guó)電力出版社。。（3）電力工程基礎(chǔ)，孫麗華主編，機(jī)械工業(yè)出版社。（4）現(xiàn)代供電技術(shù)，孟祥忠編，清華大學(xué)出版社。（5）電力系統(tǒng)繼電保護(hù)，賀家李，中國(guó)電力出版社。（6）電能質(zhì)量與控制，蕭湘寧，中國(guó)電力出版社.（7）供電技術(shù)，鄒有明編，中國(guó)電力出版社主講：張松燦電話疑：工2-211，周四晚7：-8：009/22/20231第一章電力系統(tǒng)概論

主要講述工廠供配電系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)理論、基本概念、基本計(jì)算、系統(tǒng)運(yùn)行及管理知識(shí)。課程內(nèi)容課程內(nèi)容是供配電涉及運(yùn)行、管理的各種規(guī)范的匯總與提煉。1、電力系統(tǒng)分析2、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)3、工廠照明技術(shù)4、變電站綜合自動(dòng)化5、配電網(wǎng)綜合自動(dòng)化6、工廠供電涉及的課程：9/22/20232第一章電力系統(tǒng)概論內(nèi)容框架1、電力系統(tǒng)和供配電系統(tǒng)的基本知識(shí)2、負(fù)荷計(jì)算—負(fù)荷、損耗及功率因數(shù)3、短路--概述、過程分析、短路電流及短路電流計(jì)算4、一次系統(tǒng)—電壓選擇、電氣設(shè)備概述、主接線5、電氣主設(shè)備的選擇—高低壓開關(guān)設(shè)備、互感器母線等6、電力線路—導(dǎo)線及電纜選擇方法7、繼電保護(hù)—基本知識(shí)、繼電器、電力線路保護(hù)（常規(guī)及微機(jī)保護(hù)）8、二次回路與自動(dòng)裝置—斷路器控制回路、ARD、APD等9/22/20233第一章電力系統(tǒng)概論1、電力系統(tǒng)和工廠供配電系統(tǒng)

◆電力系統(tǒng)的基本知識(shí)

◆供配電系統(tǒng)的組成

◆電力系統(tǒng)的運(yùn)行要求2、電力系統(tǒng)的額定電壓

◆電力系統(tǒng)的電壓等級(jí)

◆電力系統(tǒng)中各元件的額定電壓規(guī)定

介紹電力系統(tǒng)的組成、供配電系統(tǒng)、變電所的類型、額定電壓和電能質(zhì)量等基本概念，主要包括：第一章電力系統(tǒng)概論9/22/20234第一章電力系統(tǒng)概論3、電力系統(tǒng)中性點(diǎn)的運(yùn)行方式

◆電力系統(tǒng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式類型

◆各種運(yùn)行方式特點(diǎn)及適用場(chǎng)合4、電能質(zhì)量指標(biāo)

◆電力系統(tǒng)電能質(zhì)量衡量標(biāo)準(zhǔn)

◆各指標(biāo)的具體含義重點(diǎn):（1）電力系統(tǒng)及常用電氣設(shè)備額定電壓的確定（2）中性點(diǎn)的運(yùn)行方式9/22/20235第一章電力系統(tǒng)概論電能是一種清潔的二次能源，具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）方便地、經(jīng)濟(jì)地、遠(yuǎn)距離的輸送和分配；（2）易于轉(zhuǎn)化為其他形式的能量，如機(jī)械能、熱能、化學(xué)能、光能等；（3）易于操作、調(diào)節(jié)和控制；（4）有利于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動(dòng)化；（5）可以提高產(chǎn)品的質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效果。故在國(guó)民經(jīng)濟(jì)、社會(huì)生產(chǎn)和人民生活中得到廣泛應(yīng)用。

第一節(jié)電力系統(tǒng)的基本概念一次能源：從自然界取得未經(jīng)改變或轉(zhuǎn)變而直接利用的能源。如原煤、原油、天然氣、水能、風(fēng)能、太陽能、海洋能、潮汐能、地?zé)崮?、天然鈾礦等。

補(bǔ)充知識(shí)：9/22/20236第一章電力系統(tǒng)概論生產(chǎn)中所占的比重◆在產(chǎn)品成本中所占比重一般很?。ǔ娀I(yè)外）。如機(jī)械工業(yè)中，電費(fèi)僅占產(chǎn)品成本的5%左右?！魪耐顿Y額來看，一般機(jī)械工廠在供電設(shè)備上的投資，僅占總投資的5%左右。電能的來源：

電能大都由電力系統(tǒng)中發(fā)電廠提供，電力工業(yè)為基礎(chǔ)行業(yè)。工業(yè)用電量已占全部用電量的50～70%，是電力系統(tǒng)的最大電能用戶,故以工廠供配電來講述電能的供應(yīng)與分配。

工廠供配電系統(tǒng)的任務(wù)：企業(yè)所需電能的供應(yīng)和分配。9/22/20237第一章電力系統(tǒng)概論1.電力系統(tǒng)——電力系統(tǒng)由各種不同類型的發(fā)電廠、變電所、輸電線路及電力用戶組成?；螂娏ο到y(tǒng):完成電能生產(chǎn)、輸送、分配和消費(fèi)的統(tǒng)一整體。從發(fā)電廠到用戶的送電過程9/22/20238第一章電力系統(tǒng)概論

發(fā)電機(jī)生產(chǎn)的電能，受發(fā)電機(jī)制造電壓的限制，不適宜遠(yuǎn)距離輸送。因此，通常使發(fā)電機(jī)的電壓經(jīng)過升壓達(dá)220～500kV，再通過超高壓遠(yuǎn)距離輸電網(wǎng)送往遠(yuǎn)離發(fā)電廠的城市或工業(yè)集中地區(qū)，再通過區(qū)域降壓變電所將電壓降到35～110kV，然后再用35～110kV的高壓輸電線路將電能送至工廠降壓變電所降至6～10kV配電或終端變電所。9/22/20239第一章電力系統(tǒng)概論從發(fā)電到用電的示意圖火力發(fā)電站核電站水力發(fā)電站超高壓變電站一般水力發(fā)電站一次變電站配電用變電所牽引變電所大工廠高壓配電線農(nóng)家住宅商店小工廠9/22/202310第一章電力系統(tǒng)概論工業(yè)企業(yè)供電系統(tǒng)9/22/202311第一章電力系統(tǒng)概論2、為什么要組建大型電力系統(tǒng)？1．可以減少系統(tǒng)的總裝機(jī)容量。2．可以減少系統(tǒng)的備用容量。3．可以提高供電可靠性。4．可以安裝大容量的機(jī)組。5．可以合理利用動(dòng)力資源，提高系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。目前，我國(guó)電力系統(tǒng)已形成東北、華北、華東、華中、西北、南方共6個(gè)跨省電網(wǎng)，由兩大集團(tuán)分別管理。9/22/202312第一章電力系統(tǒng)概論國(guó)家電網(wǎng)公司南方電網(wǎng)公司9/22/202313第一章電力系統(tǒng)概論名詞解釋1）發(fā)電廠：生產(chǎn)電能，將一次能源轉(zhuǎn)換成二次能源（電能），分為火、水、核、風(fēng)、太陽、地?zé)岬劝l(fā)電廠。2）變電所：功能--接受電能、變換電壓和分配電能。3）配電所：僅用于接受電能和分配電能的場(chǎng)所。4）換流站：交、直流相互轉(zhuǎn)換的場(chǎng)所--整流站和逆變站。5）電力線路：將發(fā)電廠、變電所和電能用戶連接起來，完成輸送和分配電能。6）電能用戶：所有消耗電能的用電設(shè)備或用電單位。9/22/202314第一章電力系統(tǒng)概論2.）年發(fā)電量：指系統(tǒng)中所有發(fā)電機(jī)組全年發(fā)出電能的總和，以兆瓦時(shí)（MW·）h、吉瓦時(shí)（GW·）h、太瓦時(shí)（TW·h）計(jì)。3）最大負(fù)荷：指規(guī)定時(shí)間內(nèi)電力系統(tǒng)總有功功率負(fù)荷的最大值，以兆瓦（MW）、吉瓦（GW）計(jì)。4）額定頻率：50Hz5）電壓等級(jí)：指系統(tǒng)中電力線路的額定電壓，以千伏（kV）計(jì)。1MW·h=103kW·h（千度），1GW·h=103MW·h（100萬度）1TW·h=103GW·h（10億度），1kW·h=1度3、電力系統(tǒng)的基本參量1）總裝機(jī)容量：指系統(tǒng)中所有機(jī)組額定有功功率的總和，以兆瓦（MW）、吉瓦（GW）計(jì)。

1GW=103MW（10萬千瓦）1MW=103kW（1000千瓦）9/22/202315第一章電力系統(tǒng)概論1）電能不能大量?jī)?chǔ)存，生產(chǎn)、輸送、使用瞬間完成。2）電力系統(tǒng)的過渡過程十分短暫。3）與國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門的關(guān)系密切。1）保證供電的可靠性。2）保證良好的電能質(zhì)量。3）為用戶提供充足的電能。4）提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。5、對(duì)電力系統(tǒng)的基本要求4、電力系統(tǒng)的特點(diǎn)9/22/202316第一章電力系統(tǒng)概論二、發(fā)電廠及變電所將燃料燃燒加熱鍋爐中的水，利用高溫高壓的水蒸氣推動(dòng)汽輪機(jī)，帶動(dòng)與它聯(lián)軸的發(fā)電機(jī)發(fā)電。

（1）火電廠的燃料：煤炭、石油、天然氣等。（2）能量轉(zhuǎn)換過程：燃料的化學(xué)能→熱能→機(jī)械能→電能。1．火力發(fā)電廠--火電站（4）火電廠的生產(chǎn)過程（3）火電廠的組成：燃燒系統(tǒng)（鍋爐）：燃料→灰渣，風(fēng)（空氣）→煙氣電力系統(tǒng)：發(fā)電機(jī)、變壓器、輸電線路等。汽水系統(tǒng)（汽輪機(jī)）：水蒸汽、循環(huán)水（冷水熱水）9/22/202317第一章電力系統(tǒng)概論9/22/202318第一章電力系統(tǒng)概論（5）火電廠是我國(guó)目前最主要的電源，比例大于75%。江蘇諫壁發(fā)電廠

（6）火力發(fā)電存在的問題（7）今后火電建設(shè)的重點(diǎn)采用高參數(shù)、大容量、高效率的設(shè)備。開發(fā)清潔煤燃燒發(fā)電、天然氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電。鼓勵(lì)熱電聯(lián)產(chǎn)。加強(qiáng)煤炭基地的礦口電廠建設(shè)。安全問題：采礦和運(yùn)輸中的安全性災(zāi)難等。環(huán)境問題：酸雨、溫室效應(yīng)、可吸入顆粒物等。效率問題：凝汽式火電廠效率為40%，熱電廠為60%~70%。張家口發(fā)電總廠浙江北侖發(fā)電廠9/22/202319第一章電力系統(tǒng)概論江蘇諫壁發(fā)電廠始建于1959年，于1987年9月全部建成，共安裝10臺(tái)機(jī)組，總?cè)萘?62.5萬千瓦，年發(fā)電量在100億度左右，成為80年代末到90年代初國(guó)內(nèi)最大的火力發(fā)電廠。9/22/202320第一章電力系統(tǒng)概論浙江北侖發(fā)電廠是我國(guó)目前最大的現(xiàn)代化火力發(fā)電廠，總裝機(jī)容量為300萬千瓦(5×600MW)，工程于1988年1月正式開工建設(shè)，2000年9月全部建成發(fā)電。年發(fā)電量167億度，為浙江省各類發(fā)電廠發(fā)電總量的四分之一，其中兩臺(tái)機(jī)組的發(fā)電量就能滿足寧波市全部用電所需。9/22/202321第一章電力系統(tǒng)概論北侖發(fā)電廠主控制室北侖發(fā)電廠汽輪機(jī)房9/22/202322第一章電力系統(tǒng)概論

張家口發(fā)電總廠成立于1988年8月，由下花園發(fā)電廠和沙嶺子發(fā)電廠合并而成，位于張家口市東南14km，距首都北京170km，距煤都大同180km。發(fā)電廠總裝機(jī)容量240萬千瓦（8×300MW），通過500kV雙回線向北京供電，同時(shí)兼顧地方用電，擔(dān)負(fù)著北京地區(qū)1/4電力負(fù)荷的供電任務(wù)。張家口發(fā)電總廠夜景廠區(qū)景色汽輪機(jī)房9/22/202323第一章電力系統(tǒng)概論（1）水電廠的能量轉(zhuǎn)換過程：水的位能→機(jī)械能→電能。（2）水電廠的總發(fā)電功率：

（3）水電廠的分類堤壩式水電廠引水式水電廠抽水蓄能電站壩后式：如三門峽、劉家峽、丹江口、三峽水電站河床式：如葛洲壩水電站2．水力發(fā)電廠9/22/202324第一章電力系統(tǒng)概論堤壩式水電廠生產(chǎn)過程示意圖（4）水電廠的組成：水庫、水輪機(jī)、電力系統(tǒng)9/22/202325第一章電力系統(tǒng)概論（5）水電廠是我國(guó)目前最重要的電源之一，比例大于10%。

葛洲壩水電站

南美伊泰普水電站

長(zhǎng)江三峽水電站

廣州抽水蓄能電站（6）水力發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)最干凈的能源之一。最廉價(jià)的能源之一：無需燃料、無環(huán)境污染、生產(chǎn)效率高、發(fā)電成本低、運(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)單。綜合水利工程：可同時(shí)解決發(fā)電、防洪、灌溉、航運(yùn)、水產(chǎn)養(yǎng)殖等問題。

特殊的水電廠：抽水蓄能電廠，起“削峰填谷”作用。9/22/202326第一章電力系統(tǒng)概論葛洲壩27孔泄洪閘葛洲壩水電站葛洲壩水電站是長(zhǎng)江干流上修建的第一座大型水電工程，是三峽工程的反調(diào)節(jié)和航運(yùn)梯級(jí)。電站始建于1970年，共有機(jī)21臺(tái)機(jī)組，總裝機(jī)容量271.5萬千瓦，年發(fā)電量157億度。電站以500kV和220kV輸電線路并入華中電網(wǎng)，并通過500kV直流輸電線路向距離1000km的上海輸電120萬千瓦。9/22/202327第一章電力系統(tǒng)概論南美伊泰普水電站是二十世紀(jì)最大的水電站

，位于巴西和巴拉圭交界處的巴拉那河上，從1974年5月開始修建，于1991年5月竣工，由巴西與巴拉圭共建?？傃b機(jī)容量12.6GW（18×700MW），年發(fā)電量790億度。水電站壩身長(zhǎng)7.7公里，壩高196米（相當(dāng)于65層樓的高度）。9/22/202328第一章電力系統(tǒng)概論三峽水電站效果圖長(zhǎng)江三峽水電站壩長(zhǎng)2309m，壩高185m，水頭175m，總庫容393億立方米，總裝機(jī)容量1820萬KW（26×700MW），年發(fā)電量846.8億千瓦時(shí)；庫區(qū)將淹沒耕地36萬畝，淹沒城鎮(zhèn)129座，需安置遷移人口113萬；電站于93年起步，首批機(jī)組于2003年10月發(fā)電，以后每年投產(chǎn)4臺(tái)機(jī)組（280MW），2009年全部機(jī)組建成投產(chǎn)。三峽電站發(fā)出的強(qiáng)大電力將送往華中、華東地區(qū)和廣東省。電站將引出15條超高壓交流輸電線路，其中3條線路通過換流站將交流電轉(zhuǎn)換成直流電后，再通過500kＶ直流輸電線路，2條送往華東、1條送往廣東。9/22/202329第一章電力系統(tǒng)概論三期導(dǎo)流圖三峽大壩模型三峽大壩由多個(gè)功能模塊組成，從左至右（面向下游）依次為永久船閘、升船機(jī)、泄沙通道（臨時(shí)船閘）、左岸大壩及電站、泄洪壩段、右岸大壩及電站、山體地下電站等。升船機(jī)的最大提升高度為113米，供3000噸以下船只通過大壩，用時(shí)約40分鐘；永久船閘是雙線五級(jí)船閘，供3000噸以上船只從這里翻過大壩，用時(shí)約3小時(shí)。9/22/202330第一章電力系統(tǒng)概論三峽雙線五級(jí)船閘

三峽船閘全長(zhǎng)6.4公里，可通過萬噸級(jí)船隊(duì)，單向年通過能力5000萬噸。船閘主體段閘首和閘室分南北兩線，每線船閘主體段由6個(gè)閘首和5個(gè)閘室組成，每個(gè)閘室長(zhǎng)280米、寬34米。而船閘人字門是名副其實(shí)的“天下第一門”，單扇門寬20.2米，高38.5米，厚度3米，面積有兩個(gè)籃球場(chǎng)那么大，重達(dá)850多噸。9/22/202331第一章電力系統(tǒng)概論三峽工程綜合效益防洪：三峽水庫正常蓄水位175米，總庫容393億立方米，防洪庫容221.5億立方米，能有效地控制長(zhǎng)江上游洪水，保護(hù)長(zhǎng)江中下游荊江地區(qū)1500萬人口、2300萬畝土地，是世界上防洪效益最為顯著水利工程。發(fā)電：三峽水電站裝機(jī)總?cè)萘繛?820萬kW，年均發(fā)電量847億kW·h。以直線距離1000公里為半徑，全國(guó)除遼寧、吉林、黑龍江、新疆、西藏、海南、臺(tái)灣7省區(qū)外，其余地區(qū)的主要城市和工業(yè)基地都在這個(gè)范圍內(nèi)。如圖所示航運(yùn)：它將改善航運(yùn)里程660公里，使重慶至宜昌航道通行的船隊(duì)噸位由現(xiàn)在的3000噸級(jí)提高至萬噸級(jí)，年單向通過能力由1000萬噸提高到5000萬噸。9/22/202332第一章電力系統(tǒng)概論三峽的供電范圍9/22/202333第一章電力系統(tǒng)概論廣州抽水蓄能電站為目前世界上最大的抽水蓄能電站，是為大亞灣核電站安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行而建設(shè)的配套工程，同時(shí)還承擔(dān)著廣東、香港電網(wǎng)的調(diào)峰填谷和事故備用的任務(wù)。電站總裝機(jī)容量2.4GW（8×300MW），分兩期建設(shè)，每期4臺(tái)，設(shè)計(jì)水頭535m，電站一期工程于1989年5月25日開工且1993年6月29日1號(hào)機(jī)投產(chǎn)，二期工程于1994年9月12日開工，至2000年3月14日8號(hào)機(jī)投產(chǎn)。9/22/202334第一章電力系統(tǒng)概論（7）水力發(fā)電存在的問題建設(shè)問題：投資大、工期長(zhǎng)，存在庫區(qū)移民、淹沒耕地、破壞人文景觀、破壞自然生態(tài)平衡等問題。運(yùn)行問題：發(fā)電量受氣象、水文、季節(jié)水量變化的影響較大，分豐水期和枯水期，出力不穩(wěn)定，增加電力系統(tǒng)運(yùn)行的復(fù)雜性。

3.核電廠（1）核電廠的能量轉(zhuǎn)換過程：核燃料的裂變能→熱能→機(jī)械能→電能。（2）核電廠的組成：核反應(yīng)堆、汽水系統(tǒng)（汽輪機(jī)）、電力系統(tǒng)9/22/202335第一章電力系統(tǒng)概論（3）核電廠是我國(guó)目前最重要的電源之一，比例大于10%。秦山核電站大亞灣核電站（4）核電迅速發(fā)展的原因核電是一種新型的巨大能源。煤、石油等火電燃料儲(chǔ)量有限，不可再生。發(fā)達(dá)國(guó)家的水資源已基本殆盡。資源貧乏國(guó)家“能源危機(jī)”，不得不發(fā)展核電。（5）核能發(fā)電的優(yōu)缺點(diǎn)：節(jié)省大量煤炭、石油等燃料，避免燃料運(yùn)輸。不需空氣助燃，可建在地下、水下、山洞或空氣稀薄地區(qū)。比火電廠造價(jià)高，但發(fā)電成本低30%～50%，且規(guī)模越大越合算。存在問題：放射性污染。9/22/202336第一章電力系統(tǒng)概論秦山核電站位于東海之濱美麗富饒的杭州灣畔，是中國(guó)第一座依靠自己的力量設(shè)計(jì)、建造和運(yùn)營(yíng)管理的壓水堆核電站，總裝機(jī)容量2×300MW。1985年3月動(dòng)工，1991年12月首次并網(wǎng)發(fā)電。它的建成使我國(guó)成為繼美、英、法、前蘇聯(lián)、加拿大、瑞典之后世界上第七個(gè)能夠自行設(shè)計(jì)、建造核電站的國(guó)家。9/22/202337第一章電力系統(tǒng)概論秦山核電站主控制室秦山核電站汽輪機(jī)房9/22/202338第一章電力系統(tǒng)概論

大亞灣核電站位于深圳市東部大亞灣畔，為我國(guó)目前最大的核電站。大亞灣核電站是我國(guó)引進(jìn)國(guó)外資金、設(shè)備和技術(shù)建設(shè)的第一座大型商用核電站。核電站安裝有兩臺(tái)單機(jī)容量為900MW的壓水堆反應(yīng)堆機(jī)組。1987年8月7日工程正式開工，1994年2月1日和5月6日兩臺(tái)機(jī)組先后投入商業(yè)營(yíng)運(yùn)。大亞灣核電站每年發(fā)電量超過100億度，其中七成電力供應(yīng)香港，三成電力供應(yīng)廣東電網(wǎng)。大亞灣核電站電站設(shè)備9/22/202339第一章電力系統(tǒng)概論

4、其它新能源發(fā)電（1）太陽能發(fā)電：太陽光能或太陽熱能→電能太陽能發(fā)電系統(tǒng)的組成：電池板、控制器和逆變器優(yōu)缺點(diǎn)：取之不盡、用之不竭的廉價(jià)能源。不需要燃料、生產(chǎn)成本低、不產(chǎn)生污染受季節(jié)、晝夜、地理和氣象條件的影響較大。太陽能光伏電源在西部地區(qū)應(yīng)用廣泛。（青海、新疆）我國(guó)的太陽能光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)于20世紀(jì)70年代起步，2007年底累計(jì)裝機(jī)容量只有100MW。9/22/202340第一章電力系統(tǒng)概論太陽能發(fā)電系統(tǒng)的組成太陽能電池板：將太陽的輻射能轉(zhuǎn)換為電能。太陽能控制器：控制整個(gè)系統(tǒng)的工作狀態(tài)，對(duì)蓄電池起到過充電保護(hù)、過放電保護(hù)的作用。蓄電池：有光照時(shí)將太陽能電池板所發(fā)出的電能儲(chǔ)存起來，到需要的時(shí)候再釋放出來。逆變器：將太陽能發(fā)電系統(tǒng)所發(fā)出的直流電能轉(zhuǎn)換成交流電能。

光電板控制器逆變器配電線路負(fù)載蓄電池9/22/202341第一章電力系統(tǒng)概論（2）風(fēng)力發(fā)電：風(fēng)力的動(dòng)能→機(jī)械能→電能優(yōu)點(diǎn)：西部地區(qū)的風(fēng)能資源占全國(guó)的50%以上

。（青海、甘肅、新疆、內(nèi)蒙、云南、西藏等）一種取之不盡、用之不竭的自然能源。有一定的隨機(jī)性和不穩(wěn)定性，須配蓄能裝置。達(dá)板城風(fēng)力發(fā)電廠裝機(jī)容量7.23萬千瓦，占全國(guó)的30%。9/22/202342第一章電力系統(tǒng)概論（3）地?zé)岚l(fā)電：地?zé)崮堋娔茈娔苌a(chǎn)過程：與火電廠相似，用地?zé)峋〈仩t設(shè)備。地?zé)豳Y源的開發(fā)利用在西部地區(qū)已取得了良好的效益。西藏羊八井電廠（4）潮汐發(fā)電：海水漲潮或落潮的動(dòng)能或勢(shì)能→電能。潮汐發(fā)電示意圖江廈潮汐電站

法國(guó)郎斯潮汐電站我國(guó)正在運(yùn)行發(fā)電的潮汐電站共有8座（浙江4座，山東、江蘇、廣西、福建各1座）9/22/202343第一章電力系統(tǒng)概論

羊八井電廠是我國(guó)最大的地?zé)犭姀S，總裝機(jī)容量為25.18MW，水溫約150℃，擔(dān)負(fù)拉薩地區(qū)50%的供電任務(wù)。電站由5眼地?zé)峋┧瑔尉a(chǎn)量為75～160立方米／小時(shí)。羊八井地?zé)犭姀S

羊八井地?zé)釡厝?/22/202344第一章電力系統(tǒng)概論潮汐發(fā)電示意圖

9/22/202345第一章電力系統(tǒng)概論法國(guó)郎斯潮汐電站示意圖

法國(guó)朗斯潮汐電站

法國(guó)郎斯電站1967年建成，位于法國(guó)圣馬洛灣郎斯河口。一道750米長(zhǎng)的大壩橫跨郎斯河。壩上是通行車輛的公路橋，壩下設(shè)置船閘、泄水閘和發(fā)電機(jī)房。郎斯潮汐電站機(jī)房中安裝有24臺(tái)雙向渦輪發(fā)電機(jī)，漲潮、落潮都能發(fā)電。總裝機(jī)容量24萬千瓦，年發(fā)電量5億多度，輸入國(guó)家電網(wǎng)。9/22/202346第一章電力系統(tǒng)概論

江廈潮汐電站是中國(guó)第一座雙向潮汐電站，位于浙江省溫嶺市樂清灣北端江廈港。1980年5月第一臺(tái)機(jī)組投產(chǎn)發(fā)電。電站裝有雙向貫流式機(jī)組6臺(tái)，總裝機(jī)容量3200干瓦，年發(fā)電量600萬度，可晝夜發(fā)電14～15小時(shí)

。規(guī)模僅次于法國(guó)郎斯潮汐電站、加拿大芬地灣安娜波利斯潮汐電站，居世界第三。9/22/202347第一章電力系統(tǒng)概論◆太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮?、潮汐能等新能源都屬于清潔、廉價(jià)和可再生能源，是未來的能源主要形式?！羝渌履茉矗喝剂想姵?、垃圾燃料、核聚變能、生物質(zhì)能等?！籼柲堋L(fēng)能發(fā)電容量小，分散性大，屬于分布式能源，互聯(lián)后在運(yùn)行安全和管理方面存在很多問題。5．新能源發(fā)電的優(yōu)缺點(diǎn)9/22/202348第一章電力系統(tǒng)概論三、變配電所變電所：是變換電壓、接受電能、分配電能的場(chǎng)所。區(qū)域變電所：電壓等級(jí)高，變壓器容量大，進(jìn)出線回路數(shù)多，由大電網(wǎng)供電，高壓側(cè)電壓為330～750kV，全所停電后，將引起整個(gè)系統(tǒng)解列甚至瓦解；地區(qū)變電所：由發(fā)電廠或區(qū)域變電所供電，高壓側(cè)電壓為110～220kV，全所停電后，將使該地區(qū)中斷供電；終端變電所：是電網(wǎng)的末端變電所，主要由地區(qū)變電所供電，其高壓側(cè)為35～110kV，全所停電后，將使用戶中斷供電。配電所：只接受和分配電能，不變換電壓。升壓變電所：多建在發(fā)電廠內(nèi)，電壓升高后，進(jìn)行長(zhǎng)距離輸送。降壓變電所：多設(shè)在用電區(qū)域，將高壓電能適當(dāng)降低電壓后，對(duì)某地區(qū)或用戶供電。分為區(qū)域變電所、地區(qū)變電所和終端變電所等。9/22/202349第一章電力系統(tǒng)概論

通常將220kV及以上的電力線路稱為輸電線路，110kV及以下的電力線路稱為配電線路。配電線路又分為：高壓配電線路（110kV）、中壓配電線路（6～35kV）和低壓配電線路（380/220V）。地方電力網(wǎng)：電壓為110kV以下的電力網(wǎng)（如35kV、10kV等）區(qū)域電力網(wǎng)：電壓為110kV以上的電力網(wǎng)（如220kV）超高壓遠(yuǎn)距離輸電網(wǎng)：電壓為330～500kV及以上的電力網(wǎng)110kV屬于地方網(wǎng)還是區(qū)域網(wǎng)，要視其在電力系統(tǒng)中的作用而定電力網(wǎng)：由不同電壓等級(jí)的輸電線路和變壓器組成，是把發(fā)電廠、變電所和電能用戶聯(lián)系起來的紐帶?？煞譃榈胤诫娏W(wǎng)、區(qū)域電力網(wǎng)及超高壓遠(yuǎn)距離輸電網(wǎng)三種類型。四、輸送電網(wǎng)9/22/202350第一章電力系統(tǒng)概論直流輸電優(yōu)點(diǎn)：

①線路造價(jià)低，交流用三根導(dǎo)線，而直流一般用兩根采用大地或海水作回路時(shí)只要一根，能節(jié)省大量的線路建設(shè)費(fèi)用；②年電能損失小。直流架空線只用兩根，導(dǎo)線電阻損耗比交流輸電小；沒有感抗和容抗的無功損耗；沒有集膚效應(yīng)，導(dǎo)線的截面利用充分；③線路穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)沒有電容電流，沒有電抗壓降，沿線電壓分布較平穩(wěn)，線路本身無需無功補(bǔ)償；④直流輸電線聯(lián)系的兩端交流系統(tǒng)不需要同步運(yùn)行，因此可用以實(shí)現(xiàn)不同頻率或相同頻率交流系統(tǒng)之間的非同步聯(lián)系；⑤限制短路電流。如用交流輸電線連接兩個(gè)交流系統(tǒng)，短路容量增大，甚至需要更換斷路器或增設(shè)限流裝置。用直流輸電線路連接兩個(gè)交流系統(tǒng)，直流系統(tǒng)的“定電流控制”將快速把短路電流限制在額定功率附近，短路容量不因互聯(lián)而增大。電能的傳輸方式：交流和直流9/22/202351第一章電力系統(tǒng)概論（1）換流站比交流系統(tǒng)變電所復(fù)雜、造價(jià)高、管理要求高；（2）換流裝置（整流和逆變）運(yùn)行中需要大量的無功補(bǔ)償，正常運(yùn)行時(shí)可達(dá)直流輸送功率的40～60％；◆換流裝置運(yùn)行時(shí)在交流側(cè)和直流側(cè)均產(chǎn)生諧波，要裝濾波器；◆直流輸電以大地或海水作回路時(shí)，會(huì)引起沿途金屬構(gòu)件的腐蝕，需要防護(hù)措施。◆要發(fā)展多端直流輸電，需研制高壓直流斷路器。直流輸電存在問題：◆遠(yuǎn)距離、大功率輸電及跨海輸電；◆聯(lián)系不同頻率或相同頻率而非同步運(yùn)行的交流系統(tǒng)；◆限制短路電流；◆向長(zhǎng)距離的大城市供電；直流輸電應(yīng)用場(chǎng)合：9/22/202352第一章電力系統(tǒng)概論2．工廠供配電系統(tǒng)：指從電源線路進(jìn)廠起到高低壓用電設(shè)備進(jìn)線端止的整個(gè)電路系統(tǒng)。由總降壓變電所、高壓配電線路、車間變電所、低壓配電線路及用電設(shè)備組成?？偨祲鹤冸娝簩?5～110kV的供電電壓變換為6～10kV的高壓配電電壓，給廠區(qū)各車間變電所或高壓電動(dòng)機(jī)供電。9/22/202353第一章電力系統(tǒng)概論9/22/202354第一章電力系統(tǒng)概論

車間變電所：將6～10kV的電壓降為380/220V，通過低壓配電線路，給車間用電設(shè)備供電。配電線路：分為6-10KV廠內(nèi)高壓配電線路和380/220V廠內(nèi)低壓配電線路。車間變電所可分為：附設(shè)式變電所（1~4）車間內(nèi)變電所（5）獨(dú)立變電所（7）露天變電所（6）地下變電所桿上變電所車間變電所的類型

9/22/202355第一章電力系統(tǒng)概論供配電系統(tǒng)的基本要求在電能的供應(yīng)、分配和使用中，不應(yīng)發(fā)生人身事故和設(shè)備事故。應(yīng)滿足電能用戶對(duì)供電可靠性的要求。供電系統(tǒng)的投資要少，運(yùn)行費(fèi)要低，并盡可能地節(jié)約電能和減少有色金屬消耗量。可靠?jī)?yōu)質(zhì)經(jīng)濟(jì)應(yīng)滿足電能用戶對(duì)電壓和頻率等質(zhì)量要求。安全此外：要求靈活、方便且有冗余。9/22/202356第一章電力系統(tǒng)概論電力系統(tǒng)的電壓是有等級(jí)的，其額定電壓包括電力系統(tǒng)中各種發(fā)電、供電、用電設(shè)備的額定電壓。額定電壓：能使電氣設(shè)備長(zhǎng)期運(yùn)行時(shí)獲得最好經(jīng)濟(jì)效果的電壓，由國(guó)家確定的，設(shè)備廠商必須遵守，銘牌上給出。當(dāng)輸送功率S一定：◆U越高，I越小，導(dǎo)線等載流體截面積越小，投資也越小；◆U越大，對(duì)設(shè)備絕緣要求越高，變壓器、斷路器等設(shè)備的絕緣投資也越大。故：對(duì)一定的輸送功率和輸送距離總會(huì)有一最合理的線路電壓，此時(shí)最經(jīng)濟(jì)。第二節(jié)

電力系統(tǒng)額定電壓電壓分級(jí)原因：9/22/202357第一章電力系統(tǒng)概論分類電網(wǎng)和用電設(shè)備額定電壓KV交流發(fā)電機(jī)額定線電壓KV變壓器額定電壓一次電壓KV二次電壓KV低壓0.220.230.220.230.380.40.380.4高壓33.153及3.153.15及3.366.36及6.36.3及6.61010.510及10.510.5及11—15.7515.75—35—3538.560—6066110—110121154—154169220—220242330—330363500—500525我國(guó)交流電網(wǎng)和電力設(shè)備的額定電壓9/22/202358第一章電力系統(tǒng)概論電壓等級(jí)的選擇220kV及以上：用于大型電力系統(tǒng)的主干線。110kV：用于中小型電力系統(tǒng)的主干線。35kV：用于大型工業(yè)企業(yè)內(nèi)部電力網(wǎng)。10kV：常用的高壓配電電壓，當(dāng)6kV高壓用電設(shè)備較多時(shí)，也可考慮用6kV配電。3kV：僅限于工業(yè)企業(yè)內(nèi)部采用。380/220V：工業(yè)企業(yè)內(nèi)部的低壓配電電壓。9/22/202359第一章電力系統(tǒng)概論

電網(wǎng)（線路）的額定電壓只能選用國(guó)家規(guī)定的額定電壓，是確定各類電氣設(shè)備額定電壓的基本依據(jù)。

線路的額定電壓實(shí)際就是線路首末兩端電壓的平均值。1、電網(wǎng)（線路）的額定電壓2、用電設(shè)備的額定電壓由于用電設(shè)備運(yùn)行時(shí)要在線路中產(chǎn)生電壓損耗，沿線各用電設(shè)備的實(shí)際端電壓將不同。

為使各用電設(shè)備的電壓偏移差異不大，用電設(shè)備的額定電壓與同級(jí)電網(wǎng)（線路）的額定電壓相同。9/22/202360第一章電力系統(tǒng)概論同一電壓的線路一般允許的電壓偏差是±5%，即整個(gè)線路允許有10%的電壓損耗。

為保證線路首端與末端的平均電壓在額定值，線路首端應(yīng)比電網(wǎng)的額定電壓高5%。發(fā)電機(jī)接在線路首端，所以規(guī)定發(fā)電機(jī)的額定電壓高于所供電網(wǎng)額定電壓5%目的：用以補(bǔ)償線路的電壓損失。

3、發(fā)電機(jī)的額定電壓9/22/202361第一章電力系統(tǒng)概論4、電力變壓器的額定電壓變壓器的二次繞組對(duì)于用電設(shè)備而言，相當(dāng)于供電設(shè)備。第一種情況：比用電設(shè)備額定電壓高10%第二種情況：比用電設(shè)備額定電壓高5%變壓器的一次繞組：相當(dāng)于是用電設(shè)備，所以規(guī)定變壓器一次繞組的額定電壓與受電設(shè)備額定電壓相同。注意：但當(dāng)變壓器一次繞組直接與發(fā)電機(jī)相連時(shí)，變壓器一次繞組的額定電壓與發(fā)電機(jī)額定電壓相等。其中5%用于補(bǔ)償變壓器滿載供電時(shí)，一、二次繞組上的電壓損失；另外5%用于補(bǔ)償線路上的電壓損失，因此適用于變壓器供電距離較長(zhǎng)時(shí)的情況，用于35kV及以上線路。當(dāng)變壓器供電距離較短時(shí)，可以不考慮線路上的電壓損失，只需要補(bǔ)償滿載時(shí)變壓器繞組上的電壓損失即可。9/22/202362第一章電力系統(tǒng)概論1、電網(wǎng)（線路）額定電壓UN

低壓380V,660V高壓（3），6，10，35，（66），110，220，（330），500kV2、用電設(shè)備的額定電壓，等于同級(jí)電網(wǎng)的額定電壓3、發(fā)電機(jī)的額定電壓：UN·GG=1.05UN

電力系統(tǒng)額定電壓的總結(jié)4、電壓變壓器的額定電壓（1）升壓變壓器：U1N=UN·G·G=1.05UN；U2N=1.1UN

（2）降壓變壓器：U1N=UN（一次側(cè)） U2N=1.05UN

10kV及以下，線路較短時(shí)

U2N=1.1UN

35kV及以上，線路較長(zhǎng)時(shí)9/22/202363第一章電力系統(tǒng)概論~T1GT2110kV10kV6kVM發(fā)電機(jī)G的額定電壓：UN·G=1.05×10=10.5（kV）變壓器T1的額定電壓：U1N=10.5（kV）

U2N=1.1×110=121（kV）變壓器T1的變比為：10.5/121kV變壓器T2的額定電壓：U1N=110（kV）

U2N=1.05×6=6.3（kV）變壓器T2的變比為：110/6.3kV例

已知下圖所示系統(tǒng)中電網(wǎng)的額定電壓，試確定發(fā)電機(jī)和變壓器的額定電壓。變壓器T1的一次繞組與發(fā)電機(jī)直接相連，其一次側(cè)的額定電壓應(yīng)與發(fā)電機(jī)的額定電壓相同變壓器T1的二次側(cè)供電距離較長(zhǎng)，其額定電壓應(yīng)比線路額定電壓高10%變壓器T2的二次側(cè)供電距離較短，可不考慮線路上的電壓損失9/22/202364第一章電力系統(tǒng)概論

三相交流電系統(tǒng)的中性點(diǎn)是指星形聯(lián)結(jié)的變壓器或發(fā)電機(jī)的中性點(diǎn)。

中性點(diǎn)的運(yùn)行方式涉及系統(tǒng)的電壓等級(jí)、絕緣水平、通訊干擾、接地保護(hù)及保護(hù)整定等方面。

電力系統(tǒng)中性點(diǎn)有三種運(yùn)行方式：中性點(diǎn)直接接地中性點(diǎn)不接地中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地小接地電流系統(tǒng)大接地電流系統(tǒng)第三節(jié)電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)運(yùn)行方式9/22/202365第一章電力系統(tǒng)概論1中性點(diǎn)不接地運(yùn)行假定條件：◆電路是三相對(duì)稱：電源、線路和負(fù)載均對(duì)稱；◆C為相對(duì)地之間的總分布電容。（1）系統(tǒng)正常時(shí)三相線電壓對(duì)稱三相相電壓對(duì)稱三相對(duì)地電容電流對(duì)稱故：正常時(shí)，虛擬接地點(diǎn)的總接地電流為0，中性點(diǎn)對(duì)地電壓也為0。虛擬接地點(diǎn)9/22/202366第一章電力系統(tǒng)概論（2）單相接地-A相接地◆電壓特征：A相對(duì)地電壓為0，中性點(diǎn)對(duì)地電壓不為0，為-UA；非故障相對(duì)地電壓：在數(shù)值上接地點(diǎn)9/22/202367第一章電力系統(tǒng)概論由相量圖可知：相位上:Ic超前UA90度；數(shù)值上：所以接地電流：◆中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，線電壓不變，而非