工廠供電第1章

河北科技大學電氣工程系電力工程基礎1/28/20241河北科技大學電氣工程系課程的特點介紹電力系統(tǒng)的基本概念介紹一些電力系統(tǒng)的基本分析計算工廠供電1/28/20242河北科技大學電氣工程系第一章概論1.1電力系統(tǒng)的基本概念1.2發(fā)電廠的生產過程1.3電力系統(tǒng)的電壓與電能質量1.4電力系統(tǒng)中性點的運行方式1.5我國電力工業(yè)發(fā)展概況及前景1/28/20243河北科技大學電氣工程系1.1電力系統(tǒng)的基本概念

電力系統(tǒng)的組成結構

管理部門

物理系統(tǒng)1/28/20244河北科技大學電氣工程系1.1電力系統(tǒng)的基本概念

一、電力管理系統(tǒng)組成概述管理系統(tǒng)規(guī)劃部門設計部門區(qū)域設計院省級設計院市級設計院建設部門電廠建設送變電電能生產部門發(fā)電廠運行部門科研部門5級管理電科院自動化研究院1/28/20245河北科技大學電氣工程系1.1電力系統(tǒng)的基本概念

二、電力系統(tǒng)的物理組成結構發(fā)電廠電力網電力用戶或者說：由發(fā)電廠、電力網和電力用戶就構成了電力系統(tǒng)。電力系統(tǒng)示意圖如圖1-1所示。1.電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)是指完成電能生產、輸送、分配和消費的統(tǒng)一整體。1/28/20246河北科技大學電氣工程系圖1-1電力系統(tǒng)示意圖工業(yè)企業(yè)供電系統(tǒng)1/28/20247河北科技大學電氣工程系1.1電力系統(tǒng)的基本概念

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：電壓等級在35kV及以下、供電半徑在20～50km以內的電力網;區(qū)域電力網：電壓等級在35kV以上、供電半徑超過50km的電力網;超高壓遠距離輸電網：電壓等級為330～500kV的電力網，一般由遠距離輸電線路連接而成。發(fā)電廠：生產電能，將一次能源轉換成二次能源（電能），分為火、水、核、風、太陽、地熱等發(fā)電廠。電力網：由不同電壓等級的輸電線路和變壓器組成，可分為地方電力網、區(qū)域電力網及超高壓遠距離輸電網三種類型。1/28/20248河北科技大學電氣工程系變電所：是變換電能電壓和接受分配電能的場所。分為區(qū)域變電所、地區(qū)變電所和終端變電所等。配電所：只接受和分配電能，不變換電壓。電力用戶：消耗電能，將電能轉換成其他形式能量。2．工業(yè)企業(yè)供電系統(tǒng)工廠供配電系統(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備組成。

1.1電力系統(tǒng)的基本概念

總降壓變電所：將35～110kV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機供電。區(qū)域變電所：電壓等級高，變壓器容量大，進出線回路數多，由大電網供電，高壓側電壓為330～500kV，全所停電后，將引起整個系統(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：是電網的末端變電所，主要由地區(qū)變電所供電，其高壓側為10～110kV，全所停電后，將使用戶中斷供電。1/28/20249河北科技大學電氣工程系

車間變電所：將6～10kV的電壓降為380/220V，再通過車間低壓配電線路，給車間用電設備供電。配電線路：分為廠區(qū)高壓配電線路和車間低壓配電線路。車間變電所可分為以下幾種類型（圖1-2）：1.1電力系統(tǒng)的基本概念

附設式變電所（1~4）車間內變電所（5）獨立變電所（7）露天變電所（6）地下變電所桿上變電所圖1-2車間變電所的類型

1/28/202410河北科技大學電氣工程系1.1電力系統(tǒng)的基本概念

三、建立大型電力系統(tǒng)的優(yōu)點1．可以減少系統(tǒng)的總裝機容量。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組。5．可以合理利用動力資源，提高系統(tǒng)運行的經濟性。1/28/202411河北科技大學電氣工程系1.1電力系統(tǒng)的基本概念

四、電力系統(tǒng)的基本參量1.總裝機容量：指系統(tǒng)中所有機組額定有功功率的總和，以MW、GW計。我國2007年底，達71.3萬MW。

2.年發(fā)電量：指系統(tǒng)中所有發(fā)電機組全年實際發(fā)出電能的總和，以MW·h、GW·h、TW·h計。據中電聯(lián)統(tǒng)計,2007年我國全年發(fā)電量達32.559億MW·h

。3.最大負荷：指規(guī)定時間內電力系統(tǒng)總有功功率負荷的最大值，以MW、GW計。4.額定頻率：50Hz5.最高電壓等級：指系統(tǒng)中最高電壓等級線路的額定電壓，以kV計。1GW=103MW（10萬千瓦）1MW=103kW（1000千瓦）1MW·h=103kW·h（千度），

1GW·h=103MW·h（100萬度）

1TW·h=103GW·h（10億度），1kW·h=1度1/28/202412河北科技大學電氣工程系1.1電力系統(tǒng)的基本概念

五、電力系統(tǒng)的特點1．電能不能大量儲存。2．電力系統(tǒng)的過渡過程十分短暫。3．與國民經濟各部門的關系密切。1．保證供電的可靠性。2．保證良好的電能質量。

六、對電力系統(tǒng)的基本要求3．為用戶提供充足的電能。4．提高電力系統(tǒng)運行的經濟性。1/28/202413河北科技大學電氣工程系1.2發(fā)電廠的生產過程

一、火力發(fā)電廠1．火電廠的燃料：煤炭、石油、天然氣等。2．能量轉換過程：燃料的化學能→熱能→機械能→電能。3．分類：汽輪機發(fā)電廠、蒸汽機發(fā)電廠、內燃機發(fā)電廠等。4．火電廠的組成：燃燒系統(tǒng)（鍋爐）：燃料→灰渣，風（空氣）→煙氣電力系統(tǒng)：發(fā)電機、變壓器、輸電線路等。5．火電廠的生產過程（見圖1-3）汽水系統(tǒng)（汽輪機）：水蒸汽、循環(huán)水（冷水熱水）1/28/202414河北科技大學電氣工程系圖1-3凝氣式火電廠生產過程示意圖

1/28/202415河北科技大學電氣工程系6．火電廠是我國目前最主要的電源，比例大于75%。1.2發(fā)電廠的生產過程江蘇諫壁發(fā)電廠7．火力發(fā)電存在的問題8．今后火電建設的重點采用高參數、大容量、高效率的設備。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。鼓勵熱電聯(lián)產。加強煤炭基地的礦口電廠建設。安全問題：采礦和運輸中的安全性災難等。環(huán)境問題：酸雨、溫室效應、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1/28/202416河北科技大學電氣工程系1.2發(fā)電廠的生產過程

二、水力發(fā)電廠1．水電廠的能量轉換過程：水的位能→機械能→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4．水電廠的組成：水庫、水輪機、電力系統(tǒng)1/28/202417河北科技大學電氣工程系1.2發(fā)電廠的生產過程5．水電廠的生產過程（見圖1-4）圖1-4堤壩式水電廠生產過程示意圖1/28/202418河北科技大學電氣工程系1.2發(fā)電廠的生產過程6．水電廠是我國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

長江三峽水電站

廣州抽水蓄能電站7．水力發(fā)電的優(yōu)點是最干凈的能源之一。是最廉價的能源之一：無需燃料、無環(huán)境污染、生產效率高、發(fā)電成本低、運行維護簡單。綜合水利工程：可同時解決發(fā)電、防洪、灌溉、航運、水產養(yǎng)殖等問題。

特殊的水電廠：抽水蓄能電廠，起“削峰填谷”作用。1/28/202419河北科技大學電氣工程系8．水力發(fā)電存在的問題1.2發(fā)電廠的生產過程建設問題：投資大、工期長，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)運行的復雜性。

三、核電廠1．核電廠的能量轉換過程：核燃料的裂變能→熱能→機械能→電能。2．核電廠的組成：核反應堆、汽水系統(tǒng)（汽輪機）、電力系統(tǒng)1/28/202420河北科技大學電氣工程系1.2發(fā)電廠的生產過程

3．核反應堆的分類：輕水堆（包括沸水堆和壓水堆）、重水堆和石墨冷氣堆等。輕水堆核電廠的生產過程示意圖如圖1-5所示。圖1-5輕水碓核電廠生產過程示意圖a）沸水碓b）壓水碓熱力系統(tǒng)由單回路構成，有可能使汽輪機等設備受放射性污染由雙回路系統(tǒng)構成，兩個回路各自獨立循環(huán)，不會造成設備的放射性污染。1/28/202421河北科技大學電氣工程系4．核電廠是我國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1.2發(fā)電廠的生產過程5．核電迅速發(fā)展的原因核電是一種新型的巨大能源。煤、石油等火電燃料儲量有限，不可再生。發(fā)達國家的水資源已基本殆盡。一些資源貧乏國家“能源危機”，不得不發(fā)展核電。6.核能發(fā)電的優(yōu)缺點節(jié)省大量煤炭、石油等燃料，避免燃料運輸。不需空氣助燃，可建在地下、水下、山洞或空氣稀薄地區(qū)。1/28/202422河北科技大學電氣工程系1.2發(fā)電廠的生產過程比火電廠造價高，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。

四、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)的組成太陽能發(fā)電的優(yōu)點是一種取之不盡、用之不竭的廉價能源。不需要燃料、生產成本低、不產生污染受季節(jié)、晝夜、地理和氣象條件的影響較大。1/28/202423河北科技大學電氣工程系1.2發(fā)電廠的生產過程太陽能光伏電源在西部地區(qū)應用廣泛。（青海、新疆）我國首座太陽能發(fā)電廠：2005年10月29日在南京江寧發(fā)電成功，發(fā)電量只有70kW。2．風力發(fā)電：風力的動能→機械能→電能風力發(fā)電的優(yōu)點西部地區(qū)的風能資源占全國的50%以上

。（青海、甘肅、新疆、內蒙、云南、西藏等）新疆達板城風電廠是一種取之不盡、用之不竭的自然能源。不需要燃料、沒有污染、運行成本低。有一定的隨機性和不穩(wěn)定性，因此必須配有蓄能裝置。1/28/202424河北科技大學電氣工程系1.2發(fā)電廠的生產過程3．地熱發(fā)電：地熱能→電能電能生產過程：與火電廠相似，用地熱井取代鍋爐設備。地熱資源的開發(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能或勢能→電能。潮汐發(fā)電示意圖江廈潮汐電站

法國郎斯潮汐電站我國正在運行發(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）1/28/202425河北科技大學電氣工程系5．新能源發(fā)電的優(yōu)缺點太陽能、風能、地熱能、潮汐能等新能源都屬于清潔、廉價和可再生能源，是未來的能源主要形式。其他新能源：燃料電池、垃圾燃料、核聚變能、生物質能等。太陽能、風能發(fā)電容量小，分散性大，屬于分布式能源，互聯(lián)后在運行安全和管理方面存在很多問題。1.2發(fā)電廠的生產過程1/28/202426河北科技大學電氣工程系用電設備的額定電壓：與同級電網的額定電壓相同。發(fā)電機的額定電壓：比同級電網的額定電壓高出5%，用于補償線路上的電壓損失。1.3電力系統(tǒng)的電壓與電能質量

一、電力系統(tǒng)的額定電壓電力網的額定電壓：我國高壓電網的額定電壓等級有3kV、6kV、10kV、35kV、63kV、110kV、220kV、330kV、500kV等。圖1-6供電線路上的電壓變化示意圖圖1-6為供電線路上的電壓變化示意圖。1/28/202427河北科技大學電氣工程系變壓器的二次繞組：對于用電設備而言，相當于電源。變壓器的額定電壓1.3電力系統(tǒng)的電壓與電能質量我國公布的三相交流系統(tǒng)的額定電壓見表1-1。

變壓器的一次繞組：相當于是用電設備，其額定電壓應與電網的額定電壓相同。注意：當變壓器一次繞組直接與發(fā)電機相連時，其額定電壓應與發(fā)電機的額定電壓相同。當變壓器二次側供電線路較長時：應比同級電網額定電壓高10%

當變壓器二次側供電線路較短時：應比同級電網額定電壓高5%其中5%用于補償變壓器滿載供電時一、二次繞組上的電壓損失；另外5%用于補償線路上的電壓損失，用于35kV及以上線路。可以不考慮線路上的電壓損失，只需要補償滿載時變壓器繞組上的電壓損失即可，用于10kV及以下線路。1/28/202428河北科技大學電氣工程系發(fā)電機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1-1已知下圖所示系統(tǒng)中電網的額定電壓，試確定發(fā)電機和變壓器的額定電壓。~T1GT2110kV10kV6kV變壓器T1的一次繞組與發(fā)電機直接相連，其一次側的額定電壓應與發(fā)電機的額定電壓相同變壓器T1的二次側供電距離較長，其額定電壓應比線路額定電壓高10%變壓器T2的二次側供電距離較短，可不考慮線路上的電壓損失1/28/202429河北科技大學電氣工程系1.3電力系統(tǒng)的電壓與電能質量

二、電壓等級的選擇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)內部電力網。10kV：常用的高壓配電電壓，當6kV高壓用電設備較多時，也可考慮用6kV配電。3kV：僅限于工業(yè)企業(yè)內部采用。380/220V：工業(yè)企業(yè)內部的低壓配電電壓。電力網的額定電壓、傳輸功率和傳輸距離之間的關系見表1-21/28/202430河北科技大學電氣工程系1.3電力系統(tǒng)的電壓與電能質量三、電能質量電壓偏差是指用電設備的實際電壓與額定電壓之差，用占額定電壓的百分數來表示電能質量是指通過公用電網供給用戶端的交流電能的品質。頻率偏差額定頻率：50Hz允許偏差：電網容量3000MW及以上者，±0.2Hz；電網容量3000MW以下者，±0.5Hz。電壓偏差1/28/202431河北科技大學電氣工程系1.3電力系統(tǒng)的電壓與電能質量電壓偏差的危害白熾燈：電壓低時，壽命延長，但發(fā)光效率降低，照度下降；電壓高時，發(fā)光效率增加，但使用壽命大大縮短。

，電壓低時，轉矩將急劇減小，電流由于電動機：增大，使電動機繞組絕緣過熱受損，縮短使用壽命。電壓偏差的允許值35kV及以上電壓供電的用戶：±5%

10kV及以下高壓供電和低壓電力用戶：±7%低壓照明用戶：+5%～–10%1/28/202432河北科技大學電氣工程系1.3電力系統(tǒng)的電壓與電能質量電壓波動與閃變

電壓波動是指電網電壓短時、快速的變動，用電壓最大值與最小值之差對電網額定電壓的百分比表示，即

正確選擇變壓器的電壓分接頭或采用有載調壓變壓器；合理減少系統(tǒng)的阻抗；盡量保持系統(tǒng)三相負荷平衡；改變系統(tǒng)的運行方式；采用無功功率補償設備等。電壓調整的措施1/28/202433河北科技大學電氣工程系1.3電力系統(tǒng)的電壓與電能質量電壓波動產生的原因：是由負荷急劇變動引起的。

閃變是指人眼對因電壓波動引起燈閃的一種主觀感覺，引起燈閃的電壓稱為閃變電壓。電壓波動的允許值使電動機無法正常起動，引起同步電動機轉子振動；使某些電子設備無法正常工作；使照明燈發(fā)生明顯的閃爍現(xiàn)象等。10kV及以下電網：2.5%35～110kV電網：2%電壓波動的危害1/28/202434河北科技大學電氣工程系1.3電力系統(tǒng)的電壓與電能質量諧波諧波是指對周期性非正弦交流量進行傅里葉級數分解后所得到的頻率為基波頻率整數倍的各次分量，通常稱為高次諧波。對負荷變動劇烈的大型電氣設備，采用專線或專用變壓器供電；增大供電容量，減小系統(tǒng)阻抗；增加系統(tǒng)的短路容量或提高供電電壓；在電壓波動嚴重時減少或切除引起電壓波動的負荷；對大型沖擊性負荷，可裝設能吸收沖擊無功功率的靜止型無功補償裝置（SVC）。電壓波動的抑制1/28/202435河北科技大學電氣工程系1.3電力系統(tǒng)的電壓與電能質量諧波產生的原因：是由于電力系統(tǒng)中存在各種非線性元件

。

波形畸變程度的幾個特征量第h次諧波電壓含有率：

第h次諧波電流含有率：諧波電壓總含量：

諧波電流總含量：

電壓總諧波畸變率：

電流總諧波畸變率：

1/28/202436河北科技大學電氣工程系1.3電力系統(tǒng)的電壓與電能質量使變壓器和電動機的鐵芯損耗增加，引起局部過熱，同時振動和噪聲增大，縮短使用壽命；使線路的功率損耗和電能損耗增加，并有可能使電力線路出現(xiàn)電壓諧振，產生過電壓，擊穿電氣設備的絕緣；使電容器產生過負荷而影響其使用壽命；使繼電保護及自動裝置產生誤動作；使變壓器使計算電費用的感應式電能表的計量不準；對附近的通信線路產生信號干擾，使數據傳輸失真等。諧波的危害1/28/202437河北科技大學電氣工程系1.3電力系統(tǒng)的電壓與電能質量三相整流變壓器采用Y，d或D，y接線；增加整流器的相數；在諧波源處裝設專用濾波器；限制晶閘管整流設備投入電網的容量；在大型整流設備附近裝設靜止型無功補償裝置等。三相電壓不平衡度指三相系統(tǒng)中三相電壓的不平衡程度，用電壓負序分量有效值與正序分量有效值的百分比來表示，即諧波電壓限值和諧波電流允許值：見教材表1-3和表1-4。諧波的抑制1/28/202438河北科技大學電氣工程系1.3電力系統(tǒng)的電壓與電能質量影響變換器及其控制系統(tǒng)的正常工作并改變其設計性能，產生附加的非特征諧波分量；使旋轉電機的轉子受到反方向的負序旋轉磁場的作用，產生雙倍頻率的附加電流，使電機發(fā)熱甚至燒毀

；使繼電保護裝置產生誤動和拒動

。電力系統(tǒng)公共連接點：2%接于公共連接點的用戶：1.3%產生三相電壓不平衡的原因：三相負荷不對稱

。三相電壓不平衡的危害三相電壓不平衡的允許值1/28/202439河北科技大學電氣工程系1.3電力系統(tǒng)的電壓與電能質量四、電能質量的監(jiān)測與控制1．電能質量的測量方式定期巡檢：用于需要掌握電能質量但不需要連續(xù)檢測或不具備連續(xù)在線監(jiān)測條件的場合。專項檢測

：用于負荷容量變化大或有干擾源設備接入電網的場合。

在線監(jiān)測

：用于重要變電站、無人值班變電站的公共配電點或重要電力用戶的配電點。1/28/202440河北科技大學電氣工程系1.3電力系統(tǒng)的電壓與電能質量2．電能質量的控制與治理措施提高發(fā)電、供電和配電系統(tǒng)的電能質量和可靠性。提高電力用戶終端設備的抗干擾能力。傳統(tǒng)的控制和改善電能質量措施

利用有載調壓變壓器調整電壓

——可保證電壓質量，但不能改變系統(tǒng)無功需求平衡

利用并聯(lián)電容器補償系統(tǒng)無功功率——可提高系統(tǒng)電壓，但不能解決輕載時系統(tǒng)電壓偏高的問題。利用無源濾波器抑制諧波電流

——只能抑制固定頻率的諧波，還有可能引起系統(tǒng)諧振。1/28/202441河北科技大學電氣工程系1.3電力系統(tǒng)的電壓與電能質量現(xiàn)代電能質量的控制與治理措施

利用基于電力電子技術的柔性交流輸電技術（FACTS）和柔性配電技術（DFACTS），將電力電子、計算機和控制等高新技術運用于中低壓配用電系統(tǒng)，形成一系列電能質量補償控制設備，能夠有效地解決諧波影響、電壓波動與閃變、三相電壓不對稱等問題，從而可大大提高電能質量。

FACTS系統(tǒng)的設備：串聯(lián)補償裝置、并聯(lián)補償裝置和綜合控制裝置。其設備功能見表1-5。柔性交流輸電技術：又稱為基于電力電子技術的靈活交流輸電系統(tǒng)，通過控制電力系統(tǒng)的基本參數來靈活控制系統(tǒng)潮流，使電力傳輸容量更接近線路的熱穩(wěn)定極限。1/28/202442河北科技大學電氣工程系FACTS設備綜合補償裝置：統(tǒng)一潮流控制器（UPFC）串聯(lián)補償裝置晶閘管控制串聯(lián)電容器（TCSC）靜止同步串聯(lián)補償器（SSSC）晶閘管控制串聯(lián)電抗器（TCSR）并聯(lián)補償裝置靜止無功補償器（SVC）靜止同步補償器（STATCOM）晶閘管控制制動電阻器（TCBR）1.3電力系統(tǒng)的電壓與電能質量

DFACTS裝置：有源電力濾波器（APF）、動態(tài)電壓恢復器（DVR）和固態(tài)斷路器（SSCB）等。柔性配電技術：將柔性交流輸電系統(tǒng)中的現(xiàn)代電力電子技術及相關的檢測和控制設備延伸應用于配電領域。1/28/202443河北科技大學電氣工程系1.3電力系統(tǒng)的電壓與電能質量3．控制和治理電能質量的手段實施電網調度自動化、無功優(yōu)化、負荷控制及許多新型調頻、調壓裝置的開發(fā)和應用，減少頻率和電壓的偏差。加強城鄉(xiāng)電網的建設和改造，提高電壓質量。利用無源濾波器、靜止無功補償裝置等，抑制諧波干擾、降低電壓波動和閃變等。利用柔性交流輸電技術，提高系統(tǒng)輸電容量和提高暫態(tài)穩(wěn)定性，對線路電壓、阻抗、相位進行控制，實現(xiàn)控制潮流、阻尼振蕩、提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。利用柔性配電技術，實現(xiàn)補償諧波、抑制電壓下跌等。1/28/202444河北科技大學電氣工程系我國電力系統(tǒng)中性點有三種運行方式：二、中性點不接地的電力系統(tǒng)正常運行時，系統(tǒng)的三相電壓對稱，三相導線對地電容電流也對稱，其電路圖和相量圖如圖1-7所示。當系統(tǒng)發(fā)生A相接地故障時，A相對地電壓降為零，相當于在中性點疊加上一個零序電壓。其電路圖和相量圖如圖1-8所示。

中性點不接地中性點經消弧線圈接地中性點直接接地1.4電力系統(tǒng)中性點運行方式小電流接地系統(tǒng)大電流接地系統(tǒng)一、概述1/28/202445河北科技大學電氣工程系中性點對地電壓圖1-7中性點不接地系統(tǒng)正常運行時的電路圖和相量圖a）電路圖b）相量圖1.4電力系統(tǒng)中性點運行方式

1/28/202446河北科技大學電氣工程系

在數值上圖1-8中性點不接地系統(tǒng)發(fā)生A相接地故障時的電路圖和相量圖a）電路圖b）相量圖1.4電力系統(tǒng)中性點運行方式

1/28/202447河北科技大學電氣工程系1.4電力系統(tǒng)中性點運行方式

流過故障點的接地電流為：

數值上：單相接地電流（電容電流）的經驗公式：式中，、分別為架空線路和電纜線路的總長度（km）。特點中性點不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，線電壓不變，而非故障相對地電壓升高到原來相電壓的倍。單相接地電流等于正常時單相對地電容電流的3倍。1/28/202448河北科技大學電氣工程系1.4電力系統(tǒng)中性點運行方式

絕緣投資大。單相故障時，非故障相對地電壓升為相電壓的倍，為確保設備的絕緣安全，系統(tǒng)相對地絕緣按線電壓設計，中性點絕緣按相電壓設計。單相接地電流小于30A的3~10kV電力網；單相接地電流小于10A的35kV電力網。

運行可靠性高。發(fā)生單相故障時，電力網的線電壓仍然對稱，用戶的三相用電設備仍能照常運行一段時間。但運行時間不能太長，以免另一相又發(fā)生接地故障時形成兩相接地短路。優(yōu)點缺點適用范圍1/28/202449河北科技大學電氣工程系當中性點不接地系統(tǒng)的單相接地電流較大時，將產生間歇性電弧而引起弧光接地過電壓，甚至發(fā)展成多相短路。為此，可采用中性點經消弧線圈接地的方式，如圖1-9所示。1.4電力系統(tǒng)中性點運行方式三、中性點經消弧線圈接地的電力系統(tǒng)圖1-9中性點經消弧線圈接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時的電路圖和相量圖a）電路圖b）相量圖消弧線圈1/28/202450河北科技大學電氣工程系特點：運行可靠性高，但絕緣投資大。補償度與脫諧度消弧線圈的補償容量：適用范圍：單相接地電流大于30A的3~10kV電力網；單相接地電流大于10A的35kV電力網。補償度（調諧度）：

脫諧度：

1.4電力系統(tǒng)中性點運行方式

在電力系統(tǒng)中一般采用過補償運行方式Why?消弧線圈的補償方式全補償:欠補償:過補償:1/28/202451河北科技大學電氣工程系特點：中性點始終保持零電位。優(yōu)點

節(jié)約絕緣投資。發(fā)生單相短路時，非故障相對地電壓不變，電氣設備絕緣水平可按相電壓考慮。因此，我國110kV及以上的電力系統(tǒng)基本上都采用中性點直接接地的方式。1.4電力系統(tǒng)中性點運行方式四、中性點直接接地的電力系統(tǒng)圖1-10中性點直接接地系統(tǒng)的電力系統(tǒng)示意圖1/28/202452河北科技大學電氣工程系針對缺點應采取的措施加裝自動重合閘裝置，以提高供電可靠性。適用范圍110kV及以上電網和380/220V電力網。說明：110kV及以上電網采用中性點直接接地方式是為了降低工程造價，而在380/220V低壓電網中是為了保證人身安全。缺點

供電可靠性不高。單相短路時，接地相短路電流很大，保護裝置迅速跳閘，因此系統(tǒng)不能繼續(xù)運行。1.4電力系統(tǒng)中性點運行方式1/28/202453河北科技大學電氣工程系1.5我國電力發(fā)展概況及前景一、我國電力工業(yè)發(fā)展概況中國電力工業(yè)發(fā)展史年份總裝機容量/GW年發(fā)電量/TW·h人均用電量/kW·h世界排序1882上海第一臺12kW機組發(fā)電19491.854.3小于10251979522807198580400519982771150220003001300100022004440210021/28/202454河北科技大學電氣工程系1.5我國電力發(fā)展概況及前景中國電力工業(yè)的發(fā)展可分為三個以下階段1882~1937年。從1982年上海第一臺機組發(fā)電到抗日戰(zhàn)爭爆發(fā)前夕，全國共有461個發(fā)電廠，總裝機容量630MW，年發(fā)電量為17億kW·h，初步形成北京、天津、上海、南京、武漢、廣州、南通等大、中城市的配電系統(tǒng)。1937~1949年。1937年抗日戰(zhàn)爭開始后，日本帝國主義以東北為基地，為戰(zhàn)爭生產和提拱軍需物資，從而使東北電力系統(tǒng)也有一定的發(fā)展。1949年新中國成立時，全國發(fā)電裝機容量為1848.6MW，年發(fā)電量約43億kW·h，居世界第25位。當時中國已形成的電力系統(tǒng)有：東北中部電力系統(tǒng)；東北南部電力系統(tǒng)；東北東部電力系統(tǒng)；冀北電力系統(tǒng)。1/28/202455河北科技大學電氣工程系1.5我國電力發(fā)展概況及前景輸電線路建設1949年以來，中國的電力工業(yè)有很大的發(fā)展。特別是改革開放以來，我國的電力工業(yè)有了飛速的發(fā)展，平均每年以10%以上的速度在增長，到1998年全國裝機容量已達到277GW，年發(fā)電量已達到1150TW·h，均躍居世界第2位。但人均用電量、電力系統(tǒng)自動化水平還與發(fā)達國家有差距。1954年，第一條220kV線路投入運行，全長369.25km；1972年，第一條330kV線路投入運行，全長534km；1981年，第一條500kV線路投入運行，全長595km

；1989年，第一條500kV直流輸電線路投入運行，全長1080km，實現(xiàn)了華中電網與華東電網的互聯(lián)。1/28/202456河北科技大學電氣工程系1.5我國電力發(fā)展概況及前景我國電網已基本上形成500kV和330kV的骨干網架；我國電網進入了遠距離、超高壓、跨大地區(qū)輸電的階段。目前，我國已形成東北、華北、華東、華中、西北、川渝、南方共7個跨省電網以及山東、福建、新疆、海南和西藏5個獨立省網。我國電力系統(tǒng)現(xiàn)狀

1998年，成立了國家電力公司，提出“廠網分開”，建立電力市場，實行“競價上網”的改革方案。上海、浙江、山東作為首批改革試點，東北三省緊隨其后，到2010年，全面實行“廠網分開、竟價上網”。2010年后，實現(xiàn)發(fā)、輸、配三個環(huán)節(jié)分開，建立規(guī)范有序的電力市場，在更大范圍內引入競爭機制。商業(yè)化運行（電力市場）1/28/202457河北科技大學電氣工程系1.5我國電力發(fā)展概況及前景2010年全國裝機容量達到650GW，2020年達到950GW。二、我國電力工業(yè)發(fā)展前景21世紀發(fā)展目標高參數（高溫、高壓、超臨界、單機容量）；大容量遠距離高壓輸電、大系統(tǒng)互聯(lián)；

高度自動化；電力市場化；分布式發(fā)電。1/28/202458河北科技大學電氣工程系1.5我國電力發(fā)展概況及前景電網互聯(lián)2010年：形成以三峽電站為中心，連接華中、華東、川渝三個地區(qū)電網的中部電網。屆時，全國將形成北、中、南三大互聯(lián)電網的格局。2020年：形成除新疆、西藏、臺灣之外的，以三峽電網為中心的全國統(tǒng)一聯(lián)合電網。21世紀：在北、中、南三大電網的基本格局下，逐步形成全國聯(lián)合大電網。與此同時，在21世紀將形成與周邊國家互聯(lián)的亞洲東部聯(lián)合電網。

1/28/202459河北科技大學電氣工程系江蘇諫壁發(fā)電廠始建于1959年，于1987年9月全部建成，共安裝10臺機組，總容量162.5萬千瓦，年發(fā)電量在100億度左右，成為80年代末到90年代初國內最大的火力發(fā)電廠。1/28/202460河北科技大學電氣工程系浙江北侖發(fā)電廠是我國目前最大的現(xiàn)代化火力發(fā)電廠，總裝機容量為300萬千瓦(5×600MW)，工程于1988年1月正式開工建設，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，其中兩臺機組的發(fā)電量就能滿足寧波市全部用電所需。1/28/202461河北科技大學電氣工程系北侖發(fā)電廠主控制室北侖發(fā)電廠汽輪機房1/28/202462河北科技大學電氣工程系

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)電廠總裝機容量240萬千瓦（8×300MW），通過500kV雙回線向北京供電，同時兼顧地方用電，擔負著北京地區(qū)1/4電力負荷的供電任務。張家口發(fā)電總廠夜景廠區(qū)景色汽輪機房1/28/202463河北科技大學電氣工程系葛洲壩27孔泄洪閘葛洲壩水電站葛洲壩水電站是長江干流上修建的第一座大型水電工程，是三峽工程的反調節(jié)和航運梯級。電站始建于1970年，共有機21臺機組，總裝機容量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，并通過500kV直流輸電線路向距離1000km的上海輸電120萬千瓦。1/28/202464河北科技大學電氣工程系南美伊泰普水電站是二十世紀最大的水電站

，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機容量12.6GW（18×700MW），年發(fā)電量790億度。水電站壩身長7.7公里，壩高196米（相當于65層樓的高度）。1/28/202465河北科技大學電氣工程系三峽水電站效果圖長江三峽水電站壩長2309m，壩高185m，水頭175m，總庫容393億立方米，總裝機容量18.2GW（26×700MW），年發(fā)電量86.5TW·h；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，首批機組于2003年10月發(fā)電，以后每年投產4臺機組（280MW），2009年全部機組建成投產。三峽電站發(fā)出的強大電力將送往華中、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。1/28/202466河北科技大學電氣工程系三期導流圖三峽大壩模型三峽大壩由多個功能模塊組成，從左至右（面向下游）依次為永久船閘、升船機、泄沙通道（臨時船閘）、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。升船機的最大提升高度為113米，供3000噸以下船只通過大壩，用時約40分鐘；永久船閘是雙線五級船閘，供3000噸以上船只從這里翻過大壩，用時約3.5小時。1/28/202467河北科技大學電氣工程系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，能有效地控制長江上游洪水，保護長江中下游荊江地區(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：三峽水電站裝機總容量為1820萬kW，年均發(fā)電量847億kW·h。以直線距離1000公里為半徑，全國除遼寧、吉林、黑龍江、新疆、西藏、海南、臺灣7省區(qū)外，其余地區(qū)的主要城市和工業(yè)基地都在這個范圍內。如圖所示

航運：它將改善航運里程660公里，使重慶至宜昌航道通行的船隊噸位由現(xiàn)在的3000噸級提高至萬噸級，年單向通過能力由1000萬噸提高到5000萬噸。1/28/202468河北科技大學電氣工程系三峽雙線五級船閘

三峽船閘全長6.4公里，可通過萬噸級船隊，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個閘首和5個閘室組成，每個閘室長280米、寬34米。而船閘人字門是名副其實的“天下第一門”，單扇門寬20.2米，高38.5米，厚度3米，面積有兩個籃球場那么大，重達850多噸。1/28/202469河北科技大學電氣工程系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濟運行而建設的配套工程，同時還承擔著廣東、香港電網的調峰填谷和事故備用的任務。電站總裝機總裝機容量2.4GW（8×300MW），分兩期建設，每期4臺，設計水頭535m，電站一期工程于1989年5月25日開工且1993年6月29日1號機投產，二期工程于1994年9月12日開工，至2000年3月14日8號機投產。1/28/202470河北科技大學電氣工程系三峽的供電范圍1/28/202471河北科技大學電氣工程系秦山核電站位于東海之濱美麗富饒的杭州灣畔，是中國第一座依靠自己的力量設計、建造和運營管理的壓水堆核電站，總裝機容量2×300MW。1985年3月動工，1991年12月首次并網發(fā)電。它的建成使我國成為繼美、英、法、前蘇聯(lián)、加拿大、瑞典之后世界上第七個能夠自行設計、建造核電站的國家。1/28/202472河北科技大學電氣工程系秦山核電站主控制室秦山核電站汽輪機房1/28/202473河北科技大學電氣工程系

大亞灣核電站位于深圳市東部大亞灣畔，為我國目前最大的核電站。大亞灣核電站是我國引進國外資金、設備和技術建設的第一座大型商用核電站。核電站安裝有兩臺單機容量為900MW的壓水堆反應堆機組。1987年8月7日工程正式開工，1994年2月1日和5月6日兩臺機組先后投入商業(yè)營運。大亞灣核電站每年發(fā)電量超過100億度，其中七成電力供應香港，三成電力供應廣東電網。大亞灣核電站電站設備1/28/202474河北科技大學電氣工程系太陽能發(fā)電系統(tǒng)的組成太陽能電池板：將太陽的輻射能轉換為電能。太陽能控制器：控制整個系統(tǒng)的工作狀態(tài)，對蓄電池起到過充電保護、過放電保護的作用。蓄電池：在有光照時將太陽能電池板所發(fā)出的電能儲存起來，到需要的時候再釋放出來。逆變器：將太陽能發(fā)電系統(tǒng)所發(fā)出的直流電能轉換成交流電能。

光電板控制器逆變器配電線路負載蓄電池1/28/202475河北科技大學電氣工程系達板城風力發(fā)電廠裝機容量7.23萬千瓦，占全國的30%。1/28/202476河北科技大學電氣工程系

羊八井電廠是我國最大的地熱電廠，總裝機容量為25.18MW，水溫約150℃，擔負拉薩地區(qū)50%的供電任務。電站由5眼地熱井供水，單井產量為75～160立方米／小時。羊八井地熱電廠

羊八井地熱溫泉1/28/202477河北科技大學電氣工程系潮汐發(fā)電示意圖

1/28/202478河北科技大學電氣工程系法國郎斯潮汐電站示意圖

法國朗斯潮汐電站

法國郎斯電站1967年建成，位于法國圣馬洛灣郎斯河口。一道750米長的大壩橫跨郎斯河。壩上是通行車輛的公路橋，壩下設置船閘、泄水閘和發(fā)電機房。郎斯潮汐電站機房中安裝有24臺雙向渦輪發(fā)電機，漲潮、落潮都能發(fā)電。總裝機容量24萬千瓦，年發(fā)電量5億多度，輸入國家電網。1/28/202479河北科技大學電氣工程系

江廈潮汐電站是中國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