電力科普知識(shí)

錄的精神和落實(shí)電力部領(lǐng)導(dǎo)關(guān)于加強(qiáng)科普工作的指示，進(jìn)一步提高電力職工和各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)干部的科技素質(zhì)，更好地依靠科技進(jìn)步，促進(jìn)電力工業(yè)的迅速發(fā)展，特編寫(xiě)出版《建設(shè)和技術(shù)經(jīng)濟(jì)等知識(shí)，以及當(dāng)代世界高新技術(shù)發(fā)展和電力科技的新發(fā)本書(shū)是在電力部電力科普知識(shí)競(jìng)賽組委會(huì)具體指導(dǎo)下，由電力科普知識(shí)編委會(huì)編寫(xiě)。參加編寫(xiě)人員有曾慶禹、劉紉■、楊勤明、肖國(guó)泉、樓重義、唐金生、王紹民、陳梅倩、孫海波、于海琴、馮愛(ài)玲、馬馴、王洪生、楊學(xué)勤、周暉等。電力部電力科普知識(shí)競(jìng)賽組委會(huì)全體成員和有關(guān)專家對(duì)本書(shū)初稿進(jìn)行了審閱，提出了寶貴的修改意見(jiàn)。本書(shū)的編寫(xiě)得到了電力部有關(guān)司局和在京有關(guān)單位的領(lǐng)導(dǎo)、專家和學(xué)者的指導(dǎo)，以及科技人員的支持與幫助，在此表示衷心感謝。由于時(shí)間倉(cāng)促、水平與電一、電力技術(shù)與電力工業(yè)發(fā)展簡(jiǎn)史

１００

電與人們的生產(chǎn)、生活、科學(xué)技術(shù)研究和精神文明建設(shè)息息相關(guān)，對(duì)現(xiàn)代社會(huì)的各個(gè)方面已產(chǎn)生直接的或間接的巨大作用和影響，已成為現(xiàn)代１８３１

并預(yù)見(jiàn)：電力技術(shù)很有發(fā)展前途，它將會(huì)開(kāi)創(chuàng)一個(gè)新紀(jì)元。接著，１８７６年，貝爾發(fā)明了電話；１８７９

１８８２

６

９００

馬力（１

馬力＝０．７３５ｋｗ，下同），通過(guò)

１１０Ｖ

１．６ｋｍ，供

６２００

１８８１

１８８５

１８８６

１８８８

年又制成交流感應(yīng)式電動(dòng)機(jī)。１８９１

第一臺(tái)三相交流發(fā)電機(jī)，建成第一條三相交流送電線路。三相交流電的出現(xiàn)克服了原來(lái)直流供電容量小，距離短的缺點(diǎn)，開(kāi)創(chuàng)了遠(yuǎn)方供電，電電力技術(shù)和電力工業(yè)的出現(xiàn)和發(fā)展改變了人們的生產(chǎn)和生活面貌，促使經(jīng)濟(jì)以前所未有的速度向前發(fā)展。美國(guó)原來(lái)落后于英國(guó)、德國(guó)等國(guó)家，電力技術(shù)革命使美國(guó)后來(lái)者居上，成為最發(fā)達(dá)的國(guó)家。電力的廣泛應(yīng)用，電力需求的增加，促使電力技術(shù)和電力工業(yè)進(jìn)一步向高電壓、大機(jī)組、大電網(wǎng)方向發(fā)展。高壓輸電、大型汽輪發(fā)電機(jī)、大型水輪發(fā)電機(jī)１９６０

５０

ｋＷ

汽輪發(fā)電機(jī)，１９６３

１００

ｋＷ

軸汽輪發(fā)電機(jī)。１９７３

ＢＢＣ

１３０

ｋＷ

機(jī)投入運(yùn)行。１９７１

８０

ｋＷ

機(jī)組投入運(yùn)行。１９８０

１２０

ｋＷ

１９５４

３８０ｋＶ

３３０～３４５ｋＶ

輸電系統(tǒng)。１９６４

５００ｋＶ

１９６４

５００ｋＶ

系統(tǒng)。１９６５

年，原蘇聯(lián)建成±４００ｋＶ

直流輸電線路。１９６５

７６５ｋＶ

輸電線路。１９８９

１１５０ｋＶ、

１９００ｋｍ

１９９０

２７．４６

ｋＷ，

６４．９％，水電占

２３％，核電占

１１７３４０

ｋＷ?ｈ。隨著電子技術(shù)、電子計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，電力工業(yè)自動(dòng)化迅速向前發(fā)展。以大機(jī)組、大電廠、高電壓、大電網(wǎng)、高度自動(dòng)化二、中國(guó)電力工業(yè)發(fā)展

１８８２

１２ｋＷ

１１０余年歷史。１９４９

１８５

ｋＷ，年發(fā)電量４３

ｋＷ?ｈ，

２５

２１

３０

５７１２

ｋＷ，年發(fā)電量達(dá)

２５６６

ｋＷ?ｈ。自

１９７８

１０

番。１９９０

１３７８９

ｋＷ，年發(fā)電量達(dá)

６２１３

ｋＷ?ｈ，

４

位。１９９４

１９９９０

ｋＷ，其中火

７４％，水電占２４．８％，核電占１．２％，年發(fā)電量為

９２７９

ｋＷ?ｈ。

３３０ｋＶ

１９８１

５００ｋＶ

線路。１９９０

年，第一條葛洲壩至上海、南橋±５００ｋＶ

運(yùn)行。１９７５

３０

ｋＷ

６０

ｋＷ

９０

ｋＷ

北和南方聯(lián)營(yíng)六大跨?。ń臀鞑氐仁。▍^(qū)）獨(dú)立電網(wǎng)。一個(gè)初步現(xiàn)代化的電力工業(yè)技術(shù)體系已三、電力與能源電力是通過(guò)一定的技術(shù)手段從其他能源轉(zhuǎn)換而來(lái)的能源。人類利用的能源包括已開(kāi)采出來(lái)可供使用的自然資源和經(jīng)過(guò)加工或轉(zhuǎn)換的二次能源。電力是二次能源。能源可分為可再生能源與非再生能源?？蛇B續(xù)再生、永久持續(xù)利用的能源，如水力、風(fēng)能、潮汐能和太陽(yáng)能，均稱為可天然氣等稱為非再生能源。自然界存在的能源資源，通過(guò)相應(yīng)的技術(shù)都風(fēng)能、潮汐、地?zé)?、太?yáng)能、核能和生物質(zhì)能。在技術(shù)、經(jīng)濟(jì)可行的情它的利用已遍及國(guó)民經(jīng)濟(jì)和人民生活的各個(gè)方面，成為現(xiàn)代社會(huì)的必需品。同時(shí)，電力又是使用方便、清潔的能源。因此，世界各國(guó)都盡可能地將各種能源轉(zhuǎn)換成電能再加以利用，例如：美國(guó)的發(fā)電能源消耗量占一次能源消耗總量的比重，１９７０

２４．７％，１９８０

３４．８％，１９９０

５０％以上。１９９０

電力消耗量的年增長(zhǎng)率與國(guó)民經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)率的比值稱為電力彈性系數(shù)。它是分析電力工業(yè)發(fā)展與國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展相互依存的內(nèi)在關(guān)系的重要快速、健康向前發(fā)展，電力工業(yè)要保持與國(guó)民經(jīng)濟(jì)同步發(fā)展（

并重的方針，使電力工業(yè)的發(fā)展適應(yīng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活水平不斷四、電力技術(shù)與電力工業(yè)技術(shù)的飛躍就是技術(shù)革命。而科學(xué)革命、技術(shù)革命會(huì)引起整個(gè)社會(huì)生產(chǎn)體系的變革，即產(chǎn)業(yè)革命。人類近代歷史經(jīng)歷過(guò)蒸汽機(jī)技術(shù)革命和電力技術(shù)是什么？１８

中，給技術(shù)下了一個(gè)定義，即“

５

③技術(shù)表現(xiàn)首先是生產(chǎn)“是“規(guī)則”，即生產(chǎn)工藝、方法、制度等知識(shí)，是軟件；⑤技術(shù)是成套

５

④配電；⑤用電，包括用電設(shè)備的安裝、使用和用電負(fù)荷的控制，以及

５

勘測(cè)設(shè)計(jì)和施工等電力基本建設(shè)，電力科學(xué)技術(shù)研究和電力機(jī)械設(shè)備制電力技術(shù)，按照狄德羅給技術(shù)的定義是形成電力產(chǎn)業(yè)，發(fā)展電力產(chǎn)業(yè)的綜合的知識(shí)體系，它隨現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展而不斷向前發(fā)展。電力技術(shù)的發(fā)展推動(dòng)電力工業(yè)的發(fā)展，電力工業(yè)的發(fā)展史就是電力技術(shù)的發(fā)展史；電力工業(yè)的發(fā)展需要更先進(jìn)的技術(shù)支持，反過(guò)來(lái)促進(jìn)電力技術(shù)的發(fā)展。因此，電力工業(yè)發(fā)展必須依靠科學(xué)技術(shù)進(jìn)步，電力科學(xué)技術(shù)的研五、電力工業(yè)的特點(diǎn)電力工業(yè)與生產(chǎn)其他商品的行業(yè)一樣，其產(chǎn)品有生產(chǎn)、運(yùn)輸、銷售和使用的過(guò)程，但又有顯著的不同。目前，它是集產(chǎn)、運(yùn)、銷為一體。電力作為廣泛利用的二次能源，電能與其他能源不一樣，一般不能大規(guī)模儲(chǔ)存。電力生產(chǎn)過(guò)程是連續(xù)的，發(fā)、輸、變、配電和用電是在同一瞬在一個(gè)電力系統(tǒng)內(nèi)，電力用戶有千家萬(wàn)戶，其用電的時(shí)間和用電的數(shù)量雖然有一定規(guī)律，但很難準(zhǔn)確預(yù)測(cè)。為了滿足用戶的電能需要，電力系統(tǒng)內(nèi)的發(fā)電容量和設(shè)備均需要有相應(yīng)的備用容量，以適應(yīng)各種用戶在一個(gè)電力系統(tǒng)內(nèi)，發(fā)電、供電和用電設(shè)備在電磁上相互連接，相互耦合，因此，任何一點(diǎn)發(fā)生故障或任何一個(gè)設(shè)備出現(xiàn)問(wèn)題，都會(huì)在瞬間影響和波及全系統(tǒng)，如果處理不及時(shí)和控制措施不恰當(dāng)，往往會(huì)引起因此，保證電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行顯得特別重要。所有發(fā)供用電設(shè)備在制造時(shí)，均有規(guī)定的額定容量和短時(shí)過(guò)負(fù)荷的能力，使用時(shí)必須按照廠家規(guī)定的容量使用，這樣才能保證設(shè)備的安全。為了整個(gè)電力系統(tǒng)的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和可靠地向用戶供電，電力生產(chǎn)過(guò)程有嚴(yán)格的統(tǒng)一調(diào)度制度。系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)電廠、變電站和供電所都必須接受統(tǒng)一調(diào)度，執(zhí)行調(diào)度員的命令；在正常運(yùn)行條件下，隨時(shí)保持電力供需平衡；在故障出現(xiàn)時(shí)，按調(diào)度員命令，迅速處理事故，使事故的影響限制在最小范圍，火一、火力發(fā)電概述利用煤、石油、天然氣等自然界蘊(yùn)藏量極其豐富的化石燃料發(fā)電稱為火力發(fā)電。按發(fā)電方式，它可分為汽輪機(jī)發(fā)電、燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電、內(nèi)燃汽輪機(jī)發(fā)電又稱蒸汽發(fā)電，它利用燃料在鍋爐中燃燒產(chǎn)生蒸汽，用蒸汽沖動(dòng)汽輪機(jī)，再由汽輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。這種發(fā)電方式在火力發(fā)

９５％以上。內(nèi)燃機(jī)發(fā)電主要指功率較大的柴油機(jī)發(fā)電。柴油機(jī)系統(tǒng)壓縮點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)，將吸入的空氣用活塞壓縮到高溫與噴入的燃油著火燃燒產(chǎn)生高溫高壓，推動(dòng)機(jī)械旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。它的優(yōu)點(diǎn)是單位容量重量輕，占地面積小，投資省、建設(shè)速度快，缺點(diǎn)是使用燃料價(jià)格高，發(fā)電成本貴、容量小、維修工作量大、運(yùn)行周期短，除特殊場(chǎng)合外，多用作尖鋒供用電電源和應(yīng)急電源。目前，最大的單機(jī)柴油發(fā)電機(jī)組功率已

４．５

３０％～４０％。燃?xì)廨啓C(jī)是旋轉(zhuǎn)式機(jī)械，與柴油機(jī)相比更適宜于作為常用發(fā)電設(shè)備。它通過(guò)壓氣機(jī)將空氣壓縮后送入燃燒室，與噴入的燃料混合燃燒產(chǎn)生高溫高壓燃?xì)?，進(jìn)入透平機(jī)膨脹作功，推動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。它的單機(jī)容

１３～２１．６

二、火力發(fā)電廠的基本生產(chǎn)過(guò)程火力發(fā)電廠的燃料主要有煤、石油（主要是重油、天然氣）。我國(guó)的火電廠以燃煤為主，過(guò)去曾建過(guò)一批燃油電廠，目前的政策是盡量壓火力發(fā)電廠由三大主要設(shè)備——鍋爐、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)及相應(yīng)輔助設(shè)備組成，它們通過(guò)管道或線路相連構(gòu)成生產(chǎn)主系統(tǒng)，即燃燒系統(tǒng)、汽

２－ｌ

排放系統(tǒng)等。煤由皮帶輸送到鍋爐車(chē)間的煤斗，進(jìn)入磨煤機(jī)磨成煤粉，然后與經(jīng)過(guò)預(yù)熱器預(yù)熱的空氣一起噴入爐內(nèi)燃燒，將煤的化學(xué)能轉(zhuǎn)換成熱能，煙氣經(jīng)除塵器清除灰分后，由引風(fēng)機(jī)抽出，經(jīng)高大的煙囪排入大

２－２

水在鍋爐中加熱后蒸發(fā)成蒸汽，經(jīng)過(guò)熱器進(jìn)一步加熱，成為具有規(guī)在汽輪機(jī)中，蒸汽不斷膨脹，高速流動(dòng)，沖擊汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)子，以額定轉(zhuǎn)速（３０００ｒ／ｍｉｎ）旋轉(zhuǎn)，將熱能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，帶動(dòng)與汽輪機(jī)同軸在膨脹過(guò)程中，蒸汽的壓力和溫度不斷降低。蒸汽做功后從汽輪機(jī)下部排出。排出的蒸汽稱為乏汽，它排入凝汽器。在凝汽器中，汽輪機(jī)凝汽器下部所凝結(jié)的水由凝結(jié)水泵升壓后進(jìn)入低壓加熱器和除氧器，提高水溫并除去水中的氧（步升壓，然后進(jìn)入高壓加熱器，回到鍋爐，完成水—蒸汽—水的循環(huán)。汽水系統(tǒng)中的蒸汽和凝結(jié)水在循環(huán)過(guò)程中總有一些損失，因此，必須不斷向給水系統(tǒng)補(bǔ)充經(jīng)過(guò)化學(xué)處理的水。補(bǔ)給水進(jìn)入除氧器，同凝結(jié)

２－３

１０～２０ｋＶ

變壓器升高電壓后，經(jīng)變電站高壓電氣設(shè)備和輸電線送往電網(wǎng)。極少部分電，通過(guò)廠用變壓器降低電壓后，經(jīng)廠用電配電裝置和電纜供廠內(nèi)風(fēng)在火力發(fā)電廠中，汽輪機(jī)組容量越大，效率越高。汽輪機(jī)組單機(jī)容量的增大是隨蒸汽參數(shù)提高而實(shí)現(xiàn)的。蒸汽參數(shù)就是蒸汽的壓力和溫最早的汽輪機(jī)組是低溫、低壓機(jī)組。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，汽輪機(jī)組逐漸發(fā)展為中溫中壓、高溫高壓、超高壓、亞臨界壓力、超臨界壓力機(jī)組，現(xiàn)在正發(fā)展超超臨界壓力機(jī)組。水的臨界壓力是

２２７．９８×１０５Ｐａ（２２５

大氣壓），該值以上的壓力稱為超臨界壓力，１７２．２５×１０５Ｐａ（１７０～２１０

一下子全部變成飽和蒸汽。此時(shí)，飽和蒸汽和飽和水的比重相同，兩種目前，我國(guó)火力發(fā)電廠采用的蒸汽參數(shù)和相應(yīng)的機(jī)組容量的關(guān)系如

２－１

２－１

我國(guó)火力發(fā)電廠采用的蒸汽參數(shù)和相應(yīng)的機(jī)組容量的關(guān)系

241.3538/538提高火電廠效率，必須減少生產(chǎn)過(guò)程中的熱量損失?；痣姀S熱量損失主要是汽輪機(jī)乏汽熱損失，以中溫中壓機(jī)組為例，每公斤汽輪機(jī)進(jìn)汽

３．３０８×１０３ｋＪ（７９０

２．０９３×１０３ｋＪ（５００

提高火電廠的效率措施除提高鍋爐、汽輪機(jī)等設(shè)備的制造、運(yùn)行水平外，主要是提高蒸汽參數(shù)和采用中間再熱。進(jìn)入汽輪機(jī)的蒸汽參數(shù)越高，含的熱量也越高，但是汽輪機(jī)排出的乏汽損失的熱量因蒸汽參數(shù)的中間再熱就是把在汽輪機(jī)高壓缸內(nèi)已經(jīng)部分膨脹做功后降低了汽

５％～６％，同時(shí)可降低汽輪機(jī)低壓缸中蒸汽的水分，有利于安全運(yùn)行。因此，超高提高火電廠效率的另一途徑是利用供熱式汽輪機(jī)的抽汽或乏汽供生產(chǎn)或生活用，從而減少排到凝汽器中的熱量損失。這種熱電聯(lián)產(chǎn)方式，

５０％～８０％。目前世界上大多數(shù)國(guó)家，絕大多數(shù)機(jī)組采用亞臨界壓力；采用超臨界壓力機(jī)組最多的國(guó)家主要是美國(guó)、日本和原蘇聯(lián)。我國(guó)引進(jìn)的超臨界

６００ＭＷ

１９９０

２

７００ＭＷ

４０．６％，其蒸汽參數(shù)為

３１０×１０５Ｐａ、５６６三、鍋爐設(shè)備鍋爐是利用燃料燃燒釋放的熱能加熱給水以獲得規(guī)定參數(shù)（壓力）和品質(zhì)的蒸汽的設(shè)備，是火力發(fā)電廠的主要設(shè)備之一。按鍋爐爐膛結(jié)構(gòu)和燃燒方式，劃分為鏈條爐、煤粉爐、液態(tài)排渣爐、旋風(fēng)爐和沸

２５ＭＷ

按照鍋爐水流動(dòng)的方式，鍋爐又可分為自然循環(huán)鍋爐、強(qiáng)迫循環(huán)鍋爐和

２－４

鍋爐是一龐大而復(fù)雜的設(shè)備，它由鍋爐本體及輔助設(shè)備所組成。鍋“爐”兩大部分組成，所謂“鍋”是指鍋爐的汽水系統(tǒng)，主要包括汽包、下降管、水冷壁等；而“產(chǎn)生高溫火焰和煙氣，并把熱量傳遞給汽水系統(tǒng)。鍋爐輔助設(shè)備包括輸鍋爐設(shè)備的主要工作過(guò)程簡(jiǎn)述如下：由輸煤皮帶運(yùn)來(lái)的煤送入磨煤機(jī)磨制成煤粉后，被熱空氣烘干并攜帶出磨煤機(jī)進(jìn)入粗粉分離器中分離，符合要求的煤粉送入輸粉管道，經(jīng)燃燒器噴入爐膛燃燒。在爐膛內(nèi)

１３００～１４００℃。燃燒所形成的火焰及生成的煙氣主要以輻射的方式把熱量傳給爐膛四周被稱為水冷壁的管子上，加熱其中的水并使其部分蒸發(fā)成蒸汽。離開(kāi)爐膛的煙氣依次流過(guò)過(guò)熱器、省煤器等各個(gè)對(duì)流受熱面，逐步將熱量以對(duì)流的方式傳給這些受熱面中的蒸汽和水，最后流過(guò)空氣預(yù)熱器將熱量傳給來(lái)預(yù)熱的空過(guò)熱器是電站鍋爐的重要組成部分，它的作用是把水冷壁中蒸發(fā)的飽和蒸汽加熱成為具有一定溫度的過(guò)熱蒸汽。提高蒸汽溫度可使蒸汽在汽輪機(jī)中的作功能力提高，從而提高熱力循環(huán)的效率。流出過(guò)熱器的蒸汽稱為主蒸汽，主蒸汽經(jīng)主汽管道流向汽輪機(jī)，推動(dòng)汽輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)供給鍋爐的水要經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的化學(xué)處理，除去硬度和氧以減少對(duì)設(shè)備的腐蝕。給水由給水泵在送到鍋爐以前，已在汽輪機(jī)車(chē)間受到低壓、高壓加熱器的加熱，送入鍋爐后經(jīng)省煤器進(jìn)一步加熱。由此可知，鍋爐的工作過(guò)程可以看成是燃料在爐膛內(nèi)燃燒放熱生成高溫?zé)煔?，通過(guò)熱交換省煤器和空氣預(yù)熱器都布置在鍋爐尾部煙道中，故統(tǒng)稱鍋爐的尾部受熱面。它們的共同作用是：吸收煙氣的余熱，降低排煙溫度，提高鍋?zhàn)匀谎h(huán)鍋爐的優(yōu)點(diǎn)是可以將汽包內(nèi)含雜質(zhì)濃度較高的水連續(xù)排去一部分（連續(xù)排污），還可以在水冷壁下部定期放水，除去沉淀的水渣（定期排污），對(duì)給水質(zhì)量要求稍低，自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)較簡(jiǎn)單。目前我國(guó)鍋爐的汽壓越高，飽和蒸汽與飽和水的比重就越接近，使?fàn)t水自然循環(huán)的動(dòng)力也越小。如果設(shè)計(jì)、運(yùn)行不當(dāng)，就容易發(fā)生水循環(huán)不良，引

１６．６ＭＰａ（１７０

直流鍋爐的特點(diǎn)是沒(méi)有汽包，水在給水泵的壓力下，一直流過(guò)鍋爐

２－５

直流鍋爐的優(yōu)點(diǎn)是沒(méi)有汽包，比較容易制造，鋼材耗量少，缺點(diǎn)是四、汽輪機(jī)設(shè)備汽輪機(jī)是以蒸汽作為工作介質(zhì)的原動(dòng)機(jī)，其作用是將來(lái)自鍋爐的高溫高壓蒸汽所具有的熱能轉(zhuǎn)換為汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能，轉(zhuǎn)子帶動(dòng)發(fā)汽輪機(jī)工作依靠的主要零部件是噴嘴（嘴起著將蒸汽的勢(shì)能轉(zhuǎn)換為動(dòng)能的作用，從噴嘴出來(lái)的蒸汽具有每秒數(shù)百米的高速，這樣的高速汽流沖擊到裝在葉輪上的動(dòng)葉片，就可以推動(dòng)由動(dòng)葉片、葉輪、軸等零部件組成的轉(zhuǎn)子連續(xù)不斷地高速旋轉(zhuǎn)，再帶動(dòng)發(fā)電機(jī)源源不斷地產(chǎn)生電能。動(dòng)葉承受蒸汽沖擊力作用的原理叫沖動(dòng)原當(dāng)蒸汽在動(dòng)葉流道中流過(guò)時(shí)，如果蒸汽在其內(nèi)繼續(xù)膨脹降壓，進(jìn)一步將熱能轉(zhuǎn)換為動(dòng)能，蒸汽在高速離開(kāi)動(dòng)葉的同時(shí)給其一個(gè)反作用力，根據(jù)蒸汽產(chǎn)生沖擊力和反作用力大小比例以及結(jié)構(gòu)的不同，汽輪機(jī)稱為“級(jí)”。汽輪機(jī)是由許多級(jí)串聯(lián)起來(lái)的，蒸汽在各級(jí)內(nèi)逐級(jí)膨脹作功，組成多級(jí)汽輪機(jī)?，F(xiàn)代電廠使用的大功率汽輪機(jī)往往由幾十級(jí)至一

２－６

３００ＭＷ

在汽輪機(jī)內(nèi)作完功的蒸汽被排至低壓缸后的凝汽器，在凝汽器內(nèi)蒸汽將熱量進(jìn)一步傳給循環(huán)水，最終成為凝結(jié)水，凝結(jié)水再通過(guò)高低壓加（稱真空狀態(tài)），以提高熱效率；其次是回收作完功

３０００ｒ／ｍｉｎ

調(diào)整進(jìn)汽量，以適應(yīng)電力負(fù)荷變化的需要。危急保安器是裝在汽輪機(jī)大

３３００ｒ／ｍｉｎ時(shí)，危急保安器動(dòng)作，迅速將主汽門(mén)關(guān)閉，防止汽輪機(jī)超速破壞，以免五、汽輪發(fā)電機(jī)火電廠中用來(lái)發(fā)電的電機(jī)都是由汽輪機(jī)或燃?xì)廨啓C(jī)拖動(dòng)的同步發(fā)電機(jī)。它是利用導(dǎo)線切割磁力線感應(yīng)出電勢(shì)的電磁感應(yīng)原理，將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能變?yōu)殡娔茌敵?。同步發(fā)電機(jī)由定子和轉(zhuǎn)子兩部分組成。定子是發(fā)出電力的電樞，轉(zhuǎn)子是磁極。定子由電樞鐵芯，均勻排放的三相繞組及轉(zhuǎn)子的勵(lì)磁繞組通入直流電流，產(chǎn)生接近于正弦分布磁場(chǎng)（子磁場(chǎng)），其有效勵(lì)磁磁通與靜止的電樞繞組相交鏈。轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)隨同一起旋轉(zhuǎn)、每轉(zhuǎn)一周，磁力線順序切割定子的每相繞組，在三相定子繞組內(nèi)感應(yīng)出三相交流電勢(shì)。發(fā)電機(jī)帶對(duì)稱負(fù)載運(yùn)行時(shí)，三相電樞電流合成產(chǎn)生一個(gè)同步轉(zhuǎn)速的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。定子磁場(chǎng)和轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)相互發(fā)電機(jī)可發(fā)出有功功率和無(wú)功功率。所以，調(diào)整有功功率就得調(diào)節(jié)汽機(jī)的進(jìn)汽量。轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)的強(qiáng)弱直接影響定子繞組的電壓，所以，調(diào)發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)的有功功率和無(wú)功功率幾何相加之和稱為視在功率。有功功率和視在功率之比稱為發(fā)電機(jī)的功率因數(shù)（

０．８５。供給發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子直流建立轉(zhuǎn)子勵(lì)磁的系統(tǒng)稱為發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)。大型發(fā)電機(jī)勵(lì)磁方式分為：①它勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)；②自并激勵(lì)磁系統(tǒng)。它勵(lì)勵(lì)磁是由一臺(tái)與發(fā)電機(jī)同軸的交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生交流電，經(jīng)整流變成直流電，給發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁。自并激勵(lì)磁是將來(lái)自發(fā)電機(jī)機(jī)端的交流電經(jīng)變六、汽輪機(jī)乏汽的冷卻汽輪機(jī)乏汽的冷卻過(guò)程是火力發(fā)電廠生產(chǎn)過(guò)程的一部分，通常選用水作為冷卻介質(zhì)（水冷），這種系統(tǒng)簡(jiǎn)單，初投資小，運(yùn)行可靠，但水

１０００ＭＷ

１．１５×１０５ｍ３這給貧水富煤地區(qū)建設(shè)電廠帶來(lái)了困難。為解決這一問(wèn)題，人們提出了

３０

１．５ＭＷ

為可能。１９８７

１９８８

２００ＭＷ

引進(jìn)了匈牙利的海勒式間接空冷系統(tǒng)，使我國(guó)火電廠空冷技術(shù)的發(fā)展進(jìn)

４７０ｍ３

３

直接空冷系統(tǒng)是將汽輪機(jī)的乏汽引入粗大的排汽管道，送到室外的空冷凝汽器內(nèi)，軸流冷卻風(fēng)機(jī)使空氣流過(guò)散熱器外表面，將乏汽在散熱帶噴射式凝汽器的間接空冷系統(tǒng)，又稱海勒式間接空冷系統(tǒng)。冷卻水進(jìn)入凝汽器直接與汽輪機(jī)乏汽混合并將其冷凝。冷凝混合后的水絕大部分由冷卻水循環(huán)泵送至空冷塔散熱器，與空氣進(jìn)行表面式換熱冷卻后，通過(guò)調(diào)壓水輪機(jī)返回到噴射式凝汽器。還有少部分水經(jīng)過(guò)凝結(jié)水精帶表面式凝汽器的間接空冷系統(tǒng)，又稱哈蒙式間接空冷系統(tǒng)。它是在海勒式間接空冷系統(tǒng)基礎(chǔ)上發(fā)展的，所不同的是冷卻水與汽輪機(jī)排汽不相混合，進(jìn)行表面換熱。這樣可以滿足大容量機(jī)組對(duì)鍋爐給水水質(zhì)較七、火電廠電子計(jì)算機(jī)控制——現(xiàn)代火電廠自動(dòng)化火力發(fā)電設(shè)備的發(fā)展方向是采用高參數(shù)帶有中間再過(guò)熱的大容量單元式機(jī)組。隨著單機(jī)容量的增大，火電廠系統(tǒng)日趨復(fù)雜，輔助設(shè)備和輔機(jī)數(shù)量多、容量大，結(jié)構(gòu)也復(fù)雜，生產(chǎn)工況變化多，監(jiān)視與控制項(xiàng)目數(shù)量大，只有在高度自動(dòng)化的前提下，才能確?；痣姀S的安全、可靠和經(jīng)隨著電子計(jì)算機(jī)的迅速發(fā)展，采用電子計(jì)算機(jī)對(duì)火力發(fā)電機(jī)組進(jìn)行控制，進(jìn)而對(duì)火電廠全廠進(jìn)行控制，不僅成為可能，而且具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益?，F(xiàn)代化的大型火力發(fā)電機(jī)組和發(fā)電廠將廣泛采用電子計(jì)算機(jī)進(jìn)計(jì)算機(jī)控制可實(shí)現(xiàn)的功能隨各電廠要求的控制方式和控制范圍有所參數(shù)顯示、制表打印、性能計(jì)算等。這是火電廠計(jì)算機(jī)運(yùn)用的一種初級(jí)計(jì)算機(jī)對(duì)電廠的控制可分開(kāi)環(huán)控制和閉環(huán)控制。開(kāi)環(huán)控制方式就是火電廠生產(chǎn)過(guò)程的計(jì)算機(jī)安全監(jiān)視。閉環(huán)控制方式分為：①直接數(shù)字控控制及鍋爐的點(diǎn)火滅火、升溫升壓、汽機(jī)的升速和加負(fù)荷等幾乎所有項(xiàng)而是通過(guò)常規(guī)儀表或子回路控制等去控制發(fā)電設(shè)備，適宜于已有常規(guī)儀表和子回路控制系統(tǒng)對(duì)發(fā)電設(shè)備實(shí)行閉環(huán)控制的情況，利用計(jì)算機(jī)只在器發(fā)出觸發(fā)信號(hào)，程序控制器按規(guī)定順序起停多種電動(dòng)機(jī)，適宜于輔機(jī)計(jì)算機(jī)對(duì)電廠的控制還可分為：集中控制和分布式控制方式。集中控制是指一臺(tái)發(fā)電機(jī)或全廠各臺(tái)發(fā)電機(jī)的監(jiān)視、控制以及管理集中于一

２－７

分散在下層各級(jí)機(jī)上，在上層設(shè)置小型機(jī)或中型機(jī)進(jìn)行總的管理，這是采用計(jì)算機(jī)控制可以：①提高火電機(jī)組或全廠的運(yùn)行效率，機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定；②減少和避免重大事故，延長(zhǎng)設(shè)備壽命；③節(jié)省運(yùn)行人員，減水一、水力資源和水電站源。水力是一種寶貴的自然資源，是取之不盡用之不竭的可再生能源，而且是潔凈的能源。利用水能的最普遍的形式是建設(shè)水電站，利用水流的流量和落差發(fā)電，或稱為水力發(fā)電。世界各國(guó)都竟相優(yōu)先開(kāi)發(fā)水我國(guó)幅員遼闊，河川縱橫，是世界上水力資源最豐富的國(guó)家之一，

６．８

４

ｋＷ，年發(fā)電量１～２

ｋＷ?ｈ

４～８

３～６

水力發(fā)電是利用江河水流從高處流到低處存在的位能進(jìn)行發(fā)電。當(dāng)江河的水由上游高水位，經(jīng)過(guò)水輪機(jī)流向下游水位時(shí)，以所具流量和落差做功，推動(dòng)水輪機(jī)旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)出電力。水輪發(fā)電機(jī)發(fā)出的功

Ｐ

流量）Ｑ

Ｐ＝９．８１ＨＱη，η為引水系統(tǒng)水輪機(jī)和發(fā)因此，為了有效地利用天然水能，需要用人工修建集中落差和能調(diào)節(jié)流量的水工建筑，如筑壩形成水庫(kù)、建設(shè)引水建筑物和廠房等，以構(gòu)成水電站。由于天然水能存在的狀況不同，因此，水電站的型式多種多二、水電站的型式堤壩式水電站又可按水電站廠房所處位置的不同，分為壩后式、河壩后式水電站由堤壩集中水流落差，廠房設(shè)在堤壩下游壩處，不承河床式水電站適宜于建筑在河床寬闊、落差小、流量大的平原河道岸邊式水電站的廠房設(shè)在大壩下游的岸邊，發(fā)電水流通過(guò)隧洞或埋引水式水電站是在河道坡度陡竣或急拐彎的山區(qū)河道，通過(guò)修引水徑流式水電站沒(méi)有調(diào)節(jié)水庫(kù)，上游來(lái)多少水發(fā)多少電，發(fā)電能力隨日調(diào)節(jié)水電站有水庫(kù)蓄水，但庫(kù)容較小，只能將一天的來(lái)水蓄存起周調(diào)節(jié)水電站是將周休日的來(lái)水積存起來(lái)，平均在本周的工作日使年調(diào)節(jié)水電站的庫(kù)容較大，可將平水年的豐水期多余的水量貯存起多年調(diào)節(jié)水電站的庫(kù)容更大，能把豐水年多余的水量積存起來(lái)在枯年調(diào)節(jié)和多年調(diào)節(jié)水電站具有比較穩(wěn)定和穩(wěn)定的發(fā)電能力，在運(yùn)行三、水電站的構(gòu)成水電站由水工建筑物、廠房、水輪發(fā)電機(jī)組以及變電站和送電設(shè)備

３—１

大壩又稱攔河壩，是水電站的主要建筑物，作用是擋水提高水位，積蓄水量，集中上游河段的落差形成一定水頭和庫(kù)容的水庫(kù)，水輪發(fā)電機(jī)組從水庫(kù)取水發(fā)電。大壩可分為混凝土壩和土石壩兩大類?；炷翂?/p>

３

引水建筑物包括組成建筑物的進(jìn)水口、攔污柵、閘門(mén)等以及組成輸廠房是安裝水輪發(fā)電機(jī)組及其配套設(shè)備的場(chǎng)所。根據(jù)自然條件、機(jī)水輪機(jī)按工作原理可分為沖擊式水輪機(jī)和反擊式水輪機(jī)。沖擊式水輪機(jī)的轉(zhuǎn)輪受到水流的沖擊而旋轉(zhuǎn)，此射水流的壓力不變，轉(zhuǎn)輪將水流的動(dòng)能轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能。反擊式水輪機(jī)的轉(zhuǎn)輪是接受水流的反作用力而旋轉(zhuǎn)，此射水流的位能和動(dòng)能都在改變，但主要是位能轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)沖擊式水輪機(jī)可分為切擊式和斜擊式兩種。切擊水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪圓周布置多種水斗，噴嘴將水的位能變?yōu)閯?dòng)能，形成高速水流沿轉(zhuǎn)輪圓周的切

Ｕ

輪機(jī)的轉(zhuǎn)輪圓周密布葉片，噴嘴出來(lái)的高速水流從轉(zhuǎn)輪一側(cè)傾斜沖擊葉片使轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)。水流經(jīng)轉(zhuǎn)輪上的葉折轉(zhuǎn)后從另一側(cè)流出。反擊式水輪機(jī)由帶有導(dǎo)葉的進(jìn)水裝置和具有數(shù)個(gè)葉片的轉(zhuǎn)輪組成，可分為混流式、軸流式、斜流式和貫流式幾種。在混流式水輪機(jī)中，水流徑向流入導(dǎo)葉再在導(dǎo)葉與轉(zhuǎn)輪間由徑向轉(zhuǎn)為軸向，轉(zhuǎn)輪區(qū)域內(nèi)水流沿軸向流動(dòng)。在斜流

１ｍ

１ｋＷ

３－１

３－１

水輪機(jī)的使用水頭和比轉(zhuǎn)速

10~35 20~300 30~70 3~70200~800 3~80200~800600~1000 600~1000

5~200 30~70050~300 40~120150~350 40~120150~350

７５０ｒ／ｍｉｎ

的只有幾十轉(zhuǎn)／分；②由于轉(zhuǎn)速低，故磁極數(shù)較多；③結(jié)構(gòu)尺寸和重量水輪發(fā)電機(jī)主要由定子、轉(zhuǎn)子、推力軸承、機(jī)架、冷卻系統(tǒng)和勵(lì)磁系統(tǒng)等組成。定子是產(chǎn)生電能的部件，由繞組、鐵芯和機(jī)殼組成。轉(zhuǎn)子是產(chǎn)生磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)動(dòng)部件，由支架、輪環(huán)和磁極組成。推力軸承是承受豎軸轉(zhuǎn)子（水輪機(jī)和發(fā)電機(jī)）的重量和水輪機(jī)軸向推力的部件。大中型水輪發(fā)電機(jī)一般采用空氣冷卻，部分采用水冷卻。目前，國(guó)外投入運(yùn)行的四、水電建設(shè)水電建設(shè)是水電開(kāi)發(fā)的全過(guò)程，水電建設(shè)大多要建攔河壩截?cái)嗨?，抬高水位，其功能除發(fā)電之外，還要起到防洪、灌溉、航運(yùn)、養(yǎng)殖和旅游等效益，但也會(huì)對(duì)上下游交通和生態(tài)環(huán)境造成影響。因此，水電建設(shè)要按照全面規(guī)劃、統(tǒng)籌兼顧、綜合平衡的原則，正確處理遠(yuǎn)期與近期、干流與支流、上、中、下游、防洪、發(fā)電、灌溉、航運(yùn)以及與當(dāng)?shù)仉娏ο到y(tǒng)實(shí)際情況的關(guān)系。在流域規(guī)劃中應(yīng)根據(jù)綜合利用的原則和水五、水電站的運(yùn)行要根據(jù)所在電力系統(tǒng)的具體情況，發(fā)揮水電機(jī)組能夠調(diào)峰、調(diào)頻、調(diào)相和緊急備用的特點(diǎn)，充分利用水庫(kù)的水量和水頭來(lái)滿足電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的需要。一般在洪水期間應(yīng)充分利用水量多發(fā)電，使全部機(jī)組投入滿發(fā)，承擔(dān)電力系統(tǒng)的基荷。在水庫(kù)供水期間，盡量保持水庫(kù)高水位運(yùn)行，以保持水輪機(jī)的效率，少用水多發(fā)電。要注意水庫(kù)調(diào)度，處理好來(lái)水與用水、發(fā)電與防洪、發(fā)電與灌溉、水頭與水量等各種矛盾。切忌不管水位高低，不顧來(lái)水如何超量發(fā)電造成被動(dòng)。要根據(jù)水文變化情況結(jié)合預(yù)報(bào)，掌握各個(gè)時(shí)期水庫(kù)來(lái)水量，了解各方的用水要求，及時(shí)六、抽水蓄能電力的生產(chǎn)和消費(fèi)是同時(shí)完成的。在負(fù)荷低谷時(shí)，發(fā)電廠的發(fā)電量可能超過(guò)了用戶的需要，電力系統(tǒng)有剩余電能；而在負(fù)荷高峰時(shí)，又可能出現(xiàn)發(fā)電滿足不了用戶需要的情況。建設(shè)抽水蓄能電站能夠較好地解決這個(gè)問(wèn)題。抽水蓄能電站有一個(gè)建在高處的上水庫(kù)在電站下游的下池。抽水蓄能電站的機(jī)組能起到作為一般水輪機(jī)的發(fā)電的作用和作為水泵將下池的水抽到上池的作用。在電力系統(tǒng)的低谷負(fù)荷時(shí)，抽水蓄能電站的機(jī)組作為水泵運(yùn)行，在上池蓄水；在高峰負(fù)荷時(shí)，建設(shè)抽水蓄能電站的關(guān)鍵是選好站址。一般要求上、下池之間的落差愈高愈好。大多在已有水庫(kù)的地方尋找山頭建設(shè)上池，以原有水庫(kù)作抽水蓄能電站的關(guān)鍵設(shè)備是水泵、水輪、電動(dòng)發(fā)電機(jī)組。初期的機(jī)組是水泵與水輪機(jī)分開(kāi)的組合式水泵水輪機(jī)組。以后才發(fā)展為可逆水泵電動(dòng)發(fā)電機(jī)也是一臺(tái)特殊的電機(jī)，受電時(shí)是電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)水泵抽水，為上抽水蓄能電站能提高電力系統(tǒng)高峰負(fù)荷時(shí)段的電力（

４ｋＷ?ｈ

４ｋＷ?ｈ

電價(jià)差之外，更重要的是改善了電網(wǎng)的供電質(zhì)量，提高了火電機(jī)組，特核目前，從實(shí)用來(lái)講，核能指的是一些重金屬元素鈾、钚的原子核發(fā)生分裂反應(yīng)（又稱裂變）或者輕元素氘、氚的原子核發(fā)生聚合反應(yīng)（變）時(shí)，所放出的巨大能量，前者稱為裂變能，后者稱為聚變能。通常

鈾—２３５（Ｕ２３５

ｌｔ

２４０

地球上已探明的易開(kāi)采的鈾儲(chǔ)量，如果以快中子堆加以利用的話，所提供的能量將大大超過(guò)全球可用的煤、石油和天然氣儲(chǔ)量的總和?，F(xiàn)在核能已成為一種大規(guī)模和集中利用的能源，可以替代煤、石油和天然氣，核能發(fā)電就是利用受控核裂變反應(yīng)所釋放的熱能，將水加熱為蒸

１９５４

１９９１

４２０

２６

３．２７

的地區(qū)是那些缺乏煤、石油和天然氣以及水力資源的地區(qū)，如法國(guó)、比利時(shí)、韓國(guó)、日本等。我國(guó)東南部沿海地區(qū)遠(yuǎn)離煤炭生產(chǎn)基地，電力需求增長(zhǎng)快，經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，發(fā)展核電具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。我國(guó)自行設(shè)計(jì)制造的第一座核電站——秦山核電站和引進(jìn)設(shè)備的大亞灣核電站已分

１９９３

１９９４

一、核裂變反應(yīng)重金屬元素鈾—２３５

３

２～３

由中子，還有β、γ射線和中微子，并釋放出巨大的能量，這一過(guò)程稱當(dāng)中子轟擊鈾—２３５

原子核時(shí)，一部分鈾—２３５

生裂變。如果鈾—２３５

引起新的裂變，如此不斷地持續(xù)進(jìn)行下去，就是裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。這種鏈?zhǔn)搅炎兎磻?yīng)自己維持進(jìn)行，或者維持自持鏈?zhǔn)搅炎兎磻?yīng)的條件（態(tài)）是至少有一個(gè)中子而且不多于一個(gè)中子從每一次裂變到達(dá)另一次裂中子與鈾—２３５

收中子的材料。正常工作時(shí)使裂變物質(zhì)處于臨界狀態(tài)，維持穩(wěn)定的鏈?zhǔn)搅炎兎磻?yīng)，因而保持穩(wěn)定的核能釋放。如需停止鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，就放入更多的吸收中子材料；如果要求釋放更多的核能，可以移出一定的吸收中子材料。這種能維持和控制核裂變，因而維持和控制核能——熱能轉(zhuǎn)換的二、核能發(fā)電核能發(fā)電的核心裝置是核反應(yīng)堆。核反應(yīng)堆按引起裂變的中子能量快中子是指裂變反應(yīng)釋放的中子。熱中子則是快中子慢化后的中子。目前，大量運(yùn)行的是熱中子反應(yīng)堆，其中需要慢化劑，通過(guò)它的原子核與快中子彈性碰撞將快中子慢化成熱中子。熱中子堆使用的燃料主要是天然鈾（鈾—２３５

０．７％）和稍加濃縮鈾（鈾—２３５

３％左右）。根據(jù)慢化劑、冷堆劑和燃料不同，熱中子反應(yīng)堆分為輕水堆（括壓水堆和沸水堆）、重水堆、石墨氣冷堆和石墨水冷堆。目前已運(yùn)行核反應(yīng)堆的起動(dòng)、停堆和功率控制依靠控制棒，它由強(qiáng)吸收中子能力的材料（如硼、鎘）做成。為保證核反應(yīng)堆安全，停堆用的安全棒也壓水堆是指用高壓水作冷卻劑，堆中的水在高壓下通過(guò)蒸發(fā)器將二

２％～３％的低濃縮鈾作燃料，用傳熱效率較高的水作介質(zhì)，因此反應(yīng)堆體積

４—１

整個(gè)一次回路系統(tǒng)被稱為核蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)，也稱為核島，它相當(dāng)于常規(guī)火電廠的鍋爐系統(tǒng)。由蒸汽驅(qū)動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)組進(jìn)行發(fā)電的二次回路

中子來(lái)產(chǎn)生和維持鏈?zhǔn)搅炎兎磻?yīng)的反應(yīng)堆——快中子反應(yīng)堆，有可能實(shí)

為裂變?nèi)剂?，以鈾—２３?/p>

料（不裂變）。钚—２３９

產(chǎn)生的中子即是快中子，因此快中子堆中不需要慢化劑。用快中子轟擊钚—２３９

原子核產(chǎn)生裂變；一個(gè)钚—２３９

比一個(gè)鈾—２３５

—２３９，而且新生的钚—２３９

比堆芯內(nèi)消耗的钚—２３９

為核燃料組成堆芯，鈾—２３８

原料，安放在堆芯周?chē)纬稍鲋硨?/p>

４—２

１９５１

年，美國(guó)按上述原理建成世界上第一座快中子增殖堆。到

７０

３

已建成商業(yè)規(guī)模的示范堆?？熘凶釉鲋扯牙碚撋峡衫萌库欃Y源，實(shí)

三、核電站安全保障系統(tǒng)為了保護(hù)核電站工作人員和核電站周?chē)用竦慕】?，核電站必須始核電站的設(shè)計(jì)、建造和運(yùn)行均采用縱深防御的原則，從設(shè)備、措施上提供多等級(jí)的重迭保護(hù)，以確保核電站對(duì)功率能有效控制，對(duì)燃料組件能充分冷卻，對(duì)放射性物質(zhì)不發(fā)生泄漏?？v深防御原則一般包括五層防線，即第一層防線：精心設(shè)計(jì)、制造、施工，確保核電站有精良的硬件環(huán)境。建立周密的程序，嚴(yán)格的制度，對(duì)核電站工作人員有高水平的教育和培訓(xùn)，人人注意和關(guān)心安全，有完備的軟件環(huán)境。第二層防線：在嚴(yán)重異常情況下，反應(yīng)堆正常的控制和保護(hù)系統(tǒng)動(dòng)作，防止設(shè)備故障和人為差錯(cuò)造成事故。第四層防線：發(fā)生事故情況時(shí)，啟用核電站安全系統(tǒng)，包括各外設(shè)安全系統(tǒng)，加強(qiáng)事故中的電站管理，防止事故擴(kuò)大，保護(hù)反應(yīng)堆廠房（安全殼）。第五層防線：萬(wàn)一發(fā)生極不可能發(fā)生的事故，并伴有放射性外泄，啟用廠內(nèi)外應(yīng)急響應(yīng)計(jì)劃，努力減輕事故對(duì)周按照縱深防御的原則，目前的設(shè)計(jì)在核燃料和環(huán)境（外部空氣）之燃料芯塊，核燃料放在氧化鈾陶瓷芯塊中，并使得大部分裂變產(chǎn)物和氣

在鋯合金制造的包殼中，構(gòu)成核燃料芯棒，鋯合金具有足夠的強(qiáng)度，且

２０ｃｍ

漏到反應(yīng)堆廠房?jī)?nèi)。第四道屏障：反應(yīng)堆安全殼，用預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土

１００ｃｍ，內(nèi)表面加有０．６ｃｍ

核電站配置的外設(shè)安全系統(tǒng)包括：①隔離系統(tǒng)，用來(lái)將反應(yīng)堆廠房隔離開(kāi)來(lái)，主要有自動(dòng)關(guān)閉穿過(guò)廠房的各條運(yùn)行管道的閥門(mén)，收集廠房?jī)?nèi)泄漏物質(zhì)，將其過(guò)濾后再排出廠外。②注水系統(tǒng)，在反應(yīng)堆可能“水”時(shí)，向堆芯注水，以冷卻燃料組件，避免包殼破裂，注入水中含有硼，用以制止核鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。注水系統(tǒng)使用壓力氮?dú)猓跓o(wú)電流和無(wú)人操作情況下，在一定壓力下可自動(dòng)注水。③事故冷卻器和噴淋系統(tǒng)，用來(lái)冷卻廠房以降低廠房的壓力。在廠房壓力上升時(shí)先啟動(dòng)空氣冷卻（——換熱器）的事故冷卻器；再進(jìn)一步可以啟動(dòng)廠房噴淋系統(tǒng)將冷水或含硼水噴入廠房，以降熱和降壓。以上所有安全保護(hù)系統(tǒng)均采用獨(dú)立設(shè)備和冗余布置，均備有事故電源，安全系統(tǒng)可以抗地震和在蒸汽——空核電站運(yùn)行人員須經(jīng)嚴(yán)格的技術(shù)和管理培訓(xùn)，通過(guò)國(guó)家核安全局主持的資格考試，獲得國(guó)家核安全局頒發(fā)的運(yùn)行值崗操作員或高級(jí)操作員執(zhí)照才能上崗，無(wú)照不得上崗。執(zhí)照在規(guī)定期內(nèi)有效，過(guò)期后必須申請(qǐng)萬(wàn)一發(fā)生了核外泄事故，應(yīng)啟動(dòng)應(yīng)急計(jì)劃。應(yīng)急計(jì)劃的內(nèi)容主要包括：疏散人員，封閉核污染區(qū)（新一、風(fēng)力發(fā)電通常所說(shuō)的風(fēng)能是空氣流動(dòng)所具有的動(dòng)能。風(fēng)力發(fā)電就是將空氣流

９～１０ｍ／ｓ

１０ｋｇ，風(fēng)速為２０ｍ／ｓ

５０ｋｇ，風(fēng)速為

５０～６０ｍ／ｓ

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組主要包括轉(zhuǎn)子（控制裝置、調(diào)速系統(tǒng)以及支撐鐵塔等。當(dāng)風(fēng)力發(fā)電裝置作為穩(wěn)定電源經(jīng)常供電時(shí)，還必須裝設(shè)蓄能裝置（力沖動(dòng)，將風(fēng)力轉(zhuǎn)變?yōu)榛剞D(zhuǎn)的機(jī)械力，通過(guò)升速裝置驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。

２～３

４０～５０ｒ／ｍｉｎ，而發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速較高（例如

１５００ｒ／ｍｉｎ、５０Ｈｚ

電機(jī)），必須裝設(shè)升速裝置（向裝置（將轉(zhuǎn)子調(diào)整對(duì)準(zhǔn)風(fēng)向）、起動(dòng)和停機(jī)裝置、調(diào)整風(fēng)力裝置（整葉片角度以調(diào)整接受的風(fēng)力）和保護(hù)裝置（電機(jī)保護(hù)等）。調(diào)速裝置用來(lái)維持發(fā)電機(jī)定速回轉(zhuǎn)。支撐鐵塔用來(lái)支撐

５—１

大規(guī)模風(fēng)電是建設(shè)多臺(tái)大型風(fēng)電機(jī)組形成的風(fēng)電場(chǎng)與電網(wǎng)并聯(lián)運(yùn)行；在電網(wǎng)達(dá)不到的邊遠(yuǎn)地區(qū)則采用風(fēng)電機(jī)組與柴油發(fā)電機(jī)組聯(lián)合運(yùn)行的方我國(guó)風(fēng)能資源比較豐富，是風(fēng)能利用的大國(guó)之一，風(fēng)力提水和風(fēng)帆運(yùn)輸曾有過(guò)輝煌歷史。近代風(fēng)力發(fā)電在我國(guó)起步較晚，前些年主要是建設(shè)小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)（１０ｋＷ

以下）。５０～２００Ｗ

入批量生產(chǎn)，年生產(chǎn)能力達(dá)一萬(wàn)臺(tái)以上；１～２０ｋＷ

５０～２００ｋＷ

１９９２

１２

１４

１０ＭＷ，其經(jīng)濟(jì)效益越二、地?zé)岚l(fā)電地?zé)崮芫褪堑厍騼?nèi)部的熱釋放到地表的能量。地球內(nèi)部包含著巨大的熱量，由于這一熱量的影響，地球表層以下的溫度隨深度逐漸增高，

１００ｍ，溫度增加

３

５０００℃以上?，F(xiàn)在能被我們控制利用的地?zé)崮苤饕堑叵聼崴?、地?zé)嵴羝蜔釒r層。我國(guó)地?zé)豳Y根據(jù)地?zé)豳Y源的特點(diǎn)以及采用技術(shù)方案的不同，可把地?zé)岚l(fā)電劃分

４

都比較高的蒸汽，將其過(guò)濾后，直接用管道輸入電廠驅(qū)動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)組擴(kuò)容蒸發(fā)設(shè)備，由于壓力降低，一部分水蒸發(fā)變?yōu)樗羝?，將蒸發(fā)出的傳給低沸點(diǎn)的工質(zhì)，使其沸騰并產(chǎn)生蒸汽，然后用這種蒸汽驅(qū)動(dòng)汽輪發(fā)我國(guó)在地?zé)岚l(fā)電方面，已建成聞名世界的西藏羊八井電站，現(xiàn)有裝

分離出來(lái)的蒸汽送入汽輪機(jī)，分離出來(lái)的熱水經(jīng)減壓擴(kuò)容產(chǎn)生的蒸汽也送入汽輪機(jī)。羊八井地?zé)犭娬镜某隽Ψ€(wěn)定，其發(fā)電量已占到拉薩電網(wǎng)的４０％。三、太陽(yáng)能發(fā)電太陽(yáng)能就是太陽(yáng)輻射能。在太陽(yáng)里，每時(shí)每刻都進(jìn)行著激裂的核裂

６０００℃左右，內(nèi)部溫度高達(dá)數(shù)百萬(wàn)度。由于太陽(yáng)的溫度很高，它不斷地向宇宙空間輻地球上除核能以外的一切能源，無(wú)論是煤炭、石油、天然氣、水力或風(fēng)力都來(lái)自太陽(yáng)。全球人類目前每年能源消費(fèi)的總和只相當(dāng)于太陽(yáng)在４０

而且是潔凈的能源。由于這些獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，太陽(yáng)能發(fā)電作為新興的產(chǎn)業(yè)太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)可分為太陽(yáng)能熱發(fā)電和太陽(yáng)能光發(fā)電兩類。太陽(yáng)能熱發(fā)電就是利用太陽(yáng)能將水加熱，使產(chǎn)生的蒸汽去驅(qū)動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)組。根據(jù)熱電轉(zhuǎn)換方式的不同，把太陽(yáng)能電站分為集中型太陽(yáng)能電站和分散型太陽(yáng)能電站。塔式太陽(yáng)能電站是集中型的一種，即在地面上敷設(shè)大量的集熱器（即反射器）陣列，在陣列中適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)建一高塔，在塔頂設(shè)置吸熱器（即鍋爐），從集熱器來(lái)的陽(yáng)光熱聚集到吸熱器上，使吸熱器內(nèi)的工作介質(zhì)溫度提高，變成蒸汽，通過(guò)管道把蒸汽送到地面上的汽輪發(fā)

５—２

分散型太陽(yáng)能電站的集熱裝置的特點(diǎn)是以一個(gè)鏡體配合一個(gè)吸熱器組成一個(gè)獨(dú)立的單元。根據(jù)發(fā)電容量的設(shè)計(jì)要求，串、并聯(lián)若干單元組太陽(yáng)能光發(fā)電是利用太陽(yáng)電池組將太陽(yáng)能直接轉(zhuǎn)換為電能。太陽(yáng)電

１０％～１７％。將太陽(yáng)電池排成方陣，其總面積決定所需的功率。太陽(yáng)電池發(fā)出直流電，而且要隨陽(yáng)光的強(qiáng)弱變化，所以還得配備逆變器（電池和相應(yīng)的調(diào)控設(shè)備。太陽(yáng)能光發(fā)電已廣泛用于人造地球衛(wèi)星和宇航設(shè)備上，也可作為孤立地區(qū)的獨(dú)立電源。然而將來(lái)其造價(jià)進(jìn)一步降低之近年來(lái)人們對(duì)建造宇宙空間太陽(yáng)能電站的問(wèn)題進(jìn)行了大量的研究。宇宙空間太陽(yáng)能電站的主要技術(shù)內(nèi)容是：在繞地球的同步軌道上建造衛(wèi)星電站，太陽(yáng)輻射能通過(guò)光電池轉(zhuǎn)變成電能，用微波發(fā)生裝置將電能轉(zhuǎn)變?yōu)槲⒉?，然后再以集束形式把微波發(fā)射到地面接收站，地面接收裝置四、海洋能發(fā)電海洋能是海流動(dòng)能、海洋熱能、潮汐能和波浪能等的總稱。海洋能

３

海灣（或河口）與外海分隔，漲潮時(shí)開(kāi)啟水閘，將水庫(kù)充滿，落潮時(shí)其水位與外海潮位保持一定的潮差，帶動(dòng)水輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電。這種形式只建造一個(gè)水庫(kù)，只能在落潮時(shí)發(fā)電。也有的采用反向形式，即利用漲潮過(guò)程中，兩水庫(kù)的水位始終保持一定的落差，水輪發(fā)電機(jī)組在兩水庫(kù)之

１９８５

５００ｋＷ

１９１

２１５８

ｋＷ，年發(fā)電

６１９

ｋＷ?ｈ。我國(guó)從

６０

８

座，計(jì)

１１１８０ｋＷ，

３２００ｋＷ，居世界第三位。輸各種類型的發(fā)電廠發(fā)出的電力通過(guò)輸電和配電才能將其送給電力用戶使用。輸電指的是從發(fā)電廠或發(fā)電中心向消費(fèi)電能地區(qū)輸送大量電力的主干渠道或不同電網(wǎng)之間互送電力的聯(lián)絡(luò)渠道，而配電則是消費(fèi)電能地區(qū)內(nèi)將電力分配至用戶的分配手段，直接為用戶服務(wù)。配電可以是將輸電和配電設(shè)施都包括變電站、線路等設(shè)備。所有輸電設(shè)備連接起來(lái)組成輸電網(wǎng)。從輸電網(wǎng)到用戶之間的配電設(shè)備組成的網(wǎng)絡(luò)，稱為配電網(wǎng)。它們有時(shí)也稱為輸電系統(tǒng)和配電系統(tǒng)。輸電系統(tǒng)和配電系統(tǒng)再加上電力系統(tǒng)中各種不同的電力設(shè)備均有各自的額定電壓，它們構(gòu)成整個(gè)電力系統(tǒng)的電壓等級(jí)。輸電采用的電壓高于配電電壓。輸電和配電電壓界限的劃分不是固定不變的，隨電網(wǎng)覆蓋的區(qū)域和容量大小而變化。我國(guó)已頒發(fā)的《城市電力網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)導(dǎo)則》規(guī)定：３５～１１０ｋＶ

電壓；１０ｋＶ

為中壓配電電壓；２２０／３８０Ｖ

２２０ｋＶ

輸電網(wǎng)尚未形成前，１１０ｋＶ（甚至

３５ｋＶ）也可作為輸電電壓。就我國(guó)目前絕大多數(shù)電網(wǎng)來(lái)說(shuō)，２２０ｋＶ

為高壓輸電電壓（ＨＶ），３３０ｋＶ、５００ｋＶ

２４２ｋＶ，但低于

１０００ｋＶ

１０００ｋＶ

一、變電站變電站是電力系統(tǒng)中變換電壓、接受和分配電能、控制電力的流向變電站起變換電壓作用的設(shè)備是變壓器，除此之外，變電站的設(shè)備還有開(kāi)閉電路的開(kāi)關(guān)設(shè)備，匯集電流的母線，計(jì)量和控制用互感器、儀表、繼電保護(hù)裝置和防雷保護(hù)裝置、調(diào)度通信裝置等，有的變電站還有

６—１

６—１

的主要設(shè)備，分為雙繞組變壓器、三繞組變壓器和自耦變壓器（低壓每相共用一個(gè)繞組，從高壓繞組中間抽出一個(gè)頭作為低壓繞組的出變壓器按其作用，可分為升壓變壓器和降壓變壓器，前者用于電力變壓器的電壓需與電力系統(tǒng)的電壓相適應(yīng)。為了在不同負(fù)荷情況下保持合格的電壓，有時(shí)需要切換變壓器的分接頭。按分接頭切換方式，變壓器有帶負(fù)荷（有載）調(diào)壓變壓器和無(wú)負(fù)荷（無(wú)載）調(diào)壓變壓器。電壓互感器和電流互感器。它們的工作原理和變壓器相似，它們把高電壓（設(shè)備和母線的運(yùn)行電壓）、大電流（即設(shè)備和母線的負(fù)荷或短路電流）按規(guī)定比例變成測(cè)量?jī)x表、繼電保護(hù)及控制設(shè)備的低電壓和小

１００Ｖ，電流互感器二

５Ａ

請(qǐng)注意：絕不能讓其開(kāi)路，否則將因高電壓而危及設(shè)備和人身安全或使開(kāi)關(guān)設(shè)備。它包括斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、負(fù)荷開(kāi)關(guān)、高壓熔斷器等，都是斷開(kāi)和合上電路的設(shè)備。斷路器在電力系統(tǒng)正常運(yùn)行情況下用來(lái)合上和斷開(kāi)電路，故障時(shí)，在繼電保護(hù)裝置控制下自動(dòng)把故障設(shè)備和線路斷開(kāi)，還可以有自動(dòng)重合閘功能。在我國(guó)，２２０ｋＶ

隔離開(kāi)關(guān)（刀閘）的主要作用是在設(shè)備或線路檢修時(shí)隔離電壓，以保證安全。它不能斷開(kāi)負(fù)荷電流和短路電流，應(yīng)與斷路器配合使用。在停電時(shí)，應(yīng)先拉斷路器，后拉隔離開(kāi)關(guān)；送電時(shí)，應(yīng)先合隔離開(kāi)關(guān)，后負(fù)荷開(kāi)關(guān)能在正常運(yùn)行時(shí)斷開(kāi)負(fù)荷電流，沒(méi)有斷開(kāi)故障電流的能

１０ｋＶ

為了減少變電站的占地面積，近年來(lái)，積極發(fā)展六氟化硫全封閉組線套管或電纜終端頭等分別裝在各自密封間中，集中組成一個(gè)整體外殼，充以（３．０３９～５．０６５）×１０５Ｐａ（３～５

絕緣介質(zhì)。這種組合電器具有結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，重量輕，不受大氣條

７６５ｋＶ，已在變電站投入運(yùn)行。目前，變電站還裝有防雷設(shè)備，主要有避雷針和避雷器。避雷針是為了防止變電站遭受直接雷擊，將雷電對(duì)其自身放電，把雷電流引入大地。在另外，斷路器操作等也會(huì)引起過(guò)電壓。避雷器的作用是當(dāng)過(guò)電壓超過(guò)一定限值時(shí)，自動(dòng)對(duì)地放電，降低電壓，保護(hù)設(shè)備，放電后又迅速自動(dòng)滅二、送電線路目前采用的送電線路有兩種，一種是電力電纜，它采用特殊加工制造而成的電纜線，埋沒(méi)于地下或敷設(shè)在電纜隧道中；另一種是最常見(jiàn)的架空線路，它一般使用無(wú)絕緣的裸導(dǎo)線，通過(guò)立于地面的桿塔作為支持物，將導(dǎo)線用絕緣子懸架于桿塔上。由于電纜價(jià)格較貴，目前大部分配電線路、絕大部分高壓輸電線路和全部超高壓及特高壓輸電線路都采用送電線路的輸送容量及輸送距離均與電壓有關(guān)。線路電壓越高，輸送距離越遠(yuǎn)。線路及系統(tǒng)的電壓需根據(jù)其輸送的距離和容量來(lái)確定。一

６—１

６—１

km

在相同的送電電壓下，送電容量越小，可輸送的距離越長(zhǎng)，反之，容量越大，則送電距離越短。另外，輸送容量和距離還取決于其他技術(shù)電力電纜一般由導(dǎo)線、絕緣層和保護(hù)層組成，有單芯、雙芯和三芯電纜。高壓架空線路一般由導(dǎo)線、絕緣子、金具、桿塔及其基礎(chǔ)、避雷

６—２

高壓架空線路具有一定的寬度，線路以下的地面面積再向兩側(cè)延伸一定的距離所占有的范圍稱為線路走廊。走廊內(nèi)不允許有高大建筑及高大植物出現(xiàn)。在國(guó)外，占有線路走廊要付出相當(dāng)可觀的費(fèi)用，如美國(guó)線

非如此昂貴，但在有限的土地資源中如何節(jié)省占地，提高線路走廊的利減少高壓架空線路的走廊主要有兩種辦法：①多回路同桿塔并架線同桿并架線路。多回路同桿并架是在同一線路走廊架設(shè)多回線路，提高了輸送容量，從而減少了線路走廊用地，但多回線路相線的排列和繼電保護(hù)的配置要仔細(xì)考慮，使線路遭雷擊時(shí)不同時(shí)斷開(kāi)，以保證多回緊湊型架空輸電線。它與常規(guī)輸電線不同的基本特點(diǎn)是：①相導(dǎo)線采用多分裂結(jié)構(gòu)，并加大子導(dǎo)線間距；②縮小相間距離，為避免風(fēng)吹導(dǎo)線振動(dòng)造成相間短路，相間采用間隔棒固定相間距離；③采用相間無(wú)構(gòu)通過(guò)緊湊型的這種結(jié)構(gòu)，可提高線路輸送能力，減少輸電回路數(shù)，從而減少線路走廊用地。其基本原理如下：通過(guò)增大相分裂導(dǎo)線（線）之間的距離，優(yōu)化導(dǎo)線布置，壓縮相間距離，使電荷在各導(dǎo)線表面分布均勻，從而表面場(chǎng)強(qiáng)均勻，導(dǎo)線導(dǎo)電面積得到充分利用；相間距離與電容（C）平方根成反比，與電感（LZ

=

LC

。

Ｐ＝３Ｕ

３０％～７０％。

２２０ｋＶ

１９９４

高壓直流輸電是將三相交流電通過(guò)換流站整流變成直流電，然后通過(guò)直流輸電線路送往另一個(gè)換流站逆變成三相交流電的輸電方式。它基本上由兩個(gè)換流站和直流輸電線組成，兩個(gè)換流站與兩端的交流系統(tǒng)相直流輸電線造價(jià)低于交流輸電線路，但換流站造價(jià)卻比交流變電站

６００～８００ｋｍ，電纜線路超過(guò)

４０～６０ｋｍ，直流輸電較交流輸電經(jīng)濟(jì)。隨著高電壓大容量可控硅及控制保護(hù)技術(shù)的發(fā)展，換流設(shè)備造價(jià)逐漸降低，直流輸電近年來(lái)發(fā)展較快。我國(guó)從國(guó)外

１１００ｋｍ、±５００ｋＶ、輸送容量

１２００ＭＷ

１９９０

直流輸電技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)是：不增加系統(tǒng)的短路容量；便于實(shí)現(xiàn)兩大電力系統(tǒng)的非同期聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行和不同頻率的電力系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)；利用直流系統(tǒng)的功率調(diào)制能提高電力系統(tǒng)的阻尼，抑制低頻振蕩，提高并列運(yùn)行的交流輸電線的輸電能力。它的主要缺點(diǎn)是直流輸電線路難于引出分支線路，絕大部分只用于端對(duì)端送電。加拿大原計(jì)劃開(kāi)發(fā)和建設(shè)五端直流輸電系統(tǒng)，現(xiàn)已建成三端直流輸電系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)多端直流輸電系統(tǒng)的主要技術(shù)困難是各種運(yùn)行方式下的線路功率控制問(wèn)題。目前，一般認(rèn)為三端

６—３

換流站的主要設(shè)備包括換流器、換流變壓器、平波電抗器、交流濾換流器又稱換流閥，是換流站的關(guān)鍵設(shè)備，其功能是實(shí)現(xiàn)整流和逆變。目前，換流器多數(shù)采用晶閘管作為基本單元，稱為換流橋。一般由兩個(gè)或多個(gè)換流橋組成換流系統(tǒng)，

５、７、１１、１３、１７、１９…等多次諧波。為了減少各次諧波進(jìn)入交流系統(tǒng)，在換流站交流母線上要裝設(shè)

３

５、７、１１、１３

６—３

線一地和單極兩線的方式。直流輸電一般采用雙極線路，當(dāng)換流器有一電一、概述電力系統(tǒng)是由發(fā)電廠、輸電網(wǎng)、配電網(wǎng)和電力用戶組成的整體，是將一次能源轉(zhuǎn)換成電能并輸送和分配到用戶的一個(gè)統(tǒng)一系統(tǒng)。輸電網(wǎng)和配電網(wǎng)統(tǒng)稱為電網(wǎng)，是電力系統(tǒng)的重要組成部分。發(fā)電廠將一次能源轉(zhuǎn)換成電能，經(jīng)過(guò)電網(wǎng)將電能輸送和分配到電力用戶的用電設(shè)備，從而完成電能從生產(chǎn)到使用的整個(gè)過(guò)程。電力系統(tǒng)還包括保證其安全可靠運(yùn)行的繼電保護(hù)裝置、安全自動(dòng)裝置、調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)和電力通信等相應(yīng)的輸電網(wǎng)是電力系統(tǒng)中最高電壓等級(jí)的電網(wǎng)，是電力系統(tǒng)中的主要網(wǎng)絡(luò)（簡(jiǎn)稱主網(wǎng)），起到電力系統(tǒng)骨架的作用，所以又可稱為網(wǎng)架。在一個(gè)現(xiàn)代電力系統(tǒng)中既有超高壓交流輸電，又有超高壓直流輸電。這種輸配電網(wǎng)是將電能從樞紐變電站直接分配到用戶區(qū)或用戶的電網(wǎng)，它的作用是將電力分配到配電變電站后再向用戶供電，也有一部分電力不

７—１

層，按負(fù)荷密度的地域分區(qū)。不同容量的發(fā)電廠和用戶應(yīng)分別接入不同電壓等級(jí)的電網(wǎng)。大容量主力電廠應(yīng)接入主網(wǎng)，較大容量的電廠應(yīng)接入配電網(wǎng)應(yīng)按地區(qū)劃分，一個(gè)配電網(wǎng)擔(dān)任分配一個(gè)地區(qū)的電力及向該地區(qū)供電的任務(wù)。因此，它不應(yīng)當(dāng)與鄰近的地區(qū)配電網(wǎng)直接進(jìn)行橫向聯(lián)系，若要聯(lián)系應(yīng)通過(guò)高一級(jí)電網(wǎng)發(fā)生橫向聯(lián)系。配電網(wǎng)之間通過(guò)輸電網(wǎng)發(fā)生聯(lián)系。不同電壓等級(jí)電網(wǎng)的縱向聯(lián)系通過(guò)輸電網(wǎng)逐級(jí)降壓形成。不電力系統(tǒng)之間通過(guò)輸電線連接，形成互聯(lián)電力系統(tǒng)。連接兩個(gè)電力電力系統(tǒng)中所有用電設(shè)備消耗的功率稱為電力系統(tǒng)的負(fù)荷。其中把電能轉(zhuǎn)換為其他能量形式（中真實(shí)消耗掉的功率稱為有功負(fù)荷。電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)風(fēng)機(jī)、水泵、機(jī)床和軋鋼設(shè)備等機(jī)械，完成電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能還要消耗無(wú)功。例如，異步電動(dòng)機(jī)要帶動(dòng)機(jī)械，需要在其定子中產(chǎn)生磁場(chǎng)，通過(guò)電磁感應(yīng)在其轉(zhuǎn)子中感應(yīng)出電流，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)。這種為產(chǎn)生磁場(chǎng)所消耗的功率稱為無(wú)功功率。變壓器要變換電壓，也需要在其一次繞組中產(chǎn)生磁場(chǎng)，才能在二次繞組中感應(yīng)出電壓，同樣要消耗無(wú)功功率。因此，沒(méi)有無(wú)功，電動(dòng)機(jī)就轉(zhuǎn)不動(dòng)，變壓器也不能轉(zhuǎn)換電壓。無(wú)功功率和有功功率同樣重要，只是因?yàn)闊o(wú)功完成的是電磁能量的相互轉(zhuǎn)換，不直接作功，才稱為“無(wú)功”的。電力系統(tǒng)負(fù)荷包括有功功率和無(wú)功功率，其全部功率稱為視在功率，等于電壓和電流的乘積（

０．８左右，負(fù)荷越小，其值越低；普通白熾燈和電熱爐，不消耗無(wú)功，功率

１。電力系統(tǒng)負(fù)荷隨時(shí)間而不斷變化，具有隨機(jī)性，其變化情況用負(fù)荷

７—２

２４ｈ

負(fù)荷曲線的最低點(diǎn)為最小負(fù)荷（電力調(diào)峰的難度也就越大。根據(jù)負(fù)荷曲線可求出日平均負(fù)荷。日平均負(fù)荷與最高負(fù)荷的百分比值，稱為負(fù)荷率。負(fù)荷率高，則設(shè)備利用率高。最小負(fù)荷水平線以下部分稱為基荷；平均負(fù)荷水平線以上的部分為峰荷；最小負(fù)荷與平均負(fù)荷之間的部分稱為腰荷。為了滿足系統(tǒng)負(fù)荷的需二、電力系統(tǒng)互聯(lián)電力系統(tǒng)互聯(lián)可以獲得顯著的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。它的主要作用和優(yōu)越各地區(qū)的能源資源分布不盡相同，能源資源和負(fù)荷分布也不盡平衡。電力系統(tǒng)互聯(lián)，可以在煤炭豐富的礦口建設(shè)大型火電廠向能源缺乏的地區(qū)送電，可以建設(shè)具有調(diào)節(jié)能力的大型水電廠，以充分利用水力資源。這樣既可解決能源和負(fù)荷分布的不平衡性，又可充分發(fā)揮水電和火的用電構(gòu)成和負(fù)荷特性、電力消費(fèi)習(xí)慣性的不同，以及地區(qū)間存在著時(shí)間差和季節(jié)差，因此，各個(gè)系統(tǒng)的年和日負(fù)荷曲線不同，出現(xiàn)高峰負(fù)荷不在同時(shí)發(fā)生。而整個(gè)互聯(lián)系統(tǒng)的日最高負(fù)荷和季節(jié)最高負(fù)荷不是各個(gè)系統(tǒng)高峰負(fù)荷的線性相加，結(jié)果使整個(gè)系統(tǒng)的最高負(fù)荷比各系統(tǒng)的最高負(fù)荷之和要低，峰谷差也要減少。電力系統(tǒng)互聯(lián)有顯著的錯(cuò)峰效益，可修時(shí)間。通過(guò)電力系統(tǒng)互聯(lián)，各個(gè)電網(wǎng)相互支援，可減少檢修備用。各電力系統(tǒng)發(fā)生故障或事故時(shí)，電力系統(tǒng)之間可以通過(guò)聯(lián)絡(luò)線互相緊急支援，避免大的停電事故，提高了各系統(tǒng)的安全可靠性，又可減少事故備影響較小，而多個(gè)環(huán)節(jié)同時(shí)發(fā)生故障的概率相對(duì)較小，因此能提高供電可靠性。但是，個(gè)別環(huán)節(jié)發(fā)生故障，如果不及時(shí)消除，就有可能擴(kuò)大，波及相鄰的系統(tǒng)，嚴(yán)重情況下會(huì)導(dǎo)致大面積停電。因此，互聯(lián)電力系統(tǒng)要形成合理的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，提高電力系統(tǒng)自動(dòng)化水平，以保證電力系統(tǒng)互系統(tǒng)容量增大，供電范圍擴(kuò)大，總的負(fù)荷波動(dòng)比各地區(qū)的負(fù)荷波動(dòng)之和要小，因此，引起系統(tǒng)頻率的變化也相對(duì)要小。同樣，沖擊負(fù)荷引起的富地區(qū)建設(shè)發(fā)電廠，其發(fā)電成本較低。實(shí)現(xiàn)互聯(lián)電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)調(diào)度，電力系統(tǒng)互聯(lián)，由于聯(lián)系增強(qiáng)也帶來(lái)了新問(wèn)題。如故障會(huì)波及相鄰系統(tǒng)，如果處理不當(dāng)，嚴(yán)重情況下會(huì)導(dǎo)致大面積停電；系統(tǒng)短路容量可能增加，導(dǎo)致要增加斷路器等設(shè)備容量；需要進(jìn)行聯(lián)絡(luò)線功率控制等。這些都要求研究和采取相應(yīng)技術(shù)措施，提高自動(dòng)化水平，才能充分發(fā)揮由于發(fā)展電力系統(tǒng)互聯(lián)能帶來(lái)顯著的效益，相鄰地區(qū)甚至相鄰國(guó)家

９

西歐各國(guó)除各自形成全國(guó)電力系統(tǒng)外，互聯(lián)形成了西歐的國(guó)際互聯(lián)電力系統(tǒng)，并正在通過(guò)直流背靠背與東歐國(guó)家電力系統(tǒng)相連。埃及能源部長(zhǎng)

１９９４

區(qū)實(shí)現(xiàn)跨洲聯(lián)網(wǎng)的設(shè)想，得到與會(huì)者重視。我國(guó)已形成東北、華北、華

６

中電網(wǎng)通過(guò)葛—上±５００ｋＶ

２６

７０

ｋｗ

１９９４

１２月開(kāi)工建設(shè)，２００９

三、電力系統(tǒng)規(guī)劃電力系統(tǒng)投資巨大和建設(shè)周期長(zhǎng)的特點(diǎn)要求做好電力系統(tǒng)規(guī)劃，以保證電力系統(tǒng)的建設(shè)滿足整個(gè)社會(huì)對(duì)電力的需求，同時(shí)合理地利用能源電力系統(tǒng)規(guī)劃的任務(wù)是：研究電力系統(tǒng)發(fā)展（發(fā)展）的戰(zhàn)略目標(biāo)及部署；研究電力如何與國(guó)民經(jīng)濟(jì)其它各部門(mén)協(xié)調(diào)發(fā)展以及電力工業(yè)內(nèi)部各環(huán)節(jié)之間如何協(xié)調(diào)發(fā)展；研究合理的發(fā)電能源結(jié)構(gòu)；研究電源、電網(wǎng)的發(fā)展規(guī)模和合理布局；研究如何充足、可靠、優(yōu)

３

５

需要的電力和電量及峰谷差，逐年進(jìn)行電力和電量平衡，安排各個(gè)工程６～７時(shí)間，全部建成需要更多時(shí)間。大型水電廠和核電廠的建設(shè)周期還要更

５～１５

１５～３０

行三大環(huán)境條件的分析，即未來(lái)電力負(fù)荷需求的預(yù)測(cè)、可能開(kāi)發(fā)的能源資源情況、新技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)和設(shè)備供應(yīng)條件的分析。在充分考慮原有系統(tǒng)的條件下提出電源的構(gòu)成和布局、電網(wǎng)主網(wǎng)架發(fā)展規(guī)劃及其電壓等級(jí)。由于研制更大容量的發(fā)電設(shè)備、更高一級(jí)電壓的輸變電設(shè)備需要較長(zhǎng)的周期才能提供合格的產(chǎn)品，而且建設(shè)大型水電站、核電站都有許多復(fù)雜的技術(shù)問(wèn)題需要研究解決，因此編制電力系統(tǒng)長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃要包括技術(shù)發(fā)展規(guī)劃，以便提前安排研究和開(kāi)發(fā)任務(wù)，使未來(lái)工程采用先進(jìn)的成熟電力系統(tǒng)中、長(zhǎng)期規(guī)劃，由于其規(guī)劃期限長(zhǎng)，不確定因素多，因而

２～３

四、電力系統(tǒng)運(yùn)行與控制電力系統(tǒng)是由發(fā)電機(jī)、變壓器、輸配電線路和用電設(shè)備按一定方式連接組成的整體。其運(yùn)行特點(diǎn)是發(fā)電、輸電、配電和用電同時(shí)完成。因此，為了向用戶連續(xù)提供質(zhì)量合格的電能，電力系統(tǒng)各發(fā)電機(jī)發(fā)出的有功和無(wú)功功率應(yīng)隨時(shí)隨刻與隨機(jī)變化的電力系統(tǒng)負(fù)荷消耗的有功功率和無(wú)功功率（包括系統(tǒng)損耗）相等，同時(shí)，發(fā)電機(jī)發(fā)出的有功功率和無(wú)功功率、線路上的功率潮流（允許范圍之內(nèi)。要保證電力系統(tǒng)這種正常運(yùn)行狀態(tài)，必須滿足兩點(diǎn)基本現(xiàn)代電力系統(tǒng)的特點(diǎn)是大機(jī)組、高電壓、大電網(wǎng)、交直流遠(yuǎn)距離輸電、電網(wǎng)互聯(lián)，因而其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，覆蓋不同環(huán)境的遼闊地域。這樣，在實(shí)際運(yùn)行中，自然災(zāi)害的作用、設(shè)備缺陷和人為因素都會(huì)造成設(shè)備故障

３

７－３

３

在正常運(yùn)行狀態(tài)下，電力系統(tǒng)中總的有功和無(wú)功功率出力能和負(fù)荷總的有功和無(wú)功功率的需求達(dá)到平衡；電力系統(tǒng)的各母線電壓和頻率均在正常運(yùn)行的允許偏差范圍內(nèi)；各電源設(shè)備和輸配電設(shè)備均在規(guī)定的限額內(nèi)運(yùn)行；電力系統(tǒng)有足夠的旋轉(zhuǎn)備用和緊急備用以及必要的調(diào)節(jié)手

７－３電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)示意圖在正常運(yùn)行狀態(tài)下，電力系統(tǒng)對(duì)不大的負(fù)荷變化能通過(guò)調(diào)節(jié)手段，可從一個(gè)正常運(yùn)行狀態(tài)連續(xù)變化到另一個(gè)正常運(yùn)行狀態(tài)。在正常運(yùn)行狀電力系統(tǒng)遭受?chē)?yán)重的故障（三相短路。短路又分瞬間短路和永久性短路。在實(shí)際運(yùn)行中，單相短路出現(xiàn)的可能性比三相短路多，而三相短路對(duì)電力系統(tǒng)影響最嚴(yán)重。當(dāng)然尤其嚴(yán)重的是三相永久性短路，這是極其稀小的。在雷擊等情況下，有電力系統(tǒng)出現(xiàn)緊急狀態(tài)將危及其安全運(yùn)行，主要事故有以下幾個(gè)方將使整個(gè)電廠解列，其惡性循環(huán)將會(huì)產(chǎn)生頻率崩潰，導(dǎo)致全電力系統(tǒng)瓦壓大幅度下降，甚至發(fā)生電壓崩潰現(xiàn)象。這時(shí)，電力系統(tǒng)中大量電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，大量發(fā)電機(jī)甩掉負(fù)荷，導(dǎo)致電力系統(tǒng)解列，甚至使電力系統(tǒng)相應(yīng)技術(shù)措施，會(huì)連鎖反應(yīng)，出現(xiàn)新的故障，導(dǎo)致電力系統(tǒng)運(yùn)行進(jìn)一步或措施不夠有效，則電力系統(tǒng)將失去穩(wěn)定。所謂電力系統(tǒng)穩(wěn)定，就是要求保持電力系統(tǒng)中所有同步發(fā)電機(jī)并列同步運(yùn)行。電力系統(tǒng)失去穩(wěn)定就是各發(fā)電機(jī)不再以同一頻率，保持固定功角運(yùn)行，電壓和功率大幅度來(lái)回?fù)u動(dòng)。電力系統(tǒng)穩(wěn)定的破壞會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)安全運(yùn)行產(chǎn)生最嚴(yán)重后果，６０

７

１３

中心掌握信息不足以及通信困難等原因，造成事故的連鎖發(fā)展和擴(kuò)大，

２５ｈ，影響９００

３．５

電力系統(tǒng)進(jìn)入緊急狀態(tài)后，應(yīng)及時(shí)依靠繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置有選擇地快速切除故障，采取提高安全穩(wěn)定性措施，避免發(fā)生連鎖性的故壓器）仍處于斷開(kāi)狀態(tài)，部分用戶仍然停電，嚴(yán)重情況下電力系統(tǒng)可能被分解成幾個(gè)獨(dú)立部分，電力系統(tǒng)進(jìn)入恢復(fù)狀態(tài)。這時(shí)，要采取一系列操作，采取各種恢復(fù)出力和送電能力的措施，盡快恢復(fù)對(duì)用戶的供電，持同步運(yùn)行并過(guò)渡到新的或恢得到原來(lái)穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)的能力，通常指第

３

它既不能等于或超過(guò)靜態(tài)穩(wěn)定極限，也不能超過(guò)暫態(tài)穩(wěn)定極限和動(dòng)態(tài)穩(wěn)定極限。在我國(guó)，由于網(wǎng)架結(jié)構(gòu)薄弱，暫態(tài)穩(wěn)定問(wèn)題較突出，因而線路提高系統(tǒng)穩(wěn)定的措施可以分為兩大類：一類是加強(qiáng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)；另一電壓之積成正比，而與線路阻抗成反比。減少線路電抗和維持電壓，可提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。增加輸電線回路數(shù)、采用緊湊型線路都可減少線路阻抗，前者造價(jià)較高。在線路上裝設(shè)串聯(lián)電容是一種有效的減少線路阻抗的方法，比增加線路回路數(shù)要經(jīng)濟(jì)。串連電容的容抗占線路電抗的百分

（相當(dāng)于長(zhǎng)線路變成兩段短線路），并快速調(diào)整系統(tǒng)無(wú)功，是提高系統(tǒng)包括兩個(gè)方面：①失去穩(wěn)定前，采取措施提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性；②失去穩(wěn)定后，采取措施重新恢復(fù)新的穩(wěn)定運(yùn)行。下面介紹幾種主要的穩(wěn)定控制發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)及控制。發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)是電力系統(tǒng)正常運(yùn)行必不可少的重要設(shè)備，同時(shí)，在故障狀態(tài)能快速調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓，促進(jìn)電壓、電磁功率擺動(dòng)的快速平息。因此，充分發(fā)揮其改善系統(tǒng)穩(wěn)定的潛力是提高系統(tǒng)穩(wěn)定性最經(jīng)濟(jì)的措施，國(guó)外得到普遍重視。常規(guī)勵(lì)磁系統(tǒng)

ＰＩＤ

尼低頻振蕩，提高動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性。目前國(guó)外較多的是采用快速高頂值可控

ＰＳＳ

３

電氣制動(dòng)及其控制裝置。在系統(tǒng)發(fā)生故障瞬間，送端發(fā)電機(jī)輸出電磁功率下降，而原動(dòng)機(jī)功率不變，產(chǎn)生過(guò)剩功率，使發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)間的功角加大，如不采取措施，發(fā)電機(jī)將失步。在短路瞬間投入與發(fā)電機(jī)并聯(lián)的制動(dòng)電阻，吸收剩余功率（快關(guān)汽門(mén)及其控制。在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，另一項(xiàng)減少功率不平衡的措施是快關(guān)汽門(mén)，以減少發(fā)電機(jī)輸入功率。用控制汽輪機(jī)的中間閥門(mén)實(shí)現(xiàn)快關(guān)汽門(mén)可有效提高暫態(tài)穩(wěn)定性。但是，它的實(shí)現(xiàn)要解決比較復(fù)雜的此外還有在送端切機(jī)，同時(shí)在受端切負(fù)荷來(lái)提高整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定繼電保護(hù)及重合閘裝置。它是提高電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定的重要的有效措施之一。對(duì)繼電保護(hù)的要求是：無(wú)故障時(shí)保護(hù)裝置不誤動(dòng)，發(fā)生故障時(shí)可靠動(dòng)作。它的正確選擇、快速切除故障可使電力系統(tǒng)盡快恢復(fù)正常運(yùn)行狀態(tài)。高壓線路上發(fā)生的大多數(shù)故障是瞬時(shí)性短路故障。繼電保護(hù)裝置動(dòng)作，跳斷路器，斷開(kāi)線路，使線路處于無(wú)電壓狀態(tài)，電弧就能自動(dòng)熄滅。在絕緣恢復(fù)后，重新將斷開(kāi)的線路投入，恢復(fù)供電。這種自動(dòng)重合斷路器的措施稱為自動(dòng)重合閘。它分為單相和三相重合閘，也是一電力系統(tǒng)安全控制的目的是采取各種措施使系統(tǒng)盡可能運(yùn)行在正常在正常運(yùn)行狀態(tài)下，通過(guò)制定運(yùn)行計(jì)劃和運(yùn)用計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)（ＳＣＡＤＡ

監(jiān)視和安全分析等，使系統(tǒng)處于最優(yōu)的正常運(yùn)行狀態(tài)。同時(shí)，在正常運(yùn)行時(shí)，確定各項(xiàng)預(yù)防性控制，以對(duì)可能出現(xiàn)的緊急狀態(tài)提高處理能力。這些控制內(nèi)容包括：調(diào)整發(fā)電機(jī)出力、切換網(wǎng)絡(luò)和負(fù)荷、調(diào)整潮流、改當(dāng)電力系統(tǒng)一旦出現(xiàn)故障進(jìn)入緊急狀態(tài)后，則靠緊急控制來(lái)處理。這些控制措施包括繼電保護(hù)裝置正確快速動(dòng)作和各種穩(wěn)定控制裝置。通過(guò)緊急控制將系統(tǒng)恢復(fù)到正常狀態(tài)或事故后狀態(tài)。當(dāng)系統(tǒng)處于事故后狀

７－１

７－１

各種系統(tǒng)狀態(tài)下的控制內(nèi)容和效果

調(diào)整發(fā)電機(jī)有功、無(wú)功，切換系統(tǒng)負(fù)

荷，改變繼電保護(hù)整定值和變壓器分

繼電保護(hù)動(dòng)作切除故障。各種控制措

直流調(diào)制、低額減載、解列系統(tǒng)、限

調(diào)整發(fā)電機(jī)出力，系統(tǒng)并列，切換負(fù)

抽水蓄能機(jī)組低頻抽水改發(fā)電、低頻發(fā)電機(jī)解列、高頻切機(jī)、高頻減出電力系統(tǒng)安全控制的發(fā)展趨勢(shì)將是計(jì)算機(jī)分層控制、控制裝置微處五、電力系統(tǒng)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)——電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)電力系統(tǒng)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)硬件、軟件、遠(yuǎn)動(dòng)和信道所組成統(tǒng)的運(yùn)行情況。當(dāng)發(fā)生事故時(shí)可以及時(shí)處理，有助于防止事故擴(kuò)大，減動(dòng)維持頻率不變和聯(lián)絡(luò)線功率為事先安排的數(shù)值；利用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)無(wú)功行情況和事故的順序事件記錄，有助于事故分析，還可減輕運(yùn)行人員的電力系統(tǒng)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的核心或大腦是電子計(jì)算機(jī)。因?yàn)橛?jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)是一個(gè)實(shí)時(shí)的控制系統(tǒng)，對(duì)計(jì)算機(jī)的可靠性要求很高。對(duì)整個(gè)

９９．９％以上。統(tǒng)，接著采用主機(jī)—前置機(jī)系統(tǒng)，前置機(jī)承擔(dān)處理周期快而計(jì)算簡(jiǎn)單的實(shí)時(shí)任務(wù)（如遠(yuǎn)動(dòng)信息的采集和處理、計(jì)算機(jī)通信控制等），主機(jī)處理更復(fù)雜的任務(wù)。主機(jī)和前置機(jī)都用兩套，形成廣義雙機(jī)系統(tǒng)。近年來(lái)，微型計(jì)算機(jī)和計(jì)算機(jī)工作站迅速發(fā)展，性能不斷提高，因此出現(xiàn)了用多微機(jī)組成的分布式監(jiān)控系統(tǒng)。這種分布式系統(tǒng)的特點(diǎn)是分別用專用

管理，通信處理、ＡＧＣ

電、安全分析等功能分別用專用計(jì)算機(jī)處理，整個(gè)組成一套分布處理系彩色屏幕顯示器實(shí)現(xiàn)人機(jī)聯(lián)系，使運(yùn)行人員能直觀看到整個(gè)電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀況和處理結(jié)果，通過(guò)鍵盤(pán)操作等可直接干預(yù)和控制電力系統(tǒng)方信息收集，實(shí)現(xiàn)遙信、遙測(cè)、遙控和遙調(diào)的不可缺少的環(huán)節(jié)，現(xiàn)在都

ＲＴＵ

式；另一種是應(yīng)答式。循環(huán)式就是由發(fā)送端循環(huán)不斷地將信息發(fā)送到接

ＲＴＵ

ＲＴＵ。如有信息要送，則將該

ＲＴＵ

ＲＴＵ，日本

ＲＴＵ。通信相當(dāng)于電力系統(tǒng)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的神經(jīng)系統(tǒng)，遠(yuǎn)動(dòng)信息經(jīng)通信送到控制中心，而調(diào)度中心的控制命令經(jīng)過(guò)通信才能送到發(fā)電廠和變電站。通信和運(yùn)動(dòng)都是電力系統(tǒng)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)部分。目前，電力計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)有了硬件只是一個(gè)基礎(chǔ)，還要配上成套的軟件才能發(fā)揮應(yīng)有的功能。計(jì)算機(jī)都配有系統(tǒng)軟件，它是管理程序的程序，是為其他程序服務(wù)并提供方便的程序。系統(tǒng)軟件的內(nèi)容大致有：①為用戶編程提供各種方便的手段和工具，如各種語(yǔ)言的編譯程序、各種用于調(diào)試程序的軟件工具等；②對(duì)計(jì)算機(jī)運(yùn)行進(jìn)行調(diào)度和管理的操作系統(tǒng)；③其電力系統(tǒng)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)揮作用還必須有支持軟件。支持軟件主要由實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、人——機(jī)聯(lián)系和信息收集系統(tǒng)構(gòu)成，對(duì)應(yīng)用軟件起重電力系統(tǒng)的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行最終要靠應(yīng)用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此，應(yīng)用

ＳＣＡＤＡ

１．ＳＣＡＤＡ

ＳＣＡＤＡ

是數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控的英文縮寫(xiě)。ＳＣＡＤＡ

ＡＧＣ（１）自動(dòng)發(fā)電控制（ＡＧＣ／ＥＤＣ）。它有３

在允許范圍內(nèi)；②維持聯(lián)絡(luò)線功率；③配合經(jīng)濟(jì)調(diào)度程序，合理分配各電力系統(tǒng)成本最小，將全電力系統(tǒng)的總負(fù)荷最佳分配給各個(gè)電廠和電廠

０．５％～２％。如何開(kāi)機(jī)、停機(jī)的問(wèn)題是一個(gè)較復(fù)雜的問(wèn)題。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)，利用計(jì)算機(jī)

２％～６％。它包括安全分析、優(yōu)化潮流計(jì)算、狀態(tài)估計(jì)和調(diào)度員培訓(xùn)模擬等。正常運(yùn)行時(shí)，進(jìn)行事故預(yù)想計(jì)算。通?？紤]一處斷線或一臺(tái)機(jī)跳閘或母

ｎ—１

負(fù)荷或電壓越限，則向調(diào)度員報(bào)警，并轉(zhuǎn)入再分配計(jì)算，向調(diào)度員提供

ｎ—１

件下，使電力系統(tǒng)燃料消耗（統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和安全約束，是全面考慮有功和無(wú)功負(fù)荷分配的新計(jì)算方軟件，調(diào)度員可利用備用計(jì)算機(jī)進(jìn)行模擬操作，以提高其處理事故的經(jīng)驗(yàn)；另一種是利用一臺(tái)離線計(jì)算機(jī)，但控制室、模擬盤(pán)、操作臺(tái)與在線

３

種情況：第一種是安全監(jiān)視控制（ＳＣＡＤＡ）系統(tǒng)，主要執(zhí)行安全監(jiān)視與控制功能，硬件和軟件較簡(jiǎn)單。這種控制系

ＳＣＡＤＡ＋ＡＧＣ／ＥＤＣ

這種系統(tǒng)可用于部分省網(wǎng)的調(diào)度系統(tǒng)和大的地區(qū)調(diào)度系統(tǒng)。第三種叫做

ＳＣＡＤＡ

ＡＧＣ／ＥＤＣ

還包括安全分析等高級(jí)應(yīng)用軟件，主要用于大電力系統(tǒng)或跨省電網(wǎng)調(diào)度供源的二次能源。用電就是按預(yù)定的目的，把電能轉(zhuǎn)換為其他形式能量，消耗電能的行為。今天，它的應(yīng)用范圍已深入到人們生產(chǎn)、生活和社會(huì)政治、經(jīng)濟(jì)和文化的所有方面。電氣化程度已成為衡量一個(gè)國(guó)家工業(yè)、農(nóng)業(yè)、科學(xué)技術(shù)和國(guó)防現(xiàn)代化和居民生活水平的重要標(biāo)志。電力工業(yè)發(fā)展的目標(biāo)就是適應(yīng)社會(huì)發(fā)展和人民生活水平提高的需要，提供充足、可靠、優(yōu)質(zhì)的電能，并采取技術(shù)的、經(jīng)濟(jì)的有效措施，更有效地利一、電能質(zhì)量電能的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)有頻率、電壓以及電壓的不對(duì)稱性和非正弦性標(biāo)頻率標(biāo)準(zhǔn)和容許偏差。頻率是整個(gè)電力系統(tǒng)統(tǒng)一的運(yùn)行參數(shù)，一個(gè)電力系統(tǒng)只有一個(gè)頻率。我國(guó)和世界上大多數(shù)國(guó)家電力系統(tǒng)的額定頻率

５０Ｈｚ。大多數(shù)國(guó)家規(guī)定頻率偏差±０．１～０．３Ｈｚ

之間。在我國(guó)，３００

ｋＷ

３００

ｋＷ

由于大機(jī)組的運(yùn)行對(duì)電力系統(tǒng)頻率偏差要求比較嚴(yán)格，因此有些國(guó)±１Ｈｚ

頻率變化的原因。在電力系統(tǒng)內(nèi)，發(fā)電機(jī)發(fā)出的功率與用電設(shè)備及送電設(shè)備消耗的功率不平衡，將引起電力系統(tǒng)頻率變化。當(dāng)系統(tǒng)負(fù)荷超過(guò)或低于發(fā)電廠的出力時(shí)，系統(tǒng)頻率就要降低或升高，發(fā)電廠出力的變的情況下，發(fā)電廠出力能通過(guò)頻率調(diào)節(jié)器較快地適應(yīng)負(fù)荷的變化，因此負(fù)荷變化引起的頻率偏差值較小。若沒(méi)有旋轉(zhuǎn)備用容量，負(fù)荷增大引起的頻率下降較大。電力系統(tǒng)的負(fù)荷始終隨時(shí)間在不斷地變化，要隨時(shí)保

１％～３％。低頻率運(yùn)行的危害。電力系統(tǒng)低頻率運(yùn)行對(duì)發(fā)電廠和用戶都會(huì)產(chǎn)生不利影響。系統(tǒng)低頻率運(yùn)行時(shí)將產(chǎn)生以下不利的影響：汽輪機(jī)低壓級(jí)葉片將由于振動(dòng)加大而產(chǎn)生裂紋，甚至發(fā)生斷落事故；電廠中所有的交流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速相應(yīng)降低，使給水泵、風(fēng)機(jī)、磨煤機(jī)等輔助機(jī)械的出力相應(yīng)降低，嚴(yán)重影響火力發(fā)電廠的出力，促使頻率進(jìn)一步下降，引起惡性循環(huán)，甚至可能造成全廠停電的嚴(yán)重事故；同時(shí)，所有用戶的交流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速也要降低，工農(nóng)業(yè)的產(chǎn)量和質(zhì)量將不同程度地降低，例如頻率

４９Ｈｚ

高頻率運(yùn)行對(duì)系統(tǒng)本身和用戶也將產(chǎn)生不利影響，如使系統(tǒng)電壓升防止系統(tǒng)低（高）頻率運(yùn)行的對(duì)策，主要是提高日負(fù)荷曲線預(yù)測(cè)精

ＡＧＣ

能，嚴(yán)格要求在正常運(yùn)行方式下系統(tǒng)頻率偏差不大于規(guī)定值。在故障情況，系統(tǒng)頻率下降時(shí)，動(dòng)用系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)備用容量，進(jìn)行低頻率減負(fù)荷，自動(dòng)切除部分次要負(fù)荷；當(dāng)頻率升高時(shí)，快速減少發(fā)電機(jī)出力，甚至進(jìn)行高頻率切機(jī)，使系統(tǒng)頻率盡快恢復(fù)在額定值附近。目前，多數(shù)電力系統(tǒng)高峰容量不足，可能出現(xiàn)低頻率運(yùn)行。在這種情況下，可用適當(dāng)?shù)姆骞入妰r(jià)差，鼓勵(lì)用戶避開(kāi)高峰用電或少用電；用電大戶在實(shí)行計(jì)劃用電的電網(wǎng)中不超指標(biāo)用電。要保證系統(tǒng)頻率質(zhì)量，只有電力部門(mén)和用戶共同供電電壓標(biāo)準(zhǔn)及容許偏差。我國(guó)對(duì)用電單位的供電額定電壓及容許２２０Ｖ／３８０Ｖ，用于照明用戶時(shí)允許偏差＋５％～—１０ｋＶ，１０ｋＶ

３５ｋＶ、１１０ｋＶ

電壓偏離額定值的原因。電力通過(guò)變壓器和線路輸送將產(chǎn)生電壓負(fù)荷越小的用戶，電壓降越??；反之，電壓降越大。用戶消耗的功率包括有功和無(wú)功。如果用戶所需無(wú)功經(jīng)變壓器和線路送來(lái)，則會(huì)產(chǎn)生較大的電壓降，使用戶電壓偏低，用戶吸收的無(wú)功越大，則用戶端的電壓越用電設(shè)備低電壓運(yùn)行的危害：①將使電動(dòng)機(jī)的電流過(guò)大，線圈溫度過(guò)高，甚至使電動(dòng)機(jī)拖不動(dòng)機(jī)械或無(wú)法起動(dòng)，進(jìn)而燒壞電動(dòng)機(jī)；②電燈發(fā)暗，日光燈起動(dòng)困難；③線路損耗增加；④在電網(wǎng)樞紐變電所和受電

即用戶消耗的無(wú)功稍有增加，線路電壓降加大，使受電地區(qū)電壓下降，這樣又進(jìn)一步造成線路電壓降增加，如此循環(huán)下去，將導(dǎo)致甩掉大量負(fù)用電設(shè)備高電壓運(yùn)行可使用戶設(shè)備（如燈泡）壽命降低，電動(dòng)機(jī)發(fā)提高電壓質(zhì)量的措施：①采取無(wú)功補(bǔ)償措施，做到無(wú)功分級(jí)即各個(gè)電壓等級(jí)、分區(qū)平衡，即每個(gè)電壓等級(jí)發(fā)出的無(wú)功與消耗的無(wú)功平衡，每個(gè)地區(qū)發(fā)出的無(wú)功與消耗的無(wú)功平衡，盡可能減少無(wú)功遠(yuǎn)距離輸送。做到在負(fù)荷點(diǎn)裝設(shè)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備。無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備可以是電容器、靜止無(wú)功補(bǔ)償器等。②由用戶裝設(shè)適當(dāng)?shù)碾娙萜?，提高用戶的功率因?shù)在

０．９以避免電壓升高和向電網(wǎng)送無(wú)功，引起網(wǎng)損增加。用戶最好裝設(shè)跟蹤無(wú)功負(fù)荷的自動(dòng)投切電容器或靜止無(wú)功補(bǔ)償器。③在負(fù)荷密集的地區(qū)變電在現(xiàn)代的用電設(shè)備中，出現(xiàn)了換流一整流設(shè)備、變頻一調(diào)速設(shè)備、電弧爐、電氣機(jī)車(chē)、電視機(jī)等非線性負(fù)荷。它們不但引起電壓波動(dòng)，而電壓的不對(duì)稱性系指三相電壓間的不對(duì)稱。根據(jù)對(duì)稱分量法，不對(duì)電壓的非正弦性是指電壓波形的畸變。根據(jù)傅立葉變換，非正弦的所有高次諧波電壓的均方根值之和。我國(guó)對(duì)供電的諧波電壓和電流允許

１０ｋＶ

４

８－１。

８－１

各次諧波電流允許值 電流允許值

１００Ｍｖａｒ

用戶和供電部門(mén)共同努力才能保證電網(wǎng)諧波在允許范圍。電網(wǎng)諧波如果不治理，將導(dǎo)致電氣設(shè)備壽命縮短、網(wǎng)損增加、儀表指示不準(zhǔn)、干二、供電可靠性電力系統(tǒng)從發(fā)電廠、變電站、輸配電線路到電力用戶，有成千上萬(wàn)的設(shè)備及其控制和保護(hù)裝置，它們分布在各種不同的環(huán)境和地區(qū)，都可能發(fā)生不同類型的故障或事故，影響電力系統(tǒng)正常運(yùn)行和對(duì)用戶的正常各種故障和事故造成的用戶停電，會(huì)給工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活造成不同程度的損失。一般說(shuō)來(lái)會(huì)造成產(chǎn)量下降，質(zhì)量降低，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成

３０ｍｉｎ，鐵水就要凝固，造成重大損失。停電也可威脅人身安全。例如煤礦礦井停電，使風(fēng)機(jī)停轉(zhuǎn)，井下風(fēng)量不／年）和用戶平均停電累計(jì)時(shí)間（ＣＡＩＤＩ，ｍｉｎ／年）以及全部用戶平均ＣＡＩＦＩ＝用戶停電總次數(shù)／停電用戶總數(shù)提高供電可靠性可減少停電造成的社會(huì)經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)它意味著增加建設(shè)投資和運(yùn)行費(fèi)用。因此，要從這兩方面考慮經(jīng)濟(jì)合理的供電可靠性指標(biāo)。經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平不同的國(guó)家，供電可靠性指標(biāo)應(yīng)有所不同。美國(guó)

０．１～０．５

２～１０

１０～１２０ｍｉｎ，即供電可靠性

９９．９８％以上。提高供電可靠性的措施。供電可靠性與發(fā)電、供電和線路可靠性，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和變電站主接線可靠性，繼電保護(hù)及安全自動(dòng)裝置配置，電力系統(tǒng)備用容量和運(yùn)行方式等都有關(guān)系。因此，從電力系統(tǒng)規(guī)劃到運(yùn)行都要重視供電可靠性的提高。提高供電可靠性的措施是多方面的，下面僅護(hù)整定值的配合。當(dāng)電氣設(shè)備發(fā)生事故時(shí)，用保護(hù)裝置迅速切斷故障，置，當(dāng)系統(tǒng)頻率降低到一定數(shù)值時(shí)，自動(dòng)斷開(kāi)某些配電線路的斷路器，切除部分不重要負(fù)荷，使電力系統(tǒng)出力與用電負(fù)荷平衡，頻率迅速恢復(fù)正常，以確保重要用戶的連續(xù)供電。提高供電可靠性的自動(dòng)裝置還有高壓線路的自動(dòng)重合閘、自動(dòng)解列裝置、按功率或電壓穩(wěn)定極限的自動(dòng)切對(duì)于電氣設(shè)備維修，我國(guó)長(zhǎng)期實(shí)行“定期計(jì)劃維修”制度，其主要特點(diǎn)是將時(shí)間周期作為設(shè)備維修的基礎(chǔ)，只要到了計(jì)劃維修的時(shí)間周期，在無(wú)特殊情況下都必須進(jìn)行設(shè)備大修或小修。這種維修制度對(duì)保證電力系統(tǒng)安全運(yùn)行，提高供電可靠性起到了預(yù)防為主的積極作用。隨著電氣檢測(cè)技術(shù)的進(jìn)步，以及在線診斷和計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)信息處理的發(fā)展，目“狀態(tài)維修”制度。它的主要特點(diǎn)是利用各種測(cè)試手段（包括常規(guī)和在線監(jiān)測(cè)）、數(shù)理統(tǒng)計(jì)和在線診斷等技術(shù)，對(duì)運(yùn)行中的電力設(shè)備的實(shí)際狀態(tài)、變化趨勢(shì)和規(guī)律，進(jìn)行科學(xué)預(yù)測(cè)和評(píng)估，作出是否需要進(jìn)行檢修的決定。它與“運(yùn)行狀態(tài)取代固定的維修周期。在科學(xué)管理的基礎(chǔ)上，“狀態(tài)維修”制度比定期計(jì)劃維修制度要優(yōu)越，它不但可提高供電可靠性，而且有顯著電的變電站進(jìn)線應(yīng)采用雙回線，以不同的電源供電。重要的用戶亦要采僅能提高供電可靠性，而且具有顯著經(jīng)濟(jì)效益。過(guò)去十幾年，我國(guó)對(duì)供電過(guò)程的計(jì)算機(jī)監(jiān)控和信息管理有了很大發(fā)展。配（龐大的系統(tǒng)，可分為不同的工作領(lǐng)域。在配電系統(tǒng)的各個(gè)不同領(lǐng)域正在發(fā)展不同程度的自動(dòng)化。配電系統(tǒng)自動(dòng)化發(fā)展總的趨勢(shì)將是向著綜合化一個(gè)以電力系統(tǒng)中的配電系統(tǒng)，直至用戶為控制與管理對(duì)象，具備數(shù)據(jù)三、電力負(fù)荷控制電力負(fù)荷控制不僅是配電自動(dòng)化的組成部分，而且是負(fù)荷管理的技術(shù)手段。在國(guó)外，電力負(fù)荷控制已有較長(zhǎng)時(shí)間的應(yīng)用，其目的是采用合理的峰谷電價(jià)差別，調(diào)動(dòng)