《電氣工程基礎(chǔ)》課件第1章

第1章緒論1.1電力系統(tǒng)概述1.2發(fā)電廠1.3變電所類型1.4發(fā)電廠和變電所電氣設(shè)備簡(jiǎn)述思考題

本章先簡(jiǎn)要概述電力系統(tǒng)的構(gòu)成，再分別介紹各類型發(fā)電廠及變電所，最后簡(jiǎn)述發(fā)電廠和變電所的電氣設(shè)備。希望通過本章能使學(xué)生對(duì)電力系統(tǒng)建立初步認(rèn)識(shí)，掌握發(fā)電廠和變電所一次設(shè)備的原理、電氣主系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法及二次回路的構(gòu)成和動(dòng)作原理，樹立工程觀點(diǎn)。

1.1電力系統(tǒng)概述

1.1.1電力工業(yè)的起源19世紀(jì)上半葉電磁學(xué)的蓬勃發(fā)展為電氣技術(shù)的興起奠定了理論基礎(chǔ)，而電能的應(yīng)用則促進(jìn)了工業(yè)化國家生產(chǎn)力的飛速發(fā)展。1820年奧斯特通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電流的磁效應(yīng)，1831年法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)定律，這些發(fā)現(xiàn)很快促成了電動(dòng)機(jī)與發(fā)電機(jī)的發(fā)明。電機(jī)制造與電力輸送技術(shù)的發(fā)展首先是從直流開始的。

為了照明的目的，原始的直流發(fā)電機(jī)連接到電力線路上采用110~220V直流電供給串聯(lián)的弧光路燈，供電距離為1~2km。1882年法國人德波里首先實(shí)現(xiàn)了較高電壓的直流輸電。德波里將密士巴赫小水電站3馬力(1馬力=735.5瓦)直流發(fā)電機(jī)的電能經(jīng)過長(zhǎng)57km、直徑為4.5mm的鋼線敷設(shè)的架空線送至慕尼黑國際博覽會(huì)，用以驅(qū)動(dòng)水泵運(yùn)轉(zhuǎn)。其中，送端電壓為1300V，受端電壓約為850V，輸送功率1.5kW，效率為60%。

隨著生產(chǎn)的發(fā)展，要求增大輸送功率與輸電距離，提高輸電效率，這就要求提高輸電電壓，但為了避免出現(xiàn)電暈所以發(fā)電機(jī)電壓不可能提得很高，且直流高壓輸電與用戶低壓用電之間存在著難以克服的矛盾，使得當(dāng)時(shí)的直流輸電制遇到很大挑戰(zhàn)。法國工程師芳建與瑞典工程師塞雷提出的直流電機(jī)串聯(lián)制使得輸送電壓有所提高，但終因價(jià)格昂貴及運(yùn)行復(fù)雜難以為繼。而交流制卻可使用變壓器，從而簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、可靠地解決了提高輸電電壓的問題，使得塞雷制的直流輸電系統(tǒng)(見圖1－1)逐漸被新興的三相交流輸電制所代替。圖1－1塞雷制的直流輸電系統(tǒng)

1885年匈牙利工程師吉里等研究出封閉磁路的單相變壓器，由此實(shí)現(xiàn)了單相交流輸電。但由于單相交流電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)困難，不能保證增加發(fā)電廠的容量和擴(kuò)大電網(wǎng)的伸展長(zhǎng)度。

1889年俄國工程師多里沃·多勃羅沃耳斯基先后發(fā)明了三相異步電動(dòng)機(jī)、三相變壓器和三相交流制。1891年德國工程師奧斯卡拉·馮·密勒主持建立了最早的三相交流輸電系統(tǒng)

(見圖1－2)，它由魯芬鎮(zhèn)輸電至法蘭克福，輸送距離是175km，輸送功率約為130kW，輸送效率為75.2%。其中，設(shè)在魯芬鎮(zhèn)的水輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)速為150r/min，頻率為40Hz，電壓為95V，功率為230kV·A。

經(jīng)升壓變壓器將電壓升高至15200V，然后用直徑為4mm的裸銅線進(jìn)行輸電。再在法蘭克福設(shè)降壓站，用兩臺(tái)變壓器將電壓降至112V，其中一臺(tái)供給白熾燈，另一臺(tái)供電給異步電動(dòng)機(jī)用以驅(qū)動(dòng)一臺(tái)75kW的水泵。上述工程的建成標(biāo)志著歷史上輸電技術(shù)的重大突破，由此奠定了現(xiàn)代電力系統(tǒng)的輸電模式。

圖1－2密勒制三相交流輸電系統(tǒng)

1.1.2我國電力工業(yè)發(fā)展概況

電力工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的關(guān)鍵部門，它為實(shí)現(xiàn)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)技術(shù)的現(xiàn)代化和提高人民的生活水平提供動(dòng)力。電力工業(yè)是先行工業(yè)，它的發(fā)展必須優(yōu)先于其他工業(yè)，整個(gè)國民

經(jīng)濟(jì)才能不斷前進(jìn)。世界各國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的經(jīng)驗(yàn)表明：國民經(jīng)濟(jì)每增長(zhǎng)1%，電力工業(yè)就要求增長(zhǎng)1.3%~1.5%。工業(yè)發(fā)達(dá)國家?guī)缀趺?~10年裝機(jī)容量就要增長(zhǎng)一倍。

我國具有豐富的能源資源。我國水電資源蘊(yùn)藏量達(dá)676GW，居世界首位。煤、石油、天然氣資源也很豐富。煤的預(yù)測(cè)量約為4500Mt，可利用的風(fēng)力資源約為160GW。這些優(yōu)良的自然條件為我國電力工業(yè)的發(fā)展提供了資源基礎(chǔ)。但過去中國的電力工業(yè)卻非常落后，1949年全國的總裝機(jī)容量?jī)H為1849MW，年發(fā)電量?jī)H有4.3TW·h，分別居世界第21位和第25位。

中華人民共和國成立后，電力工業(yè)蓬勃向上。1949—1980年30年間發(fā)電設(shè)備的年平均增長(zhǎng)速度達(dá)到12.45%。至1980年底，全國總裝機(jī)容量增至65869MW，列居世界第八位；年發(fā)電量增至300.6TW·h，列居世界第六位。從設(shè)計(jì)、制造到運(yùn)行、管理已初步建成較完整的電力工業(yè)體系。

改革開放推動(dòng)了我國電力工業(yè)的騰飛。自1978年以來，由于我國經(jīng)濟(jì)體制改革和對(duì)外開放政策的實(shí)踐，電力工業(yè)呈持續(xù)高速發(fā)展，發(fā)電設(shè)備裝機(jī)容量增長(zhǎng)快速，自1987年，每年新增量超過10000MW。1991—1998年每年新增量超過15000MW。增長(zhǎng)速度居世界首位。至1998年末，全國總裝機(jī)容量達(dá)277GW，全年發(fā)電量達(dá)到1157.7TW·h，均比1980年增長(zhǎng)近四倍，并超過了日本和俄羅斯，僅次于美國，躍居世界第二位。2006年末，全國總裝機(jī)容量突破600GW，穩(wěn)居世界第二位。近些年，中國電力事業(yè)發(fā)展迅猛，2012年裝機(jī)容量達(dá)10.6億千瓦，居世界第二位，年發(fā)電量達(dá)4.8萬億千瓦時(shí)，居世界第一位。

截至2013年底，全國發(fā)電裝機(jī)容量達(dá)到12.47億千瓦，躍居世界第一位。其中，火電8.62億千瓦，占全部裝機(jī)容量的69.13%，35年來首次降至70%以下。同時(shí)，清潔能源占比也首次突破30%。

2016年4月，《全球新能源發(fā)展報(bào)告2016》在北京發(fā)布。報(bào)告顯示，從發(fā)電角度看，中國發(fā)電裝機(jī)容量和發(fā)電量均居全球第一。太陽能光伏累計(jì)裝機(jī)容量為世界第一。中國晶硅組件產(chǎn)能和產(chǎn)量都占到全球70%以上，在世界范圍內(nèi)仍然保持領(lǐng)先地位。在新能源汽車領(lǐng)域，2015年中國銷量33.1萬輛，同比增長(zhǎng)3.4倍，首次超越美國成為全球最大的新能源汽車生產(chǎn)國。

并且2015年中國新能源產(chǎn)業(yè)融資額約為1105.2億美元，繼續(xù)位居全球首位。同時(shí)，在光伏新增裝機(jī)容量、風(fēng)電市場(chǎng)、新能源汽車等領(lǐng)域，中國相關(guān)指標(biāo)也都位居世界前列。在各類新能源應(yīng)用規(guī)模方面，中國、日本和美國分別以17GW、13.5GW、8GW的光伏新增裝機(jī)容量，繼續(xù)處于全球光伏發(fā)電市場(chǎng)的主導(dǎo)地位。中國累計(jì)裝機(jī)容量達(dá)到50GW，首次超過德國，成為全球光伏累計(jì)裝機(jī)容量最大的國家。同時(shí)，中國繼續(xù)在風(fēng)電市場(chǎng)保持增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，26.2GW的新增裝機(jī)容量居全球榜首?！度蛐履茉窗l(fā)展報(bào)告2016》對(duì)未來整個(gè)

新能源發(fā)展作出預(yù)測(cè)。從前景來看，2016—2021年，太陽能發(fā)電在整個(gè)新能源份額中將保持主力角色，其他新能源也將有不同程度增長(zhǎng)。

20世紀(jì)80年代我國國民生產(chǎn)總值的年增長(zhǎng)率約為9%，而我國在這一時(shí)期的年發(fā)電量的增長(zhǎng)率約為7.5%，這說明電力供應(yīng)不足，影響了工業(yè)產(chǎn)值的發(fā)展。此外，輸變電設(shè)備容量的增長(zhǎng)率又低于發(fā)電設(shè)備容量的增長(zhǎng)率，使有限的發(fā)電設(shè)備不能充分發(fā)揮效益。20世紀(jì)90年代上述現(xiàn)象已有所改觀。這一時(shí)期我國國民生產(chǎn)總值的年增長(zhǎng)率為7.1%~9.0%，而年發(fā)電量的增長(zhǎng)率為8.0%~9.6%。20世紀(jì)80年代以來我國年發(fā)電量的增長(zhǎng)率高于一次能源消耗量的增長(zhǎng)，發(fā)電用能源占一次能源總消耗量的比重不斷提高，在1980年、1985年、1990年和1995年的這一比重分別為18.6%、21.2%、26.5%和31.5%。

這說明我國國民經(jīng)濟(jì)電氣化的程度正在不斷提高。而相應(yīng)的能源強(qiáng)度(能源強(qiáng)度指單位產(chǎn)值所消耗的能源，以每美元產(chǎn)值消耗的標(biāo)準(zhǔn)油重kg/美元為單位)隨著這一比重的提高不斷下降，分別為14.3kg標(biāo)油/美元、11.0kg標(biāo)油/美元、9.9kg標(biāo)油/美元和7.1kg標(biāo)油/美元。這說明我國的能源效率有所提高且節(jié)能潛力還很大。

隨著近年來市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的孕育，我國電力負(fù)荷的構(gòu)成也在發(fā)生變化。重工業(yè)用電比重在下降，城鄉(xiāng)居民生活用電、商業(yè)、交通及建筑業(yè)用電在不斷上升。2015年，全社會(huì)用電量55500億千瓦時(shí)，同比增長(zhǎng)0.5%。分產(chǎn)業(yè)看，第一產(chǎn)業(yè)用電量1020億千瓦時(shí)，同比增長(zhǎng)2.5%;第二產(chǎn)業(yè)用電量40046億千瓦時(shí)，同比下降1.4%;第三產(chǎn)業(yè)用電量7158億千瓦時(shí)，同比增長(zhǎng)7.5%;城鄉(xiāng)居民生活用電量7276億千瓦時(shí)，同比增長(zhǎng)5.0%。

自1980年以來，電力工業(yè)已有顯著發(fā)展，但仍然不能滿足國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展和全社會(huì)進(jìn)步的需要。社會(huì)人均用電量是衡量現(xiàn)代化的粗略判據(jù)。我國全社會(huì)用電量近10年已有顯著進(jìn)步，見圖1－3。

圖1－3我國2005—2014年全社會(huì)用電量及年增長(zhǎng)率

1996年平均每個(gè)中國人擁有0.2kW的裝機(jī)容量以及具有918kW·h的電能消耗。其中94kW·h是城鄉(xiāng)住宅的份額，約為世界平均消耗定額的1/3，等值于工業(yè)國家消耗定額的1/7~1/10。進(jìn)入21世紀(jì)以來，國家投入大量資金用于農(nóng)網(wǎng)改造，使得城鄉(xiāng)居民生活用電同網(wǎng)同價(jià)，大量減輕農(nóng)民電費(fèi)負(fù)擔(dān)。全國實(shí)施“戶戶通電”工程，使22個(gè)省(自治區(qū)、直轄市)實(shí)現(xiàn)戶戶通電，全國除西藏、青海和新疆外，行政村通電率達(dá)到99%以上。

1.1.3電力系統(tǒng)基本概念

一、電能質(zhì)量及對(duì)電力系統(tǒng)的要求

1.電能的特點(diǎn)

電能的生產(chǎn)、輸送、分配和使用具有以下特點(diǎn)：

(1)電能的生產(chǎn)、輸送、分配和使用是同時(shí)進(jìn)行的。目前，電能還不能大量、廉價(jià)地儲(chǔ)存，電能的生產(chǎn)、分配和使用必須同時(shí)完成，因此發(fā)電廠必須根據(jù)用電需要不間斷地進(jìn)行生產(chǎn)。

(2)電能的應(yīng)用范圍非常廣泛。電能供應(yīng)不足或供應(yīng)中斷，將直接影響國民經(jīng)濟(jì)計(jì)劃的完成和人民的正常生活，對(duì)于某些工業(yè)用戶甚至?xí)l(fā)生產(chǎn)品報(bào)廢、設(shè)備損壞以及危及人身安全等嚴(yán)重后果。

(3)自動(dòng)化程度要求高。電力系統(tǒng)由于運(yùn)行狀態(tài)的改變而引起的電磁、機(jī)電暫態(tài)過程是非常短暫的，人工手動(dòng)難以進(jìn)行控制。因此，電力系統(tǒng)運(yùn)行必須采用自動(dòng)化程度高且能

迅速而準(zhǔn)確動(dòng)作的自動(dòng)調(diào)節(jié)、控制裝置和監(jiān)測(cè)、保護(hù)設(shè)備。

2.電能的質(zhì)量

對(duì)用戶的供電除了應(yīng)滿足用戶的需要并保證供電的可靠性外，還應(yīng)保證良好的電能質(zhì)量。通常衡量供電電能質(zhì)量的指標(biāo)是三相交流電的波形、頻率質(zhì)量以及電漂電壓質(zhì)量。為

了避免電能質(zhì)量不高所造成的危害，這三項(xiàng)指標(biāo)均應(yīng)保持在一定的允許變動(dòng)范圍內(nèi)。

(1)三相交流電的波形是正弦波，若波形畸變則會(huì)影響電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩，或使測(cè)量?jī)x表產(chǎn)生誤差等。因此，要求波形畸變系數(shù)不得大于5%。

(2)在電力系統(tǒng)正常狀況下，供電頻率的偏差為:電網(wǎng)裝機(jī)容量在3000MW及以上的，為±0.2Hz;電網(wǎng)裝機(jī)容量在3000MW以下的，為±0.5Hz。在電力系統(tǒng)非正常狀況下，供電頻率允許偏差不應(yīng)超過±1.0Hz。

(3)我國目前規(guī)定的用戶處的容許電壓變動(dòng)范圍(摘自《供電營(yíng)業(yè)規(guī)則》)如下:在電力系統(tǒng)正常狀況下，35kV及以上電壓供電的，電壓正、負(fù)偏差的絕對(duì)值之和不超過額定值的10%；10kV及以下三相供電的，為額定值的±7%；220V單相供電的，為額定值的+7%~-10%。在電力系統(tǒng)非正常狀況下，用戶受電端的電壓最大允許偏差不應(yīng)超過額定值的±10%。

3.對(duì)電力系統(tǒng)的要求

綜上所述，電力系統(tǒng)與其他工業(yè)部門相比較，有其不同的特點(diǎn)，主要是：電能不易儲(chǔ)存；電能生產(chǎn)與國民經(jīng)濟(jì)各部門以及人民生活關(guān)系密切；過渡過程非常短暫，電力系統(tǒng)的地區(qū)性特點(diǎn)較強(qiáng)。對(duì)電力系統(tǒng)的要求，正是根據(jù)電力系統(tǒng)的這些特點(diǎn)以及電力工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中的地位和作用提出來的?；疽笕缦拢?/p>

(1)保證供電的可靠性。電力系統(tǒng)停電不僅會(huì)給系統(tǒng)本身帶來損失，而且會(huì)給國民經(jīng)濟(jì)帶來更大的損失，甚至?xí)斐扇松韨龊驼斡绊?。為此，電力系統(tǒng)應(yīng)盡可能對(duì)用戶做到可靠供電。尤其是對(duì)一、二類用戶，在任何情況下必須保證為一、二類用戶可靠地供電。

(2)保證電能的質(zhì)量。所謂電能的質(zhì)量，是指電力系統(tǒng)中各點(diǎn)的電壓和頻率的偏差應(yīng)保持在一定的范圍內(nèi)。

(3)保證電力系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性是指生產(chǎn)、輸送和分配電能的耗費(fèi)少、效率高、成本低。

綜上所述，電力系統(tǒng)的基本任務(wù)就是保證供給用戶充足、可靠、優(yōu)質(zhì)而且廉價(jià)的電能。

二、電力系統(tǒng)的連接和電壓等級(jí)

1.電力系統(tǒng)的連接

電力系統(tǒng)中，發(fā)電廠和變電所之間的電氣連接方式，是由它們之間的地理位置、負(fù)荷大小及其重要程度確定的。常用的幾種連接方式如下：

(1)單回路接線。這種供電方式是單端電源供電的，如圖1－4(a)所示。當(dāng)線路發(fā)生故障時(shí)，負(fù)荷將會(huì)停電，故不太可靠。這種接線適用于較不重要的負(fù)荷。

(2)雙回路接線，其供電方式如圖1－4(b)所示。雖然雙回路接線方式也只有單電源供電，但是當(dāng)雙回路的某一條線路發(fā)生故障時(shí)，另一條輸電線路仍可繼續(xù)供電，故可靠性較高。同時(shí)，這兩回接線接在發(fā)電廠不同組別的母線上，當(dāng)某組母線出現(xiàn)故障時(shí)，另一組母線經(jīng)另一輸電線路可保持對(duì)負(fù)荷供電，故可靠性是足夠高的。這種接線能擔(dān)負(fù)對(duì)一、二類用戶的供電。

(3)環(huán)形網(wǎng)絡(luò)接線，其接線方式如圖1－4(c)所示。如果一條線路發(fā)生故障，發(fā)電廠還可以經(jīng)另外兩條線路向負(fù)荷供電，故這種接線的可靠性也比較高。圖1－4電力系統(tǒng)的接線方式

2.電力網(wǎng)的額定電壓

為了完成電能的輸送和分配，電力網(wǎng)一般設(shè)置多種電壓等級(jí)。所有用電設(shè)備、發(fā)電機(jī)和變壓器都規(guī)定有額定電壓，即正常運(yùn)行時(shí)最經(jīng)濟(jì)的電壓。電力網(wǎng)的額定電壓是根據(jù)用電

設(shè)備的額定電壓制定的。目前，我國制定的1000V以上電壓的額定電壓標(biāo)準(zhǔn)如表1－1所示。

對(duì)表11的說明如下：

(1)發(fā)電機(jī)的額定電壓比用電設(shè)備的額定電壓高出5%，這是由于一般電網(wǎng)中電壓損耗允許值為10%，而市用電設(shè)備的電壓偏差允許值為±5%，且發(fā)電機(jī)接在電力網(wǎng)送電端，

應(yīng)比額定電壓高。

(2)變壓器一次側(cè)相當(dāng)于用電設(shè)備，二次側(cè)是下一級(jí)電壓線路的送端，所以一次側(cè)電壓與用電設(shè)備的額定電壓相等，而二次側(cè)比用電設(shè)備電壓高10%(包括本身電壓損耗5%)。

但在3kV、6kV、10kV電壓時(shí)，若采用短路電壓小于7.

5%的配電變壓器，則二次繞組的額定電壓只高出用電設(shè)備電壓5%。

(3)變壓器一次繞組欄內(nèi)的3.15kV、6.3kV、10.5kV、15.75kV電壓適用于發(fā)電機(jī)端直接連接的升壓變壓器；二次繞組欄內(nèi)的3.3kV、6.6kV、11.0kV電壓適用于阻抗值在7.5%以上的降壓變壓器。

(4)一般將35kV及以上的高壓線路稱為輸電線路，10kV及以下的線路稱為配電線路。其中，3~10kV線路稱為高壓配電線路，1kV以下的線路稱為低壓配電線路。

3.電壓等級(jí)的選擇

對(duì)于某一電壓等級(jí)的輸電線路而言，其輸送能力主要取決于輸送功率的大小和輸送距離的遠(yuǎn)近。由于各輸電線路電壓等級(jí)的選擇，是關(guān)系到電力系統(tǒng)建設(shè)費(fèi)用的高低、運(yùn)行是

否方便、設(shè)備制造是否經(jīng)濟(jì)合理的一個(gè)綜合性問題，因此要經(jīng)過復(fù)雜的計(jì)算和技術(shù)比較才能確定。據(jù)一般的經(jīng)驗(yàn)，僅將各種電壓等級(jí)的輸送距離和輸送功率的大致關(guān)系列于表1－2中。

三、電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)運(yùn)行方式

在三相交流電力系統(tǒng)中，三相繞組作星形連接的發(fā)電機(jī)和變壓器，其中性點(diǎn)有三種運(yùn)行方式:中性點(diǎn)不接地、中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地、中性點(diǎn)直接接地。其中，中性點(diǎn)不接地和中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地稱為中性點(diǎn)非有效接地，或稱為小電流接地；中性點(diǎn)直接接地稱為中性點(diǎn)有效接地，或稱為大電流接地。不同的中性點(diǎn)運(yùn)行方式，對(duì)子電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性、電氣設(shè)備的過電壓與絕緣配合、繼電保護(hù)裝置的配置以及對(duì)通信的干擾等，都有很大的影響。

1.中性點(diǎn)不接地的電力系統(tǒng)

圖1－5所示為正常運(yùn)行時(shí)中性點(diǎn)不接地的電力系統(tǒng)示意圖。圖1－5正常運(yùn)行時(shí)的中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)

在三相輸電系統(tǒng)中，相與相之間及相與地之間都存在著一定的電容。為討論方便，以集中電容C來表示相與地之間的分布電容。同時(shí)認(rèn)為相間無相互影響，故不予考慮。

正常運(yùn)行時(shí)，三相電容電流

是對(duì)稱的，即

，沒有電容電流流入大地，每相對(duì)地的電壓，就等于其相電壓。

當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地(設(shè)W相接地)，如圖1－6所示，由相量圖可見，W相對(duì)地電壓為零，而U相對(duì)地電壓

，V相對(duì)地電壓。由此可知，W相接地時(shí)，U、V兩相對(duì)地電壓由原來的相電壓升高到線電壓，即增大到正常時(shí)的倍。

因此，在中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中，各電氣設(shè)備的絕緣應(yīng)按線電壓考慮，增大了設(shè)備造價(jià)。此外，U、V相對(duì)地電壓升高為正常時(shí)的倍，其電容電流也增大為正常時(shí)的倍，而接地電流IC

是U、V兩相電容電流的相量和，為正常運(yùn)行時(shí)一相電容電流的３倍。注意，接地電流的大小與電壓高低及線路長(zhǎng)短有關(guān)，一般為幾安到幾十安。圖－6中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)W相發(fā)生接地時(shí)的情況

必須指出，當(dāng)電源中性點(diǎn)不接地的電力系統(tǒng)中發(fā)生一相接地時(shí)，三相用電設(shè)備的正常工作不會(huì)受到影響，因?yàn)榫€路的線電壓無論相位和量值均未發(fā)生變化，所以三相用電設(shè)備仍然照常運(yùn)行。但不允許系統(tǒng)在單相接地情況下長(zhǎng)期運(yùn)行，因?yàn)楫?dāng)另外任何一相再發(fā)生接地時(shí)，就會(huì)形成兩相短路，造成停電。此外，單相接地電流還會(huì)產(chǎn)生電弧。所以必須設(shè)有監(jiān)視和保護(hù)裝置，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)單相接地故障，并盡快排除。

2.中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的電力系統(tǒng)

在中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中，如發(fā)生單相接地故障，則當(dāng)接地電流不大時(shí)，電弧可在電流過零瞬間自動(dòng)熄滅；當(dāng)接地電流較大時(shí)，可能產(chǎn)生間歇性電弧，引起相對(duì)地的過電壓，損壞絕緣，并導(dǎo)致兩相接地短路；當(dāng)接地電流更大時(shí)，將會(huì)形成持續(xù)性電弧，造成設(shè)備燒壞并導(dǎo)致相間短路等事故。為了減小單相接地電流，使電弧易于熄滅，因此有關(guān)規(guī)程規(guī)定：在單相接地電容電流大于一定值的電力系統(tǒng)中，電源中性點(diǎn)必須采取經(jīng)消弧線圈接地的運(yùn)行方式，如圖1－7所示。圖1－7中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地

消弧線圈實(shí)際上是一個(gè)帶鐵芯的電感線圈，其電阻很小，感抗很大。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生一相接地時(shí)，流過接地點(diǎn)的電流是接地電容電流與流過消弧線圈的電感電流I·L之和。由于

超前90°，而滯后90°，所以I·L與

在接地點(diǎn)互相補(bǔ)償。當(dāng)

與

的量值差小于發(fā)生電弧的最小電流(一般稱為最小生弧電流)時(shí)，電弧就不會(huì)發(fā)生，也就不會(huì)出現(xiàn)諧振過電壓現(xiàn)象。

中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式與中性點(diǎn)不接地方式一樣，允許在單相接地故障的情況下短時(shí)運(yùn)行，但應(yīng)及時(shí)發(fā)現(xiàn)并排除故障。實(shí)際上，高壓架空輸電線路的單相接地故障大多是

瞬時(shí)性的，在接地電弧熄滅后線路就恢復(fù)正常了。所以高壓架空輸電線路常采用中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的方式連接。

電源中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的系統(tǒng)，在一相接地時(shí)，其他兩相對(duì)地電壓也要升高到線電壓。即升高為原對(duì)地電壓的

倍。

3.中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)

防止單相接地時(shí)產(chǎn)生間歇性電弧過電壓的另一方法是將系統(tǒng)的中性點(diǎn)直接接地，如圖1－8所示。

如果中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)的一相接地，就會(huì)造成單相短路。單相短路時(shí)電流很大，通過繼電保護(hù)裝置，可使線路開關(guān)自動(dòng)跳閘，將短路故障部分切除，讓系統(tǒng)的其他部分恢復(fù)正常運(yùn)行。圖1－8中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)

四、電力系統(tǒng)短路的基本概念

短路是電力系統(tǒng)中出現(xiàn)最多的一種故障形式。所謂短路，是指電力系統(tǒng)正常運(yùn)行之外的相與相或相與地之間的“短接”。在正常運(yùn)行的電力系統(tǒng)中，除中性點(diǎn)之外，相與相之間、相與地之間都是絕緣的。

1.短路的原因

電力系統(tǒng)發(fā)生短路的原因一般可分為以下幾種情況:

(1)載流部分的絕緣被破壞，這通常是電力系統(tǒng)發(fā)生短路的主要原因。

(2)設(shè)備缺陷未被發(fā)現(xiàn)或未及時(shí)消除。

(3)輸電線路斷線或倒桿，使導(dǎo)線接地或相碰。

(4)工作人員誤操作。

(5)各種動(dòng)物跨接到裸露的載流導(dǎo)體上。

(6)大風(fēng)、冰雹、地震、雷擊等自然災(zāi)害。

2.短路的后果

短路對(duì)電力系統(tǒng)造成的影響主要有以下幾個(gè)方面：

(1)短路電流的熱效應(yīng)。短路電流通常是正常工作電流的十幾倍到幾十倍甚至更高，這將使電氣設(shè)備過熱，從而使絕緣受到損傷，甚至可能燒毀電氣設(shè)備。

(2)短路電流的電動(dòng)力效應(yīng)。巨大的短路電流將在電氣設(shè)備中產(chǎn)生很大的電動(dòng)力，可引起電氣設(shè)備的機(jī)械變形、扭曲，甚至損壞。

(3)短路電流的磁效應(yīng)。當(dāng)交流電流通過線路時(shí)，會(huì)在線路周圍的空間建立起交變電磁場(chǎng)，而交變電磁場(chǎng)將在鄰近的導(dǎo)體回路中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。當(dāng)系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，三相電

流是對(duì)稱的，它在線路周圍空間各點(diǎn)所造成的磁場(chǎng)均彼此抵消，故在鄰近導(dǎo)體回路中不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生不對(duì)稱短路時(shí)，不對(duì)稱電流產(chǎn)生不平衡的交變磁場(chǎng)，對(duì)送電線

路附近的通信線路、鐵路信號(hào)集中閉塞系統(tǒng)、可控硅觸發(fā)系統(tǒng)及其他自動(dòng)控制系統(tǒng)就可能產(chǎn)生干擾。

(4)短路電流產(chǎn)生的電壓降。很大的短路電流通過線路時(shí)，會(huì)在線路上產(chǎn)生很大的壓降，使用戶處電壓突然下降，影響電動(dòng)機(jī)的正常工作以及照明負(fù)荷的正常工作。

3.短路的形式

在電力系統(tǒng)中，可能發(fā)生三相短路、兩相短路、單相接地短路和兩相接地短路，如圖1－9所示。

當(dāng)三相短路時(shí)，由于短路回路的三相阻抗相等，因此三相電流和電壓仍是對(duì)稱的，故稱為對(duì)稱短路。但在發(fā)生其他類型的短路時(shí)，不僅每相電路中的電流和電壓數(shù)值不相等，

而且相角也不相同，所以這些短路被稱為不對(duì)稱短路。圖1－9短路的類型

電力系統(tǒng)中，發(fā)生單相接地短路的可能性最大，但三相短路的短路電流最大，造成的危害也最嚴(yán)重。為了使電力系統(tǒng)中的電氣設(shè)備在最嚴(yán)重的短路狀態(tài)下也能可靠地工作，在選擇檢驗(yàn)電氣設(shè)備用的短路計(jì)算中，應(yīng)以三相短路的計(jì)算為主。短路的危害是很大的，在電力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行中，正確選擇電氣設(shè)備和正確進(jìn)行設(shè)計(jì)安裝，加強(qiáng)維修檢查和進(jìn)行預(yù)防性試驗(yàn)，避免誤操作，都是防止短路的有效措施。

1.1.4電力系統(tǒng)的構(gòu)成

電力系統(tǒng)主要由發(fā)電廠、輸電線路、配電系統(tǒng)及負(fù)荷組成(如果將發(fā)電廠內(nèi)的原動(dòng)機(jī)部分也計(jì)入其中，則稱為動(dòng)力系統(tǒng))，其覆蓋地域較廣。電力系統(tǒng)的功能是將原始能源轉(zhuǎn)換為電能，經(jīng)過輸電線路送至配電系統(tǒng)，再由配電線路把電能分配給負(fù)荷(用戶)。原始能源主要是水力能源與火力能源(煤、天然氣、石油、核聚變裂變?nèi)剂系?，至于地?zé)?、潮汐、風(fēng)力、太陽能等尚處于小容量發(fā)展階段。

在火力發(fā)電廠(或核電站)中，先由鍋爐將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?或由核反應(yīng)堆將核能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，再由汽輪機(jī)將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能(若由天然氣或水力發(fā)電，則直接由燃?xì)廨啓C(jī)將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，或由水輪機(jī)將水位能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能)，最后由發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。輸電線連接發(fā)電廠與配電系統(tǒng)以及與其他系統(tǒng)實(shí)行互聯(lián)。配電系統(tǒng)連接由輸電線供電的局域內(nèi)的所有單個(gè)負(fù)荷。電力負(fù)荷包括電燈、電

熱器、電動(dòng)機(jī)(感應(yīng)電動(dòng)機(jī)、同步電動(dòng)機(jī)等)、整流器、變頻器或其他裝置。在這些設(shè)備中電能又將轉(zhuǎn)變?yōu)楣饽?、熱能、機(jī)械能等。

典型的電力系統(tǒng)和電力網(wǎng)絡(luò)示意圖如圖1－10所示。發(fā)電機(jī)經(jīng)過升壓變壓器將電壓升高至輸電電壓(220~500kV)。在受端通過降壓變壓器將電壓降至配電電壓(10~110kV，

380/220V)。在降壓變電站大型用戶的配電電壓為35~110kV，而中小型用戶的配電電壓為6~10kV、380/220V。現(xiàn)分述如下。圖1－10典型的電力系統(tǒng)和電力網(wǎng)絡(luò)示意圖

1.發(fā)電廠

發(fā)電廠的作用是生產(chǎn)電能，即發(fā)電廠將其他形式的一次能深經(jīng)發(fā)電設(shè)備轉(zhuǎn)換為電能。發(fā)電廠根據(jù)利用的能源不同可分為火力發(fā)電廠、水力發(fā)電廠、原子能發(fā)電廠以及利用其他

能源(如地?zé)?、風(fēng)力、太陽能、石油、天然氣、潮汐能等)的發(fā)電廠。目前，在我國大型電力系統(tǒng)中占主要地位的發(fā)電廠主要是火力發(fā)電廠，其次是水力和原子能發(fā)電廠。

為了充分、合理地利用動(dòng)力資深，縮短燃料的運(yùn)輸距離，降低發(fā)電成本，火力發(fā)電廠一般建設(shè)在燃料產(chǎn)地，而水力發(fā)電廠只能建在水力資源豐富的地方。因此，發(fā)電廠往往遠(yuǎn)離

城市和工業(yè)企業(yè)，即用電中心地區(qū)，故必須進(jìn)行遠(yuǎn)距離輸電。

2.電力網(wǎng)(輸配電系統(tǒng))

電能的輸送和分配是由輸配電系統(tǒng)完成的。輸配電系統(tǒng)又稱電力網(wǎng)，它包括電能傳輸過程中途經(jīng)的所有變電所、配電所中的電氣設(shè)備和各種不同電壓等級(jí)的電力線路。實(shí)踐證

明，輸送的電力愈大，輸電距離愈遠(yuǎn)，選用的輸電電壓就愈高，這樣才能保證在輸送過程中的電能損耗下降。但從用電角度考慮，為了用電安全和降低用電設(shè)備的制造成本，則希望電壓低一些。因此，一般發(fā)電廠發(fā)出的電能都要先經(jīng)過升壓，然后由輸電線路送到用電區(qū)，再經(jīng)過降壓，最后分配給用戶使用，即采用高壓輸電、低壓配電的方式。變電所就是完成這種任務(wù)的場(chǎng)所。

在發(fā)電廠設(shè)置升壓變電所將電壓升高以利于遠(yuǎn)距離輸送，在用電區(qū)則設(shè)置降壓變電所將電壓降低以供用戶使用。

降壓變電所內(nèi)裝設(shè)有受電、變電和配電設(shè)備，其作用是接受輸送來的高壓電能，經(jīng)過降壓后將低壓電能進(jìn)行分配。而對(duì)于低壓供電的用戶，只需再設(shè)置低壓配電所即可。配電

所內(nèi)不設(shè)置變壓器，它只能接受電能和分配電能。

3.電力用戶

電力系統(tǒng)的用戶也稱為用電負(fù)荷，可分為工業(yè)用戶、農(nóng)業(yè)用戶、公共事業(yè)用戶和人民生活用戶等。根據(jù)用戶對(duì)供電可靠性的不同要求，目前我國將用電負(fù)荷分為以下三級(jí)：

(1)一級(jí)負(fù)荷：對(duì)這一級(jí)負(fù)荷中斷供電會(huì)造成人身傷亡事故或造成工業(yè)生產(chǎn)中關(guān)鍵設(shè)備難以修復(fù)的損壞，致使生產(chǎn)秩序長(zhǎng)期不能恢復(fù)正常，造成國民經(jīng)濟(jì)的重大損失；或使市

政生活的重要部門發(fā)生混亂等。

(2)二級(jí)負(fù)荷：對(duì)這一級(jí)負(fù)荷中斷供電將引起大量減產(chǎn)，造成較大的經(jīng)濟(jì)損失；或使城市大量居民的正常生活受到影響等。

(3)三級(jí)負(fù)荷：對(duì)這一級(jí)負(fù)荷的短時(shí)供電中斷不會(huì)造成重大損失。

對(duì)于不同等級(jí)的用電負(fù)荷，應(yīng)根據(jù)其具體情況采取適當(dāng)?shù)募夹g(shù)措施來滿足它們對(duì)供電可靠性的要求。一級(jí)負(fù)荷要求供電系統(tǒng)必須有備用電源。當(dāng)工作電源出現(xiàn)故障時(shí)，由保護(hù)

裝置自動(dòng)切除故障電源，同時(shí)由自動(dòng)裝置將備用電源自動(dòng)投入或由值班人員手動(dòng)投入，以保證對(duì)重要負(fù)荷連續(xù)供電。如果一級(jí)負(fù)荷不大，則可采用自備發(fā)電機(jī)等設(shè)備，作為備用電

源。對(duì)于二級(jí)負(fù)荷，應(yīng)由雙回路供電，當(dāng)采用雙回路有困難時(shí)，則允許采用專用架空線供電。對(duì)于三級(jí)負(fù)荷，通常采用一組電源供電。

電力系統(tǒng)可以用一些基本參量加以描述，茲分述如下：

①總裝機(jī)容量：系統(tǒng)中所有發(fā)電機(jī)組額定有功功率的總和，以兆瓦(MW)計(jì)。

②年發(fā)電量：系統(tǒng)中所有發(fā)電機(jī)組全年所發(fā)電能的總和，以兆瓦時(shí)(MW·h)計(jì)。

③最大負(fù)荷：指規(guī)定時(shí)間(一天、一月或一年)內(nèi)電力系統(tǒng)總有功功率負(fù)荷的最大值，以兆瓦(MW)計(jì)。

④年用電量：接在系統(tǒng)上所有用戶全年所用電能的總和，以兆瓦時(shí)(MW·h)計(jì)。

⑤額定頻率:我國規(guī)定的交流電力系統(tǒng)的額定頻率為50Hz。

⑥最高電壓等級(jí):電力系統(tǒng)中最高電壓等級(jí)的電力線路的額定電壓，以千伏(kV)計(jì)。

圖1－10所示系統(tǒng)的最高電壓等級(jí)為500kV。

1.2發(fā)電廠

發(fā)電廠是把各種一次能源(如燃料的化學(xué)能、水能、風(fēng)能等)轉(zhuǎn)換成電能的工廠。電廠所生產(chǎn)的電能，一般要由升壓變壓器升壓后經(jīng)高壓輸電線輸送，再由變電站降壓，最后才能供給各種不同用戶使用。

1.2.1火力發(fā)電廠

1.火力發(fā)電廠簡(jiǎn)介

利用固體、液體、氣體燃料的化學(xué)能來生產(chǎn)電能的工廠稱為火力發(fā)電廠，簡(jiǎn)稱火電廠。迄今為止，火電廠仍是世界上電能生產(chǎn)的主要方式。在發(fā)電設(shè)備總裝機(jī)容量中，火力發(fā)電的裝機(jī)容量約占70%以上。我國和世界各國的火電廠所使用的燃料大多以煤炭為主，其他可以使用的燃料還有天然氣、燃油(石油)以及工業(yè)和生活廢料(垃圾)等。其中燃燒垃圾的火電廠有利于環(huán)境保護(hù)，其發(fā)展極為引人關(guān)注。

火電廠在將一次能源轉(zhuǎn)換為電能的生產(chǎn)過程中要經(jīng)過三次能量轉(zhuǎn)換。首先是通過燃燒將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，再?jīng)過原動(dòng)機(jī)把熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，最后通過發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋?/p>

火電廠分類如下：

(1)按照燃料分類：燃煤發(fā)電廠、燃油發(fā)電廠、燃?xì)獍l(fā)電廠、余熱發(fā)電廠。

(2)按輸出能源分類：凝汽式發(fā)電廠(只向外供應(yīng)電能)、熱電廠(同時(shí)向外供應(yīng)電能和熱能)。

(3)按總裝機(jī)容量分類：小容量發(fā)電廠(100MW以下)、中容量發(fā)電廠(100~250MW)、大中容量發(fā)電廠(250~1000MW)、大容量發(fā)電廠(1000MW及以上)。

(4)按蒸汽壓力和溫度分類如下。

中低壓發(fā)電廠：蒸汽壓力3.92MPa，溫度450℃，單機(jī)功率小于25MW。

高壓發(fā)電廠：蒸汽壓力9.9MPa，溫度540℃，單機(jī)功率小于100MW。

超高壓發(fā)電廠：蒸汽壓力13.83MPa，溫度540℃，單機(jī)功率小于200MW。

亞臨界壓力發(fā)電廠：蒸汽壓力16.77MPa，溫度540℃，單機(jī)功率為300~1000MW。

超臨界壓力發(fā)電廠：蒸汽壓力大于22.11MPa，溫度550℃，機(jī)組功率600MW、800MW以上。

2.火電廠的電能生產(chǎn)過程

(1)凝汽式發(fā)電廠。

在這類電廠中，鍋爐產(chǎn)生蒸汽，經(jīng)管道送到汽輪機(jī)，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。已做過功的蒸汽，進(jìn)入凝汽器內(nèi)冷卻成水，又重新送回鍋爐使用。由于在凝汽器中，大量的熱量被循環(huán)水帶走，故一般凝汽式發(fā)電廠的效率都很低，即使是現(xiàn)代的高溫高壓或超高溫高壓的輕汽式火電廠，效率也只有30%~40%。通常簡(jiǎn)稱凝汽式發(fā)電廠為火電廠。圖1－11是凝汽式電站的生產(chǎn)過程原理。圖1－11凝汽式電站的生產(chǎn)過程原理

火電廠使用的原動(dòng)機(jī)可以是凝汽式汽輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)或內(nèi)燃機(jī)，其中內(nèi)燃機(jī)一般只在農(nóng)村和施工工地上使用。我國大部分火電廠采用凝汽式汽輪發(fā)電機(jī)組，稱為凝汽式火力發(fā)

電廠。圖1－12為凝汽式火力發(fā)電廠生產(chǎn)過程示意圖。圖1－12凝汽式火力發(fā)電廠生產(chǎn)過程示意圖

生產(chǎn)過程中需要把燃煤用輸煤帶從煤場(chǎng)運(yùn)至煤斗。一般大型火電廠為提高燃煤效率燃燒的是煤粉。因此，煤斗中的原煤要先送至磨煤機(jī)內(nèi)磨成煤粉，然后由熱空氣攜帶煤粉經(jīng)

排粉風(fēng)機(jī)送入鍋爐的爐膛內(nèi)燃燒。煤粉燃燒后形成的熱煙氣沿鍋爐的水平煙道和尾部煙道流動(dòng)，放出熱量，最后進(jìn)入除塵器，將燃燒后的煤灰分離出來。潔凈的煙氣在引風(fēng)機(jī)的作用下通過煙囪排入大氣。助燃用的空氣由送風(fēng)機(jī)送入裝設(shè)在尾部煙道上的空氣預(yù)熱器內(nèi)，利用熱煙氣加熱空氣。這樣，一方面可以使進(jìn)入鍋爐的空氣溫度提高，方便煤粉的引燃和燃燒；另一方面也可以降低排煙溫度，提高熱能的利用率。

從空氣預(yù)熱器排出的熱空氣分為兩股：一股去磨煤機(jī)干燥和輸送煤粉；另一股直接送入爐膛助燃。燃煤燃盡的灰渣落入爐膛下面的渣斗內(nèi)，與從除塵器中分離出的細(xì)灰一起用水沖至灰漿泵房?jī)?nèi)，再由灰漿泵送至灰場(chǎng)。在除氧器水箱內(nèi)的水經(jīng)過給水泵升壓后通過高壓加熱器送入省煤器。在省煤器內(nèi)，

水受到熱煙氣的加熱，然后進(jìn)入鍋爐頂部的汽包內(nèi)。在鍋爐爐膛四周密布著水管，稱為水冷壁。水冷壁水管的上、下兩端均通過連箱與汽包連通，汽包內(nèi)的水經(jīng)由水冷壁不斷循環(huán)，

吸收著煤燃燒過程中放出的熱量。部分水在水冷壁中被加熱沸騰后汽化成水蒸氣，這些飽和蒸汽由汽包上部流出進(jìn)入過熱器中。

飽和蒸汽在過熱器中繼續(xù)吸熱，成為過熱蒸汽。過熱蒸汽具有很高的壓力和溫度，因此有很大的熱勢(shì)能。具有熱勢(shì)能的過熱蒸汽經(jīng)管道引入汽輪機(jī)后，便將熱勢(shì)能轉(zhuǎn)變成動(dòng)能。高速流動(dòng)的蒸汽推動(dòng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，形成機(jī)械能。汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)子與發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子通過聯(lián)軸器連在一起。當(dāng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)便帶動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的另一端帶著一個(gè)小直流發(fā)電機(jī)，稱為勵(lì)磁機(jī)。勵(lì)磁機(jī)發(fā)出的直流電送至發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子線圈中，使轉(zhuǎn)子成為電磁鐵，周圍產(chǎn)生磁場(chǎng)。當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，磁場(chǎng)也是旋轉(zhuǎn)的，發(fā)電機(jī)定子內(nèi)的導(dǎo)線就會(huì)切割磁力線感應(yīng)產(chǎn)生電流。這樣，發(fā)電機(jī)便把汽輪機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋ｋ娔芙?jīng)變壓器將電壓升壓后，由輸電線送至電用戶。

釋放出熱勢(shì)能的蒸汽從汽輪機(jī)下部的排汽口排出，稱為乏汽。乏汽在凝汽器內(nèi)被循環(huán)水泵送入凝汽器的冷卻水冷卻，重新凝結(jié)成水，此水稱為凝結(jié)水。凝結(jié)水由凝結(jié)水泵送入低壓加熱器并最終回到除氧器內(nèi)，完成一個(gè)循環(huán)。在循環(huán)過程中難免有汽水的泄漏，即汽水損失，因此要適量地向循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)補(bǔ)給一些水，以保證循環(huán)的正常進(jìn)行。高、低壓加熱器

是為提高循環(huán)的熱效率所采用的裝置，而除氧器則是為了除去水中含有的氧氣以減少設(shè)備及管道腐蝕所采用的裝置。

以上分析雖然較為繁雜，但從能量轉(zhuǎn)換的角度看卻很簡(jiǎn)單。即燃料的化學(xué)能→蒸汽的熱能→機(jī)械能→電能。在鍋爐中，燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)檎羝臒崮?；在汽輪機(jī)中，蒸汽的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)檩喿有D(zhuǎn)的機(jī)械能；在發(fā)電機(jī)中機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。爐、機(jī)、電是火電廠中的主要設(shè)備，亦稱三大主機(jī)。輔助三大主機(jī)工作的設(shè)備稱為輔助設(shè)備或輔機(jī)。主機(jī)與輔機(jī)及其相連的管道、線路等稱為系統(tǒng)。火電廠的主要系統(tǒng)有燃燒系統(tǒng)、汽水系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)等。除了上述的主要系統(tǒng)外，火電廠還有其他一些輔助生產(chǎn)系統(tǒng)，如燃煤的輸送系統(tǒng)、水的化學(xué)處理系統(tǒng)、灰漿的排放系統(tǒng)等。

這些系統(tǒng)與主系統(tǒng)協(xié)調(diào)工作，它們相互配合完成電能的生產(chǎn)

任務(wù)。大型火電廠為保證這些設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，安裝有大量的儀表，用來監(jiān)視這些設(shè)備的運(yùn)行狀況。同時(shí)還設(shè)置有自動(dòng)控制裝置，以便及時(shí)地對(duì)主、輔設(shè)備進(jìn)行調(diào)節(jié)?，F(xiàn)代化的火電廠，已采用了先進(jìn)的計(jì)算機(jī)分散控制系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)分散控制系統(tǒng)可以對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過程進(jìn)行控制和自動(dòng)調(diào)節(jié)，并能根據(jù)不同情況協(xié)調(diào)各設(shè)備的工作狀況。這些控制系統(tǒng)使整個(gè)火電廠的自動(dòng)化水平達(dá)到了新的高度。目前，自動(dòng)控制裝置及系統(tǒng)已成為火電廠中不可缺少的部分。

(2)供熱式發(fā)電廠(熱電廠)。

供熱式發(fā)電廠與凝汽式火電廠不同之處主要在于，供熱式發(fā)電廠的汽輪機(jī)中一部分做過功的蒸汽會(huì)在中間段被抽出來供給熱用戶使用，或經(jīng)熱交換器將水加熱后，供給用戶熱水。熱電廠通常都建在熱用戶附近，它除發(fā)電外，還向用戶供熱，這樣可以減少被循環(huán)水帶走的熱量損失，提高總效率?，F(xiàn)代熱電廠的總效率可高達(dá)60%~70%。

另外，重要的大型廠礦企業(yè)往往建設(shè)專用電廠作為自備電源，這類電廠的原動(dòng)機(jī)一般為小型汽輪機(jī)或柴油機(jī)。單獨(dú)來看，這種發(fā)電廠的生產(chǎn)往往不經(jīng)濟(jì)，但它可起到后備保障

作用，若能和其他能源供應(yīng)結(jié)合起來綜合利用，其經(jīng)濟(jì)效益將有所提高。

1.2.2水力發(fā)電廠

水力發(fā)電廠是利用河流所蘊(yùn)藏的水能資源來生產(chǎn)電能的工廠，簡(jiǎn)稱水電廠或水電站。水力發(fā)電的能量轉(zhuǎn)換過程只需兩次，即通過原動(dòng)機(jī)(水輪機(jī))將水的位能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，再通過發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，故在能量轉(zhuǎn)換過程中損耗較小，發(fā)電的效率較高。

水電廠的發(fā)電容量取決于水流的水位落差和水流的流量，即

式中，P為水電廠的發(fā)電容量，單位為kW；Q為通過水輪機(jī)的水的流量，單位為m3/s；H為作用于水電廠的水位落差，也稱水頭，單位為m；η為水輪發(fā)電機(jī)組的效率，一般為0.80~0.85。

由式(1－1)可見，在流量一定的條件下，水流落差愈大，水電廠出力就愈大。為了充分利用水力資源，應(yīng)盡量抬高水位。因此水電廠往往需要修建攔河大壩等水工建筑物，以形成集中的水位落差，并依靠大壩形成具有一定容積的水庫以調(diào)節(jié)水的流量。

根據(jù)水力樞紐布置的不同，水電廠可分為堤壩式和引水式等，其中以堤壩式水電廠應(yīng)用最為普遍。

1.堤壩式水電廠

堤壩式水電廠利用修筑攔河堤壩來抬高上游水位，形成發(fā)電水頭。根據(jù)廠房位置的不同，堤壩式水電廠又可分為壩后式和河床式兩種。

(1)壩后式水電廠。

壩后式水電廠的廠房建在壩后，全部水壓由壩體承受，其廠房本身不承受水的壓力。

圖1－13為壩后式水電廠。圖中，攔河壩將上游水位提高，形成水庫，水庫中的水在高落差的作用下經(jīng)壓力水管高速進(jìn)入螺旋形蝸殼推動(dòng)水輪機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)；將水能轉(zhuǎn)換為機(jī)械

能。水輪機(jī)的轉(zhuǎn)子帶動(dòng)同軸相連的發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能。水流對(duì)水輪機(jī)做功后經(jīng)尾水管排往下游。發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能經(jīng)變壓器升壓后，送入高壓電力網(wǎng)。

我國長(zhǎng)江三峽、劉家峽、丹江口等水電廠均屬壩后式水電廠。圖1－13壩后式水電廠

(2)河床式水電廠。

河床式水電廠建在河道平緩區(qū)段，水頭一般在20~30m。堤壩和廠房建在一起，廠房成為擋水建筑物的一部分，庫水直接由廠房進(jìn)水口引入水輪機(jī)，如圖1－14所示。我國的葛

洲壩水電廠即屬此類型。圖1－14河床式水電廠

2.引水式水電廠

引水式水電廠一般建于河流上游坡度較大的區(qū)段，采用修隧道或渠道的方法形成水流落差來發(fā)電，如圖1－15所示。山區(qū)小水電常采用此種形式。圖1－15引水式水電廠

除此之外，還有近年來發(fā)展較快的抽水蓄能電站。它是在水電廠的下游建一蓄水庫，當(dāng)夜間電力系統(tǒng)的負(fù)荷很低時(shí)，將蓄水庫中的水抽回到上游水庫中變成水的位能，以備白

天負(fù)荷高峰時(shí)發(fā)電，這種水電站也因此而得名。

為了充分利用水能，在一條河流上可以根據(jù)地形建一系列水電廠，進(jìn)行梯級(jí)開發(fā)，使上游的水流發(fā)電后放入下游，再供下游的發(fā)電廠發(fā)電，這種形式的電廠稱為梯級(jí)電站，例如湖北省清江上的水布埡電站、隔河巖電站和高壩洲電站即屬梯級(jí)水電站。

與火電廠相比，水電廠的生產(chǎn)過程相對(duì)簡(jiǎn)單，水能屬潔凈、廉價(jià)的能源，無環(huán)境污染，生產(chǎn)效率高，其發(fā)電成本僅為火力發(fā)電的25%~35%。水電廠也容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制和管理，并能適應(yīng)負(fù)荷的急劇變化，調(diào)峰能力強(qiáng)。同時(shí)，隨著水電廠的興建往往還可以同時(shí)解決防洪、灌溉、航運(yùn)等多方面的問題，從而實(shí)現(xiàn)江河的綜合利用。因此，大力開發(fā)和優(yōu)先開發(fā)水電是我國電力建設(shè)的基本方針。然而水電建設(shè)也存在投資大、建設(shè)工期長(zhǎng)、受季節(jié)水量變化影響較大等缺點(diǎn)。另外，在建設(shè)水電的過程中還會(huì)涉及淹沒農(nóng)田、移民、破壞自然和人文景觀以及生態(tài)平衡等一系列問題，這些都需要統(tǒng)籌考慮，合理解決。

1.2.3核能發(fā)電廠

核電廠(也稱核電站)是利用核能發(fā)電的工廠。核能又稱原子能，因此核電廠也稱原子能發(fā)電廠。

核能的利用是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的一項(xiàng)重大成就。從20世紀(jì)40年代原子彈的出現(xiàn)開始，核能就逐漸被人們所掌握，并陸續(xù)用于工業(yè)、交通等許多部門，為人類提供了一種新的能源。核能分為核裂變能和核聚變能兩類。由于核聚變能受控難度較大，目前用于發(fā)電的核能主要是核裂變能。

核能發(fā)電過程與火力發(fā)電過程相似，只是核能發(fā)電的熱能是利用置于核反應(yīng)堆中的核燃料在發(fā)生核裂變時(shí)釋放出的能量而得到的。根據(jù)核反應(yīng)堆型式的不同，核電廠可分為輕

水堆型、重水堆型及石墨氣冷堆型等。目前世界上的核電廠大多采用輕水堆型。輕水堆又有壓水堆和沸水堆之分。圖1－16為壓水堆型核電廠和沸水堆型核電廠的生產(chǎn)過程示意圖。圖1－16核能發(fā)電廠生產(chǎn)過程示意圖

由圖1－16(b)可以看出，在沸水堆型核能發(fā)電系統(tǒng)中，水直接被加熱至沸騰而變成蒸汽，然后引入汽輪機(jī)做功，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。沸水堆型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，但由于水是在沸水堆內(nèi)被加熱的，其堆芯體積較大，并有可能使放射性物質(zhì)隨蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)，對(duì)設(shè)備造成放射性污染，使其運(yùn)行、維護(hù)和檢修變得復(fù)雜和困難。為了避免這個(gè)缺點(diǎn)，目前世界上60%以上的核電廠采用如圖1－16(a)所示的壓水堆型核能發(fā)電系統(tǒng)。與沸水堆系統(tǒng)不同，壓水堆系統(tǒng)中增設(shè)了一個(gè)蒸汽發(fā)生器，從核反應(yīng)堆中引出的高溫水蒸氣，進(jìn)入蒸汽發(fā)生器內(nèi)，將熱量傳給另一個(gè)獨(dú)立系統(tǒng)的水，使之加熱成高溫蒸汽以推動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)組旋轉(zhuǎn)。由于在蒸汽發(fā)生器內(nèi)兩個(gè)水系統(tǒng)是完全隔離的，所以不會(huì)對(duì)汽輪機(jī)等設(shè)備造成放射性污染。我國的核電站即以壓水堆型為主。

核電廠的主要優(yōu)點(diǎn)是可以大量節(jié)省煤、石油等燃料。例如:1kg鈾裂變所產(chǎn)生的熱量相當(dāng)于2.7×103t標(biāo)準(zhǔn)煤燃燒產(chǎn)生的熱量。一座容量為500MW的火電廠每年要燒1.5×106t煤，而相同容量的核電廠每年只需消耗600kg的鈾燃料，從而避免了大量的燃料運(yùn)輸。雖然核電廠的造價(jià)比火電廠高，但其長(zhǎng)期的燃料費(fèi)、維護(hù)費(fèi)則比火電廠低，且核電廠的規(guī)模愈大則生產(chǎn)每度電的投資費(fèi)用下降愈多。日本大地震前，世界最大的核電站是日本福島核電站，容量為9096MW。目前世界上最大單機(jī)容量的核電站是1750MW的廣東臺(tái)山核電站。2016年，我國核電累計(jì)發(fā)電量為2105.19億千瓦·時(shí)，約占全國累計(jì)發(fā)電量的3.56%。

1.2.4新能源發(fā)電

目前，除了利用燃料的化學(xué)能、水的位能和核能作為生產(chǎn)電能的主要方式外，利用風(fēng)能、地?zé)?、潮汐、太陽能等可再生能源生產(chǎn)電能的開發(fā)研究在世界各國也引起了廣泛重視。

1.風(fēng)力發(fā)電

風(fēng)力發(fā)電是利用風(fēng)的動(dòng)能來生產(chǎn)電能的。風(fēng)力發(fā)電的過程是利用風(fēng)力使風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，將風(fēng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，再通過變速和超速控制裝置帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)出電能。我國內(nèi)

蒙古、甘肅、青藏高原地區(qū)風(fēng)力資源豐富，目前已建造了一些風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)(簡(jiǎn)稱風(fēng)電場(chǎng))，有效地解決了地處偏遠(yuǎn)、居住分散的牧民們的生產(chǎn)和生活用電。至2016年底我國風(fēng)電的總裝機(jī)容量為16873萬千瓦。風(fēng)能是清潔能源和可再生能源，風(fēng)力發(fā)電必將會(huì)得到更大的發(fā)展。

2.地?zé)岚l(fā)電

地?zé)岚l(fā)電是利用地表深處的地?zé)崮軄砩a(chǎn)電能的。地?zé)岚l(fā)電廠的生產(chǎn)過程與火電廠相似，只是以地?zé)峋〈仩t設(shè)備，將地?zé)嵴羝麖牡責(zé)峋?，濾除其中的固體雜質(zhì)后推動(dòng)

汽輪機(jī)旋轉(zhuǎn)，將地?zé)崮苻D(zhuǎn)換為機(jī)械能，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)出電能。

地球內(nèi)部蘊(yùn)藏著巨大的熱能，據(jù)估計(jì)全世界可供開采利用的地?zé)崮芟喈?dāng)于幾萬億噸煤，因此，開發(fā)利用地?zé)豳Y源發(fā)電具有廣闊的發(fā)展前景。目前我國西藏地?zé)犭娬究傃b機(jī)容量為28.78MW。其中羊八井地?zé)犭姀S的裝機(jī)容量為25.18MW，其地下水溫約150℃，是一種低溫?zé)崮馨l(fā)電方式。

3.潮汐發(fā)電

潮汐發(fā)電是利用海水漲潮、落潮中的動(dòng)能和勢(shì)能來發(fā)電的。潮汐發(fā)電廠一般建在海岸邊或河口地區(qū)，與水電廠建立攔河壩一樣，潮汐發(fā)電廠也需要在一定的地形條件下建立攔

潮堤壩，以形成足夠的潮汐潮差及較大的容水區(qū)。潮汐發(fā)電廠在漲潮和退潮時(shí)均可發(fā)電，即漲潮時(shí)將水通過閘門引入廠內(nèi)發(fā)電并儲(chǔ)水，退潮時(shí)打開另一閘門放水發(fā)電。

我國的海岸線長(zhǎng)，沿海的潮汐能量約有2×108kW。

1985年建成的江廈潮汐電站總?cè)萘繛?.2MW，是國內(nèi)最大的潮汐發(fā)電廠，為大規(guī)模開發(fā)沿海潮汐資源積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。

4.太陽能發(fā)電

利用太陽的光能或熱能來生產(chǎn)電能的均稱為太陽能發(fā)電。如將太陽的光能直接轉(zhuǎn)換成電能的光電池已廣泛應(yīng)用于航天裝置、人造地球衛(wèi)星以及野外通信設(shè)備上，作為這些裝備

的工作電源。

利用太陽的熱能發(fā)電，有直接熱電轉(zhuǎn)換和間接熱電轉(zhuǎn)換兩種方式。溫差發(fā)電、熱離子和磁流體發(fā)電等，屬于直接轉(zhuǎn)換方式。將太陽能聚集起來，通過熱交換器將水變?yōu)檎羝麃?/p>

驅(qū)動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電則屬于間接轉(zhuǎn)換方式。

因?yàn)樘柲苋≈槐M、用之不竭，成本低且無污染，所以備受人們青睞。目前我國的太陽能發(fā)電量居世界第一。2016年我國太陽能發(fā)電達(dá)591億千瓦·時(shí)，占中國全年總發(fā)電量的1%。由此可見太陽能發(fā)電還有相當(dāng)大的發(fā)展空間。

1.3變電所類型

變電所是聯(lián)系發(fā)電廠和用戶的中間環(huán)節(jié)，起著電能變換和分配的作用，是電力網(wǎng)的主要組成部分。

按功能劃分，電力系統(tǒng)的變電站可分為兩大類：

①發(fā)電廠的變電站，稱為發(fā)電廠的升壓變電站，其作用是將發(fā)電廠發(fā)出的有功功率及無功功率送入電力網(wǎng)，因此其使用的變壓器是升壓型，其中低壓為發(fā)電機(jī)額定電壓，高、中壓主分接頭電壓為電網(wǎng)額定電壓的110%；

②電力網(wǎng)的變電站，一般選用降壓型變壓器，即作為功率受端的高壓主分接頭電壓為電網(wǎng)額定電壓，功率送端中、低壓主分接頭電壓為電網(wǎng)額定電壓的110%。具體選擇應(yīng)根據(jù)電力網(wǎng)電壓調(diào)節(jié)計(jì)算來確定。變電站在電力系統(tǒng)中位置示意如圖－17所示，所有發(fā)電廠發(fā)出的電力均需經(jīng)過升壓變電所連接到高壓、超高壓輸電線路上，以便將電能送出。然后經(jīng)過降壓變電所降壓后將電能分配至各個(gè)地區(qū)及用戶中。

圖1－17變電站在電力系統(tǒng)中位置示意圖

按照在電力系統(tǒng)中的位置，變電所也可分為以下幾類。

1.樞紐變電所

樞紐變電所的主要作用是聯(lián)絡(luò)本電力系統(tǒng)中的各大電廠與大區(qū)域或大容量的重要用戶，并實(shí)施與遠(yuǎn)方其他電力系統(tǒng)的聯(lián)絡(luò)，是實(shí)現(xiàn)聯(lián)合發(fā)、輸、配電的樞紐，因此其電壓最

高，容量最大，是電力系統(tǒng)的最上層變電站。其連接電力系統(tǒng)中高壓和中壓的幾個(gè)電壓級(jí)，匯集多個(gè)電源，高壓側(cè)電壓為330~500kV的變電所，全所停電后將引起系統(tǒng)解列甚至

瓦解。

2.中間變電所

中間變電所的主要作用是對(duì)一個(gè)大區(qū)域供電，因此其高壓進(jìn)線來自樞紐變電所(站)或附近的大型發(fā)電廠，其中、低壓對(duì)多個(gè)小區(qū)域負(fù)荷供電，并可能接入一些中、小型電廠，是電力系統(tǒng)的中層變電站。其高壓側(cè)起轉(zhuǎn)換功率的作用，通常匯集兩三個(gè)電源，電壓為220~330kV，同時(shí)降壓供給地區(qū)用電，全所停電后將引起電網(wǎng)解列。

3.地區(qū)變電所

地區(qū)變電所的主要作用是對(duì)一個(gè)小區(qū)域或較大容量的工廠供電，高壓側(cè)電壓為110~220kV，以向地區(qū)用戶供電為主。全所停電后，該地區(qū)將中斷對(duì)用戶的供電。

4.終端變電所

終端變電所是電力系統(tǒng)最下層的變電站。其低壓出線分布于用戶中，并在沿途接入小容量變壓器，降壓供給小容量的生產(chǎn)和生活用電，個(gè)別工廠內(nèi)會(huì)下設(shè)車間變電站對(duì)各車間

供電;其高壓側(cè)電壓為110kV，處于輸電線路終端，接近負(fù)荷點(diǎn)。全所停電后，有關(guān)用戶將被中斷供電。

注意：有些重要的工廠可能會(huì)設(shè)立自備電廠，該自備電廠接入配電變電站的低壓母線中。正常運(yùn)行時(shí)自備電廠除供給本廠負(fù)荷外還可能有剩余功率對(duì)外輸出，這時(shí)該變電站實(shí)

際上為自備電廠的升壓變電站;當(dāng)自備電廠停運(yùn)時(shí)，外部電力系統(tǒng)經(jīng)該變電站將功率送入，這時(shí)該變電站為降壓變電站，因此常稱此種變電站為工廠與電力系統(tǒng)的聯(lián)絡(luò)變電站?？紤]

功率的雙向傳送，其變壓器可按需要選用有載調(diào)壓變壓器。

1.4發(fā)電廠和變電所電氣設(shè)備簡(jiǎn)述

為了滿足電能的生產(chǎn)、轉(zhuǎn)換、輸送和分配的需要，發(fā)電廠和變電所中安裝有各種電氣設(shè)備。

1.4.1電氣一次設(shè)備

一次設(shè)備主要包括：生產(chǎn)和轉(zhuǎn)換電能的設(shè)備，如發(fā)電機(jī)、變壓器等；接通或斷開電路的開關(guān)電器，如斷路器、隔離開關(guān)、自動(dòng)空氣開關(guān)、接觸器、熔斷器、刀閘開關(guān)等，它們的作用是在正常運(yùn)行或發(fā)生事故時(shí)，將電路閉合或斷開，以滿足生產(chǎn)運(yùn)行和操作的要求;限制故障電流和防御過電壓的電器，如限制短路電流的電抗器和防御過電壓的避雷器等；接地裝置，無論是電力系統(tǒng)中性點(diǎn)的工作接地還是各種安全保護(hù)接地，在發(fā)電廠和變電站中均采用金屬接地體埋入地中或連接成接地網(wǎng)組成接地裝置；載流導(dǎo)體，如母線、電力電纜等。通常人們按設(shè)計(jì)要求，將有關(guān)電氣設(shè)備連接起來。

1.生產(chǎn)和轉(zhuǎn)換電能的設(shè)備

生產(chǎn)和轉(zhuǎn)換電能的設(shè)備有同步發(fā)電機(jī)、變壓器及電動(dòng)機(jī)，它們都是按電磁感應(yīng)原理工作的。

(1)同步發(fā)電機(jī)。同步發(fā)電機(jī)的作用是將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能。

(2)變壓器。變壓器的作用是將電壓升高或降低，以滿足輸配電需要。

(3)電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)的作用是將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，用于拖動(dòng)各種機(jī)械。發(fā)電廠、變電所使用的電動(dòng)機(jī)，絕大多數(shù)是異步電動(dòng)機(jī)，或稱感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。

2.開關(guān)電器

開關(guān)電器的作用是接通或斷開電路。高壓開關(guān)電器主要有以下幾種：

(1)斷路器(俗稱開關(guān))。斷路器可用來接通或斷開電路的正常工作電流、過負(fù)荷電流或短路電流，有滅弧裝置，是電力系統(tǒng)中最重要的控制和保護(hù)電器。

(2)隔離開關(guān)(俗稱刀閘)。在檢修設(shè)備時(shí)隔離開關(guān)用來隔離電壓，進(jìn)行電路的切換操作及接通或斷開小電流電路。它沒有滅弧裝置，一般只有在電路斷開的情況下才能操作。

在各種電氣設(shè)備中，隔離開關(guān)的使用量是最多的。

(3)熔斷器(俗稱保險(xiǎn))。熔斷器用來斷開電路的過負(fù)荷電流或短路電流，保護(hù)電氣設(shè)備免受過載和短路電流的危害。熔斷器不能用來接通或斷開正常工作電流，必須與其他電

器配合使用。

3.限流電器

限流電器包括串聯(lián)在電路中的普通電抗器和分裂電抗器，其作用是限制短路電流，使發(fā)電廠或變電所能選擇輕型電器。

4.載流導(dǎo)體

(1)母線。母線主要用來匯集和分配電能，并能起到連接發(fā)電機(jī)、變壓器與配電裝置的作用，通常有敞露母線和封閉母線之分。

(2)架空線和電纜線。架空線和電纜線主要用于傳輸電能。

5.補(bǔ)償設(shè)備

(1)調(diào)相機(jī)。調(diào)相機(jī)是一種不帶機(jī)械負(fù)荷運(yùn)行的同步電動(dòng)機(jī)，主要用來向系統(tǒng)輸出感性無功功率，以調(diào)節(jié)電壓控制點(diǎn)或地區(qū)的電壓。

(2)電力電容器。電力電容器補(bǔ)償有并聯(lián)和串聯(lián)補(bǔ)償兩類。并聯(lián)補(bǔ)償是將電容器與用電設(shè)備并聯(lián)，它能發(fā)出無功功率，以供本地區(qū)需求，可避免長(zhǎng)距離輸送無功，減少線路電能損耗和電壓損耗，提高系統(tǒng)供電能力;串聯(lián)補(bǔ)償是將電容器與線路串聯(lián)，抵消系統(tǒng)的部分感抗，提高系統(tǒng)的電壓水平，同時(shí)相應(yīng)地減少系統(tǒng)的功率損失。

(3)消弧線圈。消弧線圈可用來補(bǔ)償小接地電流系統(tǒng)的單相接地電容電流，以利于熄滅電弧。

(4)并聯(lián)電抗器。并聯(lián)電抗器一般裝設(shè)在330kV及以上超高壓配電裝置的某些線路側(cè)。其作用主要是吸收過剩的無功功率，改善沿線電壓分布和無功分布，降低有功損耗，提

高送電效率。

6.儀用互感器

儀用互感器分為電流互感器和電壓互感器兩大類。其中，電流互感器的作用是將交流大電流變成小電流(5A或1A)，供給測(cè)量?jī)x表和繼電保護(hù)裝置的電流線圈使用；電壓互感器的作用是將交流高電壓變成低電壓(100V或100/3V)，供給測(cè)量?jī)x表和繼電保護(hù)裝置的電壓線圈使用。儀用互感器可使測(cè)量?jī)x表和保護(hù)裝置標(biāo)準(zhǔn)化和小型化，使測(cè)量?jī)x表和保護(hù)裝置等二次設(shè)備與高壓部分隔離，且互感器二次側(cè)均接地，從而保證設(shè)備和人身安全。因?yàn)閮x用互感器是一次電路(主電路)和二次電路(測(cè)量、保護(hù)及監(jiān)控電路)之間的聯(lián)絡(luò)設(shè)備，故其既屬于一次設(shè)備也屬于二次設(shè)備。

7.防御過電壓設(shè)備

(1)避雷線(架空地線)。避雷線可將雷電流引入大地，保護(hù)輸電線路免受雷擊。

(2)避雷器。避雷器可防止雷電過電壓及內(nèi)過電壓對(duì)電氣設(shè)備造成損害。

(3)避雷針。