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1、电力系统基础知识介绍 1.电力系统的概念和组成 2.电能变换和电源构成 3.电力系统的负荷 4.电力系统运行的特点及要求 5.电力系统的电压等级 1.电力系统的概念和组成 电力系统由发、输、变、配组成（生产、输送 、 分配、消费 ） 从调度、管理、控制的角度看 从电压等级的角度看 调 度 大 楼 电力调度：是电力系统内部的一个组织机构 即电网调度机构。也就是电网的 发电、供电、用电运行组织、指 挥、指导和协调中心。 从发电到用户的供电 过程 发 电 厂 输 电 网 络 我 国 电 网 介 绍 目前我国基本上进入大电网、大电厂、大机组、高电 压输电、高度自动控制的新时代 。截止2008年7月装机
2、 总容量突破7.00亿千瓦。 我国现有发电装机容量在20000MW以上的电力系统 11个，其中东北、华北、华东、华中电网装机容量均超 30000MW，华东、华中电网甚至超过40000MW，西北 电网的装机容量也达到20000MW。南方电力联营系统 连结广东、广西、贵州、云南四省电网，实现了西电东 送。其它几个独立省网，如四川、山东、福建等电网和 装机容量也超过或接近10000MW。 各电网中500KV（包括330KV）主网架逐步形成和壮 大。220KV电网不断完善和扩充。 从1988年起连续每年新增投产大中型发电机组超过 10000MW。 1990年我国第一条从葛洲坝水电站至上海南桥换流站 的
3、500KV直流输电线路实现双极运行，使华中和华东 两大区电网实现非同期联网。 电力体制改革方案： 1(电监会)+2(电网公司)+5(发电集团)+4(辅业集团) 两家电网公司是国家电网公司、中国南方电网有限责 任公司； 家发电集团公司是中国华能集团公司、中国大唐集 团公司、中国华电集团公司、中国国电集团公司和中国 电力投资集团公司； 家辅业集团公司是中国电力工程顾问集团公司、中 国水电工程顾问集团公司、中国水利水电建设集团公司 和中国葛洲坝集团公司 电 网 图 电力系统为什么要互联并网运行 1.采用高效率大容量机组减少备用容量 2.合理利用动力资源水、火电互补 3.提高供电可靠性系统越大，抗干扰
4、能力 越强 4.提高运行的经济性装高效率大容量机组、 合理利用动力资源、合理分配负荷、削峰填谷 。 全国联网势在必行 现在： 7个跨省电网，5个独立省网 2015年全国联网： 以三峡电站为中心，东西南北四方向联网 东西以送电和联网效益并重 南北以获得联网效益为主，兼顾送电 联网方案： 首先建成三峡电网（华东、华中、四川、重庆） 中部电网：以三峡电站为中心沿长江展开 北部电网：以华北为中心，与东北、山东联网，开发 黄河上游拉西瓦等水电站，实现与西北联网 南部电网：红水河、澜沧江、乌江流域、贵州煤炭基地 全国联网势在必行 北部和中部三纵： 西线：西北与川渝以直流方式相联 中线：华北与华中以直流背靠
5、背相联 东线：山东与华东以直流背靠背相联 南部和中部： 提高水电利用容量，减少弃水 湖南衡阳到广东韶关500KV交直流输电 三峡到广东的远距离直流输电 近年来停电事故频发 8.14美加大停电 8.28伦敦大停电 9.1悉尼和马来西亚大停电 9.28意大利大停电 近年来面临严重缺电 去年缺电3500万KW，今年缺电2500万KW。电力建设滞后 于电力需求增长，电力供应总量不足，是造成电力供应逐 步紧张的根本原因。 2.电能变换和电源构成 电 能 变 换 电源构成及展望 火电70%、水电20%、核电10% 燃料电池、太阳光、太阳能（分散型）21世 纪新能源 热核反应不使用放射性材料的核能，2030
6、年 后实用化 2050年时，电力供应是现在的23倍（15000亿 KW.h) 核能约占54%，燃料电池等分散型电源和电力 储存系统约占15%20% 我国的能源结构极不合理 目前电源配置情况2020年电源配置情况 电源构成及展望 火力发电: 火电厂:是利用煤、石油、天然气作为燃料生产 电 能的工厂，它的基本生产过程是：燃料在锅炉中 燃 烧加热水使成蒸汽，将燃料的化学能转变成热能 ， 蒸汽压力推动汽轮机旋转，热能转换成机械能， 然 后汽轮机带动发电机旋转，将机械能转变成电能 ； 火电发电 燃料燃烧 水 蒸汽 机械能 发电 火 电 厂分类： 按燃料分：燃煤发电厂、燃油发电厂、燃气发电厂、余热发电 厂
7、、圾及工业废料为燃料的电厂 按蒸汽压力和温度分：中低压发电（3.92MPa，450度）、高压发 电厂（9.9MPa，540度）、超高压发电厂（13.83MPa，540度）、亚 临界压力发电厂（16.77MPa，540度）、超临界压力发电厂（ 22.11MPa，550度） 按发电厂装机容量分：小容量发电厂（100MW以下）、中容量发 电厂（100250MW）、大中容量发电厂（2501000MW）、大容量 发电厂（1000MW以上）；我国目前最大的火电厂：浙江北仑港电厂 ，装机容量300万KW（即3000MW），5台60万KW（600MW）机组。 按原动机分：凝气式汽轮机发电厂、燃气轮机发电厂、内
8、燃机发 电厂、蒸汽燃汽轮机发电厂等 按输出能源分：凝汽式发电厂（只发电）、热电厂（发电兼供热 ） 输出能源： 凝汽式效率低（3740%）、容量大，坑口电厂 热电厂效率高（6770%）、容量小，城市区 火 电 厂 坑口电厂：是指建设在靠近煤矿坑口附近的发电 厂，因为火力发电厂耗煤量非常大，一个中等规模的 火力发电厂一年需要消耗标准煤150万吨左右。如果 不设在坑口附近，就必须依靠铁路，海运，等途径进 行远才来运输来降低生产成本，不在海边，也不在铁 路边的电厂，一般会修建专门的配套铁路。 汽轮机发电厂的构成： 典型凝气式燃煤电厂生产示意图 火电厂图片 火电厂图片 水利发电： 水力发电系利用河川、湖
9、泊等位于高处具有 位能的水流至低处，将其中所含之位能转换成 水轮机之动能，再藉水轮机为原动机，推动发 电机产生电能。因水力发电厂所发出的电力其 电压低，要输送到远距离的用户，必须将电压 经过变压器提高后，再由架空输电路输送到用 户集中区的变电所，再次降低为适合於家庭用 户、工厂之用电设备之电压，并由配电线输电 到各工厂及家庭用户。 水 冲击水轮机旋转 带动发电机发电 水电厂分类： 水 电 厂 堤坝式 引水式：河床坡度较大时 混合式：兼有堤坝式与引水式 抽水蓄能水电厂 坝后式：单独筑坝，厂房在坝后（三门峡） 河床式：厂房与坝一起（葛州坝） 水力发电 水力发电厂图片 水资源： 水 资 源 蕴藏量：
10、 6.8亿KW 可利用量：3.78亿KW 20世纪末，装机3.0亿KW，水电0.9亿KW 三 峡 水位： 200m 流量： 14300m3/s 可装机： 2500万kw 计划装机：70*26=1820万kw，已投980 三峡电站： 三峡电站： 三峡电站： 核电厂： 用核蒸汽发生系统代替火电厂锅炉生产蒸汽系统 核 能反应堆 裂变能：一定能量的中子撞击重金属元素的核（铀、钚） 聚变能：不同轻元素的原子核进行聚合（氘、氚） 热中子反应堆：铀235为燃料，低中子撞击，目前采用 快中子反应堆：铀238、钚239为燃料，高速、高能中子 撞击，效率高100倍，个别国家使用 1kg铀235相当 于2700t煤
11、 核电站： 1951年第一座100KW核电站在美国 现在全世界有441座，总装机3.5亿kw 我国秦山（30+2*60+2*70），大亚湾（2*90万KW） 2020年我国装机达88.5亿kw,其中核电4000万kw 未来15年计划修建40座100万kw核电站 核电投资大：1.11.65万元/kw；火电：4000元/kw 建设周期：核电70个月；火电：30个月 核电比火电寿命长30年 核电厂： 核电厂： 核电厂： 新能源发电和电力储存 3.电力系统的负荷 一、负荷类型 负荷用电设备在某时刻从系统中取用的功率 负 荷 类 型 异步电动机 同步电动机 各类电炉 整流设备 电子仪器 电灯 负荷变化是
12、随机的规律性用负荷曲线表示 负荷曲线 日负荷曲线安排电能生产计划的基础 年负荷曲线安排检修计划、装机计划的依据 负 荷 曲 线 及表 示 法 日负荷曲线 日用电量： 日平均负荷： 负荷率： kp=pav/pmax 年负荷曲线 年用电量： Tmax=W/Pmax 4.电力系统运行的特点及要 求 运行特点： 电能不能大量储存 过渡过程非常迅速（30万KM/S） 电力和国民经济各部门关系密切 运行要求： 最大限度地满足用户的用电要求 保证供电的可靠性 保证电能质量（电压、频率、波形） 提高电力系统的经济性 5.电力系统的电压等级 电气设备的额定电压和最高电压 额定电压：电气设备在此电压下长期工作，效率和寿命最好 最高电压：考虑设备的绝缘性能确定的最高运行电压值 如何确定电气设备的额定电压 同一标称电压下，不同电气的额定电压是不同的 1、用电设备允许偏差 2、线路首末端允许偏差 3、发电机在首端：额定电压高出接入电网电压 5% 1.05UN 0.95UN U2 U1 UN 4、变压器 一次侧：用电设备 二次侧：发电设备 =电网额定电压 升压变：=发电机额定电压 降压变：=电网额定电压UN 额定电压为空载电压 内部损耗约5% 二次电压高出10% 如何确定电气设备的额定电压 不同标称电压下传输距离和传输功率范围
