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1、第一章 电力系统基本知识,1,第一章电力系统基本知识,2,一 、 概 念 世界的电力发展情况： 世界上第一台发电机建于 1882 年，在美国纽约市，机组容量只有 30 万千瓦，随着 科技的发展，到 1976 年为止，全世界的发电厂总装机容量已达到 16 亿 4 千万千瓦，从 世界各国经济发展的经验来看，国民经济增长 1%电力系统就要增长 1.31.5%左右，发 达国家几乎是每 710 年装机容量就要增长一倍，个别特别发达国家为 56 年装机容量 就要增长一倍。这是 70 年代，从 80 年代到目前为止，发达国家已达到 23 年左右装机 容量就要增长近一倍，总装机容量已达到 45 亿 4 千万千
2、瓦发展相当快，预计到 2030 年 的 63.49 亿千瓦。这是跟他们的工业基础有相当大的关系，而且发电的手段和控制系统的 手段都达到了相当的先进。 我国的电力发展情况： 我国解放前总发电能力还不到 2000 万千瓦，这个时候主要分为东北地区和上海地 区，上海当时以杨树浦电厂为主，以后发展了南市和闸北电厂，陆续的不断发展，在上 海周边地区发展了很多发电厂。到 80 年代末，进过三十几年的建设，全国发电设备的 总装机容量达到 7000 万千瓦，发电量达到近 3000 亿度，是世界的第四、第五位（在 60 年代上海武宁路陆家宅武宁变电所是亚洲第一位），在 80 年代末容量在 25 万千瓦以 上的大
3、型电厂全国共有六十多个，发展也相当快，已建成 330KV 超高压输电线路，在 90 年至今上海已达到 500KV 直流输送超高压输电线路，随着国民经济的不断增长和经 济建设、经济建设开放，电力系统在内资和外资的作用下装机容量又发生了更大的变化。 装机容量几乎是 80 年代的 34 倍，但是还不能适应经济的发展，所以电力系统在不断 地发展，2009 年，全国基建新增生产能力继续保持较大规模，基建新增发电设备容量 8970 万千瓦；新增 220 千伏及以上输电线路、变电设备容量分别为 4.03 万千米、2.72 亿千伏安。截至 2009 年底，全国发电设备容量 87407 万千瓦，同比增长 10.
4、23%。其中， 水电 19679 万千瓦，占总容量 22.51%，同比增长 14.01%；火电 65205 万千瓦，占总容 量 74.60%，同比增长 8.16%；水、火电占总容量的比例同比分别上升 0.74 个百分点和 下降 1.45 个百分点；风电并网总容量 1613 万千瓦，同比增长 92.26%。 全国电网 220 千伏及以上输电线路回路长度 39.97 万千米，同比增长 11.38%， 其中，500 千伏线路回路长度为 12.19 万千米，同比增长 12.85%；全国电网 220 千伏及 以上公用变设备容量 16.51 亿千伏安，同比增长 17.09%，其中 500 千伏公用变设备容
5、 量为 6.28 亿千伏安，同比增长 19.44%。目前,我国已建成并投入运行的核电机组共 11 台,总装机容量为 910 万千瓦。 已核准 10 个核电项目,核电机组达 28 台,其中已开工建 设的有 20 台机组。可以预计,核能在我国能源结构中将占有更多的份额”,“从发展趋势来 看,中国核电发展的脚步还将进一步加快”。预计到 2010 年的总装机容量为 9.5 亿千瓦。 作为涉及到电力行业或即将接触到高压电的人现在也越来越多，在这个领域里工作的 人，必须要掌握和熟悉电气安全知识和各项电气安全规程、规章制度，才能确保电力系 统的安全运行，稳定我们的国民经济的生产。 第一节供电系统 一、 了解
6、电力系统及电力网的构成，大型电力系统的优点，电力生产的特点。 1） 电力系统是由发电厂变电站（所）电力线路和用电设备（用户）联系在一起组 成的一个发电、输电、变电、配电和用电的整体。,大力发电 水力发电 1、发电厂将各种能源转换为电能，按一次能源得不同 核电 风力发电 拉西发电 2、变配电所进行电压变换和电能的分配 变电站（所）有升压变电站和降压变电站，与电厂相连的一般为升压变电站，而与用,3,户相连的一般为降压变电站。 3、电力线路电力线路又称输电线，其作用是进行电能的输送，就是把发电厂、变电所和 电能用户连接起来，电力线路按用途可分为输电线路和配电线路两种。按架设方法分为架空 线路和电缆线
7、路，按传输电流的种类可分为交流线路和直流线路。 输 电 线 路 架 空 线 路 1）电力线路称输电线电力线路，按用途 按架式分 配 电 线 路 电 缆 线 路 交流线路 按传输电流的种类可分为 直流线路,所以电力系统及电力网的构成，大家要注意的是以下两条： a、 电力系统是：由发电机送电变电配电用户组成的整体称电力系统 b、 电力网：由送电变电配电组成,电力系统是由发电厂、输电网、配电网和电力用户组成的整体，是将一次能源转换成,电能并输送和分配到用户的一个统一系统。输电网和配电网统称为电网，是电力系统的重,要组成部分。发电厂将一次能源转换成电能，经过电网将电能输送和分配到电力用户的用,电设备，
8、从而完成电能从生产到使用的整个过程。电力系统还包括保证其安全可靠运行的,继电保护装置、安全自动装置、调度自动化系统和电力通信等相应的辅助系统（一般称为,二次系统）。 输电网是电力系统中最高电压等级的电网，是电力系统中的主要网络（简称主网）， 起到电力系统骨架的作用，所以又可称为网架。在一个现代电力系统中既有超高压交流输 电，又有超高压直流输电。这种输电系统通常称为交、直流混合输电系统。,4,配电网是将电能从枢纽变电站直接分配到用户区或用户的电网，它的作用是将电力分 配到配电变电站后再向用户供电，也有一部分电力不经配电变电站，直接分配到大用户， 由大用户的配电装置进行配电。 在电力系统中，电网按
9、电压等级的高低分层，按负荷密度的地域分区。不同容量的发 电厂和用户应分别接入不同电压等级的电网。大容量主力电厂应接入主网，较大容量的电 厂应接入较高压的电网，容量较小的可接入较低电压的电网。 配电网应按地区划分，一个配电网担任分配一个地区的电力及向该地区供电的任务。 因此，它不应当与邻近的地区配电网直接进行横向联系，若要联系应通过高一级电网发生 横向联系。配电网之间通过输电网发生联系。不同电压等级电网的纵向联系通过输电网逐 级降压形成。不同电压等级的电网要避免电磁环网。电力系统之间通过输电线连接，形成 互联电力系统。连接两个电力系统的输电线称为联络线,2）大型电力网的优点,环网,（1）提高供电
10、可靠性,双环网,当故障时 当雷电时 当检修时,（2）减少系统的备用量 如孤立运行发电厂，如它的发电量是 30 万千瓦，备用量也要维持 30 万千瓦 左右满足该地区的使用量，因为每时每刻系统的发电量取决于同一时刻用户的用 电量。 例如： 1965 年美国东部电力系统曾发生过一次大面积的停电事故，给纽约等大城 市的生产和生活带来很大的影响。 1977 年 7 月美国发生的第二次纽约大停电事故给国民经济带来的损失，据 统计，停电所造成的直接经济损失为 5500 万美元，而间接的损失竟达到 3 亿美,5,元左右。,互相 牵连,a、降低系统的高峰负荷，调整峰谷曲线，提高运 行的经济性。,（3）通过合理的
11、分配负荷： b、故障造成停电，通过电力调整掌握整个电力网， 统一调度，合理分配电能。,（4）提高供电质量,电压偏差：电压偏差是指在某一时段内，电压复制缓 慢变化偏离额定值的程度。 措施：a、就地进行无功功率补偿； b、调整同步电动机的励磁电流； c、采用有载调压变压器或正确选择无载调压变压器 电压分接头； d、采用电抗值最小的高、低压配电线路方案，架 空 0.4/km 电缆 0.08/km； e、尽量使系统的三相负荷平衡； 电压波动与闪变，在某一时段内，电压急剧变化而 偏离额定值的现象，称电压波动。 电压变化的速率大于 1%/s 时，即为电压急剧变化。 措施： a、 对负荷变动剧烈的大型电气设
12、备，采用专用线路或专 用变压器单独供电； b、 减小系统阻抗； c、 加装限流电抗器； d、 对大型感应电动机进行个别补偿； e、 在低压供配电系统，采用电力稳压器稳压； 电压正弦波动畸变率：电压波形应是正弦波，但是 电力系统中存在大量非线性供电设备，这些设备向电网 注入谐波电流或谐波电压，使得到的电压波形偏离正弦 波。造成波形失真，主要来自产生电弧和整流设备变压 器非线性运行。高次谐波是有一个无畸变的基波与各种 倍频的正弦波形叠加。 负序电压系统：（三相电压不平衡度）由于用户使 用大功率单项设备（如电焊机），电力系统中，出现不对 称故障（如单相接地，相间短路）。 形成大的电力系统，便于利用大
13、型动力资源，特别 是能充分发挥水力发电的作用。 频率：频率的变化对电动机来讲，频率降低将使电 动机转速下降，生产效率低，影响电机寿命，反之，频 率上升电机转速上升，增加功率消耗，使经济性降低。,二、,电力生产的特点 电是商品，具有价值和使用价值，但是电又不是一般的商品，它具有以下几,6,方面特点： 第一，电能的生产、供应、使用几乎是瞬间同时完成的； 第二，它不易储存，没有中间环节； 第三，电能使用总量是随时都在变化的； 第四，发电厂、电力用户通过电力线路和变电站互相连接成电网进行生产和使用，电网 是一个不可分割的整体。 第五，电能的质量管理是非常严格的。交流电网的电压和频率的质量，不仅直接影响
14、 电力用户终端产品的质量，而且直接关系电网本身的安全和电力用户用电 的可靠性。 由于电能本身所固有的特点以及造成电力与系统后所出现的新问题，决定了电能生产、 运输、分配和使用的过程与其它的工业部门有着许多完全不同的特点。,1、,同时性：电能的生产和消费是在同一时间实现，也就讲电能产生输送分配以及 转换为其它形态能量过程。 升压、输送、降压、分配、消耗同时性,电力生产的同时性。发电、输电、供电和用电是同时完成的，既不能中断，又不能储存，,7,必须是用多少，发多少，是典型的连续生产、连续消费的过程。电能的传输速度与光速相,同，达到 30 万千米/秒(万 km/s)。即使发电端与用电端相距千万里，发
15、、供、用电都是在同,一瞬间进行和完成的。,2、 集中性：电力生产是高度集中，统一调度指挥、统一质量标准、统一管理办法、统 一分配和销售都是由电网来决定。 电力生产的整体性。电力系统是由发电、供电和用电三者紧密连接起来的一个系 统，任何一个环节配合不好，都会影响电力系统的安全、稳定、可靠和经济运行。电 网中，发电机、变压器、高压输电线路、配电线路和用电设备形成一个不可分割的整 体，缺少那一环节，电力生产都不可能完成。同样，任何设备脱离电网都将失去意义。,3、,适用性：电能使用最方便，适用性最广泛，它不受或很少受外加因素的干扰（例如， 时间、地点、空间、气湿、风雨、场地等）是半绝缘或全绝缘的能源。 电力生产的随机性。负荷变化、设备异常情况、电能质量的变化以及事故的发生，,随时都在变化着，而且发展迅速，波及面大。因此，在电力生产过程中，需要适时调度， 要求适时安全监控，随时跟踪随机事件动态，以保证电能质量及电网安全运行。 4、先行性：,a、工农业方面 b、出现新的项目和企业 c、交通运输、新技术推广 d、人民生活的需求,第二节电力负荷 一、了解电力负荷组成及分类 电力负荷是指用电设备或用电单位所消耗的功率（KW）容量（KVA）电流（A） 对发电、供电及用电而言，电力负
