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1、电气工程概论,1,第3章 电力系统及其自动化技术,电气工程概论,2,3.1 电力系统发展简史,一次能源：植物能源（柴草等）、矿物能源（煤、油、天然气等）、可再生能源（水、风、潮汐、地热、太阳能等）及核能（核裂变、核聚变）。 二次能源：由一种或多种一次能源经过转换或加工得到的能源产品，二次能源更具优越性,其利用效率高、清洁、方便。 电能是一种被极其广泛地应用的二次能源。电能可以方便地转换成机械能、光能等其它形式的能量供人们使用。电能已成为工业、农业、交通运输、国防科技及人民生活等各方面不可缺少的能源。,电气工程概论,3,311 电力工业简介,电力工业主要生产环节,发电 利用各种能源资源，生产电能
2、。,电力工业还包括以下环节：规划、勘测设计、施工建设、运行调度、维护改造、安全监察、科研开发、设备制造、教育培训、法规标准、电力营销（电力市场）等等。,电气工程概论,4,欧美电力发展史,电气工程概论,5,欧美电力发展史（续）,电气工程概论,6,欧美电力发展史（续）,电气工程概论,7,减小损耗的最合理的途径就是提高电压。 输电技术全部发展史的特征便是不断提高线路电压。,欧美电力发展史（续）,电气工程概论,8,新中国成立前的我国电力工业 中国的电力工业始于1882年，至今年已有124年的历史； 新中国成立前，全国发电装机容量仅为184.86万千瓦，年发电量只有43.1亿kWh，分别居当时世界第21
3、位和第25位； 输电电压很低，输电电压等级繁多，全国没有形成统一的电压级标准。,中国电力工业发展史,电气工程概论,9,电气工程概论,10,从1882年到1949年新中国成立，其间67年,基本状况是一个十分落后的百孔千疮的破烂摊子，电厂凋零，设备残缺，电网瘫痪，运行维艰，技术水平相当落后，与发达国家差距较大。,电气工程概论,11,新中国成立后的我国电力工业 1949年新中国成立，我国电力工业迅速发展。到1978年，全国电力装机容量已达5712千瓦，比1949年增长近30倍；年发电量2566亿千瓦时，增长近59倍。 1987年，装机容量达亿千瓦； 1995年，装机容量达2亿千瓦； 2000年，装机
4、容量达3亿千瓦； 2004年，装机容量达4亿千瓦。,电气工程概论,12,目前基本上进入大电网、大电厂、大机组、高电压输电、高度自动控制的新时代。 全国总装机4亿kW（2004年4月) ，发电量为18000亿kWh （2003年底）均居世界第二位； 2007年，全国总装机达7.13亿kW， 发电量达到32559 亿kWh。,电气工程概论,13,3.2 电力系统简介,1、电力系统的功能与作用 电力系统是由发电、变电、输电、配电、用电等设备和相应的辅助系统，按规定的技术和经济要求组成的一个同一系统。 发电、变电、输电、配电、用电等设备称为电力主设备，也称为一次设备，由主设备构成的系统称为主系统，也称
5、为一次系统； 测量、监视、控制、继电保护、安全自动装置、通信，以及各种自动化系统等用于保证主系统安全、稳定、正常运行的设备称为二次设备，二次设备构成的系统称为辅助系统，也称为二次系统。,电气工程概论,14,电力系统的基本任务是安全、可靠、优质、经济地生产、输送与分配电能，满足国民经济和人民生活需要。 为了发挥电力系统的功能和作用，应满足以下基本要求： 满足用户需求； 安全可靠性要求； 经济性要求； 环保和生态要求。,电气工程概论,15,2、现代电力系统的特点 电力系统技术上的发展是以“大机组、大电网、高电压、高度自动化”为特征来描述； 数字化、网络化、信息化、智能化技术日益提高电力系统的自动化
6、水平； 洁净煤技术、水电开发、核电的发展越来越得到重视，新能源的开发利用，特别是可再生能源的开发利用也是现代电力技术的发展趋势； 建立健全的电力市场机制是提高效率、降低成本，促进电力资产的合理利用与发展的有效保证。,电气工程概论,16,3、电力资源与负荷 我国一次能源蕴藏量较为丰富，煤炭资源总蕴藏量为2.6亿万吨，列世界第2位；水力资源蕴藏量有6.76108kW，其中可供开发的就有3.7108kW，居世界首位；其他如石油、核料、风能、太阳能、地热等能源也较丰富。 中国资源的分布（西部为主）、中国能源的结构（水、煤为主）、中国经济的发展格局（东部领先）决定了中国电网的发展格局：西电东送、南北互供
7、、全国联网。,电气工程概论,17,电力系统的负荷按供电可靠性分为三类： 一级负荷：对一级负荷中断供电，将可能造成生命危险、损坏设备、破坏生产过程，使大量产品报废，给国民经济造成重大损失，使市镇生活发生混乱。 二级负荷：对二级负荷停止供电，将造成大量减产，交通停顿，使城镇居民生活受到影响。 三级负荷：不属于一、二级负荷的其他负荷。,电气工程概论,18,4、电力系统构成 电力系统是由发电厂、输配电系统及负荷组成的统一整体，通常覆盖广阔的地域。,电气工程概论,19,电气工程概论,20,电气工程概论,21,5、电力系统设备 一次设备是指电力系统中发电、变电、输电、配电、用电等设备的总称； 包括：发电设
8、备、输电设备、变电设备、配电设备、用电设备等。 二次设备是指电力系统中用来测量、监视、控制、继电保护、安全自动装置、通信，以及各种自动化系统等用于保证主系统安全、稳定、正常运行的设备。 包括测量仪表、控制装置、继电保护及自动装置、直流电源设备等。,电气工程概论,22,6、交流系统与直流系统 直流电是指电流的大小相对于时间是恒定的，方向也不改变。 交流电是指电流的大小及方向随时间做周期性变化。通常交流电是指按正弦规律变化的。,电气工程概论,23,电气工程概论,24,直流输电系统示意图,电气工程概论,25,7、电力系统的运行 电力系统的基本参量： 电压、电流、阻抗（电阻、电抗、容抗）、功率（有功功率、无功功率）、频率等。,电气工程概论,26,交流电路的功率,电气工程概论,27,纯电感电路的功率,纯电容电路的功率,电气工程概论,28,一个具体的电力系统可以用以下基本参量来描述： 总装机容量：系统中所有发电机组额定有功功率的总和。 年发电量：系统中所有发电机组全年所发电能的总和。 额定频率：交流电力系统的额定频率 最高电压等级：系统中最高电压等级的电力线路的额定电压。,
