概论电气工程基础

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1、2019/1/18,1,第一章 概论,一、电力工业在国民经济中的地位 二、电力网、电力系统、动力系统 三、发电厂 四、电力网 五、电力系统 六、我国电力工业的现状和展望,2019/1/18,2,一、电力工业在国民经济中的地位,1.电力工业 2.电力工业的地位,一 电力工业的地位,2019/1/18,3,1.电力工业,电力工业：把一次能源转换成人们可使用的电能的产业,一 电力工业的地位,2019/1/18,4,一次、二次能源,煤炭、石油、天然气,火电厂,水能,水电厂,核能,核电厂,新能源(风能、潮汐、地热、太阳能),新能源发电,一 电力工业的地位,二次能源,电能,2019/1/18,5,2.电力

2、工业的地位,电力工业是国民经济和社会发展的一项基础产业;,电力工业是一项公用事业；,电力工业的发展水平和电气化程度是衡量一个国家现代化水平，反映一个国家经济发达程度的重要标志。,一 电力工业的地位,2019/1/18,6,8月14日北美大停电,一 电力工业的地位,2019/1/18,7,一 电力工业的地位,8月28日英国停电,2019/1/18,8,美、加发生的重大停电事故一览,一 电力工业的地位,2019/1/18,9,世界若干国家人均消费电能表（2000年）,一 电力工业的地位,2019/1/18,10,我国历年人均用电指标（19522001）,一 电力工业的地位,2019/1/18,11

3、,电力网、电力系统、动力系统,二 电力网、电力系统、动力系统,动力系统：由带动发电机转动的动力部分、发电机、升压变电站、输电线路、降压变电站和负荷等环节构成的整体。,电力系统：由发电机、升降压变压器、各种电压等级的输电线路和广大用户的用电设备所组成的统一整体。,电力网：由各类升降压变电站、各种电压等级的输电线路所组成的整体。电力网的作用是输送、控制和分配电能。,2019/1/18,12,二 电力网、电力系统、动力系统,2019/1/18,13,三 发 电 厂,1.火力发电厂 2.水力发电厂 3.核电厂 4.其他能源发电,2019/1/18,14,火力发电厂：利用固体、液体、气体燃料的化学能来生

4、产电能的工厂 原动机：凝汽式汽轮机、燃气轮机、内燃机 我国大部分火电厂为凝汽式火力发电厂,1. 火力发电厂,发 电 厂,2019/1/18,15,凝汽式火力发电厂示意图,锅炉,烟囱,发电机,汽轮机,变压器,输电线路,发 电 厂,2019/1/18,16,燃烧系统流程图,发 电 厂,2019/1/18,17,汽水系统流程图,发 电 厂,2019/1/18,18,电气系统示意图,发 电 厂,2019/1/18,19,发 电 厂,凝汽式火力发电厂流程图,2019/1/18,20,2. 水力发电厂,水力发电厂：利用水库、河流所蕴藏的水力资源来生产电能的工厂 水电厂的类型 堤坝式 引水式 抽水蓄能电站,

5、发 电 厂,2019/1/18,21,堤坝式水力发电厂,堤坝式水电厂:利用修筑拦河堤坝来抬高上游水位，形成发电水头的水电厂 分为 坝后式 河床式,发 电 厂,2019/1/18,22,坝后式水力发电厂示意图,上游,水库,大坝,变压器,发电机,下游,定义: 厂房建在坝后的堤坝式水电厂,发 电 厂,2019/1/18,23,河床式水力发电厂示意图,进水口,厂房,溢流坝,定义:堤坝和厂房建在一起的堤坝式水电厂,发 电 厂,2019/1/18,24,引水式水力发电厂,堰,引水渠,压力水管,厂房,定义:采用修隧道或渠道的方法形成水流落差来发电的水电厂,发 电 厂,2019/1/18,25,抽水蓄能电站,

6、水坝,压力水管,厂房,蓄水池,供电高峰发电，负荷低谷抽水蓄能的水电厂,发 电 厂,（发电）,2019/1/18,26,抽水蓄能电站（蓄能）,发 电 厂,2019/1/18,27,3. 核电厂,核电厂：利用核能发电的工厂 核电厂可分为 轻水堆 重水堆 石墨冷气堆 轻水堆分为 沸水堆 压水堆,发 电 厂,2019/1/18,28,沸水堆型核电厂示意图,混凝土 防护壳,主循环泵,控制棒,反应堆,汽轮机,发电机,凝结器,凝结水泵,发 电 厂,2019/1/18,29,压水堆型核电厂示意图,混凝土 防护壳,控制棒,反应堆,加压器,主循环泵,汽轮机,蒸汽 发生器,凝结水泵,凝结器,发电机,发 电 厂,20

7、19/1/18,30,4. 其它能源发电,风力发电 地热发电 潮汐发电 太阳能发电,发 电 厂,2019/1/18,31,风力发电示意图,发 电 厂,2019/1/18,32,地热发电示意图,火山,地下水,蒸汽包,汽轮机,发电机,冷却塔,循环水泵,发 电 厂,2019/1/18,33,潮汐发电,潮汐发电：利用海水涨潮、落潮中的动能和势能来发电,发 电 厂,2019/1/18,34,太阳能发电示意图,N型硅,P型硅,防反射膜,负荷,发 电 厂,2019/1/18,35,1.我国电力网的电压等级 2.电气设备的额定电压 3.电力网的类型,四 电 力 网,2019/1/18,36,1.我国电力网的电

8、压等级,额定电压: 能保证电气设备正常运行，且具有最佳技术指标和经济指标的电压，称为额定电压。 我国国家标准规定的额定电压等级 注意：其中3kV及以上的高电压均指三相交流系统的线电压。,四 电 力 网,2019/1/18,37,我国规定的额定电压,四 电 力 网,2019/1/18,38,2.电力网的电压等级及确定原则,确定原则： 输送功率 输送距离 同系统中电压等级不宜过多或过少，级差不宜过大。,四 电 力 网,2019/1/18,39,额定电压与输送功率和输送距离的关系,四 电 力 网,2019/1/18,40,3.各设备额定电压的确定,（1）用电设备的额定电压 （2）发电机的额定电压 （

9、3）变压器的额定电压,四 电 力 网,2019/1/18,41,用电设备的额定电压和电网的额定电压相等。,（1）用电设备的额定电压,国家规定，用户处的电压偏移一般不得超过5。,四 电 力 网,2019/1/18,42,（2）发电机的额定电压,发电机的额定电压比所连接线路的额定电压高5，用于补偿电网上的电压损失,四 电 力 网,2019/1/18,43,（3）变压器的额定电压,功率流动方向,四 电 力 网,2019/1/18,44,一次绕组 接受电能，相当于用电设备 二次绕组 输出电能，相当于发电机,（3）变压器的额定电压,四 电 力 网,2019/1/18,45,（3）变压器的额定电压,一次绕

10、组的额定电压,升压变压器一次绕组的额定电压与发电机的额定电压相同,降压变压器一次绕组的额定电压与用电设备的相同，等于电网的额定电压,四 电 力 网,2019/1/18,46,二次绕组的额定电压,（3）变压器的额定电压,当变压器二次侧输电距离较短，或变压器阻抗较小（小于7）时，二次绕组的额定电压可只比同级电网的额定电压高5,升、降压变压器二次绕组的额定电压一般比同级电网的额定电压高10,四 电 力 网,2019/1/18,47,电力网的分类,根据电压的高低和供电范围的大小电力网可分为地方电力网、区域电力网和超高压电力网等三种基本类型。,地方电力网：是指电压等级在35110kV，输电距离在50km

11、以内的中压电力网。,区域电力网：是指电压等级在110220kV，输电距离在50300km的电力网。,超高压电力网：是指电压等级在330750kV，输电距离在3001000km的电力网。,四 电 力 网,2019/1/18,48,变电站的分类,枢纽变电站：处于电力系统的中枢地位，它连接电力系统高压和中压的几个部分，汇集多个电源，并具有多条联络线路。,中间变电站：是指将发电厂或枢纽变电站与负荷中心联系起来的变电站。一般汇集23个电源，起系统交换功率或使长距离输电线路分段的作用。,终端变电站：处于电力网末端的变电站，一般是降压变电站，也称为末端变电站。,四 电 力 网,2019/1/18,49,四

12、电 力 网,枢纽 变电站,中间 变电站,终端 变电站,2019/1/18,50,电力系统的特点,电能不能大量储存； 过渡过程十分短暂； 电力系统的地区性特点较强； 电能生产与国民经济各部门和人民生活有着极为密切的关系。,五 电 力 系 统,2019/1/18,51,对电力系统的基本要求,保证供电的安全可靠性； 保证良好的电能质量； 保证电力系统运行的稳定性； 保证运行人员和电气设备工作的安全； 提高电力系统运行的经济型,五 电 力 系 统,2019/1/18,52,1.历史及现状 2.中国电力工业展望 3.电力前沿技术 4.结语,六 我国电力现状与发展前景,2019/1/18,53,1. 历史

13、及现状,我国电力工业的发展经历了一个曲折的过程 直到1949年，全国装机容量累计只有1850MW，年发电量为4.3109kWh，分别列世界第21位和第25位,六 我国电力现状与发展前景,2019/1/18,54,新中国成立后，电力工业发展经过的2个阶段： 19501978 年期间 东北、京津唐、华东、华中电网形成了220kV主干网架 建成中国第1条330 kV刘天关线路，将陕、甘、青电网互联，初步形成了西北电网 至1978年底，全国发电装机容量达到5712万kW，年发电量达到2566亿kW.h,六 我国电力现状与发展前景,2019/1/18,55,1978 年后 形成了华北、东北、华东、华中、

14、西北、川渝和南方联营等 7 个跨省区电网以及山东、福建、海南、新疆、西藏和台湾6个独立的省级电网 除西北电网最高电压等级为 330 kV 外，其它跨省电网和山东电网均以 500 kV 为主网架 到 2000年3月，全国发电装机容量达到3亿 kW，年发电量达到11039亿kW.h ，装机容量和发电量跃居世界第2位,六 我国电力现状与发展前景,2019/1/18,56,三峡输变电工程的建成，加上华东、华中、重庆和四川的500kV骨干网架，将形成稳固的三峡电网 金沙江下游的巨型电站溪洛渡和向家坝电站及其外送输变电工程建成后，与三峡电网相联，将形成以三峡电站为中心沿长江展开的我国中部电网,六 我国电力

15、现状与发展前景,2019/1/18,57,目前我国的电力工业已开始进入“大机组”、“大电网”、“超高压”、“高自动化”的发展新阶段。调度自动化、光纤通信、计算机控制等高新技术已在电力系统中得到了广泛的应用。 750kV电压等级的输电线路现已在西北地区投入运行 1000kV晋东南南阳荆门特高压交流试验示范工程,1. 历史及现状,六 我国电力现状与发展前景,2019/1/18,58,优先开发水电、积极发展火电、稳步发展核电、因地制宜地利用其他可再生能源发电，搞好水电的“西电东送”和火电的“北电南送”建设。,六 我国电力现状与发展前景,2019/1/18,59,2.中国电力工业展望,装机容量成倍增长 2020年达到900GW 大幅提高用于发电的能源比重 发电能源占一次能源消费的比重从目前32%提高到40%,六 我国电力现状与发展前景,2019/1/18,60,加强电源建设 继续发展火电 大力发展水电 加速核电国产化 加强新能源的开发力度 发电能源结构进一步优化 开发清洁发电能源，能源结构多元化,六 我国电力现状与发展前景,2019/1/18,61,六 我国电力现状与发展前景,2019/1/18,62,加强电网建设，实现全国联网，逐步发展跨国电网 加快城网、农网改造 引入电力市场，建立科学合理的电价机制 严格执行电力法，保证全社会用电，全心