1、.电力系统根底知识一、电力系统的构成一个完整的电力系统由分布各地的各种类型的发电厂、升 压和降压变电所、输电线路及电力用户组成，它们分别完成 电能的生产、电压变换、电能的输配及使用。二电力网、电力系统和动力系统的划分电力网：由输电设备、变电设备和配电设备组成的网络。 电力系统：在电力网的根底上加上发电设备。动力系统：在电力系统的根底上，把发电厂的动力局部例 如火力发电厂的锅炉、汽轮机和水力发电厂的水库、水轮机 以及核动力发电厂的反响堆等包含在的系统。三电力系统运行的特点一是经济总量大。目前，我国电力行业的资产规模已超过 2 万多亿，占整个国有资产总量的四分之一，电力生产直接影响着国民经济的安康
2、开展。二是同时性，电能不能大量存储，各环节组成的统一整体 不可分割，过渡过程非常迅速，瞬间生产的电力必须等于瞬 间取用的电力，所以电力生产的的发电、输电、配电到用户.word.zl.的每一环节都非常重要。三是集中性，电力生产是高度集中、统一的，无论多少个 发电厂、供电公司，电网必须统一调度、统一管理标准，统一管理方法;平安生产，组织纪律，职业品德等都有严格的要求。四是适用性，电力行业的效劳对象是全方位的，涉及到全 社会所有人群，电能质量、电价水平与广阔电力用户的利益 密切相关。五是先行性，国民经济开展电力必须先行。四、电力系统的额定电压电网电压是有等级的，电网的额定电压等级是根据国民 经济开展
3、的需要、技术经济的合理性以及电气设备的制造水 平等因素，经全面分析论证，由国家统一制定和公布的。我们国家电力系统的电压等级有 220/380V、3 kV、6 kV、10 kV、20 kV、35 kV、66 kV、110 kV、220 kV、330 kV、500 kV。随着标准化的要求越来越高，3 kV、6 kV、20 kV、66 kV 也很少使用。供电系统以 10 kV、35 kV、为主。输配电系统以 110 kV 以上为主。发电机过去有 6 kV 与 10 kV 两种，现在以 10 kV 为主，低压用户均是 220/380V。用电设备的额定电压和电网的额定电压一致。实际上， 由于电网中有电压
4、损失，致使各点实际电压偏离额定值，为了保证用电设备的良好运行，显然，用电设备应具有比电网 电压允许偏差更宽的正常工作电压围。发电机的额定电压一 般比同级电网额定电压要高出 5%，用于补偿电网上的电压损失。变压器的额定电压分为一次和二次绕组。对于一次绕 组，当变压器接于电网末端时，性质上等同于电网上的一个负荷(如工厂降压变压器)，故其额定电压与电网一致，当变压器接于发电机引出端时(如发电厂升压变压器)，那么其额定电压应与发电机额定电压一样。对于二次绕组，考虑到变压器承载时自身电压损失(按 5%计)，变压器二次绕组额定电压应比电网额定电压高 5%，当二次侧输电距离较长时，还应考虑到线路电压损失(按
5、 5%计)，此时，二次绕组额定电压应比电网额定电压高 10%。五、电力系统的中性点运行方式在电力系统中，中性点直接接地或中性点经小阻抗小 电阻接地的系统称为大电流接地系统，中性点不接地或中 性点经消弧线圈接地的系统称为小电流接地系统。中性点的 运行方式主要取决于单相接地时电气设备绝缘要求及供电可靠性。各种运行方式优缺点比拟中性点直接接地方式：当发生一相对地绝缘破坏时，即构成单相短路，供电中断，可靠性降低。但是，该方式下非 故障相对地电压不变，电气设备绝缘水平可按相电压考虑。 我们国家的 220V/380V 和 110KV 以上级系统，都采用中性点直接接地，以大电流接地方式运行。中性点不接地或经
6、消弧线圈接地方式：当发生单相接地故 障时，线电压不变，而非故障相对地电压升高到原来相电压 的3 倍，供电不中断，可靠性高。我们国家的 10KV 和 35 KV 系统，都采用中性点不接地或经消弧线圈接地，以小电流接地方式运行。六、供电质量决定用户供电质量的指标为电压、频率和可靠性。1电压理想的供电电压应该是幅值恒为额定值的三相对称正弦电压。由于供电系统存在阻抗、用电负荷的变化和用电负荷 的性质等因素，实际供电电压无论是在幅值上、波形上还是 三相对称性上都与理想电压之间存在着偏差。1电压偏差：电压偏差是指电网实际电压与额定电压 之差，实际电压偏高或偏低对用电设备的良好运行都有影响。国家标准规定电压
7、偏差允许值为：a、35 千伏及以上电压供电的，电压正负偏差的绝对值之和不超过额定电压的10%；b、10 千伏及以下三相供电的，电压允许偏差为额定电压的7%。c、220 伏单相供电的，电压允许偏差为额定电压的+7%、-10%。计算公式电压偏差()(实际电压一额定电压)额定电压，最后乘以 1002电压波动和闪变：在某一时段，电压急剧变化偏离额定值的现象称为电压波动。当电弧炉等大容量冲击性负荷 运行时，剧烈变化的负荷电流将引起线路压降的变化，从而 导致电网发生电压波动。由电压波动引起的灯光闪烁，光通 量急剧波动，对人眼脑的刺激现象称为电压闪变。国家标准规定对电压波动的允许值为： 10KV 及以下为
8、2.5%35 至 110KV 为 2%220KV 及以上为 1.6%3高次谐波：高次谐波的产生，是非线性电气设备接到电网中投入运行，使电网电压、电流波形发生不同程度畸 变，偏离了正弦波。高次谐波除电力系统自身背景谐波外，主要是用户方面的 大功率变流设备、电弧炉等非线性用电设备所引起。高次谐波的存在降导致供电系统能耗增大、电气设备绝缘老化加 快，并且干扰自动化装置和通信设施的正常工作。4三相不对称：三相电压不对称指三个相电压的幅值和相位关系上存在偏差。三相不对称主要由系统运行参数不 对称、三相用电负荷不对称等因素引起。供电系统的不对称 运行，对用电设备及供配电系统都有危害，低压系统的不对 称运行
9、还会导致中性点偏移，从而危及人身和设备平安。电力系统公共连接点正常运行方式下不平衡度国家规定的允许值为 2，短时不得超过 4，单个用户不得超过 132. 供电频率允许偏差电网中发电机发出的正弦交流电每秒变的次数称为频率， 我国规定的标准频率 50HZ.我国国标规定，电力系统正常频率偏差允许值为0.1Hz， 实际执行中，当系统容量小于300Mv 时，偏差值可以放宽到0.5Hz。3. 供电可靠率供电可靠率是指供电企业某一统计期对用户停电的时间 和次数，直接反映供电企业的持续供电能力。供电可靠率反映了电力工业对国民经济电能需求的满足程度，已经成为衡量一个国家经济兴旺程度的标准之一；供 电可靠性可以用
10、如下一系列年指标加以衡量：供电可靠率、 用户平均停电时间、用户平均停电次数、用户平均故障停电次数等。国家规定的城市供电可靠率是 9996/100。即用户年平均停电时间不超过 3.5 小时；我国供电可靠率目前一般城市地区到达了 3 个 9即 99.9%以上，用户年平均停电时间不超过9 小时；重要城市中心地区到达了 4 个 9即 99.99%以上，用户年平均停电时间不超过 53 分钟。计算公式供电可靠率%=8760年供电小时-年停电小时/8760 最后乘以 100%用电负荷分类用电负荷：用户的用电设备在某一时刻实际取用的功率的 总和。电力负荷分类的方法比拟多，最有意义的是按电力系统中 负荷发生的时
11、间对负荷分类和根据突然中断供电所造成的损失程度分类。按时间对负荷分类1、顶峰负荷：是指电网或用户在一天时间所发生的最大负荷值。一般选一天 24 小时中最高的一个小时的平均负荷为最高负荷，通常还有 1 个月的日顶峰负荷、一年的月顶峰负荷等。2、最低负荷：是指电网或用户在一天 24 小时发生的用电量最低的负荷。 通常还有 1 个月的日最低负荷、一年的月最低负荷等。3、平均负荷：是指电网或用户在某一段确定时间阶段的 平均小时用电量。按中断供电造成的损失程度分类1、一级负荷：突然停电将造成人身伤亡或引起对周围环境的严重污染，造成经济上的巨大损失，如重要的大型设备 损坏，重要产品或重要原料生产的产品大量
12、报废，连续生产 过程被打乱，需要很长时间才能恢复生产；以及突然停电会 造成社会秩序严重混乱或在政治上造成重大不良影响，如重 要交通和通信枢纽、国际社交场所等的用电负荷。2、二级负荷：突然停电将在经济上造成较大损失，如生产的主要设备损坏，产品大量报废或减产，连续生产过程需 较长时间才能恢复；以及突然停电会造成社会秩序混乱或在 政治上造成较大影响，如交通和通信枢纽、城市主要水源， 播送电视、商贸中心等的用电负荷。3、三级负荷：不属于一级和二级负荷者。七、变电所变电所是联接电力系统的中间环节，用以聚集电源，升降 电压和分配电力。变电所的主接线变电所的主接线是电气设备的主体，由其把发电机、变压器、断路
13、器、隔离开关等电气设备通过母线、导线有机的连 接起来，并配置各种互感器、避雷器等保护测量电器，构成 聚集和分配电能的系统。变电所主接线的形式与变电所设备的选择、布置、运行的 可靠性和经济性以及继电保护的配置都有密切的关系，它是 变电所设计的重要环节。在拟定变电所主接线方案时，应满 足可靠、简单、平安、运行灵活、经济合理、操作维护方便 和适应开展等根本要求。八、电源电源主要由发电机产生，目前世界上的发电方式主要有火 力发电、水力发电和核电。其它小容量的有风能、地热能、 太阳能、潮汐等。1、火电：利用煤、石油和天然气等化石燃料所含能量发 电的方式统称为火力发电。按发电方式，火力发电分为燃煤汽轮机发
14、电、燃油汽轮机 发电、燃气蒸汽联合循环发电和燃机发电等。火力发电厂简称火电厂，是利用煤、石油、天然气或其他 燃料的化学能生产电能的工厂。火电厂主要组成为:(1)、锅炉及附属设备，确保燃料的化学能转化为热能。 (2)、汽轮机及附属设备，确保热能变为机械能。(3) 、发电机及励磁机，确保机械能变为电能。(4) 、主变压器，把电能提升为高压电输送给输电线路。火力发电的优势是：早期建立本钱低，发电量稳定，一年四季均匀生产，所以在世界各国的电力生产中都占主要地 位，一般在 70%左右。火力发电的缺点是：所用的煤、油、气等是不可再生资源， 虽然储量多，始终会枯竭，污染严重。一方面是煤炭资源丰富，二一方面是
15、其它资源转换为油、 气、化学能等本钱高,我们国家火电是以煤电为主，油、气、 化学能等火电是限制性的方案性开展。2、水电：水力发电是利用循环的水资源进展,主要利用阶梯交接、河流落差大的优势,以产生强大的水能动力,用于发电, 属于生态环保发电类型。水电最大的优势是：环保、发电本钱低、调峰能力强可 以根据负荷随时调整发电量。水力发电的缺点是前期建立本钱高、时间长，年发电量不 均匀，所以一般水电发电量只能占总量的 30%左右及以下。水力发电厂根据水力枢纽布置不同,主要可分为堤坝式、引水式、混合式等。主要由挡水建筑物(大坝)、泄洪建筑物(溢洪道或闸)、引水建筑物(引水渠或隧洞，包括调压井)及电站厂房(包
16、括尾水渠、升压站)四大局部组成。3、核电：核电站只需消耗很少的核燃料，就可以产生大量的电能，每千瓦时电能的本钱比火电站要低 20%以上。核电站还可以大大减少燃料的运输量。例如，一座 100 万千瓦的火电站每年耗煤三四百万吨，而一样功率的核电站每年仅 需铀燃料三四十吨，运输量相差 1 万倍。核电的另一个优势是干净、无污染，几乎是零排放。用核 电取代火电，是世界开展的大趋势。核电的缺点是早期建立 本钱高，技术要求高，平时故障少，一旦发生大故障如核 泄漏，将是消灭性的大灾难。从 1954 年前联建成世界上第一座试验核电站、1957 年美国建成世界上第一座商用核电站开场，核电产业已经过了几十年的开展，
17、装机容量和发电量稳步提高。截止到 2004 年底， 全世界有 31 个国家已经建成或正在建造核电机组，其中正在运行的核电机组 440 台，在建机组 26台。2004 年世界核发电量 26186 亿千瓦时，占世界总发电量的 16%。各国由于情况不同，核发电量占各自总发电量的比重相差较大：其中法国最大为 78.1%，国 38%，美国 19.9%， 日本 29.3%，英国 19.4%，日本 29.3%，印度 2.8%。一是核心技术方面方面的问题容易受外国控制，二是核泄漏的方面的问题，中国对核发电一直是走保守的限制 性开展道路，按照规划，即使到 2021 年，中国的核发电最多也只占总量的 40/0。4
18、、风电的优势是环保，缺点是占地面积大，发电不稳定，不能建大中型发电厂，所以风力发电开展非常缓慢，到现在 全国装机容量不到 50 万千瓦，最大发电机组仅 750 千瓦。核电的相关报道1985 年中国开场兴建第一座核电站山核电站，容量 30 万千瓦，压水堆型，自行设计、制造、施工，局部设备进口。1991 年 12 月 15 日并网发电，1994 年 4 月 1 日商业运行， 1995 年 7 月 1 日通过国家验收。目前正扩建二期工程二台国产 60 万千瓦核电机组，和三期工程二台自加拿大引进的重水堆型 70 万千瓦核电机组。大亚湾核电站，是中国兴建的第二座大型核电站，引进英、 法两国设备，安装二台
19、 90 万千瓦压水堆型核电机组。1988 年 8 月 8 日浇注第一罐混凝土，1993 年 8 月 31 日一号机组平网发电，1994 年 2 月 1 日商业运行；二号机组于 1994 年 5 月 6 日商业运行。目前在建的工程有：大亚湾第二核电站 岭澳核电站，安装四台压水堆型 100 万千瓦核电机组；核电站，由俄罗斯引进二台 100 万千瓦核电机组；省规划建立第三座核电站，即核电站，安装 6 台 100 万千瓦核电机组。目前中国核电装机容量仅占全国发电装机容量的 0.76%， 发电量仅占总发电量的 1.2%。风电的相关报道中国风力资源约为 2.53 亿千瓦，可开发量达 1.6 亿千瓦。199
20、8 年末，全国近 20 个风电场，装机总容量为 22.36 万千瓦。目前全国最大，也是亚洲最大的风电场是 XX 达坂城风力发电场，装有 300、500、600 千瓦风电机组共 111 台，总容量 5. 75 万千瓦。辉腾锡勒风电场，装有42 台 600 千瓦及 10 台 550 千瓦风电机组，总容量 3.07 万千瓦。临海括苍山风电场， 装有 33 台 600 千瓦风电机组，总容量 1.98 万千瓦。目前中国风电装机容量仅占可开发量的千分之一点四，有广阔的开 展前景。地热发电的相关报道中国地热资源也很丰富，且分布面甚广。第一座地热电站 建于丰顺县邓屋村于 1970 年建成，机组容量100 千瓦
21、。1971 年至 1975 年在省宁乡县灰场镇建成 300 千瓦地热电站。目前中国最大的地热电站是羊八井地热电站，装机总容量达 2.51 8 万千瓦，1975 年开场兴建，1977 年一号机 1000 千瓦机组发电，以后续建 7 台 3000 千瓦和 1 台 3180 千瓦地热机组，至 1 992 年全部建成。那曲地热电厂系联合国开发署援建工程， 安装 3 台 1000 千瓦地热机组，于 1992 年全部建成。潮汐能发电的相关报道中国拥有 500 千瓦以上的潮汐能电源点有 191 处，可开发的潮汐电站装机总容量可达 2158 万千瓦，年发电量可达 619 亿千瓦时，主要分布在湾、长江北口、乐清
22、湾三区。中国第一座潮汐电站是 1959 年 9 月建成的临海潮汐电站，安装 2 台60 千瓦机组。中国最大的潮汐电站是温岭县江厦潮汐试验电站，总容量 3900 千瓦，一号机 500 千瓦于 1980 年 5 月 4 日发电。目前中国已建成 7 座潮汐电站，最大的装机 5000 千瓦和 3 座波力实验电站 40 千瓦。正在兴建 2 座波力试验电站， 装机容量 200 千瓦和潮汐电站一座 70 千瓦。太阳能发电的相关报道中国第一座大功率的太阳能发电站建于巴林右旗古力古台村，功率 560 瓦，于 1982 年 10 月 11 日投运。在已建成二座 10 千瓦、一座 20 千瓦和一座 25 千瓦的光伏
23、电池电站。中国最大的太阳能光能发电站，建于海拔 4300 米的革吉县，总功率 10088 瓦。正方案在兴建一座 3.5 万千瓦的太阳能发电站。九、中国的电力起步1879 年，美国的著名创造家爱迪生创造了电灯，很快把神秘的电和人类的生活联系了起来。19 世纪 90 年代，三相交流输电系统研制成功，并很快取代了直流输电，成为电力系统大开展的里程碑，吹响了工业 革命的号角。清光绪五年四月初八1879 年 5 月 28 日，公共租界工部局电气工程师毕晓浦，在虹口乍浦路的一座仓库里，用 7.46 千瓦的蒸汽机带动自激式直流发电机，将发出的电能点燃碳极弧光灯。这是中华上点亮的第一盏电灯。1882 年，英国
24、人在上京路创办了第一家发电厂，容量 12 千瓦，这就是中国的第一座发电厂。这座电厂的出现，比全球率先使用弧光灯的巴黎北火车站电厂晚 7 年，比伦敦霍尔蓬高架路电厂晚 6 个月，却比纽约珠街电厂早 2 个月，比俄国彼得堡电厂早 1 年，就用电来说，中国也属于最早使用电的国家之一。中国人自办电气事业，约始于 1888 年。当年 7 月 23 日， 两广总督之洞从国外购入 1 台发电机和 100 盏电灯，安装在衙门旁发电，供衙门照明。1890 年，一些官僚、富商家庭开场使用白炽灯照明。20 世纪初，中国的电力开展出现了第一波热潮。1903 年大照电灯公司成立。1905 年北平京师华商电灯成立。XX、
25、上市、汉口、等地的华人也先后开办电力事业。1904 年，处于日本殖民统治下的建成中国最早的水电站龟山水电站，装机容量 600 千瓦。石龙坝水电站也在 1912 年建成发电，随之出现了我国第一条 22 千伏输电线路。由于历经战乱，旧中国的电力始终缓慢开展。十、新中国的电力开展电力工业素有国民经济“先行官之称。新中国成立 50多年来，电力工业迅速开展。从 1996 年起，我国电力装机容量、发电量和用电量一直保持世界第二位，仅次于美国。据统计，1949 年，全国电力装机容量只有185 万千瓦，年发电量 43 亿千瓦时，分别位居世界第位和位。新中国成立后，我国电力工业迅速开展。到 1978 年，全国电
26、力装机容量已达 5712 万千瓦，比 1949 年增长近倍； 年发电 2566 亿千瓦时，增长近 59 倍。改革开放后，我国电力工业连续跃上两个台阶：1987 年， 电力装机容量达亿千瓦，1995 年突破亿千瓦，2000 年突破 3 亿千瓦，2003 年接近 4 亿千瓦，2005 年突破 5 亿千瓦其中水电装机容量到达 1 亿千瓦，2006 年突破 6 亿千瓦，20 07 年突破 7 亿千瓦，2021 年接近 8 亿千瓦。1988 年，全社会用电量 5358 亿千瓦时，1996 年突破 1 万亿千瓦时，2004 年突破 2 万亿千瓦时，2021 年到达 34268 亿千瓦时。装机容量的高速增长期是 20042021，全社会用电量的高速增长期是 20032007，装机容量最多的是 2006 年，超过 1 亿，超过总装机容量的百分之二十。全社会用电量增长最快的是 2007 年，比2006 年增加了 4198 亿千瓦时，增加了百分之十五
