電力工程基礎(chǔ)培訓(xùn)教學(xué)課件(60張)

1、第一章 電力工程基礎(chǔ)我國電力工業(yè)概況電力系統(tǒng)的組成與基本要求（重點）電能質(zhì)量指標(biāo)電力系統(tǒng)電壓等級（重點）11.1 電力工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中的地位1.1.1 電力工業(yè)的地位一次能源（化學(xué)能、水能、原子能、風(fēng)能、太陽能、地?zé)崮艿龋?電能（二次能源）電能的優(yōu)點：（1）易于轉(zhuǎn)換；（2）適合遠(yuǎn)距離輸送（“西電東送”工程）；（3）便于控制；（4）清潔能源。2一、電力工業(yè)的地位（1）現(xiàn)代社會的主要能源和動力（2）人均用電量反映了一個國家的現(xiàn)代化水平2007年我國發(fā)電量32559億千瓦時(kW.h)，人均2504kW.h。 資料：2006年各國年人均用電量挪威:23850kW.h 瑞典:15015kW.h美國:1

2、1623kW.h 比利時:7300kW.h 瑞士:6635kW.h 法國:6495kW.h 丹麥:5865kW.h 奧地利:6165kW.h德國:5835kW.h 英國:5320kW.h 世界人均:2400kW.h 3二、我國電力工業(yè)發(fā)展概況1.電源（發(fā)電）2007年底數(shù)據(jù)裝機(jī)容量：7.13億千瓦（比06年增14.36%） 其中：水電1.4526億千瓦，占20.36% 火電5.5442億千瓦，占77.73% 核電885萬千瓦，占1.24% 風(fēng)電483.17萬千瓦(比06年底增158.4%） 發(fā)電量：32559億千瓦時（比06年增長14.44%） 4二、我國電力工業(yè)發(fā)展概況我國電源發(fā)展戰(zhàn)略：優(yōu)先

3、發(fā)展水電，適度發(fā)展核電，積極發(fā)展新能源發(fā)電。2.電網(wǎng)已形成500kV主干網(wǎng)正負(fù)800kV特高壓直流輸電示范工程(云南廣東)高壓直流輸電：500kV直流輸電網(wǎng)(問：高壓直流輸電有什么優(yōu)點？如何進(jìn)行ACDCAC變換？)西電東送工程：“十一五”期間投資6000多億元56電網(wǎng)互聯(lián)2010年：形成以三峽電站為中心，連接華中、華東、川渝三個地區(qū)電網(wǎng)的中部電網(wǎng)。屆時，全國將形成北、中、南三大互聯(lián)電網(wǎng)的格局。2020年：形成除新疆、西藏、臺灣之外的，以三峽電網(wǎng)為中心的全國統(tǒng)一聯(lián)合電網(wǎng)。21世紀(jì)：在北、中、南三大電網(wǎng)的基本格局下，逐步形成全國聯(lián)合大電網(wǎng)。與此同時，在21世紀(jì)將形成與周邊國家互聯(lián)的亞洲東部聯(lián)合電網(wǎng)

4、。 2010年全國裝機(jī)容量達(dá)到8億kW，2020年達(dá)到11億kW 。 世紀(jì)發(fā)展目標(biāo)7三、我國的電力市場電力改革廠網(wǎng)分開：電源（如大唐）、 電網(wǎng)（國家電力公司）電力市場 1998年，成立了國家電力公司，提出“廠網(wǎng)分開”，建立電力市場，實行“競價上網(wǎng)”的改革方案。上海、浙江、山東作為首批改革試點，東北三省緊隨其后，到2010年，全面實行“廠網(wǎng)分開、竟價上網(wǎng)”。2010年后，實現(xiàn)發(fā)、輸、配三個環(huán)節(jié)分開，建立規(guī)范有序的電力市場，在更大范圍內(nèi)引入競爭機(jī)制。8中國大唐集團(tuán)公司9中國華能集團(tuán)10中國華電集團(tuán)11中國國電集團(tuán)12中國電力投資集團(tuán)公司13海南電網(wǎng)湖北省、河南省、湖南省、江西省、四川省、重慶市電網(wǎng)

5、 141.2 各類發(fā)電廠生產(chǎn)過程簡介1.火電廠的組成： 電力系統(tǒng)：發(fā)電機(jī)、變壓器、輸電線路等一、火電廠燃燒系統(tǒng)（鍋爐）：燃料灰渣，風(fēng)（空氣）煙氣汽水系統(tǒng)（汽輪機(jī)）：水 蒸汽、循環(huán)水（冷水 熱水）2.火電廠的生產(chǎn)過程 如圖15161718汽輪機(jī)-發(fā)電機(jī)組外觀193火電廠是我國目前最主要的電源，比例大于77%。 4火力發(fā)電存在的問題5今后火電建設(shè)的重點采用高參數(shù)、大容量、高效率的設(shè)備。開發(fā)清潔煤燃燒發(fā)電、天然氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電。鼓勵熱電聯(lián)產(chǎn)。加強(qiáng)煤炭基地的礦口電廠建設(shè)。安全問題：采礦和運輸中的安全性災(zāi)難等 。環(huán)境問題：酸雨、溫室效應(yīng)、可吸入顆粒物等。效率問題：凝汽式火電廠效率為40%，熱電廠為60

6、%70%。張家口發(fā)電總廠20 張家口發(fā)電總廠成立于1988年8月，由下花園發(fā)電廠和沙嶺子發(fā)電廠合并而成，位于張家口市東南14km，距首都北京170km，距煤都大同180km。發(fā)電廠總裝機(jī)容量240萬千瓦（8300MW），通過500kV雙回線向北京供電，同時兼顧地方用電，擔(dān)負(fù)著北京地區(qū)1/4電力負(fù)荷的供電任務(wù)。張家口發(fā)電總廠夜景廠區(qū)景色汽輪機(jī)房21二、水電站1.水能水輪機(jī)發(fā)電機(jī)（最大單機(jī)容量70萬kW,三峽水電站26臺70萬kW機(jī)組）2.發(fā)電容量:P=9.8QH Q流量（立方米/秒）；H落差(m) 機(jī)組效率（0.8-0.85)3.水電站類型 堤壩式水電廠引水式水電廠抽水蓄能電站壩后式：如三門峽、

7、劉家峽、丹江口、三峽水電站河床式：如葛洲壩水電站 4水電廠的組成：水庫、水輪機(jī)、電力系統(tǒng)225水電廠的生產(chǎn)過程236水電廠是我國目前最重要的電源之一，比例大于20%。 7水力發(fā)電的優(yōu)點是最干凈的能源之一。是最廉價的能源之一：無需燃料、無環(huán)境污染、生產(chǎn)效率高、發(fā)電成本低、運行維護(hù)簡單。綜合水利工程：可同時解決發(fā)電、防洪、灌溉、航運、水產(chǎn)養(yǎng)殖等問題。 特殊的水電廠：抽水蓄能電廠，起“削峰填谷”作用。248水力發(fā)電存在的問題建設(shè)問題：投資大、工期長，存在庫區(qū)移民、淹沒耕地、破壞人文景觀、破壞自然生態(tài)平衡等問題。運行問題：發(fā)電量受氣象、水文、季節(jié)水量變化的影響較大，分豐水期和枯水期，出力不穩(wěn)定，增加電

8、力系統(tǒng)運行的復(fù)雜性。25三峽水電站26三峽水電站總裝機(jī)1820萬千瓦，年發(fā)電量847億千瓦時，是世界最大的水電站。圖為吊裝三峽左岸電站一臺水輪發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)輪（外徑10.6m，高5,3m，重450T)27金沙江溪洛渡水電站靜態(tài)投資503.4億元；設(shè)計裝機(jī)容量1260萬千瓦，居世界第三位。2013年6月首批機(jī)組發(fā)電，2015年竣工。 （效果圖）28巴西伊普諾水電站29柘林水電站30 三、核電廠1核電廠的能量轉(zhuǎn)換過程：核燃料的裂變能熱能機(jī)械能電能。2核電廠的組成：核反應(yīng)堆、汽水系統(tǒng)（汽輪機(jī)）、電力系統(tǒng) 3核反應(yīng)堆的分類：輕水堆（包括沸水堆和壓水堆）、重水堆和石墨冷氣堆等。 輕水碓核電廠生產(chǎn)過程示意圖

9、a）沸水碓 b）壓水碓熱力系統(tǒng)由單回路構(gòu)成，有可能使汽輪機(jī)等設(shè)備受放射性污染 由雙回路系統(tǒng)構(gòu)成，兩個回路各自獨立循環(huán)，不會造成設(shè)備的放射性污染。 314核電廠是我國目前最重要的電源之一，比例大于1%。 5核電迅速發(fā)展的原因核電是一種新型的巨大能源。煤、石油等火電燃料儲量有限，不可再生。發(fā)達(dá)國家的水資源已基本殆盡。一些資源貧乏國家“能源危機(jī)”，不得不發(fā)展核電。6. 核能發(fā)電的優(yōu)缺點 節(jié)省大量煤炭、石油等燃料，避免燃料運輸。不需空氣助燃，可建在地下、水下、山洞或空氣稀薄地區(qū)。 比火電廠造價高，但發(fā)電成本低30%50%，且規(guī)模越大越合算。 存在問題：放射性污染。 3233 四、其它新能源發(fā)電1太陽能

10、發(fā)電：太陽光能或太陽熱能電能太陽能發(fā)電系統(tǒng)的組成太陽能發(fā)電的特點是一種取之不盡、用之不竭的廉價能源。不需要燃料、生產(chǎn)成本低、不產(chǎn)生污染受季節(jié)、晝夜、地理和氣象條件的影響較大 。光電板控制器逆變器配電線路負(fù)載蓄電池34太陽能光伏電源在西部地區(qū)應(yīng)用廣泛。（青海、新疆）我國首座太陽能發(fā)電廠 ： 2005年10月29日在南京江寧發(fā)電成功，發(fā)電量只有70kW。2風(fēng)力發(fā)電：風(fēng)力的動能 機(jī)械能電能風(fēng)力發(fā)電的特點西部地區(qū)的風(fēng)能資源占全國的50%以上 。（青海、甘肅、新疆、內(nèi)蒙、云南、西藏等）是一種取之不盡、用之不竭的自然能源。不需要燃料、沒有污染、運行成本低。有一定的隨機(jī)性和不穩(wěn)定性，因此必須配有蓄能裝置。3

11、5達(dá)板城風(fēng)力發(fā)電廠裝機(jī)容量7.23萬千瓦，占全國的30%。新疆達(dá)板城風(fēng)電廠363地?zé)岚l(fā)電：地?zé)崮茈娔茈娔苌a(chǎn)過程：與火電廠相似，用地?zé)峋〈仩t設(shè)備。地?zé)豳Y源的開發(fā)利用在西部地區(qū)已取得了良好的效益。 西藏羊八井電廠4潮汐發(fā)電：海水漲潮或落潮的動能或勢能電能 。我國正在運行發(fā)電的潮汐電站共有8座（浙江4座，山東、江蘇、廣西、福建各1座）江廈潮汐電站37 羊八井電廠是我國最大的地?zé)犭姀S，總裝機(jī)容量為25.18MW，水溫約150，擔(dān)負(fù)拉薩地區(qū)50%的供電任務(wù)。電站由5眼地?zé)峋┧?，單井產(chǎn)量為75160立方米小時。羊八井地?zé)犭姀S 羊八井地?zé)釡厝?8 江廈潮汐電站是中國第一座雙向潮汐電站，位于浙江省溫嶺

12、市樂清灣北端江廈港。1980年5月第一臺機(jī)組投產(chǎn)發(fā)電。電站裝有雙向貫流式機(jī)組6臺，總裝機(jī)容量3200干瓦，年發(fā)電量600萬度，可晝夜發(fā)電1415小時 。規(guī)模僅次于法國郎斯潮汐電站、加拿大芬地灣安娜波利斯潮汐電站，居世界第三。391.3 電力系統(tǒng)的組成發(fā)電廠用戶變電站40 一、電力系統(tǒng)的組成 發(fā)電廠 電力網(wǎng) 電力用戶或者說：由發(fā)電廠、電力網(wǎng)和電力用戶就構(gòu)成了電力系統(tǒng)。電力系統(tǒng)示意圖如圖所示。1. 電力系統(tǒng) 電力系統(tǒng)是指完成電能生產(chǎn)、輸送、分配和消費的統(tǒng)一整體。41 電力系統(tǒng)示意圖工業(yè)企業(yè)供電系統(tǒng)42 通常將220kV及以上的電力線路稱為輸電線路，110kV及以下的電力線路稱為配電線路。配電線路又

13、分為高壓配電線路（110kV）、中壓配電線路（635kV）和低壓配電線路（380/220V）。地方電力網(wǎng)：電壓等級在35kV及以上、供電半徑在50km以內(nèi)的電力網(wǎng);區(qū)域電力網(wǎng)：電壓等級在110220kV、供電半徑超過50km的電力網(wǎng);超高壓遠(yuǎn)距離輸電網(wǎng)：電壓等級為330500kV的電力網(wǎng)，一般由遠(yuǎn)距離輸電線路連接而成超過300km 。發(fā)電廠：生產(chǎn)電能，將一次能源轉(zhuǎn)換成二次能源（電能），分為火、水、核、風(fēng)、太陽、地?zé)岬劝l(fā)電廠。電力網(wǎng)：由不同電壓等級的輸電線路和變壓器組成，可分為地方電力網(wǎng)、區(qū)域電力網(wǎng)及超高壓遠(yuǎn)距離輸電網(wǎng)三種類型。43變電所：是變換電能電壓和接受分配電能的場所。分為樞紐變電所、中間

14、變電所和終端變電所等。配電所：只接受和分配電能，不變換電壓。電力用戶：消耗電能，將電能轉(zhuǎn)換成其他形式能量。2工業(yè)企業(yè)供電系統(tǒng) 工廠供配電系統(tǒng)由總降壓變電所、高壓配電線路、車間變電所、低壓配電線路及用電設(shè)備組成。 總降壓變電所：將35110kV的供電電壓變換為610kV的配電電壓，給廠區(qū)各車間變電所或高壓電動機(jī)供電。 樞紐變電所：電壓等級高，變壓器容量大，進(jìn)出線回路數(shù)多，由大電網(wǎng)供電，高壓側(cè)電壓為330500kV，全所停電后，將引起整個系統(tǒng)解列甚至瓦解；中間變電所：由發(fā)電廠或樞紐變電所供電，高壓側(cè)電壓為110220kV，全所停電后，將使該地區(qū)中斷供電；終端變電所：是電網(wǎng)的末端變電所，主要由中間變

15、電所供電，其高壓側(cè)為10110kV，全所停電后，將使用戶中斷供電。 車間變電所：將610kV的電壓降為380/220V，再通過車間低壓配電線路，給車間用電設(shè)備供電。 44熱力網(wǎng)水庫23kV鍋爐10kV10kV工業(yè)用戶220/380V商業(yè)用戶反應(yīng)堆23kV220kV110kV500kV樞紐變電所區(qū)域電力網(wǎng)中間變電所地方電力網(wǎng)終端變電所超高壓電網(wǎng)45二、組成電力系統(tǒng)運行的優(yōu)點1.合理利用資源：礦口電廠；豐水期與枯水期2.減少了總裝機(jī)容量3.提高了供電可靠性：互為備用4.可采用大容量機(jī)組461.4 對電力系統(tǒng)運行的基本要求一、電力系統(tǒng)的基本特點1.同時性：電能不能大量儲存（抽水蓄能電站）2.過渡過程

16、十分短暫3 較強(qiáng)的地區(qū)性特點4.與國民經(jīng)濟(jì)和人民生活關(guān)系密切，影響巨大。資料：03年北美大停電事故，持續(xù)29個小時的大面積停電，給5000萬美國人和加拿大人的生活帶來極大不便，造成的經(jīng)濟(jì)損失達(dá)300億美元。47二、對電力系統(tǒng)的基本要求 一級負(fù)荷：兩個獨立電源供電 可靠 二級負(fù)荷：雙電源、雙回線、專線 三級負(fù)荷：無特殊要求 優(yōu)質(zhì)：U，f 經(jīng)濟(jì)481.5 電力系統(tǒng)的質(zhì)量指標(biāo)電壓、波形、頻率一、電壓1.電壓偏移定義:指電網(wǎng)實際電壓偏離額定值原因：負(fù)荷變化線路電壓損失變化負(fù)荷端電壓偏離額定值危害：例如對電動機(jī),U Mn,I過熱要求：35kV及以上，5%;10kV及以下， 7%；低壓照明， +5%-10

17、%49一、電壓1.電壓偏移抑制措施減少系統(tǒng)阻抗:增大導(dǎo)線截面,并列（聯(lián)）三相負(fù)荷平衡：低壓電網(wǎng)無功補償：減少Q(mào)的傳輸，降低線路電壓損耗變壓器調(diào)壓：有載調(diào)壓變壓器、無載調(diào)壓變壓器502.電壓波動定義：電網(wǎng)電壓的快速變化原因：負(fù)荷急劇變化，如電動機(jī)起動、電焊機(jī)、電弧爐，引起線路電壓損耗快速變化后果：白熾燈閃爍、同步電動機(jī)轉(zhuǎn)子振動抑制措施：（1）專線、專用變壓器 （2）動態(tài)無功補償51*電壓閃變：更為快速的變化*電壓跌落：電壓在幾ms內(nèi)降到70%以下3.諧波nf(n=2,3,4,),f為基波原因：非線性元件（如電力電子裝置、電焊機(jī)、電解等）諧波電流（電壓）波形畸變危害電機(jī)、變壓器鐵心過熱附加功率損耗

18、：電流有效值增大，電阻趨膚效應(yīng)增強(qiáng)電容器過熱：Xc=1/CI過熱電子設(shè)備工作不正常523.諧波抑制措施增加整流器的相數(shù)：如12相整流動態(tài)補償（SVC）有源濾波器（APF）：產(chǎn)生與諧波源相反的高次諧波二、頻率工頻（工業(yè)頻率）：50Hz。當(dāng)系統(tǒng)P變化時，f也變化。頻率偏差的影響：造紙、織布、電子設(shè)備要求：（0.20.5Hz)措施：發(fā)電廠調(diào)頻，變電站低頻減載531.6 電力系統(tǒng)的接線方式和電壓等級一、電力系統(tǒng)接線方式 放射式 開式 干式 鏈?zhǔn)?特點：單端電源、運行簡單、供電可靠性低 環(huán)式（環(huán)網(wǎng)） 閉式 兩端供電 復(fù)雜閉式 54優(yōu)點：簡單明了、運行方便，投資費用少。缺點：供電的可靠性差。 優(yōu)點：供電可

19、靠性高55二、電力系統(tǒng)的電壓等級1.額定電壓的國家標(biāo)準(zhǔn)56用電設(shè)備的額定電壓：與同級電網(wǎng)的額定電壓相同。發(fā)電機(jī)的額定電壓：比同級電網(wǎng)的額定電壓高出5%，用于補償線路上的電壓損失。電力網(wǎng)的額定電壓：我國高壓電網(wǎng)的額定電壓等級有3kV、6 kV、10 kV、35 kV、63 kV、110 kV、220 kV、330 kV、500 kV等。2.額定電壓的確定57變壓器的二次繞組：對于用電設(shè)備而言，相當(dāng)于電源。變壓器的額定電壓變壓器的一次繞組：相當(dāng)于是用電設(shè)備，其額定電壓應(yīng)與電網(wǎng)的額定電壓相同。注意：當(dāng)變壓器一次繞組直接與發(fā)電機(jī)相連時，其額定電壓應(yīng)與發(fā)電機(jī)的額定電壓相同。當(dāng)變壓器二次側(cè)供電線路較長時：

20、應(yīng)比同級電網(wǎng)額定電壓高10% 當(dāng)變壓器二次側(cè)供電線路較短時：應(yīng)比同級電網(wǎng)額定電壓高5%其中5%用于補償變壓器滿載供電時一、二次繞組上的電壓損失； 另外5%用于補償線路上的電壓損失，用于35kV及以上線路。(Us%7)可以不考慮線路上的電壓損失，只需要補償滿載時變壓器繞組上的電壓損失即可，用于10kV及以下線路。58發(fā)電機(jī)G的額定電壓：UNG=1.0510=10.5（kV） 變壓器T1的額定電壓： U1N=10.5（kV） U2N=1.1110=121（kV）變壓器T1的變比為：10.5/121kV變壓器T2的額定電壓：U1N=110（kV） U2N=1.056=6.3（kV）變壓器T2的變比為

21、：110/6.3kV例1-1 已知下圖所示系統(tǒng)中電網(wǎng)的額定電壓，試確定發(fā)電機(jī)和變壓器的額定電壓。T1GT2110kV10kV6kV變壓器T1的一次繞組與發(fā)電機(jī)直接相連，其一次側(cè)的額定電壓應(yīng)與發(fā)電機(jī)的額定電壓相同變壓器T1的二次側(cè)供電距離較長，其額定電壓應(yīng)比線路額定電壓高10%變壓器T2的二次側(cè)供電距離較短，可不考慮線路上的電壓損失59三、電壓等級的選擇輸送容量（供電容量）輸送距離（供電距離）電壓等級60讀一本好書，就是和許多高尚的人談話。-歌德書籍是人類知識的總結(jié)。書籍是全世界的營養(yǎng)品。-莎士比亞書籍是巨大的力量。-列寧好的書籍是最貴重的珍寶。-別林斯基任何時候我也不會滿足，越是多讀書，就越是深刻地感到不滿足，越感到自己知識貧乏。-馬克思書籍便是這種改造靈魂的工具。人類所需要的，是富有啟發(fā)性的養(yǎng)料。而閱讀，則正是這種養(yǎng)料。-雨果喜歡讀書，就等于把生活中寂寞的辰光換成巨大享受的時刻。-孟德斯鳩如果我閱讀得和別人一樣多，我就知道得和別人一樣少。-霍伯斯英國作家讀書有