電力系統(tǒng)概述2

電力系統(tǒng)基礎(chǔ)梅慧蘭電氣工程教研室2013.2電力系統(tǒng)基礎(chǔ)參考教材電力系統(tǒng)基礎(chǔ)（第二版），楊以涵主編，中國電力出版社參考資料陳慈萱，電氣工程基礎(chǔ)，中國電力出版社范錫普主編，發(fā)電廠電氣部分，中國電力出版社韓禎祥主編，電力系統(tǒng)穩(wěn)定，水利電力出版社何仰贊等，電力系統(tǒng)分析，華中科技大學(xué)出版社考試方式：閉卷第一章電力系統(tǒng)概述能源---社會(huì)生產(chǎn)力的重要基礎(chǔ)；其種類以及利用形式多樣化：

汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)熱能——機(jī)械能——電能電能---現(xiàn)代社會(huì)最重要的二次能源；國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)、先行；各行各業(yè)的主要?jiǎng)恿?；人們現(xiàn)代化生活的質(zhì)量保障。第一章電力系統(tǒng)概述人類為何偏愛電能？-------電能的顯著優(yōu)點(diǎn)：潔凈（從使用的角度看）：無污染，保護(hù)環(huán)境。方便：輸送、分配、使用（能量形式轉(zhuǎn)化容易）。電氣化：機(jī)械化、自動(dòng)化，提高產(chǎn)品質(zhì)量和勞動(dòng)生產(chǎn)率。節(jié)能：能耗小，能量轉(zhuǎn)換效率高（一次能源轉(zhuǎn)換為二次能源時(shí)）。第一章電力系統(tǒng)概述主要內(nèi)容1.1電力系統(tǒng)的能源構(gòu)成--發(fā)電廠1.2電力系統(tǒng)的形成1.3電力系統(tǒng)的負(fù)荷1.4電力系統(tǒng)運(yùn)行的特點(diǎn)及要求1.5電力系統(tǒng)的電壓等級(jí)及確定1.6我國電力工業(yè)的發(fā)展發(fā)電廠（發(fā)電站）（powerplant）：將自然界蘊(yùn)藏的各種一次能源轉(zhuǎn)換為電能(二次能源)的工廠。一次能源：不可再生能源：化石能源--煤炭、石油、天然氣；核能—鈾?？稍偕茉矗核?、風(fēng)能、太陽能、地?zé)帷⒊毕?.1電力系統(tǒng)的能源構(gòu)成—發(fā)電廠發(fā)電廠的種類：火力發(fā)電廠水力發(fā)電廠核電廠新能源電廠1.1電力系統(tǒng)的能源構(gòu)成—發(fā)電廠1.1電力系統(tǒng)的能源構(gòu)成—發(fā)電廠1.燃料：煤、石油或天然氣2.能量轉(zhuǎn)換過程化學(xué)能→熱能→機(jī)械能→電能(經(jīng)3次轉(zhuǎn)換)3.火電廠的組成：燃料系統(tǒng)、汽水系統(tǒng)、電力系統(tǒng)對應(yīng)的三大主機(jī)：鍋爐汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)

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火力發(fā)電廠—我國目前最主要電源，

比例大于70%火電廠生產(chǎn)流程簡圖4.火力發(fā)發(fā)電廠的分類類凝汽式火電廠廠凝汽式汽輪發(fā)發(fā)電機(jī)組，以以煤炭為主燃燃料，我國主主要形式，但但效率低（一般約37——50%）。生產(chǎn)過程示意意圖見圖1-1熱電廠同時(shí)供應(yīng)熱汽汽或熱水，即即有部分熱用用戶，熱效率率大大提高，，可提高至60～～70％，但受熱負(fù)荷限限制大（熱電電廠總是建在在熱用戶附近近，即供熱距距離有限）。。▉火力發(fā)電廠▉火力發(fā)電廠—凝汽式火火電廠生產(chǎn)過程示意意圖由于在凝汽器器中大量的熱熱量被帶循環(huán)環(huán)水帶走，因因此，凝汽式式火電廠的效率較低。▉火力發(fā)電廠相關(guān)概念：垃圾焚燒電廠廠：“環(huán)保”，，備受關(guān)注與與爭議。坑口電廠燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電電廠以天然氣為燃燃料，清潔、、啟動(dòng)速度快快，適于調(diào)峰峰荷。燃?xì)廨啓C(jī)的工工作原理與汽汽輪機(jī)相似，，不同僅在于于其工質(zhì)不是是蒸汽，而是是高溫高壓氣體體。廣州李坑垃圾圾焚燒發(fā)電廠廠▉火力發(fā)電廠▉火力發(fā)電廠5.火力發(fā)電存在在的問題▉水力發(fā)電廠—目前最重要要的電源之一一，比例大于于20%能量轉(zhuǎn)換過程程水能（勢能））→機(jī)械能（動(dòng)動(dòng)能）→電能能（只經(jīng)2次轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換）故而水電效率率遠(yuǎn)高于火電電，大中型水水電廠可達(dá)80—90%以上。2.發(fā)電容容量：取決于于流量和水位位差（落差/水頭頭）3.水電廠廠的組成：較火電廠簡單單水庫水輪機(jī)電力系統(tǒng)：發(fā)發(fā)電機(jī)、變壓壓器、輸電線線路▉水力發(fā)電廠4.水電廠廠的分類（1）根據(jù)集集中落差的方方式：三大類類--（堤）壩式在河流上的適適當(dāng)?shù)胤浇ㄖr河壩，形形成水庫，抬抬高上游水位位，使壩的上上、下游形成成大的水位差差，稱為堤壩壩式水電站。。適于河道坡降降較緩且流量量大的河段。。壩后式式：單獨(dú)獨(dú)筑壩壩，廠廠房在在壩后后，我國應(yīng)應(yīng)用最最多，如三峽、三門峽峽、丹江江口水電電廠等；；河床式：廠房和和壩成一一體，如如葛洲壩、西津水水電廠▉水力發(fā)電電廠—壩后式水水電廠壩后式▉水力發(fā)電電廠—河床式水水電廠▉水力發(fā)電電廠三門峽水水電廠三峽水電電站▉水力發(fā)電電廠葛洲壩葛洲壩大大江電廠廠廠房及及機(jī)組發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子（重792t、、直徑16.9m））▉水力發(fā)電電廠引水式修建引水水隧洞或或渠道，，直接引引水到河河段下游游，將天天然河道道的落差差集中進(jìn)進(jìn)行發(fā)電電。適于河流流上游河河床坡降降較陡或或河道多多彎曲時(shí)時(shí)。▉水力發(fā)電電廠混合式同時(shí)采用用壩和引引水道共共同集中中落差形形成水頭頭的水電開開發(fā)形式式，“壩壩-引水水”混合合式。。此外相關(guān)關(guān)概念：：梯級(jí)電站——同一河流流上，相相鄰聯(lián)系系比較緊緊密、互互相影響響比較顯顯著、地地理位置置相對比比較靠近近的水電站群群。下游各級(jí)級(jí)電站可可利用上上級(jí)電站站發(fā)電流流出的水水資源繼繼續(xù)發(fā)電電，如四四川的龍龍溪河梯梯級(jí)水電電站（4個(gè)梯級(jí)級(jí)）。▉水力發(fā)電電廠抽水蓄能能電站——利用電力力系統(tǒng)低低谷負(fù)荷荷時(shí)的剩剩余電力力抽水到到高處蓄蓄存，在在高峰負(fù)負(fù)荷時(shí)再再放水發(fā)發(fā)電的水水電站。。用作系統(tǒng)統(tǒng)的調(diào)峰填谷谷、調(diào)頻頻、緊急急事故備備用電源源。在以火電電、核電電為主的的電力系系統(tǒng)中，，建設(shè)適適當(dāng)比例例的抽水水蓄能電電站可以以提高系系統(tǒng)運(yùn)行行的經(jīng)濟(jì)濟(jì)性和可可靠性。。▉水力發(fā)電電廠“廣蓄”--廣廣州抽水水蓄能電電站上庫庫惠州抽水水蓄能電電站“惠蓄”（8×30萬KW，2011.6.15竣竣工）（2）根根據(jù)運(yùn)行行方式分分類：有調(diào)節(jié)水水電廠無調(diào)節(jié)水水電廠抽水蓄能能水電廠廠▉水力發(fā)電電廠▉水力發(fā)電電廠水力發(fā)電電的優(yōu)勢勢：------調(diào)調(diào)峰調(diào)頻頻、事故故備用、、核電配配套▉水力發(fā)電電廠水力發(fā)電電的問題題：▉水力發(fā)電電－三峽工程程（舉世無雙雙的水電電工程）壩高185m（（壩頂高高程，““185平臺(tái)””），大壩全全長2309m，正常蓄水水位175m，，總庫容容393億m3。淹沒面積積632km2，20個(gè)個(gè)縣市，，移民人人口113萬。。15回500kv交流流輸電線線和3回回±500kv直流輸輸電線路路，將成為為全國聯(lián)聯(lián)合電網(wǎng)網(wǎng)的中心心。03年完完成二期期目標(biāo)：：6.1下閘初初期蓄水水，6.16雙雙線五級(jí)級(jí)永久船船閘試通通航，7.10首臺(tái)70萬千千瓦機(jī)組組并網(wǎng)發(fā)發(fā)電。06年5.20，三峽峽大壩全全線貫通通。08.10月底底，26臺(tái)機(jī)組組全部提提前投入入商業(yè)運(yùn)運(yùn)行。三峽的建建成，奠奠定全國國聯(lián)網(wǎng)的的基礎(chǔ)：：▉水力發(fā)電電－三峽工程程（舉世無雙雙的水電電工程）▉核電廠—在總發(fā)發(fā)電量中中所占比比例不到到2%核電廠：：采用原子子核裂變變時(shí)釋放放出來的的能量來來發(fā)電的的電廠。。目前多建建在一次次能源短短缺的沿沿海經(jīng)濟(jì)濟(jì)發(fā)達(dá)地地區(qū)。（生產(chǎn)過過程類似似火電））可控核裂裂變裝置置，核心心部分▉核電廠—核電廠生生產(chǎn)過程程示意圖圖核電機(jī)組組與普通通火力發(fā)發(fā)電機(jī)組組：區(qū)別———僅在于于以核反反應(yīng)堆和和蒸汽發(fā)發(fā)生器替替代了鍋鍋爐設(shè)備備汽輪機(jī)、、發(fā)電機(jī)機(jī)及電氣氣設(shè)備與與普通火火電站基基本相同同▉核電廠我國已建建成的核核電站：秦山核電電站-我國第第一個(gè)核核電站位于浙江江嘉興杭杭州灣畔畔大亞灣核核電站—我國目目前最大大另外還有有江蘇田灣灣、嶺澳澳核電站站，總共擁有11臺(tái)核核電機(jī)組組、約870萬萬KW的的裝機(jī)容容量。▉核電廠核電在全全國總發(fā)發(fā)電量中中所占比比例超過過50%的國家家：法國（78.5％）、、立陶宛宛（69.6％％）、斯洛伐克克（56.1％％）、比比利時(shí)（（55.6％））世界核電電裝機(jī)容容量最多多的國家家---“前五五名”：：美國（約占全全世界1/4））法國日日本本俄俄羅斯斯德德國（2006年數(shù)數(shù)據(jù)）▉核電廠--核電為何何發(fā)展迅迅速？▉核電廠--核電的優(yōu)優(yōu)缺點(diǎn)核電的優(yōu)優(yōu)勢：科技水平平的發(fā)展展，核事事故相對對概率很很低（““百年難難遇”））——核電電是安全全的。▉核電廠--核電的優(yōu)優(yōu)缺點(diǎn)1986.4.26前前蘇聯(lián)聯(lián)（烏克克蘭）切切爾諾貝貝利核災(zāi)災(zāi)難7級(jí)—迄今最最嚴(yán)重，，放射污污染相當(dāng)當(dāng)于日本本廣島原原子彈爆爆炸的400倍倍以上1979.3.28美美國三三里島核核事故5級(jí)2011.3.12日日本福福島第一一核電站站事故提提升升至7級(jí)級(jí)▉分布式可可再生能能源發(fā)電電（新能源源發(fā)電））與傳統(tǒng)大型集中中式發(fā)電電相補(bǔ)充的的一個(gè)新新興領(lǐng)域域，未來來的重要要能源形形式，當(dāng)當(dāng)前國際際上研究究的熱點(diǎn)點(diǎn)。特點(diǎn)：裝機(jī)容量量?。ㄒ灰话銌螜C(jī)機(jī)容量不不超過6MW））分散性大大靠近負(fù)荷，就就地生產(chǎn)，就就地消費(fèi)、靈靈活性強(qiáng)。-----分布式發(fā)電系系統(tǒng)(DistributedGeneration，簡稱稱DG)▉分布式可再生生能源發(fā)電DG產(chǎn)業(yè)化面面臨的突出問問題：技術(shù)和資金目前成本高，，技術(shù)不完善善，缺乏競爭爭力，需要國國家政策性補(bǔ)貼。。典型的分布式式發(fā)電：小水電太陽能、風(fēng)能能、地?zé)帷⒑Ｑ笱竽埽ǔ毕?、生物質(zhì)能能發(fā)電▉分布式可再生生能源發(fā)電－－風(fēng)力發(fā)電----目前前各種可再生生能源技術(shù)中中發(fā)展最快、、技術(shù)最成熟熟、最具大規(guī)規(guī)模開發(fā)和商商業(yè)化前景的的產(chǎn)業(yè)，是最最有可能成為為主流電源的的可再生能源源技術(shù)之一。。▉分布式可再生生能源發(fā)電－－風(fēng)力發(fā)電風(fēng)力發(fā)電的原理：利用風(fēng)力帶動(dòng)動(dòng)風(fēng)車（風(fēng)輪輪/風(fēng)機(jī)）葉葉片旋轉(zhuǎn)，把把流動(dòng)空氣具具有的動(dòng)能轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為風(fēng)輪軸軸的機(jī)械能，，進(jìn)而帶動(dòng)發(fā)發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)發(fā)發(fā)電。依據(jù)目前的風(fēng)風(fēng)車技術(shù)，大大約是每秒三三米的微風(fēng)速速度，便可以以開始發(fā)電。。風(fēng)力發(fā)電沒有有燃料問題，，也不會(huì)產(chǎn)生生輻射或空氣氣污染。風(fēng)電的類型：：并網(wǎng)型－－規(guī)模大、、容量大，與與主電網(wǎng)相連連，可以得到到大電網(wǎng)的功功率支撐與補(bǔ)補(bǔ)償，近年風(fēng)風(fēng)電發(fā)展的主主方向。離網(wǎng)型：規(guī)模較小，，結(jié)合蓄電池池儲(chǔ)能或太陽陽能等其他發(fā)發(fā)電技術(shù)，多多用于解決偏偏遠(yuǎn)地區(qū)的供供電。▉分布式可再生生能源發(fā)電－－風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)發(fā)電系統(tǒng)：恒速恒頻和變變速恒頻風(fēng)力力發(fā)電系統(tǒng)恒速恒頻風(fēng)力力發(fā)電系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)換：風(fēng)吹動(dòng)風(fēng)機(jī)旋旋轉(zhuǎn)，風(fēng)能轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為機(jī)械能能，經(jīng)齒輪箱箱升速后帶動(dòng)動(dòng)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生生電能。特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、成成本低、運(yùn)行行可靠等；目前的主流，，但機(jī)組整體體效率較低。?；窘Y(jié)構(gòu)如圖示：分布式可再生生能源發(fā)電－－風(fēng)力發(fā)電變速恒頻風(fēng)力力發(fā)電系統(tǒng)---目前公公認(rèn)的最優(yōu)化化調(diào)節(jié)方式，，未來風(fēng)電技技術(shù)發(fā)展的主主方向。特點(diǎn)：可大范圍內(nèi)調(diào)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，適適應(yīng)因風(fēng)速變變化而引起的的風(fēng)機(jī)功率的的變化；實(shí)現(xiàn)現(xiàn)了發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速與電網(wǎng)頻頻率的解耦，，相互影響減減小，且控制制靈活；但控制系統(tǒng)復(fù)復(fù)雜、成本高高、技術(shù)難度度大。▉分布式可再生生能源發(fā)電－－風(fēng)力發(fā)電制約風(fēng)電商業(yè)業(yè)化最關(guān)鍵因因素：單位KW造價(jià)價(jià)高，近年來一直直呈下降趨勢，前景廣闊。。分布式可再生生能源發(fā)電－－風(fēng)力發(fā)電內(nèi)蒙古赤峰賽賽罕壩風(fēng)電場場——我國最大的風(fēng)風(fēng)電場，總裝機(jī)容量量17萬KW。我國第一個(gè)風(fēng)風(fēng)電場----建于于1989年年的新疆達(dá)坂城風(fēng)風(fēng)電場?？傃b機(jī)容量14萬KW，，我國第二大大。分布式可再生生能源發(fā)電－－風(fēng)力發(fā)電上海東海大橋橋10萬KW風(fēng)電場——亞洲第一個(gè)海海上風(fēng)電場，已于10年年2月底完工工，7月全部部34臺(tái)機(jī)組組并網(wǎng)發(fā)電。。龍?jiān)唇K如東東海上風(fēng)電場場——我國最大海上上風(fēng)電場，2011.12.28正式建成，，裝機(jī)容量13.13萬萬KW廣東省“十二二五”規(guī)劃：：到2015年，風(fēng)電裝裝機(jī)容量達(dá)到到350萬KW，重點(diǎn)開開發(fā)近海30米水深內(nèi)的的海上風(fēng)能資資源，建設(shè)珠海桂山、陽陽江海陵島、、汕尾甲西（（125萬kw）等海上風(fēng)電場場。分布式可再生生能源發(fā)電－－太陽能發(fā)電電光－熱：太陽陽能熱水器光－化學(xué)：太太陽光催化分分解水制氫等等光－電：直接轉(zhuǎn)換－太陽能電池池直接將太陽陽的輻射能轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換為電能，，即光伏發(fā)電；間接轉(zhuǎn)換－先將太陽輻輻射能轉(zhuǎn)換為為熱能，然后后驅(qū)動(dòng)熱機(jī)循循環(huán)發(fā)電，即即太陽能熱動(dòng)力力發(fā)電。太陽能－－取之不盡，用用之不竭對太陽能的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換利用方式式，主要有三三種：光－熱、光－－電、光－化化學(xué)轉(zhuǎn)換。（離網(wǎng)型）分布式可再生生能源發(fā)電－－太陽能發(fā)電電光伏發(fā)電（太太陽能電池發(fā)發(fā)電）其組成如下圖圖所示：（一）太陽能電池板板：核心部分，，將太陽的輻輻射能轉(zhuǎn)換為為電能。（二）控制制器：控制整整個(gè)系統(tǒng)的工工作狀態(tài)，對對蓄電池起過過充電及過放放電的保護(hù)。。（三）蓄電電池：儲(chǔ)存太陽能電池板板所發(fā)出的電電能，需要的的時(shí)候再釋放放。一般為鉛鉛酸電池，小小微型系統(tǒng)中中，也可用鎳鎳氫電池、鎳鎳鎘電池或鋰鋰電池。（四）逆變變器：太陽能能的直接輸出出一般都是12VDC、、24VDC、48VDC。為能向向220VAC的負(fù)荷供供電，需使用用DC-AC逆變器。分布式可再生生能源發(fā)電－－太陽能發(fā)電電光伏發(fā)電的類類型：并網(wǎng)和離網(wǎng)兩種。（類似似風(fēng)力發(fā)電））離網(wǎng)型：多用于偏遠(yuǎn)的的無電地區(qū)，，以戶用和村村莊用的中小小系統(tǒng)為主。。并網(wǎng)型：不需要蓄電池池組，與本地地負(fù)荷及系統(tǒng)統(tǒng)均相連，供供電更靈活，，可靠性更高高。2012.10.26《《國家電網(wǎng)關(guān)于于大力支持光光伏發(fā)電并網(wǎng)網(wǎng)工作的意見見》：支持光伏伏并網(wǎng)，簡化化手續(xù)，降低低費(fèi)用。國家電網(wǎng)公司昨天(2013.2.27日)進(jìn)一步發(fā)布布《關(guān)于做好分布式電源并網(wǎng)服務(wù)務(wù)工作的意見見》，對普通用用戶自建的發(fā)發(fā)電設(shè)施所產(chǎn)產(chǎn)生的清潔能能源，公司將將按國家規(guī)定定電價(jià)予以全全額收購。用用戶可以自行行選擇全部自自用、全部上上網(wǎng)或自發(fā)自自用后的余電電上網(wǎng)。3.1日正正式實(shí)施。分布式可再生生能源發(fā)電－－太陽能發(fā)電電北京第一例家家庭光伏電站站：北京順義一個(gè)個(gè)聯(lián)排別墅小小區(qū)內(nèi)，某業(yè)業(yè)主自建了一一套3kw屋屋頂光伏發(fā)電電系統(tǒng)，并在在今年1月25日正式并并網(wǎng)，向國家家電網(wǎng)售電。。分布式可再生生能源發(fā)電－－太陽能發(fā)電電太陽能熱動(dòng)力力發(fā)電系統(tǒng)示示意圖分布式可再生生能源發(fā)電－－太陽能發(fā)電電此外還有風(fēng)力－太陽能能互補(bǔ)系統(tǒng)，多簡稱為風(fēng)光發(fā)電。典型實(shí)際應(yīng)用用：風(fēng)光互補(bǔ)補(bǔ)路燈分布式可再生生能源發(fā)電－－地?zé)岚l(fā)電西藏羊八井地地?zé)犭娬?---全國首創(chuàng)，世世界中溫淺層層熱儲(chǔ)資源發(fā)發(fā)電的先列，，清潔能源，，但熱效率較較低。利用地下熱水水和蒸汽為動(dòng)動(dòng)力源的一種新型發(fā)發(fā)電技術(shù)，與與火力發(fā)電的的基本原理一一樣。利用海水漲落及其其所造成的水水位差來推動(dòng)水輪機(jī)機(jī)，再由水輪輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電電機(jī)來發(fā)電。。受資源和成本本的制約，目目前應(yīng)用不夠夠廣泛。分布式可再生生能源發(fā)電－－潮汐發(fā)電江廈潮汐電站站位于浙江溫嶺嶺，居世界第第三，僅次于于法國朗斯和和加拿大安納納波利斯潮汐汐電站。1.2電力系統(tǒng)的形形成發(fā)電用電輸電變電配電RTURTURTU數(shù)據(jù)采集和傳輸應(yīng)用服務(wù)器電網(wǎng)調(diào)度五大環(huán)節(jié)1.2電力系統(tǒng)的形形成電力工業(yè)的固有問題：電廠相對獨(dú)立立、分散；發(fā)電用的一次次能源與主要要用戶多不在在同一地區(qū)；；電能難以大量量儲(chǔ)存。故而：電能需要從偏偏遠(yuǎn)電廠到負(fù)負(fù)荷中心大容容量、遠(yuǎn)距離離傳輸。電廠間需要聯(lián)聯(lián)合起來并列列運(yùn)行。電力系統(tǒng)(PowerSystem)：由發(fā)電機(jī)、變壓器、輸電線路以及用電設(shè)備（或發(fā)電廠、、變電所、輸輸配電線路以以及用戶），，按照一定規(guī)規(guī)律連接而組組成的發(fā)電、輸電、、變電、配電電和用電相統(tǒng)一的整體體。發(fā)電廠：生生產(chǎn)電能變、配電所：電力力系統(tǒng)的中間間環(huán)節(jié)，變換換電壓、接受并分配電電能輸、配電線路路：輸送、分配配電能用戶：消消費(fèi)電能1.2電力系統(tǒng)的形形成簡單電力系統(tǒng)統(tǒng)三相電路圖圖1.2電力力系統(tǒng)的形成成復(fù)雜電力系統(tǒng)統(tǒng)的表示1.2電力力系統(tǒng)的形成成電力網(wǎng)（powernetwork/grid）：電力系統(tǒng)中各各級(jí)電壓的電力線路及其聯(lián)系的變電所，稱為電力網(wǎng)網(wǎng)或電網(wǎng)。電網(wǎng)一般以電壓等級(jí)來區(qū)分，如10kV電網(wǎng)、220kV電網(wǎng)網(wǎng)、500kV電網(wǎng)。1.2電力力系統(tǒng)的形成成電網(wǎng)的分類按電壓等級(jí)的的高低及供電電范圍的大小?。?.2電力力系統(tǒng)的形成成地方電網(wǎng)：電壓等級(jí)在在35kV及及以下，供電電半徑在20~50km以內(nèi)。區(qū)域電網(wǎng)：電壓等級(jí)在在35kV以以上（一般為為110kV~220kV），供電電半徑超過50km，聯(lián)聯(lián)系較多發(fā)電電廠的網(wǎng)絡(luò)。。超高壓遠(yuǎn)距離離輸電網(wǎng)：電壓等級(jí)為為330kV~750kV的網(wǎng)絡(luò)，，其主要任務(wù)務(wù)是把遠(yuǎn)處發(fā)發(fā)電廠生產(chǎn)的的電能輸送到到負(fù)荷中心，，同時(shí)還聯(lián)系系若干區(qū)域電電力網(wǎng)形成跨跨省、跨地區(qū)區(qū)的大型電力力系統(tǒng)。亦或或分分兩兩類類：：區(qū)域域電電網(wǎng)網(wǎng)（220kv及及以以上上））和和地方方電電網(wǎng)網(wǎng)（110kv及及以以下下））1.2電電力力系系統(tǒng)統(tǒng)的的形形成成超高壓遠(yuǎn)距離輸電網(wǎng)地方電力網(wǎng)區(qū)域電力網(wǎng)110kV~35kV~35kV500kV220kV110kV10kV水力發(fā)電廠火力發(fā)電廠變電所A：樞紐變電所C：地方變電所D：終端變電所B：中間電網(wǎng)網(wǎng)分分類類示示意意圖圖1.2電電力力系系統(tǒng)統(tǒng)的的形形成成動(dòng)力力系系統(tǒng)統(tǒng)（（dynamicsystem））：在電電力力系系統(tǒng)統(tǒng)的的基基礎(chǔ)礎(chǔ)上上，，把把發(fā)發(fā)電電廠廠的的動(dòng)動(dòng)力力部部分分（（及及熱熱能能系系統(tǒng)統(tǒng)和和熱熱負(fù)負(fù)荷荷））包包含含在在內(nèi)內(nèi)的的系系統(tǒng)統(tǒng)。。各類類電電廠廠的的動(dòng)動(dòng)力力部部分分，，例例如如：：火力力發(fā)發(fā)電電廠廠----鍋鍋爐爐、、汽汽輪輪機(jī)機(jī)；；水力力發(fā)發(fā)電電廠廠----水水庫庫、、水水輪輪機(jī)機(jī)核動(dòng)動(dòng)力力發(fā)發(fā)電電廠廠----反反應(yīng)應(yīng)堆堆風(fēng)電電場場-----風(fēng)風(fēng)機(jī)機(jī)1.2電電力力系系統(tǒng)統(tǒng)的的形形成成—相關(guān)關(guān)系系統(tǒng)統(tǒng)關(guān)關(guān)系系示示意意圖圖水庫G~M~M~電力網(wǎng)電力系統(tǒng)動(dòng)力系統(tǒng)發(fā)電廠水輪機(jī)發(fā)電機(jī)變電所升壓變壓器輸電線路變電所降壓變壓器用戶用電設(shè)備1.2電電力力系系統(tǒng)統(tǒng)的的形形成成—相關(guān)關(guān)系系統(tǒng)統(tǒng)關(guān)關(guān)系系示示意意圖圖1.2電電力力系系統(tǒng)統(tǒng)的的形形成成組成成電電力力系系統(tǒng)統(tǒng)的的意意義義----發(fā)電電機(jī)機(jī)并并網(wǎng)網(wǎng)運(yùn)運(yùn)行行而而形形成成互互聯(lián)聯(lián)電電力力系系統(tǒng)統(tǒng)，其其在在技技術(shù)術(shù)、、經(jīng)經(jīng)濟(jì)濟(jì)上上均均優(yōu)優(yōu)勢勢顯顯著著：：減少少總總備備用用容容量量的的比比重重—裝裝機(jī)機(jī)容容量量需需要要稍稍大大于于最最大大負(fù)負(fù)荷荷（（即即備備用用容容量量）），，以以保保證證故故障障或或檢檢修修時(shí)時(shí)的的供供電電。。備備用用容容量量在在系系統(tǒng)統(tǒng)中中是是相相互互通通用用的的。?？刹刹捎糜酶吒咝事实牡拇蟠笮托蜋C(jī)機(jī)組組—備備用用容容量量不不夠夠時(shí)時(shí)，，若若采采用用大大機(jī)機(jī)組組，，一一旦旦事事故故或或檢檢修修機(jī)機(jī)組組停停運(yùn)運(yùn)，，則則將將引引起起大大范范圍圍停停電電。?？沙涑浞址掷糜盟苣苜Y資源源—水水火火電電聯(lián)聯(lián)合合運(yùn)運(yùn)行行，，豐豐水水期期枯枯水水期期靈靈活活發(fā)發(fā)電電調(diào)調(diào)度度，，便便于于調(diào)調(diào)頻頻，，優(yōu)優(yōu)勢勢互互補(bǔ)補(bǔ)，，揚(yáng)揚(yáng)長長避避短短。。1.2電電力力系系統(tǒng)統(tǒng)的的形形成成減少少總總負(fù)負(fù)荷荷的的峰峰值值---—不不同同地地區(qū)區(qū)的的高高峰峰負(fù)負(fù)荷荷多多會(huì)會(huì)錯(cuò)錯(cuò)開開出出現(xiàn)現(xiàn)，，故故地地區(qū)區(qū)聯(lián)聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)后后，，總總的的最最大大負(fù)負(fù)荷荷將將小小于于各各區(qū)區(qū)域域最最大大負(fù)負(fù)荷荷之之和和。。提高高供供電電可可靠靠性性—所所有有機(jī)機(jī)組組同同時(shí)時(shí)事事故故的的概概率率顯顯然然遠(yuǎn)遠(yuǎn)比比單單一一電電廠廠或或機(jī)機(jī)組組發(fā)發(fā)生生事事故故的的概概率率小小得得多多，，保保證證了了重重要要用用戶戶的的供供電電。。1.2電電力力系系統(tǒng)統(tǒng)的的形形成成用以以描描述述、、評(píng)評(píng)價(jià)價(jià)一一個(gè)個(gè)電電力力系系統(tǒng)統(tǒng)的的基本本參參量量：：（1））總總裝裝機(jī)機(jī)容容量量---機(jī)機(jī)組組額定定有有功功功功率率之和和（2））年年發(fā)發(fā)電電量量---實(shí)實(shí)際際發(fā)發(fā)出出電能能之和和（3））最最大大負(fù)負(fù)荷荷---規(guī)規(guī)定定時(shí)時(shí)間間內(nèi)內(nèi)總總有有功功負(fù)負(fù)荷荷的的極極值值（4））額額定定頻頻率率：：50Hz（（歐歐洲洲主主流流，，如如英英、、法法、、德德、、意意等等））（60Hz--韓國國、臺(tái)臺(tái)灣，，美洲洲主流流：如如美國國、加加拿大大、巴巴西。。）（5））最高電電壓等等級(jí)---系統(tǒng)統(tǒng)輸電電能力力的重重要指指標(biāo)1.3電力系系統(tǒng)的的負(fù)荷荷各類用用電設(shè)設(shè)備所所屬的的不同同的廠廠礦企企業(yè)、、機(jī)關(guān)關(guān)、居居民等等－－－－電力系系統(tǒng)的的用戶戶。評(píng)價(jià)系系統(tǒng)運(yùn)運(yùn)行的的優(yōu)劣劣－－－對用用戶的的供電質(zhì)質(zhì)量。1.3電力系系統(tǒng)的的負(fù)荷荷－負(fù)荷荷曲線線及分分類一般只只在進(jìn)進(jìn)行無無功功功率平平衡時(shí)時(shí)才考考慮1.3電力系系統(tǒng)的的負(fù)荷荷－負(fù)荷荷曲線線及分分類1、日日負(fù)荷荷曲線線1.3電力系系統(tǒng)的的負(fù)荷荷－負(fù)荷荷曲線線及分分類1.3電力系系統(tǒng)的的負(fù)荷荷－負(fù)荷荷曲線線及分分類有功功日日負(fù)負(fù)荷荷曲曲線線24（h）1.3電力力系系統(tǒng)統(tǒng)的的負(fù)負(fù)荷荷－負(fù)負(fù)荷荷曲曲線線及及分分類類描述述曲曲線線變變化化形形狀狀的的相相關(guān)關(guān)系系數(shù)數(shù)：：負(fù)荷荷率率kp（km）：kp=Pav/Pmax最小小負(fù)負(fù)荷荷系系數(shù)數(shù)α：α=Pmin/PmaxKp和αα均<1；越接接近近1，，說說明明負(fù)負(fù)荷荷波波動(dòng)動(dòng)越越小小、、負(fù)負(fù)荷荷特特性性越越好好；取決決于于負(fù)負(fù)荷荷性性質(zhì)質(zhì)：：即即企企業(yè)業(yè)生生產(chǎn)產(chǎn)特特點(diǎn)點(diǎn)及及作作息息制制度度、、氣氣候候、、生生活活習(xí)習(xí)慣慣等等。。有功功/無無功功日日負(fù)負(fù)荷荷曲曲線線示示例例1.3電力力系系統(tǒng)統(tǒng)的的負(fù)負(fù)荷荷－負(fù)負(fù)荷荷曲曲線線及及分分類類2、、年年最最大大負(fù)負(fù)荷荷曲曲線線1.3電力力系系統(tǒng)統(tǒng)的的負(fù)負(fù)荷荷－負(fù)負(fù)荷荷曲曲線線及及分分類類1.3電力力系系統(tǒng)統(tǒng)的的負(fù)負(fù)荷荷－負(fù)負(fù)荷荷曲曲線線及及分分類類3、、年年持持續(xù)續(xù)負(fù)負(fù)荷荷曲曲線線1.3電力力系系統(tǒng)統(tǒng)的的負(fù)負(fù)荷荷－負(fù)負(fù)荷荷曲曲線線及及分分類類年持持續(xù)續(xù)負(fù)負(fù)荷荷曲曲線線圖圖例例1.3電力力系系統(tǒng)統(tǒng)的的負(fù)負(fù)荷荷－負(fù)負(fù)荷荷曲曲線線及及分分類類1.3電力力系系統(tǒng)統(tǒng)的的負(fù)負(fù)荷荷－負(fù)負(fù)荷荷曲曲線線及及分分類類1.4電電力力系系統(tǒng)統(tǒng)運(yùn)運(yùn)行行的的特特點(diǎn)點(diǎn)及及要要求求系統(tǒng)統(tǒng)運(yùn)運(yùn)行行的的特特點(diǎn)點(diǎn)：同時(shí)時(shí)性性－電能能的的生生產(chǎn)產(chǎn)與與使使用用同同時(shí)時(shí)完完成成，，即即必必須須保保持持電電能能生生產(chǎn)產(chǎn)、、輸輸送送與與使使用用的的動(dòng)動(dòng)態(tài)態(tài)平平衡衡∵電能能難難以以儲(chǔ)儲(chǔ)藏藏（超超導(dǎo)導(dǎo)、、燃燃料料電電池池儲(chǔ)儲(chǔ)能能等等，，但但容容量量小?。?；抽抽水水蓄蓄能能））短促促性性－正常常輸輸電電及及故故障障過過程程都都極極其其迅迅速速，，過過渡渡時(shí)時(shí)間間短短暫暫，，μs或或ms計(jì)計(jì)∵電電能能以以光光速速傳傳播播。地區(qū)區(qū)性性－西北北火火電電、、西西南南水水電電、、沿沿海海核核電電，，““西西電電東東送送””、、““北北電電南南送送””密切切性性：：國民民經(jīng)經(jīng)濟(jì)濟(jì)、、人人民民生生活活1.4電力力系系統(tǒng)統(tǒng)運(yùn)運(yùn)行行的的特特點(diǎn)點(diǎn)及及要要求求系統(tǒng)統(tǒng)運(yùn)運(yùn)行行的的基基本本要要求求：：可靠靠性性高高－安全全、、連連續(xù)續(xù)的的供供電電。。根據(jù)據(jù)重重要要程程度度、、對對供供電電可可靠靠性性的的要要求求不不同同，，電電力力負(fù)負(fù)荷荷分分類類對對待待：：第1、、2、、3類類負(fù)負(fù)荷荷質(zhì)量量好好－f(P平平衡衡)、、U(Q平平衡衡)及波波形形(諧諧波波污污染染)足夠的穩(wěn)定定性－能耐受一定定的事故干干擾安全性－運(yùn)行人員員及設(shè)備經(jīng)濟(jì)性好－高效率、、低損耗、、低成本1.4電力系統(tǒng)運(yùn)運(yùn)行的特點(diǎn)點(diǎn)及要求1.5系系統(tǒng)電壓等等級(jí)和規(guī)定定1、制定標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)電壓的的依據(jù)三相傳送的的有功功率率：∵三相功率正正比于輸電電線路的線線電壓及線線電流，當(dāng)當(dāng)輸送功率率一定時(shí)，，U愈高，，則輸送電電流I愈小小，因而所所用導(dǎo)線截截面積愈小?。║高好好？！）；；∵但，U越高高對絕緣的的要求越高高，桿塔、、變壓器、、斷路器的的絕緣投資資也越大（U高不不好？?。弧鄬?yīng)于一定定的輸送功功率與輸送送距離，應(yīng)應(yīng)有一最佳的輸電電壓壓U，不宜過高或或過低；∴從設(shè)備制造造的經(jīng)濟(jì)性性以及運(yùn)用用時(shí)便于代代換，電壓等級(jí)必必須規(guī)格化化、系列化化，且等級(jí)級(jí)不宜過多多。1.5系系統(tǒng)電壓等等級(jí)和規(guī)定定2、為何要要確定額定定電壓？1.5系系統(tǒng)電壓等等級(jí)和規(guī)定定我國國家標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的的電網(wǎng)額定定電壓等級(jí)級(jí)：3、6、10、（20））、35、（63））、110、220、330、500和750KV額定電壓等等級(jí)中，相相鄰電壓級(jí)級(jí)差之比不不宜過小。。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，，110KV以下的的電壓級(jí)差差一般在3倍左右，，110KV以上的的電壓級(jí)差差一般在2倍左右最最合適。1.5系系統(tǒng)電壓等等級(jí)和規(guī)定定線路電壓與與輸送容量量、距離的的關(guān)系1.5系系統(tǒng)電壓等等級(jí)和規(guī)定定用電設(shè)備額額定電壓的的確定各用電設(shè)備備的額定電電壓取與其其所處線路路的額定電電壓相等，，從而使所所有用電設(shè)設(shè)備能在額額定電壓的的附近處運(yùn)運(yùn)行。線路的額定定電壓即電電網(wǎng)的額定定電壓UN。用電設(shè)備容容許的電壓壓偏移一般般為5%，，沿線電壓壓降落一般般為10%；故在實(shí)際運(yùn)運(yùn)行中，應(yīng)應(yīng)使線路始始端電壓為為額定值的的1.05倍。1.5系系統(tǒng)電壓等等級(jí)和規(guī)定定發(fā)電機(jī)額定定電壓的確確定發(fā)電機(jī)通常常接于電網(wǎng)網(wǎng)始端；為了補(bǔ)償線路上上的電壓損損失，進(jìn)而幫助維持沿沿線的電網(wǎng)網(wǎng)額定電壓壓，發(fā)電機(jī)的的額定電壓壓應(yīng)為線路額定定電壓的1.05倍倍，即：UGN＝1.05UN1.5系系統(tǒng)電壓等等級(jí)和規(guī)定定變壓器額定定電壓的確確定----變變壓器具有有發(fā)電機(jī)和負(fù)荷的雙重地位：一次側(cè)接受受電能，相相當(dāng)于用電電設(shè)備；二次側(cè)送出出電能，相相當(dāng)于發(fā)電電機(jī)。變壓器一次次側(cè)（“負(fù)負(fù)荷”）額額定電壓一般取等于于用電設(shè)備備額定電壓壓，即等于于電網(wǎng)額定定電壓，即即：U1N＝UN但，對于直接和發(fā)電電機(jī)相聯(lián)的的變壓器，其其一次側(cè)額額定電壓等等于發(fā)電機(jī)機(jī)的額定電電壓，即：：U1N＝UGN＝1.05UN1.5系系統(tǒng)電壓等等級(jí)和規(guī)定定變壓器二次次側(cè)（“發(fā)發(fā)電機(jī)”））額定電壓壓∵變壓器二次次側(cè)額定電電壓規(guī)定為為空載時(shí)的的電壓，而而額定負(fù)荷荷下變壓器器內(nèi)部壓降約約為5%?！酁槭拐r(shí)時(shí)變壓器二二次側(cè)電壓壓較線路額額定電壓高高5%，變變壓器二次次側(cè)額定電電壓一般取取比線路額額定電壓高高10%，，即：U2N＝1.1UN注意：當(dāng)二次側(cè)輸輸電距離較較短或變壓壓器阻抗較較小時(shí)，直直接取U2N=UGN=1.05UN1.5系系統(tǒng)電壓等等級(jí)和規(guī)定定確定原則小小結(jié)1.5系系統(tǒng)電壓等等級(jí)和規(guī)定定交流電網(wǎng)及及電氣設(shè)備備額定電壓壓發(fā)電機(jī)G的的額定電壓壓：UN·G=1.05UN·L1=1.05×10=10.5（kV））變壓器T1的額定電電壓：U1N·T1=UN.G=10.5（kV））U2N·T1=1.1UN·L2=1.1××110=121(kV)變壓器T1的變比為為：10.5/121kV變壓器T2的額定電電壓：U1N·T2=UN·L2=110（（kV）U2N·T2=1.05UN·L3=1.05×6=6.3(kV)變壓器T2的變比為為：110/6.3kV例1.5.1已已知圖1.2.1所所示系統(tǒng)中中電網(wǎng)的額額定電壓，，試確定發(fā)發(fā)電機(jī)和變變壓器的額額定電壓。。變壓器直接接與電動(dòng)機(jī)機(jī)相連，供供電距離較較短，可以以不考慮線線路上的電電壓損失。。變壓器T1的一次繞繞組與發(fā)電電機(jī)直接相相連，所以以其一次繞繞組的額定定電壓取發(fā)發(fā)電機(jī)的額額定電壓算例試在圖中標(biāo)標(biāo)出各設(shè)備備的額定電電壓。算例答案1.6我我國電力工業(yè)的的發(fā)展☆我國電力力工業(yè)發(fā)展展史上的第第一：火電：1882年，上海海楊樹浦，，第一臺(tái)12kw機(jī)機(jī)組發(fā)電；；水電：1912年，云南南石龍壩240kW；核電：1991年，浙江江秦山300MW；；抽水蓄能電電站：1991.7，潘潘家口抽水蓄能電站；風(fēng)電：1989年，新疆疆達(dá)坂城風(fēng)風(fēng)電場世界最大的的水電站：長江三峽電電站世界最大的的抽水蓄能能電站：廣州抽水蓄蓄能電站惠州抽水蓄蓄能電站世界海拔最最高的電站站：西藏羊卓雍雍湖抽水蓄蓄能電站☆我國電站站之最：1.6我我國電力工業(yè)的的發(fā)展裝機(jī)容量2400MW我國最大的的地?zé)犭娬菊荆何鞑匮虬司覈畲蟮牡娘L(fēng)電場：內(nèi)蒙古赤峰峰賽罕壩風(fēng)風(fēng)電場我國最大的的潮汐電站站：浙江省江廈潮汐電電站我國最大的的垃圾焚燒燒電廠：上海浦東垃圾焚焚燒電廠1.6我我國電力工業(yè)的的發(fā)展超高壓輸電電線路（電電網(wǎng)的發(fā)展展）：1972年年，第一條條330kV交流輸電線路，甘肅劉家峽峽水電站到到陜西關(guān)中中地區(qū)，534km。1981年年，第一條條500kV交流輸電線路，，河南平頂頂山姚