第1章(概論)教材

3/18/20241河北科技大學(xué)電氣工程學(xué)院第1章概論1.1電力系統(tǒng)的基本概念1.2發(fā)電廠和變電所的類型1.4電力系統(tǒng)中性點(diǎn)的運(yùn)行方式1.3電力系統(tǒng)的電壓與電能質(zhì)量3/18/20242河北科技大學(xué)電氣工程學(xué)院1.1電力系統(tǒng)的基本概念

一、電力系統(tǒng)的形成圖1-1從發(fā)電廠到用戶的送電過程

電力系統(tǒng)：完成電能生產(chǎn)、輸送、分配和消費(fèi)的統(tǒng)一整體。3/18/20243河北科技大學(xué)電氣工程學(xué)院圖1-2電力系統(tǒng)示意圖工業(yè)企業(yè)供電系統(tǒng)3/18/20244河北科技大學(xué)電氣工程學(xué)院

發(fā)電廠：生產(chǎn)電能，將一次能源轉(zhuǎn)換成二次能源，分為火、水、核、風(fēng)、太陽、地?zé)岬劝l(fā)電廠。電力網(wǎng)：由不同電壓等級的電力線路和變電所組成，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。輸電線路（220kV及以上）配電線路高壓配電線路（110kV）中壓配電線路（6～35kV）低壓配電線路（380/220V）電力線路電力用戶：消耗電能，將電能轉(zhuǎn)換成其他形式能量。3/18/20245河北科技大學(xué)電氣工程學(xué)院

二、建立大型電力系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)可以減少系統(tǒng)的總裝機(jī)容量?？梢詼p少系統(tǒng)的備用容量?？梢蕴岣吖╇姷目煽啃??？梢园惭b大容量的機(jī)組?？梢院侠砝脛恿Y源，提高系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。目前，我國電力系統(tǒng)已形成東北、華北、華東、華中、西北、南方共6個(gè)跨省電網(wǎng)，由兩大集團(tuán)分別管理。我國電網(wǎng)分布圖3/18/20246河北科技大學(xué)電氣工程學(xué)院2.年發(fā)電量：指系統(tǒng)中所有發(fā)電機(jī)組全年實(shí)際發(fā)出電能的總和，以MW·h、GW·h、TW·h計(jì)。3.最大負(fù)荷：指規(guī)定時(shí)間內(nèi)電力系統(tǒng)總有功功率負(fù)荷的最大值，以MW、GW計(jì)。4.額定頻率：50Hz5.電壓等級：指系統(tǒng)中電力線路的額定電壓，以kV計(jì)。1MW·h=103kW·h（千度），

1GW·h=103MW·h（100萬度）

1TW·h=103GW·h（10億度），1kW·h=1度1.總裝機(jī)容量：指系統(tǒng)中所有機(jī)組額定有功功率的總和，以MW、GW計(jì)。

1GW=103MW（10萬千瓦）1MW=103kW（1000千瓦）三、電力系統(tǒng)的基本參量3/18/20247河北科技大學(xué)電氣工程學(xué)院

四、電力系統(tǒng)的特點(diǎn)電能不能大量儲存。電力系統(tǒng)的過渡過程十分短暫。與國民經(jīng)濟(jì)各部門的關(guān)系密切。

五、對電力系統(tǒng)的基本要求保證供電的可靠性。保證良好的電能質(zhì)量。為用戶提供充足的電能。提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。3/18/20248河北科技大學(xué)電氣工程學(xué)院1.2發(fā)電廠和變電所的類型

一、發(fā)電廠的類型火電廠的燃料：煤炭、石油、天然氣等。能量轉(zhuǎn)換過程：化學(xué)能→熱能→機(jī)械能→電能。1．火力發(fā)電廠火電廠的組成：鍋爐：燃料→灰渣，風(fēng)（空氣）→煙氣電力系統(tǒng)：發(fā)電機(jī)、變壓器、輸電線路等。汽輪機(jī)：水蒸汽、循環(huán)水（冷水熱水）3/18/20249河北科技大學(xué)電氣工程學(xué)院圖1-3凝氣式火電廠生產(chǎn)過程示意圖

火電廠生產(chǎn)過程視頻3/18/202410河北科技大學(xué)電氣工程學(xué)院火電廠是我國目前最主要的電源，比例大于75%?；鹆Πl(fā)電存在的問題今后火電建設(shè)的重點(diǎn)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。安全問題：采礦和運(yùn)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%~70%。江蘇諫壁發(fā)電廠浙江北侖發(fā)電廠張家口發(fā)電總廠3/18/202411河北科技大學(xué)電氣工程學(xué)院能量轉(zhuǎn)換過程：水的位能→機(jī)械能→電能。水電廠的總發(fā)電功率：

水電廠的分類鼓勵(lì)熱電聯(lián)產(chǎn)。加強(qiáng)煤炭基地的礦口電廠建設(shè)。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、劉家峽、丹江口、三峽水電站河床式：如葛洲壩水電站2．水力發(fā)電廠3/18/202412河北科技大學(xué)電氣工程學(xué)院圖1-4堤壩式水電廠生產(chǎn)過程示意圖水電廠的組成：水庫、水輪機(jī)、電力系統(tǒng)水電廠生產(chǎn)過程視頻3/18/202413河北科技大學(xué)電氣工程學(xué)院水電廠是我國目前最重要的電源之一，比例大于10%。水力發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)是最干凈的能源之一。是最廉價(jià)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(yùn)行維護(hù)簡單。綜合水利工程：可同時(shí)解決發(fā)電、防洪、灌溉、航運(yùn)、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。葛洲壩水電站長江三峽水電站廣州抽水蓄能電站南美伊泰普水電站3/18/202414河北科技大學(xué)電氣工程學(xué)院水力發(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(yùn)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，增加電力系統(tǒng)運(yùn)行的復(fù)雜性。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。核電廠的組成：核反應(yīng)堆、汽輪機(jī)、電力系統(tǒng)3．核電廠3/18/202415河北科技大學(xué)電氣工程學(xué)院

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。圖1-5輕水碓核電廠生產(chǎn)過程示意圖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(gè)回路各自獨(dú)立循環(huán)，不會造成設(shè)備的放射性污染3/18/202416河北科技大學(xué)電氣工程學(xué)院核電廠是我國目前最重要的電源之一，比例大于10%。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。秦山核電站大亞灣核電站3/18/202417河北科技大學(xué)電氣工程學(xué)院節(jié)省大量煤炭、石油等燃料，避免燃料運(yùn)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(jià)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。太陽能發(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：電池板、控制器和逆變器

4．其它新能源發(fā)電

核能發(fā)電的優(yōu)缺點(diǎn)3/18/202418河北科技大學(xué)電氣工程學(xué)院風(fēng)力發(fā)電：風(fēng)力的動能→機(jī)械能→電能風(fēng)力發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)：是一種取之不盡的自然能源；有一定的隨機(jī)性和不穩(wěn)定性，必須配有蓄能裝置。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）新疆達(dá)板城風(fēng)電廠太陽能發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)：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。3/18/202419河北科技大學(xué)電氣工程學(xué)院地?zé)岚l(fā)電：地?zé)崮堋娔茈娔苌a(chǎn)過程：與火電廠相似，用地?zé)峋〈仩t設(shè)備。潮汐發(fā)電：海水漲、落潮的動能或勢能→電能潮汐發(fā)電示意圖我國正在運(yùn)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）西藏羊八井電廠法國郎斯潮汐電站江廈潮汐電站3/18/202420河北科技大學(xué)電氣工程學(xué)院河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院213/18/2024我國能源發(fā)展戰(zhàn)略有序開發(fā)水電優(yōu)化發(fā)展煤電大力推進(jìn)核電適度發(fā)展天然氣發(fā)電積極發(fā)展新能源發(fā)電

能源政策大部分國家以火電為主以水電為主的國家是加拿大等（60％以上）以核電為主的國家是法國等（78％以上）3/18/202421河北科技大學(xué)電氣工程學(xué)院

二、變電所的類型變電所：由電力變壓器和配電裝置所組成，起著變換電壓、交換和分配電能的作用。區(qū)域變電所：高壓側(cè)電壓為330～750kV。地區(qū)變電所：高壓側(cè)電壓為110～220kV。終端變電所：高壓側(cè)為10～110kV。樞紐變電所

配電所：只接受和分配電能，不變換電壓。工業(yè)企業(yè)供電系統(tǒng)：由總降壓變電所（或高壓配電所）、車間變電所、高壓配電線路和低壓配電線路等組成。3/18/202422河北科技大學(xué)電氣工程學(xué)院總降壓變電所：將35～110kV的供電電壓變換為6～10kV的高壓配電電壓。（有室內(nèi)型和室外型）車間變電所：將6～10kV的電壓降為380/220V的。附設(shè)式變電所（1~4）車間內(nèi)變電所（5）獨(dú)立變電所（7）露天變電所（6）地下變電所桿上變電所圖1-6車間變電所的類型配電線路：廠區(qū)高壓配電線、車間低壓配電線。變電所圖片3/18/202423河北科技大學(xué)電氣工程學(xué)院用電設(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%。1.3電力系統(tǒng)的電壓與電能質(zhì)量

一、電力系統(tǒng)的額定電壓電力網(wǎng)的額定電壓：我國高壓電網(wǎng)的額定電壓等級有3kV、6kV、10kV、35kV、63kV、110kV、220kV、330kV、500kV等。圖1-7供電線路上的電壓變化示意圖3/18/202424河北科技大學(xué)電氣工程學(xué)院二次繞組：變壓器的額定電壓我國公布的三相交流系統(tǒng)的額定電壓見表1-1。

一次繞組：接在電網(wǎng)中時(shí)：其額定電壓與電網(wǎng)的額定電壓相同。直接與發(fā)電機(jī)相連時(shí)，其額定電壓與發(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(shí)：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(shí)：應(yīng)比同級電網(wǎng)額定電壓高5%其中5%用于補(bǔ)償變壓器滿載供電時(shí)一、二次繞組上的電壓損失；另外5%用于補(bǔ)償線路上的電壓損失，用于35kV及以上線路可以不考慮線路上的電壓損失，只需要補(bǔ)償滿載時(shí)變壓器繞組上的電壓損失即可，用于10kV及以下線路3/18/202425河北科技大學(xué)電氣工程學(xué)院~T1GT2110kV10kV6kVM發(fā)電機(jī)G：UN·G=1.05×10=10.5（kV）變壓器T1：U1N=10.5（kV）

U2N=1.1×110=121（kV）變壓器T2：U1N=110（kV）

U2N=1.05×6=6.3（kV）T1變比：10.5/121kV；T2變比：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。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3/18/202426河北科技大學(xué)電氣工程學(xué)院

二、電壓等級的選擇220kV及以上：用于大型電力系統(tǒng)的主干線。110kV：用于中小型電力系統(tǒng)的主干線。35kV：用于大型工業(yè)企業(yè)內(nèi)部電力網(wǎng)。10kV：常用的高壓配電電壓，當(dāng)6kV高壓用電設(shè)備較多時(shí)，也可考慮用6kV配電。3kV：僅限于工業(yè)企業(yè)內(nèi)部采用。380/220V：工業(yè)企業(yè)內(nèi)部的低壓配電電壓。電力網(wǎng)的額定電壓、傳輸功率和傳輸距離之間的關(guān)系見表1-2。3/18/202427河北科技大學(xué)電氣工程學(xué)院三、電能質(zhì)量頻率偏差額定頻率：50Hz允許偏差：正常允許偏差為±0.2Hz，當(dāng)容量較小時(shí)可放寬到±0.5Hz

電壓偏差：指用電設(shè)備的實(shí)際電壓與額定電壓之差，用占額定電壓的百分?jǐn)?shù)來表示。1.電能質(zhì)量的概念3/18/202428河北科技大學(xué)電氣工程學(xué)院電壓偏差的危害白熾燈由于M∝U2，電壓低時(shí)，轉(zhuǎn)矩急劇減小，電流增大，使電動機(jī)繞組絕緣過熱受損，縮短使用壽命。電動機(jī)：電壓偏差的允許值：見GB12325-1990《電能質(zhì)量供電電壓允許偏差》。電壓低：壽命延長，但發(fā)光效率降低，照度下降；電壓高：發(fā)光效率增加，但使用壽命大大縮短。

電壓波動與閃變：電壓波動是指電網(wǎng)電壓短時(shí)、快速的變動，用電壓最大值與最小值之差對電網(wǎng)額定電壓的百分比表示，即3/18/202429河北科技大學(xué)電氣工程學(xué)院電壓波動產(chǎn)生的原因：是由負(fù)荷急劇變動引起的。閃變是指人眼對因電壓波動引起燈閃的一種主觀感覺，引起燈閃的電壓稱為閃變電壓。電壓波動的危害：使電動機(jī)無法正常起動，引起同步電動機(jī)轉(zhuǎn)子振動；使某些電子設(shè)備無法正常工作；使照明燈發(fā)生明顯的閃爍現(xiàn)象等。電壓波動的允許值：見GB12326-2000《電能質(zhì)量電壓允許波動和閃變》。3/18/202430河北科技大學(xué)電氣工程學(xué)院諧波：指對周期性非正弦交流量進(jìn)行傅里葉級數(shù)分解后所得到的頻率為基波頻率整數(shù)倍的各次分量，通常稱為高次諧波。諧波產(chǎn)生的原因：電力系統(tǒng)中存在非線性元件。波形畸變程度的幾個(gè)特征量諧波電壓含有率：諧波電流含有率：3/18/202431河北科技大學(xué)電氣工程學(xué)院諧波電壓總含量：

諧波電流總含量：電壓總諧波畸變率：電流總諧波畸變率：3/18/202432河北科技大學(xué)電氣工程學(xué)院使變壓器和電動機(jī)的鐵芯損耗增加，引起局部過熱，同時(shí)振動和噪聲增大，縮短使用壽命；使線路的功率損耗和電能損耗增加，并有可能使電力線路出現(xiàn)電壓諧振，產(chǎn)生過電壓，擊穿電氣設(shè)備的絕緣；使電容器產(chǎn)生過負(fù)荷而影響其使用壽命；使繼電保護(hù)及自動裝置產(chǎn)生誤動作；使計(jì)算電費(fèi)用的感應(yīng)式電能表的計(jì)量不準(zhǔn)；對附近的通信線路產(chǎn)生信號干擾，使數(shù)據(jù)傳輸失真。諧波的危害3/18/202433河北科技大學(xué)電氣工程學(xué)院三相不平衡：指三相系統(tǒng)中三相電壓（或電流）的不平衡程度，用電壓（或電流）負(fù)序分量有效值與正序分量有效值的百分比來表示，即產(chǎn)生三相電壓不平衡的原因：三相負(fù)荷不對稱。三相電壓不平衡的危害諧波電壓限值和諧波電流允許值：見GB/T14549-1993《電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波》。3/18/202434河北科技大學(xué)電氣工程學(xué)院對電動機(jī)：使電動機(jī)產(chǎn)生一個(gè)反向轉(zhuǎn)矩，降低輸出轉(zhuǎn)矩，同時(shí)使總電流增大，繞組溫升增高，加速絕緣老化，縮短使用壽命。對變壓器：使變壓器的容量得不到充分利用。對多相整流裝置：使整流設(shè)備產(chǎn)生更多的高次諧波，進(jìn)一步影響電能質(zhì)量。對繼電保護(hù)裝置：使作用于負(fù)序電流的繼電保護(hù)裝置產(chǎn)生誤動和拒動。三相電壓不平衡的允許值：見GB/15543-1995《電能質(zhì)量三相電壓允許不平衡度》。3/18/202435河北科技大學(xué)電氣工程學(xué)院暫時(shí)過電壓和瞬態(tài)過電壓：過電壓是指峰值電壓超過系統(tǒng)正常運(yùn)行的最高峰值電壓時(shí)的工況。暫時(shí)過電壓：包括工頻過電壓和諧振過電壓，其特征為在其持續(xù)時(shí)間范圍內(nèi)無衰減或弱衰減；瞬態(tài)過電壓：包括操作過電壓和雷擊過電壓，其特征為振蕩或非振蕩衰減，且衰減很快，持續(xù)時(shí)間只有幾毫秒或幾十微秒。過電壓的危害：使電力設(shè)備故障、影響電力安全運(yùn)行。過電壓的允許值：見GB/T18481—2001《電能質(zhì)量暫時(shí)過電壓和瞬態(tài)過電壓》。3/18/202436河北科技大學(xué)電氣工程學(xué)院2．電能質(zhì)量控制技術(shù)電能質(zhì)量的傳統(tǒng)控制技術(shù)：控制頻率偏差、電壓偏差、三相電壓不平衡以及保證供電的可靠性。頻率偏差：依靠電力系統(tǒng)的一、二次調(diào)頻。電壓偏差：配置充足的無功功率電源；改變發(fā)電機(jī)端電壓、變壓器變比、線路參數(shù)等。三相電壓不平衡：合理分配不對稱負(fù)荷；將不對稱負(fù)荷分散接于不同的供電點(diǎn)；采用高一級電壓供電；加裝三相平衡裝置等。供電可靠性：加強(qiáng)對設(shè)備質(zhì)量缺陷的檢測；強(qiáng)化安全生產(chǎn)教育；提前做好電氣設(shè)備的檢修維護(hù)工作；加強(qiáng)二次設(shè)備的管理、維護(hù)；提高系統(tǒng)的運(yùn)行管理水平等。3/18/202437河北科技大學(xué)電氣工程學(xué)院電能質(zhì)量的現(xiàn)代控制技術(shù)

實(shí)施電網(wǎng)調(diào)度自動化、無功優(yōu)化、負(fù)荷控制等，減少頻率和電壓的偏差的目標(biāo)。加強(qiáng)城鄉(xiāng)電網(wǎng)的建設(shè)和改造工程，提高電壓質(zhì)量的目標(biāo)。利用技術(shù)成熟的無源濾波器、靜止無功補(bǔ)償裝置等，抑制諧波干擾、降低電壓波動和閃變等。利用柔性交流輸電技術(shù)，提高系統(tǒng)輸電容量和提高暫態(tài)穩(wěn)定性，對線路電壓、阻抗、相位進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)控制潮流、阻尼振蕩、提高系統(tǒng)穩(wěn)定性利用柔性配電技術(shù)，實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償諧波、抑制電壓下跌等。3/18/202438河北科技大學(xué)電氣工程學(xué)院柔性交流輸電技術(shù)（FACTS）

：又稱為基于電力電子技術(shù)的靈活交流輸電系統(tǒng)，通過控制電力系統(tǒng)的基本參數(shù)來靈活控制系統(tǒng)潮流，使電力傳輸容量更接近線路的熱穩(wěn)定極限。FACTS設(shè)備綜合補(bǔ)償裝置：統(tǒng)一潮流控制器（UPFC）并聯(lián)補(bǔ)償裝置靜止無功補(bǔ)償器（SVC）靜止同步補(bǔ)償器（STATCOM）晶閘管控制制動電阻器（TCBR）串聯(lián)補(bǔ)償裝置晶閘管控制串聯(lián)電容器（TCSC）靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器（SSSC）晶閘管控制串聯(lián)電抗器（TCSR）3/18/202439河北科技大學(xué)電氣工程學(xué)院柔性配電技術(shù)（DFACTS）

：將柔性交流輸電系統(tǒng)中的現(xiàn)代電力電子技術(shù)及相關(guān)的檢測和控制設(shè)備延伸應(yīng)用于配電領(lǐng)域。DFACTS裝置有源電力濾波器（APF）動態(tài)電壓恢復(fù)器（DVR）固態(tài)斷路器（SSCB）3/18/202440河北科技大學(xué)電氣工程學(xué)院我國電力系統(tǒng)中性點(diǎn)有三種運(yùn)行方式：二、中性點(diǎn)不接地的電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)：

中性點(diǎn)不接地中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地中性點(diǎn)直接(或低電阻)接地1.4電力系統(tǒng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式小電流接地系統(tǒng)大電流接地系統(tǒng)一、概述3/18/202441河北科技大學(xué)電氣工程學(xué)院此時(shí)，中性點(diǎn)對地電壓圖1-8中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)的電路圖和相量圖a）電路圖b）相量圖發(fā)生A相接地故障時(shí)：3/18/202442河北科技大學(xué)電氣工程學(xué)院

在數(shù)值上：圖1-9中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)發(fā)生A相接地故障時(shí)的電路圖和相量圖a）電路圖b）相量圖3/18/202443河北科技大學(xué)電氣工程學(xué)院流過故障點(diǎn)的接地電流（電容電流）為：

數(shù)值上：單相接地電容電流的經(jīng)驗(yàn)公式：架空線路總長度（km）電纜線路總長度（km）3/18/202444河北科技大學(xué)電氣工程學(xué)院特點(diǎn)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，故障相對地電壓降為零，而非故障相對地電壓升高到原來相電壓的倍。單相接地電流等于正常時(shí)一相對地電容電流的3倍。優(yōu)點(diǎn)：運(yùn)行可靠性高。發(fā)生單相故障時(shí)，電力網(wǎng)的線電壓仍然對稱，用戶的三相用電設(shè)備仍能照常運(yùn)行一段時(shí)間。但運(yùn)行時(shí)間不能太長，以免另一相又發(fā)生接地故障時(shí)形成兩相接地短路。3/18/202445河北科技大學(xué)電氣工程學(xué)院單相接地電流小于30A的3~10kV電力網(wǎng)；單相接地電流小于10A的35kV電力網(wǎng)。

適用范圍缺點(diǎn)：絕緣投資大。單相故障時(shí)，非故障相對地電壓升為相電壓的倍，為確保設(shè)備的絕緣安全，系統(tǒng)相對地絕緣按線電壓設(shè)計(jì)，中性點(diǎn)絕緣按相電壓設(shè)計(jì)。3/18/202446河北科技大學(xué)電氣工程學(xué)院三、中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的電力系統(tǒng)圖1-10中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)的電路圖和相量圖a）電路圖b）相量圖消弧線圈中性點(diǎn)對地電壓3/18/202447河北科技大學(xué)電氣工程學(xué)院特點(diǎn)：運(yùn)行可靠性高，但絕緣投資大。補(bǔ)償度與脫諧度補(bǔ)償度（調(diào)諧度）：

脫諧度：

在電力系統(tǒng)中一般采用過補(bǔ)償運(yùn)行方式Why?消弧線圈的補(bǔ)償方式全補(bǔ)償：欠補(bǔ)償:過補(bǔ)償:3/18/202448河北科技大學(xué)電氣工程學(xué)院適用范圍：單相接地電流大于30A的3~10kV電力網(wǎng)；單相接地電流大于10A的35kV電力網(wǎng)。消弧線圈的補(bǔ)償容量：3/18/202449河北科技大學(xué)電氣工程學(xué)院優(yōu)點(diǎn)：節(jié)約絕緣投資。發(fā)生單相短路時(shí)，非故障相對地電壓不變，電氣設(shè)備絕緣水平可按相電壓考慮。因此，我國110kV及以上的電力系統(tǒng)基本上都采用中性點(diǎn)直接接地的方式。圖1-11中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)的電力系統(tǒng)示意圖四、中性點(diǎn)直接接地的電力系統(tǒng)3/18/202450河北科技大學(xué)電氣工程學(xué)院說明：110kV及以上電網(wǎng)采用中性點(diǎn)直接接地方式是為了降低工程造價(jià)，而在380/220V低壓電網(wǎng)中是為了保證人身安全。

針對缺點(diǎn)應(yīng)采取的措施加裝自動重合閘裝置，以提高供電可靠性。適用范圍110kV及以上電網(wǎng)和380/220V電力網(wǎng)。缺點(diǎn)：供電可靠性不高。單相短路時(shí)，接地相短路電流很大，保護(hù)裝置迅速跳閘，因此系統(tǒng)不能繼續(xù)運(yùn)行。3/18/202451河北科技大學(xué)電氣工程學(xué)院附：我國電力工業(yè)發(fā)展概況我國電力工業(yè)發(fā)展史年份總裝機(jī)容量/GW年發(fā)電量/TW·h人均用電量/kW·h世界排序1882上海第一臺12kW機(jī)組發(fā)電19491.854.3小于1025197952280719982771150220003001300100022013？？學(xué)生上網(wǎng)查3/18/202452河北科技大學(xué)電氣工程學(xué)院輸電線路建設(shè)1954年，第一條220kV線路投入運(yùn)行，全長369.25km；1972年，第一條330kV線路投入運(yùn)行，全長534km；1981年，第一條500kV線路投入運(yùn)行，全長595km

；1989年，第一條500kV直流輸電線路投入運(yùn)行，全長1080km，實(shí)現(xiàn)了華中電網(wǎng)與華東電網(wǎng)的互聯(lián)。

1998年，成立了國家電力公司，提出“廠網(wǎng)分開、競價(jià)上網(wǎng)”的改革方案。2010年后，實(shí)現(xiàn)發(fā)、輸、配三個(gè)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。商業(yè)化運(yùn)行（電力市場）3/18/202453河北科技大學(xué)電氣工程學(xué)院高參數(shù)（高溫、高壓、超臨界、單機(jī)容量）；大容量遠(yuǎn)距離高壓輸電、大系統(tǒng)互聯(lián)；

高度自動化；電力市場化；分布式發(fā)電。我國電力工業(yè)發(fā)展前景電網(wǎng)互聯(lián)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(shí)，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)。

3/18/202454河北科技大學(xué)電氣工程學(xué)院江蘇諫壁發(fā)電廠始建于1959年，于1987年9月全部建成，共安裝10臺機(jī)組，總?cè)萘?62.5萬千瓦，年發(fā)電量在100億度左右，成為80年代末到90年代初國內(nèi)最大的火力發(fā)電廠。3/18/202455河北科技大學(xué)電氣工程學(xué)院浙江北侖發(fā)電廠是我國目前最大的現(xiàn)代化火力發(fā)電廠，總裝機(jī)容量為300萬千瓦(5×600MW)，工程于1988年1月正式開工建設(shè)，2000年9月全部建成發(fā)電。年發(fā)電量167億度，為浙江省各類發(fā)電廠發(fā)電總量的四分之一，其中兩臺機(jī)組的發(fā)電量就能滿足寧波市全部用電所需。3/18/202456河北科技大學(xué)電氣工程學(xué)院北侖發(fā)電廠主控制室北侖發(fā)電廠汽輪機(jī)房3/18/202457河北科技大學(xué)電氣工程學(xué)院

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（8×300MW），通過500kV雙回線向北京供電，同時(shí)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3/18/202458河北科技大學(xué)電氣工程學(xué)院葛洲壩27孔泄洪閘葛洲壩水電站葛洲壩水電站是長江干流上修建的第一座大型水電工程，是三峽工程的反調(diào)節(jié)和航運(yùn)梯級。電站始建于1970年，共有機(jī)21臺機(jī)組，總裝機(jī)容量271.5萬千瓦，年發(fā)電量157億度。電站以500kV和220kV輸電線路并入華中電網(wǎng)，并通過500kV直流輸電線路向距離1000km的上海輸電120萬千瓦。3/18/202459河北科技大學(xué)電氣工程學(xué)院南美伊泰普水電站是二十世紀(jì)最大的水電站

，位于巴西和巴拉圭交界處的巴拉那河上，從1974年5月開始修建，于1991年5月竣工，由巴西與巴拉圭共建?？傃b機(jī)容量12.6GW（18×700MW），年發(fā)電量790億度。水電站壩身長7.7公里，壩高196米（相當(dāng)于65層樓的高度）。3/18/202460河北科技大學(xué)電氣工程學(xué)院河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院613/18/2024三峽水電站效果圖

長江三峽水電站壩長2309m，壩高185m，水頭175m，總庫容393億立方米，總裝機(jī)容量2250萬kW（32臺700MW和2臺50MW）；庫區(qū)將淹沒耕地36萬畝，淹沒城鎮(zhèn)129座，需安置遷移人口113萬；電站于93年起步，首批機(jī)組于2003年10月發(fā)電，以后每年投產(chǎn)4臺機(jī)組（280MW），2009年全部機(jī)組建成投產(chǎn)。三峽電站發(fā)出的強(qiáng)大電力將送往華中、華東地區(qū)和廣東省。電站將引出15條超高壓交流輸電線路，其中3條線路通過換流站將交流電轉(zhuǎn)換成直流電后，再通過500kＶ直流輸電線路，2條送往華東、1條送往廣東。3/18/202461河北科技大學(xué)電氣工程學(xué)院河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院623/18/2024三期導(dǎo)流圖三峽大壩模型

三峽大壩由多個(gè)功能模塊組成，從左至右（面向下游）依次為永久船閘、升船機(jī)、泄沙通道（臨時(shí)船閘）、左岸大壩及電站、泄洪壩段、右岸大壩及電站、山體地下電站等。升船機(jī)的最大提升高度為113米，供3000噸以下船只通過大壩，用時(shí)約40分鐘；永久船閘是雙線五級船閘，供3000噸以上船只從這里翻過大壩，用時(shí)約3小時(shí)。3/18/202462河北科技大學(xué)電氣工程學(xué)院3/18/202463河北科技大學(xué)電氣工程學(xué)院三峽工程綜合效益防洪：三峽水庫正常蓄水位175米，總庫容393億立方米，防洪庫容221.5億立方米，能有效地控制長江上游洪水，保護(hù)長江中下游荊江地區(qū)1500萬人口、2300萬畝土地，是世界上防洪效益最為顯著的水利工程。發(fā)電：三峽水電站裝機(jī)總?cè)萘繛?820萬kW，年均發(fā)電量847億kW·h。以直線距離1000公里為半徑，全國除遼寧、吉林、黑龍江、新疆、西藏、海南、臺灣7省區(qū)外，其余地區(qū)的主要城市和工業(yè)基地都在這個(gè)范圍內(nèi)。航運(yùn)：它將改善航運(yùn)里程660公里，使重慶至宜昌航道通行的船隊(duì)噸位由現(xiàn)在的3000噸級提高至萬噸級，年單向通過能力由1000萬噸提高到5000萬噸。供電范圍圖3/18/202464河北科技大學(xué)電氣工程學(xué)院三峽雙線五級船閘

三峽船閘全長6.4公里，可通過萬噸級船隊(duì)，單向年通過能力5000萬噸。船閘主體段閘首和閘室分南北兩線，每線船閘主體段由6個(gè)閘首和5個(gè)閘室組成，每個(gè)閘室長280米、寬34米。而船閘人字門是名副其實(shí)的“天下第一門”，單扇門寬20.2米，高38.5米，厚度3米，面積有兩個(gè)籃球場那么大，重達(dá)850多噸。3/18/202465河北科技大學(xué)電氣工程學(xué)院廣州抽水蓄能電站為目前世界上最大的抽水蓄能電站，是為大亞灣核電站安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行而建設(shè)的配套工程，同時(shí)還承擔(dān)著廣東、香港電網(wǎng)的調(diào)峰填谷和事故備用的任務(wù)。電站總裝機(jī)總裝機(jī)容量2.4GW（8×300MW），分兩期建設(shè)，每期4臺，設(shè)計(jì)水頭535m，電站一期工程于1989年5月25日開工且1993年6月29日1號機(jī)投產(chǎn)，二期工程于1994年9月12日開工，至2000年3月14日8號機(jī)投產(chǎn)。3/18/202466河北科技大學(xué)電氣工程學(xué)院三峽的供電范圍3/18/202467河北科技大學(xué)電氣工程學(xué)院秦山核電站位于東海之濱美麗富饒的杭州灣畔，是中國第一座依靠自己的力量設(shè)計(jì)、建造和運(yùn)營管理的壓水堆核電站，總裝機(jī)容量2×300MW。1985年3月動工，1991年12月首次并網(wǎng)發(fā)電。它的建成使我國成為繼美、英、法、前蘇聯(lián)、加拿大、瑞典之后世界上第七個(gè)能夠自行設(shè)計(jì)、建造核電站的國家。3/18/202468河北科技大學(xué)電氣工程學(xué)院秦山核電站主控制室秦山核電站汽輪機(jī)房3/18/202469河北科技大學(xué)電氣工程學(xué)院

大亞灣核電站位于深圳市東部大亞灣畔，為我國目前最大的核電站。大亞灣核電站是我國引進(jìn)國外資金、設(shè)備和技術(shù)建設(shè)的第一座大型商用核電站。核電站安裝有兩臺單機(jī)容量為900MW的壓水堆反應(yīng)堆機(jī)組。1987年8月7日工程正式開工，1994年2月1日和5月6日兩臺機(jī)組先后投入商業(yè)營運(yùn)。大亞灣核電站每年發(fā)電量超過100億度，其中七成電力供應(yīng)香港，三成電力供應(yīng)廣東電網(wǎng)。大亞灣核電站電站設(shè)備3/18/202470河北科技大學(xué)電氣工程學(xué)院太陽能發(fā)電系統(tǒng)的組成太陽能電池板：將太陽的輻射能轉(zhuǎn)換為電能。太陽能控制器：控制整個(gè)系統(tǒng)的工作狀態(tài)，對蓄電池起到過充電保護(hù)、過放電保護(hù)的作用。蓄電池：在有光照時(shí)將太陽能電池板所發(fā)出的電能儲存起來，到需要的時(shí)候再釋放出來。逆變器：將太陽能發(fā)電系統(tǒng)所發(fā)出的直流電能轉(zhuǎn)換成交流電能。

光電板控制器逆變器配電線路負(fù)載蓄電池3/18/202471河北科技大學(xué)電氣工程學(xué)院達(dá)板城風(fēng)力發(fā)電廠成立于1989年，是中國第一個(gè)大型風(fēng)電廠，發(fā)電量占全國的30%。3/18/202472河北科技大學(xué)電氣工程學(xué)院

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75～160立方米／小時(shí)。羊八井地?zé)犭姀S

羊八井地?zé)釡厝?/18/202473河北科技大學(xué)電氣工程學(xué)院潮汐發(fā)電示意圖

3/18/202474河北科技大學(xué)電氣工程學(xué)院法國郎斯潮汐電站示意圖

法國朗斯潮汐電站

法國郎斯電站1967年建成，位于法國圣馬洛灣郎斯河口。一道750米長的大壩橫跨郎斯河。壩上是通行車輛的公路橋，壩下設(shè)置船閘、泄水閘和發(fā)電機(jī)房。郎斯潮汐電站機(jī)房中安裝有24臺雙向渦輪發(fā)電機(jī)，漲潮、落潮都能發(fā)電?？傃b機(jī)容量24萬千瓦，年發(fā)電量5億多度，輸入國家電網(wǎng)。3/18/202475河北科技大學(xué)電氣工程學(xué)院

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14～15小時(shí)

。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。3/18/202476河北科技大學(xué)電氣工程學(xué)院總降壓變電所3/18/202477河北科技大學(xué)電氣工程學(xué)院戶外桿上變電所3/18/202478河北科技大學(xué)電氣工程學(xué)院表1-1我國三相交流電力網(wǎng)和用電設(shè)備的額定電壓∕kV分類電力網(wǎng)和用電設(shè)備的額定電壓發(fā)電