AAi-t 、電力屎威，電力幣水鬣囲第一章緒論Generalintroduction第一節(jié)電力系統(tǒng)概論Generalintroductionofelectricpowerindustry一、電力系統(tǒng)的構成Composingofpowersystem＜一＞電力工業(yè)在國民經濟中的地位Thestatusofpowerindustryinnationaleconomic電力工業(yè)是社會公共基礎事業(yè)，是國民經濟的一個重要部門。為社會生產的各個領域提供動力，與社會生活密切相關；“經濟要發(fā)展，電力要先行”。從各國經濟發(fā)展看，國民經濟每增長 1%就要求電力工業(yè)增長1.3%—1.5%。＜二＞電力系統(tǒng)的形成Developmentofpowersystem1初期電廠建在用電區(qū)附近，規(guī)模很小，孤立運行。2隨著生產的發(fā)展和科學技術的進步，用電量和發(fā)電廠容量不斷增加，但由于發(fā)電所需的一次能源通常離負荷中心較遠，因此形成了電力網和電力系統(tǒng)。＜三＞基本概念Basicconception電力系統(tǒng)：發(fā)電機、變壓器、輸配電線路和電力用戶的電器設備所組成的電氣上的整體。電力網：電力系統(tǒng)中輸送、分配電能的部分（變壓器和輸配電線路） 。動力系統(tǒng)：電力系統(tǒng)+發(fā)電廠的動力部分（火電廠的鍋爐、汽機；水電廠的水庫、水輪機；核電廠的反應堆）鼻丿岸噸-鼻丿岸噸-二|j*KDI-,auH<g丿I二、 電力系統(tǒng)的發(fā)展Thehistoryofelectricpowerindustry1．國外電力系統(tǒng)的發(fā)展歷史1831法拉第發(fā)現電磁感應定律后，出現了交流直流發(fā)電機，直流電動機出現里100-400V的低壓直流輸電系統(tǒng)；1882年德國1500-2000V直流輸電系統(tǒng)1885年單相交流輸電1891年三相交流輸電俄國人展示了現代電力系統(tǒng)模式2．國內電力系統(tǒng)發(fā)展歷史1882年第一座電廠在上海建成1882—1945年全國總裝機容量185萬KV，年發(fā)電量僅43億KWh2000年全國總裝機容量3億KV,年發(fā)電量13556億KWh并建成500kV交流、直流超高壓輸電線路，7個跨省電力系統(tǒng)西南大容量水電的開發(fā)，山西陜西和內蒙西部大量坑口電廠的建設，使得全國聯網的格局逐步形成。聯合電力系統(tǒng)的特點Characteristicsofpowersystem1） 系統(tǒng)總裝機容量減少。發(fā)電廠孤立運行的最大負荷并不同時出現2） 合理利用動力資源與火力發(fā)電廠相比，水電廠具有單位發(fā)電成本低、跟蹤負荷快的特點。因此，依照“不棄水”的原則，水電廠豐水季節(jié)承擔基荷，枯水季節(jié)承擔峰荷。這樣可以降低煤耗，充分利用水力資源。3） 提高了供電可靠性由于各電廠之間在機組檢修或系統(tǒng)發(fā)生事故的情況下能夠相互支援，從而可以降低系統(tǒng)備用容量和提高供電可靠性。4） 提高了系統(tǒng)運行的經濟性在機組間合理分配負荷；采用大容量機組，降低單位千瓦造價和運行損耗。缺點：故障波及地區(qū)容易擴大、系統(tǒng)短路容量增加。三、對電力系統(tǒng)的基本要求Basicrequirementofthepowersystemoperation（一）電能生產、輸送和消費的特點電能不能大量存儲。電能的生產、輸送、分配、消費同時發(fā)生；從一種運行方式過渡到另一種運行方式的過渡過程非常短促；與國民經濟各部門的關系密切。各部門廣泛使用電能，電能的中斷或減少將影響國民經濟各部門。（二）電力系統(tǒng)運行的基本要求1?滿足用電需求，保障供給保證可靠的持續(xù)供電。提高運行水平；防止發(fā)生誤操作；事故后應盡量采取措施防止事故擴大； 完善電力系統(tǒng)的結構等。當系統(tǒng)發(fā)生事故、出現供電不足時，首先切除三類用戶，以確保一、二類用戶的需要（一類用戶：中斷供電，會帶來人身危險、設備損壞、大量次品、破壞生產秩序、給國民經濟帶來巨大的經濟損失或重大政治影響的用戶。 用兩個或兩個以上獨立電源供電；二類用戶：中斷供電會造成減產、停工的用戶。兩路供電或一路專用線路供電；三類用戶：短時停電不會帶來嚴重后果） 。保證良好的電能質量。電壓偏移：一5%頻率偏差：50一（0.2—0.5）HZ波形畸變率：很小保證電力系統(tǒng)運行的經濟性提高效率、降低損耗、節(jié)約能量資源。第二節(jié)發(fā)電廠的類型Typeofpowerplant一次能源：雖自然界演化生成的動力資源，是能源的直接提供者，如煤、石油、天然氣。電能是二次能源。一、火力發(fā)電廠fossilfuelstation原動機一般為汽輪機，也有用柴油機或以煤、汽油或天然氣為燃料的電廠,燃氣輪機的。原動機一般為汽輪機，也有用柴油機或K4FK4F圖1-2 凝汽式火力發(fā)電廠生產過程示意圖火力發(fā)電廠又可分為:凝氣式火電廠(steampowerplant) 做過功的蒸汽排入凝汽器冷凝成水，重新送回鍋爐。在凝汽器中大量的熱量被循環(huán)水帶走，所以效率很低，只有 30%—40%熱電廠(thermalplant)汽輪機中一部分做過功的蒸汽從中間斷抽出供給熱力用戶，或經熱交換器將水加熱后把熱水供給用戶。效率高達 60%-70%.二、水力發(fā)電廠hydroelectricpowerplant將水的位能和動能轉變成電能。發(fā)電廠容量取決于上下游水位差(水頭)和流量大小水力發(fā)電機組承受變動負荷的能力較好，且啟動快，電力系統(tǒng)中發(fā)生事故時可充分發(fā)揮備用功能。1）堤壩式水電廠在河床上游建水壩蓄水，形成發(fā)電水頭。壩后式水電廠：廠方建在壩后，如豐滿水電廠；河床式水電廠：廠房其攔水壩作用，如葛洲壩水電廠2）引水式水電廠 電廠建在山區(qū)水流湍急的河道上，或河床坡度較陡的地方，由引水道形成水頭，不修壩或只修低堰。3） 混合式水電廠水頭由壩和引水道共同形成。4）抽水蓄能電站系統(tǒng)谷荷時，機組以電動機-水泵方式工作，將下游水庫的水抽至上游水庫儲存；峰荷時，機組以水輪機-發(fā)電機方式工作，利用蓄水發(fā)電;從而實現“移峰添谷”。抽水蓄能電站用途：調頻、調相、系統(tǒng)備用、系統(tǒng)黑啟動等。按運行方式分）無調節(jié)水電廠水庫小，不能對徑流調節(jié)）有調節(jié)水電廠可利用水庫對徑流進行重新分配有日調節(jié)、周調節(jié)、季調節(jié)、年調節(jié)和多年調節(jié)三、核電廠nuclearplant將核裂變能轉化成熱能，再按火電廠的方式發(fā)電。.優(yōu)點：1）節(jié)省燃料如一臺500MW的火力機組，每年耗煤150萬噸，而同容量的核電機組，每年僅需600kg鈾燃料2） 不需空氣助燃可建在地下、山洞里、水下、空氣稀薄的高原地區(qū)問題：放射性污染四、其他形式發(fā)電廠otherwaytogenerateelectricpower風力發(fā)電、潮汐發(fā)電、地熱發(fā)電、太陽能發(fā)電、磁流體發(fā)電等。第三節(jié)變電所的類型Typeofsubstation變電所是聯系發(fā)電廠和用戶的中間環(huán)節(jié)，起著變換和分配電能的作用一、 根據變電所在電力系統(tǒng)的作用，可分成下列幾類：thetypeofsubstationsaccordingtothefunction＜一＞升壓變電所boostersubstation＜二＞降壓變電所step-downsubstation.樞紐變電所load-centersubstation位于電力系統(tǒng)的樞紐點，連接電力系統(tǒng)高壓和中壓的幾個部分，匯集多個電源，電壓為330-500kV。全所停電后，將引起系統(tǒng)解列，甚至出現癱瘓。.中間變電所intermediatesubstation高壓側以交換潮流為主，或使長距離輸電線分段，電壓為 220-330kV，同時又降壓供給當地用電。全所停電后，將引起區(qū)域網絡解列。地區(qū)變電所localsubstation高壓側電壓110-220kV，對地區(qū)用戶供電為主。全所停電后，僅該地區(qū)中斷供電。4．終端變電所terminalsubstation在輸電線路的終端，接近負荷點，高壓側電壓 35-110kV，降壓后直接供給用戶。全所停電后，只是用戶受損失。二、 按電壓高低分typeofsubstationaccordingtothevoltagelevel1．大型變電所largesubstation330kV以上，占地面積較大，自動化水平較高2．中型變電所middlesubstation220kV110kV也稱為一次變電所3．小型變電所smallsubstation110kV以下也稱為二次變電所三、 按變電所結構分typeofsubstationaccordingtothestructure1．屋外式outdoorsubstation除儀表、繼電器、控制設備、直流電源等二次設備設在屋內外，變壓器、開關等大型設備均放在屋外。通常電壓較高的變電所大多為屋外式。2．屋內式indoorsubstation變電所所有設備都放在屋內。一般用于室內居民密集地區(qū)或其他空氣污穢地區(qū)。3．地下式undergroundsubstation全部設備均設置在地下或洞室內。以適應城市建設或戰(zhàn)備的要求。重點要解決好通風和防火問題。4．箱式變電所packagesubstation為了使供電設施與建筑周圍環(huán)境協調而產生的。設有高壓開關小室、變壓器小室和低壓配出開關小室

第四節(jié)電力網的電壓Voltagelevelsoftheelectricpowersystem一、額定電壓ratedvoltage1?電力系統(tǒng)的額定電壓等級（輸電線路的額定線電壓）V220380kV361035（60）110（154）220330500750確定額定電壓的等級的考慮因素：S=3UI,當輸送功率一定時，輸送電壓越高，電流愈小，載流部分的截面積愈小，投資愈?。坏妷涸礁?，設備絕緣的投資越大。綜合考慮，對應一定輸送功率和輸送距離就有一個最合理的線路電壓。 但從設備制造的角度考慮，線路電壓不能任意確定。而且標準電壓等級不能過多。2?發(fā)電機、變壓器、用電設備的額定電壓的確定1）用電設備的額定電壓=線路額定電壓沿線路的電壓損失一般為10%用電設備的允許電壓偏移為±5%這要求線路始端電壓為額定值的105%從而可保證線路末端電壓不低于額定值的95%2）發(fā)電機的額定電壓=105%線路額定電壓3）變壓器額定電壓UN,一次側與線路相連UGN，一次側與發(fā)電機相連110%UN，二次側與線路相連備相連或 Uk%:::7.5備相連或 Uk%:::7.5例:例:T1:10.5/121/242kV T2:110/38.5/10.5kVT3:220/38.5kV T4:35/0.4kV二、輸、配電網的劃分divisionoftransmissionanddistributionsystem1、按線路電壓的高低分超高壓網330kV及以上； 高壓網10—330kV中壓網1—10kV 低壓網1kV以下?按作用分輸電網：將電能從發(fā)電廠輸送到負荷中心。配電網：將電能從負荷中心輸送到各級電力用戶， 起分配電能的作用。通常電壓在220kV以下。可分為高壓配電網（配電網：將電能從負荷中心輸送到各級電力用戶， 起分配電能的作用。通常電壓在220kV以下。可分為高壓配電網（35—110kV）、中壓配電網（3—10kV）、低壓配電網（220—380V。力ffa負4m電^^心第五節(jié)供配電系統(tǒng)的接地Groundingofpowersupplyanddistributensystem接地：人為的將電器設備中帶電或不帶電部分與大地連接。按接地目的不同，可分為：1?工作接地為保證電力系統(tǒng)正常工作而采取的接地；.保護接地正常不帶電而由于絕緣損耗有可能帶電的金屬部分接地；?防雷接地防雷保護裝置為導泄雷電流而進行的接地。一、 工作接地serviceground星形連接的變壓器或發(fā)電機的中性點?？紤]中性點運行方式的原因：電力系統(tǒng)發(fā)展初期，系統(tǒng)中性點不接地；隨著系統(tǒng)規(guī)模的擴大，經常出現弧光過電壓引起的事故。電力系統(tǒng)中性點運行方式groundedneutralsystem中性點直接接地（大電流接地系統(tǒng)）：發(fā)生單相接地時的短路電流較大中性點不接地、中性點經消弧線圈接地、中性點經小電阻接地（為小電流接地系統(tǒng)：發(fā)生單相接地時的短路電流較?。?。（一）中性點直接接地neutral-pointdirectlyearthed 110kV及以上電力網采用特點：中性點始終保持零電位。中性點不接地電力網的一相接地優(yōu)點：節(jié)約絕緣投資。單相接地時，非故障對地電壓接近相電壓，相對地絕緣按相電壓設計，因此降低了電力網的絕緣投資，而且電壓越高，其經濟效益越大。缺點：可靠性不高。單相短路時，接地相短路電流很大，各相之間電壓不對稱針對缺點采取的措施：1）由于架空線路上的故障絕大多數都是暫時性的， 故可加裝自動重合閘裝置，以提高供電可靠性； 2）為減少單相接地電流，將系統(tǒng)中部分中性點接地，而另一部分中性點不接地。（二） 中性點不接地neutral-pointunearthed?特點：單相故障時，中性點電壓為相電壓，線電壓仍維持平衡。?優(yōu)點：運行可靠性高。發(fā)生單相故障時，電力網線電壓的大小和相位關系仍維持不變，接在線電壓上的電器仍能繼續(xù)運行，因此可帶故障運行一段時間（但時間不能太長，以免健全相薄弱環(huán)節(jié)遭到破壞，發(fā)展成兩相短路）。缺點：絕緣投資大。單相故障時，非故障相對地電壓升為相電壓的-3倍，為確保設備的絕緣安全，系統(tǒng)相對地絕緣按線電壓設計，中性點絕緣按相電壓設計。中性點不接地系統(tǒng)的適用范圍）500V以下的裝置（380/220照明裝置除外）;）單相接地電流小于30A的3-10kV電力網；）接地電流小于5A的發(fā)電機直配系統(tǒng)；）單相接地電流小于10A的35kV電力網。（三） 中性點經消弧線圈接地neutral-pointearthedviaarc-extinguishingcoil中性點不接地系統(tǒng)單相接地電流較大時采用消弧線圈：具有鐵心的可調電感線圈3?消弧線圈的作用：中性點不接線圈時，單相接地電流為非故障相對地電容電流之和，且隨著網絡的延伸而增大，容易造成弧光接地過電壓。中性點接消弧線圈后，可補償接地電流中的容性部分，從而減少故障電流。4?補償方式*?）全補償1L=lc此時消弧線圈的感抗與其他非故障相的電容容抗正好形成串聯諧振關系； 由于系統(tǒng)在運行時并不是嚴格的對稱，中性點存在一定的位移電壓，容易產生諧振過電壓，危及電力網的絕緣。很少采用。??）欠補償1L＜1C部分線路斷開時，可能出現全補償現象。很少采用。??）過補償1L＞1C不會因線路的退出而出現全補償現象。一般采用這種補償方式。特點：運行可靠性高，但絕緣投資大。二.保護接地protectiveground＜一＞人體觸電gettinganelectricshock電傷：人體的外部受到的電損傷，如：灼傷。電擊：人體內部器官受到的電損傷，如：痙攣、抽搐、失去知覺等。受傷程度與電流大小、通電時間、流經人體途徑、人體情況等因素有關。交流電，