1、發(fā)電廠電氣設(shè)備及運(yùn)行1課程內(nèi)容（1）電力系統(tǒng)的基本概念 （第一章）簡單電力網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)態(tài)分析 （第二、三章）電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整與電壓調(diào)整 （第四章）電力系統(tǒng)短路 （第五章）電力系統(tǒng)穩(wěn)定性 （第七章）課程內(nèi)容（2）電氣設(shè)備的原理 （第二章、六章）電氣主接線 （第四章）廠用電 （第五章）導(dǎo)體的發(fā)熱和電動力 （第三章）電氣設(shè)備的選擇 （第六章）配電裝置 （第七章）發(fā)電廠和變電站的控制和信號 （第八章）同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行 （第九章） 電力變壓器的運(yùn)行 （第十章）課程特點(diǎn)：貼近工程實(shí)際（少理論、重工程）內(nèi)容分散、前后聯(lián)系不強(qiáng)第0章 電力系統(tǒng)概述0.1 電力系統(tǒng)的概念和組成0.2 對電力系統(tǒng)運(yùn)行的基本要求0.3

2、電力系統(tǒng)的電壓等級0.4 電力系統(tǒng)的接線方式和中性點(diǎn)接地0.5 電力系統(tǒng)的負(fù)荷0.6 我國電力工業(yè)發(fā)展概況 0.7 發(fā)電廠的類型 0.8 變電站的類型0.1 電力系統(tǒng)的概念和組成一、基本概念電力系統(tǒng)的組成 （1）電力系統(tǒng)：由發(fā)電機(jī)、變壓器、輸電線路和用電設(shè)備組成的有機(jī)整體。生產(chǎn)、輸送、分配與消費(fèi)電能的系統(tǒng)。 （2）電力網(wǎng)：電力系統(tǒng)中輸送與分配電能的部分。 （3）動力系統(tǒng)：動力部分與電力系統(tǒng)組成的整體。幾個基本參量 (1) 總裝機(jī)容量: 指該系統(tǒng)中實(shí)際安裝的發(fā)電機(jī)組額定有功功率的總和，以千瓦（KW）、兆瓦（MW）、吉瓦（GW）為單位計(jì)。0.1 電力系統(tǒng)的概念和組成年發(fā)電量指該系統(tǒng)中所有發(fā)電機(jī)組全

3、年實(shí)際發(fā)出電能的總和，以千瓦時（kWh）、兆瓦時（MWh）、吉瓦時（GWh）為單位計(jì)。最大負(fù)荷指規(guī)定時間內(nèi)，電力系統(tǒng)總有功功率負(fù)荷的最大值，以千瓦（kW）、兆瓦（MW）、吉瓦（GW）為單位計(jì)。額定頻率按國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，我國所有交流電力系統(tǒng)的額定功率為50Hz。最高電壓等級是指該系統(tǒng)中最高的電壓等級電力線路的額定電壓。0.1 電力系統(tǒng)的概念和組成地理接線圖主要顯示系統(tǒng)中發(fā)電廠、變電所的地理位置，電力線路的路徑，以及它們相互間的聯(lián)結(jié)。電氣接線圖主要顯示系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)、變壓器、母線、斷路器、電力線路等主要電機(jī)、電器、線路之間的電氣接線。0.1 電力系統(tǒng)的概念和組成電力系統(tǒng)為什么要互聯(lián)并網(wǎng)運(yùn)行呢？ 1.采

4、用高效率大容量機(jī)組減少備用容量 2.合理利用動力資源水、火電互補(bǔ) 3.提高供電可靠性系統(tǒng)越大，抗干擾能力越強(qiáng) 4.提高運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性裝高效率大容量機(jī)組、 合理利用動力資源、合理分配負(fù)荷、削峰填谷。 0.1 電力系統(tǒng)的概念和組成特點(diǎn) 電能不能大量儲存 過渡過程非常短暫（30萬kM/S） 與國民經(jīng)濟(jì)各部門密切相關(guān)基本要求 可靠 經(jīng)濟(jì) 質(zhì)優(yōu) 0.2 電力系統(tǒng)運(yùn)行特點(diǎn)及基本要求可靠：保證可靠的供電 措施電源與電網(wǎng)的建設(shè)（西電東送全國聯(lián)網(wǎng)） SCADA數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)（SupervisoryControlAndDataAcquisition ） 設(shè)備檢修（計(jì)劃檢修狀態(tài)檢修） 人員素質(zhì)0.2 電力系統(tǒng)

5、運(yùn)行特點(diǎn)及基本要求負(fù)荷（一級 二級 三級）一級負(fù)荷：對這一級負(fù)荷中斷供電，將造成人身事故，經(jīng)濟(jì)嚴(yán)重?fù)p失，人民生活發(fā)生混亂。二級負(fù)荷：對這一級負(fù)荷中斷供電，將造成大量減產(chǎn)，人民生活受影響。三級負(fù)荷：所有不屬于一、二級的負(fù)荷。0.2 電力系統(tǒng)運(yùn)行特點(diǎn)及基本要求質(zhì)優(yōu)指標(biāo) 電壓： 35kV 5% 10kV 7% (無功功率）頻率： 0.2（3000mw) 0.5Hz(3000MW） （有功功率）波形畸變：諧波（電力電子裝置，非線性負(fù)荷）0.2 電力系統(tǒng)運(yùn)行特點(diǎn)及基本要求經(jīng)濟(jì)EX:一臺600MW火電機(jī)組，年利用小時6000h，煤耗率320g/kW.h，煤價(jià)：300元/噸。Sol：年發(fā)電量：600000k

6、W6000h36億kW.h需標(biāo)煤：36億kW.h320g/kW.h115.2萬噸標(biāo)煤燃料費(fèi)：115.2萬噸300元/噸34560萬元1%節(jié)約：燃料：1.152萬噸標(biāo)煤燃料費(fèi)：345.6萬元廠用電率 網(wǎng)損煤耗率（水耗率）0.2 電力系統(tǒng)運(yùn)行特點(diǎn)及基本要求1.電力系統(tǒng)的額定電壓等級 標(biāo)稱電壓經(jīng)濟(jì)電壓：電壓高，損耗小絕緣水平高，投資大制定標(biāo)準(zhǔn)電壓，以便實(shí)現(xiàn)互聯(lián)最高電壓：正常運(yùn)行時，系統(tǒng)中出現(xiàn)的電壓最高值 0.3 電力系統(tǒng)的電壓等級系統(tǒng)的額定電壓2. 電氣設(shè)備的額定電壓(發(fā)電機(jī),變壓器,線路，用電設(shè)備) 最高電壓：考慮設(shè)備的絕緣性能確定的最高運(yùn)行電壓值額定電壓：電氣設(shè)備在此電壓下長期工作，效率和壽命最

7、好同一標(biāo)稱電壓下，不同電氣設(shè)備的額定電壓是不同的 0.3 電力系統(tǒng)的電壓等級 0.3 電力系統(tǒng)的電壓等級用電設(shè)備:等于系統(tǒng)的額定電壓線路:等于系統(tǒng)的額定電壓發(fā)電機(jī)：規(guī)定比系統(tǒng)的額定電壓高5%變壓器一次側(cè)：相當(dāng)于用電設(shè)備，其額定電壓與系統(tǒng)相同；與發(fā)電機(jī)直接相連時，則與發(fā)電機(jī)相同二次側(cè)：相當(dāng)于電源，其額定電壓應(yīng)比系統(tǒng)高5%，考慮變壓器內(nèi)部的電壓損耗（5%），實(shí)際應(yīng)定為比線路高10;漏抗很小、與電動機(jī)直接相連時或電壓特別高時，比線路高5。 0.3 電力系統(tǒng)的電壓等級用線電壓表示的抽頭額定電壓220kV升壓變壓器降壓變壓器？3. 電力輸送中電壓與輸送容量的關(guān)系各級電壓架空線路的輸送能力 0.3 電力系

8、統(tǒng)的電壓等級典型例題 : ( 1)確定各設(shè)備額定電壓;(2)若T1工作于+2.5%抽頭, T2工作于主抽頭,T3工作于-5%抽頭,求個變壓器變比.10.5kV10.5kV121kV38.5kV110kV11kV35kV1、無備用圖1-5 無備用接線方式（a）放射式 （b）干線式樣 （c） 鏈?zhǔn)?0.4 電力系統(tǒng)的接線方式和中性點(diǎn)接地一.電力系統(tǒng)的接線方式優(yōu)點(diǎn)：簡單、經(jīng)濟(jì)、運(yùn)行方便缺點(diǎn)：供電可靠性差 適用范圍：二級負(fù)荷2、有備用圖1-6 有備用接線方式（a） 放射式樣 （b） 干線式 （c） 鏈?zhǔn)?（d） 環(huán)式 （e） 兩端供電網(wǎng)絡(luò)優(yōu)點(diǎn)：供電可靠性和電壓質(zhì)量高缺點(diǎn)：不經(jīng)濟(jì) 適用范圍：電壓等級較高

9、或重要的負(fù)荷 0.4 電力系統(tǒng)的接線方式和中性點(diǎn)接地二、三相電力系統(tǒng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式 不接地，1035kV系統(tǒng)多屬這類情況。消弧線圈接地，即經(jīng)過一個線性電抗線圈接地，1060kV系統(tǒng)有這種方式。直接接地，110kV及以上電壓系統(tǒng)和380220V三相四線低壓系統(tǒng)都屬這類情況。 0.4 電力系統(tǒng)的接線方式和中性點(diǎn)接地電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)一般指星形連接的變壓器或發(fā)電機(jī)的中性點(diǎn)。中性點(diǎn)接地方式：1.中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)正常運(yùn)行分析： （1）線電壓與相電壓關(guān)系；（2）中性點(diǎn) 電位；（3）對地電容電流與相電壓關(guān)系1.中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)單相（C相）接地分析：（1）中性點(diǎn)對地電位；（2）非接地相對地電 位；（3）對地電容

10、電流（3）對地電容電流分析2.中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的應(yīng)用3-6kV 電力網(wǎng) (接地電流 30A) 10kV 電力網(wǎng) (接地電流 20A)35-60kV 電力網(wǎng) (接地電流 10A) 補(bǔ)償方式過補(bǔ)（ILIc），一般采用這種方式欠補(bǔ)（ILIc）全補(bǔ)（IL=Ic），不允許，容易諧振3.中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn):非故障相電 壓不變.缺點(diǎn):單相短路電 流大.0.5 電力系統(tǒng)的負(fù)荷一電力系統(tǒng)的負(fù)荷 1、負(fù)荷：系統(tǒng)中所有電力用戶的用電設(shè)備所消耗的電功率總和。也稱電力系統(tǒng)的綜合用電負(fù)荷。是所有用戶的負(fù)荷總加。2、負(fù)荷分類（按負(fù)荷性質(zhì)分類）：工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)、商業(yè)、生活等。3、電力系統(tǒng)的

11、供電負(fù)荷：綜合用電負(fù)荷加上電力網(wǎng)的功率損耗。4、電力系統(tǒng)的發(fā)電負(fù)荷：供電負(fù)荷加上發(fā)電廠廠用電消耗的功率。二負(fù)荷曲線：用曲線描述某一時間段內(nèi)負(fù)荷隨時間變化的規(guī)律 1. 日負(fù)荷曲線:制定發(fā)電計(jì)劃的依據(jù) 一天的總耗電量 日平均負(fù)荷 0.5 電力系統(tǒng)的負(fù)荷負(fù)荷率km 最小負(fù)荷系數(shù) (a）鋼鐵工業(yè)負(fù)荷；(b) 食品工業(yè)負(fù)荷；(c) 農(nóng)村加工負(fù)荷；(d) 市政生活負(fù)荷 2. 年最大負(fù)荷曲線：描述一年內(nèi)每月（或每日）最大有功功率負(fù)荷變化的情況 3. 年持續(xù)負(fù)荷曲線：按一年中系統(tǒng)負(fù)荷的數(shù)值大小及其持續(xù)小時數(shù)順序排列繪制而成 t1PPmaxP1P2P3tt3t28760Tmax全年耗電量 最大負(fù)荷利用小時數(shù) T

12、max 0.5 電力系統(tǒng)的負(fù)荷和負(fù)荷曲線 年最大負(fù)荷曲線：為安裝新機(jī)組、安排檢修計(jì) 劃提供依據(jù)A=PmaxTmax 各類用戶的年最大負(fù)荷利用小時數(shù)負(fù) 荷 類 型Tmax/h戶內(nèi)照明及生活用電20003000一班制企業(yè)用電15002200二班制企業(yè)用電30004500三班制企業(yè)用電60007000農(nóng) 灌 用 電100015000.6 我國電力工業(yè)發(fā)展概況 一、我國電力工業(yè)的起點(diǎn)1879年5月28日，中國上海公共租界，以1臺10馬力(7.46kW)蒸汽機(jī)為動力，帶動自激式直流發(fā)電機(jī)，發(fā)出的電力點(diǎn)亮了第一盞電燈。1882年7月26日 ，中國第一家電業(yè)公司上海電氣公司成立，創(chuàng)辦了中國第一家發(fā)電廠，安裝

13、1臺16馬力(11.93kW)蒸汽發(fā)電機(jī)組，沿外灘架設(shè)6.4km的電線，沿線串接15盞弧光燈，供給照明用電。同年9月25日，坐落在黃浦江外灘的上海俱樂部等裝接電燈，成為第一批電燈用戶。一、我國電力工業(yè)的起點(diǎn)這家電廠比全球率先使用弧光燈的法國巴黎北火車站電廠晚建 7 年，比英國倫敦霍而蓬高架路電廠晚建 6 個月，但比美國紐約珠街電廠早建 2 個月，比日本東京電燈公司早建 5 年。1897年，清政府上海南市馬路工程善后局創(chuàng)辦南市電燈廠。該廠于當(dāng)年除夕建成供電，點(diǎn)亮中國地界上的第一盞電燈。到1911年中華民國成立前夕，上海電力工業(yè)已初具規(guī)模， 4 家中外電力公司共擁有發(fā)電設(shè)備容量8750kW。二、裝

14、機(jī)容量及發(fā)電量的增長 裝機(jī)容量 185 6587 8500 13789 21722 31900 50841 萬kW 年發(fā)電量 43 3006 3950 6213 10069 13685 24747 億kWh 世界排名 21/25 8/6 4 3/2 2/2美國1958年水平人均85位，用電量為世界平均水平的1/3二、裝機(jī)容量及發(fā)電量的增長截至2007年底，總裝機(jī)容量為71329萬kW，火電：55442萬kW，占77.73；水電：14526萬kW，占20.36；核電：885萬kW，占1.24；風(fēng)電：403萬kW，占0.56。三、最大單機(jī)容量最大火電機(jī)組：1000 MW(華電國際鄒縣發(fā)電廠、華能玉

15、環(huán)電廠)最大水電機(jī)組：700 MW(三峽電廠)550 MW(二灘水電廠)320 MW(葛洲壩水電廠)最大核電機(jī)組：1000 MW(百萬千瓦級)(大亞灣、嶺澳、田灣)四、最大發(fā)電廠最大火電廠：北侖電廠，5600MW + 21000 = 5000MW鄒縣電廠，4335 + 2600 + 21000 = 4540MW最大水電廠：三峽電廠(14+12(+6)700 MW = 18200(+4200)MW最大核電廠：秦山核電站1300 + 2650 + 2700 = 3000MW最大抽水蓄能電廠：廣東抽水蓄能電廠8300 MW = 2400MW天荒坪抽水蓄能電廠6300 + 8300 = 4200MW五

16、、電力系統(tǒng)的發(fā)展建國初期：大多是大城市發(fā)、供電系統(tǒng)；跨地區(qū)的電力系統(tǒng)有：東北中部和南部的154、220kV系統(tǒng)；東北東部的110kV系統(tǒng)（以豐滿、水豐和鏡泊湖水電廠等為中心）；冀北系統(tǒng)。本世紀(jì)初：已形成東北、華北、華東、華中、西北、西南、華南等七個跨省區(qū)域性電力系統(tǒng)。五、電力系統(tǒng)的發(fā)展區(qū)域電網(wǎng)構(gòu)成華北、華東、華中、南方電網(wǎng)的裝機(jī)容量已超過1億kW (100GW)東北、西北電網(wǎng)的裝機(jī)容量也超過4000萬kW (40GW)五、電力系統(tǒng)的發(fā)展區(qū)域電網(wǎng)互聯(lián)1989年9月，500kVDC2001年5月，500kVAC2003年6月，500kVAC2003年9月，500kVAC2004年6月， 500kV

17、DC2005年6月，直流背靠背2008年底，1000kVAC1、基本發(fā)展史 1882年，英國人成立上海光電公司，中國第一個發(fā)電廠，一臺12kW直流發(fā)電機(jī) 1911年，楊樹浦發(fā)電廠動工，1913年開始發(fā)電，到1924年，共有12臺發(fā)電機(jī)，裝機(jī)121MW。 1954年，中國自行設(shè)計(jì)施工的第一條220kV輸電線路（369km）建成，從豐滿水電站輸送電能到虎石臺變電所。這是中國輸電線路建設(shè)史上的一個里程碑。六、一些重要事件 1972年，第一條330kV超高壓輸電線路建成，從劉家峽水電站至漢中，全長534公里。隨后330kV線路延伸到陜甘寧青4個省區(qū)，形成西北跨省聯(lián)合電網(wǎng) 。1981年，第一條500千伏

18、超高壓輸電線路投入運(yùn)行，從河南平頂山姚孟火電廠到湖北武昌鳳凰山變電所，使中國成為世界上第8個擁有500千伏超高壓輸電的國家。1989年，中國第一條500千伏直流輸電線路（葛洲壩上海，1080公里）建成投入運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)華中電力系統(tǒng)與華東電力系統(tǒng)互聯(lián)，形成中國第一個跨大區(qū)的聯(lián)合電力系統(tǒng)。六、一些重要事件 2005年9月,西北電網(wǎng)建成750kV青海官亭-甘肅蘭州線超高壓輸變電工程（140.7km），中國輸電技術(shù)提高到了一個新的水平.2008年12月30日，我國首條1000kV（山西長治晉東南變電站南陽湖北荊門變電站）投運(yùn)，645km，實(shí)現(xiàn)華北和華中電網(wǎng)互連。800kV特高壓直流輸電線路（向家壩上海）正

19、在建設(shè)中。六、一些重要事件電壓等級、輸電線路長度和變電容量：電壓等級除西北地區(qū)以外 交流：1000kV,500kV,220kV,110kV,35kV,10kV 直流：500kV西北地區(qū)：750kV,330kV,220kV,110kV,35kV,10kV截至2009年7月，220kV及以上輸電線路長度達(dá)到37.5萬公里，躍居世界第一位。2008年，220kV及以上變電容量13.9億kVA。六、一些重要事件 2010年前后，建成以三峽電網(wǎng)為中心連接華中、華東、川渝的中部電網(wǎng)；華北、東北、西北三個電網(wǎng)互聯(lián)形成的北部電網(wǎng)；以及云、貴、廣西、廣東4省區(qū)的南部聯(lián)合電網(wǎng)。同時，加快北、中、南三大電網(wǎng)之間實(shí)現(xiàn)局部互聯(lián)：華北華中加強(qiáng)聯(lián)網(wǎng)、華中西北聯(lián)網(wǎng)、川渝西北聯(lián)網(wǎng)、華東華北聯(lián)網(wǎng)、川黔聯(lián)網(wǎng)等跨區(qū)電網(wǎng)工程建設(shè)，實(shí)現(xiàn)西電東送、南北互供，初步形成全國統(tǒng)一的聯(lián)合電網(wǎng)的格局，實(shí)現(xiàn)全國范圍內(nèi)的資源優(yōu)化配置，滿足國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和全面建設(shè)小康社會的要求 。 六、一些重要事件 2020年前后，隨著長江和黃河上游以及瀾滄江、紅水河上一系列大型水電站的開發(fā)，西部和北部大型火電廠和沿海核電站的建設(shè)，以及一大批長距離、大容量輸電工程的實(shí)施，電網(wǎng)結(jié)