電力系統基礎知識福建瑞森化工有限公司11、什么是電網？什么是電力系統？2

電力網：由變電所和不同電壓等級輸電線路組成的網絡。電力系統：由發電機、變壓器、輸電線路以及用電設備（或發電廠、變電所、輸配電線路以及用戶），按照一定的規律連接而組成的統一整體。發電廠： 生成電能變電所： 變換和分配電能輸配電線路： 輸送電能用戶： 消費電能動力系統：在電力系統的基礎上，把發電廠的動力部分（例如火力發電廠的鍋爐、汽輪機和水力發電廠的水庫、水輪機以及核動力發電廠的反應堆等）包含在內的系統。3電力網：按電壓等級的高低、供電范圍的大小的分類地方電力網：電壓等級在35kV及以下，供電半徑在20~50km以內區域電力網：電壓等級在35kV以上（一般為110kV~220kV），供電半徑超過50km，聯系較多發電廠的網絡超高壓遠距離輸電網：電壓等級為330kV~500kV的網絡，其主要任務是把遠處發電廠生產的電能輸送到負荷中心，同時還聯系若干區域電力網形成跨省、跨地區的大型電力系統變電所：按其在電力系統中的地位分類樞紐變電所：中間變電所：地區變電所：終端電站所：4發電用電輸電變電配電RTURTURTU數據采集和傳輸應用服務器電網調度5超高壓遠距離輸電網地方電力網區域電力網110kV~35kV~35kV500kV220kV110kV10kV水力發電廠火力發電廠變電所A：樞紐變電所C：地方變電所D：終端變電所B：中間62、電力系統的電壓等級78500kV交流變電站、500kV直流變電站750kV交流變電站1000kV交流特高壓和800kV直流特高壓目前剛開始建設1000kV交流特高壓有部分開始投入使用93、電力系統的行政劃分。全國分2大電網：國家電網公司和南方電網公司。102002年以前前電力力系統統劃分分跨省電電力系系統5個，獨立省電電力系統若干干個112002年以后電力體體制改革后的的劃分12國家電網公司司13144、發電廠15一次能源是指指直接由自然然界采用的能能源，如：煤煤、石油、天天然氣、水利利資源、核原原料等。二次能源是由由一次能源經經加工轉換而而獲得的另一一種形態的能能源，如電力力、煤氣、蒸蒸汽、焦碳等等。一、發電廠的的基本類型發電廠是把各各種一次能源源轉換成二次次能源（即電電能）的場所所。按照發電廠所所消耗一次能能源的不同，，發電廠分為為以下幾種。。1.火力發電廠以煤炭、石油油、天然氣等等為燃料。⑴凝汽式火火電廠：只生生產電能，熱熱效率低，僅僅為30%~40%。16火電廠外景17熱電廠外景18⑵熱電廠:既生產電能又又生產熱能。。熱電廠的熱熱效率高達60%~70%。⑶燃氣輪機機發電廠：燃燃氣輪機與汽汽輪機工作原原理相似，所所不同的是燃燃氣輪機的工工質是高溫高高壓的氣體而而不是蒸汽。。這些作為工工質的氣體可可以是用清潔潔煤技術將煤煤炭轉化成的的清潔煤氣，，也可以是天天然氣等。2．水力發電廠廠水電廠是將水水的位能和動動能轉換成電電能的場所，，也稱水電站站。水電站的的類型可以分分為：(1)堤壩式:一般河流水位位的落差沿河河流是分散的的，為提高落落差就需要在在河流的上游游修建攔河壩壩，將水積蓄蓄、提高水頭頭，進行發電電。通常這類水電電站又細分為為壩后式和河河床式兩種。。19壩后式水電站站:發電機廠房建建在壩后，全全部水頭的壓壓力由壩體承承受，水庫的的水由壓力水水管引入廠房房，推動水輪輪發電機發電電。圖1-2壩后式水電站站示意圖20圖1-3河床式水電站站示意圖河床式水電站站:發電機廠房和和擋水堤連成成一體，廠房房也起擋水作作用。由于廠廠房修建在河河床中，故稱稱河床式。21圖1-4引水式水電站站示意圖3．抽水蓄能電站站抽水蓄能電站站是一種特殊殊形式的水電電站，具有水水輪機-發電機和電動動機-水泵兩種可逆逆的工作方式式。⑵引水式水水電站:建在山區水流流湍急的河道道上或河床坡坡度較陡的地地段，由引水水渠道提供水水頭，一般不不需要修建堤堤壩，或只修修低堰，適用用于水頭比較較高的情況。。22(1)夜晚或周末低低負荷時，抽抽水蓄能電站站的機組作為為電動機運行行，利用電力力系統富余的的電能將下庫庫的水抽到上上庫，以位能能的形式將電電能儲存起來來。(2)在電力系統的的峰荷期間，，抽水蓄能電電站的機組又又作為發電機機運行，將上上庫的水放下下來通過水輪輪機發電，用用以擔任電力力系統峰荷中中的尖峰部分分，即起到調調峰作用。圖1-5抽水蓄能電站站示意圖23核電廠發電的的原理與火電電廠相似，都都要有一個熱熱源，將水加加熱成蒸汽，，進而推動汽汽輪機旋轉并并帶動發電機機轉動而發出出電能。不同同的是核電廠廠所用的熱源源不是煤或石石油，它的熱熱源是原子核核的裂變能。。4．核電廠核電是一種安安全清潔的能能源，利用它它可以大大地地節約煤和減減少污染。一一個1000MW的火電廠一天天燃燒的煤是是9600t，而相應1000MW的核電廠，一一天只要3.3kg的U235，同樣容量的的電廠其用燃燃料量竟相差差300萬倍。利用鈾(或钚）在反應應堆核裂變熱能→（汽輪輪機）機械能能→電能24目前，中國有有4座核電站11臺機組運行浙江秦山核電電站廣廣東大亞灣灣核電站江蘇田灣核電電站嶺嶺澳核電站站中國在建中核核電站廣東陽江核電電站浙浙江南部部的三門核電電站遼寧紅沿河核核電廠江江西彭澤核核電廠a.消耗燃燒少b.燃燒時不需要要空氣助燃c.容量越大越經經濟d.有放射性污染染核電站特點：：25大亞灣核電站站26核電站遠景27①太陽能熱發發電：它是將將吸收的太陽陽輻射熱能轉轉換成電能的的裝置，其基基本組成與常常規火力電廠廠相似。②太陽能光發發電：太陽能能光發電不通通過熱過程而而直接將太陽陽的光能轉換換成電能，其其中光伏電池池是一種主要要的太陽能光光發電形式，，也叫光伏發發電。光伏發電是把把照射到太陽陽能電池上的的光直接變換換成電能的一一種發電形式式，它是目前前太陽能發電電研究的方向向。（1）太陽能發電電5．新能源發電電太陽能發電、、風力發電電、地熱發電電、潮汐發電電、生物質能能發電及垃圾圾電廠等。28太陽能發電——光伏發電29將風能轉換成成電能的發電電方式稱為風風力發電。風風能屬于于再再生生能能源源，，又又是是一一種種過過程程性性的的能能源源，，無無法法直直接接儲儲存，，還還具具有有隨隨機機性性，，所所以以對對風風能能的的應應用用技技術術上上比比較較復復雜。。圖圖1-８是是風風力力發發電電裝裝置置的的示示意意圖圖。。由由此此圖圖可可以以看看出出風力力發發電電機機生生產產過過程程的的簡簡單單描描述述。。（2）風風力力發發電電圖1-8風力力發發電電裝裝置置的的示示意意圖圖1——風力力機機2——升速速齒齒輪輪箱箱3——發電電機機4——控制制系系統統5——改變變方方向向的的驅驅動動裝裝置置6——底板板7——塔架架8——控制制和和保保護護裝裝置置9——基礎礎10——電纜纜線線路路11——配電電裝裝置置30風力力發發電電廠廠31內蒙蒙古古風風能能儲儲量量全全國國第第一一目前前，，內內蒙蒙古古建建有有輝輝騰騰錫錫勒勒、、達達里里、、錫錫林林浩浩特特等等幾幾個個大大型型風風力力發發電電廠廠。。截截至至2004年底底，，全全區區累累計計推推廣廣小小型型風風力力發發電電機機15.8萬臺臺，，解解決決了了15萬散散居居牧牧戶戶的的基基本本生生活活用用電電。。截截至至2005年底底，，內內蒙蒙古古風風力力發發電電廠廠總總裝裝機機容容量量達達到到16.6萬千千瓦瓦，，居居全全國國第第一一位位，，2006年風風力力發發電電總總裝裝機機容容量量發發展展到到100萬千千瓦瓦。。據內內蒙蒙古古工工業業大大學學能能源源與與動動力力工工程程學學院院劉劉志志璋璋教教授授介介紹紹，，內內蒙蒙古古10米高高度度可可開開發發利利用用的的風風能能儲儲量量為為1.01億千千瓦瓦，，占占全全國國總總儲儲量量的的40%，居居全全國國首首位位；；50米高高度度可可開開發發利利用用的的風風能能儲儲量量為為2.02億千千瓦瓦，，占占全全國國總總儲儲量量的的40%。但但是是，，由由于于風風電電成成本本高高、、投投資資大大、、價價格格尚尚未未確確定定以以及及缺缺乏乏自自主主研研發發的的大大型型風風機機制制造造技技術術等等，，內內蒙蒙古古目目前前已已經經開開發發利利用用的的風風能能還還不不到到風風能能總總儲儲量量的的1%。內蒙古古風電電開發發正處處在發發展時時期，，到2010年計劃劃發展展為400萬千瓦瓦。32地球本本身是是個大大熱庫庫，地地熱資資源遍遍布世世界各各地。。僅地表10公里以以內就就有可可供開開采的的熱能能，地地熱能能的儲儲量很很大，它它的總總量大大約是是煤炭炭的一一億七七千萬萬倍。。但是是，目目前世界上上實際際能利利用的的地熱熱資源源很少少，主主要限限于蒸蒸汽田田和熱水田田，這這兩者者統稱稱為地地熱田田。地地熱電電站是是清潔潔的能能源。它它的發發電成成本比比水電電和火火電都都低，，而且且地熱熱發電電后排出的的熱水水還可可以供供采暖暖、醫醫療、、提取取化學學物質質等利利用，所所以目目前地地熱發發電發發展很很快。。（3）地熱熱發電電33地熱發發電廠廠34（4）潮汐汐發電電利用潮潮汐的的落差差推動動水輪輪機而而發電電稱之之為潮潮汐發發電。。即在在海灣灣或河河流入入海口口處筑筑起堤堤壩，，漲潮潮時蓄蓄水，，高潮潮時關關閉。。退潮潮時形形成足足以使使水輪輪機工工作的的落差差時才才開始始放水水，將將蓄水水放出出，驅驅動水水輪發發電機機發電電。潮汐能能是地地球在在自轉轉過程程中，，海水水受月月流重重力牽牽引產產生的的。還還有小小部分分潮汐汐是受受太陽陽引力力牽引引形成成的。。海水水漲落落的周周期為為12小時25分鐘，同時時在海底造造成三角流流。35潮汐發電示意圖36中國最大的的潮汐發電電站：浙江江江廈潮汐汐電站，Pe=3200KW世界最大的的潮汐發電電站：法國國北部LaRance河，Pe=240MW世界最高的的潮汐發電電站：加拿拿大Fundy高達39英尺，Pe=20MW世界首座海海底潮汐發發電站：挪挪威北部KvalsundPe=300KW375、變電站38變電所的基基本類型變電所起著著變換和分分配電能的的作用。從從發電廠送送出的電能能一般經過過升壓遠距距離輸送，，再經過多多次降壓后后才供給用用戶使用，，所以電力力系統中的的變電所的的數量多于于發電廠，，變壓器的的容量約是是發電機容容量的7~10倍。變電所分為為發電廠的的變電所（（升壓變電電所）和電電力網的變變電所（降降壓變電所所），根據變電所所在電力系系統的地位位與供電范范圍，可以以將其分為為以下幾類類。1.樞紐變電所所1)樞紐變電所所位于電力力系統的樞樞紐點，匯匯集著電力力系統中多多個大電源源和多回大大容量的聯聯絡線，連連接著電力力系統的多多個大電廠廠和大區域域。2)電壓等級一一般為330~500kV。3)樞紐變電所所在系統中中的地位非非常重要，，若發生全全所停電事事故，將引引起系統解解列，甚至至系統崩潰潰的災難局局面。392.中間變電所所1)中間變電所所高壓側與與樞紐變電電所連接，，以穿越功功率為主，，在系統中中起交換功功率的作用用，或使高高壓長距離離輸電線路路分段，它它一般匯集集2~3個電源，這這樣的變電電所主要起起中間環節節作用。2)電壓等級多多為220~330kV，其中壓側側一般是110~220kV，供給所在在的多個地地區用電并并接入一些些中小型電電廠。3)當全所停電電時，將引引起區域電電網解列，，影響面也也比較大。。3.地區變電所所1)地區變電所所主要任務務是給地區區的用戶供供電，它是是一個地區區或城市的的主要變電電所。2)電壓等級一一般為110~220kV。3)若發生全所所停電事故故，只造成成本地區或或城市停電電。404.終端變電所所1)終端變電所所位于輸電電線路的末末端，靠近近負荷點。。2)高壓側電壓壓多為110kV或者更低（（如35kV），經過變變壓器降壓壓為6~10kV電壓后直接接向用戶送送電。3)若發生全所所停電事故故，只是所所供電的用用戶停電，，影響面較較小。分為：輸電電線路、配配電線路三、電力線線路41發電廠和變變電所電氣氣設備簡述述1．電氣一次設設備直接生產、轉轉換和輸配電電能的設備稱稱為電氣一次次設備。一、主要電氣氣設備它們主要有以以下幾種：(1)生產和轉換電電能的設備如發電機、電電動機、變壓壓器等，它們們是直接生產產和轉換電能的的最主要的電電氣設備。42(2)接通或斷開電電路的開關電電器為滿足運行、、操作或事故故處理的需要要，將電路接接通或斷開的的設備，如斷斷路器、隔離離開關、接觸觸器、熔斷器器等。(3)限制故障電流流和防御過電電壓的電器如用于限制短短路電流的電電抗器和防御御過電壓的避避雷器、避雷雷針、避雷線線等。(4)接地裝置用來保證電力力系統正常工工作的工作接接地或保護人人身安全的保保護接地，它它們均與埋入入地中的金屬屬接地體或接接成接地網的的接地裝置連連接。43(5)載流導體電氣設備必須須通過載流導導體按照生產產和分配電能能的順序或者者說按照設計計要求連接起起來，常見的的載流導體如如母線、架空空線、電力電電纜等。(6)補償裝置如調相機、電電力電容器、、消弧線圈、、并聯電抗器器等。它們分分別用來補償償系統的無功功功率、補償償小電流接地地系統中的單單相接地電容容電流、吸收收系統過剩的的無功功率等等。(7)儀用互感器如電壓互感器器和電流互感感器，它們將將一次回路中中的高電壓和和大電流變成成低電壓和小小電流，供給給測量儀表和和繼電保護裝裝置用。442．電氣二次設設備對電氣一次設設備進行測量量、控制、監監視和保護用用的設備，稱稱為電氣二次次設備。它們們主要有：(1)測量儀表如電壓表、電電流表、功率率表、電能表表等，它們用用以測量一次次回路的運行行參數。(2)繼電保護及自自動裝置它們用以迅速速反應電氣故故障或不正常常運行情況，，并根據要求求切除故障、、發出信號或或作相應的調調節。(3)直流設備直流設備主要要用于供給保保護、操作、、信號以及事事故照明等設設備的直流供供電，它們有有直流發電機機組、蓄電池池、硅整流裝裝置等。45(4)控制和信號設設備及其控制制電纜控制設備是指指對斷路器進進行手動或自自動的開、合合操作控制的的設備。信號號設備有光字字牌信號、反反映斷路器和和隔離開關位位置的信號、、主控制室的的中央信號等等。控制電纜纜是連接二次次設備的電纜纜。(5)絕緣監察裝置置用以監察交流流和直流系統統的絕緣狀況況。46電力網的額定定標準電壓(KV)：0.22、0.38（低壓）3、6、10、35、60、110、220（高壓）330、500（超高壓）750、1000（特高壓）471．斷路器是一種開關電電器，能切除除或投入正常常負荷，并能能切斷故障回回路。故障回回路中故障電電流通常很大大（如短路電電流），切斷斷故障回路需需專門強滅弧弧能力的滅弧弧裝置，所以以斷路器主觸觸頭設于滅弧弧裝置內，無無法觀察其通通斷狀態，即即斷開時無可可見斷點。考考慮使用安全全，除小容量量低壓斷路器器外，一般斷斷路器均不能能單獨使用，，必須與能產產生可見斷點點的隔離電器器配合使用。。2．負荷開關也是一種開關關電器，能切切除或投入正正常負荷，具具有一定的滅滅弧能力，斷斷時有明顯可可見斷點。3．隔離開關是一種隔離電電器，只能切切除或投入空空載或很小（（兒安）的負負荷，斷開時時有明顯可見見的斷點。往往往與斷路器器配合使用。。4．熔斷器是一種保護電電器，專門用用于切斷過負負荷較大的回回路或短路回回路。當熔斷斷器熔體上通通過的的電流流超過過一定定值后后，熔熔體發發熱熔熔斷，，切斷斷電路路。5．電流互互感器器是一種種電流流變換換電器器，隔隔離高高電壓壓，通通常將將大電電流變變成小小電流流，以以取得得測量和和保護護用電電流信信號。。6．電壓互互感器器是一種種電壓壓變換換電器器，隔隔離高高電壓壓，通通常將將高電電壓變變成低低電壓壓，以以取得得測量和和保護護用電電壓信信號。。7．避雷器器防過電電壓侵侵入。。避雷雷器設設于被被保護護設備備的