電力系統概述演示文稿目前一頁\總數八十頁\編于十七點第一節電力系統的構成第二節電力系統聯網運行的優越性第三節電能的質量標準第四節電力系統的電壓等級第五節電力系統的中性點接地方式第六節電力系統穩定問題概述電力系統概述目前二頁\總數八十頁\編于十七點第一節電力系統的構成目前三頁\總數八十頁\編于十七點電是一種二次能源，是在各種發電廠內由其它能源（比如煤、水等天然能源）轉換而來的。發電廠是把各種天然能源，如煤炭、水能、核能等轉換成電能的工廠。根據發電廠所使用的一次能源的不同，發電廠可分為火力發電廠、水力發電廠、核發電廠等類型。一、電力系統的構成目前四頁\總數八十頁\編于十七點由于電廠和用電負荷的分散性，需要將電廠生產的電能經升壓變壓器升壓，再經不同電壓等級的輸電線送往各個負荷中心，最后經降壓變壓器降壓才到達具體的電能用戶。即是說，發電廠和用戶間需經一定的網絡連接。各個發電廠之間也需要這樣的網絡連接以提高供電的可靠性和經濟性。這樣的網絡就稱為“電力網”。電力網=各電壓等級變電所+輸配電線路其中：輸電網：電廠→負荷中心配電網：負荷中心→各配電變電所一、電力系統的構成目前五頁\總數八十頁\編于十七點電力系統=發電廠+電力網+電能用戶即“電力系統”由發電廠、變電所、線路和用戶組成。其中：變電所是聯系發電廠和用戶的中間環節，起著變換和分配電能的作用。因此，所謂“電力系統”，是指能夠完成電能的生產、變換、輸送、分配和消費，并將各發電廠、變電所并列運行以提高整個系統的可靠性和經濟性的一個統一的整體。一、電力系統的構成目前六頁\總數八十頁\編于十七點動力系統=動力部分（如熱力裝置、水力裝置、核反應堆等）+電力系統一、電力系統的構成TBGT1LT2電力網電力系統動力系統熱能用戶電能用戶目前七頁\總數八十頁\編于十七點二、發電廠的類型1、根據所使用的一次能源不同，分為：①火力發電廠：煤為原料，汽輪機為原動機。a.凝汽式電廠（200MW及以上的機組）容量大，靠近燃料產區（坑口、礦口），燃燒劣質煤。電能經高壓或超高壓線路送往負荷中心。單純供電。特點：水循環使用，即在汽輪機內作功后，蒸汽全部排入凝汽器冷卻成水，又重新送回鍋爐。蒸汽中含有的大量熱量被浪費。效率低：30％～40％目前八頁\總數八十頁\編于十七點b.熱電廠（幾十到幾百MW的機組）容量中小，靠近城市和負荷中心。電能在滿足地方需求后，經高壓線路送進電網。既供電又供熱。特點：在汽輪機中段抽出已作功蒸汽，或直接供熱給熱用戶（化工、紡織、造紙、制藥、公用事業和居民取暖等），或送給水加熱器將水加熱供給用戶。效率高：可達60％～70％。但運行方式不如凝汽式電廠靈活，因為需根據熱需求調整出力。目前九頁\總數八十頁\編于十七點火電廠的電能生產過程1、主要組成兩大部分：熱力部分和電氣部分三大核心設備：鍋爐、汽輪機和發電機大型火力發電廠一般都有燃煤、鍋爐、汽機、電氣、化學、熱工、水處理等車間（或稱分場）。目前十頁\總數八十頁\編于十七點2、生產過程發電廠的生產過程實際上是能量的傳遞和轉換過程燃料的化學能煙氣的熱能熱能傳遞給水、蒸汽和空氣汽輪機軸上的機械能發電機送出的電能（加上勵磁機送進的磁能）氣流的動能目前十一頁\總數八十頁\編于十七點2、生產過程(1)輸煤系統煤礦經火車或輪船運到電廠存放在儲煤場再經碎煤機打碎大塊煤鍋爐原煤倉經皮帶：通過電磁分離器吸凈鐵屑目前十二頁\總數八十頁\編于十七點2、生產過程(2)磨煤制紛系統煤從給煤機送至磨煤機，加上熱風道來的熱風煤被磨制和干燥后，送到粗粉分離器旋風分離器進行氣粉分離熱風進入排風機帶上從給粉機來的煤粉由噴燃器噴入爐膛燃燒細粉進入煤粉倉目前十三頁\總數八十頁\編于十七點2、生產過程(3)風煙系統冷空氣經送風機，進入空氣預熱器一部分熱風送磨煤機，一部分熱風直送噴燃器爐膛中熱風與煤粉混合燃燒，產生大量熱量煙氣經吸風機引至煙囪，排入大氣熱量經過金屬表面傳給鍋爐的水冷壁管、

過熱器、省煤器、空氣預熱器、除塵器目前十四頁\總數八十頁\編于十七點2、生產過程(4)汽水系統給水泵打水經高壓加熱器、省煤器加熱送入汽包汽包內的水經水冷壁下降管及下聯箱進入上升管 汽進入過熱器，經蒸汽管道引入汽輪機蒸汽膨脹，高速沖擊葉片，帶動發電機轉子轉動水吸熱汽化，汽水混合物上升到汽包進行汽水分離目前十五頁\總數八十頁\編于十七點2、生產過程(4)汽水系統作功后蒸汽溫度壓力下降排入凝汽器冷卻凝結成水循環使用(5)電氣系統發電機發電除去廠用電后經變壓器升壓送入電網目前十六頁\總數八十頁\編于十七點目前十七頁\總數八十頁\編于十七點目前十八頁\總數八十頁\編于十七點

二、發電廠的類型1、根據所使用的一次能源不同，分為：②水力發電廠：水為原料，水輪機為原動機根據取水的方式不同，又可以分為：a.

壩式水電廠堤壩蓄水，抬高水位，形成發電水頭。壩后式：廠房在堤壩后面河床式：廠房組成堤壩的一部分目前十九頁\總數八十頁\編于十七點壩后式水電廠目前二十頁\總數八十頁\編于十七點河床式水電廠目前二十一頁\總數八十頁\編于十七點目前二十二頁\總數八十頁\編于十七點二、發電廠的類型1、根據所使用的一次能源不同，分為：②水力發電廠：水為原料，水輪機為原動機根據取水的方式不同，又可以分為：b.引水式水電廠不修堤壩，只由引水渠道形成發電水頭。目前二十三頁\總數八十頁\編于十七點引水式水電廠目前二十四頁\總數八十頁\編于十七點二、發電廠的類型1、根據所使用的一次能源不同，分為：②水力發電廠：水為原料，水輪機為原動機根據取水的方式不同，又可以分為：c.抽水蓄能電廠利用深夜或豐水期剩余電力，使水輪機以水泵方式工作，將下游的水抽到高水位蓄水池內，再在需要時用來發電，作負荷調峰之用。目前二十五頁\總數八十頁\編于十七點目前二十六頁\總數八十頁\編于十七點火電和水電的簡單比較火電廠投資相對少，建設工期相對短，但原料儲量不如水電豐富，而且有污染。火電機組不如水電機組起停迅速，所以火電大多承擔系統基荷，而水電既可承擔基荷（豐水期），也可承擔腰荷，以及調峰、調頻、調相和各種備用任務。目前二十七頁\總數八十頁\編于十七點二、發電廠的類型1、根據所使用的一次能源不同，分為：③核能發電廠：基本原理同火力發電廠，只不過是用核反應堆和蒸發器代替了火力發電廠的鍋爐設備。一個1000MW的火電廠一天燃煤9600t，同樣大的核電廠只要3.3kg的U235。目前二十八頁\總數八十頁\編于十七點其它能源發電太陽能風力地熱潮汐燃料電池垃圾磁流體目前二十九頁\總數八十頁\編于十七點三種方法:一：直接將日光轉換為電流。二：產生蒸汽推動發電機。三：利用日光將水分解，利用氫作為發電的燃料。上述三種方法均須有穩定的日照及廣大的土地。太陽能發電目前三十頁\總數八十頁\編于十七點目前三十一頁\總數八十頁\編于十七點利用聚熱裝置，將太陽熱能聚集以產生蒸汽，帶動渦輪發電機產生電力。

太陽能的利用方式利用光電效應來產生電力目前三十二頁\總數八十頁\編于十七點目前三十三頁\總數八十頁\編于十七點風力發電目前三十四頁\總數八十頁\編于十七點20kW變速恒頻風力發電機組目前三十五頁\總數八十頁\編于十七點

地熱發電

地熱蒸汽——電能目前三十六頁\總數八十頁\編于十七點羊八井地熱電站目前三十七頁\總數八十頁\編于十七點潮夕發電示意圖目前三十八頁\總數八十頁\編于十七點燃料電池還被稱為靜止發電機目前三十九頁\總數八十頁\編于十七點垃圾焚燒發電技術

目前四十頁\總數八十頁\編于十七點二、發電廠的類型根據電廠的地位和作用，又可分為：①區域性發電廠、地區發電廠和自備發電廠區域性發電廠：主力電廠，多為大型水電廠或凝汽式火電廠，擔負主要供電任務。地區發電廠和自備發電廠：中小型電廠，多建在負荷中心附近或大廠礦企業內，直接供該地區或該廠用電。目前四十一頁\總數八十頁\編于十七點二、發電廠的類型根據電廠的地位和作用，又可分為：②基荷電廠、腰荷電廠和峰荷電廠主要是指設備的利用率不同。基荷電廠：年利用小時在5000h以上腰荷電廠：年利用小時在3000～5000h之間峰荷電廠：年利用小時在3000h以下目前四十二頁\總數八十頁\編于十七點電力網是連接發電廠和用戶的中間環節，一般分為輸電網和配電網兩部分。輸電網一般是由220KV及以上電廠等級的輸電線路和與之相連的變電所組成，是電力系統的主干部分，它的作用是將電能輸送到距離較遠的各地區配電網或直接送給大型工廠企業。目前，我國的幾大電網已經初步建成以500KV超高壓輸電線路為骨干的主網架。配電網是由110KV及以下電壓等級的配電線路（110KV和35KV是高壓配電，10KV是中壓配電，380/220V為低壓配電）和配電變壓器組成，其作用是將電能分配到各類用戶。三、電力網目前四十三頁\總數八十頁\編于十七點1、電力網的接線方式可分為無備用方式和有備用方式兩大類。無備用方式：僅用一回電源線向用戶供電。其特點是電網結構簡單，運行簡單，投資較少，但供電可靠性較低。廣泛使用的斷路器自動重合閘和線路故障帶電作業檢修，對這種接線供電可靠性的缺點有所彌補。無備用接線適宜向一般用戶供電。三、電力網目前四十四頁\總數八十頁\編于十七點1、電力網的接線方式可分為無備用方式和有備用方式兩大類。有備用方式：用兩回或兩回以上線路向用戶供電。其特點是供電可靠性高，但運行控制較復雜，適用于向重要用戶供電。三、電力網目前四十五頁\總數八十頁\編于十七點三、電力網

2、變（配）電所的類型①按作用分：a.升壓變電所：一般設在發電廠內或電廠附近，把發電機電壓經升壓變壓器升高后，由高壓輸電線路將電能送出，與電力系統直接相連。b.降壓變電所：一般位于負荷中心或網絡中心，一方面連接電力系統各部分，同時將電壓降低，供給地區負荷用電。c.開關站（開閉所）：僅連接電力系統中的各部分，可以進行輸電線路的斷開或接入，而無變壓器進行電壓變換，一般是為了電力系統的穩定而設置的。目前四十六頁\總數八十頁\編于十七點②按所處地位分：a.樞紐變電所：位于電力系統中匯集多個大容量電源和多條線路的樞紐點，在電力系統中具有極其重要的地位。高壓側多為330～500kV，其高壓側各線路之間往往有巨大的變換功率。一旦停電，將引起系統解列甚至癱瘓。b.地區變電所：是供電給一個地區的主要供電點。一般從2～3個輸電線路受電，受電電壓通常為110～220kV，供電給中、低壓下一級變電所。若停電，將引起區域電網解列。三、電力網

2、變（配）電所的類型目前四十七頁\總數八十頁\編于十七點②按所處地位分：c.工廠企業變電所：專供某工廠企業用電的降壓變電所，受電電壓可以是220kV、110kV或35kV及10kV，因工廠大小而異。d.地區變電所：由1～2條輸電線路受電，處于電網終端的降壓變電所，直接供電給用戶。三、電力網

2、變（配）電所的類型目前四十八頁\總數八十頁\編于十七點用電力系統元件的規定符號并按實際情況把它們連接起來形成電路圖，稱為“電力系統原理電路圖”。圖中只畫出電力系統的基本部分，如發電廠中的發電機、變壓器和母線；變電所的變壓器和母線；主要的輸電線路。不畫輔助部分。電力系統原理電路圖中用單線表示三相。三、電力網

目前四十九頁\總數八十頁\編于十七點2、變（配）電所的類型樞紐變電所地區變電所終端變電所中間變電所水電廠火電廠

35kV10kV35kV110kV220kV110kV220kV

環形電網500kV目前五十頁\總數八十頁\編于十七點四、電力系統的負荷1.負荷的分類及對供電電源的要求①Ⅰ類負荷：必須有兩個獨立的電源供電，而且當任何一個電源失去時，能保證對全部一類負荷的持續供電。根據用電設備在生產中的作用，以及供電中斷對人身和設備安全的影響，電力負荷通常分為三類：②Ⅱ類負荷：應有雙回路電源供電，而且當任何一個電源失去時，能保證對大部分二類負荷的供電。③Ⅲ類負荷：只需一個電源供電，因為允許長時間停電。連接在電力系統上的一切用電設備所消耗的功率。目前五十一頁\總數八十頁\編于十七點四、電力系統的負荷2.負荷曲線根據Ｘ軸坐標表示的持續時間不同，負荷曲線可分為日負荷曲線和年負荷曲線。用來描述用戶、變電所、發電廠及電力系統的負荷隨時間變化的曲線。Ｘ軸表示時間，Ｙ軸表示有功或無功。兩個常用的負荷曲線：發電廠日負荷曲線電力系統日負荷曲線目前五十二頁\總數八十頁\編于十七點四、電力系統的負荷2.負荷曲線①發電廠日負荷曲線：一晝夜內實際發電負荷的變化情況P(MW)100806040200t(h)2610141822冬季夏季目前五十三頁\總數八十頁\編于十七點四、電力系統的負荷2.負荷曲線②電力系統日負荷曲線：一晝夜內實際發電負荷的變化情況P(MW)t(h)2610141822Q(MVar)PQ目前五十四頁\總數八十頁\編于十七點第二節電力系統聯網運行的優越性目前五十五頁\總數八十頁\編于十七點作者：版權所有電力系統聯網運行的優越性①提高供電的可靠性。在電力系統中大量的設備都是不分晝夜地連續運行，難免會發生故障。聯網后某個設備的故障一般不會危及整個電力系統的繼續運行，這就大大提高了對用戶供電的可靠性。一般來說，電網規模越大，這種供電可靠性就越高。當然，電網規模過大也會帶來一些新的技術問題，例如系統電流過大，容易發生穩定事故等，這需要新的技術手段加以解決。電力系統聯網運行，在技術上和經濟上都有十分明顯的優越性。目前五十六頁\總數八十頁\編于十七點作者：版權所有電力系統聯網運行的優越性②減少系統中總備用容量的比重。為避免系統中某一臺發電機故障退出運行而使一些用戶停電，一般都使裝機容量大于最大用電負荷，即留有備用容量。由于備用容量是可以在整個系統中互相通用的，因此電力系統中總容量越大，備用容量的比重就可以減少。目前五十七頁\總數八十頁\編于十七點作者：版權所有電力系統聯網運行的優越性③減少總用電負荷的峰值。不同地區地電網互連后，會有明顯的錯峰效益。即不同地區的用電負荷高峰不會在同一時間發生，因為各地存在著時差和氣候差。實際看來，聯網后系統的最大負荷將小于聯網前各地最大負荷的總和。目前五十八頁\總數八十頁\編于十七點作者：版權所有電力系統聯網運行的優越性④可以安裝高效率的大容量機組。較小容量的系統不允許安裝大容量機組，因為其一旦因故障退出運行將導致大規模停電。而大容量機組其經濟運行指標遠高于中小機組，是今后電力工業的主要機型。只有互連成大電網，才為安裝大容量機組創造了條件。⑤可以水火互濟節約能源改善電網調節性能。大容量電力系統中水電廠和火電廠可以聯合調度，發揮各自的特點和優勢。目前五十九頁\總數八十頁\編于十七點第三節電能的質量標準目前六十頁\總數八十頁\編于十七點我國的技術標準規定電力系統的額定頻率是50HZ。對大型電力系統，頻率的允許范圍為50HZ±0.2HZ。對中小電力系統，頻率的允許范圍為50HZ±0.5HZ。一、頻率當頻率高出允許值時，異步電動機轉速升高，除使功率損失增加，經濟性降低外，還會使某些對轉速有嚴格要求的工業部門產品質量下降，甚至會產出廢品。同時，還會影響電子設備的正常工作。目前六十一頁\總數八十頁\編于十七點一、頻率當頻率低于允許值時，則異步電動機轉速下降，使生產率降低，還影響電動機的壽命。同時，也會使某些部門產出次品甚至廢品，影響電鐘和電子設備的工作。另外，頻率大幅度降低還使發電廠的給水泵、見機等廠用電動機出力大為減少，甚至影響鍋爐和汽輪發電機組的出力，導致電力系統有功功率更加不足，頻率進一步降低，形成惡性循環，直至發生電力系統“頻率崩潰”——這是一種極其嚴重的系統性大事故，會造成大面積停電的嚴重后果。目前六十二頁\總數八十頁\編于十七點所有用電設備都應當按照其設計的額定電壓運行，一般僅允許有±5%的變動范圍。二、電壓電壓過高，許多用電設備都會損壞，甚至造成嚴重事故和巨大損失。電壓過低，許多用電設備都不能正常工作。對異步電動機而言，電壓過低時，其輸出轉矩顯著降低，轉差加大，電流加大，溫度升高，甚至還會使電動機燒毀。目前六十三頁\總數八十頁\編于十七點二、電壓為使用戶用電設備能得到合適的電壓，我國規定用戶處的電壓容許變化范圍是：⑴由35kV及以上電壓供電的用戶：±5%。⑵由10kV及以下電壓供電的高壓用戶和低壓電力用戶：±7%。⑶低壓照明用戶：-10%--+5%。目前六十四頁\總數八十頁\編于十七點三、波形電力系統供電電壓或電流的標準波形應是正弦波。當電流波形不是標準的正弦波時，就包含有各種諧波成分。這些諧波成分的存在不僅會大大影響電動機的效率和正常運行，還可能使電力系統生產高效諧波共振而危及設備的安全運行。同時還將影響電子設備的正常工作，并對通信產生不良的干擾。變壓器鐵芯飽和或沒有三角形接法的繞組，負荷中有大功率整流設備等，都是產生高次諧波的原因。應注意防止或采取相應措施消除高次諧波。目前六十五頁\總數八十頁\編于十七點第四節電力系統的電壓等級目前六十六頁\總數八十頁\編于十七點一、電力系統的額定電壓等級我國國家標準規定的三相交流電網和電力設備的額定電壓（線電壓，下同）1、電網的額定電壓電網的額定電壓也就是電力線路以及與之相連的變電所匯流母線的額定電壓。確定一級額定電壓要根據國民經濟發展的需要和電力工業的水平，關系非常重大。目前六十七頁\總數八十頁\編于十七點一、電力系統的額定電壓等級2、用電設備的額定電壓用電設備的額定電壓規定與同級電網的額定電壓相同。實際運行中，用電設備的電壓允許有±5%的變動范圍，而供電線路由于流通電流后產生電壓降，故線路首端電壓高些，末端電壓低些，接于不同地點的用電設備所受電壓也有所不同，兩者剛好是適應的。3、發電機的額定電壓發電機的額定電壓規定比同級電網額定電壓高5%。這是考慮到電力線路允許有10%的電壓損耗，線路末端允許比電網額定電壓低5%，再者剛好適應。目前六十八頁\總數八十頁\編于十七點一、電力系統的額定電壓等級4、電力變壓器的額定電壓⑴電力變壓器一次繞組的額定電壓。當變壓器直接與發電機相連時，變壓器一次繞組的額定電壓應當與發電機額定電壓相同；當變壓器不是與發電機直接相連，而是接于某一電力線路的末端時，則變壓器一次繞組的額定電壓應當與該線路額定電壓相同。⑵電力變壓器二次繞組的額定電壓。當變壓器二次繞組供電給較長的高壓輸電線路時，其額定電壓應比相應線路額定電壓高10%；而當變壓器二次繞組供電給較短的輸電線路時，其額定電壓可以只比相應線路的額定電壓高5%。目前六十九頁\總數八十頁\編于十七點二、電壓等級的選擇在輸電距離和輸電容量一定的條件下，選用較高的電壓等級，能使線路上電流小，線路功率損耗和電能損耗低，電壓損失也小。同時也可選用較小的導線截面。但另一方面線路電壓越高，線路的絕緣越要加強，導線相間距離和對地距離都要相應的增加，使線路桿榙尺寸及及造價上升；同時，變壓器和開關設備的投資也相應增大。綜合以上兩個方面的因素，在選擇電壓等級時，應當進行細致的技術經濟比較。根據電力系統設計和運行的經驗，粗略選擇輸、配電線路電壓等級時，可參考相應的數據表格。目前七十頁\總數八十頁\編于十七點第五節電力系統的中性點接地方式目前七十一頁\總數八十頁\編于十七點作者：版權所有電力系統的中性點接地方式電力系統中，發電機三相繞組通常是接成星形的，變壓器高壓繞組多數也是接成星形的。這些發電機和變壓器星形繞組的中性點稱為電力系統的中性點。電力系統中性的接地方式分為三種：直接接地方式、不接地方式和經消弧線圈接地方式。電力系統中性點接地方式要綜合考慮電力系統的過電壓與絕緣配合，繼電保護與自動裝置的配置，短路電流的大小，供電的可靠性，電力系統的運行穩定性以及對通信的干擾等多方面因素，是一項綜合性的技術問題。目前七十二頁\總數八十頁\編于十七點作者：版權所有電力系統的中性點接地方式中性點直接接地方式下，系統發生單相接地故障時短路電流很大（所以又稱為大接地電流系統）。同時，非故障相的相電壓不會升高，這在電壓等級高時對絕緣很有利。中性點不接地方式和中性點經消弧線圈接地方式下，系統發生單相接地故障時接地故障電流很小（所以又稱這兩種接地方式為小接地電流系統）。同時，非故障相的相電壓會升高為原來的倍。目前七十三頁\總數八十頁\編于十七點第六節電力系統穩定問題概述目前七十四頁\總數八十頁\編于十七點作者：版權所有電力系統穩定問題概述衡量電力系統正常運行的一個重要標志，是系統中所有的發電機都保持在同步運行狀態。所謂同步運行，是指所有并聯運行的發電機都具有相同的電角速度，即每臺發電機都以同步轉速運行。正在運行的發電機轉速決定于作用在其大軸上的轉矩。因此，當作用在機組大軸上的轉矩變化時，轉速也將相應地發生變化。正常運行時，原動機的輸入功率與發電機的輸出功率是平衡的，從而保證了發電機以恒定的同步轉速運行。目前七十五頁\總數八十頁\編于十七點作者：版權所有電力系統穩定問題概述但是，發電機在運行時的功率平衡是相對的、暫時的。例如，電力系統的負荷隨時都在變化，負荷功率的瞬時變化將引起發電機輸出功率的相應變化，但由于機組調節系統的