第1章电气控制技术概述.pdf

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1、第第1页页电气控制技术电气控制技术主讲老师：樊金荣主讲老师：樊金荣Email：教研室：自动化教研室：自动化第第2页页主要内容及思路主要内容及思路第一部分：供配电技术基础第一部分：供配电技术基础第四部分：可编程序控制器基础第四部分：可编程序控制器基础第二部分：低压电器控制技术第二部分：低压电器控制技术主要主要内容内容第三部分：液压和气压控制第三部分：液压和气压控制低压电器元件低压电器元件电力系统组电力系统组成与保护成与保护典型低压控制系统典型低压控制系统液压、气压元件液压、气压元件典型液（气）压系统典型液（气）压系统PLC控制技术控制技术思路思路进程进程40%15%20%25%第第3页页1 唐志

2、平唐志平.供配电技术（第供配电技术（第2版）版）M,北京：电子工业北京：电子工业出版社，出版社，2008,6.3 刘增良刘增良.电气控制与电气控制与PLC应用技术应用技术 M,合肥：中国科学合肥：中国科学技术大学出版社，技术大学出版社，2013,8.4 陈建明陈建明.电气控制及电气控制及PLC应用（第应用（第3版）版）M,北京：北京：电子工业出版社，电子工业出版社，2014,1.6 樊金荣樊金荣.欧姆龙欧姆龙CJ1系列系列PLC原理及应用原理及应用M,北京：机北京：机械工业出版社，械工业出版社，2009,1.2 杨岳杨岳.供配电系统供配电系统 M,北京：科学出版社，北京：科学出版社，2007,

3、12.参考文献参考文献5 吴博主吴博主.液压与气压传动原理及应用液压与气压传动原理及应用M,北京：中国电北京：中国电力出版社，力出版社，2010,1.第第4页页要要求求1、准时上课，认真听讲作好笔记、准时上课，认真听讲作好笔记2、独立认真完成相关练习思考题、独立认真完成相关练习思考题3、实验预习、动手、动脑、实验预习、动手、动脑希望与要求希望与要求准备工具准备工具1、图书馆借阅相关参考文献、图书馆借阅相关参考文献2、笔、白纸、直尺、橡皮等及资料袋、笔、白纸、直尺、橡皮等及资料袋3、实验报告册、实验报告册第第5页页1、每周周二、每周周二5-6节节(01-10周周)114082、每周周五、每周周五

4、1-2节节(01-10周周)11408课程时间及地点课程时间及地点3、实验时间、实验时间(09-13周周)94094、周四下午、周四下午14:30-17:00时答疑，时答疑，9409或或9405第第6页页第第1 1章章 电力系统概述电力系统概述第第2 2章章 电力负荷计算及短路电力负荷计算及短路第第3 3章章 供配电系统结构及电力线路供配电系统结构及电力线路第第4 4章章 保护及安全保护及安全第第5 5章章 低压电器原理低压电器原理第第7 7章章 液压及气动元件液压及气动元件第第6 6章章 电气控制电路设计电气控制电路设计第第9 9章章 PLCPLC概述概述第第1010章章 PLCPLC基本电

5、路分析与设计基本电路分析与设计具体授课内容及思路具体授课内容及思路第第8 8章章 液压及气动传动电路分析液压及气动传动电路分析1243第第7页页第第1节节 电能与电力系统电能与电力系统第第2节节 电力系统的标准电压电力系统的标准电压第第3节节 电力系统中性点电力系统中性点第第1章章 电力系统概述电力系统概述第第8页页电气工程电气工程1供配电系统认识供配电系统认识2电网电网3第一节第一节 电能与电力系统电能与电力系统第第9页页1.18世纪卡文帝和库仑的静电研究世纪卡文帝和库仑的静电研究2.19世纪麦克斯韦电磁波世纪麦克斯韦电磁波电磁现象的工程应用电磁现象的工程应用电信：电作为消息的载电信：电作为

6、消息的载体进行信号传送体进行信号传送电力：电作为能源加以电力：电作为能源加以应用应用一、电气工程一、电气工程MessagePower第第10页页电力系统电力系统二、供配电系统认识二、供配电系统认识第第11页页电力系统及动力系统示意图电力系统及动力系统示意图1、构成及各环节、构成及各环节?第第12页页发电厂又称“发电站”，是将自然界蕴藏自然界蕴藏的各种一次能源如水力、煤炭、石油、天然气、风力、地热、太阳能和核能等，转转换换为电能（二次能源）的工厂。发电厂发电厂第第13页页 火力火力发电发电（70%）核电站 水力发电水力发电（20%）风力发电风能机械能电能各种类型发电各种类型发电第第14页页压水反

7、应堆核电站示意图压水反应堆核电站示意图反应堆核电站反应堆核电站第第15页页返回风力发电站示意图风力发电站示意图风力发电站风力发电站第第16页页 地热发电地热发电 潮汐发电潮汐发电 太阳能发电太阳能发电（地热蒸气）热能（地热蒸气）热能机械能机械能电能电能引力势能引力势能海水动能海水动能海水势能海水势能 机械能机械能电能电能各种类型发电各种类型发电第第17页页2014年年全国及五大发电集团装机构成全国及五大发电集团装机构成单位总装机火电（含气电）水电风电太阳能、核、生物质及其它容量占比容量占比容量占比容量占比全国1360199156967.323018322.1995817.0446863.45华

8、能151491186778.33204513.5011517.60860.57大唐12048900174.71197916.4310068.35620.51华电12254865973.11232919.018426.871241.01国电12520917773.30129710.36197615.78700.56中电投9667633365.61207121.426676.905966.175大集团合计616384533773.55972115.7756429.159371.52单位：万千瓦，%第第18页页发电量分布图发电量分布图发电量发电量80.95%16.41%1.99%0.65%火电水电核

9、电其它20082008年数据年数据第第19页页装机容量分布图装机容量分布图装机容量装机容量75.87%21.64%1.12%1.37%火电水电核电其它20082008年数据年数据第第20页页中国规划目标中国规划目标第第21页页2010年世界各国发电量排名年世界各国发电量排名050001000015000200002500030000350004000045000亿千瓦时美国俄罗斯德国巴西其他国家2010世界各国发电量美国中国日本俄罗斯印度加拿大德国法国韩国巴西英国西班牙其他国家第第22页页2007-2012年世界各国发电量年世界各国发电量第第23页页地球上不可再生能源地球上不可再生能源不可再生

10、能源200020502100215022002250石油天然气煤铀世界中国204520152061203022302061208120712050第第24页页太阳能电池发展过程太阳能电池发展过程1839年：贝克雷尔（年：贝克雷尔（Becqure）发现一种奇特现象，）发现一种奇特现象，即半导体在电解质溶液中会产生“光生伏打效应”，即半导体在电解质溶液中会产生“光生伏打效应”，简称“光伏（简称“光伏（PV,Photovoltaice)效应”；效应”；1883年：年：Charles Fntts制备了第一个太阳电池，效率为制备了第一个太阳电池，效率为1%；1940年：美国工程师年：美国工程师Russe

11、l Ohl申请了第一个现代硅太阳申请了第一个现代硅太阳电池专利；电池专利；1954年：研制了第一个具有客观转换效率的太阳电池（年：研制了第一个具有客观转换效率的太阳电池（6%）；）；1958年：第一次商业应用于卫星；年：第一次商业应用于卫星；20世纪世纪70年代：石油危机后，开始接近家庭应用；年代：石油危机后，开始接近家庭应用；20世纪世纪80-90年代：众多科学家的努力为太阳能的大规模应用年代：众多科学家的努力为太阳能的大规模应用开辟了道路。开辟了道路。第第25页页光伏阵列电力电子变换装置交流网络(或负荷)控制系统储能装置单二极管模型双二极管模型理想电路模型单级拓扑结构双级拓扑结构多级拓扑结

12、构多种多样多种多样伏安特性伏安特性蓄电池超级电容器光伏发电光伏发电光伏发电系统基本组成：光伏发电系统基本组成：光伏阵列、储能装置、电力电子变光伏阵列、储能装置、电力电子变换装置、控制系统换装置、控制系统等。典型的光伏并网发电系统拓扑结构：等。典型的光伏并网发电系统拓扑结构：第第26页页光电转换效率光电转换效率单晶硅太阳能电池单晶硅太阳能电池约约25%硅体太阳能电池硅体太阳能电池理论理论29%，实用级别，实用级别25%-26%是极限值是极限值多晶硅体太阳能电池多晶硅体太阳能电池约约20.4%铜铟镓硒薄膜太阳能电池（铜铟镓硒薄膜太阳能电池（CuInxGa(1-x)Se2,CIGS)约约19.6%蹄

13、化镉薄膜太阳能电池蹄化镉薄膜太阳能电池(CdTe)约为约为16.7%,非晶桂非晶桂(无定形硅无定形硅)薄膜电池薄膜电池约为约为10.1%。而在实际应用中效率会略低上述值。而在实际应用中效率会略低上述值。2013年年6月月14日，日本夏普（日，日本夏普（Sharp）选）选B研发出聚光三结化合研发出聚光三结化合物电池，效率为物电池，效率为4404%第第27页页光伏发电系统现状光伏发电系统现状随着化石能源的枯竭，人类面临着越来越大的能源压力，人们随着化石能源的枯竭，人类面临着越来越大的能源压力，人们希望采用希望采用可再生能源可再生能源来代替资源有限、污染环境的常规能源。来代替资源有限、污染环境的常规

14、能源。太阳能太阳能资源丰富、分布广泛、可以再生、不污染环境，是国际资源丰富、分布广泛、可以再生、不污染环境，是国际公认的理想替代能源公认的理想替代能源。进入进入70年代后，由于两次石油危机的影响，年代后，由于两次石油危机的影响，光伏发电光伏发电在世界范在世界范围内受到高度重视，发展非常迅速。围内受到高度重视，发展非常迅速。从近期看，光伏发电可以作为从近期看，光伏发电可以作为常规能源的补充常规能源的补充；从远期看，光；从远期看，光伏发电将以伏发电将以分布式电源分布式电源进入电力市场，并部分取代常规能源。进入电力市场，并部分取代常规能源。第第28页页光伏发电的优点光伏发电的优点光伏发电的优点：光伏

15、发电的优点：替代矿物燃料，具有充分的替代矿物燃料，具有充分的清洁性清洁性具有绝对的具有绝对的安全性安全性和相对的和相对的广泛性广泛性寿命长且寿命长且免维护免维护建设周期短建设周期短，规模大小随意，规模大小随意工程安装工程安装成本低成本低，可以方便地与建筑物相结合，可以方便地与建筑物相结合光伏发电系统没有转动部件，不会产生噪音，是一种光伏发电系统没有转动部件，不会产生噪音，是一种“安静安静”的能源。的能源。第第29页页并网发电系统并网发电系统离网发电系统离网发电系统光伏发电“离网和并网”光伏发电“离网和并网”光伏发电系统一般可以分为光伏发电系统一般可以分为离网发电系统离网发电系统和和和和并网发电

16、系统并网发电系统。离网发电系统：未与公共电网相连接，又称为独立光伏发电系统，主要应用于离网发电系统：未与公共电网相连接，又称为独立光伏发电系统，主要应用于远离公共电网的无电地区和一些特殊处所。远离公共电网的无电地区和一些特殊处所。并网发电系统：与公共电网相联接，使光伏发电进入大规模商业化发电阶段，并网发电系统：与公共电网相联接，使光伏发电进入大规模商业化发电阶段，并成为电力工业并成为电力工业重要组成部分重要组成部分，是当今世界光伏发电技术发展的，是当今世界光伏发电技术发展的主流趋势主流趋势，发，发展迅速，市场广阔，前景诱人。展迅速，市场广阔，前景诱人。第第30页页国际发展现状国际发展现状国际发

17、展现状：国际发展现状：美国美国：政府在：政府在2005年制定了年制定了联邦能源政策法案联邦能源政策法案，规定，规定对光伏系统的投入可以用来抵扣税收。对光伏系统的投入可以用来抵扣税收。日本日本：2003年生效了年生效了可再生能源比例标准可再生能源比例标准，规定电力，规定电力公司的电力供应中必须有一部分为新能源公司的电力供应中必须有一部分为新能源。西班牙西班牙：2004年开始实施“皇家太阳能计划”，年开始实施“皇家太阳能计划”，2006年年提出购电补偿法提出购电补偿法。第第31页页国际发展现状国际发展现状韩国韩国：2002年开始实施购电补偿法。该法规定为光伏系统年开始实施购电补偿法。该法规定为光伏

18、系统的安装者提供的安装者提供15年固定购电补偿。年固定购电补偿。2004 年开始实施“年开始实施“10万屋顶计划”万屋顶计划”，政府提供的安装费用补贴最高可达系统政府提供的安装费用补贴最高可达系统价格的价格的70%。韩国提出到。韩国提出到2012年，光伏系统总装机量达到年，光伏系统总装机量达到1300MW。意大利意大利：对小于：对小于20kW的光伏系统，政府回购电的价格约的光伏系统，政府回购电的价格约为平均电价的为平均电价的6倍，倍，20年有效，每年递减年有效，每年递减5%。意大利提出。意大利提出的光伏发展目标是到的光伏发展目标是到2015年，总安装量达到年，总安装量达到1000MW。等等等等

19、第第32页页国内发展现状国内发展现状国内发展现状：国内发展现状：2004 年年国家发改委起草了国家发改委起草了中国可再生能源开发战略规划中国可再生能源开发战略规划(2006 2020 年年)(草案草案)。规划提出的发电能力预期目标。规划提出的发电能力预期目标为为:到到2010年年可再生能源发电的总装机容量达到可再生能源发电的总装机容量达到6000万万kW，其中光伏发电达到其中光伏发电达到45万万kW。到。到2020年年可再生能源发电的可再生能源发电的总装机容量达到总装机容量达到1121亿亿kW，其中光伏发电装机容量达到，其中光伏发电装机容量达到100万万kW。2006年年中国光伏电池产量中国光

20、伏电池产量438MW组件，占世界总产量的组件，占世界总产量的17.1%，超过美国，成为继日本和欧洲之后的，超过美国，成为继日本和欧洲之后的第三大光伏第三大光伏电池生产国电池生产国。第第33页页国内发展现状国内发展现状从从2007年年世界主要国家和地区光伏电池生产和光伏市场的世界主要国家和地区光伏电池生产和光伏市场的份额看，中国占了整个份额的份额看，中国占了整个份额的27.2%，成为，成为世界第一大光世界第一大光伏电池生产国伏电池生产国。2008年年北京奥运会主体北京奥运会主体育场“育场“鸟巢鸟巢”安装了国”安装了国内自主研发的光伏发电内自主研发的光伏发电系统，总发电量达系统，总发电量达100K

21、W。第第34页页国内发展现状国内发展现状国内发展现状：国内发展现状：2009年年财政部投财政部投200亿亿用于“用于“金太阳工金太阳工程程”。财政部、科技”。财政部、科技部、国家能源局联合部、国家能源局联合发布的发布的关于做好关于做好“金太阳”示范工程“金太阳”示范工程实施工作的通知实施工作的通知以以及配套文件及配套文件金太阳金太阳示范工程基本要示范工程基本要求求,“金太阳”示范金太阳”示范工程将加快实施。工程将加快实施。第第35页页光伏发电原理光伏发电原理光伏发电原理：光伏发电原理：基本原理：基本原理：光生伏特效应光生伏特效应光照使不均匀半导体或半导体与金属结合的不同部位之间产光照使不均匀半

22、导体或半导体与金属结合的不同部位之间产生电位差。首先由光子（光波）转化为电子、光能量转化为生电位差。首先由光子（光波）转化为电子、光能量转化为电能量；其次，形成电压。有了电压，如果两者之间连通，电能量；其次，形成电压。有了电压，如果两者之间连通，就会形成电流回路。就会形成电流回路。光伏电池光伏电池是光伏发电系统中最基本的电能产生单元，其单体是光伏发电系统中最基本的电能产生单元，其单体输出电压和输出电流都很低，功率也较小。输出电压和输出电流都很低，功率也较小。第第36页页光伏发电原理光伏发电原理光伏发电原理：光伏发电原理：光伏电池串、并联可构成光伏电池串、并联可构成光伏模块光伏模块，其输出电压可

23、提高，其输出电压可提高到十几至几十伏；光伏模块又可经串、并联后得到到十几至几十伏；光伏模块又可经串、并联后得到光伏光伏阵列阵列，进而获得更高的输出电压和更大的输出功率。，进而获得更高的输出电压和更大的输出功率。光伏发电系统的实际电源一般是指光伏阵列，是一种光伏发电系统的实际电源一般是指光伏阵列，是一种直直流电源流电源。光伏阵列经过光伏阵列经过电力电子变换装置电力电子变换装置并入交流网络或直接连并入交流网络或直接连接负荷。接负荷。第第37页页光伏发电原理光伏发电原理光伏发电原理：光伏发电原理：光伏发电系统中的储能装置用于光伏发电系统中的储能装置用于储存储存从光伏阵列转换来从光伏阵列转换来的电力，

24、或是当光伏阵列供电不足时，的电力，或是当光伏阵列供电不足时，提供功率支撑提供功率支撑。目前储能装置主要使用常规的铅酸蓄电池或是超级电容目前储能装置主要使用常规的铅酸蓄电池或是超级电容器。器。控制系统作用于整个系统的工作过程，实现控制系统作用于整个系统的工作过程，实现光伏系统输光伏系统输出控制、系统并网控制出控制、系统并网控制等，控制器类型可以多种多样。等，控制器类型可以多种多样。第第38页页光伏发电系统模型光伏发电系统模型phIsRshRDIV+_phIsRshRIV1D2D+_phIDIV+_()()12(1)(1)ssq VIRq VIRskTAkTphssshVIRIIIeIeR+=()

25、(1)sq VIRsAkTphsshVIRIII eR+=(1)qVAkTphsIII e=简化简化简化简化双二极管模型双二极管模型单二极管模型单二极管模型理想电路模型理想电路模型光伏阵列电力电子变换装置交流网络(或负荷)控制系统储能装置应用广泛应用广泛第第39页页光伏发电系统模型光伏发电系统模型第第40页页光伏发电系统展望光伏发电系统展望第十届光伏会议通过第十届光伏会议通过常州宣言常州宣言提出产业发展目标提出产业发展目标：2010年年以后，中国光伏电池的年产量持续达到世界总产量以后，中国光伏电池的年产量持续达到世界总产量的的50%以上。摆脱高纯多晶硅材料依赖进口的困扰，使多以上。摆脱高纯多晶

26、硅材料依赖进口的困扰，使多晶硅材料的自给能力达到晶硅材料的自给能力达到60%以上。以上。2015年年，中国光伏电池组件的制造成本下降，我国光伏技，中国光伏电池组件的制造成本下降，我国光伏技术达到国际先进水平，部分技术达到国际领先水平。术达到国际先进水平，部分技术达到国际领先水平。积极启动国内市场，实现光伏市场大幅增长，到积极启动国内市场，实现光伏市场大幅增长，到2020年年使使光伏发电占全国总发电量的光伏发电占全国总发电量的1%。第第41页页其作用是输送电能，并把发电其作用是输送电能，并把发电厂、变配电所和电能用户连接起来。厂、变配电所和电能用户连接起来。从发电厂发出的从发电厂发出的电，需要经

27、过较长距电，需要经过较长距离的输送，才能到达离的输送，才能到达各级电能用户，在整各级电能用户，在整个电能输送过程中，个电能输送过程中，电力线路电力线路电压等级确电压等级确定定、电力线路、电力线路线径和线径和规格型号规格型号选择，电力选择，电力线路敷设线路敷设所需要的相所需要的相关关附件等的选用附件等的选用，就，就是供配电技术的组成是供配电技术的组成部分。部分。2、电力线路、电力线路第第42页页降压变电所根据其在电力系统中的地位和作用不同，降压变电所根据其在电力系统中的地位和作用不同，又分为枢纽变电站、地区变电所和工业企业变电所等。又分为枢纽变电站、地区变电所和工业企业变电所等。变电所：受电变电

28、所：受电变压（升压或降压）变压（升压或降压）配电。配电。配电所：受电配电所：受电 配电配电3、变配电所、变配电所第第43页页电力负荷的含义：电力负荷的含义：用电设备用电设备电力用户电力用户用电负荷用电负荷4、电力负荷、电力负荷第第44页页1、一级负荷、一级负荷(first order load)一级负荷是指中断供电将造成人身伤亡危险，或造成重大设备损失且难以修复，或给国民经济带来重大损失，或在政治上造成重大影响的电力负荷。如火车站、大会堂、重要宾馆、通信交通枢纽、重要医院的手术室、炼钢炉、国家级重点文物保护场所等。一级负荷要求由两个独立电源供电，当其中一个电源发生故障时，另一个电源应不致同时受

29、到损坏。对一级负荷中特别重要的负荷，除上述两个电源外，还必须增设应急电源。常用的应急电源有：独立于正常电源的发电机组、专门的供电线路、蓄电池、干电池等。（一）按对供电可靠性要求的负荷分类（一）按对供电可靠性要求的负荷分类电力负荷的等级电力负荷的等级第第45页页2、二级负荷二级负荷(second order load)二级负荷是指中断供电将在政治、经济上造成较大损失的电力负荷，如主要设备损坏、大量产品报废、连续生产过程被打乱需较长时间才能恢复、重点企业大量减产等。二级负荷要求由双回路供电，供电变压器也应有两台(这两台变压器不一定在同一变电所)，当其中有一条回路或一台变压器发生常见故障时，二级负荷

30、应不致中断供电，或中断供电后能迅速恢复供电。二级负荷二级负荷第第46页页3、三级负荷三级负荷(third order load)三级负荷为一般电力负荷，所有不属于上述一、二级负荷者均为三级负荷。由于三级负荷为不重要的一般负荷，因而它对供电电源无特殊要求。三级负荷三级负荷第第47页页这类负荷在供电突然这类负荷在供电突然中断时将造成人身伤中断时将造成人身伤亡的危险，或造成重亡的危险，或造成重大设备损坏且难以修大设备损坏且难以修复，或给国民经济带复，或给国民经济带来极大损失。来极大损失。一级负荷一级负荷二级负荷二级负荷三级负荷三级负荷要求由两个独立电源供要求由两个独立电源供电。而对特别重要的一电。而

31、对特别重要的一级负荷，应由两个独立级负荷，应由两个独立电源供电。电源供电。这类负荷如果突然断这类负荷如果突然断电，将造成生产设备电，将造成生产设备局部破坏，或生产流局部破坏，或生产流程紊乱且难以恢复，程紊乱且难以恢复，工厂内部运输停顿，工厂内部运输停顿，出现大量废品或大量出现大量废品或大量减产，因而在经济上减产，因而在经济上造成一定损失。造成一定损失。二级负荷应由两回路供二级负荷应由两回路供电，两个回路应尽可能电，两个回路应尽可能引自不同的变压器或母引自不同的变压器或母线段。线段。不属于一级和二级负不属于一级和二级负荷的电能用户均属于荷的电能用户均属于三级负荷。三级负荷。对供电无特殊要求，对供

32、电无特殊要求，允许较长时间停电，允许较长时间停电，可采用单回路供电。可采用单回路供电。三个等级负荷三个等级负荷第第48页页（二）（二）按工作制的负荷分类按工作制的负荷分类短时工作制负荷是指工作时间短、停歇时间长的用电设短时工作制负荷是指工作时间短、停歇时间长的用电设备。其运行特点为工作时其温度达不到稳定温度，停歇时备。其运行特点为工作时其温度达不到稳定温度，停歇时其温度降到环境温度，此负荷在用电设备中所占比例很小。其温度降到环境温度，此负荷在用电设备中所占比例很小。如机床的横梁升降、刀架快速移动电动机、闸门电动机等。如机床的横梁升降、刀架快速移动电动机、闸门电动机等。连续工作制负荷是指长时间连

33、续工作的用电设备，其特点是负连续工作制负荷是指长时间连续工作的用电设备，其特点是负荷比较稳定，连续工作发热使其达到热平衡状态，其温度达到荷比较稳定，连续工作发热使其达到热平衡状态，其温度达到稳定温度，用电设备大都属于这类设备。如泵类、通风机、压稳定温度，用电设备大都属于这类设备。如泵类、通风机、压缩机、电炉、运输设备、照明设备等。缩机、电炉、运输设备、照明设备等。2、短时工作制负荷、短时工作制负荷1、连续工作制负荷、连续工作制负荷其设备容量时，直接查取其铭其设备容量时，直接查取其铭牌上的额定容量。牌上的额定容量。其设备容量时，直接查取其铭牌上其设备容量时，直接查取其铭牌上的额定容量。的额定容量

34、。第第49页页（二）（二）按工作制的负荷分类按工作制的负荷分类反复短时工作制负荷是指时而工作、时而停歇、反复运行反复短时工作制负荷是指时而工作、时而停歇、反复运行的设备，其运行特点为工作时温度达不到稳定温度，停歇时的设备，其运行特点为工作时温度达不到稳定温度，停歇时也达不到环境温度。如起重机、电梯、电焊机等。也达不到环境温度。如起重机、电梯、电焊机等。反复短时工作制负荷可用负荷持续率（或暂载率）反复短时工作制负荷可用负荷持续率（或暂载率）来表示。来表示。式中，式中，tw为工作时间，为工作时间，to为停歇时间，为停歇时间，T为工作周期。为工作周期。%100Tt%100tttWOWW=+=3、反复

35、短时工作制负荷反复短时工作制负荷其设备容量时，要根据公式换算其设备容量时，要根据公式换算第第50页页电力系统示意图电力系统示意图第第51页页典型的电力系统组成典型的电力系统组成1.2电力系统示意图电力系统示意图第第52页页典型的电力系统组成典型的电力系统组成1.3电力系统示意图电力系统示意图第第53页页电力系统示意图电力系统示意图第第54页页（1）可靠性要求非常高）可靠性要求非常高（2）生产和消费需要实时平衡）生产和消费需要实时平衡（3）暂态过程非常短暂）暂态过程非常短暂三、电力系统的特点三、电力系统的特点第第55页页1、纽约交通混乱、纽约交通混乱2、抢购电池、抢购电池3、露天烧烤、露天烧烤停

36、电事故停电事故第第56页页国家标准GB 1232590电能质量 供电电压允许偏差规定了不同电压等级的允许电压偏差：35 kV及以上供电电压，正、负偏差的绝对值之和不超过额定电压的10%；10 kV及以下三相供电电压允许偏差为7%；220 V单相供电电压允许偏差为+7%、-10%。1、电压的质量要求、电压的质量要求五、供电电能的质量五、供电电能的质量第第57页页2、频率的要求、频率的要求我国规定的额定电压频率为50 Hz，大容量系统允许的频率偏差为0.2 Hz，中、小容量系统允许的频率偏差为0.5 Hz。频率的调整主要由发电厂进行。工厂电力系统的频率指标由电力系统给予保证。频率的要求频率的要求第

37、第58页页3、供电的可靠性要求、供电的可靠性要求保证供电系统的安全可靠性是电力系统运行的基本要求。所谓供电的可靠性，是指确保用户能够随时得到供电。这就要求供配电系统的每个环节都安全、可靠运行，不发生故障，以保证连续不断地向用户提供电能。不同的用户对供电可靠性的要求是不一样的。根据对供电可靠性的要求及中断供电造成的损失或影响的程度，将电力用户负荷分为三类。供电可靠性要求供电可靠性要求第第59页页1 1、国外电力系统的发展历史、国外电力系统的发展历史1831年法拉第发现电磁感应定律后，出现了交流直流发电机和直流电年法拉第发现电磁感应定律后，出现了交流直流发电机和直流电动机。出现里动机。出现里100

38、400V的低压直流电。的低压直流电。1882年法国人年法国人德普勒德普勒将慕尼黑郊外将慕尼黑郊外57公里水电厂的采用直流电压公里水电厂的采用直流电压15002000V，输送功率约，输送功率约2kW的电力输送到慕尼黑，形成了世界上的电力输送到慕尼黑，形成了世界上第一个电力系统。第一个电力系统。1885年变压器和异步电机问世，实现单相交流输电。年变压器和异步电机问世，实现单相交流输电。1891年生产出了三相异步电动机、三相变压器，建立了三相交流输电年生产出了三相异步电动机、三相变压器，建立了三相交流输电系统才奠定了近代输电技术的基础。系统才奠定了近代输电技术的基础。四、电力系统的发展四、电力系统的

39、发展第第60页页2、国内电力系统发展历史、国内电力系统发展历史1882年年 第一座发电厂在上海建成第一座发电厂在上海建成(容量容量150kW)18821945年年 全国总装机容量全国总装机容量185万万kW，年发电量仅，年发电量仅43亿亿kWh 2006年年 全国总装机容量突破亿全国总装机容量突破亿kW，年发电量，年发电量28344亿亿kWh 2007年年 建成建成750kV交流、交流、500kV直流超高压输电线路，直流超高压输电线路，1000kV特高压已进行了输电试验。特高压已进行了输电试验。国内电力系统发展历史国内电力系统发展历史第第61页页1、查阅自己家乡所在省（自治区或直辖市）的、查阅

40、自己家乡所在省（自治区或直辖市）的电力系统（有哪些类型的发电站、年发电量是电力系统（有哪些类型的发电站、年发电量是多少、用电政策、电费、人均用电量等等）。多少、用电政策、电费、人均用电量等等）。课后作业课后作业2、高压电网传输系统中，直流传输与交流传输、高压电网传输系统中，直流传输与交流传输的优缺点是什么？的优缺点是什么？3、电力系统、电力系统3个特点是什么？查找一下国内国个特点是什么？查找一下国内国际重大停电事故的原因、影响、损失。际重大停电事故的原因、影响、损失。第第62页页供配电工作要很好地为国民经济服务，并切实搞好供配电工作要很好地为国民经济服务，并切实搞好安全用电安全用电、节约用电节

41、约用电和和计划用电计划用电（俗称（俗称“三电三电”）工作，）工作，必须达到下列基本要求：必须达到下列基本要求：1234安安全全可可靠靠优优质质经经济济在电能在电能的供应、分的供应、分配和使用中，配和使用中，不应发生人不应发生人身事故和设身事故和设备事备事故。故。应满足应满足电能用户对电能用户对供电可靠性供电可靠性即连续供电即连续供电的要求。的要求。应满足应满足电能用户对电能用户对电压质量和电压质量和频率质量等频率质量等方面的要求。方面的要求。应使供应使供电系统的投电系统的投资少，运行资少，运行费用低，并费用低，并尽可能地节尽可能地节约电能。约电能。五、供配电工作的意义与要求五、供配电工作的意义

42、与要求第第63页页1、具有高压配电所的、具有高压配电所的供配电系统供配电系统六、工厂典型供配电系统六、工厂典型供配电系统第第64页页2、具有总降压变电所、具有总降压变电所的供配电系统的供配电系统工厂典型供配电系统工厂典型供配电系统第第65页页3、高压深入负荷中心的、高压深入负荷中心的企业供配电系统企业供配电系统工厂典型供配电系统工厂典型供配电系统第第66页页4、只有一个变电所或配、只有一个变电所或配电所的企业供配电系统电所的企业供配电系统工厂典型供配电系统工厂典型供配电系统第第67页页1 1、国家电力网络现状、国家电力网络现状电力网络或电网是电力网络或电网是指电力系统中除发电机指电力系统中除发

43、电机和用电设备之外的部分和用电设备之外的部分,即电力系统中各级电压即电力系统中各级电压的电力线路及其联系的的电力线路及其联系的变配电所。变配电所。国家电网公司国家电网公司南方电网公司南方电网公司中国电网运行和管理机制：中国电网运行和管理机制：中国电网分为中国电网分为2大电网公司大电网公司七、我国电网认识七、我国电网认识第第68页页1 1、国家电网公司由六个区域电网有限责任公司或股份有限公司组成、国家电网公司由六个区域电网有限责任公司或股份有限公司组成区域电网区域电网第第69页页国家电网公司国家电网公司六个区域电网公司六个区域电网公司主要负责各区域电网之间的电力交易、电力交易、调度调度，参与跨区

44、域电跨区域电网的投资与建设网的投资与建设，协助国家能源主管部门制订全国电力发展规制订全国电力发展规划划，如三峡输、配、电网络工程的建设任务，即由国家电网公司负责。负责经营管理经营管理电网电网，保证供电安全，规划区域电网规划区域电网发展发展，培育区域电培育区域电力市场力市场，管理电力管理电力调度交易中心调度交易中心，按按市场规则进行电力市场规则进行电力调度调度。职责划分职责划分第第70页页电网主要作用是保证发电与供电的安全可靠电网主要作用是保证发电与供电的安全可靠，调整地区间的电力供需平衡，减少电能损耗，降低发电和输配电成本，保持规定的电能质量和获得最大的经济利益。随着电力工业的迅速发展，特别是

45、各国相继建设了大容量火电、水电和原子能电站，电网的容量愈联愈大。除了在本国形成统一电网外，相邻地区和国家也采取电网互联，组成国际国际电网。电网。2、组建国家级电网意义、组建国家级电网意义国际电网国际电网第第71页页特高压特高压输电技术输电技术直直 流流 输输 电电远距离、大规模的电力输送远距离、大规模的电力输送有利于提高中国乃至世界有利于提高中国乃至世界输变电设备的制造水平输变电设备的制造水平有利于节约土地资有利于节约土地资源、保护环境源、保护环境1远距离输电及跨海输电远距离输电及跨海输电跨海输电及远距离输电容量大，如采用交流输电的话，由于距离长，线路感抗也将增大，从而限制了输送容量，而且造成

46、运行不稳定。另外，由于交流线路存在分布电抗和对地分布电容，会引起线路电压在很大范围内发生变化，必须投入无功补偿设备，投资增加。若采用直流输电，则不存在此类问题。直流输电线路具有架设方便、能耗小、导线截面可得到充分利用及绝缘强度高等优点，使其更适宜于远距离大容量输电。高压直流输电高压直流输电我国电网高新技术我国电网高新技术第第72页页2联接两个不同频率的电网联接两个不同频率的电网，并可实现定电流控制并可实现定电流控制，限制短路电流限制短路电流。直流输电一般由整流站、直流线路和逆变站三部分组成。在输送功率的过程中，整流站把送端系统的三相交流电变为直流电，通过直流电路送到用户，再通过逆变站把直流电转

47、变为交流电，供给用户。今天的直流输电是以交流电力系统为基础，在直流输电网的两端是两个换流站和交流系统，如下图所示。若将电能从交流系统A输送到交流系统B，则换流装置把交流整流成直流，通过直流电网输送给换流装置，换流装置再把直流逆变为与交流系统B同频率同相位的交流电馈送给交流系统B。高压直流输电高压直流输电第第73页页分析上图的电力网络的组成分析上图的电力网络的组成课题思考课题思考第第74页页1、知识目标、知识目标(1)了解额定电压国家标准(2)三相交流电网电力设备额定电压(3)供电质量2、能力目标、能力目标会运用交流电网及其电力设备额定电压第二节第二节 电压等级电压等级第第75页页用电设备额定电

48、压主要有用电设备额定电压主要有10kV和和380/220V两类。两类。常用供电电压主要有常用供电电压主要有10kV、380/220V、6kV、35kV和和110kV两类。两类。供电电压一般总是等于或高于用电电压，故，很多供配电供电电压一般总是等于或高于用电电压，故，很多供配电系统中需要进行电压等级变换，这就形成了供配电系统不同的系统中需要进行电压等级变换，这就形成了供配电系统不同的电压层次结构。按电压层次可分为：电压层次结构。按电压层次可分为：二次降压的供配电系统二次降压的供配电系统一次降压的供配电系统一次降压的供配电系统低压直供的供配电系统低压直供的供配电系统一、电压层次一、电压层次第第76

49、页页二、标准电压二、标准电压国际大电网会议（国际大电网会议（CIGRECIGRE）和国际供电会议（）和国际供电会议（CIGEDCIGED）的联合工作组建议，的联合工作组建议，220220500kV500kV以下的电压，相邻两级以下的电压，相邻两级电压之比应大于电压之比应大于3 3；5050150kV150kV以下的电压，相邻两级以下的电压，相邻两级电压之比应大于电压之比应大于5 5；国际电工委员会（国际电工委员会（IECIEC）提供电压推荐值，并指出）提供电压推荐值，并指出在任一国家和地区内，相邻两级电压之比不应小于在任一国家和地区内，相邻两级电压之比不应小于2 2；我国国家标准我国国家标准标

50、准电压标准电压（GB156GB156-20032003）规定如）规定如下表：下表：WHY 规定不同的电压等级规定不同的电压等级第第77页页电力变压器额定电压/KV 分类 电网和用电设备 电压/KV 发电机额定 电压/KV 一次绕组 二次绕组 低压 0.38 0.66 0.40 0.69 0.38 0.66 0.40 0.69 高压 3 6 10 35 66 110 220 330 500 750 3.15 6.3 10.5 13.8,15.75,18,20,22,24,26 3 及 3.15 6 及 6.3 10 及 10.5 13.8,15.75,18,20,22,24,26 35 66 1