第一章-电力系统的运行技术演示幻灯片.ppt

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1、火电机组培训火电机组培训 报告人报告人：胡志光胡志光单位：华北电力大学 电气设备及运行电气设备及运行讲稿讲稿1前言前言一、教学内容和学时分配一、教学内容和学时分配第一章第一章 电力系统运行技术电力系统运行技术 8学时学时第二章第二章 汽轮发电机运行技术汽轮发电机运行技术 7学时学时第三章第三章 电力变压器运行技术电力变压器运行技术 5学时学时第四章第四章 厂用电动机运行技术厂用电动机运行技术 5学时学时第五章第五章 高压配电设备高压配电设备 5学时学时第六章第六章 电气主接线和厂用电电气主接线和厂用电 5学时学时第七章第七章 发电厂的继电保护发电厂的继电保护 10学时学时第八章第八章 发电厂的

2、电气控制和信号发电厂的电气控制和信号 5学时学时电气电气总复习和考试总复习和考试 5学时学时2二、对听课学习要求二、对听课学习要求1.按时认真听课，适当做一些笔记，课后看每章的复按时认真听课，适当做一些笔记，课后看每章的复习题；习题；2.电气内容抽象、起点高、涉及面广，需要在理解的电气内容抽象、起点高、涉及面广，需要在理解的基础上逐步提高水平；基础上逐步提高水平；3.讲课中或工作中遇到的电气问题，可利用课间或写讲课中或工作中遇到的电气问题，可利用课间或写纸条与我及时沟通；纸条与我及时沟通；4.授课内容尽可能少讲设计计算，多讲电气设备结构、授课内容尽可能少讲设计计算，多讲电气设备结构、原理、运行

3、维护等内容；原理、运行维护等内容；5.通过学习唤醒复习基础知识，澄清电气概念，提高通过学习唤醒复习基础知识，澄清电气概念，提高运行维护水平。运行维护水平。3三、三、电气设备及运行电气设备及运行试卷题型试卷题型1、判断题、判断题：10小题2分=20分2、选择题、选择题：10小题2分=20分3、填空题、填空题：10小题2分=20分4、问答题、问答题：5小题4分=20分5、绘图题、绘图题 4小题5分=20分闭卷考试，注意审题，答题不分先后，写上题号直接答。4火电机组培训火电机组培训 报告人报告人：胡志光胡志光单位：华北电力大学 第一章第一章 电力系统的运行技术电力系统的运行技术电气设备及运行电气设备

4、及运行讲稿讲稿5第一章第一章 目目 录录 第一节第一节 三相交流电路的基本概念三相交流电路的基本概念 第二节第二节 电力系统概述电力系统概述 第三节第三节 电力系统有功功率平衡和频率调整电力系统有功功率平衡和频率调整 第四节第四节 电力系统无功功率平衡和电压调整电力系统无功功率平衡和电压调整 第五节第五节 电力系统运行的稳定性电力系统运行的稳定性 第六节第六节 电力系统中性点的接地方式电力系统中性点的接地方式 复习思考题复习思考题6第一节第一节 三相交流电路的基本知识三相交流电路的基本知识1.1.三相电压瞬时值表达式为：三相电压瞬时值表达式为：三相电源通常由三相同步发电机产生，三相绕组在空三相

5、电源通常由三相同步发电机产生，三相绕组在空间相互差间相互差120。当转子以均匀角速度。当转子以均匀角速度转动时，在三相绕转动时，在三相绕组中产生感应电压，从而形成对称三相电源。依次为组中产生感应电压，从而形成对称三相电源。依次为A相相、B相、相、C相。相。73.三相电源电压对称的特点三相电源电压对称的特点2.三相电压的波形与相量表示三相电压的波形与相量表示8三三角角形形连连接接星形连接星形连接三角形连接三角形连接4.三相电源的连接方式三相电源的连接方式5.三相负载的连接方式三相负载的连接方式星星形形连连接接9Y-接法接法 三相电路就是由对称三相电源和三相负载连接起来三相电路就是由对称三相电源和

6、三相负载连接起来所组成的系统所组成的系统Y Y 接法接法-Y接法接法 -接法接法Y0-Y0接法接法三相四线制三相四线制三相三线制三相三线制10 (1)Y连接相电压和线电压之间的关系连接相电压和线电压之间的关系线电压对称线电压对称(大小相等相位互差大小相等相位互差120o)11结论结论：对对Y接法的接法的对称三相电源对称三相电源(1)相电压对称，则线电压也对称。相电压对称，则线电压也对称。(3)线电压相位线电压相位超前超前对应相电压对应相电压30o。所谓的所谓的“对应对应”：对应：对应相电压与线电压的第一个下相电压与线电压的第一个下标字母相同。标字母相同。(2)线线电压电压大小等于大小等于相相电

7、压电压的的 倍倍，即即 。12(2)连接连接相电流和线电流之间的关系相电流和线电流之间的关系线电流对称线电流对称(大小相等相位互差大小相等相位互差120o)13结论结论：对对 接法的接法的对称三相负载对称三相负载(1)相电相电流流对称，则线电对称，则线电流流也对称。也对称。(3)线电线电流流相位相位滞后滞后对应相电对应相电流流30o。所谓的所谓的“对应对应”：对应线电流：对应线电流与相电流的第一个下标字母相同。与相电流的第一个下标字母相同。(2)线线电电流大小等于流大小等于相相电电流的流的 倍倍，即即 。146.6.三相电路的功率三相电路的功率三相电路的功率为各相功率的总和三相电路的功率为各相

8、功率的总和 6.1 三相四线制的功率三相四线制的功率 根据相电压和相电流分别计算各相的功率，根据相电压和相电流分别计算各相的功率，然后相加而得三相总功率然后相加而得三相总功率 。（1）三相电路的有功功率）三相电路的有功功率15（2）三相电路的无功功率）三相电路的无功功率（3）三相电路的视在功率）三相电路的视在功率（4）三相电路的功率因数）三相电路的功率因数注：注：三相电路不对称时，视在功率和功率因数三相电路不对称时，视在功率和功率因数只有计算意义只有计算意义，没有实际意义。，没有实际意义。16 当三相电路对称时，各相功率相等，三相电路当三相电路对称时，各相功率相等，三相电路总有功功率、无功功率

9、和视在功率等于单相功率的总有功功率、无功功率和视在功率等于单相功率的三倍，功率因数等于各相的功率因数三倍，功率因数等于各相的功率因数 ，即，即 6.2 三相对称交流电路的功率三相对称交流电路的功率17 将相电压与线电压，相电流与线电流的关系将相电压与线电压，相电流与线电流的关系代入到功率的计算式中，可得：代入到功率的计算式中，可得：三角形接线：三角形接线：星星接线：星星接线：注意！注意！两套公式中的两套公式中的 指的都是相电压和相电流之间的夹角指的都是相电压和相电流之间的夹角187.交流电路中的阻抗交流电路中的阻抗在三相交流电路中，总是按对称方式给出一相线路或绕组的阻抗在三相交流电路中，总是按

10、对称方式给出一相线路或绕组的阻抗Z。阻抗阻抗Z=R+j（XL-XC）,其中其中：（1）电阻）电阻R上的电压与电流同方向，且满足：上的电压与电流同方向，且满足：（2）感抗）感抗XL=2fL=L上的电压超前电流上的电压超前电流90，且满足：，且满足：（3）容抗）容抗XC=1/2fC=1/C上的电压滞后电流上的电压滞后电流90，且满足：，且满足：（4）电抗）电抗 X=XL-XC；（5）阻抗）阻抗198、正、负、零序分量的概念、正、负、零序分量的概念1)正序电压分量的波形图与相量图正序电压分量的波形图与相量图三相对称三相对称正序正序电压分量的特点电压分量的特点208、正、负、零序分量的概念、正、负、零

11、序分量的概念2)负序电压分量的波形图与相量图负序电压分量的波形图与相量图三相对称三相对称负序负序电压分量的特点电压分量的特点218、正、负、零序分量的概念、正、负、零序分量的概念3)零序电压分量的波形图与相量图零序电压分量的波形图与相量图三相对称三相对称零序零序电压分量的特点电压分量的特点229.燃煤电厂常用英文缩写含义燃煤电厂常用英文缩写含义1.DCS分散控制系统；分散控制系统；2.DAS数据采集系统；数据采集系统；3.MCS模模拟量控制系统；拟量控制系统；4.SCS顺序控制系统；顺序控制系统；5.FSSS锅炉炉膛安锅炉炉膛安全监控系统；全监控系统；6.AGC自动发电量控制；自动发电量控制；

12、7.AVC无功电压控无功电压控制；制；8.RTU微机远动装置；微机远动装置；9.SPDnet电力调度数据网络；电力调度数据网络；10.NCS升压站网络监控系统；升压站网络监控系统；11.OPGW光纤复合架空地光纤复合架空地线；线；12.AIS靠空气绝缘的配电装置；靠空气绝缘的配电装置；13.GIS靠靠SF6气体绝气体绝缘的配电装置；缘的配电装置；14.ECS电气微机监控系统；电气微机监控系统；15.ETS汽机汽机跳闸保护系统；跳闸保护系统；16.TSI汽机安全监视系统；汽机安全监视系统；17.SIS厂级监厂级监控信息系统；控信息系统；18.MIS厂级管理信息系统；厂级管理信息系统；19.DEH

13、汽轮机汽轮机数字电液控制系统；数字电液控制系统；20.ASS模拟仿真系统；模拟仿真系统；239.燃煤电厂常用英文缩写含义燃煤电厂常用英文缩写含义21.UPS交流不间断电源；交流不间断电源；22.PC动力中心；动力中心；23.MCC电动机控制中心；电动机控制中心；24.FC高压熔断器加真空接触器；高压熔断器加真空接触器；25.PLC可编程逻辑控制器；可编程逻辑控制器；26.PSS电力系统稳定器；电力系统稳定器；27.AVR自动电压调节器；自动电压调节器；28.BTG集控室内常规仪表盘集控室内常规仪表盘柜；柜；29.BMCR锅炉最大连续蒸发量；锅炉最大连续蒸发量；30.TRL汽机的额汽机的额定功率

14、；定功率；31.T-MCR汽机最大连续输出功率；汽机最大连续输出功率；32.VWO汽机阀门全开时的输出功率；汽机阀门全开时的输出功率；33.USC超超临界（炉内蒸汽超超临界（炉内蒸汽温度不低于温度不低于593或蒸汽压力不低于或蒸汽压力不低于31 MPa）；）；34.FGD湿湿式石灰石式石灰石/石膏法烟气脱硫；石膏法烟气脱硫；35.SCR选择性催化还原烟气选择性催化还原烟气脱硝；脱硝；36.GGH气气换热器。气气换热器。24 10.电气常用术语电气常用术语 1.欧姆定律欧姆定律：是指在同一电路中，导体中的电流跟导体两：是指在同一电路中，导体中的电流跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比。端的

15、电压成正比，跟导体的电阻成反比。2.电磁感应定律电磁感应定律：是确定感应电动势大小的定律，即闭合：是确定感应电动势大小的定律，即闭合电路中产生的感应电动势的大小跟穿过该电路的磁通量变化率电路中产生的感应电动势的大小跟穿过该电路的磁通量变化率成正比，即成正比，即e -d/dt，式中负号表示感应电动势的方向。，式中负号表示感应电动势的方向。3.右手定则右手定则：右手平展，使大拇指与其余四指垂直，并且：右手平展，使大拇指与其余四指垂直，并且都跟手掌在一个平面内。把右手放入磁场中，若磁感线垂直进都跟手掌在一个平面内。把右手放入磁场中，若磁感线垂直进入手心（当磁感线为直线时，相当于手心面向入手心（当磁感

16、线为直线时，相当于手心面向N极），大拇指指极），大拇指指向导线运动方向，则四指所指方向为导线中感应电流（感生电向导线运动方向，则四指所指方向为导线中感应电流（感生电动势）的方向。一般知道磁场、电流方向、运动方向的任意两动势）的方向。一般知道磁场、电流方向、运动方向的任意两个，让你判断第三个方向。个，让你判断第三个方向。25 4.右手螺旋定则右手螺旋定则：用右手握螺线管。让四指弯向螺线管的电：用右手握螺线管。让四指弯向螺线管的电流方向，大拇指所指的那一端就是通电螺线管的北极。直线电流流方向，大拇指所指的那一端就是通电螺线管的北极。直线电流的磁场的话，大拇指指向电流方向，另外四指弯曲指的方向为磁的

17、磁场的话，大拇指指向电流方向，另外四指弯曲指的方向为磁感线的方向（磁场方向或是小磁针北极所指方向或是小磁针受力感线的方向（磁场方向或是小磁针北极所指方向或是小磁针受力方向）。方向）。5.左手定则左手定则（又称电动机定则）：伸开左手，使拇指与其余（又称电动机定则）：伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一平面内；让磁感线从掌心进四个手指垂直，并且都与手掌在同一平面内；让磁感线从掌心进入，并使四指指向电流的方向，这时拇指所指的方向就是通电导入，并使四指指向电流的方向，这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。这就是判定通电导体在磁场中受线在磁场中所受安培力的方向。这就是

18、判定通电导体在磁场中受力方向的左手定则。力方向的左手定则。6.集肤效应：集肤效应：是指导体通过交流电流时，在导体截面中存在是指导体通过交流电流时，在导体截面中存在边缘部分电流密度大，中心部分电流密度小的现象。交流电流的边缘部分电流密度大，中心部分电流密度小的现象。交流电流的频率越高，集肤效应现象越显著。频率越高，集肤效应现象越显著。26 7.基尔霍夫电压定律基尔霍夫电压定律：在任何一个闭合回路中，各元件上的：在任何一个闭合回路中，各元件上的电压降的代数和等于电动势的代数和，即从一点出发绕回路一电压降的代数和等于电动势的代数和，即从一点出发绕回路一周回到该点时，各段电压的代数和恒等于零，即周回到

19、该点时，各段电压的代数和恒等于零，即U=0。8.迟相运行迟相运行：使发电机励磁系统处于过励磁状态时，既向系：使发电机励磁系统处于过励磁状态时，既向系统输送有功功率又输送无功功率，功率因数为正，这种运行状统输送有功功率又输送无功功率，功率因数为正，这种运行状态称为迟相运行，也称正常运行。态称为迟相运行，也称正常运行。9.进相运行进相运行：通过减少发电机励磁电流，使发电机电动势减：通过减少发电机励磁电流，使发电机电动势减小，功率因数角变为超前时，发电机的定子电流产生助磁电枢小，功率因数角变为超前时，发电机的定子电流产生助磁电枢反应，发电机在向系统输送有功功率的同时，从系统吸收无功反应，发电机在向系

20、统输送有功功率的同时，从系统吸收无功功率，这种运行状态称为进相运行。功率，这种运行状态称为进相运行。27 10.同步转速同步转速：是指发电机定子绕组电流合成的旋转磁场的：是指发电机定子绕组电流合成的旋转磁场的转速，通常该转速与转子的机械转速相同。同步转速转速，通常该转速与转子的机械转速相同。同步转速n1可表示可表示为：为：n1=60f/p(r/min）。式中）。式中f：电源频率；：电源频率；p：电机的极对数。：电机的极对数。11.异步转速异步转速：是指电动机转子的机械转速，通常该转速小：是指电动机转子的机械转速，通常该转速小于同步转速。异步转速于同步转速。异步转速n可表示为：可表示为：n=(1

21、 s)n1 (r/min）。）。式中式中s：转差率；：转差率；n1：同步转速。：同步转速。12.稳态稳态：就是稳定的状态，在电子电路里，在进入稳态前，：就是稳定的状态，在电子电路里，在进入稳态前，都需要经历暂态过程，然后才进入稳态，此时其输出的电压和都需要经历暂态过程，然后才进入稳态，此时其输出的电压和电流近似恒定，如果施加在此电路上的条件不变，则此状态将电流近似恒定，如果施加在此电路上的条件不变，则此状态将继续保持下去。继续保持下去。28 13.暂态暂态：是指电路从一个稳定状态，由于某种作用发生：是指电路从一个稳定状态，由于某种作用发生变化，经过一个过渡过程进入到另一个稳定状态，那么这个过变

22、化，经过一个过渡过程进入到另一个稳定状态，那么这个过渡过程称为渡过程称为暂态暂态。14.次暂态次暂态：次暂态是描述发电机短路最初期受到转子阻：次暂态是描述发电机短路最初期受到转子阻尼绕组和转子表面电抗影响而形成的短路过程，通常用次暂态尼绕组和转子表面电抗影响而形成的短路过程，通常用次暂态电抗来描述短路初期的短路电流大小。电抗来描述短路初期的短路电流大小。15.绝缘电阻绝缘电阻：是电气设备绝缘层在直流电压作用下呈现：是电气设备绝缘层在直流电压作用下呈现的电阻值，是指加于试品上的直流电压与流过设备的泄露电流的电阻值，是指加于试品上的直流电压与流过设备的泄露电流之比即：之比即：R=U/I。29 16

23、.吸收比吸收比K1：是指电气设备：是指电气设备60s测得的绝缘电阻值测得的绝缘电阻值(R60)与与15s测得的绝缘电阻值测得的绝缘电阻值(R15)之比值，即之比值，即 K1=R60/R15，当，当K1大大于或等于于或等于1.3时为合格。时为合格。17.介质损耗介质损耗：是指绝缘材料在电场作用下，在其内部引起的：是指绝缘材料在电场作用下，在其内部引起的能量损耗。在交变电场作用下，电介质内流过的电流相量和电压能量损耗。在交变电场作用下，电介质内流过的电流相量和电压相量之间的夹角相量之间的夹角(功率因数角功率因数角)的余角的余角称为介质损耗角。介质的称为介质损耗角。介质的有功功率与无功功率的比值称为

24、介质损耗正切值有功功率与无功功率的比值称为介质损耗正切值tan。tan=1/CR（式中（式中为交变电场的角频率；为交变电场的角频率；C为介质电容；为介质电容；R为介为介质电阻）。质电阻）。30 第二节第二节 电力系统概述电力系统概述 一、电力系统的组成一、电力系统的组成 1.电力系统电力系统：由生产、输送、分配、消耗电能的发电机、变压：由生产、输送、分配、消耗电能的发电机、变压器、电力线路和各种用电设备组成的统一整体就叫做电力系统。器、电力线路和各种用电设备组成的统一整体就叫做电力系统。2.电力网电力网：由升降压变压器和电力线路所组成的网络叫做电力：由升降压变压器和电力线路所组成的网络叫做电力

25、网。主要承担输送电能任务的电网称为输电网。网。主要承担输送电能任务的电网称为输电网。110220kV的输的输电网称为高压输电网，电网称为高压输电网，330kV750kV的输电网称为超高压输电网的输电网称为超高压输电网1000kV及以上的输电网称为特高压输电网。主要承担分配电能任及以上的输电网称为特高压输电网。主要承担分配电能任务的电网称为配电网。务的电网称为配电网。335kV的配电网称为高压配电网，的配电网称为高压配电网，380V(220V)的配电网称为低压配电网。的配电网称为低压配电网。3.动力系统动力系统：由电力系统和火电厂的锅炉、汽轮机、热力网和：由电力系统和火电厂的锅炉、汽轮机、热力网

26、和用热设备用热设备 组成的整体叫做动力系统。组成的整体叫做动力系统。31电力系统和电力网络示意图电力系统和电力网络示意图 3233343536373839 如图所示，核电厂的内部它通常由一回路系如图所示，核电厂的内部它通常由一回路系统和二回路系统组成。反应堆是核电厂的核心。统和二回路系统组成。反应堆是核电厂的核心。反应堆工作时放出的热能，由一回路系统的冷反应堆工作时放出的热能，由一回路系统的冷却剂带出，用以产生蒸汽。因此，整个一回路却剂带出，用以产生蒸汽。因此，整个一回路系统被称为系统被称为“核供汽系统核供汽系统”，它相当于火电厂，它相当于火电厂的锅炉系统。为了确保安全，整个一回路系统的锅炉系

27、统。为了确保安全，整个一回路系统装在一个被称为安全壳的密闭厂房内，这样，装在一个被称为安全壳的密闭厂房内，这样，无论在正常运行或发生事故时都不会影响安全。无论在正常运行或发生事故时都不会影响安全。由蒸汽驱动汽轮发电机组进行发电的二回路系由蒸汽驱动汽轮发电机组进行发电的二回路系统，与火电厂的汽轮发电机系统基本相同。统，与火电厂的汽轮发电机系统基本相同。40414243 4大电力系统的优越性大电力系统的优越性 （）提高供电可靠性和电能质量。因为大电力系统中个别机组发生故障对（）提高供电可靠性和电能质量。因为大电力系统中个别机组发生故障对系统影响较小，从而提高了供电可靠性。大电力系统中个别负荷变动不

28、会造成系统影响较小，从而提高了供电可靠性。大电力系统中个别负荷变动不会造成系统电压和频率的明显变化，从而改善电能质量。系统电压和频率的明显变化，从而改善电能质量。（2）可减少系统的装机容量，提高设备利用率。大电力系统往往占有很大）可减少系统的装机容量，提高设备利用率。大电力系统往往占有很大的地域，因为存在时差和季差，各小系统中最大负荷出现的时间就不同，综合的地域，因为存在时差和季差，各小系统中最大负荷出现的时间就不同，综合起来的最大负荷，也将小于各小系统最大负荷相加的总和。因此，大电力系统起来的最大负荷，也将小于各小系统最大负荷相加的总和。因此，大电力系统中总的装机容量可以减少，设备的利用率可

29、以提高。中总的装机容量可以减少，设备的利用率可以提高。（3）便于安装大机组，降低造价。在）便于安装大机组，降低造价。在1001000万万kW电力系统中，最经济电力系统中，最经济的单机容量为系统总容量的的单机容量为系统总容量的6%10%。可见，系统容量越大，越便于安装大。可见，系统容量越大，越便于安装大机组。而大机组每千瓦设备的投资、生产每千瓦机组。而大机组每千瓦设备的投资、生产每千瓦时电能的燃料消耗厂用电率时电能的燃料消耗厂用电率和维修费用都比小机组的小。从而可降低造价和运行费用。和维修费用都比小机组的小。从而可降低造价和运行费用。（4）合理利用各种资源，提高运行的经济性。水电厂发电易受季节影

30、响，）合理利用各种资源，提高运行的经济性。水电厂发电易受季节影响，在夏秋丰水期水量过剩，在冬春枯水期水量短缺，水电厂容量占的比例较大的在夏秋丰水期水量过剩，在冬春枯水期水量短缺，水电厂容量占的比例较大的系统，将造成枯水期缺电，丰水期弃水的后果。将水电比例较大的系统与火电系统，将造成枯水期缺电，丰水期弃水的后果。将水电比例较大的系统与火电比例较大的系统连接起来并列运行，丰水期水电厂多发电，火电厂少发电并适比例较大的系统连接起来并列运行，丰水期水电厂多发电，火电厂少发电并适当安排检修；枯水期火电厂多发电，水电厂少发电并安排检修。这样既能充分当安排检修；枯水期火电厂多发电，水电厂少发电并安排检修。这

31、样既能充分利用水利资源，又能减少燃料消耗，从而降低电能成本，提高运行的经济性。利用水利资源，又能减少燃料消耗，从而降低电能成本，提高运行的经济性。44 1.电能生产的特点电能生产的特点 (1)同时性同时性。电能生产、输送、分配、消费同时进行。即电能不。电能生产、输送、分配、消费同时进行。即电能不能储存。能储存。(2)快速性快速性。过渡过程非常短暂，发电机、变压器、输电线路、。过渡过程非常短暂，发电机、变压器、输电线路、用户（电动机）的投入或切除都是在瞬间完成。电力系统从一种用户（电动机）的投入或切除都是在瞬间完成。电力系统从一种运行方式过渡到另一种运行方式的过程非常短暂。运行方式过渡到另一种运

32、行方式的过程非常短暂。(3)重要性重要性。与国民经济各个部门紧密相关。与国民经济各个部门紧密相关 由于电能与其它能量由于电能与其它能量转换方便，且宜于大量生产、集中管理、远距离输送和自动控制，转换方便，且宜于大量生产、集中管理、远距离输送和自动控制，所以电能在使用方面具有显著优势，被广泛使用。电能不但有本所以电能在使用方面具有显著优势，被广泛使用。电能不但有本身的使用价值，而且还有社会价值。身的使用价值，而且还有社会价值。（4）地区性）地区性。电力系统的电源结构与资源分布与地区有关，而负。电力系统的电源结构与资源分布与地区有关，而负荷结构却与工业布局、城市规划、电气化水平有关。至于输电线荷结构

33、却与工业布局、城市规划、电气化水平有关。至于输电线路的电压等级、线路配置等则与电源与负荷间的距离、负荷的集路的电压等级、线路配置等则与电源与负荷间的距离、负荷的集中程度等有关。因此，应根据本地区的特点规划、建设和发展电中程度等有关。因此，应根据本地区的特点规划、建设和发展电力系统。力系统。二、电力生产的特点及对其要求二、电力生产的特点及对其要求45 2.对电力系统的基本要求对电力系统的基本要求 （1）最大限度地满足用户的用电需要）最大限度地满足用户的用电需要。按照电力先行的原则，按照电力先行的原则，做好电力系统的发展规划，确保电力工业的建设优先于其它工做好电力系统的发展规划，确保电力工业的建设

34、优先于其它工业部门。其次，还要加强现有电力设备的运行维护，以充分发业部门。其次，还要加强现有电力设备的运行维护，以充分发挥潜力，防止事故发生。挥潜力，防止事故发生。(2)保证供电的可靠性。保证供电的可靠性。供电的中断将使生产停顿、生活混乱、供电的中断将使生产停顿、生活混乱、甚至危及人身和设备安全，后果十分严重。随着电能使用的普甚至危及人身和设备安全，后果十分严重。随着电能使用的普及，对供电可靠性要求越来越高。及，对供电可靠性要求越来越高。(3)保证良好的电能质量。保证良好的电能质量。所谓电能质量，是指电压、频率、波所谓电能质量，是指电压、频率、波形三个技术指标，电能质量的标准是：电压变化范围为

35、额定电形三个技术指标，电能质量的标准是：电压变化范围为额定电压的压的5；频率变化范围为额定频率的；频率变化范围为额定频率的0.2Hz；任一高次谐波；任一高次谐波的瞬时值不得超过同相基波电压瞬时值的的瞬时值不得超过同相基波电压瞬时值的5%。(4)保证电力系统运行的经济性。保证电力系统运行的经济性。就是使电力系统在运行中做到就是使电力系统在运行中做到最大限度地降低燃料消耗，降低厂用电率和网损率。采取合理最大限度地降低燃料消耗，降低厂用电率和网损率。采取合理利用能源、降低发电成本、使负荷在各发电厂之间合理分配、利用能源、降低发电成本、使负荷在各发电厂之间合理分配、使发电机组实现优化组合等措施，均会产

36、生极大的经济效益。使发电机组实现优化组合等措施，均会产生极大的经济效益。463.电力系统发展概况电力系统发展概况（1）18821949年是我国电力工业停滞落后的发展阶段年是我国电力工业停滞落后的发展阶段 1949年全国电力总装机年全国电力总装机185万万kW，居世界第，居世界第21位，全国年发电量位，全国年发电量43亿亿kWh，居世界第，居世界第25位。位。（2）1949 1980年是我国电力工业从起步到有较快发展阶段年是我国电力工业从起步到有较快发展阶段 1956年国产第一台年国产第一台0.6万万kW机组在淮南田家庵电厂投产；机组在淮南田家庵电厂投产；1980年全国电力总装机年全国电力总装机

37、6587万万kW，居世界第，居世界第8位，全国年发电量位，全国年发电量3006亿亿kWh，居世界第，居世界第6位。位。（3）1980 至今是我国电力工业飞速发展阶段至今是我国电力工业飞速发展阶段 1990年全国电力总装机年全国电力总装机13542万万kW，居世界第，居世界第5位，全国年发电位，全国年发电量量5200亿亿kWh，居世界第，居世界第4位。位。2000年全国电力总装机年全国电力总装机29000万万kW，居世界第，居世界第2位，全国年发电位，全国年发电量量14000亿亿kWh，居世界第，居世界第2位。位。2010年全国电力总装机年全国电力总装机95000万万kW，居世界第，居世界第2位

38、，全国年发电位，全国年发电量量41400亿亿kWh，居世界第，居世界第2位。位。2015年全国电力总装机年全国电力总装机140000万万kW，居世界第，居世界第1位，全国年发电位，全国年发电量量56148亿亿kWh，居世界第，居世界第1位。位。47三、电力系统的电压等级三、电力系统的电压等级 如图所示为电如图所示为电力系统电压分力系统电压分层结构示意图。层结构示意图。根据传输功率根据传输功率的大小和传输的大小和传输距离的远近来距离的远近来确定使用不同确定使用不同的电压等级。的电压等级。48系统的标称电压系统的标称电压(kV)电气设备的最高电压电气设备的最高电压(kV)33.667.21012(

39、20)(24)3540.56670.5110126(123)220252(245)330363500550(750)(800)100012000注：注：1.括号中的数值为用户有要求时使用。括号中的数值为用户有要求时使用。2.电气设备的额定电压可从表中选取，由产品标准确定。电气设备的额定电压可从表中选取，由产品标准确定。1.电力系统的标称电压和电气设备的最高电压电力系统的标称电压和电气设备的最高电压 49交流发电机额定电压交流发电机额定电压(V)直流发电机额定电压直流发电机额定电压(V)1151152302304004606903150630010500138001575018000200002

40、20002400026000注：与发电机出线端配套的电气设备额定电压，可采用发电机的额定电压，在注：与发电机出线端配套的电气设备额定电压，可采用发电机的额定电压，在产品标准中具体规定。产品标准中具体规定。2.发电机的额定电压发电机的额定电压 50 (1)变压器一次绕组的额定电压有以下几种情况：变压器一次绕组的额定电压有以下几种情况：对于升压变压器，与发电机额定电压相同，即对于升压变压器，与发电机额定电压相同，即3.15、6.3、10.5、13.8、15.75、18、20、22、24、26kV。对于降压变压器，一次绕组的额定电压与相连线路的标称电压相同，即对于降压变压器，一次绕组的额定电压与相连

41、线路的标称电压相同，即3、6、10、35、66、110、220、330、500、750、1000kV。但是，对于发电厂厂用高。但是，对于发电厂厂用高压变压器，一次绕组的额定电压与发电机的额定电压相同。压变压器，一次绕组的额定电压与发电机的额定电压相同。(2)变压器二次绕组的额定电压。首先看变压器二次绕组额定电压的理由。变压器二次绕组的额定电压。首先看变压器二次绕组额定电压的理由。在额定运行时，变压器二次侧额定电压应较线路高出在额定运行时，变压器二次侧额定电压应较线路高出5%，但又因变压器二次，但又因变压器二次侧额定电压规定为空载时的电压，而在额定电流负载下，变压器内部的电压降侧额定电压规定为空

42、载时的电压，而在额定电流负载下，变压器内部的电压降约约5%，为使正常运行时变压器二次侧电压较线路标称电压高出，为使正常运行时变压器二次侧电压较线路标称电压高出5%，故规定一，故规定一般大中容量变压器二次侧额定电压应较相连线路标称电压高出般大中容量变压器二次侧额定电压应较相连线路标称电压高出10%，只有短路，只有短路电压百分数较小（电压百分数较小（Uk7%）的小容量变压器，或二次侧直接与用电设备相连）的小容量变压器，或二次侧直接与用电设备相连的变压器（如厂用变压器），其二次侧额定电压才较线路标称电压高出的变压器（如厂用变压器），其二次侧额定电压才较线路标称电压高出5%。因此，变压器二次绕组的额定

43、电压较相连线路标称电压高出因此，变压器二次绕组的额定电压较相连线路标称电压高出5%的为：的为：3.15、6.3、10.5kV。在城市电网中，由于送电距离较近，多选此种额定电压。在城市电网中，由于送电距离较近，多选此种额定电压。变压器二次绕组的额定电压较相连线路标称电压高出变压器二次绕组的额定电压较相连线路标称电压高出10%的为：的为：3.3、6.6、11、38.5、121、242、363、550kV。3.变压器的额定电压变压器的额定电压51标称电压标称电压（kV）经济输送容量经济输送容量（MW）输送距离输送距离（km）0.380.1以下以下0.6以下以下30.11.01360.11.24151

44、00.22.0620352.0102050666.030308011010505015022010050010030033020010002006005001000150020085075020002500500100010002500400050015004.4.各级电压电力网的输电能力各级电压电力网的输电能力 52 电力网各部分电压分布示意图电力网各部分电压分布示意图 53四、电力系统的负荷四、电力系统的负荷 1电力系统的负荷分类电力系统的负荷分类 电力系统的负荷是指电力系统中所有用电设备消耗功率电力系统的负荷是指电力系统中所有用电设备消耗功率的总和，它们又分为动力负荷（如：异步电动机、电

45、热电炉、的总和，它们又分为动力负荷（如：异步电动机、电热电炉、整流设备及照明负荷等）、综合用电负荷、供电负荷和发电整流设备及照明负荷等）、综合用电负荷、供电负荷和发电负荷。负荷。电力系统的综合用电负荷是指工业、农业、交通运输、电力系统的综合用电负荷是指工业、农业、交通运输、市政生活等各方面消耗功率之和。市政生活等各方面消耗功率之和。电力系统的供电负荷是指电力系统的综合用电负荷加上电力系统的供电负荷是指电力系统的综合用电负荷加上网损后的负荷。网损后的负荷。电力系统的发电负荷是指供电负荷再加上发电厂厂用电电力系统的发电负荷是指供电负荷再加上发电厂厂用电负荷，即发电机应发出的功率。负荷，即发电机应发

46、出的功率。54 2负荷曲线负荷曲线 负荷曲线是指某一段时间内负荷随时间变化的曲线。负荷曲负荷曲线是指某一段时间内负荷随时间变化的曲线。负荷曲线可按以下三种特征分类：线可按以下三种特征分类：（1）按负荷性质分为有功负荷曲线和无功负荷曲线。）按负荷性质分为有功负荷曲线和无功负荷曲线。（2）按时间长短分为日负荷曲线和年负荷曲线。）按时间长短分为日负荷曲线和年负荷曲线。（3）按计量地点分为个别用户、电力线路、变电所、发电）按计量地点分为个别用户、电力线路、变电所、发电厂及整个电力系统的负荷曲线。厂及整个电力系统的负荷曲线。日负荷曲线日负荷曲线55 1短路的类型短路的类型 三相系统中短路的基本类型及相应

47、的代表符号为：三相短路三相系统中短路的基本类型及相应的代表符号为：三相短路k(3)、故障率为、故障率为5%，两相短路，两相短路k(2)、故障率为、故障率为4%，单相，单相短路短路k(1)、故障率为、故障率为83%，两相接地短路，两相接地短路k(1,1)、故障率、故障率为为8%。如下图所示为各种短路的示意图。如下图所示为各种短路的示意图。五、电力系统短路的基本概念五、电力系统短路的基本概念 562短路的原因短路的原因 电力系统发生短路的主要原因是载流部分的绝缘破坏所电力系统发生短路的主要原因是载流部分的绝缘破坏所致，一般可分为下列几种情况：致，一般可分为下列几种情况：（1）载流部分过热使绝缘破坏

48、，绝缘材料陈旧老化、）载流部分过热使绝缘破坏，绝缘材料陈旧老化、污秽、机械损伤等。污秽、机械损伤等。（2）设备缺陷未发现或未及时消除。）设备缺陷未发现或未及时消除。（3）输电线路断线或倒杆，使导线接地或相碰。）输电线路断线或倒杆，使导线接地或相碰。（4）工作人员误操作。）工作人员误操作。（5）系统遭受某种过电压的冲击，致使某些性能变劣）系统遭受某种过电压的冲击，致使某些性能变劣的绝缘部件击穿。的绝缘部件击穿。（6）动物跨接到裸露导体上，或刮风、下雨、雾露、）动物跨接到裸露导体上，或刮风、下雨、雾露、冰雹、地震、雷击等自然灾害。冰雹、地震、雷击等自然灾害。57短路电流曲线短路电流曲线3短路电流波

49、形短路电流波形58（1）短路电流很大，将使导体严重发热，造成导体熔化）短路电流很大，将使导体严重发热，造成导体熔化和绝缘损坏，也可能烧坏周围的设备。和绝缘损坏，也可能烧坏周围的设备。（2）巨大的短路冲击电流还将产生很大的电动力作用于）巨大的短路冲击电流还将产生很大的电动力作用于导体，可能使导体变形或损坏。导体，可能使导体变形或损坏。（3）由于短路电流基本是感性电流，它会使电网电压降）由于短路电流基本是感性电流，它会使电网电压降低，可能引起电压崩溃，造成大面积停电。低，可能引起电压崩溃，造成大面积停电。（4）短路时由于系统中功率分布的突然变化和电网电压）短路时由于系统中功率分布的突然变化和电网电

50、压的降低，可能导致并列运行的同步发电机组之间稳定性破的降低，可能导致并列运行的同步发电机组之间稳定性破坏。坏。（5）巨大的短路电流将在周围空间产生很强的电磁场，）巨大的短路电流将在周围空间产生很强的电磁场，尤其是不对称短路所产生的不平衡交变磁场，会对周围的尤其是不对称短路所产生的不平衡交变磁场，会对周围的通信网络，信号系统、晶闸管触发系统及控制系统产生干通信网络，信号系统、晶闸管触发系统及控制系统产生干扰。扰。4短路的危害短路的危害59（1）防止短路的发生。）防止短路的发生。（2）限制短路电流。）限制短路电流。（3）正确选择电气设备。）正确选择电气设备。（4）快速切除故障。）快速切除故障。5减