电力系统基础知识
电力系统基础知识
感性无功功率的电流相量滞后于电压相量90度，容性无功功率的电流相量超前电压 相量90度。所以常用容性无功功率补偿感性无功功率以减少电网无功负荷。这就是所 谓变压器“吸收”无功电流而电容器“发”无功电流的道理。 视在功率：在具有电阻、电感和电容的电路内，电压有效值与电流有效值的乘积称 为视在功率，以字母S表示，单位伏安（VA）
3ห้องสมุดไป่ตู้
变压器的原理
变压器是一种静止的电磁装置，是利用电磁感应原理，从一个电路向另一个电路传 递电能或传输信号的一种电器。 电力变压器是将电力系统中的电压升高或降低，以利于电能的合理输送、分配和使 用。 按相数分为三相变压器和单相变压器，按绕组形式分为自耦变压器、双绕组变压器 和三绕组变压器，按冷却介质分为油浸式、干式和充气式。 变压器正常运行时，由于负荷变动，或一次测电源电压的变化，二次侧电压也是经 常在变动的。电网各点的实际电压一般不能恰好与额定电压相等。这种实际电压与额 定电压之差称为电压偏移。这种偏移时不可避免的，但不能太大，否则就不能保证供 电质量，所以对变压器进行调压时变压器正常运行中一项必要的工作。 有载调压的基本原理就是在变压器的绕组中，引出若干分接头，通过有载调压分接 开关，在保证不切断负荷电流的情况下，由一个分接头切换到另外一个，以达到改变 绕组的有效匝数，即改变变压器变比。
2 2 视在功率2＝有功功率 ＋无功功率
功率因数：有功功率P与视在功率S之比 一次设备是指直接生产和输、配电能的高压电气设备，电能从发电厂送到各用户。 如发电机、变压器、断路器、隔离开关、电压互感器、电流互感器、电抗器、电容器、 输电线路等。 二次设备指对一次设备进行监视、测量、控制、调节、保护以及为运行、维护人员 提供运行情况或产生指挥信号所需的电气设备。 对于交流一次回路和二次回路，一般可以用互感器作为它们的分界，也就是说，与 互感器一次绕组处于同一回路中的电气回路称为一次回路，连接在互感器二次绕组端 的电气回路称为二次回路。
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一）、发电 发电方式主要有：火力发电、水力发电、核能发电以及风力发电、太阳能 发电、潮汐和海洋能发电等。 二）、配电 由各种不同电压等级的输、配电线路组成，把发电厂输出的电能输送到最 终的用户。 三）、变电 1、升压变电站：一般设于发电厂内或电厂附近，将发电厂输出的电压升高， 由高压输电线路将电能输出，与电力系统相连。 2、降压变电站：一般位于负荷中心或网络中心，一方面连接电力系统各部分， 同时将电压降低，供给地区负荷用电。 3、开关站（开闭所）：仅连接电力系统中的各部分，可以进行输电线路的断 开和接入，而无变压器进行电压变换。 四）、用电 联接在电力系统各级电网上的一切用电部门，称为用户。按用户用电负荷 的重要性，将负荷可分为三级（一级、二级、三级负荷）。
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目录
一、电力系统的组成 二、电力系统的优越性及特点 三、电能的质量标准 四、电力系统的电压等级 五、电力系统的中性点接地方式 六、电力系统的一次、二次设备
一、电力系统的组成
电能从生产到供给用户使用， 一般要经过发电、输电、变电、 配电和用电几个环节。由发电 机、输配电线路、变配电所以 及各种用户用电设备连接起来 所构成的整体，称为电力系统。
三、电能的质量标准
电能的质量标准主要是电压、频率和波形三项
一）、电压 所有用电设备都必须按照其设计的 额定电压运行，一般仅允许有±5% 的变动范围。 二）、频率 我国的技术标准规定电力系统的额 定频率是50Hz。 对大型电力系统，频率的标准为 线路额定电压正常运行允许变化范围： 50Hz±0.2Hz 对中小型电力系统，频率的标准为 1. 35kv及以上±5%UN 50Hz±0.5Hz ◆频率取决于有功功率的平衡 2. 10kv及以下±7%UN 3.低压照明及农业用电(+5% ~ -10%)Ue ◆电压取决于无功功率的平衡
(完整版)电力系统的基础知识
❖ 火力发电：
▪ 燃料在锅炉中燃烧，水变成高温高压水蒸气推 动汽轮机旋转，带动发电机发电。
• 按水蒸气温度压力分：中低压发电厂，高压发电厂 ，超高压发电厂，亚临界压力发电厂，超临界压力 发电厂；超超临界压力发电厂
动力系统：电力系统加上各类型发电厂中的动力部分就是动力系统。
电网调度
应用服务器
数据采集和传输
RTU
RTU
RTU
发电
输电
变电
配电
用电
❖ 电力网：
❖ 按电压等级的高低、供电范围的大小的分 类
▪ 地方电力网：电压等级在35kV及以下，供电半 径在20~50km以内
▪ 区域电力网：电压等级在35kV以上（一般为 110kV~220kV），供电半径超过50km，联系 较多发电厂的网络
▪ 水能可储蓄和调节。 ▪ 发电不污染环境。 ▪ 建设投资大、工期长，受自然条件限制。
建设中的水电站
❖ 核电：
▪ 核反应堆中发生核反应发热，水烧成高温高压 水蒸气推动汽轮机，带动发电机发电。
• 按照反应堆形式分：
– 压水堆核电站 – 沸水堆核电站（现在发生事故的日本福岛第一核电站） – 重水堆核电站（如中国秦山III期核电站） – 快堆核电站 – 石墨气冷堆电站
▪ 远距离输电网：电压等级为330kV~500kV的网 络，其主要任务是把远处发电厂生产的电能输 送到负荷中心，同时还联系若干区域电力网形 成跨省、跨地区的大型电力系统
电力网：
按电压等级分类： ➢ 低压网：电压等级在1kV以下； ➢ 中压网：1～10kV； ➢ 高压网：高于10kV、低于330kV； ➢ 超高压网：低于750kV； ➢ 特高压网：1000kV及以上。
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电力系统的基础知识一、电力系统的构成一个完整的电力系统由分布各地的各种类型的发电厂、升压和降压变电所、输电线路及电力用户组成，它们分别完成电能的生产、电压变换、电能的输配及使用。
二．电力网、电力系统和动力系统的划分电力网：由输电设备、变电设备和配电设备组成的网络。
电力系统：在电力网的基础上加上发电设备。
动力系统：在电力系统的基础上，把发电厂的动力部分（例如火力发电厂的锅炉、汽轮机和水力发电厂的水库、水轮机以及核动力发电厂的反应堆等）包含在内的系统。
三．电力系统运行的特点一是经济总量大。
目前，我国电力行业的资产规模已超过2万多亿，占整个国有资产总量的四分之一，电力生产直接影响着国民经济的健康发展。
二是同时性，电能不能大量存储，各环节组成的统一整体不可分割，过渡过程非常迅速，瞬间生产的电力必须等于瞬间取用的电力，所以电力生产的的发电、输电、配电到用户的每一环节都非常重要。
三是集中性，电力生产是高度集中、统一的，无论多少个发电厂、供电公司，电网必须统一调度、统一管理标准，统一管理办法;安全生产，组织纪律，职业品德等都有严格的要求。
四是适用性，电力行业的服务对象是全方位的，涉及到全社会所有人群，电能质量、电价水平与广大电力用户的利益密切相关。
五是先行性，国民经济发展电力必须先行。
四、电力系统的额定电压电网电压是有等级的，电网的额定电压等级是根据国民经济发展的需要、技术经济的合理性以及电气设备的制造水平等因素，经全面分析论证，由国家统一制定和颁布的。
我们国家电力系统的电压等级有220/380V、3 kV、6 kV、10 kV、20 kV、35 kV、66 kV、110 kV、220 kV、330 kV、500 kV。
随着标准化的要求越来越高，3 kV、6 kV、20 kV、66 kV也很少使用。
供电系统以10 kV、35 kV、为主。
输配电系统以110 kV以上为主。
发电机过去有6 kV与10 kV两种，现在以10 kV为主，低压用户均是220/380V。
电力系统基础知识
电力系统基础知识电力系统基础知识是指关于电力系统的基本概念、构成、工作原理、调度管理及优化等方面的知识。
电力系统是一个复杂的工程系统，由输电、变电、发电、调度和配电等多个环节组成，它是现代社会的重要组成部分。
电力系统基础知识是电力工程师必备的基础知识，它不仅涉及到电力系统的工程实践，也涵盖了电力系统的理论基础。
1、电力系统基本概念电力系统是指由发电、输电、变电、调度和配电等组成的一整套电力供应系统，它是保障电力供应的重要基础设施。
电力系统包括三级电力系统，即国家电网、区域电网和地方电网。
其中国家电网是最高级别、覆盖范围最广的电力系统，其主要任务是接受和分配区域电网全部电力负荷。
2、电力系统构成电力系统包含四大子系统：发电系统、输电系统、变电系统和配电系统。
其中发电系统是指能够将机械能转化为电能的设备，输电系统是指将电能从发电厂输送到用户用电地点的线路、变电器和开关设备。
变电系统则是将输送在高压线上的电能升压或降压为合适的电压等级，以满足不同用户的用电需求。
配电系统负责将电能分配到用户的终端用电设备上。
3、电力系统的工作原理电力系统的工作原理是将水能、燃料能、核能等能源转化为机械能，再将机械能传递到发电机上，发电机将机械能转化为电能，电能通过输电和变电进行分配和转换后，最终被配电系统送达用户的终端设备上。
4、电力系统的调度管理电力系统的调度管理是指对电力系统的运行情况进行监控、分析和控制，以实现对电力系统的优化调度，保障电力系统的安全运行。
电力系统调度管理的主要任务包括：电量调度、电压调节、负荷平衡、电网稳定控制等。
5、电力系统的优化电力系统的优化是指对电力系统进行规划、设计、运营和调度的优化，以最大程度地提高电力系统的效率和可靠性，降低系统成本、提高电力质量和优化供电结构。
电力系统的优化包括系统优化、运行优化、管理优化、市场优化等。
6、电力系统的未来发展未来电力系统发展重点将转向寻找可再生能源替代传统能源，如太阳能、风能等，同时也需要通过新能源技术等手段来提高电力系统的效率和可靠性。
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QS12
QF2
QS11
W
QS1 QF1
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单母线分段接线
• 特点：1）减少母线故 障或检修时的停电范 围。2）断路器检修期 间必须停止该回路的 供电。 应用范围：6~10kV配 电装置出线6回及以上 ；35kV出线数为4~8 回；110~220kV出线 数为3~4回。
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一、电力系统基础知识
主要内容
1. 什么是电力系统 2. 电力负荷 3. 变电站介绍 4. 供电质量 5. 电力系统的接地方式
1 什么是电力系统？
• • • •
电力系统的发展史 电力系统描述 电力系统运行特点 电力系统接线方式
1.1 电力系统的发展史
电力系统发展图示：
1891年，德 1882年，法国， 国，奥斯 冯· 密勒， 德波列茨，世 卡· 界上第一个直 三相交流输 流电力系统； 电系统，近 代输电技术 的基础；
单选题
• 1、在分析用户的负荷率时，选一天24h中负荷最高的一个小 时的（ ）作为高峰负荷。 • A计算负荷，B最大负荷，C平均负荷。 • C • 2、突然中断供电时造成的损失不大或不会造成直接损失的负 荷是（ ）类负荷。 • A一类，B二类，C三类。 • C • 3、突然中断供电将会造成人身伤亡或会引起对周围环境严重 污染，造成经济上的巨大损失，造成社会秩序严重混乱或在 政治上产生严重影响的负荷，称为（ ） • A一类，B二类，C三类。 • A
• 1. 2. 3. 4.
影响负荷特性的主要因素 作息时间 生产工艺的影响(工业企业班制) 气候的影响 季节的影响
3 变电站介绍
• 变电站类别/规 模 • 一次系统与二次 系统 • 主控室
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第一章电力系统基础知识继电保护、自动装置对电力系统起到保护和安全控制的作用，因此首先应明确所要保护和控制对象的相关情况，涉及的内容包括：电力系统的构成，电力系统中性点接地方式及其特点，电力系统短路电流计算及其相关概念。
这是学习继电保护、自动装置等本书内容的基础。
>>第一节电力系统基本概念一、电力系统构成电力系统是由发电厂、变电站(所)、送电线路、配电线路、电力用户组成的整体。
其中，联系发电厂与用户的中间环节称为电力网，主要由送电线路、变电所、配电所和配电线路组成，如图1-1中的虚框所示。
电力系统和动力设备组成了动力系统，动力设备包括锅炉、汽轮机、水轮机等。
在电力系统中，各种电气设备多是三相的，且三相系统基本上呈现或设计为对称形式，所以可以将三相电力系统用单相图表述。
动力系统、电力系统及电力网之间的关系示意图如图1-l所示。
图1-1 动力系统、电力系统及电力网示意图需要指出的是，为了保证电力系统一次电力设施的正常运行，还需要配置继电保护、自动装置、计量装置、通信和电网调度自动化设施等。
电力系统主要组成部分和电气设备的作用如下。
(1)发电厂。
发电厂是把各种天然能源转换成电能的工厂。
天然能源也称为一次能源，例如煤炭、石油、天然气、水力、风力、太阳能等，根据发电厂使用的一次能源不同，发电厂分为火力发电厂(一次能源为煤炭、石油或天然气)、水力发屯厂、风力发电厂等。
(2)变电站(所)。
变电站是电力系统中联系发电厂与用户的中间环节，具有汇集电能和分配电能、变换电压和交换功率等功能，是一个装有多种电气设备的场所。
根据在电力系统中所起的作用，可分为升压变电站和降压变电站；根据设备安装位置，可分为户外变电站、户内变电站、半户外变电站和地下变电站。
变电站内一次电气设备主要有变压器、断路器、隔离开关、避雷器、电流互感器、电压互感器、高压熔断器、负荷开关等。
变电站内还配备有继电保护和自动装置、测量仪表、自动控制系统及远动通信装置等。
电力系统基础知识
电力系统基础知识电力系统是由发电厂、送变电线路、供配电所和用电单位组成的整体，在同一瞬间，发电厂将发出的电能通过送变电线路，送到供配电所，经过变压器将电能送到用电单位，供给工农业生产和人民生活。
因此掌握电力系统基础知识和电力生产特点，是对进网作业电工的基本要求。
第一节电力系统、电力网构成发电厂将燃料的热能、水流的位能或动能以及核能等转换为电能。
电力经过送电、变电和配电到各用电场所，通过各种设备在转换成为动力（机械能）热、光、等不同形式的能量，为国民经济、工农业生产和人民生活服务。
由于目前电力不能大量储存，其生产、输送、分配和消费都在同一时间内完成，因此，必须将各个环节有机的联成一个整体。
这个由发电、送电、变电、配电和用电组成的整体称为电力系统。
电力系统中的送电、变电、配电三个部分称为电力网。
什么叫电力网？电力网是将各电压等级的输电线路和各个类型的变电所连接而成的网络，简称电网。
配电网中又分为高压配电网指110KV及以上电压、中压配电网指（35KV）10KV、6KV、3KV 电压及低压配电网220V、380V。
我国标准：0.38，3，6，10，35，66，110，220，（330），500，750，1000 KV。
辽宁电网的电压中枢点为：南关岭、红旗堡、沙河营、沈东变、清河厂220KV母线及辽阳变500KV母线辽宁沈阳电网一次系统结线图什么叫电力系统？电力系统：是指由发电厂（不包括动力部分）、变电站、输配电线路直到用户等在电气上相互联结的整体，它包括了发电、输电、配电直到用电这样一个全过程。
10kV输电线路动力系统与电力系统、电力网关系示意图为什么要采用高压输电低压配电？采用高压输电，可以减小功率损耗、电能损耗和电压降落，保证电能质量，提高运行中的经济性。
P=√3UI （U↑I ↓）一、大型电力系统优点1提高了供电可靠性2减少了系统的备用容量3通过合理地分配负荷4提高了供电质量5形成大的电力系统，便于利用大型动力资源，特别是能充分发挥水力发电厂的作用。
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二、电力系统概述
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本节内容
1、电力系统发展简史 、 2、电力系统的基本组成 、 3、电力网分类 、 4、电力线路 、 5、电力系统运行生产特点 、 6、对电力系统的基本要求 、 7、电力系统短路故障 、
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1、电力系统发展简史 、
1831年（英）法拉第→电磁感应→右手螺旋定则→电力系统
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当系统处于高负 电力不足时， 荷、电力不足时，机 组按水轮机—发电机 组按水轮机 发电机 方式工作。 方式工作。
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当系统低负 荷运行时， 荷运行时，机组 按电动机—水泵 按电动机 水泵 方式工作； 方式工作；
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核能发电厂 作用 利用原子核裂变放出的能量发电 按慢化剂与冷却剂种类不同分类
坝后式 河床式
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适用于高、 适用于高、中 水头的水电厂
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三峡水利工程（堤坝式） 三峡水利工程（堤坝式）
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水头在20～30m以 水头在20～30m以 20 适用于中、 下，适用于中、低 水头的水电厂
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青铜峡水电厂（河床式） 青铜峡水电厂（河床式）
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径流式水电厂（引水式发电厂） 径流式水电厂（引水式发电厂）
定义 利用有较高水位落差的急流江河建 没有形成水库， 坝，没有形成水库，而是直接将水引入 水轮机发电。又称引水式水电厂。 水轮机发电。又称引水式水电厂。 特点 只能按天然河流的水流量及水头落 差发电，受季节影响较大。 差发电，受季节影响较大。
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保定电力职业技术学院 徐超
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主要内容
一、能源与发电 二、电力系统概述 三、发电厂变电站的电气一次设备 四、发电厂和变电站的电气主接线
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一、能源与发电
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本节内容
1、能源定义及分类 、 2、电能优点 、 3、发电厂作用及类型 、
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风能发电厂
作用 利用风力推动风车， 利用风力推动风车，风车带动发电机旋 转发电。 转发电。 特点 受自然条件影响较大，运行不稳定， 受自然条件影响较大，运行不稳定， 功率也不稳定。 功率也不稳定。
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满井风电场主场区
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利用太阳辐射转换成热能， 太阳热发电厂 利用太阳辐射转换成热能， 再转换成机械能来发电。 再转换成机械能来发电。 太阳光发电厂 利用单晶硅太阳光电池将太 阳光转换成电能。 阳光转换成电能。
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地热发电厂
作用
利用地下蒸汽或热 水的热量来发电。 水的热量来发电。
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抽水蓄能电厂 构成 由高落差的上、 由高落差的上、下水库和抽 水蓄能电厂机组构成。 水蓄能电厂机组构成。 作用 调频、调相、 调频、调相、系统备用容量 等多种用途。 等多种用途。 分类
三机式：同步电机、水轮机、 三机式：同步电机、水轮机、 水泵。 水泵。 二机式：同步电机、 二机式：同步电机、可逆水 轮机。 轮机。
火力发电厂 水力发电厂 核能发电厂 太阳能发电厂 地热发电厂 潮汐发电厂 风力发电厂
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火力发电厂 作用：将燃料的化学能转换成电能 作用： 分类： 分类：
凝汽式火力发电厂 效率较低， 效率较低，30%～40% ～ 供热式火力发电厂 效率较高， 效率较高，60%～70% ～
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地热发电种类
闪蒸系统地热发电 ： 直接利用地下热水产生 的 蒸汽进入汽轮机工 作。 双流系统地热发电 ： 利用地下热水来加热某 种低沸点工质（ 种低沸点工质（如异丁 ），使它产生蒸汽进 烷），使它产生蒸汽进 入汽轮机工作。 入汽轮机工作。
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潮汐发电厂
作用
利用潮汐有规律地涨落时，海水水位的升 利用潮汐有规律地涨落时， 使海水通过汽轮机组来发电。 降，使海水通过汽轮机组来发电。
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1、能源定义及分类 、
能源：能量的来源或源泉。 能源：能量的来源或源泉。 分类 ：
可再生能源：太阳能、风能 ，可直接取得 可再生能源煤炭、石油。 常规能源：煤炭、石油。 、潮汐能。 常规能源：：太阳能、风能、潮汐能。 一次能源：自然界中现成存在， 一次能源：自然界中现成存在 和利用而又不改变其基本形态的能源。 和利用而又不改变其基本形态的能源 非再生能源：煤炭、石油。 非再生能源：煤炭、石油。 新能源：太阳能、风能、潮汐能。 新能源：太阳能、风能、潮汐能。 。 二次能源： 二次能源：由一次能源经过加工转换成的另 一种能源形式。 一种能源形式。
轻水堆核电站 重水堆核电站 石墨气冷堆核电站 快中子增殖堆核电站
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蒸汽发生器、 蒸汽发生器、汽 轮机、 轮机、给水泵
核反应堆、 核反应堆、蒸汽发 生器、 生器、主循环水泵
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大亚湾核电站
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太阳能发电厂 分类 太阳热、 太阳热、太阳光两大类 作用
浙江华能玉环电厂一期工程
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火电厂工艺流程示意图
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水力发电厂 作用： 作用：将水的位能和动能转换成电能 按水利枢纽布置方式分类
堤坝水电厂 径流式水电厂 抽水蓄能电厂
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堤坝水电厂 定义 在河流的适当位置修建水坝， 在河流的适当位置修建水坝，将水积 蓄起来，形成水库以抬高上游水位。 蓄起来，形成水库以抬高上游水位。利用 坝的上下游水位较大落差，引水发电。 坝的上下游水位较大落差，引水发电。 分类
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2、电能优点 、
电能是优质的二次能源，具有如下优点： 电能是优质的二次能源，具有如下优点：
可与各种能量相互转换 便于迅速经济的输送和分配 便于调节、 便于调节、控制和测量 有利于实现自动化
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3、发电厂的作用及类型 、
作用： 作用：将一次能源转变成电能 按使用一次能源不同分类