电力工程基础-第一章 绪论
电力工程基础
电力工程基础第一讲（2学时）一、内容介绍1.概论2.发变电站一次系统3.二次系统——继电保护4.过电压及防护二、讲述内容第一章概论1.中国电力工业的发展史1875年巴黎建成第一家发电厂（世界电力时代来临）；1879年上海点亮第一盏电灯；1882年上海创办了中国第一家公用电业公司——上海电气公司。
截止2006年末，我国发电装机容量达到6.22亿KW，多年保持世界第二的水平，其中，火电达到4.841亿千瓦，约占总容量77.82%；水电达到1.286亿千瓦，稳居世界第一。
我国的三峡水电站总装机容量是1820万千瓦，是世界装机容量最大的水电站。
（现状）我国基本上进入大电网、大电厂、大机组、高电压输电，高度自动控制的新时代。
（我国电力行业不比世界落后，电压等级和机组容量等）能源结构优化开发清洁能源。
在2020年，火电发电比例要下降，煤油对空气有污染，能源消耗大；大量增加核电，我国在沿海一带选核电厂的场地，动工规划当中，重点发展核电；新能源大量增加。
2.电力工业在国民经济中的地位电力工业的发展水平是反映国家经济发达程度的重要提高电压等级，要联网标志，人均用电量是衡量现代生活水平的重要标志，建设电网。
电力行业是国民经济发展的先行基础行业，大停电美国29小时，损失300亿美元。
3.电力系统概述——基本概念的介绍（1）电力系统的组成：电力网：发电设备和用电设备之间输送和分配电能的网络。
变压器+输电线路电力系统：由发电机、升降变压器，各种电压等级的输电线路和广大用户的用电设备所组成的统一整体。
发电成+变电所+输电线路+用户 动力系统：电力系统加上带动发电机转动的动力部分。
（2）电力系统 电力系统+动力装置电力系统的电压等级：为什么有这么多级别，确定等级的依据：功率，距离。
输送功率：输电线路是电缆线或架空线，由金属材料制成，发热产生损耗△P=3I^2R=P^2pL/U^2cos^2ΨS pl大而△P一定的情况下，只能提高电压等级U电压等级不能太多，级差也不能过多过少。
电力工程 第1章 绪论
（3）核电厂
原子能发电就是利用核燃料在反应堆中的裂变反应所产生的热能来产生高压高 温蒸汽，驱动汽轮机再带动发电机来发电，原子能发电又称核发电。
（4）风力发电厂
风力发电就是利用自然风力作为动力，驱动可逆风轮机，再由风轮机带动发电 机来发电。
（5）潮汐发电
潮汐发电就是利用潮汐的水位差作为动力，驱动可逆水轮机，再由可逆 水轮机带动发电机来发电。
3、发电机的额定电压 发电机的额定电压比网络的额定电压高5%。这是因为发
电机总是接在电力网的首端，电力线路首端到末端电压损耗 一般为网络额定电压的10%，通常线路首端电压比网络额定 电压高5%，而线路末端电压比网络额定电压最多低5%。 4、电力变压器的额定电压
电力变压器额定电压的规定情况较为复杂，需视所处位 置确定，而且需明确一次绕组和二次绕组的定义。
1.2.2变配电所类型
图1-13 车间变电所的类型 1、2-内附式 3、4-外附式 5-车间内式 6-露天或半露式
7-独立式 8-杆上式 9-地下式 10-楼上式
4、独立变电所
1.2.2变配电所类型
1.2.2变配电所类型
5、杆上变电台 变压器安装在室外的电杆上，常用于居民区 以及用电负荷较小的单位，如油田井场，亦称杆上变电所（图 1-13中的8）。
电力系统中各级电压的电力线路及其联系的变电所，称为 电力网或电网（power net-work）。
1.3 电力系统基础
3、动力系统
电力系统加上发电厂的动力部分及其热能系统和热能用户 ，就称为动力系统。
其中动力部分指火力发电厂的锅炉、汽轮机、热力网等； 水力发电厂的水库、水轮机等；原子能发电厂的核反应堆 、蒸发器等。
第1章 绪论
1.1电力系统概述
电力工程基础(改好)
电力工程基础1、电力系统：由发电厂，变电所，输配电线路和电力用户组成的整体。
2、电力网：在电力系统中，通常将输送、交换和分配电能的设备称为电力网。
3、电力网的分类①地方电力网（110kv以下）②区域电力网（110kv-220kv）③超高压远距离输送电网（330-500kv）4、电力系统的基本参量：总装机容量；年发电量；最大负荷；额定频率；电压等级5、电力系统运行的特点①电能不能大量存储②过渡过程十分短暂③与国民经济各部门和人名日常生活的关系极为密切6、对供电的系统的基本要求①保证供电的可靠性②保证良好的电能质量③为用户提供充足的电能④提高电力系统运行的经济型7、发电厂的类型：火力发电厂、水力发电厂、核电厂、其他能源发电8、变电所的类型L：枢纽变电所、地区变电所、终端变电所9、电压等级的选择对于交流输电而言，一般将35～220k的电压等级称为高压（HV），330kV 及以上、1000kV以下的电压称为超高压（EHV），1000kV及以上的电压称为特高压UHV）一般交流电常用的电压有：110v，220v，380v，3kv，6kv10kv，20kv，50kv，35kv，66kv，110k，220kv，330kv，500kv，750kv等10、电能质量：通过共用电网供给用户端的交流电能的品质。
11、电能质量的指标：频率偏差、电压偏差、电压波动与闪变、谐波三相不平衡、暂时过电压和瞬间过电压。
12、电力系统中性点的运行方式？（1）中性点不接地；（2）中性点经消弧线圈接地；（3）中性点直接接地；中性点不接地系统正常运行时的电路图和相量图0=++CCCB CA I I I ϕωCU I I I I C CC CB CA ====0 中性点对地电压0=U中性点不接地系统发生A 相接地故障时的电路图和相量图⎪⎪⎭⎪⎪⎬⎫=-=+='=-=+='=-=+='CA A C C C BA A B B BAA A A U U U U U U U U U U U U U U U U U 0000在数值上ϕU U U C B3='='13.各种接地方式适用于哪种场合？单相接地电流小于30A 的3~10kV 电力网； 单相接地电流小于10A 的35kV 电力网。
电力工程基础(第3版)孙丽华(电子课件)第1章
秦山核电站
大亚湾核电站
核电迅速发展的原因 ➢核电是一种新型的巨大能源。
由双回路系统构成， 两个回路各自独立循 环，不会造成设备的 放射性污染
➢煤、石油等火电燃料储量有限，不可再生。
➢发达国家的水资源已基本殆尽。
➢一些资源贫乏国家“能源危机”，不得不发展核电。
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我国能源发展战略 ➢有序开发水电 ➢优化发展煤电 ➢大力推进核电 ➢适度发展天然气发电 ➢积极发展新能源发电������
二、变电所的类型 变电所：由电力变压器和配电装置所组成，起着 变换电压、交换和分配电能的作用。
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➢枢纽变电所：高压侧电压为330～750kV 。 ➢中间变电所：高压侧电压为220～330kV。 ➢地区变电所：高压侧电压为110～220kV 。 ➢终端变电所：高压侧为10～110kV 。
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➢鼓励热电联产。 ➢加强煤炭基地的矿口电厂建设。 2．水力发电厂 能量转换过程：水的位能→机械能→电能。
水电厂的总发电功率： P 9.8QH
水电厂的分类 坝后式：如三门峡、刘家峡、
堤坝式
丹江口、三峡水电站
引水式 河床式：如葛洲坝水电站
混合式
图1-1 从发电厂到用户的送电过程
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工业企 业
供电系 统
图1-2 电力系统示意图
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➢发电厂：生产电能，将一次能源转换成二次能源， 分为火、水、核、风、太阳、地热等发电厂。
书本说明电力系统工程基础--华中科技大学出版社-....doc
书本说明：《电力系统工程基础》－－华中科技大学出版社－－主编：熊信银张步涵第一章绪论电力系统：由发电机、变压器、输电线路以及用电设备（或发电厂、变电所、输配电线路以及用户），按照一定的规律连接而组成的统一整体。
电能的质量指标主要包括：电压，频率，波形电力系统中性点接地接地：为了保证电力网或电气设备的正常运行和工作人员的人身安全，人为地使电力网及其某个设备的某一特定地点通过导体与大地作良好的连接。
电力系统的中性点：星形连接的变压器或发电机的中性点。
电力系统的中性点接地方式：小电流接地：★中性点不接地（中性点绝缘）适用范围3kV~60kV的电力系统★中性点经消弧线圈接地消弧线圈：安装在变压器或发电机中性点与大地之间的具有气隙铁芯的电抗器作用：它和装设消弧线圈前的容性电流的方向刚好相反，相互补偿，减少了接地故障点的故障电流，补偿方式：大多采用过补偿方式。
大接地电流：★中性点直接接地380/220V系统中一般都采用中性点直接接地方式，主要是从人身安全考虑问题。
★中性点经电阻接地适用范围：配网系统第二章发电系统火电厂由三大主机（锅炉，汽轮机，发电机）及其辅助设备组成。
第三章输变电系统第一节概述输变电系统: 包括变电所和输电线路★电气主接线发电厂和变电所中的一次设备，按照一定规律连接而成的电路，称为电气主接线，也称为电气一次接线或一次系统。
★一次设备发电厂或变电所中直接通过大电流或接于高电压上的电气设备称为电气主设备或一次设备。
★二次设备发电厂或变电所中用于对一次设备或系统进行监视、测量、保护和控制的电气设备称为二次设备，由二次设备构成的系统称为二次系统。
第二节输变电设备★电流互感器运行特点：二次绕组不能开路，二次侧必须接地二次接线：单相接线；星形接线；不完全星形接线★电压互感器运行特点：二次绕组不能短路，二次侧必须接地分为电磁式和电容式两种第三节电气一次接线(重点)第一大类有汇流母线接线1. 单母线接线简单、清晰、设备少2. 单母线分段接线减少母线故障或检修时的停电范围3. 单母线分段加装旁路母线接线旁路母线的作用是不停电检修进出线断路器4. 双母线接线具有两组母线W1，W25. 双母线分段接线工作母线分成2段，即母线II，III段，备用母线I不分段6. 双母线带旁路母线接线任一进出线的断路器检修时可不停电7. 一台半断路器接线在母线W1，W2之间，每串接有三台断路器，两条回路，每二台断路器之间引出一回线，故称为一台半断路器接线，又称二分之三接线。
电气工程基础熊信银第一章绪论-PPT课件
❖
❖ UGN ＝UN（1＋5％）
2、变压器的额定电压
❖ 变压器一次侧额定电压取等同于电力系统的额 定电压。
❖ 对于直接和发电机相联的变压器，其一次侧额 定电压等于发电机的额定电压即： U1N＝UGN ＝UN（1＋5％）
❖ 二次侧额定电压取比线路额定电压高5% ，又因 变压器二次侧额定电压规定为空载时的电压， 而额定负荷下变压器内部电压降落约为5%。为 使正常时变压器二次侧电压较线路额定电压高 5%，变压器二次侧额定电压取比线 路额定电压 高10%。
❖ 我国国家规定的标准电压等级：
❖ 220、380V；3、6、10、35、（60）、110、 （154）、220、330、500、750和1000KV
为了保证设备在偏离其额定电压允许值的范围内工 作，在同一个电力系统的额定电压下，电气设备的额定 电压值是不相同的。
1、线路、发电机的额定电压
❖ 用电设备容许的电压偏移一般为±5%，沿线 电压降落一般为10%，因而要求线路始端电压 为额定值的1.05倍，并使末端电压不低于额定 值的0.95倍。
电力系统的基本参量
❖ （1） ❖ （2） ❖ （3） ❖ （4） ❖ （5）
总装机容量 年发电量 最大负荷 额定频率 最高电压等级
❖ 总装机容量——电力系统中实际安装的发电机 组额定有功功率的总和。
❖ 年发电量——所有发电机组全年实际发出电能 的总和。
❖ 最大负荷——一般在规定时间内，电力系统总 有功功率负荷的最大值。
第一章 绪论
1、电力系统的基本概念 2、电能的质量指标 3、电力系统的电压等级 4、电力系统中性点接地 5、电力系统发展概况及前景
电气工程基础概论(pdf 33页)
电力网
用户
发电厂的 动力部分
+
按照一定规律连接而组成的统一整体，称为电力系统
动力系统
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1.3 电力系统
一、电力系统的基本概念
1、电力系统的含义
水轮机 水库
发电机
升压变
降压变
输电线路
电力系 统的基 本参数？
用电设备
发电厂
电力网
用户
（1）系统装机容量（发电机额定有功功率总和，MW）
2、发电厂
水轮机 水库
发电机 升压变
降压变
输电线路
用电设备
发电厂
电力网
用户
发电厂是生产电能 的工厂，它把其他 不同类的一次能源 转换成电能。
火力发电厂（火电厂、热电厂） 水力发电厂（堤坝式、径流式、抽水蓄能式） 核动力发电厂（压水堆、沸水堆） 其他发电厂（风力、太阳能、地热、沼气、 潮汐、海浪）
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1.1 概述
1、电能是什么？
它是一种二次能源！由一次能源经加工 转换而成的能源。
2、电能的意义？
假如没有电能，我们的生活、生产、社 会将发生什么变化？
3、电能的特点？
① 可以大规模生产； ② 便于输送和分配； ③ 便于转换和控制； ④ 提高能源利用效率； ⑤ 无污染，噪声小。
（2）系统年发电量（发电机全年发电量总和，MWh）
（3）最高电压等级（电力线路的最高额定电压，kV） （4）最大负荷（一段时间内有功负荷最大值，MW） （5）年用电量（所有用户全年所用电量总和，MWh）
（6）额定频率 （交流工频：50Hz）
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电力系统第一章绪论课件
U2=（1+10%）U2N
线路阻抗损失
变压器一、二次阻抗损失
变压器
负载
1.3.2 三相交流3KV及以上的设备额定电压
1.3 电力系统的额定电压
例如：受电设备额定电压为10KV，则供电变压器二次绕组的额定电压定为11KV。 b）变压器二次供电线路较短,其二次绕组的额定电压只高于受电设备额定电压5％。 例如：受电设备额定电压为6KV，则供电变压器二次绕组的额定电压为6.3KV。
1.3 电力系统的额定电压
1.3.2 三相交流3KV及以上的设备额定电压、设备最高电压
（见表1－2） 只包括：三相交流。 （1）设备最高电压——根据设备绝缘性能和最高电压有关的其他性能而确定的该级电压最高运行电压，不超过该级额定电压的1.15倍
不同设备额定电压的具体规定： 基本规律：供电设备额定电压通常均高于受电设备额定电压。
1.3.2 三相交流3KV及以上的设备额定电压
+10%
D
35KV
+5%
d
b
c
T2
1.3 电力系统的额定电压
4）线路平均额定电压 当经线路输送功率时，沿线路有电压损失，因此线路各点电压是不同的，距离电源愈远的点电压愈低，输送功率增大，电压损失也增大 。如图下所示 电压U1>U2> U3
1.3.2 三相交流3KV及以上的设备额定电压
1.3 电力系统的额定电压
关于互感器的制作
②电力变压器二次绕组的额定电压 a)当变压器二次供电线路较长，则二次绕组比受电设备额定电压高出10％。 如此规定的原因：电力变压器的二次绕组额定电压均指空载电压。当变压器满载供电时：
5%
5%
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鞠平 主编
第一章 绪论
第1章 绪论
1.1 电力工程的发展 1.2 电力系统的概述 1.3 电力系统计算的标幺制
1.1 电力工程的发展
电力工程的基石——电磁感应定律
法拉第 1831年10月 当磁铁和导线有相对运动时，
回路中会产生电流。
1.1 电力工程的发展
电力系统的出现
• 1982年 美国纽约珍珠街电厂 发电——输电线——电灯 ，电力系统的萌芽 直流
1.1 电力工程的发展
• 1888年 俄国 多利沃 创用三相交流技术
• 1889年 发明三相笼型感应电机 • 1891年 密勒主持建立了最早的三相交流输电系统
电机的出现
法拉第依据电磁感应定律发明了 最早的发电机原型——圆盘发电机。
1.1 电力工程的发展
电厂的出现
• 1875年，巴黎北火车站，世界上第一座火电厂（直流） • 1879年，美国旧金山电厂，最早售电的电厂 • 1882年，美国纽约珍珠街电厂，第一座较正规的电厂 • 1881年，英国戈德尔明电厂，第一座水电厂
35 110 220 330 500 750
3.15，3.3 6.3，6.6 10.5，11.0
38.5 121 242 345，363 525，550 788，825
1.2.2 电力系统的基本参量
选择电压等级
电压等级的选择需要进行技术经济比较，包括线损，设 备投资，输送功率与距离。
线路电压 /kV 3 6 10
1.2.2 电力系统的基本参量
电力系统的基本参量
名称
涵义
总装机容量 发电机额定容量之和
最大负荷 负荷有功之和的最大值
年发电量
所发电能总和
年用电量
所用电能总和
额定频率 规定的频率（50Hz/60Hz）
额定电压
规定的电压
单位 MW/万kW MW/万kW MW·h/亿度 MW·h/亿度
Hz/赫兹 kV/万伏
但变压器短路阻抗值在7.5%以上，应比同级电网额定电
压高10%。
1.2.2 电力系统的基本参量
各设备额定电压等级
用电设备额定线电压/kV 发电机线电压/kV
3
3.15
6
6.3
10
10.5
15.75
23.0
35
110
220
330
500
750
变压器线电压/kV
一次绕组
二次绕组
3，3.15 6，6.3 10，10.5 15.75 23.0
输送距离 /km
各电压等级及范围
3~280kV 高压
280~800kV 超高压
High-Voltage
Extra-High-Voltage
≥800kV 特高压
Ul.2 电力系统的基本参量 电压分布
电压降落：线路上一般为10%，变压器一般为5% 电压偏移：一般允许±5%
1.2.2 电力系统的基本参量
1.2 电力系统概述
1.2.1 电力系统的构成 1.2.2 电力系统的基本参量 1.2.3 发电厂的类型 1.2.4 变电所类型 1.2.5 电力系统的特点和要求
1.2.1 电力系统的构成 电力系统是如何构成的
电力系统的基本组成
1.2.1 电力系统的构成
电力系统示意图
1.2.1 电力系统的构成 什么是电气接线图
交流与直流 • 19世纪 电力发展初期，采用直流
• 20世纪初至50年代，开始采用交流
• 1954年，瑞典本土和歌德兰岛之间建成第一条100kV高 压直流输电线路，此后交直流并存
1.1 电力工程的发展
我国电力工业 我国于1882年在上海第一次装机发电
清光绪八年(1882年)7月26日，英国商人开办的上海电光 公司所属的乍浦路电灯厂开始发电，装机容量12千瓦，供南 京路至外滩沿街弧光灯用电。这是我国土地上正式发电的第 一座电厂。
发电机的额定电压 ：比同级电网额定电压高5％ 用电设备的额定电压：与同级电网的额定电压等级相同
1.2.2 电力系统的基本参量
变压器的额定电压：
一次绕组：相当于是用电设备，其额定电压应与电网的额定 电压相同。
当变压器一次绕组直接与发电机相连时，其额定电压应 与发电机的额定电压相同。
二次绕组：对于用电设备而言，相当于电源.
1.2.2 电力系统的基本参量
电力系统电压等级
电压等级是国家规定的标准额定电压，是指线电压。
电网额定电压 平均额定电压
电力系统电压等级
0.38 3 6 10 35 3.15 6.3 10.5 37
110 220 330 500 750 115 230 345 535 788
<3kV 低压
Low-Voltage
1.1 电力工程的发展
1.1 电力工程的发展
电力市场
• 改革宗旨：打破垄断、引入竞争、提高效率、减低成本、 改善质量
• 电力市场：模式不同、阶段不同 • 对电力系统运行分析与控制带来一系列新课题：安全性、
备用容量等
特高压输电
• 国家电网公司 1000kV交流输电线路 • 南方电网公司 ±800kV直流输电线路
1.1 电力工程的发展
我国电力工业的未来 西电东送
• 一次能源——西部，水能占67.5%、煤炭占82%； • 二次能源——东部沿海地区京沪穗一线； • 2020年前后形成北、中、南3条西电东送线
全国联网
• 已建成6大区域电网、5独立省网 • 2003年9月东北、华北与华中、华东已实现南北方向的
互联 • 2015—2020年，西电东送形成全国性电网
35
110
架空线路的电压及其输送功率、输送距离
输送功率 /MW
输送距离 线路电压 输送功率
/km
/kV
/MW
0.1~1.0
1~3
220 100~500
0.1~1.2
4~15
330 200~800
0.2~2.0
6~20
500 1000~15 00
2~10
20~50
750 200~250 0
10~50
50~150
电气接线图从电气上描述了电力系统各个部分和设备的管 理关系。
三相电路
电气接线图
1.2.1 电力系统的构成
1.2 .1 电力系统的构成 什么是地理接线图
地理接线图地理 上描述了电力系统各 个部分和设备的连接 关系。
1.2 .1 电力系统的构成
电力设备如何分类
一次设备：发电、输电、变电、配电、用电等 二次设备：测量、监视、控制、继电保护、自动化、通信等