电气设备-开篇绪论汇编

1、电气设备看图说话 1、我国电力工业发展简史2、发电厂、变电站简介 3、电力系统组成 4、电气设备主要参数第一章 发电厂、变电站概述第一节 我国电力工业发展简史电能是工业农业、国防、交通等国民经济的动力，是现代生活中不可缺少的一种能源。电力工业的发展水平是国民经济发达程度的重要标志之一。一次能源：由自然界演化生成的动力资源（煤炭、石油、天然气、水利、太阳能、风能、核能等）。二次能源：由一次能源转换而成的能源（如电能、热能等）。第一节 我国电力工业发展简史1882年我国第一台发电机发电1912年我国第一个水利发电厂建成1949年后我国电力快速发展1995年我国电力位居世界第三2006年我国电力位居

2、世界第二第一节 我国电力工业发展简史我国电力系统输电电压等级： 西北电网：330、220、110KV 其余电网：500、220、110KV 各省电网已形成220KV网架 500KV、750KV、800KV 直流输电已建成投运第一节 我国电力工业发展简史南网与华中电网互联西电东送南北互供全国联网广东省划分为21个市（2个副省级市，19个地级市），土地面积179756.5km2。2010年全省生产总值达到45472.83亿元（当年价，下同），比2009年增长12.2%。据初步核算，2011年全省生产总值达到53000亿元，比2010年增长10%。据初步统计，截至2011年底，广东省发电装机总容量7

3、6300MW（不含铜鼓、靖海、海门未核先建5000MW），同比增长约9.3%。其中火电56390MW，水电8140MW，风电846MW，抽水蓄能4800MW，核电6120MW。2011年广东全社会用电最高负荷达到80000MW，同比增长11.9%，其中统调最高负荷74750MW，比2010年增长7.5%。2011年，广东全社会用电最高负荷年利用小时数高达5499小时，比2010年减少180小时。截至2011年底，广东电力系统有500kV变电站43座（含南网调度3座，容量5000MVA），500kV变压器总容量86750MVA，500kV线路总长度约8255km；220kV变电站318座，220

4、kV变压器总容量145250MVA，220kV线路总长度约19746km（含电缆）；110kV变电站1603座，110kV变压器总容量153960MVA，线路总长度约33899km（含电缆）。截至2011年底，广东电网已覆盖广东全省21个地市，全面建成服务于珠江三角洲范围的双回路内环网，并部分建成双回路外环网，向东延伸至潮州和梅州、向西辐射到湛江、向北辐射到韶关。与外区电网联络方面，截至2011年底，广东电网通过“八交四直”500kV及以上线路与西南地区电网互联，包括罗洞梧州双回、茂名玉林双回、罗洞贺州双回、贤令山桂林双回500kV交流线路以及天广500kV直流线路1回、贵广500kV直流线路

5、2回和云广800kV直流线路1回；2回500kV线路至湖南鲤鱼江电厂；1回500kV直流线路与华中电网相联；1回500kV海底电缆与海南电网相联；另有4回400kV线路及9回132kV线路与香港中华电力系统互联；通过3回220kV电缆线路和4回110kV线路与澳门电网相联，还通过110kV向湘南供电。第二节 发电厂变电站简介发电厂: 是将各种自然能源转换成电能的工厂。 按一次能源的不同分为： 火电厂、 水电厂、核电厂、风力发电厂。第二节 发电厂变电站简介火力发电厂 :利用石油、煤炭、天然气等燃料的化学能来生产电能，简称火电厂。火力发电的基本原理： 利用煤、石油、天然气或其他燃料燃烧时产生的热能

6、来加热水，使水变成高温高压水蒸气，然后再由水蒸汽推动发电机发电。 第二节 发电厂变电站简介第二节 发电厂变电站简介化 学 能热 能机 械 能电 能火力发电厂分类：第二节 发电厂变电站简介按燃料分类燃煤发电厂燃油发电厂燃气发电厂垃圾发电厂燃煤发电厂燃油发电厂第二节 发电厂变电站简介第二节 发电厂变电站简介燃气发电厂垃圾发电厂按功能分类发 电 厂热 电 厂第二节 发电厂变电站简介火电厂第二节 发电厂变电站简介第二节 发电厂变电站简介热 电 厂火电厂基本生产过程：燃料在锅炉中燃烧，将其热量释放出来，传给锅炉中的水，从而产生高温高压蒸汽；蒸汽通过汽轮机又将热能转化为旋转动力，以驱动发电机发电输出电能。

7、 第二节 发电厂变电站简介水力发电厂：利用水流的动能和势能来生产电能，简称水电厂。第二节 发电厂变电站简介以具有位能或动能的水冲水轮机，水轮机开始转动，将发电机连接到水轮机，发电机即可开始发电。水位差愈大则水轮机所得动能愈大，可转换之电能愈高。这就是水力发电的基本原理。 1、水力发电基本原理 第二节 发电厂变电站简介2.水力发电厂分类： 按水能源分 常规水电站 抽水蓄能电站 潮汐电站 波浪能电站 第二节 发电厂变电站简介按对天然径流的调节方式分径流式水电站 蓄水式水电站 第二节 发电厂变电站简介按取得水头的方式分 堤坝式水电站 引水式水电站 混合堤坝式水电站 第二节 发电厂变电站简介水 能机

8、械 能电 能 3.水电厂生产过程：第二节 发电厂变电站简介4、水力发电的特点： 优点： 清洁、无污染； 水能可再生，水能蕴藏总量大； 后期运行成本低； 可担任系统调频、调峰及负荷备用； 有利于提高资源利用率 促进区域经济的协调和可持续发展第二节 发电厂变电站简介缺点： 固定资产投资大，建设费用高 对地理环境要求高，建设困难 如果大坝垮塌容易引发水灾， 生态环境易被破坏第二节 发电厂变电站简介抽水蓄能发电站第二节 发电厂变电站简介抽水蓄能发电站： 抽水蓄能电站利用电力负荷低谷时的电能抽水至上水库，在电力负荷高峰期再放水至下水库发电的水电站。又称蓄能式水电站。抽水蓄能电厂在电力系统中主要起调峰、填

9、谷、调频、调相和备用的作用。 第二节 发电厂变电站简介广州抽水蓄能电站北京十三陵抽水蓄能电站原子能（核）发电厂： 利用核反应堆中核裂变所释放出的热能进行发电的方式称核电厂。 1、原子能发电原理：利用铀235被中子轰击发生原子核裂变放出的能量作为热源，由水或气体作为冷却剂带出热能，在蒸汽发生器中把水加热变为蒸汽，推动汽轮发电机作功发出电能2、核电站的分类压水堆核电站：以压水堆为热源沸水堆核电站：以沸水堆为热源 重水堆核电站：以重水堆为热源 快堆核电站：由快中子引起链式裂变反应所释放出来的热能转换为电能 3.核电站的发电过程 ：核 能 热 能机 械 能 电 能 压 水 堆4、核电生产的特点：优点：

10、 1.不会造成空气污染。 2.不会产生二氧化碳。 3.使用的铀燃料，只能用于发电 。4.核燃料体积小，运输与储存方便 。5.发电成本较其他发电方法为稳定 。缺点： 1.会产生放射性废料，2.热污染较严重。3. 投资成本太大。4.不适宜做尖峰、离峰之随载运转。 5.较易引发政治歧见纷争。 大亚湾核电站秦山核电站岭澳核电站新能源要同时符合两个条件：1、蕴藏丰富不会枯竭；2、安全、干净，不会威胁人类 和破坏环境。新能源：风力发电，太阳能发电，燃料电池。 新能源发电：风力发电厂：以自然界的风为动力，驱动发电机发电的电厂简称风力发电厂。利用风力带动风车叶片转动，再由增速机将速度提升，利用调速机调成匀速带

11、动发电机发电。风力发电的基本原理 ：风力发电的过程：太阳能发电厂：利用太阳能和半导体材料的电子学特性实现发电的电厂1.太阳能发电的原理（光伏发电）： 太阳光照在半导体p-n结上，形成新的空穴-电子对，在p-n结电场的作用下，空穴由n区流向p区，电子由p区流向n区，接通电路后就形成电流。 *基本的太阳能发电系统的组成 ：太阳电池板充电控制器逆变器蓄电池组变电站：主要作用变换电能电压和分配电能的场所，是联系发电厂和电力用户的中间环节变电站第三节 电力系统组成1、三个概念：动力系统电力系统电力网第三节 电力系统组成动力系统：电力系统加上各类发电厂的动力部分，包括热力部分、水力部分、原子反应堆部分等电

12、力系统：由发电厂中的电气部分、各类变电所及输电、配电线路和各种类型的用电器组成的统一体 。电力网：电力系统中各种电压的变电所及输配电线路组成的统一体何谓电力系统？电力系统是什么？什么是系统：由若干要素以一定结构形式联结构成的具有某种功能的有机整体。在这个定义中包括了系统、要素、结构、功能四个概念，表明了要素与要素、要素与系统、系统与环境三方面的关系。整体性、关联性，等级结构性、动态平衡性、时序性等是所有系统的共同的基本特征。包括若干电气元件的复杂的电路系统电力系统分析的本质采用数学物理分析的方法对实际的电力系统进行建模、计算和分析 电力系统的组成电力系统：发电、输电、配电、变电、用电动力部分：

13、汽轮机、锅炉、水轮机、水库2022/9/2160GM发电变电变电输电配电用电电力系统运行的特点电力系统运行的特点电能不能大量存储电能生产、输送、分配与消费同时进行电力系统的特殊性暂态过程非常短电力的重要性：与国民经济及人民生活关系密切2022/9/2161电力系统运行的要求保证安全可靠的供电（安全）合乎要求的电能质量（优质）良好的经济性（经济）减小对生态环境的有害影响（环保）2022/9/2162电能质量要求频率：50 0.2 0.5Hz电压对额定值的偏移：35kV及以上:正负偏差绝对值之和不大于10%10kV以下： 7% 电压正弦波形畸变率：谐波有效值平方和的方根值对基波有效值的%610kV

14、:4%0.38kV: 5%措施：f:有功功率平衡； v:无功功率平衡，谐波治理谐波定义谐波 (harmonic wavelength)，从严格的意义来讲，谐波是指电流中所含有的频率为基波的整数倍的电量，一般是指对周期性的非正弦电量进行傅里叶级数分解，其余大于基波频率的电流产生的电量。从广义上讲，由于交流电网有效分量为工频单一频率，因此任何与工频频率不同的成分都可以称之为谐波，这时“谐波”这个词的意义已经变得与原意有些不符。正是因为广义的谐波概念，才有了“分数谐波”、“间谐波”、“次谐波”等等说法影响谐波产生的原因主要有：由于正弦电压加压于非线性负载，基波电流发生畸变产生谐波。主要非线性负载有U

15、PS、开关电源、整流器、变频器、逆变器等。加大企业的电力运行成本在电网中游荡并积累叠加导致线路损耗增加、电力设备过热降低了供电的可靠性谐波电流能使变压器的铜耗增加，大大缩短了变压器、电动机的使用寿命引发供电事故的发生电网中含有大量的谐波源（变频或整流设备）以及电力电容器、变压器、电缆、电动机等负荷，当电网参数配合不利时，形成谐波振荡。降低产品质量由于谐振波的长期存在,电机等设备运行增大了振动， 使生产误差加大,降低产品的加工精度，降低产品质量。影响通讯系统的正常工作电力系统主要电气设备一次设备VS二次设备直接用于生产和使用电能，比控制回路（二次设备）电压高的电气设备称为一次设备。“一次”在电力

16、生产上主要指的是“主路”，“二次”主要是用来控制“一次”的。用“一次”来修饰设备，主要是为了体现设备属于主路或设备的电压等级比二次设备的电压等级高。一次设备1、 生产和转换电能的设备。如将机械能转换成电能的发电机、变换电压、传输电能的变压器，将电能变成机械能的电动机等。2、接通和断开电路的开关设备。如高低压断路器、负荷开关、熔断器、隔离开 关、接触器、磁力启动器等。3、保护电气。如限制短路电流的电抗器、防御过电压的避雷器等4、载流导体。如传输电能的软、硬导体及电缆等。5、接地装置。6、其他设备。二次设备对电力系统内一次设备进行监察，测量，控制，保护，调节的补助设备，称为二次设备，即不直接和电能

17、产生联系的设备。1 测量表计，如电压表、电流表、功率表、电能表用于测量电路中的电器参数。2 绝缘监察装置3 控制和信号装置4 继电保护及自动装置，如继电器、自动装置等，用于监视一次系统的运行状况，迅速反应异常和事故，然后作用于断路器，进行保护控制。5 直流电源设备，如蓄电池组、直流发电机、硅整流装置等，供给控制保护用的直流电源及用直流负荷和事故照明用电等。6 高频阻波器7备自投装置等等第四节 电气设备主要参数电气设备的额定电压与额定频率在额定V、f下具有最好的技术性能和经济效果为什么制定标准的额定电压与额定频率？成批生产设备互换额定频率：50Hz 工频第四节 电气设备主要参数配 电 : 0.3

18、8 ; 10高 压 : 35 ; 110; 220超高压 : 330 ; 500; 750 500 直流特高压 : 1000 交流, 800 直流我国电压序列:0.38-10-35-110-220-5000.38-10-35-110-330-750电力传输电压传输相同功率的电力2022/9/2171电压越高输电损耗越小（为什么）输变电设备绝缘要求增高线路越长传输功率越大要求的传输电压越高输电技术发展史：不断提高电压等级输电电压与输送容量、输送距离的范围输电电压kV输送容量MW输送距离km11010-5050-150220100-500100-300330200-800200-6005001000-1500150-85