电力系统基础培训课件(ppt 96页).ppt

1、,电力系统基础知识安阳市建筑设计研究院孔宪忠,生活中，电无处不在,一、电力系统基础知识,我国是能源产、消大国，随着社会经济的发展，人们对于能源的需求越来越大。根据中电联发布数据，2014年全社会第一、第二、第三产业及居民电能消费为55233亿千瓦时。与我们的生活息息相关的电是怎么来的？-带大家了解电力系统,一、电力系统基础知识,1、电现象及电能自然界的雷电就是电的一种现象。1752年，美国的科学家富兰克林通过著名的风筝实验，揭示了电的性质。电是一种能量。电或电荷有两种：一种叫做正电，另一种叫做负电，,3、电能单位及折标系数,1）电能单位：度是生活中单位，1千瓦时（kWh）1度；焦耳是国际通用电

2、能单位1KWh=1000WX36000秒3600000焦耳，1kg标准煤7000千卡（大卡）29.27MJ（1卡=4.1868焦耳）2）、电力的热值（1）、按理论热值计算，理论热值是按每度电本身的热功当量860大卡即0.1229千克标准煤计算的。（2）、按火力发电煤耗计算，每年各不相同，为便于对比，以国家统计局以每度电(kWh)折合0.404千克标准煤作为电力折算标准煤系数。,一、电力系统基础知识,人们使用的电能是由其它能源转化而来的二次能源。清洁能源指不排放污染物的能源。有核能和可再生能源。可再生能源风能、太阳能、水能、生物质能、地热能和海洋能等非化石能源的统称。,清洁能源的环境效益,清洁能

3、源每发1度电（kWh）,可减少,电能的利用被称做第二次工业革命，从此人类社会步入了电气时代。电能的优点：便于转换:可以方便地转换为其它所需要的能量。便于传输:可通过有线或无线的方式远距离输送。便于控制:如打开开关就会切断电流，合上开关就会接通电流，非常方便。电能被广泛利用在工业生产和日常生活中动力、照明、广播通信、交通等各个领域，成为科技发展、国民经济飞跃的主要动力和重要能源。,2、电能的特点,1）、和国民经济各部门间的关系密切。2）、电能不能大量存储。电能的生产、输送、分配和使用同时完成。3）、暂态过程非常迅速。电能以电磁波的形式传播，传播速度为300kmms。,3、对电力系统要求（1）保证

4、供电可靠性（2）保证电能质量（3）提高电力系统运行的经济性（4）环境保护问题,5、电力系统构成,。,二、电能的产生-发电,生产电能的工厂,-发电,发电机工作原理,法拉弟电磁感应原理应用,1、火力发电,将煤、油、天然气或其它燃料的化学能转换成电能的工厂。主要由燃烧、汽水、电气系统三部分组成；中国的煤炭总产量占世界的46%，消耗量占世界的49%，我国的基本资源就是煤，中国是一个以烧煤为主的、人口密集的超级大国。煤在中国能源比例一直在70%左右,其中约49%用于煤电，火力发电以燃煤为主。,燃煤火力发电示意,我国电力行业减排成效显著，供电煤耗逐年降低。如服务上海的外高桥三电厂（2X100万kW）超超临

5、界燃煤机组，是世界燃煤发电顶尖水平，是世界上最清洁、最高效的燃煤发电厂，已能做到燃煤和绿色能源天然气一样超低排放，甚至比天然气更加清洁。采用了高参数、大容量的超超临界发电技术，大大有利于“节能减排”和环境保护。“外三”两台“世界标杆”发电机组年均供电煤耗为276克/千瓦时，可以客气地说，我们目前的水平，是欧洲的明天，亚洲的后天（欧洲公认的前“世界之最”丹麦供电煤耗是286.08克/千瓦时）。超临界、超超临界机组指锅炉水的压力，水在压力22.129MP，温度373.9摄氏度高温水和高压蒸气的密度相同，称作水的临界点，亚临界、超临界以此划分，高于593摄氏度或不低于31MPa称为超超临界锅炉。,.

6、,2002-2014年全国平均供电煤耗（根据中电联各年公布的数据整理）（克/千瓦时）,2、核电站,核电站获得核能的途径-核裂变可控铀235核裂变：,1克铀235裂变产热能相当于3000吨煤全部燃烧产生的热能,上世纪初，爱因斯坦提出了E=mc2，之后由这个简洁公式所揭示的原子中的巨大能量逐渐变成了现实。1942年12月2日15点20分，在芝加哥大学西操场上，物理学家费米启动了世界上第一座可控原子反应堆。1945年核能被用于军事。1954年前苏联建成世界上第一座试验核电站-澳布灵斯克核电站.美国于1957年建成第一座核电站，法国也于1959年起步。到1960年，全世界只有苏、美、英、法4国建有10

7、座核电站，总功率86万千瓦。1995年统计，全世界有500多个核电站，核电已占全世界发电量的23.16%。核能发电是相当安全、环保、经济的。核电是清洁能源，美国是世界上核电装机容量最大的国家，核反应堆100余个，核电装机容量9936万千瓦，约占世界核电总装机容量的27%。我国第一座核电站浙江秦山核电站始建于1985年，1991年12月并网，94年投入商业运营。截至2014年，中国核电装机容量达到1808万千瓦，超过英国、德国、加拿大，仅次于韩国，跃居世界第六位。,核能是怎么转化为电能的？,核电站工作原理：原子核裂变产生出大量热量可控核裂变热能汽轮机发电机电能1克铀裂变相当于3000吨煤的燃烧热

8、量1g铀相当于3000吨煤的燃烧热量,1吨煤大概也就是19000度电,所以一克U235也大概就能产生5700万度电,核电安全吗？,广岛和长崎让世人见识到核弹的巨大威力。而切尔诺贝利、福岛的核灾难，又让更多人的眉头紧锁，核能安全吗？谈“核”色变-更多的是因为许多人对核的不了解和混淆。1、核燃料纯度：用于核爆炸90%以上，而用于发电3%。2、辐射单位：1mSV(毫希伏)=1000Sv(微希伏)1990年国际标准（我国执行此标准）1、放射性工作人员：20mSV/年（10SV/小时）2、一般公众：1mSV/年（0.52SV/小时)目前我国在建27台和运行的核电机组共有50台，现役的23台核电机组一直保

9、持着良好的安全业绩，迄今未发生国际核事件分级（INES）2级和以上级别的运行事件。我国核电厂周边环境辐射水平处于天然本底正常涨落范围内。可以说内陆核电安全是有保障的。,世界上核电占比最高的是法国，2013年核电发电占比达到73.3%。2014年中国核电发电量比重约为2%。至2020年中国核电装机将达到5800万千瓦，在建3000万千瓦。要完成此目标，中国预计2015至2020年每年将平均开工6台核电机组。,3、水力发电,水电站是将水能转换为电能的综合工程设施。一般包括由挡水、泄水建筑物形成的水库和水电站引水系统、发电厂房、机电设备等。水库的高水位水经引水系统流入厂房推动水轮发电机组发出电能，,

10、水力发电原理,中国十大水电站,1、三峡水电站，总装机容量1820万kW(加地下共2240万kW）年发电量约900亿kW.h,2.溪洛渡水电站总装机容量1260万kW年发电量571.2亿kW.h,3.白鹤滩水电站装机1250万kW年发电550万亿度,4.乌东德水电站，装机容量870万千瓦，年发电量约387亿千瓦时,5、向家坝水电站，640万kW，年发电307.47亿kWh。,6.糯扎渡水电站总装机容量585万千瓦，年平均发电量239.12亿千瓦时,7.龙滩水电站装机容量540万千瓦年发电量187亿千瓦时(后期187.1亿千瓦时),8.锦屏二级水电站总装机480万千瓦年平均发电量242.3亿千瓦时

11、,9.小湾水电站总装机容量420万kW年发电量190亿千瓦时,10.两家人水电站，400万kW,2014年我国水电发电量10661亿千瓦时，同比增长19.7%水电缺点有可能淹没土地，有可能导致生态环境破坏，而且大型水库一旦塌崩，后果将不堪设想。另外，水力资源也是有限的，受季节的影响。,4、风力发电,离网（独立）式、并网型,风力发电原理,形形色色的风力发电机,风能是最具商业潜力、最具活力的可再生能源之一，使用清洁，成本较低，取用不尽。风力发电具有装机容量增长空间大，成本下降快，安全、能源永不耗竭等优势。2014年度我国并网风电1563亿千瓦时。,5、太阳能发电,照射在地球上的太阳能非常巨大，大约

12、40分钟照射在地球上的能量，足够全人类一年能量的消费。太阳能是真正取之不尽、用之不竭的能源。而且太阳能发电不产生公害。所以太阳能发电被誉为是理想的新能源。,绿色建筑评价标准GBT50378-2014,国家十分重视可再生能源利用，在光伏发电方面政策扶持。5.2.16、可再生能源利用评分规则可再生能源提供的电量(Re)得分1.0%Re1.5%41.5%Re2.0%52.0%Re2.5%62.5%Re3.0%73.0%Re3.5%83.5%Re4.0%9Re4.0%10,太阳能发电,太阳能,光热,光伏,基地式,分布式,离网式光伏发电,并网光伏发电：,并网光伏发电：,并网发电系统能够并行使用市电和可再

13、生能源作为本地交流负载的电源，同时，可再生能源并网系统可以对公用电网起到调峰作用。并网发电系统是太阳能、风力发电的发展方向。2014年并网太阳能发电231亿千瓦时。目前利用太阳能发电还存在利益和成本的再平衡的问题.,实例：安阳市建设大厦(市民之家)光发电系统介绍,分布式并网光伏发电系统，项目总装机容量为91.035kWp，电站投入运行后25年总发电量为243.545万KWh。平均年发电量9.742万KWh，占建筑总耗电量的2.60%。2、光伏发电系统形式及说明系统主要由光伏阵列、并网逆变设备、阵列架体、并网开关柜、监测控制系统组成。光伏并网发电系统示意图如下：,电气原理示意图,可再生能源光伏发

14、电系统利用率计算安阳地处河南省北部的平原地区，属于三类地区，靠近二类地区，东经114.400，北纬36.097，当地日照资源相对充足年平均太阳总辐射量4834.8MJ/m2/年；年日照时数为1343小时。,安阳地区水平及倾斜面太阳辐射量,发电量计算（常用设计软件：PVSYS）预测发电量=系统容量光伏组件表面辐射量系统总效率经计算91.035kW光伏电站建成后，第一年发电量为10.898万kWh，考虑系统25年输出衰减约为20%，按第一年衰减3%，以后每年衰减0.7%的衰减率计算，25年总发电量为243.545万KWh，平均年发电量9.742万KWh。,2014年我国各类发电所占比例,电能这个特

15、殊的“商品”是怎么送达千家万户的？,-电力网,56,三、电力网,不同电压不同容量传输的距离不同哟,电压等级（kV）送电距离(kM)送电功率(kW)6.6kV415100120010kV620200200035kV207010001000050kV（无此档）66kV30100350030000110kV501501050MW220kV100300100500MW330kV（西北）200600200800MW500kV15085010001500MW750kV500以上20002500MW1100kV100015003000MW以上1500kV,快递特殊商品“电”：众多发电厂的“产品”（电），首先

16、要到“物流中心”（变电站）升压，再经“分检”按“需要”（分配调度）后送上“交通网”（输电网络），采用铁路、航空（如超高压交直流输电）、或汽车等方式送到各物流公司中转（区域变电站），再继续运到当地“物流公司”（终端变配电所）降压后“快递分送”（配电）到千家万户。,变电站,电能传输时电压一般“先升后降”,变电所：按其在电力系统中的地位分类枢纽变电所：中间变电所：地区变电所：终端电站所：,变电站就像是快递“电”过程中的物流中心，是电力系统中对电能的电压和电流进行变换、集中和分配的场所。变电站和我们生活息息相关，可为什么平时没见呢？这是因为一般市内变电站多以箱式变电站和地下变电站的形式，披着隐身衣静悄

17、悄滴待在我们身边。而高电压等级的变电站多是有土建基础和构架的。,钢铁森林变电站,空中看1000千伏特高压交流变电站,这是一座220千伏半地下变电站,北京王府井角，王府井某处地下，有一个“亚洲第一”的220千伏变电站,杭州街头的箱式变电站，很萌。,重庆街头的箱式变电站,某小区10/0.4kV箱式变：,变电站有哪些大件,变压器,家庭用电有开关，变电站当然也必须有开关。高压断路器和隔离开关还有种在绝缘全封闭组合电器里GIS），大家看不见,电流互感器,电压互感器,避雷器,城市电网电压等级：500,330,220,110,66,35,10KV和380/220V。城市电力线路分为架空线路和地下电缆线路两类

18、。电力负荷分为类四类：第一产业用电，第二产业用电，第三产业用电，城乡居民生活用电。也可细分为以发下八类：农、林、牧、副、渔、水利业用电，工业用电，地质普查和勘探业用电，建筑业用电，交通运输、邮电通信业用电，商业、公共饮食、物资供销和金融业用电，其它事业用电，城乡居民生活用电。,四、电能用户,电能终端用户之居民用电建筑供配电系统简介,1、建筑物内电力系统,建筑电气设计从狭义上仅指民用建筑中的电气设计，从广义上讲包括工业建筑、构筑物、仓储建筑、交通设施、市政公用设施、和道路、广场等工程。建筑的设计：满足国家有关规定满足甲方(业主)的功能需要满足施工单位的施工需要以低的消耗，获取高舒适度和安全性。,

19、建筑电气内容一般将其按电压的高低形容为强电和弱电。将供配电、照明、防雷接地等归类在强电，而其余部分，如综合布线、电视、消防、安防和楼宇自控、能源管理等内容统归于弱电。本节主要内容为民用建筑电气中供配电系统,2、电力负荷等级及供电要求,电力负荷按其重要性，即对供电可靠性的要求及中断供电在对人身安全、经济损失上所造成的影响程度分为三级。1）、负荷分级（1）一级负荷供电中断，产生重大损失者。在一级负荷中，特别重要的、不允许中断供电的负荷，为一级负荷中特别重要的负荷。（2）二级负荷供电中断，产生较大损失者。（3）三级负荷为一般电力负荷，所有不属一、二级负荷者。,2）、不同负荷的供电要求,建筑供电主要是

20、解决建筑物内用电设备的电源问题。包括变配电所的设置，线路计算，设备选择等。根据建筑特点负荷等级容量确定供电压等级、变电所的设置、合理的供配电系统是建筑供电的重点。国内建筑一般有10kV和0.4kV(380/220V)同级电压分配称为配电（10kV配电所也称“开闭所”）变电所主要设备：,S11-MR-301000/10系列三相卷铁心全密封配电变压器,干式变压器-SC(B)10系列10kV30-2500kVA配电变压器,变压器,民用建筑内变电所均使用干式变压器,KYN28A-12(Z)B型铠装移开式交流金属开关设备,XGN2-12(Z)箱型固定式交流金属封闭开关设备,10kV配电柜,低压配电柜,M

21、NS型低压抽出式开关柜,GGD(NGG1)型低压固定式开关柜,3、电气设计专业配合,建筑电气设计在三个阶段（方案、初设、施工图阶段）均需要各专业间相互配合。设计过程中建筑、结构、给排水、暖通、动力和工艺等工种只有密切配合，设计深度、总体进度才能保证。配合要求：1、增强协作意识，及时以不影响下工序进度，进而保证整体进度；如有变动及时通知相关专业。2、准确以避免反工，,与建筑专业的配合：,输入：1、建设单位委托设计内容，建筑物位置；规模性质、用途、标准、建筑面积、高度、建筑类别等主要指标。2、总平面位置、建筑平、立、剖面图及尺寸，墙体（填充墙、剪力墙等）3、防火分区平面、卷帘门、防火门形式位置（常

22、开或常闭）、各防火分区疏散方向。各设备机房、强、弱电竖井位置、尺寸。4、电梯类型（普通或消防电梯、有无机房。5、住宅家具布置平面。室内外高差、标高、周边环境、地下室防水做法，污水坑位置6、有无吊顶及其形式。,输出：1、变电所位置、房间划分、尺寸标高（层高）设备布置图、地沟或夹层平面、设备埋件、电气通路上留洞尺寸、标高2、油机房平面剖面、储油间位置及防火要求各电气设备机房的建筑做法及对环境的要求。设备运输通道。控制室、配电间、电信间位置、尺寸及层高及对环境的要求。总图中人（手）孔位置、尺寸。,与结构专业配合,输入1、基础板形式；2、梁、板、柱、墙布置图及楼板厚度；3、柱、梁、基础等主要尺寸。剪力

23、墙布置；4、沉降缝、伸缩缝位置。,输出1、地沟、夹层位置及结构做法；2、剪力墙留洞位置、尺寸；进出线位置、留洞尺寸；3、防雷引下线、接地及等电位联结位置4、机房、竖井、楼板预留孔洞位置尺寸；5、变电所、弱电机房荷载要求；6、设备基础、吊装及运输通道荷载要求；7、利用结构钢筋规格、位置要求；,与结排水专业配合,输入1、各种水泵设备布置、编号及设备名称、电机型号、设备电压、用电容量、控制要求；2、电动阀容量、位置及控制要求；3、水力报警阀压力开关、流量开关、水充指示器、栓修信号阀位置、4、消防水箱、消防水池位置、水位计位置、5、变频调速水泵的容量、控制柜位置、及控制要求；6、各场所消防灭火形式及控

24、制要求；用电设备位置；7、消火栓箱位置平面。,输出1、变电所及电气用房的用水、排水、消防要求；2、水泵房配电控制室位置面积；（也可与水配合布置水泵房内）3、柴油发电机房用水、消防要求。4、有无火灾报警系统、系统形式,与暖通空调专业配合,输入1、所有用电设备（含控制设备、送风阀、排烟阀、温湿度控制点、电动阀、电磁阀电压、相数、风机、风盘、诱导风机、分体空调、风幕等）平面位置、编（代）号、电功率及控制要求。2、电动排烟、送风口、电动阀位置及对应风机控制要求；3、各用电设备（排风机、送风机、补风机、空调机组、新风机、防排烟风机等）容量、位置、控制要求。,输出1、中央空调机房控制室位置、面积、消防要求

25、；2、对空调有要求的房间的发热电气设备（变压器、照明设备）用电容量；3、空调机房、风机房控制箱、电缆桥架位置、高度。4、各电气机房对环境温湿度要求。5、油机房发电机容量、室内（外）储油间（库）储油量。6、主要电气设备的发热量。,4、节能,1度电能做什么？25W的电灯点亮40小时电冰箱工作1天；将8升水烧开；电视机开10小时；。如果平均每人每年节约1度电，全国每年可节约13亿度电，相当于节约了52万吨标准煤；同时减少了35.36万吨碳粉尘、129.61万吨二氧化碳、3.9万吨二氧化硫，1.95万吨氮氧化物等污染物。可见节约1度电的意义绝不仅止于为省了几毛钱，更多的是扩大到全国后而产生的巨大能量，意味着节约大量的资源成本和环境污染治理成本。,节能,节约用电是节约能