发电厂及变电站 电 气 设 备 电气工程系.

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1 发电厂及变电站 电 气 设 备 电气工程系

2 第1章 绪 论 洛阳理工学院 发电厂及变电站电气设备

3 主 要 内 容 1.1 电力工业发展概况及前景 1.2 电力系统基本概念 1.3 电气设备概述及额定参数 洛阳理工学院
1.1 电力工业发展概况及前景 1.2 电力系统基本概念 1.3 电气设备概述及额定参数 洛阳理工学院 发电厂及变电站电气设备

4 教 学 要 求 了解我国电力工业发展概况 掌握电力系统的基本概念 （重点） 了解发电厂、变电站的常见类型 了解发电厂、变电站常用电气设备
掌握额定电压的确定方法 （难点） 洛阳理工学院 发电厂及变电站电气设备

5 电能具有便于输送、分配、使用、控制等优点，被广泛应用于现代工农业、交通运输、科学技术、国防建设及人民生活中，已成为不可缺少的二次能源。电力工业的发展水平已成为衡量一个国家综合国力和现代化水平的重要标志。 Questions： 如果没有电，我们的生活…… 洛阳理工学院 发电厂及变电站电气设备

6 1.1 电力工业发展概况及前景 洛阳理工学院 发电厂及变电站电气设备

7 1831年（英）法拉第→电磁感应→右手螺旋定则→电力系统
1.1 电力工业发展概况及前景 1.1.1 电的发明： 1831年（英）法拉第→电磁感应→右手螺旋定则→电力系统 电磁感应现象是电磁学中最重大的发现之一，它揭示了电、磁现象之间的相互联系。法拉第电磁感应定律的重要意义在于，一方面，依据电磁感应的原理，人们制造出了发电机，电能的大规模生产和远距离输送成为可能；另一方面，电磁感应现象在电工技术、电子技术以及电磁测量等方面都有广泛的应用。人类社会从此迈进了电气化时代。 洛阳理工学院 发电厂及变电站电气设备

8 世 界 电 力 工 业 的 发 展 世界上第一台火力发电机组是1875年建于巴黎北火车站的直流发电机，用于照明供电。
1879年，美国旧金山实验电厂开始发电，这是世界上最早出售电力的电厂。 1882年，美国纽约珍珠街电厂建成发电，装有6台直流发电机，总容量是900马力（670 kW），以 110 V直流为电灯照明供电。 经过约100年的发展，到1980年全世界发电装机总容量达到20.24亿kW，年发电量达到82473亿kW·h； 1997年全世界发电装机容量超过32亿kW，年发电量达到139487亿kW·h。 洛阳理工学院 发电厂及变电站电气设备

9 世 界 电 力 的 主 要 发 展 方 向 核电“复苏” 高效、清洁成为火力发电技术的主要方向 可再生能源发电技术是重要的发展方向
输变电设备向紧凑型、高可靠性的方向发展 配、用电设备数字化、智能化和信息化是发展重点 洛阳理工学院 发电厂及变电站电气设备

10 中 国 的 电 力 发 展 史 洛阳理工学院 发电厂及变电站电气设备

11 中国的电力工业从1882年第一座电厂建成到1949年新中国成立时，经历了67年，装机总容量才达到185万千瓦。
1949年新中国诞生后，到1980年全国总装机容量已经达到6500万千瓦。 1981年到1999年的19年期间，新增装机容量就超过2.23亿千瓦。 洛阳理工学院 发电厂及变电站电气设备

12 近几年的电力发展情况 截止2003年底，全国发电设备容量达到38450万千瓦，同比增长7.8% 。
截止2004年底，全国电站装机规模达到4.4亿kW，年发电量同比增长14.8% 。 截止2005年底，全国发电装机容量达到50841万千瓦，同比增长14.9%。 截止2006年底，全国发电装机容量达到62200万千瓦，同比增长20.3% 。 截止2007年底，全国发电装机容量达到71329万千瓦，同比增长14.36%。 洛阳理工学院 发电厂及变电站电气设备

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17 我国电力工业的几个之最： 目前我国最大的汽轮发电机组容量为90万kW，安装在外高桥第二发电厂(最大135万kW)；
最高交流输电电压为750kV，如全长146km的青海官亭—兰州东750kV输电示范工程(世界上最高为1150kV)。 最高直流输电电压为±500kV, 如湖北宜昌葛洲坝到上海南桥的±500kV直流输电线路(世界上最高为± 750 kV )。 洛阳理工学院 发电厂及变电站电气设备

18 我国最大的火力发电厂是北仓港电厂，装机容量300万kW，单机容量60万kW。
目前我国最大的水力发电厂，也是世界上最大的水力发电厂是三峡水力发电厂，装有26台单机容量为70万kW的水轮发电机组，总装机容量1820万kW，年均发电量 847亿 kW·h 。三峡大坝采用混凝重力坝，坝高185m，坝长(轴线长)2309m，坝顶总长3035m，总投资约2039亿。 我国最大的火力发电厂是北仓港电厂，装机容量300万kW，单机容量60万kW。 我国最大的核能发电厂是岭澳核电厂，装机容量200万kW，单机容量100万kW。 这些都说明我国电力工业已进入大机组、大电厂、大电网、超高压、高度自动化的发展时期和向跨大区联网、推进全国联网的新阶段。 洛阳理工学院 发电厂及变电站电气设备

19 表一：我国电力总装机容量分布一览表（至2007年末）
单   位 装机容量 （万千瓦） 占全国总装机 容量比例（%） 1.五大发电集团 29943 41.9 （1）华能集团 7140 10 （2）大唐集团 6482 9.1 （3）华电集团 6021 8.4 （4）国电集团 6006 （5）中电投集团 4294 6 2.其他中央发电企业 7110.6 （1）国华电力 1891 2.7 （2）国投电力 1436.6 2 （3）华润电力 2100 2.9 （4）中国三峡公司 1683 2.4 3.自备电厂 5000 7  4.地方发电企业及其他 29276 41 洛阳理工学院 发电厂及变电站电气设备

20 电力增长情况 “六五”期间电力年消费平均增长6.52% “七五”期间电力年消费平均增长为8.65%
“八五”期间电力年消费平均增长为9.99%，呈急剧上升趋势。 特别是近几年，我国装机容量以每年超过1500千瓦的势头增长，约占全世界新增装机容量的25%，成为世界上最大的电力市场。 洛阳理工学院 发电厂及变电站电气设备

21 目前电力存在的问题 电源结构不尽合理 截至2005年底，中国发电装机容量为50841万千瓦，其中火电、水电、核电分别为38413万千瓦、11652万千瓦、685万千瓦，分别占76.6％、22.9％、1.35％。核电、风电、太阳能发电所占比重较少，这样的结构使得电煤资源与运输之间的矛盾越来越突出，环境问题日趋严重。 洛阳理工学院 发电厂及变电站电气设备

22  电网建设与电源建设不协调 长期以来，中国电力发展一直延续“重发、轻供、不管用”的状态，输配电建设严重滞后于电源建设。虽然新一轮电力体制改革后，电网企业和电源企业分开，电网建设速度得到一定程度的加速，但是要彻底解决“有电输不出、卡脖子等现象”还需要一定的时间和过程。 洛阳理工学院 发电厂及变电站电气设备

23 科技含量低、资源浪费现象严重 “高投入、高消耗、高排放、难循环、低效率”问题较为突出。2003年每千瓦时平均煤耗比发达国家高50克标煤，火电厂耗水率每千瓦时比国际先进水平高40％多，主要电力企业的劳动生产率不到世界先进水平的三分之一。中国不仅煤炭转化为电能的效率远远落后于发达国家，电能的使用效率也远远低于发达国家，甚至低于许多发展中国家。 洛阳理工学院 发电厂及变电站电气设备

24 电力体制和发展机制没有完全理顺 电力规划和产业政策执行乏力，电力法律法规建设滞后，市场配置电力资源的机制尚未建立，电力监管还较为薄弱，电力工业有效的激励机制、约束机制和长远发展机制尚未形成。 洛阳理工学院 发电厂及变电站电气设备

25 电力供需发展历程 上世纪80年代中期较大范围缺电 1997年首次实现全国电力供需平衡 2000年以后电力供需逐年紧张
2005年年初21个省级电网拉限电 2002年12个省级电网拉限电 2003年23个省级电网拉限电 2004年26个省级电网拉限电

26 近期缺电的主要原因 经济增长过度依赖于资源消耗 ，电力供应对经济的快速增长难以支撑 电力建设滞后，造成电力装机容量不足，电网建设落后
右图：GDP单耗变化 电力建设滞后，造成电力装机容量不足，电网建设落后 右图：装机增速和用电增速 变化对比

27 近期缺电的主要原因（续） 干旱、来水不足 电煤供应紧张 直接导致湖南、福建、青海等水电大省缺电 煤炭产能、价格、质量、运输四大矛盾
制约了部分地区的电力供应能力 比较突出的包括山西、河南、湖北、陕西、云南、辽宁等省

28 近期电力供需形势预测 电力需求增速有所下降 电源在建规模大幅提升 2005-2007年投产电源预计1.5亿千瓦以上
2005年电力需求增长预计11-13% 年分别增长9%、7% 电源在建规模大幅提升 超过2.8亿千瓦 年投产电源预计1.5亿千瓦以上 2006或2007年全国电力可基本供需平衡 GDP波动曲线

29 电力工业重组 核心是国家电力公司的重组。 2001年全国装机容量33861万千瓦，其中国家电力公司系统全资及控股电厂装机容量15914万千瓦，占47%。 国家电力公司拥有全国电网的三分之二；电压等级越高，所占比例越大。全国35千伏及以上输电线路中国家电力公司占59.7%；35千伏及以上变电设备容量中国家电力公司占68.1%。

30 全资拥有设备、工程、设计、财务、通信、科研院校等资产
华东分公司 南方分公司 华中分公司 西北分公司 东北分公司 拥有电网及电厂资产 5个分公司 国 家 电 力 公 司 拥有电厂资产 华北电力集团公司 全资子公司 重组前 华能集团 公司 拥有电网及电厂资产 25个省级电力公司 全资拥有设备、工程、设计、财务、通信、科研院校等资产

31 电网资产 国 家 电 力 公 司 发电资产 （包括华能集团公司） 重组 拆分 中国华能集团公司 中国国电集团公司 中国大唐集团公司
中国华电集团公司 重组 中国电力投资集团公司 拆分

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34 国家电网公司 电网资产重组示意图 各区域电网公司 东北电网公司 华北电网公司 西北电网公司 西藏电网（代管） 华东电 网公司 华中电网公司
贵州 台湾 南方电网公司 广东 云南 广西 海南

35 设立国家电力监管委员会 国务院 国家电力监管委员会 华北监管局 东北监管局 华东监管局 华中监管局 西北监管局 南方监管局 太原办事处
济南办事处 东北监管局 华东监管局 杭州办事处 南京办事处 福州办事处 华中监管局 郑州办事处 长沙办事处 成都办事处 西北监管局 兰州办事处 南方监管局 贵阳办事处 昆明办事处

36 电力工业重组的成果 2002年年末，中国电力新组建(改组)的11家公司正式成立： 2003年3月，国家电力监管委员会正式成立。
两大电网公司──国家电网公司、中国南方电网有限公司； 五大发电集团──中国华能集团公司、中国大唐集团公司、中国华电集团公司、中国国电集团公司、中国电力投资集团公司； 四大辅业集团──中国电力工程顾问集团公司、中国水电工程顾问集团公司、中国水利水电建设集团公司和中国葛洲坝集团公司。 2003年3月，国家电力监管委员会正式成立。

37 2004年五大发电集团装机容量份额和发电量份额

38 1 6 5 2 4 3 1-6:区域市场建设顺序 东北区域电网 华北区域电网 西北区域电网 华东区 域电网 西藏电网 华中区域电网 南方电网
台湾电网 1-6:区域市场建设顺序 华中区域电网 4 华东区 域电网 2 南方电网 3

39 区域电力市场结构示意图（现状） 区域统一市场 发电 输配电 用户 用户 省电网公司 区外来电 省电网公司 大 用户 省内独立发电公司

40 电力市场的远期模式（输配分开） 区域电力市场 发电 输电 配电和售电 用户 供电公司 用户 供电公司 独立发电公司 区外来电 独立发电公司
大 用户 区域电力市场 用户 供电公司 区外来电 用户 供电公司 大 用户 独立发电公司

41 用电量(单位：万亿千瓦时) 装机(单位：亿千瓦)
用电量和装机容量预测 4.6 10.6 4.9％ 3.09 6.6％ 6.6 4 4.1% 2.28 6.0% 8.5％ 4.8 1.8 11% 3.2 1.35 2000 2005 2010 2020 2000 2005 2010 2020 用电量(单位：万亿千瓦时) 装机(单位：亿千瓦)

42 2010年电力需求将达到3万亿千瓦时左右，人均用电量将达到2130千瓦时左右，人均生活用电量将达到285千瓦时左右
人均用电量相当于：美国50年代初期，西德、日本60年代中期水平 人均生活电量相当于：日本60年代初，法国60年代中期

43 2020年电力需求将达到4.6-5万亿千瓦时左右，人均用电量将达到3200千瓦时左右，人均生活用电量将达到560千瓦时左右
人均用电量相当于：美国50年代中后期，日本60年代末期水平、西德70年代初期 人均生活电量相当于：西德1967年，日本1970年代初，韩国1992年

44 电力发展总体方针 深化电力体制改革，加强电网建设，大力发展水电，优化发展煤电，加快发展核电，适度发展天然气发电，因地制宜积极发展新能源发电，重视生态环境保护，加强资源节约，提高能源效率。

45 电网规划：总体思路 电网适度超前，电源与电网协调发展。 西电东送、南北互供、全国联网。
建设坚强电网，形成国家电网骨干网架、区域电网主网架和省级电网三层合理配置、紧密衔接的电网结构。 加强受端电网建设，优化电网结构。 继续增加对配电网的投入，不断提高配电网的供电能力。

46 利用特高压输电网增强区域间资源优化配置能力。
北通道 中通道 南通道 东北 新疆 西北 西藏 川渝 京津冀 山东 华东 华中 南方 海南 图例： 贵州 云南 广东 三峡 龙滩 台湾 蒙东 煤电基地 西南水电基地 山西 天生桥 利用特高压输电网增强区域间资源优化配置能力。 通过北、中、南三大西电东送通道，向长江三角洲、珠江三角洲和环渤海地区送电。

47 2010年电网发展的目标 形成以三峡电站建设为契机，向东、西、南、北四个方向辐射，以北、中、南三大送电通道为主体、南北网间多点互联，以四大同步电网为特征的全国互联电网。

48 2020年电网发展的目标 以三峡输电系统和华中电网为中心，以西南水电远距离大容量辐射状外送为特征，以北、中、南三大输电通道为主体，以坚强的区域电网网架和跨大区输电网架为基础，形成东西之间发挥送电和联网效益并重，南北之间获取联网效益为主并兼顾送电，区域电网间联系紧密的全国跨区互联电网格局。

49 1.2 电力系统基本概念 洛阳理工学院 发电厂及变电站电气设备

50 500kV变电站 洛阳理工学院 发电厂及变电站电气设备

51 电网 电站 水坝 矿山 油井 洛阳理工学院 发电厂及变电站电气设备

52 一、基本概念 用户：使用电能的单位。 一次电源：自然能。包括：石油、煤炭、天然气、水力及原子能。 二次能源：电能经过加工而取得的二次能源。
输电线路：将发电厂的电能送到负荷中心的线路。 配电线路：将负荷中心的电能送到各用户的电力线路。 变电所：安装变压器及其测量、保护与控制设备的地方。 升压变电所：用于升高电压的称为升压变电所。 降压变电所：用于降低电压的称为降压变电所。 洛阳理工学院 发电厂及变电站电气设备

53 电力网 = 各电压等级变电所 + 输配电线路 电力系统的组成
由于电厂和用电负荷的分散性，需要将电厂生产的电能经过升压变压器升压，在经过不同电压等级的输电线送往各个负荷中心，最后经降压变压器降压才到达具体的电能用户。 即是说，发电厂和用户间需经一定的网络连接。各个发电厂之间也需要用这样的网络连接以提高供电的可靠性和经济性。这样的网络就称为“电力网”。 电力网 = 各电压等级变电所 + 输配电线路 其中： 输电网： 电厂 → 负荷中心 配电网： 负荷中心 → 各配电变电所

54 电力系统 = 发电厂 + 电力网 + 电能用户 即 “电力系统”由发电厂、变电所、线路和用户组成。
其中：变电所是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用。 因此，所谓“电力系统”，是指能够完成电能的生产、交换、输送、分配和消费，并将各发电厂、变电所并列运行以提高整个系统的可靠性和经济性的一个统一的整体。 洛阳理工学院 发电厂及变电站电气设备

55 动力系统 = 动力部分（如热力装置、水力装置、核反应堆等） + 电力系统
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56 二、用电的类型 工业用电 农业用电 生活用电 洛阳理工学院 发电厂及变电站电气设备

57 1.2.2 发电厂、变电所类型和作用 发电厂、变电所作用： 发电厂是把各种天然能源，如煤炭、水能、核能等转换成电能的工厂。
1.2.2 发电厂、变电所类型和作用 发电厂、变电所作用：  发电厂是把各种天然能源，如煤炭、水能、核能等转换成电能的工厂。  变电所是联系发电厂和用户的中间环节，它的作用是变换电能电压，接受和分配电能。 洛阳理工学院 发电厂及变电站电气设备

58 发电厂、变电所类型 一、发电厂 火力发电厂（凝汽式电厂、供热式电厂） 水力发电厂 核电厂 太阳能、地热、潮汐 、风力发电厂 二、变电所
一、发电厂  火力发电厂（凝汽式电厂、供热式电厂）  水力发电厂  核电厂  太阳能、地热、潮汐 、风力发电厂  二、变电所  枢纽变电所  中间变电所  地区变电所  企业变电所  终端变电所 

59 火电厂外景 洛阳理工学院 发电厂及变电站电气设备

60 热电厂外景 洛阳理工学院 发电厂及变电站电气设备

61 一、火力发电厂 火力发电厂:火力发电是利用燃烧燃料(煤、石油及其制品、天然气等)所得到的热能发电。火力发电的发电机组有两种主要形式:利用锅炉产生高温高压蒸汽冲动汽轮机旋转带动发电机发电,称为汽轮发电机组;燃料进入燃气轮机将热能直接转换为机械能驱动发电机发电,称为燃气轮机发电机组。火力发电厂通常是指以汽轮发电机组为主的发电厂。  洛阳理工学院 发电厂及变电站电气设备

62 火力发电厂 1. 能量转换过程 燃料的化学能→热能→机械能→电能 2. 火力发电厂三大主机 锅炉 汽轮机 发电机 3. 火力发电厂分类
1. 能量转换过程  燃料的化学能→热能→机械能→电能  2. 火力发电厂三大主机  锅炉  汽轮机  发电机  3. 火力发电厂分类  凝气式火力发电厂，生产过程见2-1  热电厂 洛阳理工学院 发电厂及变电站电气设备

63 在柴油机发电中，基本流程是用喷油泵和喷油器将燃油高压喷入汽缸，形成雾状，与空气混合燃烧，推动柴油机旋转并带动发电机发电。
火力发电的流程依所用原动机而异。在汽轮机发电方式中，其基本流程是先将燃料送进锅炉，同时送入空气，锅炉注入经过化学处理的给水，利用燃料燃烧放出的热能使水变成高温、高压蒸汽，驱动汽轮机旋转作功而带动发电机发电。 热电联产方式则是在利用原动机的排汽（或专门的抽汽）向工业生产或居民生活供热。在燃气轮机发电方式中，基本流程是用压气机将压缩过的空气压入燃烧室，与喷入的燃料混合雾化后进行燃烧，形成高温燃气进入燃气轮机膨胀作功，推动轮机的叶片旋转并带动发电机发电。 在柴油机发电中，基本流程是用喷油泵和喷油器将燃油高压喷入汽缸，形成雾状，与空气混合燃烧，推动柴油机旋转并带动发电机发电。 洛阳理工学院 发电厂及变电站电气设备

64 凝汽式火电厂生产过程示意图 洛阳理工学院 发电厂及变电站电气设备

65 凝汽式火电厂生产流程 A：燃烧气体系统──煤由自动输送带漏斗、度量计送入磨粉机粉碎后，与高温蒸汽以一定比例混合，再由喷嘴入锅炉内燃烧。构成炉壁内衬的整排水管中的循环纯水被加热而沸腾产生蒸汽。燃烧后灰落入出灰口排出。烟道内烟气使过热器、再热器内蒸汽加热，提高再预加热省煤器内的锅炉用温水和空气加热器内的燃烧用气，最后经沉淀集尘器、烟囱后排出至大气中。 B．蒸汽系统──过热后高压高温蒸汽最初送入高压涡轮，使其旋转，再经再热器补足热能后，依序送入中压涡轮及低压涡轮，使所有热能消耗殆尽后，送入冷凝器恢复为原水，此水经加热器、省煤器而循环。 洛阳理工学院 发电厂及变电站电气设备

66 C．冷却水系统──冷却塔中的冷却水由河、井、海及自来水系统供给，经由冷凝器的冷却水回到冷却塔冷却。 D．发电系统──接于涡轮转子上的发动机产生电力，经由变压器提升电压后进入电力系统。
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68 二、水力发电厂 水力发电厂:水力发电是将高处的河水(或湖水、江水)通过导流引到下游形成落差推动水轮机旋转带动发电机发电。以水轮发电机组发电的发电厂称为水力发电厂。  洛阳理工学院 发电厂及变电站电气设备

69 水力发电厂 水能（势能）→机械能（动能）→电能 2. 水力发电厂分类 （1）根据集中落差的方式： 堤坝式（如图2-2 河床式水电厂） 引水式
 1. 能量转换过程  水能（势能）→机械能（动能）→电能  2. 水力发电厂分类  （1）根据集中落差的方式：  堤坝式（如图2-2 河床式水电厂）  引水式  混合式  （2）根据运行的方式：  有调节水电厂  无调节水电厂  抽水蓄能水电厂 洛阳理工学院 发电厂及变电站电气设备

70 黄龙滩水电厂 洛阳理工学院 发电厂及变电站电气设备

71 三、核电厂 核能发电厂:核能发电是利用原子反应堆中核燃料(例如铀)慢慢裂变所放出的热能产生蒸汽(代替了火力发电厂中的锅炉)驱动汽轮机再带动发电机旋转发电。以核能发电为主的发电厂称为核能发电厂,简称核电站。根据核反应堆的类型,核电站可分为压水堆式、沸水堆式、气冷堆式、重水堆式、快中子增殖堆式等。  洛阳理工学院 发电厂及变电站电气设备

72 核电站 原子核反应堆是核电厂的核心部分，它是一个可以被控制的核裂变装置，以铀—235或铀—238（或铀—239）为燃料。
原子核反应堆是核电厂的核心部分，它是一个可以被控制的核裂变装置，以铀—235或铀—238（或铀—239）为燃料。  我国已建成发电的核电厂有大亚湾和秦山核电厂。  洛阳理工学院 发电厂及变电站电气设备

73 秦山核电站 洛阳理工学院 发电厂及变电站电气设备

74 大亚湾核电站 洛阳理工学院 发电厂及变电站电气设备

75 2007年世界能源消费结构 75

76 可再生能源开发利用 能源消耗 经济发展 人口增长
风能 太阳能 生物质能 潮汐能… … 可再生能源开发利用 化石能源枯竭 环境污染 其他经济问题 能源消耗 经济发展 目前，主要利用风能发电，风力发电在新能源和可再生能源行业中增长最快，技术也最成熟。具有规模化开发条件和巨大的市场化发展前景。 人口增长 洛阳理工学院 发电厂及变电站电气设备

77 四、风力发电厂 风力发电厂:利用风力吹动建造在塔顶上的大型桨叶旋转带动发电机发电称为风力发电,由数座、十数座甚至数十座风力发电机组成的发电场地称为风力发电厂。  洛阳理工学院 发电厂及变电站电气设备

78 风力发电原理图 * P V Ⅰ ω β ω P P V 电 网 风 齿轮箱 发电机 变换器 功率 传感器 变浆 控制器 变浆 控制器 + +
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79 将风能转换成电能的发电方式称为风力发电。风能 属于再生能源，又是一种过程性的能源，无法直接储 存，还具有随机性，所以对风能的应用技术上比较复
（2）风力发电 　　将风能转换成电能的发电方式称为风力发电。风能 属于再生能源，又是一种过程性的能源，无法直接储 存，还具有随机性，所以对风能的应用技术上比较复 杂。图1-８是风力发电装置的示意图。由此图可以看出 风力发电机生产过程的简单描述。 图1-8 风力发电装置的示意图 1—风力机 2—升速齿轮箱 3—发电机 4—控制系统 5—改变方向的驱动装置 6—底板 7—塔架 8—控制和保护装置 9—基础 10—电缆线路 11—配电装置 洛阳理工学院 发电厂及变电站电气设备

80 风力发电厂 洛阳理工学院 发电厂及变电站电气设备

81 洛阳理工学院 发电厂及变电站电气设备

82 太阳能发电——光伏发电 洛阳理工学院 发电厂及变电站电气设备

83 §1-2 电力系统基本概念 6、潮汐发电厂： 利用海水的涨潮和退潮能量来发电的发电站。
潮汐能是地球在自转过程中，海水受月流重力牵引产生的。还有小部分潮汐是受太阳引力牵引形成的。海水涨落的周期为12小时25分钟，同时在海底造成三角流。 世界最大的潮汐发电站：法国北部LaRance河，Pe=240MW 世界最高的潮汐发电站：加拿大Fundy高达39英尺Pe=20MW 世界首座海底潮汐发电站：挪威北部Kvalsund Pe=300KW （无生态污染，无噪音、不占地）投资1亿美元。 洛阳理工学院 发电厂及变电站电气设备

84 五、变电所 电力系统由发电厂、变电所、线路和用户组成。 变电所是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用。 洛阳理工学院
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85 变电所的类型 ①枢纽变电所： ②中间变电所： ③地区变电所： ④企业变电所： ⑤终端变电所： 洛阳理工学院 发电厂及变电站电气设备

86 变电所类型 洛阳理工学院 发电厂及变电站电气设备

87 枢纽变电所 枢纽变电所位于电力系统的枢纽点 , 电压等级一般为330kV 及以上，连接电力系统高压和中压的几个部分，汇集着多个电源，出线回路多, 变电容量大；全所停电后将造成大面积停电，或系统瓦解，甚至出现瘫痪。枢纽变电所对电力系统运行的稳定和可靠性起着重要作用。  洛阳理工学院 发电厂及变电站电气设备

88 中间变电所  中间变电所位于系统主干环行线路或系统主要干线的接口处，电压等级一般为 kV, 汇集2-3 个电源和若干线路, 高压侧以交换功率为主，或使长距离输电线路分段, 同时降压向地区用户供电。全所停电后, 将引起区域电网的解列。这样的变电所主要起中环节作用，所以叫中间变电所。  洛阳理工学院 发电厂及变电站电气设备

89 武源220kV降压站 洛阳理工学院 发电厂及变电站电气设备

90 二、电力网的分类 1.按供电范围和输送距离分: 地方网 电压等级为110kV以下的电网，电压较低，输送的功率小，线路的距离小，主要供给地方。
远距离输电网 输电线路的长度超过300km，电压在330kV及其以上的电网。 洛阳理工学院 发电厂及变电站电气设备

91 2.按电压高低分: (1) 低压网（ ＜ 1kV） (2) 中压网（1～10kV ） (3) 高压网（10～330kV ）
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92 3.按接线方式分: (1)开式网 (2)闭式网 洛阳理工学院 发电厂及变电站电气设备

93 三、电力系统联网运行的优越性： 1. 提高了供电的可靠性 2. 提高了电网运行的稳定性 3. 提高了发电的经济性 洛阳理工学院
2. 提高了电网运行的稳定性 3. 提高了发电的经济性 洛阳理工学院 发电厂及变电站电气设备

94 四、电力系统运行的特点： 1. 生产、分配、输送、再分配具有同时性 2. 正常输电过程和故障过程都非常迅速
3. 电能生产与国民经济、人民生活关系密切 洛阳理工学院 发电厂及变电站电气设备

95 五、对电力系统运行的基本要求： 1.保证供电的可靠性 2.保证良好的电能质量 电能质量指标---频率、电压和波形
3.保证电力系统运行的经济性 洛阳理工学院 发电厂及变电站电气设备

96 第三节 电力系统的额定电压及电压等级 洛阳理工学院 发电厂及变电站电气设备

97 一、主要电气设备 在发电厂和变电所中，根据电能生产、转换和分配等环节的需要，配置了各种电气设备。
根据它们在运行中所起的作用不同，通常将它们分为电气一次设备和电气二次设备。 洛阳理工学院 发电厂及变电站电气设备

98 一、电气一次设备及其作用 直接参与生产、变换、输送、分配和消耗电能的设备称为电气一次设备。 （高压部分）
生产和转换电能的设备：发电机、变压器、电动机 。这是发电厂中最主要的设备。 接通或断开电路的开关设备：高压断路器、隔离开关、熔断器、接触器、负荷开关等。 限制故障电流或防御过电压的设备：电抗器、避雷器等。 洛阳理工学院 发电厂及变电站电气设备

99 直接参与生产、变换、输送、分配和消耗电能的设备称为电气一次设备。 （高压部分）
一、电气一次设备及其作用 直接参与生产、变换、输送、分配和消耗电能的设备称为电气一次设备。 （高压部分） 将电路中的电压和电流降低，供测量仪表和继电保护装置使用的变换设备，如电流互感器和电压互感器。 载流导体：传输电能的软、硬导体及电缆等。连接一次设备。 接地装置：工作接地、保护接地同接地装置相连。 洛阳理工学院 发电厂及变电站电气设备

100 二、电气二次设备及其作用 为了保证电气一次设备的正常运行，对其状态进行监察、测量、控制、调节和保护的辅助设备称为电气二次设备。 （低压部分）
测量表计：电压表、电流表、功率表等。 继电保护及自动装置：对异常状况和故障进行监视、调节和保护。 控制电缆：连接二次设备。 直流电源设备：直流发电机、蓄电池等。 洛阳理工学院 发电厂及变电站电气设备

101 电气设备的额定参数 一、额定电压 1.概念：电气设备的额定电压是按长期正常工作时具有最大经济效益所规定的电压。 洛阳理工学院
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102 二、额定电流IN 概念：电气设备(如发电机、变压器、电动机和其它电气设备等)的额定电流(铭牌中的规定值)是指在一定的基准环境温度条件下,允许长期通过设备的最大电流值，此时设备的绝缘和载流部分的长期发热温度不会超过规定的允许值。 洛阳理工学院 发电厂及变电站电气设备

103 我国基准环境温度的规定： 电力变压器和电器(周围空气温度) 40℃ 发电机(冷却空气的温度) 35--40℃
电力变压器和电器(周围空气温度) 40℃  发电机(冷却空气的温度)　　　　35--40℃  裸导线、绝缘导线和裸母线 ℃  电力电缆 : 空气中敷设 ℃  直埋敷设 ℃ 洛阳理工学院 发电厂及变电站电气设备

104 三、额定容量SN SN= UNIN (kV·A)
发电机---用PN (kW)或SN (kV·A)（ 需标明额定 功率因数 cosΦN ）表示 变压器---用SN (kV·A)表示 电动机---用PN (kW)表示 洛阳理工学院 发电厂及变电站电气设备

105 §1-3 电气设备概述及额定参数 主要电气设备 3．直流设备：供电给电站内继电保护装置、自动装置、信号装置、断路器控制回路及事故照明用的直流电源设备。 整流设备 蓄电池组 充电装置 洛阳理工学院 发电厂及变电站电气设备

106 §1-3 电气设备概述及额定参数 1.3.2 电气设备的额定参数
电气设备的额定参数 用以表明电气设备在一定条件下的长期工作最佳运行状态的特征量的值叫做额定参数。主要有额定电压、额定电流和额定容量。 1．额定电压：是按长期正常工作时具有最大经济效果所规定 的电压。为使电气设备实现标准化和系列化生产，国家规定了标准电压系列如表1-3所示。 （1）我国交流电网标准额定电压Ue（KV） 0.22、0.38（低压） 3、6、10、35、60、110、220（高压） 330、500（超高压） 750、1075（特高压） 洛阳理工学院 发电厂及变电站电气设备

107 额定电压的概念 额定电压：是根据国民经济发展的需要，技术经济和力及电机、电器制造因素等所规定的电气设备标准的电压等级。 洛阳理工学院
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108 额定电压按电压高低及使用范围分类 第一类额定电压是指100V及以下的额定电压。
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109 第二类额定电压是100～1000V 之间的额定电压  它的应用最广、数量最多，如电动机、工业、民用、 照明、普通电器、动力及控制设备等都采用此类电压，表中括号内的电压，只用于矿井下或其他安全条件要求较高的地方。 洛阳理工学院 发电厂及变电站电气设备

110 第三类额定电压是1000V 及以上的电压等级  电力系统的发、供、输、配、用电都采用该电压等级。 洛阳理工学院 发电厂及变电站电气设备

111 国家标准GB156-80《额定电压》中规定的电力系统（电力网）电压
220V、380V、3kV、6kV、10 kV、35kV、63kV、110kV、220kV、330kV、500kV、750k、1000kV等， 备注：220V为单相交流电，其余均为三相交流值。330kV电压等级只有在西北地区电力系统中采用，63kV电压等级只在东北电力系统中采用。 洛阳理工学院 发电厂及变电站电气设备

112 电气设备的额定电压 发电机：其额定电压应比其所在电力网的额定电压高出5%。
这是考虑到电力线路允许有10%的电压损耗，线路末端允许比电网额定电压低5%，两者刚好适应。 洛阳理工学院 发电厂及变电站电气设备

113 变压器的额定电压： 升压变压器的一次绕组的额定电压：一次绕组的额定电压应高出其所在电力网额定电压的5%（等于发电机的额定电压）。
降压变压器的一次绕组的额定电压：等于电力网的额定电压。 二次绕组的额定电压：高出其所在电力网的额定电压10%。 洛阳理工学院 发电厂及变电站电气设备

114 变压器的额定电压 特殊情况：二次绕组的额定电压才比线路额定电压高5%。
① 高压侧电压小于35kV且短路电压百分值小于7.5%漏抗较小的变压器； ② 二次绕组所连线路较短的变压器； ③ 三绕组变压器连接同步调相机的绕组等 洛阳理工学院 发电厂及变电站电气设备

115 受电设备的额定电压 受电设备的额定电压：等于电力网的额定电压。
实际运行中，用电设备的电压允许有±5%的变动范围，而供电线路由于流通电流后产生电压降，故线路首端电压高些，末端电压低些，接于不同地点的用电设备所受电压也有所不同，两者刚好是适应的。 洛阳理工学院 发电厂及变电站电气设备

116 §1-3 电气设备概述及额定参数 1.3.2 电气设备的额定参数：表1-3 (2)用电设备的额定电压=电力网的额定电压：即U用.e=Ue
电气设备的额定参数：表1-3 (2)用电设备的额定电压=电力网的额定电压：即U用.e=Ue 洛阳理工学院 发电厂及变电站电气设备

117 §1-3 电气设备概述及额定参数 1.3.2 电气设备的额定参数：表1-3 (3)发电机的额定电压:图1-2 可直配发电机（≯100MW）
电气设备的额定参数：表1-3 (3)发电机的额定电压:图1-2 可直配发电机（≯100MW） ＵG.e＝1.05Ｕe （0.4、6.3、10.5）。 不可直配发电机（＞100MW） 13.8、15.75、18、20kV等四种。 汽轮机中非标准电压 洛阳理工学院 发电厂及变电站电气设备

118 §1-3 电气设备概述及额定参数 升压变压器 1.3.2 电气设备的额定参数：表1-3 (4)变压器的额定电压：图1-2
电气设备的额定参数：表1-3 (4)变压器的额定电压：图1-2 一次绕组（相当于用户） ①不与发电机直接相连（降压变） ＵT1.e＝Ｕe ②与发电机直接相连（升压变、厂变） ＵT1.e＝ＵG.e＝1.05Ｕe 二次绕组（相当于电源）系指空载值 ①Ｕd％≥7.5或高压侧为35kV及以上 ＵT2.e＝1.10Ｕe ②Ｕd％＜7.5或高压侧为35kV以下或短线路 ＵT2.e＝1.05Ｕe 降压变压器 洛阳理工学院 发电厂及变电站电气设备

119 我国交流电力网和电气设备的额定电压（kV）
用电设备额定电压与电力网额定电压 发电机额定电压 变压器额定电压 原边绕组 副边绕组 接电力网 接发电机 0.23 0.22 0.40 0.38 3 3.15 3.15及3.3 6 6.3 6.3及6.6 10 10.5 10.5及11 35 38.5 60 66 110 121 220 242 330 363 500 550 750 825 洛阳理工学院 发电厂及变电站电气设备

120 表1-3 我国交流电力网和电气设备的额定电压（kv）
用电设备额定电压与电力网额定电压 发电机额定电压 变压器额定电压 原边绕组 副边绕组 接电力网 接发电机 0.23 0.22 0.40 0.38 3 3.15 3.15及3.3 6 6.3 6.3及6.6 10 10.5 10.5及11 - 13.8 15.75 18 20 35 38.5 60 66 110 121 220 242 330 363 500 550 750 825 1075 1182 洛阳理工学院 发电厂及变电站电气设备

121 §1-3 电气设备概述及额定参数 1.3.2 电气设备的额定参数：
电气设备的额定参数： 2.额定电流：是指周围介质在额定环境温度时，其绝缘和载流导体及其连接的长期发热温度不超过极限值所允许长期通过的最大电流值。 我国采用的周围介质额定温度： （1）电力变压器和大部分电器（如QF、QS、TA、TV）的额定周围空气温度为400C。 （2）敷设在空气中的母线、电缆和绝缘导线为250C。 （3）埋设在地下的电力电缆的额定泥土温度为250C。 +450C I<Ie 如某变压器：+400C→I=Ie +250C I>Ie 洛阳理工学院 发电厂及变电站电气设备

122 §1-3 电气设备概述及额定参数 1.3.2 电气设备的额定参数：
电气设备的额定参数： 3.额定容量：周围介质在额定环境温度时，电气设备长期发热温度不超过极限值所允许长期通过的最大容量。 视在功率Se（伏安）： 有功功率Pe(瓦 )： 无功功率Qe(乏 )： 变压器Se： 发电机Pe： 电动机Pe： 洛阳理工学院 发电厂及变电站电气设备 返回

123 谢谢大家！ 洛阳理工学院 发电厂及变电站电气设备