电力系统的基础知识-PPT课件.ppt
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1、 电力网及电力系统电力网及电力系统 组成组成1 电力系统的发展简况及对它的基本要求电力系统的发展简况及对它的基本要求2 电力系统的额定电压电力系统的额定电压3 电力网的接线方式电力网的接线方式4第一章第一章 发电厂、变电站概述(发电厂、变电站概述(2 2)主要内容主要内容电能广泛应用于现代工农业生产、交通运输及城乡人们生活。电能广泛应用于现代工农业生产、交通运输及城乡人们生活。1 电力网及电力系统电力网及电力系统 组成组成1.电能由煤、石油、天然气、电能由煤、石油、天然气、水利资源、核原料等一次水利资源、核原料等一次能源转换而来。能源转换而来。2.完成转换的实体包括火电厂、水电完成转换的实体包
2、括火电厂、水电 厂、核电厂、厂、核电厂、风力发电厂、潮汐发电厂、地热发电厂等。风力发电厂、潮汐发电厂、地热发电厂等。v发电发电 将自然能转变为电能的过将自然能转变为电能的过程称为发电,一般在发电程称为发电,一般在发电厂中进行。厂中进行。v火力发电:火力发电: 燃料在锅炉中燃烧,水变成高温高压水蒸气推燃料在锅炉中燃烧,水变成高温高压水蒸气推动汽轮机旋转,带动发电机发电。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,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
3、电厂发电厂;超超临界压力发电厂 按燃料分:燃煤发电厂,燃油发电厂,燃气发电厂按燃料分:燃煤发电厂,燃油发电厂,燃气发电厂,余热发电厂,以垃圾及工业废料为燃料的发电厂,余热发电厂,以垃圾及工业废料为燃料的发电厂 按输出能源分:凝汽式发电厂(只发电),热电厂按输出能源分:凝汽式发电厂(只发电),热电厂(发电兼供热)(发电兼供热) 按发电厂装机容量分:小容量发电厂,中容量发电按发电厂装机容量分:小容量发电厂,中容量发电厂,大中容量发电厂,大容量发电厂厂,大中容量发电厂,大容量发电厂火电厂外景火电厂外景 冷却塔冷却塔 烟囱烟囱 锅炉锅炉 发电机组厂房发电机组厂房热电厂外景热电厂外景汽轮发电机组汽轮发电
4、机组 汽轮机汽轮机 发电机发电机 励磁机励磁机高压缸高压缸 低压缸低压缸v火电厂有如下特点:火电厂有如下特点: 布局灵活,装机容量的大小可按需要决定。布局灵活,装机容量的大小可按需要决定。 建造工期短,一次性建造投资少。建造工期短,一次性建造投资少。 耗煤量大,生产成本比水力发电要高。耗煤量大,生产成本比水力发电要高。 动力设备繁多,控制操作复杂,运行费用高。动力设备繁多,控制操作复杂,运行费用高。 开、停机过程时间长,耗资大,不宜作为调降开、停机过程时间长,耗资大,不宜作为调降电源用。电源用。 对空气和环境的污染大。对空气和环境的污染大。 云南云南 昆明昆明 石龙坝电厂石龙坝电厂v水力发电:
5、水力发电: 水流冲击带动水轮机旋转,带动发电机发电。水流冲击带动水轮机旋转,带动发电机发电。 按集中落差分:堤坝式水电厂(又分坝后式和河床按集中落差分:堤坝式水电厂(又分坝后式和河床式),引水式水电厂和混合式水电厂式),引水式水电厂和混合式水电厂 按径流调节程度分:无调节水电厂和有调节水电厂按径流调节程度分:无调节水电厂和有调节水电厂 按利用能源类型分:常规水电厂按利用能源类型分:常规水电厂(包括梯级水电厂包括梯级水电厂)、抽水蓄能电厂、潮汐电站和波浪能电站。、抽水蓄能电厂、潮汐电站和波浪能电站。 按单厂装机容量规模分:大型,中型,小型按单厂装机容量规模分:大型,中型,小型 按开发方式:纯抽水
6、蓄能、混合式和调水式三种类按开发方式:纯抽水蓄能、混合式和调水式三种类型。型。河床式水电站示意图河床式水电站示意图引水式水电站引水式水电站水轮发电机组水轮发电机组广州抽水蓄能电站广州抽水蓄能电站北京十三陵抽水蓄能电站北京十三陵抽水蓄能电站v水力发电的主要特点是:水力发电的主要特点是: 发电成本低、效率高发电成本低、效率高, , 发电成本低。发电成本低。 可综合利用水资源。可综合利用水资源。 运行灵活运行灵活, ,设备简单,机组启动快设备简单,机组启动快( (水电机组从水电机组从静止状态到满负荷运行只需静止状态到满负荷运行只需4 45min5min,紧急情,紧急情况可只用况可只用1min1min
7、,而火电机组则需要数小时,而火电机组则需要数小时) ),远行操作灵活,易于实现自动化。远行操作灵活,易于实现自动化。 水能可储蓄和调节。水能可储蓄和调节。 发电不污染环境。发电不污染环境。 建设投资大、工期长,受自然条件限制。建设投资大、工期长,受自然条件限制。建设中的水电站建设中的水电站v核电:核电: 核反应堆中发生核反应发热,水烧成高温高压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。水蒸气推动汽轮机,带动发电机发电。 按照反应堆形式分:按照反应堆形式分: 压水堆核电站压水堆核电站 沸水堆核电站(现在发生事故的日本福岛第一核电站)沸水堆核电站(现在发生事故的日本
8、福岛第一核电站) 重水堆核电站(如中国秦山重水堆核电站(如中国秦山III期核电站)期核电站) 快堆核电站快堆核电站 石墨气冷堆电站石墨气冷堆电站大亚湾核电站大亚湾核电站江苏田湾核电站江苏田湾核电站v核电厂的主要特点是:核电厂的主要特点是: 不需送风、吸风设备和煤份制备及输送装置,不需送风、吸风设备和煤份制备及输送装置,烟囱低而小;烟囱低而小; 汽轮机参数比火电厂机组低得多;汽轮机参数比火电厂机组低得多; 热污染较为严重,用水量大;热污染较为严重,用水量大; 对安全可靠和防护措施的要求极为严格;对安全可靠和防护措施的要求极为严格; 反应核废料处理要求严格。反应核废料处理要求严格。 风力发电厂风力
9、发电厂内蒙古辉腾锡勒风电场内蒙古辉腾锡勒风电场 v风力发电的特点:风力发电的特点: 间歇性间歇性机组出力随着气象条件而变化,不机组出力随着气象条件而变化,不能按计划发电;能按计划发电; 采用多种发电机技术,控制设备复杂;采用多种发电机技术,控制设备复杂; 不同类型的风电机组在故障时的暂态响应不同;不同类型的风电机组在故障时的暂态响应不同; 由风电机群的特性和协调全部风电机群运行的由风电机群的特性和协调全部风电机群运行的风电场综合控制系统决定。风电场综合控制系统决定。 太阳能发电太阳能发电光伏发电光伏发电*基本的太阳能发电系统的组成基本的太阳能发电系统的组成 :太阳电太阳电池板池板充电控充电控制
10、器制器逆变逆变器器蓄电池蓄电池组组地热发电厂地热发电厂潮潮 汐汐 发发 电电 示示 意意 图图电厂建设在能源产地电厂建设在能源产地(为了节约运输成本)(为了节约运输成本) 相隔数千公里相隔数千公里 用电负荷中心(大城用电负荷中心(大城市、工业中心)市、工业中心)v输电输电 将电能从电源输送到负荷中心将电能从电源输送到负荷中心电厂建设在能源产地电厂建设在能源产地(为了节约运输成本)(为了节约运输成本)用电负荷中心(大城用电负荷中心(大城市、工业中心)市、工业中心)输电线路作为输送电能的通道输电线路作为输送电能的通道 在电能输送的过程中,电在电能输送的过程中,电流在导线中产生电能损耗,流在导线中产
11、生电能损耗,为了减少输送过程中的能量为了减少输送过程中的能量损失,只有提高电压,因此损失,只有提高电压,因此从电厂出来会经过升压变压从电厂出来会经过升压变压器把电压升高,到了负荷端,器把电压升高,到了负荷端,经过降压变压器把电压降下经过降压变压器把电压降下来就能适合用户的使用。来就能适合用户的使用。变电站:主要作用变换电能电压变电站:主要作用变换电能电压和分配电能的场所,是联系发电和分配电能的场所,是联系发电厂和电力用户的中间环节厂和电力用户的中间环节变电站变电站水库水库GMM电力网电力网电力系统电力系统动力系统动力系统发电厂发电厂水轮机水轮机 发电机发电机变电所变电所升压变压器升压变压器输电
12、线路输电线路变电所变电所降压变压器降压变压器用户用户用电设备用电设备电力网电力网:各种电压的变电所及输配电线路组成的统一体。:各种电压的变电所及输配电线路组成的统一体。电力系统电力系统:由发电厂中的电气部分、各类变电所及输电、配电线:由发电厂中的电气部分、各类变电所及输电、配电线路及各种类型的用电器组成的统一体。路及各种类型的用电器组成的统一体。动力系统动力系统:电力系统加上各类型发电厂中的动力部分就是动力系统。:电力系统加上各类型发电厂中的动力部分就是动力系统。数据采集和传输数据采集和传输v 电力网电力网:v 按电压等级的高低、供电范围的大小的分按电压等级的高低、供电范围的大小的分类类地方电
13、力网:电压等级在35kV及以下,供电半径在2050km以内区域电力网:电压等级在35kV以上(一般为110kV220kV),供电半径超过50km,联系较多发电厂的网络远距离输电网:电压等级为330kV500kV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 电力网电力网: 按电压等级分类:按电压等级分类:低压低压网网:电压等级在:电压等级在1kV以下;以下;中压网中压网:110kV;高压网高压网:高于:高于10kV、低于、低于330kV;超高压网超高压网:低于:低于750kV;特高压网特高压网:1000kV及以上。及以上。 v一
14、、电力系统一、电力系统 发展简况(回顾上节内容)发展简况(回顾上节内容) 世界: 2600多年前,希腊人发现“电力”。 1831年,法拉第发现电磁感应定律,制成第一台发电机。 1866年德国人西门子制成第一个工业发电机。 1879年爱迪生发明了白炽灯泡。 1882 年,纽约曼哈顿地区投运的珍珠街发电厂被称为世界最早的发电厂,爱迪生建立。同年发给建成世界上第一个完整电力系统2 电力系统的发展简况及对它的基本要求电力系统的发展简况及对它的基本要求v一、电力系统一、电力系统 发展简况发展简况(回顾上节内容)(回顾上节内容) 世界: 早期直流发电机、直流送电、串联发电机以提高电压 1888年交流输电开
15、始使用,随后电压不断提升。 1891年三相变压器正式投入使用,近现代电力系统雏形出现。v一、电力系统一、电力系统 发展简况(回顾上节内容)发展简况(回顾上节内容) 中国: 可分为以下三个阶段 18821937年。 1882年7月26日上海第一台12KW机组发电,第一个电厂:上海电光公司(英国人建) 全国共有461个发电厂, 初步形成北京、天津、上海、南京、武汉、广州、南通等大、中城市的配电系统。v一、电力系统一、电力系统 发展简况(回顾上节内容)发展简况(回顾上节内容) 中国: 19371949年。 东北中部电力系统 东北南部电力系统 东北东部电力系统 冀北电力系统 1949年以来 截至201
16、1年底,全国发电装机容量10.5亿千瓦,超过美国成为世界第一电力装机大国,其中,水电2.3亿千瓦,火电7.6亿千瓦,核电1191万千瓦,风电4700万千瓦。低压直流电低压直流电三相交流电三相交流电高压直流高压直流 输电输电19世纪80年代以前、发电、输配电和 用电都 是直流。直流电压低,供电范围小,功率小,串联运行方式复杂,事故机会多。19世纪80年代后,生产技术发展,三相交流电应用。输电电压提高,输送容量和范围也进一步提高。供电更为可靠。但是高压交流输电所存在的感抗给输电带来了局限性。高压大容量可控硅整流器的制成为高压直流输电创造了条件。交流感抗的问题得到解决。适用于大容量、远距离输电。一、
17、电力系统一、电力系统 发展简况(回顾上节内容)发展简况(回顾上节内容)由各小系统联合而成的联合大系统的特点由各小系统联合而成的联合大系统的特点优点优点:(1)、提高了供电的可靠性、提高了供电的可靠性(2)、提高了电能的质量、提高了电能的质量(3)、可以减少系统备用容量、提高设备利用率、可以减少系统备用容量、提高设备利用率(4)、便于采用大容量机组,技术经济性能好、便于采用大容量机组,技术经济性能好(5)、可以合理利用动力资源,提高了系统运行的经济性、可以合理利用动力资源,提高了系统运行的经济性缺点缺点 :一旦发生事故容易波及彼此。一旦发生事故容易波及彼此。 发展趋势:从小系统发展趋势:从小系统
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