电力基础知识

电力行业基础知识

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目的与目标 了解电力生产的基础知识 了解电力行业的改革趋向 了解电力企业的管理模式 了解电力系统常见系统的概念

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课程概述 电力生产的基础知识 电力行业的改革与重组 电力行业的企业管理模式 常见系统的基本概念

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电能与电力行业电能电能是能量的一种表现形式，它有许多优点。 电能是能量的一种表现形式，它有许多优点。 首先，它可以简便的转换成其它形式的能量。 首先，它可以简便的转换成其它形式的能量。 其次，它还可以经过高压输电线路，方便、快速、 其次，它还可以经过高压输电线路，方便、快速、经济的输送很远的 距离，供给远方用电。 距离，供给远方用电。

电力行业的任务电力行业的根本任务就是：把一次能源(水力、风力、煤炭、石油、 电力行业的根本任务就是：把一次能源(水力、风力、煤炭、石油、 天然气、核能等)转换成二次能源(电能), ),并经过电网将其输送和 天然气、核能等)转换成二次能源(电能),并经过电网将其输送和 分配给电力用户， 分配给电力用户，用户使用各种用电设备将电能再转换成其它形式的 能量加以使用。 能量加以使用。

电力行业的组成电力生产与使用过程可以分为 发电、输电、配电、用电(供电)四个环节。 发电、输电、配电、用电(供电)四个环节。

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电力行业的特点电能不能大量储存电能的生产、输送和消费实际上是同时进行的， 电能的生产、输送和消费实际上是同时进行的，发电设备任何时刻 生产的电能必须等于该时刻用电设备消费与输送中损耗电能之和， 生产的电能必须等于该时刻用电设备消费与输送中损耗电能之和， 而且这一数值还随时间不断变化。 而且这一数值还随时间不断变化。

发、输、配、供各环节组成统一的不可分割的整体由于电能不能大量储存，必须保持电能生产、输送、 由于电能不能大量储存，必须保持电能生产、输送、消费流程的连 续性，由这些环节组成的统一整体——电力系统，是不可分割的。 电力系统， 续性，由这些环节组成的统一整体 电力系统 是不可分割的。

电能生产、输送、 电能生产、输送、消费工况的改变十分迅速发电机、变压器、电力线路、 发电机、变压器、电力线路、用电设备的投入或退出都在一瞬间完 所以，电能生产、输送、消费工况的改变十分迅速。 成，所以，电能生产、输送、消费工况的改变十分迅速。

对电能质量的要求颇为严格电压的大小、频率偏离要求值过多， 电压的大小、频率偏离要求值过多，都有可能导致用电设备工作不

正常、产生废品、损坏设备，甚至大面积停电。因此，对电压大小、 正常、产生废品、损坏设备，甚至大面积停电。因此，对电压大小、 频率的偏移都有一定的限额。而且，由于系统工况时刻变化， 频率的偏移都有一定的限额。而且，由于系统工况时刻变化，这些 偏移量是否总在限额之内，需要经常监测，要求颇严。 偏移量是否总在限额之内，需要经常监测，要求颇严。

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电力生产的基本要求保证可靠地持续供电供电的中断将使生产停顿、生活混乱，甚至危机人身与设备安全， 供电的中断将使生产停顿、生活混乱，甚至危机人身与设备安全， 形成十分严重的后果。 形成十分严重的后果。停电给国民经济造成的损失远远超过电力系 统本身的损失。因此，电力系统运行首先要满足可靠、 统本身的损失。因此，电力系统运行首先要满足可靠、持续供电的 要求。 要求。

保证良好的电能质量

第一级负荷：对这一级负荷中断供电， 第一级负荷：对这一级负荷中断供电，

将造成人身事故、设备损坏，使生产秩序 将造成人身事故、设备损坏， 电力系统中各种发、 电力系统中各种发、输、配电设备和用电设备一般都是按额定频率 长期不能恢复，人民生活发生混乱等。 长期不能恢复，人民生活发生混乱等。

与各种电压等级设计的。 与各种电压等级设计的。任何频率和电压的偏移都将影响这些设备 对这一级负荷中断供电， 第二级负荷：对这一级负荷中断供电，将 的运行性能和效率，或进一步影响产品的质量、 的运行性能和效率，或进一步影响产品的质量、数量及电气设备的 使人民生活受到影响。 造成大量减产、使人民生活受到影响。 使用寿命。所以， 使用寿命。所以，规定了频率与电压质量标准并严格进行考核 。 第三级负荷：所有不属于第一、第二级的 所有不属于第一、 保证系统运行的经济性 电能生产的规模很大， 电能生产的规模很大，消耗的一次能源在国民经济一次能源总消耗 中占的比重约为1/3,而且电能在变换、输送、 中占的比重约为 ，而且电能在变换、输送、分配时的消耗绝对 值也相当可观。因此，降低每生产一度电所消耗的能源和降低变换、 值也相当可观。因此，降低每生产一度电所消耗的能源和降低变换、 输送、分配时的损耗， 输送、分配时的损耗，有极重要的意义 。负荷，如工厂的附属车间、小城镇等。 负荷，如工厂的附属车间、小城镇等。

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电力行业的构成动力系统 动力部分 电力系统 电力网络 发电机 变压器 水 电 站 水 库 水轮机 电动机 水轮机 汽轮机

火 电 站

锅 炉 锅 炉 核反应堆 核反应堆

电灯

汽轮机

核 电 站

汽轮机

汽轮机 发电机 变压器

发电环节

输电环节

配电环节

供电环节

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电力行业的组成---发电环节发电环节主要是指各种发电厂。 主要是指各种发电厂。 根据其发电方式所利用能 源的不同， 源的不同，可分为火力发 水力发电、 电、水力发电、核能发电 以及其它发电方式( 以及其它发电方式(地热 发电、风力发电、 发电、风力发电、太阳能 发电)等多种。 发电)等多种。14% 2%

2003年全国电力行业发电数据 单位亿千瓦时) 2003年全国电力行业发电数据(单位亿千瓦时)月份 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 总计 比例 核电 31.25 25.81 32.5 25.12 26.05 34.14 42.79 39.55 43.31 44.09 40.42 28.89 413.92 2.26% 火电 1247.51 1046.84 1313.43 1214.6 1165.25 1174.81 1372.39 1394.68 1242.01 1278.17 1377.71 1501.22 15328.62 83.86% 水电 154.8 140.84 155.66 188.06 232.05 256.56 265.81 269.01 266.52 248.29 186.58 172.68 2536.86 13.88% 总计 1433.56 1213.49 1501.59 1427.78 1423.35 1465.51 1680.99 1703.24 1551.84 1570.55 1604.71 1702.79 18279.4 100%

84%

数据来源： 数据来源：国家电力信息网

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电力行业的组成---发电环节火力发电– 是指用煤 包括用油与天然气)为燃料的发电厂。 是指用煤(包括用油与天然气 为燃料的发电厂 包括用油与天然气 为燃料的发电厂。 一般分为火电与热电两种。 一般分为火电与热电两种。

水力发电

功的蒸汽排入凝汽器中冷却成水，又重 功的蒸汽排入凝汽器中冷却成水， 新送回锅炉开始新的循环。 新送回锅炉开始新的循环。 核能发电 热电厂： 热电厂：在热电厂中， 堤坝式： 在热电厂中，与火电厂不同的 – 是利用核裂变能发电的发电厂堤坝式：在河床上游修建拦河大坝 是利用核裂变能发电的发电厂。 。 是要从汽轮机中抽出一部分做过功的蒸 将水积蓄起来，抬高上游水位， ,将水积蓄起来，抬高上游水位， 首先将核裂变能转化为热能，再按火力发电的方式， 首先将核裂变能转化为热能，再按火力发电的方式，将热能转变为 供给热能用户(如冬季供暖 如冬季供暖)。 汽，供给热能用户 如冬季供暖 。其它蒸 形成发电能力。 形成发电能力。 电能。它的原子核反应堆相当于火力发电中的锅炉。 电能。它的原子核反应堆相当于火力发电中的锅炉。 ,又重新送 汽仍排入凝汽器中冷却成水， 汽仍排入凝汽器中冷却成水 引水式： 引水式：一般建筑在山区水流湍急 回锅炉开始新的循环。 回锅炉开始新的循环。

火电厂：在火电厂，燃料在锅炉燃烧， 火电厂：在火电厂，燃料在锅炉燃烧， 水被加热后产生的蒸汽全部都送到汽轮 – 是指

把水的位能和动能转变成电能的发电厂。 是指把水的位能和动能转变成电能的发电厂。 汽轮机带动发电机发出电能。 机，汽轮机带动发电机发出电能。做完 一般分为堤坝式与引水式。 一般分为堤坝式与引水式。

其它方式

的河道上或河床坡度较陡的地方， 的河道上或河床坡度较陡的地方， 不需要修建拦河大坝， 不需要修建拦河大坝，由引水渠道 – 是指利用其它形式一次能源发电的方式。 是指利用其它形式一次能源发电的方式。 将上游的水引来发电。 将上游的水引来发电。 主要有地热发电、风力发电、太阳能发电、潮汐发电等。 主要有地热发电、风力发电、太阳能发电、潮汐发电等。

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火力发电机组原则性示意图输煤皮带 过热蒸汽 汽包 过热器 下 降 管

煤斗 变压器 水 冷 壁

省煤器

煤粉 分离器 汽轮机 凉水塔 发电机

排粉机 空气 预热器

喷 燃 器 凝汽器 磨煤机 联箱

空气 送风机

除 尘 器

引风机

循环水泵 除氧器 渣斗

冲灰沟 给水

凝结水泵 低压加热器 给水泵 给水泵 高压加热器

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电力行业的组成---输 配 供电环节、 、

输电环节主要是指各种枢纽变电所、中间变电所。 主要是指各种枢纽变电所、中间变电所。 枢纽变电所：是连接电力系统高压和中压的部分，汇集多个电源，电压 枢纽变电所：是连接电力系统高压和中压的部分，汇集多个电源， 等级为330—500kV的变电所。如果停电，将引起系统解列，甚至瘫痪。 的变电所。 等级为 的变电所 如果停电，将引起系统解列，甚至瘫痪。 中间变电所：主要以交换电能为主，或使长距离输电线路分段，一般汇 中间变电所：主要以交换电能为主，或使长距离输电线路分段， 个电源， 集2-3个电源，电压等级为 个电源 电压等级为220—330kV,同时又降压供给当地用电，即 ，同时又降压供给当地用电， 在电网中主要起中间环节的作用。如果停电，将引起区域电网解列。 在电网中主要起中间环节的作用。如果停电，将引起区域电网解列。

配电环节主要是指各种地区变电所。它们是向地区用户供电为主的变电所， 主要是指各种地区变电所。它们是向地区用户供电为主的变电所，是一 个地区或城市的主要变电所，电压等级一般为110—220kV,它们停电后， 个地区或城市的主要变电所，电压等级一般为 ，它们停电后， 仅影响该地区的供电。 仅影响该地区的供电。

供电环节主要是指各种终端变电所。它们在输电线路的终端， 主要是指各种终端变电所。它们在输电线路的终端，经降压后直接向用 户供电，电压等级一般为110kV以下。如果停电，只是用户受到损失 。 以下。 户

供电，电压等级一般为 以下 如果停电，

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电网的基本知识 电网按电压等级的高低分层，按负荷密度的地域分区； 电网按电压等级的高低分层，按负荷密度的地域分区； 不同容量的发电厂和用户应分别接入不同电压等级的电网； 不同容量的发电厂和用户应分别接入不同电压等级的电网； 大容量助理电厂应接入主网，较大容量的电厂应接入较高 大容量助理电厂应接入主网， 压的电网，容量较小的可接入较低电压的电网。 压的电网，容量较小的可接入较低电压的电网。 配电网应按地区划分，一个配电网担任分配一个地区的电 配电网应按地区划分， 力及向该地区供电的任务。 力及向该地区供电的任务。 配电网之间通过输电网发生联系。 配电网之间通过输电网发生联系。 不同电压等级的电网的纵向联系通过输电网逐级降压形成。 不同电压等级的电网的纵向联系通过输电网逐级降压形成。 电力系统之间通过输电线连接，形成互联电力系统。连接 电力系统之间通过输电线连接，形成互联电力系统。 两个电力系统的输电线称为联络线。 两个电力系统的输电线称为联络线。

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电网/电力系统的描述对电力系统的描述与认识主要通过：基本参量和接线图 基本参量 总装机容量该区域电网中实际安装的发电机组 额定有功功率的总和。 额定有功功率的总和。

结线图 地理结线图主要显示该电力系统中发电厂、 主要显示该电力系统中发电厂、 变电所的地理位置， 变电所的地理位置，电力线路的 路径，以及它们相互间的联结。 路径，以及它们相互间的联结。

年发电量该电网中所有发电机组全年实际发 出电能的总和。 出电能的总和。

电气结线图主要显示该电力系统中发电机、 主要显示该电力系统中发电机、 变压器、母线、断路器、电力线 变压器、母线、断路器、 路等主要电机、电器、 路等主要电机、电器、线路之间 的电器结线。 的电器结线。

最大负荷在规定统计时间内(如一天、一月、 在规定统计时间内(如一天、一月、 一年),该电网总有功功率负荷的 一年),该电网总有功功率负荷的 ), 最大值。 最大值。

额定频率 最高电压等级该电网中最高电压等级电力线路的 额定电压。 额定电压。

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变电站——作用/类别/规模作用：汇集和分配电力、控制操作、升降电压类别 作用升压变电站(电厂附近) 升压变电站(电厂附近) 降压变电站(负荷中心附近) 降压变电站(负荷中心附近) 枢纽变电站(汇集多个电源) 枢纽变电站(汇集多个电源)

规模 电压等级35KV 110KV 220KV 330KV 500KV

管理形式有人值守

无人值守

结构形式屋外(高压) 屋外(高压) 屋内(居民密集区、污秽严重区) 屋内(居民密集区、污秽严重区)

变压器总容量 出线回路数

地理条件地面 地下(洞内) 地下(洞内)

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输电线路和配电线路标准电压等级(kV) 输送容量(MV A) 配电 线路 输 电 线 路 10 35 110 220 330 500 750 0.2~2 2~15 10~50 100~500 200~800 1000~1500 2000~2500 输送距离(km) 6~20 20~50 50~150 100~300 200~600 150~850 500以上

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一次系统与二次系统一次系统 一次设备：是指直接生产、输 一次设备：是指直接生产、 送和分配电能的高电压、 送和分配电能的高电压、大电 流的设备。包括发电机、 流的设备。包括发电机、变压 断路器、隔离开关、 器、断路器、隔离开关、电力 电缆、母线、输电线、电抗器、 电缆、母线、输电线、电抗器、 避雷器、高压熔断器、 避雷器、高压熔断器、电流互 感器、电压互感器等。 感器、电压互感器等。 一次接线：是指由一次设备连 一次接线： 接在一起构成的电路， 接在一起构成的电路，称为一 次接线或主接线。 次接线或主接线。

二次系统 二次设备：是指对一次设备进 二次设备： 行监察、控制、测量、调整、 行监察、控制、测量、调整、 和保护的低电压设备。 和保护的低电压设备。包括测 量仪表、控制与信号器具、 量仪表、控制与信号器具、继 电保护装置、自动远动装置、 电保护装置、自动远动装置、 操作电源、控制电缆、 操作电源、控制电缆、溶断器 等。 二次接线：是指由二次设备互 二次接线： 相连接构成的电路， 相连接构成的电路，又称为二 次回路。 次回路。

二次系统的基本任务：反映一次设备的工作状况，控制一次设备；当一次设备发生故障时，能将故障部分迅速退出工作，以保持 电力系统处在最佳或安全运行状态。