1、電氣工程概論,1,第3章 電力系統(tǒng)及其自動化技術,電氣工程概論,2,3.1 電力系統(tǒng)發(fā)展簡史,一次能源：植物能源（柴草等）、礦物能源（煤、油、天然氣等）、可再生能源（水、風、潮汐、地熱、太陽能等）及核能（核裂變、核聚變）。 二次能源：由一種或多種一次能源經過轉換或加工得到的能源產品，二次能源更具優(yōu)越性,其利用效率高、清潔、方便。 電能是一種被極其廣泛地應用的二次能源。電能可以方便地轉換成機械能、光能等其他形式的能量供人們使用。電能已成為工業(yè)、農業(yè)、交通運輸、國防科技及人民生活等各方面不可缺少的能源。,電氣工程概論,3,311 電力工業(yè)簡介,電力工業(yè)主要生產環(huán)節(jié),發(fā)電 利用各種能源資源，生產電能

2、。,電力工業(yè)還包括以下環(huán)節(jié)：規(guī)劃、勘測設計、施工建設、運行調度、維護改造、安全監(jiān)察、科研開發(fā)、設備制造、教育培訓、法規(guī)標準、電力營銷（電力市場）等等。,電氣工程概論,4,歐美電力發(fā)展史,電氣工程概論,5,歐美電力發(fā)展史（續(xù)）,電氣工程概論,6,歐美電力發(fā)展史（續(xù)）,電氣工程概論,7,減小損耗的最合理的途徑就是提高電壓。 輸電技術全部發(fā)展史的特征便是不斷提高線路電壓。,歐美電力發(fā)展史（續(xù)）,電氣工程概論,8,新中國成立前的我國電力工業(yè) 中國的電力工業(yè)始于1882年，至今年已有124年的歷史； 新中國成立前，全國發(fā)電裝機容量僅為184.86萬千瓦，年發(fā)電量只有43.1億千瓦時，分別居當時世界第21

3、位和第25位； 輸電電壓很低，輸電電壓等級繁多，全國沒有形成統(tǒng)一的電壓級標準。,中國電力工業(yè)發(fā)展史,電氣工程概論,9,電氣工程概論,10,從1882年到1949年新中國成立，其間67年,基本狀況是一個十分落后的百孔千瘡的破爛攤子，電廠凋零，設備殘缺，電網(wǎng)癱瘓，運行維艱，技術水平相當落后，與發(fā)達國家差距較大。,1949年南京電廠護廠勝利合影,電氣工程概論,11,新中國成立后的我國電力工業(yè) 1949年新中國成立，我國電力工業(yè)迅速發(fā)展。到1978年，全國電力裝機容量已達5712千瓦，比1949年增長近30倍；年發(fā)電量2566億千瓦時，增長近59倍。 1987年，裝機容量達億千瓦； 1995年，裝機容

4、量達2億千瓦； 2000年，裝機容量達3億千瓦； 2004年，裝機容量達4億千瓦。,中國目前電力系統(tǒng)現(xiàn)狀與展望,（1）電源建設 “十一五”期間，我國發(fā)電裝機和發(fā)電量年均增長率分別為10.5%、10.34%。2009年，發(fā)電裝機容量到年達到8.6億千瓦。發(fā)電量到達到3.43萬億千瓦時。世界第一。 2012年，全國發(fā)電裝機裝機容量已經達到11.4億千瓦，同比增長7.8%；全國發(fā)電量達到4.94萬億千瓦時,同比增長4.52%。,電氣工程概論,12,（2）電網(wǎng)規(guī)模 2009年底，全國220 kV及以上輸電線路回路長度39.94萬千米，比上年增長11.29%；220 kV及以上變電設備容量17.62億千

5、伏安，比上年增長19.40%。 “十一五”期間，我國建成了世界上電壓等級最高、輸電容量最大的1000 kV高壓交流試驗示范工程和世界上第一個800 kV云廣特高壓直流輸電示范工程。 我國電網(wǎng)規(guī)模已經超過美國，躍居世界首位。,電氣工程概論,13,電氣工程概論,14,3.2 電力系統(tǒng)簡介,1.電力系統(tǒng)的功能與作用 電力系統(tǒng)是由發(fā)電、變電、輸電、配電、用電等設備和相應的輔助系統(tǒng)，按規(guī)定的技術和經濟要求組成的一個同一系統(tǒng)。 發(fā)電、變電、輸電、配電、用電等設備稱為電力主設備，也稱為一次設備，由主設備構成的系統(tǒng)稱為主系統(tǒng)，也稱為一次系統(tǒng)； 測量、監(jiān)視、控制、繼電保護、安全自動裝置、通信，以及各種自動化系統(tǒng)

6、等用于保證主系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、正常運行的設備稱為二次設備，二次設備構成的系統(tǒng)稱為輔助系統(tǒng)，也稱為二次系統(tǒng)。,電氣工程概論,15,電力系統(tǒng)的基本任務是安全、可靠、優(yōu)質、經濟地生產、輸送與分配電能，滿足國民經濟和人民生活需要。 為了發(fā)揮電力系統(tǒng)的功能和作用，應滿足以下基本要求： 滿足用戶需求； 安全可靠性要求； 經濟性要求； 環(huán)保和生態(tài)要求。,電氣工程概論,16,2.現(xiàn)代電力系統(tǒng)的特點 電力系統(tǒng)技術上的發(fā)展是以“大機組、大電網(wǎng)、高電壓、高度自動化”為特征來描述； 數(shù)字化、網(wǎng)絡化、信息化、智能化技術日益提高電力系統(tǒng)的自動化水平； 潔凈煤技術、水電開發(fā)、核電的發(fā)展越來越得到重視，新能源的開發(fā)利用，特別是

7、可再生能源的開發(fā)利用也是現(xiàn)代電力技術的發(fā)展趨勢； 建立健全的電力市場機制是提高效率、降低成本，促進電力資產的合理利用與發(fā)展的有效保證。,電氣工程概論,17,3.電力資源與負荷 我國一次能源蘊藏量較為豐富，煤炭資源總蘊藏量為2.6萬億噸，列世界第2位；水力資源蘊藏量有6.76108kW，其中可供開發(fā)的就有3.7108kW，居世界首位；其他如石油、核料、風能、太陽能、地熱等能源也較豐富。 中國資源的分布（西部為主）、中國能源的結構（水、煤為主）、中國經濟的發(fā)展格局（東部領先）決定了中國電網(wǎng)的發(fā)展格局：西電東送、南北互供、全國聯(lián)網(wǎng)。,電氣工程概論,18,電力系統(tǒng)的負荷按供電可靠性分為三類： 一級負荷

8、：對一級負荷中斷供電，將可能造成生命危險、損壞設備、破壞生產過程，使大量產品報廢，給國民經濟造成重大損失，使市鎮(zhèn)生活發(fā)生混亂。 二級負荷：對二級負荷停止供電，將造成大量減產，交通停頓，使城鎮(zhèn)居民生活受到影響。 三級負荷：不屬于一、二級負荷的其他負荷。,電氣工程概論,19,4.電力系統(tǒng)構成 電力系統(tǒng)是由發(fā)電廠、輸配電系統(tǒng)及負荷組成的統(tǒng)一整體，通常覆蓋廣闊的地域。,電氣工程概論,20,電氣工程概論,21,電氣工程概論,22,5.電力系統(tǒng)設備 一次設備是指電力系統(tǒng)中發(fā)電、變電、輸電、配電、用電等設備的總稱； 包括：發(fā)電設備、輸電設備、變電設備、配電設備、用電設備等。 二次設備是指電力系統(tǒng)中用來測量、

9、監(jiān)視、控制、繼電保護、安全自動裝置、通信，以及各種自動化系統(tǒng)等用于保證主系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、正常運行的設備。 包括測量儀表、控制裝置、繼電保護及自動裝置、直流電源設備等。,電氣工程概論,23,6.交流系統(tǒng)與直流系統(tǒng) 直流電是指電流的大小相對于時間是恒定的，方向也不改變。 交流電是指電流的大小及方向隨時間做周期性變化。通常交流電是指按正弦規(guī)律變化的。,電氣工程概論,24,電氣工程概論,25,直流輸電系統(tǒng)示意圖,電氣工程概論,26,7.電力系統(tǒng)的運行 電力系統(tǒng)的基本參量： 電壓、電流、阻抗（電阻、電抗、容抗）、功率（有功功率、無功功率）、頻率等。,電氣工程概論,27,交流電路的功率,電氣工程概論,28,純電感電路