3電氣工程概論電力系統(tǒng)及其自動化技術(shù)

1、第3章 電力系統(tǒng)及其自動化技術(shù) 1電氣工程概論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(fēng)、潮汐、地?zé)?、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(jīng)過轉(zhuǎn)換或加工得到的能源產(chǎn)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(yīng)用的二次能源。電能可以方便地轉(zhuǎn)換成機械能、光能等其它形式的能量供人們使用。電能已成為工業(yè)、農(nóng)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。2電氣工程概論311 電力工業(yè)簡介電力工業(yè)主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)輸電電力的輸送發(fā)電利用各種能源資源，生產(chǎn)電能。變電電壓等級的變換配電電

2、能的分配供給用電電能消費電力工業(yè)還包括以下環(huán)節(jié)：規(guī)劃、勘測設(shè)計、施工建設(shè)、運行調(diào)度、維護改造、安全監(jiān)察、科研開發(fā)、設(shè)備制造、教育培訓(xùn)、法規(guī)標準、電力營銷（電力市場）等等。3電氣工程概論1800年伏打發(fā)明第一個化學(xué)電池，人們開始獲得連續(xù)的電流1831年法拉第制造了最早的發(fā)電機法拉第盤1866年西門子制成第一臺使用電磁鐵的自激式發(fā)電機1870年格拉姆制成了環(huán)形電樞自激發(fā)電機供工廠電弧燈用電1875年巴黎北火車站建成世界上第一個火電廠，用直流發(fā)電供附近照明1879年舊金山建成世界上第一座商業(yè)發(fā)電廠，兩臺發(fā)電機共22盞電弧燈。同年先后在法國和美國裝設(shè)了試驗性電弧路燈1879年愛迪生發(fā)明白熾燈1881年

3、英國建成了世界上第一座小型水電站1882年愛迪生在紐約建成世界上第一座正規(guī)發(fā)電廠歐美電力發(fā)展史4電氣工程概論1882年法國人德普勒在慕尼黑博覽會上表演了電壓為15002000V的直流發(fā)電機組經(jīng)57km線路驅(qū)動電動泵1884年英國人制造了第一臺汽輪機1885年制成交流發(fā)電機和變壓器，1886年3月在馬薩諸塞州的大巴林頓建立了第一個交流送電系統(tǒng)，電源側(cè)升壓至3000V，經(jīng)1.2km到受端降壓至500V，顯示了交流輸電的優(yōu)越性1891年德國在勞芬電廠安裝了第一臺三相100kW交流發(fā)電機，通過第一條三相輸電線路送電至法蘭克福1894年建成利亞加拉大瀑布水電站。1896年采用三相交流輸電送至35km外的

4、布法羅。結(jié)束了1880年來交、直流電優(yōu)越性的爭論。1903年威斯汀豪斯電氣公司裝設(shè)了第一臺5000kW汽輪發(fā)電機組，標志著通用汽輪機組的開始。歐美電力發(fā)展史（續(xù)）5電氣工程概論1916年美國建成第一條90km的132kV線路1922年美國在加州建成第一條220kV線路二戰(zhàn)后美國于1955、1960、1963、1970和1973等年份分別制成并投運30、50、100、115和130萬千瓦汽輪發(fā)電機組1954年瑞典首先建成了380kV線路，采用2分裂導(dǎo)線，距離960km，將北極圈內(nèi)的Harspranget水電站電力送至瑞典南部。1954年前蘇聯(lián)建成第一座核電站，1973年法國制成120萬kW核反應(yīng)

5、堆1964年美國建成第一條500kV交流輸電線路1965年加拿大建成第一條765kV交流輸電線路歐美電力發(fā)展史（續(xù)）6電氣工程概論1965年蘇聯(lián)建成第一條400kV的470km直流輸電線路，送電75萬千瓦1970年美國建成400kV的1330km直流輸電線路，送電144萬千瓦1989年蘇聯(lián)建成第一條最高電壓1150kV的1900km交流輸電線路減小損耗的最合理的途徑就是提高電壓。輸電技術(shù)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)）7電氣工程概論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，

6、年發(fā)電量只有43.1億kWh，分別居當(dāng)時世界第21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8電氣工程概論1882年英籍商人R.W.Little等創(chuàng)辦上海電氣公司，安裝1臺16馬力蒸汽發(fā)電機組，裝設(shè)了15盞弧光燈。1882年7月26日下午7時，電廠開始發(fā)電。1912年中國第一座水電站在云南昆明石龍壩水電站建成，裝機容量為2240kW。同年建成電壓為23kV從石龍壩水電站到昆明的輸電線路。1917年建成中國第一臺變壓器、8kW直流發(fā)電機、60A電鍍用直流發(fā)電機，1926年制成中國第一臺150kW交流同步三相發(fā)電機。1949年前平津唐地區(qū)發(fā)電裝機

7、共14.66萬kW，77kV輸電線路共350km，其余為33kV及以下電壓輸電和配電。工業(yè)最集中的華東地區(qū)三省一市、華中地區(qū)四省全部為孤立電網(wǎng)。9電氣工程概論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。10電氣工程概論目前基本上進入大電網(wǎng)、大電廠、大機組、高電壓輸電、高度自動控制的新時代。 全國總裝機4億kW（2004年4月) ，發(fā)

8、電量為18000億kWh （2003年底）均居世界第二位；2007年，全國總裝機達7.13億kW， 發(fā)電量達到32559 億kWh。11電氣工程概論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(shè)備和相應(yīng)的輔助系統(tǒng)，按規(guī)定的技術(shù)和經(jīng)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(shè)備稱為電力主設(shè)備，也稱為一次設(shè)備，由主設(shè)備構(gòu)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)等用于保證主系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、正常運行的設(shè)備稱為二次設(shè)備，二次設(shè)備構(gòu)成的系統(tǒng)稱為輔助系統(tǒng)，也稱為二次系統(tǒng)。12電氣工程概論

9、 電力系統(tǒng)的基本任務(wù)是安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟地生產(chǎn)、輸送與分配電能，滿足國民經(jīng)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(yīng)滿足以下基本要求：滿足用戶需求；安全可靠性要求；經(jīng)濟性要求；環(huán)保和生態(tài)要求。13電氣工程概論2、現(xiàn)代電力系統(tǒng)的特點 電力系統(tǒng)技術(shù)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(luò)化、信息化、智能化技術(shù)日益提高電力系統(tǒng)的自動化水平；潔凈煤技術(shù)、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，特別是可再生能源的開發(fā)利用也是現(xiàn)代電力技術(shù)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(chǎn)的合理利用與發(fā)展的有效保證。14電氣工程

10、概論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2.6億萬噸，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(fēng)能、太陽能、地?zé)岬饶茉匆草^豐富。中國資源的分布（西部為主）、中國能源的結(jié)構(gòu)（水、煤為主）、中國經(jīng)濟的發(fā)展格局（東部領(lǐng)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)。15電氣工程概論 電力系統(tǒng)的負荷按供電可靠性分為三類：一級負荷：對一級負荷中斷供電，將可能造成生命危險、損壞設(shè)備、破壞生產(chǎn)過程，使大量產(chǎn)品報廢，給國民經(jīng)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

11、成大量減產(chǎn)，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。16電氣工程概論4、電力系統(tǒng)構(gòu)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。發(fā)電廠輸電線路配電線路變壓器變壓器用戶220kV10kV380V12kV17電氣工程概論500kV小型燃氣輪機水庫核島鍋爐23kV500kV500kV500kV500kV500kV500kV500kV500kV220kV220kV220kV110kV10kV380V/220V10kV供配電系統(tǒng)區(qū)域電力系統(tǒng)18電氣工程概論水電廠核電廠火電廠工廠電氣鐵路風(fēng)電地區(qū)變電所配電變電所居民區(qū)輸電線路居民配電線路110

12、500變電站500kV10kV樞紐變電所110kV19電氣工程概論5、電力系統(tǒng)設(shè)備一次設(shè)備是指電力系統(tǒng)中發(fā)電、變電、輸電、配電、用電等設(shè)備的總稱； 包括：發(fā)電設(shè)備、輸電設(shè)備、變電設(shè)備、配電設(shè)備、用電設(shè)備等。二次設(shè)備是指電力系統(tǒng)中用來測量、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)等用于保證主系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、正常運行的設(shè)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(shè)備等。20電氣工程概論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。電壓時間0-+a. 直流電

13、壓時間0-+b. 交流21電氣工程概論三相降壓變壓器三相升壓變壓器三相發(fā)電機三相輸電線路三相電動機簡化 22電氣工程概論交流系統(tǒng)I直流輸電線路交流系統(tǒng)II換流站I換流站IIId+-+-直流輸電系統(tǒng)示意圖23電氣工程概論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。電流電壓B相波形C相波形A相波形時間024電氣工程概論功率電壓電流0時間瞬時功率平均功率有功功率無功功率視在功率交流電路的功率25電氣工程概論發(fā)電廠類型水力發(fā)電廠徑流式壩后式河床式抽水蓄能火力發(fā)電廠凝汽式熱電廠3.3 發(fā)電廠 核電廠壓水堆重水堆新能源發(fā)電太陽能風(fēng)力地?zé)?/p>

14、潮汐26電氣工程概論 火力發(fā)電廠 蒸汽管道汽輪機儲煤場煙囪輸煤皮帶升壓站鍋爐江河或水庫冷凝器發(fā)電機冷卻水 火力發(fā)電廠是利用煤、油、天然氣、油頁巖等為燃料的發(fā)電廠。按照發(fā)電方式可分為汽輪機發(fā)電、燃氣輪機發(fā)電、內(nèi)燃機發(fā)電、燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電、供電又供熱的“熱電聯(lián)產(chǎn)”的熱電廠。27電氣工程概論火電機組現(xiàn)狀大機組比重小 2000年100MW及以下機組的容量占火電機組容量31.7%火電廠煤耗高 2003年供電煤耗率平均為380g/kWh，約比世界先進水平差50g/kWh火電機組品種單一 火電機組中95%是常規(guī)的燃煤火電機組28電氣工程概論制約因素石油、天然氣資源量不足一次能源消費以煤炭為主，約占75%

15、，煤電占總發(fā)電量的80%以上環(huán)境問題大氣煙塵溫室效應(yīng)酸雨29電氣工程概論水力發(fā)電廠 發(fā)電站電力網(wǎng)水庫河流大壩進水口發(fā)電機水輪機 水力發(fā)電廠是利用河流、水庫的水位能來發(fā)電的電廠。按照取水方式的不同，分為徑流式、壩后式、河床式、抽水蓄能電廠。30電氣工程概論三峽工程簡介三峽工程位于長江西陵峽中段，湖北宜昌三斗坪，距宜昌約45km三峽壩頂高程 185m，初期蓄水位 139m，正常蓄水位175m，壩頂全長1983m；三峽左岸電站2003年首批6臺機組發(fā)電， 2004年又有4臺機組發(fā)電，計劃2012年全部建成投產(chǎn)；三峽工程是世界最大規(guī)模的水電樞紐工程，也是治理長江的關(guān)鍵工程，具有防洪、發(fā)電、航運、灌溉等

16、綜合效益；31電氣工程概論三峽電站分為左岸電站，右岸電站及右岸地下電站等個獨立電站；左岸電站裝機14臺，右岸電站裝機12臺，計劃地下電站裝機 6 臺（預(yù)留擴建）；單機容量 700/756 MW，總裝機容量（只計地上電站）18.2/19.656 GW；初期139m水位是單機發(fā)電功率500MW供電范圍：華東、廣東、華中（含重慶以及通過華中電網(wǎng)向華北電網(wǎng)送電） ；三峽電站年發(fā)電量 84.7/91.5 TWh （只計地上電站） ；32電氣工程概論熱交換器反應(yīng)堆核心控制棒將熱量帶出反應(yīng)堆的冷卻劑汽輪發(fā)電機組冷凝器電能冷卻塔排出的余熱核電廠 原子能發(fā)電廠是用核燃料在反應(yīng)堆中受控核裂變轉(zhuǎn)化為熱能，將水變?yōu)檎?/p>

17、汽推動汽輪機帶動發(fā)電機發(fā)電的電廠。33電氣工程概論中國核電站1991年，中國自主設(shè)計建設(shè)的第一座核電站秦山核電站建成投產(chǎn)；1994年建成大亞灣核電站；1996年開始，中國自主設(shè)計建設(shè)了秦山二期核電站；與國外合作建設(shè)了嶺澳核電站、秦山三期核電站和田灣核電站。截至2004年7月，共有9臺核電機組投入生產(chǎn)，總功率701萬千瓦。34電氣工程概論 新能源發(fā)電 新能源發(fā)電是利用太陽能、風(fēng)能、地?zé)?、潮汐、海浪、海洋溫差、沼氣、垃圾、燃料電池等能源生產(chǎn)電能的發(fā)電廠。35電氣工程概論太陽能發(fā)電利用太陽光能和熱能來生產(chǎn)電能就是太陽能發(fā)電。太陽能是人類取之不盡用之不竭的可再生能源。也是清潔能源，不產(chǎn)生任何的環(huán)境污染

18、。太陽能發(fā)電分光熱發(fā)電和光伏發(fā)電。在太陽能的有效利用當(dāng)中，大陽光伏發(fā)電技術(shù)是近些年來發(fā)展最快，最具活力的技術(shù)研究領(lǐng)域。 在太陽能光伏技術(shù)應(yīng)用中，尚待解決的技術(shù)問題還有很多，如：如何降低太陽能電池的生產(chǎn)成本；如何提高太陽能電池的光電轉(zhuǎn)化效率；高效率、低成本的電能儲存技術(shù)；如何實現(xiàn)太陽能電池的最佳輸出匹配等。36電氣工程概論太陽能光伏發(fā)電光伏發(fā)電是根據(jù)光生伏打效應(yīng)原理，利用太陽電池將太陽光能直接轉(zhuǎn)化為電能。不論是獨立使用還是并網(wǎng)發(fā)電，光伏發(fā)電系統(tǒng)主要由太陽電池板（組件）、控制器和逆變器三大部分組成，它們主要由電子元器件構(gòu)成，不涉及機械部件，所以，光伏發(fā)電設(shè)備極為精煉，可靠穩(wěn)定壽命長、安裝維護簡便。

19、 太陽能光伏發(fā)電的最基本元件是太陽電池（片），有單晶硅、多晶硅、非晶硅和薄膜電池等。 37電氣工程概論38電氣工程概論地?zé)岚l(fā)電廠地?zé)岚l(fā)電就是利用地表深處的地?zé)崮軄砩a(chǎn)電能。地球的內(nèi)部非常熱，其地心溫度大約為4000，熱能持續(xù)不斷地在流向地面，從地表輻射出去并消失在太空中。 地?zé)岚l(fā)電是利用地下熱水和蒸汽為動力源的一種新型發(fā)電技術(shù)，是一門新興的能源工業(yè)。地?zé)岚l(fā)電的基本原理與普通火力發(fā)電相似，也是根據(jù)能量轉(zhuǎn)換原理，首先把地?zé)崮苻D(zhuǎn)換為機械能，然后又把機械能變?yōu)殡娔堋，F(xiàn)在大量應(yīng)用的地?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)主要有兩大類：地?zé)嵴羝l(fā)電系統(tǒng)和雙循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)。另外，在研究的地?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)還有全流發(fā)電系統(tǒng)和干熱巖發(fā)電系統(tǒng)。目前

20、世界地?zé)岚l(fā)電中多數(shù)為地?zé)嵴羝l(fā)電，因為它技術(shù)成熟，運行安全可靠。 39電氣工程概論地?zé)岚l(fā)電廠40電氣工程概論風(fēng)力發(fā)電 風(fēng)力能源是由于太陽對大氣層造成的溫差和地球表面不規(guī)則而引起。利用風(fēng)力的動能就叫風(fēng)力發(fā)電。 我國風(fēng)能資源豐富，陸地理論儲量億千瓦，可 開發(fā)的裝機容量約.億千瓦，居世界首位，商業(yè)化、規(guī)?；l(fā)展?jié)摿薮?。全國累計安裝小型風(fēng)力發(fā)電機近萬臺，用作解決西部無電地區(qū)農(nóng)牧民生產(chǎn)生活用電。在廣東、福建、內(nèi)蒙古、新疆等地已建成個風(fēng)電場，總裝機容量近萬千瓦。41電氣工程概論潮汐發(fā)電站潮汐運動中蘊藏著巨大的能量。潮汐能的大小與水體大小及潮差大小有關(guān)；實驗表明，潮汐能量和海面的面積及潮差高度的平方成正比

21、；目前，利用潮汐發(fā)電是開發(fā)利用潮汐的主要方向。潮汐發(fā)電與水力發(fā)電的原理相似，潮汐發(fā)電是利用潮差來推動水輪機轉(zhuǎn)動，再由水輪機帶動發(fā)電機發(fā)電；潮汐發(fā)電必須選擇有利的海岸地形，修建潮汐水庫，漲潮時蓄水，落潮時利用其勢能發(fā)電；單庫單向型，只能在落潮時發(fā)電。單庫雙向型：在漲、落潮時都能發(fā)電。雙庫雙向型：可以連續(xù)發(fā)電，但經(jīng)濟上不合算，未見實際應(yīng)用。 42電氣工程概論全國潮汐能資源的理論蘊藏量為1.9108kw，可開發(fā)利用的裝機容量為2157104kw，可開發(fā)的年電量為618xl08kwh，占世界潮汐能總量的110。 中國沿海已建成9座小型潮汐電站，1980年建成的江廈潮汐電站是我國第一座雙向潮汐電站，也是

22、目前世界上較大的一座雙向潮汐電站，其總機容量為3200千瓦，年發(fā)電量為1070萬度。江廈潮汐試驗電站位于浙江省溫嶺縣江廈港的下游。該港為樂清灣北端的一個封閉式半日淺海潮港，平均潮差為5.08m，最大潮差達8.39m。它是我國最大的一座單庫雙向開發(fā)、生產(chǎn)和科研相結(jié)合的中間試驗電站。 43電氣工程概論3.4 電力網(wǎng) 電網(wǎng)的構(gòu)成和功能電力網(wǎng)絡(luò)由不同電壓等級的電力線路、變壓器和相應(yīng)的配電裝置構(gòu)成。電力網(wǎng)絡(luò)的功能是輸送和分配電能并進行電壓變換。電力網(wǎng)可分為輸電網(wǎng)和配電網(wǎng)，大型電力網(wǎng)的結(jié)構(gòu)通常以電壓等級進行分層；輸電網(wǎng)將發(fā)電廠的電能通過高壓輸電線送到負荷中心，其額定電壓通常為220750kV，它是電力系統(tǒng)

23、的主干網(wǎng)；44電氣工程概論配電網(wǎng)將電能通過配電線路送到電能用戶，可以分為高壓、中壓、和低壓配電網(wǎng)；高壓配電網(wǎng)的電壓一般為35110kV或更高；中壓配電網(wǎng)的電壓一般為135kV；低壓配電網(wǎng)的電壓一般為380/220V。45電氣工程概論電力線路電力線路分為架空線路和電纜線路架空線路主要由導(dǎo)線、避雷線（又稱架空地線）、桿塔、絕緣子串合金具等部分組成。導(dǎo)線用來傳導(dǎo)電流，輸送電能。避雷線用來將雷電流引入大地，保護線路免遭直擊雷的破壞。桿塔用來支撐導(dǎo)線和避雷線。絕緣子用來使導(dǎo)線與導(dǎo)線、導(dǎo)線與桿塔之間保持絕緣狀態(tài)。金具用來固定、懸掛、連接和保護架空線路各主要元件的金屬器件的總稱。46電氣工程概論電纜是將導(dǎo)電

24、芯線用絕緣層及防護層包裹，敷設(shè)于地下、水中、溝槽等處的電力線路。特點： 造價高，故障定位和檢修困難；占地面積少，供電可靠；不影響城市環(huán)境。47電氣工程概論變電站的功能和構(gòu)成變電站是電力系統(tǒng)中變換電壓、接受和分配電能、控制電力的流向和調(diào)整電壓的電力設(shè)施，它通過變壓器將各級電壓的電網(wǎng)聯(lián)系起來。主要設(shè)備： 變換電壓的變壓器；開閉電路的開關(guān)設(shè)備；匯集和分配電能的母線；計量和控制用的互感器、儀表、繼電保護裝置；防御過電壓的防雷裝置，如：避雷器、避雷針等；通信裝置；無功補償裝置。48電氣工程概論配電系統(tǒng)的功能和構(gòu)成配電系統(tǒng)是電力系統(tǒng)的一部分，由電壓等級為110kV及以下的線路和設(shè)備構(gòu)成，電力系統(tǒng)通過配電網(wǎng)

25、絡(luò)直接向用戶供電，主要由配電變電站、配電線路等構(gòu)成。主要包括： 1kV以下低壓配電；135kV中壓配電；35110kV高壓配電。49電氣工程概論電網(wǎng)調(diào)度和運行電能特點： 電能目前不能大量存儲；暫態(tài)過程非常迅速，以10-310-6s計；意外供電中斷，給國民經(jīng)濟造成重大損失；電能質(zhì)量要求十分嚴格。電力系統(tǒng)調(diào)度管理是指對電力系統(tǒng)全局安全經(jīng)濟運行和事故處理的問題進行計劃、指揮、控制、協(xié)調(diào)等工作的總稱。調(diào)度管理的任務(wù)保證電網(wǎng)經(jīng)濟、安全可靠運行，提供合格的電能質(zhì)量。調(diào)度管理的內(nèi)容電力系統(tǒng)分層調(diào)度管理：國調(diào)、網(wǎng)調(diào)、省調(diào)、地調(diào)、縣調(diào)。50電氣工程概論電力系統(tǒng)故障主要包括單相接地短路、兩相接地短路、兩相短路、三

26、相短路、斷線等； 故障可能引起的后果：短路故障點強大的短路電流及燃起的電弧，可能損毀設(shè)備；部分區(qū)域電能質(zhì)量下降；短路電流的熱效應(yīng)和電動力效應(yīng)會損壞設(shè)備或縮短設(shè)備壽命；電力系統(tǒng)穩(wěn)定性遭到破壞，產(chǎn)生振蕩，甚至引起系統(tǒng)瓦解。51電氣工程概論電力系統(tǒng)非正常運行狀態(tài)主要包括過負荷、過電壓、非全相運行、振蕩（非同步運行）、次同步諧振、同步發(fā)電機短時失磁異步運行等。故障和非正常運行都能引起系統(tǒng)事故（如電壓崩潰事故、頻率崩潰事故）。事故是指系統(tǒng)的全部或部分的正常運行遭受破壞，造成對用戶停止供電、少送電或電能質(zhì)量下降，甚至造成人身傷亡、設(shè)備損壞等。繼電保護裝置就是能迅速反應(yīng)電力系統(tǒng)中電氣元件發(fā)生的各種故障及不正

27、常運行狀態(tài)，并有選擇性地動作于跳閘或發(fā)出信號的一種自動裝置。此外，自動重合閘、備用電源自動投入裝置、按頻率自動減負載、自動發(fā)電控制裝置、自動勵磁調(diào)節(jié)裝置、電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定裝置等自動裝置都是保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的重要自動化設(shè)備。52電氣工程概論 3.5 電力應(yīng)用 照明照明大致分為兩種：一是由電能轉(zhuǎn)化成熱能，然后再轉(zhuǎn)化成光能的光源，如白熾燈等。另一種是利用放電而轉(zhuǎn)化成光能的光源，如熒光燈、高壓汞燈、霓虹燈等。(d)(a) (b)(e)(c)鋁蒸鍍面鎢燈絲燈絲支架石英玻璃Ar氣體+鹵素化合物鉬箔紅外反射膜石英玻璃可見光紅外線鎢燈絲（a）（b）（c）（d）（e）熒光粉水銀原子電子氬原子可見光鎮(zhèn)流器

28、啟輝器53電氣工程概論電加熱電加熱是以電能為能源加熱物料，并通過電爐、電焊機等來實現(xiàn)加熱的一種方法。電加熱大致分為兩種：一是電能在電爐、電熱器具上轉(zhuǎn)變成熱能后加熱物料，如電爐、電弧爐、感應(yīng)爐、微波爐、光波爐等。另一種是利用電能驅(qū)動熱泵，把熱能從溫度較高的物體輸送給溫度較低的物體,如熱泵等。應(yīng)用:工業(yè)領(lǐng)域：冶煉、熱處理、焊接等農(nóng)業(yè)領(lǐng)域：溫室培育等家庭生活：烹飪、取暖等54電氣工程概論電力拖動電力拖動是以電動機作為原動機拖動生產(chǎn)機械運動的一種拖動方式，又稱電氣傳動或電力傳動。電動機功率開關(guān)控制器件電源傳遞機構(gòu)工作機械機械連接電連接電力拖動的應(yīng)用領(lǐng)域極其寬廣，從一般的家用電器到工業(yè)機床設(shè)備、電動交通

29、工具等，在國防、國民經(jīng)濟和人民生活的方方面面都有應(yīng)用，是電能最主要的應(yīng)用方式之一。55電氣工程概論3.6 電力市場簡介 電力市場的概念電力市場是采用經(jīng)濟、法律等手段，本著公平競爭、自愿互利的原則，對電力系統(tǒng)中發(fā)電、輸電、供電、用電等各組成員協(xié)調(diào)運行的管理機制和執(zhí)行系統(tǒng)的總和。電力市場的基本特征：開放性、競爭性、計劃性和協(xié)調(diào)性。電力市場首先是一種管理機制，同時還是體現(xiàn)這種管理機制的執(zhí)行系統(tǒng)。包括貿(mào)易場所、計量系統(tǒng)、計算機系統(tǒng)、通信系統(tǒng)等。電價是電力市場的杠桿和核心內(nèi)容。轉(zhuǎn)運業(yè)務(wù)是電力市場重要的貿(mào)易形式。56電氣工程概論電力市場的興起我國電力體制改革的三個階段：第一階段：1985年實施集資辦電政策

30、20世紀90年代初期，解決缺電問題。第二階段：20世紀90年代初期1998年撤銷電力工業(yè)部前，提出逐漸實施電力體制改革，方案為：政企分開、廠網(wǎng)分開、輸供分離、實施公司化改組；統(tǒng)一開放、競價上網(wǎng)、建立電力交易市場；依法管理、競爭有序，建立健全電力市場法規(guī)體系和監(jiān)管體系。第三階段：1998年撤銷電力工業(yè)部目前，實行“廠網(wǎng)分開、競價上網(wǎng)”試點。57電氣工程概論電力市場的基本原則基本目標是：打破壟斷，引入競爭，提高效率，降低成本，健全電價機制，優(yōu)化資源配置，促進電力發(fā)展，推進全國聯(lián)網(wǎng)，構(gòu)建政府監(jiān)管下的政企分開、公平競爭、開放有序、健康發(fā)展的電力市場體系。電力市場最基本的原則是公平。為保證電力市場公平競

31、爭的原則，必須做到：電力市場要有公開性（包括成本、定價、計量、計劃等），以便監(jiān)督；擴大自由選擇權(quán)力，保證電網(wǎng)的開放；必須建立有關(guān)法律法規(guī)、標準、規(guī)約，使競爭規(guī)范化。58電氣工程概論3.7 電力新技術(shù)和發(fā)展趨勢 我國發(fā)展能源的指導(dǎo)方針是：大力（優(yōu)先）發(fā)展水電，繼續(xù)發(fā)展火電，適當(dāng)發(fā)展核電，積極發(fā)展新能源發(fā)電，同步發(fā)展電網(wǎng)，促進全國聯(lián)網(wǎng)。電力技術(shù)屬于傳統(tǒng)技術(shù)的范疇，技術(shù)創(chuàng)新和出現(xiàn)重大突破的機會要比信息科學(xué)、生命科學(xué)、材料科學(xué)等新興學(xué)科少得多。但是，應(yīng)該看到，電力技術(shù)與其他學(xué)科的相互交叉和滲透的趨勢越來越明顯。電力研究的一些前沿課題反映了這種趨勢。 59電氣工程概論1 高壓交流輸電技術(shù)三相高壓交流輸電技術(shù) 常規(guī)的三相交流輸電在遠距離輸電工程中占主導(dǎo)地位，在未來相當(dāng)長的時間內(nèi)仍然是輸電和聯(lián)網(wǎng)的主要方式； 前蘇聯(lián)建成了900km的1150kV特高壓輸電線路并經(jīng)過了試運行，后因無電可送等原因而降壓為500kV運行； 未來交流輸電發(fā)展的重點將是采用新技術(shù)充分利用線路走廊輸送更多的電力。60電氣工程概論多相交流輸電 多相交流輸電以多相（相數(shù)大于3）交流電形式實現(xiàn)電能輸送； 特點：相同的線路走廊和占地面積，多相輸電可提高由線路發(fā)熱條件決定的負荷容量，可設(shè)計得更“緊湊”適合線路路徑受限制的地區(qū)，可以接入三相交流輸電系統(tǒng)，