第一章緒論第一節我國電力工業發展概況第三節發電廠和變電所電氣設備簡述

第二節發電廠和變電所的基本類型本章計劃學時：3~4學時第一章緒論第一節我國電力工業發展概況第三1第一章緒論我國電力工業發展概況:

我國自1882年有電力以來至1949年底，經過67年發展裝機容量只達到185萬kW，年發電量43億kW·h，分別居世界第21位和第25位。2003年全國總裝機容量達到38450萬kW，年發電量19080億kW·h。從1996年起，我國發電機裝機容量和年發電量均居世界第二位，2004年全國總裝機容量達到44700萬kW。電力發展和應用的程度，是衡量國民經濟發展水平和社會現代化水平高低的重要標志之一。電力發展必須超前國民經濟的增長。第一節我國電力工業發展概況第一章緒論我國電力工業發展概況:我2目前我國最大的汽輪發電機組容量為90萬kW，安裝在外高橋第二發電廠(最大135萬kW)；最大的水輪發電機組容量為70萬kW，安裝在三峽水力發電廠(最大80萬kW)

；最大的核電發電機組容量為100萬kW，安裝在嶺澳核電廠(最大145萬kW)

。最高交流輸電電壓為750kV，如全長146km的青海官亭—蘭州東750kV輸電示范工程(世界上最高為1150kV)。最高直流輸電電壓為±500kV,如湖北宜昌葛洲壩到上海南橋的±500kV直流輸電線路(世界上最高為±750kV)。我國電力工業的幾個之最：目前我國最大的汽輪發電機組容量為90萬kW，安裝在外高橋第二3目前我國最大的水力發電廠，也是世界上最大的水力發電廠是三峽水力發電廠，裝有26臺單機容量為70萬kW的水輪發電機組，總裝機容量1820萬kW，年均發電量847億kW·h。三峽大壩采用混凝重力壩，壩高185m，壩長(軸線長)2309m，壩頂總長3035m，總投資約2039億。我國最大的火力發電廠是北倉港電廠，裝機容量300萬kW，單機容量60萬kW。我國最大的核能發電廠是嶺澳核電廠，裝機容量200萬kW，單機容量100萬kW。這些都說明我國電力工業已進入大機組、大電廠、大電網、超高壓、高度自動化的發展時期和向跨大區聯網、推進全國聯網的新階段。目前我國最大的水力發電廠，也是世界上最大的水4第二節發電廠和變電所的基本類型一次能源是指直接由自然界采用的能源，如：煤、石油、天然氣、水利資源、核原料等。二次能源是由一次能源經加工轉換而獲得的另一種形態的能源，如電力、煤氣、蒸汽、焦碳等。一、發電廠的基本類型

發電廠是把各種一次能源轉換成二次能源（即電能）的場所。按照發電廠所消耗一次能源的不同，發電廠分為以下幾種。1.火力發電廠以煤炭、石油、天然氣等為燃料。⑴凝汽式火電廠：只生產電能，熱效率低，僅為30%~40%。第二節發電廠和變電所的基本類型一次能源5火電廠外景火電廠外景6熱電廠外景熱電廠外景7⑵熱電廠:既生產電能又生產熱能。熱電廠的熱效率高達60%~70%。

⑶燃氣輪機發電廠：燃氣輪機與汽輪機工作原理相似，所不同的是燃氣輪機的工質是高溫高壓的氣體而不是蒸汽。這些作為工質的氣體可以是用清潔煤技術將煤炭轉化成的清潔煤氣，也可以是天然氣等。2．水力發電廠水電廠是將水的位能和動能轉換成電能的場所，也稱水電站。水電站的類型可以分為：(1)堤壩式:一般河流水位的落差沿河流是分散的，為提高落差就需要在河流的上游修建攔河壩，將水積蓄、提高水頭，進行發電。通常這類水電站又細分為壩后式和河床式兩種。

⑵熱電廠:既生產電能又生產熱能。熱電廠的8壩后式水電站:發電機廠房建在壩后，全部水頭的壓力由壩體承受，水庫的水由壓力水管引入廠房，推動水輪發電機發電。圖1-2壩后式水電站示意圖壩后式水電站:發電機廠房建在壩后，全部水頭的9圖1-3河床式水電站示意圖河床式水電站:發電機廠房和擋水堤連成一體，廠房也起擋水作用。由于廠房修建在河床中，故稱河床式。圖1-3河床式水電站示意圖河床式水電站:發10圖1-4引水式水電站示意圖3．抽水蓄能電站抽水蓄能電站是一種特殊形式的水電站，具有水輪機-發電機和電動機-水泵兩種可逆的工作方式。⑵引水式水電站:建在山區水流湍急的河道上或河床坡度較陡的地段，由引水渠道提供水頭，一般不需要修建堤壩，或只修低堰，適用于水頭比較高的情況。圖1-4引水式水電站示意圖3．抽水蓄能電站抽11(1)夜晚或周末低負荷時，抽水蓄能電站的機組作為電動機運行，利用電力系統富余的電能將下庫的水抽到上庫，以位能的形式將電能儲存起來。(2)在電力系統的峰荷期間，抽水蓄能電站的機組又作為發電機運行，將上庫的水放下來通過水輪機發電，用以擔任電力系統峰荷中的尖峰部分，即起到調峰作用。圖1-5抽水蓄能電站示意圖(1)夜晚或周末低負荷時，抽水蓄能電站的機12核電廠發電的原理與火電廠相似，都要有一個熱源，將水加熱成蒸汽，進而推動汽輪機旋轉并帶動發電機轉動而發出電能。不同的是核電廠所用的熱源不是煤或石油，它的熱源是原子核的裂變能。4．核電廠核電是一種安全清潔的能源，利用它可以大大地節約煤和減少污染。一個1000MW的火電廠一天燃燒的煤是9600t，而相應1000MW的核電廠，一天只要3.3kg的U235，同樣容量的電廠其用燃料量竟相差300萬倍。利用鈾(或钚）在反應堆核裂變熱能→（汽輪機）機械能→電能核電廠發電的原理與火電廠相似，都要有一個熱源13我國核電建設規模目前，中國有4座核電站11臺機組運行

浙江秦山核電站廣東大亞灣核電站江蘇田灣核電站嶺澳核電站

中國在建中核電站

廣東陽江核電站浙江南部的三門核電站遼寧紅沿河核電廠江西彭澤核電廠a.消耗燃燒少b.燃燒時不需要空氣助燃c.容量越大越經濟d.有放射性污染核電站特點：我國核電建設規模目前，中國有4座核電站11臺機組運行浙江秦14大亞灣核電站大亞灣核電站15核電站遠景核電站遠景16①太陽能熱發電：它是將吸收的太陽輻射熱能轉換成電能的裝置，其基本組成與常規火力電廠相似。

②太陽能光發電：太陽能光發電不通過熱過程而直接將太陽的光能轉換成電能，其中光伏電池是一種主要的太陽能光發電形式，也叫光伏發電。光伏發電是把照射到太陽能電池上的光直接變換成電能的一種發電形式，它是目前太陽能發電研究的方向。（1）太陽能發電5．新能源發電太陽能發電、風力發電、地熱發電、潮汐發電、生物質能發電及垃圾電廠等。

①太陽能熱發電：它是將吸收的太陽輻射熱能轉換成電能的17太陽能發電——光伏發電太陽能發電——光伏發電18將風能轉換成電能的發電方式稱為風力發電。風能屬于再生能源，又是一種過程性的能源，無法直接儲存，還具有隨機性，所以對風能的應用技術上比較復雜。圖1-８是風力發電裝置的示意圖。由此圖可以看出風力發電機生產過程的簡單描述。（2）風力發電圖1-8風力發電裝置的示意圖1—風力機2—升速齒輪箱3—發電機4—控制系統5—改變方向的驅動裝置6—底板7—塔架8—控制和保護裝置9—基礎10—電纜線路11—配電裝置將風能轉換成電能的發電方式稱為風力發電。風能（2）風力發19風力發電廠風力發電廠20內蒙古風能儲量全國第一目前，內蒙古建有輝騰錫勒、達里、錫林浩特等幾個大型風力發電廠。截至2004年底，全區累計推廣小型風力發電機15.8萬臺，解決了15萬散居牧戶的基本生活用電。截至2005年底，內蒙古風力發電廠總裝機容量達到16.6萬千瓦，居全國第一位，2006年風力發電總裝機容量發展到100萬千瓦。據內蒙古工業大學能源與動力工程學院劉志璋教授介紹，內蒙古10米高度可開發利用的風能儲量為1.01億千瓦，占全國總儲量的40%，居全國首位；50米高度可開發利用的風能儲量為2.02億千瓦，占全國總儲量的40%。但是，由于風電成本高、投資大、價格尚未確定以及缺乏自主研發的大型風機制造技術等，內蒙古目前已經開發利用的風能還不到風能總儲量的1%。內蒙古風電開發正處在發展時期，到2010年計劃發展為400萬千瓦。內蒙古風能儲量全國第一目前，內蒙古建有輝騰錫勒、達里、錫林浩21地球本身是個大熱庫，地熱資源遍布世界各地。僅地表10公里以內就有可供開采的熱能，地熱能的儲量很大，它的總量大約是煤炭的一億七千萬倍。但是，目前世界上實際能利用的地熱資源很少，主要限于蒸汽田和熱水田，這兩者統稱為地熱田。地熱電站是清潔的能源。它的發電成本比水電和火電都低，而且地熱發電后排出的熱水還可以供采暖、醫療、提取化學物質等利用，所以目前地熱發電發展很快。（3）地熱發電地球本身是個大熱庫，地熱資源遍布世界各地。僅（3）地熱發22地熱發電廠地熱發電廠23（4）潮汐發電利用潮汐的落差推動水輪機而發電稱之為潮汐發電。即在海灣或河流入?？谔幹鸬虊?，漲潮時蓄水，高潮時關閉。退潮時形成足以使水輪機工作的落差時才開始放水，將蓄水放出，驅動水輪發電機發電。

潮汐能是地球在自轉過程中，海水受月流重力牽引產生的。還有小部分潮汐是受太陽引力牽引形成的。海水漲落的周期為12小時25分鐘，同時在海底造成三角流。（4）潮汐發電利用潮汐的落差推動水輪機而發電稱之為潮汐發24

潮汐發電示意圖潮25中國最大的潮汐發電站：浙江江廈潮汐電站，Pe=3200KW世界最大的潮汐發電站：法國北部LaRance河，Pe=240MW

世界最高的潮汐發電站：加拿大Fundy高達39英尺，Pe=20MW

世界首座海底潮汐發電站：挪威北部KvalsundPe=300KW中國最大的潮汐發電站：浙江江廈潮汐電站，Pe=3200KW26二、變電所的基本類型

變電所起著變換和分配電能的作用。從發電廠送出的電能一般經過升壓遠距離輸送，再經過多次降壓后才供給用戶使用，所以電力系統中的變電所的數量多于發電廠，變壓器的容量約是發電機容量的7~10倍。變電所分為發電廠的變電所（升壓變電所）和電力網的變電所（降壓變電所），根據變電所在電力系統的地位與供電范圍，可以將其分為以下幾類。1.樞紐變電所

1)樞紐變電所位于電力系統的樞紐點，匯集著電力系統中多個大電源和多回大容量的聯絡線，連接著電力系統的多個大電廠和大區域。2)電壓等級一般為330~500kV。3)樞紐變電所在系統中的地位非常重要，若發生全所停電事故，將引起系統解列，甚至系統崩潰的災難局面。

二、變電所的基本類型變電所起著變換和分配電能27

2.中間變電所

1)中間變電所高壓側與樞紐變電所連接，以穿越功率為主，在系統中起交換功率的作用，或使高壓長距離輸電線路分段，它一般匯集2~3個電源，這樣的變電所主要起中間環節作用。2)電壓等級多為220~330kV，其中壓側一般是110~220kV，供給所在的多個地區用電并接入一些中小型電廠。3)當全所停電時，將引起區域電網解列，影響面也比較大。3.地區變電所1)地區變電所主要任務是給地區的用戶供電，它是一個地區或城市的主要變電所。2)電壓等級一般為110~220kV。3)若發生全所停電事故，只造成本地區或城市停電。

2.中間變電所3.地區變電所284.終端變電所1)終端變電所位于輸電線路的末端，靠近負荷點。2)高壓側電壓多為110kV或者更低（如35kV），經過變壓器降壓為6~10kV電壓后直接向用戶送電。3)若發生全所停電事故，只是所供電的用戶停電，影響面較小。

分為：輸電線路、配電線路三、電力線路4.終端變電所分為：輸電線路、配電線路三、29電力系統的優越性：

（1）提高了電力網運行的可靠性（2）提高了供電的穩定性（3）提高了發電的經濟性對電力系統運行的特點基本要求：特點：（1）生產、分配、輸送、再分配具有同時性；（2）正常輸電過程和故障過程都非常迅速；（3）電力系統的地區性特點較強，組成情況不盡相同；（4）電能生產與國民經濟、人民生活的關系密切。基本要求：（1）保證供電的安全可靠性Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類負荷（2）保證電能的良好質量（3）保證足夠的發電功率和發電量（4）保證電力系統運行的穩定性（5）保證電力系統運行的經濟性電力系統的優越性：對電力系統運行的特點基本要求：特點：基本30電壓和頻率線路額定電壓正常運行電壓允許變化范圍35kv及以上±5%UN10kv及以下±7%UN低壓照明及農業用電(+5%~-10%)Ue我國規定的電力系統的額定頻率為50HZ大容量系統允許頻率偏差±0.2HZ中小容量系統允許頻率偏差±0.5HZ。電壓和頻率線路額定電壓正常運行電壓允許變化范圍我國規定的電力31電壓的允許變化范圍見表電壓的允許變化范圍見表32頻率主要取決于有功功率的平衡。電壓主要取決于無功功率的平衡?？赏ㄟ^調頻、調壓和無功補償等措施來保證頻率和電壓的穩定。電力系統的供電電壓（或電流）的波形為嚴格的正弦形。

第三節發電廠和變電所電氣設備簡述

1．電氣一次設備直接生產、轉換和輸配電能的設備稱為電氣一次設備。一、主要電氣設備它們主要有以下幾種：頻率主要取決于有功功率的平衡。第三節發電廠和變電所電氣33(1)生產和轉換電能的設備如發電機、電動機、變壓器等，它們是直接生產和轉換電能的最主要的電氣設備。(2)接通或斷開電路的開關電器為滿足運行、操作或事故處理的需要，將電路接通或斷開的設備，如斷路器、隔離開關、接觸器、熔斷器等。(3)限制故障電流和防御過電壓的電器如用于限制短路電流的電抗器和防御過電壓的避雷器、避雷針、避雷線等。(4)接地裝置用來保證電力系統正常工作的工作接地或保護人身安全的保護接地，它們均與埋入地中的金屬接地體或接成接地網的接地裝置連接。(1)生產和轉換電能的設備34(5)載流導體電氣設備必須通過載流導體按照生產和分配電能的順序或者說按照設計要求連接起來，常見的載流導體如母線、架空線、電力電纜等。(6)補償裝置如調相機、電力電容器、消弧線圈、并聯電抗器等。它們分別用來補償系統的無功功率、補償小電流接地系統中的單相接地電容電流、吸收系統過剩的無功功率等。(7)儀用互感器如電壓互感器和電流互感器，它們將一次回路中的高電壓和大電流變成低電壓和小電流，供給測量儀表和繼電保護裝置用。(5)載流導體352．電氣二次設備對電氣一次設備進行測量、控制、監視和保護用的設備，稱為電氣二次設備。它們主要有：(1)測量儀表如電壓表、電流表、功率表、電能表等，它們用以測量一次回路的運行參數。(2)繼電保護及自動裝置它們用以迅速反應電氣故障或不正常運行情況，并根據要求切除故障、發出信號或作相應的調節。(3)直流設備直流設備主要用于供給保護、操作、信號以及事故照明等設備的直流供電，它們有直流發電機組、蓄電池、硅整流裝置等。2．電氣二次設備對電氣一次設備進行測量、控制36(4)控制和信號設備及其控制電纜控制設備是指對斷路器進行手動或自動的開、合操作控制的設備。信號設備有光字牌信號、反映斷路器和隔離開關位置的信號、主控制室的中央信號等。控制電纜是連接二次設備的電纜。(5)絕緣監察裝置用以監察交流和直流系統的絕緣狀況。(4)控制和信號設備及其控制電纜37二、電氣設備的額定參數電氣設備的額定參數------用以表明電氣設備在一定條件下的長期工作最佳運行狀態的特征量的值叫做額定參數。主要有額定電壓、額定電流和額定容量。

額定電壓-----電氣設備的額定電壓是按長期正常工作時具有最大經濟效果所規定的電壓。為使電氣設備實現標準化和系列化生產，國家規定了標準電壓系列如表1-5所示。

二、電氣設備的額定參數38額定電流-----電氣設備的額定電流是指周圍介質在額定環境溫度時，其絕緣和載流導體及其連接的長期發熱溫度不超過極限值所允許長期通過的最大電流值。（我國基準環境溫度的規定40℃）電力網的額定標準電壓(KV)：

0.22、0.38（低壓）

3、6、10、35、60、110、220（高壓）

330、500（超高壓）

750、1000（特高壓）額定電流-----電氣設備的額定電流是指周圍介質在額定環境溫39額定電壓的確定方法用電設備和電力網的額定電壓我國用電設備的額定電壓與電力網的額定電壓是相等的。

UN=(Ua+Ub)/2，±5%

發電機額定電壓

1）可直配發電機（≯100MW）ＵG.N＝1.05ＵW.N

（0.4、6.3、10.5）。

2）不可直配發電機（＞100MW）

13.8、15.75、18、20kV等四種。額定電壓的確定方法用電設備和電力網的額定電壓40變壓器額定電壓①Ｕd％≥7.5或高壓側為35kV及以上ＵT2.N＝1.10ＵW.N

②阻抗電壓Ｕd％＜7.5或高壓側為35kV以下或短線路ＵT2.N＝1.05ＵW.N1）一次繞組相當于用戶①不與發電機直接相連（降壓變）ＵT1.N＝ＵW.N②與發電機直接相連（升壓變、廠變）ＵT1.N＝ＵG.N＝1.05Ｕw.N

2）二次繞組系指空載值變壓器額定電壓①Ｕd％≥7.5或高壓側為35kV及以上1）一41我國交流電力網和電氣設備的額定電壓（kv）我國交流電力網和電氣設備的額定電壓（kv）42額定電流和額定容量額定電流IN：與介質的周圍環境溫度有密切關系。若周圍介質環境溫度不等于額定計算溫度+45℃I<IN如某變壓器：+40℃→I=IN+25℃I>IN額定容量（PNQNSN

cosφ）：視在功率SN(伏安)：ＳN＝ＵNIN

有功功率PN(瓦)：ＰN＝ＵNINcosφe無功功率QN(乏)：QN＝ＵNINsinφe額定電流和額定容量額定電流IN：與介質的周圍環境溫度有密切關43三、電氣接線在發電廠和變電所中，電氣一次設備根據工作要求和它們的作用，按照一定順序連接起來而構成的電路稱為電氣主接線，又叫一次回路、一次接線或電氣主系統。二次設備連接成的電路稱為二次回路、二次接線或二次系統。電氣主接線表示出電能的生產、匯集、轉換、分配關系和運行方式，是運行操作、切換電路的依據。二次接線表示出繼電保護、控制與信號回路和自動裝置的電氣連接以及它們動作后作用于一次設備的關系。用國家規定的圖形和文字符號將一次回路和二次回路繪制成的電路圖或電氣接線圖，稱為電氣主接線圖（常繪制成單線圖）和電氣二次接線圖。

三、電氣接線44四、配電裝置

配電裝置是以電氣主接線為主要依據，由開關設備、保護設備、測量設備、母線以及必要的輔助設備組成的接受和分配電能的裝置。如果說電氣主接線反映的是電氣一次設備的連接關系，那么配電裝置是具體實現電氣主接線功能的重要裝置。按照電氣設備的安裝地點、電壓等級和組裝方式的不同，配電裝置有著不同的分類方法，這些將在后續章節中詳細介紹。四、配電裝置45

采用屋外GIS的500kV變電所采用屋外GIS的500kV變電所46第一章緒論第一節我國電力工業發展概況第三節發電廠和變電所電氣設備簡述

第二節發電廠和變電所的基本類型本章計劃學時：3~4學時第一章緒論第一節我國電力工業發展概況第三47第一章緒論我國電力工業發展概況:

我國自1882年有電力以來至1949年底，經過67年發展裝機容量只達到185萬kW，年發電量43億kW·h，分別居世界第21位和第25位。2003年全國總裝機容量達到38450萬kW，年發電量19080億kW·h。從1996年起，我國發電機裝機容量和年發電量均居世界第二位，2004年全國總裝機容量達到44700萬kW。電力發展和應用的程度，是衡量國民經濟發展水平和社會現代化水平高低的重要標志之一。電力發展必須超前國民經濟的增長。第一節我國電力工業發展概況第一章緒論我國電力工業發展概況:我48目前我國最大的汽輪發電機組容量為90萬kW，安裝在外高橋第二發電廠(最大135萬kW)；最大的水輪發電機組容量為70萬kW，安裝在三峽水力發電廠(最大80萬kW)

；最大的核電發電機組容量為100萬kW，安裝在嶺澳核電廠(最大145萬kW)

。最高交流輸電電壓為750kV，如全長146km的青海官亭—蘭州東750kV輸電示范工程(世界上最高為1150kV)。最高直流輸電電壓為±500kV,如湖北宜昌葛洲壩到上海南橋的±500kV直流輸電線路(世界上最高為±750kV)。我國電力工業的幾個之最：目前我國最大的汽輪發電機組容量為90萬kW，安裝在外高橋第二49目前我國最大的水力發電廠，也是世界上最大的水力發電廠是三峽水力發電廠，裝有26臺單機容量為70萬kW的水輪發電機組，總裝機容量1820萬kW，年均發電量847億kW·h。三峽大壩采用混凝重力壩，壩高185m，壩長(軸線長)2309m，壩頂總長3035m，總投資約2039億。我國最大的火力發電廠是北倉港電廠，裝機容量300萬kW，單機容量60萬kW。我國最大的核能發電廠是嶺澳核電廠，裝機容量200萬kW，單機容量100萬kW。這些都說明我國電力工業已進入大機組、大電廠、大電網、超高壓、高度自動化的發展時期和向跨大區聯網、推進全國聯網的新階段。目前我國最大的水力發電廠，也是世界上最大的水50第二節發電廠和變電所的基本類型一次能源是指直接由自然界采用的能源，如：煤、石油、天然氣、水利資源、核原料等。二次能源是由一次能源經加工轉換而獲得的另一種形態的能源，如電力、煤氣、蒸汽、焦碳等。一、發電廠的基本類型

發電廠是把各種一次能源轉換成二次能源（即電能）的場所。按照發電廠所消耗一次能源的不同，發電廠分為以下幾種。1.火力發電廠以煤炭、石油、天然氣等為燃料。⑴凝汽式火電廠：只生產電能，熱效率低，僅為30%~40%。第二節發電廠和變電所的基本類型一次能源51火電廠外景火電廠外景52熱電廠外景熱電廠外景53⑵熱電廠:既生產電能又生產熱能。熱電廠的熱效率高達60%~70%。

⑶燃氣輪機發電廠：燃氣輪機與汽輪機工作原理相似，所不同的是燃氣輪機的工質是高溫高壓的氣體而不是蒸汽。這些作為工質的氣體可以是用清潔煤技術將煤炭轉化成的清潔煤氣，也可以是天然氣等。2．水力發電廠水電廠是將水的位能和動能轉換成電能的場所，也稱水電站。水電站的類型可以分為：(1)堤壩式:一般河流水位的落差沿河流是分散的，為提高落差就需要在河流的上游修建攔河壩，將水積蓄、提高水頭，進行發電。通常這類水電站又細分為壩后式和河床式兩種。

⑵熱電廠:既生產電能又生產熱能。熱電廠的54壩后式水電站:發電機廠房建在壩后，全部水頭的壓力由壩體承受，水庫的水由壓力水管引入廠房，推動水輪發電機發電。圖1-2壩后式水電站示意圖壩后式水電站:發電機廠房建在壩后，全部水頭的55圖1-3河床式水電站示意圖河床式水電站:發電機廠房和擋水堤連成一體，廠房也起擋水作用。由于廠房修建在河床中，故稱河床式。圖1-3河床式水電站示意圖河床式水電站:發56圖1-4引水式水電站示意圖3．抽水蓄能電站抽水蓄能電站是一種特殊形式的水電站，具有水輪機-發電機和電動機-水泵兩種可逆的工作方式。⑵引水式水電站:建在山區水流湍急的河道上或河床坡度較陡的地段，由引水渠道提供水頭，一般不需要修建堤壩，或只修低堰，適用于水頭比較高的情況。圖1-4引水式水電站示意圖3．抽水蓄能電站抽57(1)夜晚或周末低負荷時，抽水蓄能電站的機組作為電動機運行，利用電力系統富余的電能將下庫的水抽到上庫，以位能的形式將電能儲存起來。(2)在電力系統的峰荷期間，抽水蓄能電站的機組又作為發電機運行，將上庫的水放下來通過水輪機發電，用以擔任電力系統峰荷中的尖峰部分，即起到調峰作用。圖1-5抽水蓄能電站示意圖(1)夜晚或周末低負荷時，抽水蓄能電站的機58核電廠發電的原理與火電廠相似，都要有一個熱源，將水加熱成蒸汽，進而推動汽輪機旋轉并帶動發電機轉動而發出電能。不同的是核電廠所用的熱源不是煤或石油，它的熱源是原子核的裂變能。4．核電廠核電是一種安全清潔的能源，利用它可以大大地節約煤和減少污染。一個1000MW的火電廠一天燃燒的煤是9600t，而相應1000MW的核電廠，一天只要3.3kg的U235，同樣容量的電廠其用燃料量竟相差300萬倍。利用鈾(或钚）在反應堆核裂變熱能→（汽輪機）機械能→電能核電廠發電的原理與火電廠相似，都要有一個熱源59我國核電建設規模目前，中國有4座核電站11臺機組運行

浙江秦山核電站廣東大亞灣核電站江蘇田灣核電站嶺澳核電站

中國在建中核電站

廣東陽江核電站浙江南部的三門核電站遼寧紅沿河核電廠江西彭澤核電廠a.消耗燃燒少b.燃燒時不需要空氣助燃c.容量越大越經濟d.有放射性污染核電站特點：我國核電建設規模目前，中國有4座核電站11臺機組運行浙江秦60大亞灣核電站大亞灣核電站61核電站遠景核電站遠景62①太陽能熱發電：它是將吸收的太陽輻射熱能轉換成電能的裝置，其基本組成與常規火力電廠相似。

②太陽能光發電：太陽能光發電不通過熱過程而直接將太陽的光能轉換成電能，其中光伏電池是一種主要的太陽能光發電形式，也叫光伏發電。光伏發電是把照射到太陽能電池上的光直接變換成電能的一種發電形式，它是目前太陽能發電研究的方向。（1）太陽能發電5．新能源發電太陽能發電、風力發電、地熱發電、潮汐發電、生物質能發電及垃圾電廠等。

①太陽能熱發電：它是將吸收的太陽輻射熱能轉換成電能的63太陽能發電——光伏發電太陽能發電——光伏發電64將風能轉換成電能的發電方式稱為風力發電。風能屬于再生能源，又是一種過程性的能源，無法直接儲存，還具有隨機性，所以對風能的應用技術上比較復雜。圖1-８是風力發電裝置的示意圖。由此圖可以看出風力發電機生產過程的簡單描述。（2）風力發電圖1-8風力發電裝置的示意圖1—風力機2—升速齒輪箱3—發電機4—控制系統5—改變方向的驅動裝置6—底板7—塔架8—控制和保護裝置9—基礎10—電纜線路11—配電裝置將風能轉換成電能的發電方式稱為風力發電。風能（2）風力發65風力發電廠風力發電廠66內蒙古風能儲量全國第一目前，內蒙古建有輝騰錫勒、達里、錫林浩特等幾個大型風力發電廠。截至2004年底，全區累計推廣小型風力發電機15.8萬臺，解決了15萬散居牧戶的基本生活用電。截至2005年底，內蒙古風力發電廠總裝機容量達到16.6萬千瓦，居全國第一位，2006年風力發電總裝機容量發展到100萬千瓦。據內蒙古工業大學能源與動力工程學院劉志璋教授介紹，內蒙古10米高度可開發利用的風能儲量為1.01億千瓦，占全國總儲量的40%，居全國首位；50米高度可開發利用的風能儲量為2.02億千瓦，占全國總儲量的40%。但是，由于風電成本高、投資大、價格尚未確定以及缺乏自主研發的大型風機制造技術等，內蒙古目前已經開發利用的風能還不到風能總儲量的1%。內蒙古風電開發正處在發展時期，到2010年計劃發展為400萬千瓦。內蒙古風能儲量全國第一目前，內蒙古建有輝騰錫勒、達里、錫林浩67地球本身是個大熱庫，地熱資源遍布世界各地。僅地表10公里以內就有可供開采的熱能，地熱能的儲量很大，它的總量大約是煤炭的一億七千萬倍。但是，目前世界上實際能利用的地熱資源很少，主要限于蒸汽田和熱水田，這兩者統稱為地熱田。地熱電站是清潔的能源。它的發電成本比水電和火電都低，而且地熱發電后排出的熱水還可以供采暖、醫療、提取化學物質等利用，所以目前地熱發電發展很快。（3）地熱發電地球本身是個大熱庫，地熱資源遍布世界各地。僅（3）地熱發68地熱發電廠地熱發電廠69（4）潮汐發電利用潮汐的落差推動水輪機而發電稱之為潮汐發電。即在海灣或河流入海口處筑起堤壩，漲潮時蓄水，高潮時關閉。退潮時形成足以使水輪機工作的落差時才開始放水，將蓄水放出，驅動水輪發電機發電。

潮汐能是地球在自轉過程中，海水受月流重力牽引產生的。還有小部分潮汐是受太陽引力牽引形成的。海水漲落的周期為12小時25分鐘，同時在海底造成三角流。（4）潮汐發電利用潮汐的落差推動水輪機而發電稱之為潮汐發70

潮汐發電示意圖潮71中國最大的潮汐發電站：浙江江廈潮汐電站，Pe=3200KW世界最大的潮汐發電站：法國北部LaRance河，Pe=240MW

世界最高的潮汐發電站：加拿大Fundy高達39英尺，Pe=20MW

世界首座海底潮汐發電站：挪威北部KvalsundPe=300KW中國最大的潮汐發電站：浙江江廈潮汐電站，Pe=3200KW72二、變電所的基本類型

變電所起著變換和分配電能的作用。從發電廠送出的電能一般經過升壓遠距離輸送，再經過多次降壓后才供給用戶使用，所以電力系統中的變電所的數量多于發電廠，變壓器的容量約是發電機容量的7~10倍。變電所分為發電廠的變電所（升壓變電所）和電力網的變電所（降壓變電所），根據變電所在電力系統的地位與供電范圍，可以將其分為以下幾類。1.樞紐變電所

1)樞紐變電所位于電力系統的樞紐點，匯集著電力系統中多個大電源和多回大容量的聯絡線，連接著電力系統的多個大電廠和大區域。2)電壓等級一般為330~500kV。3)樞紐變電所在系統中的地位非常重要，若發生全所停電事故，將引起系統解列，甚至系統崩潰的災難局面。

二、變電所的基本類型變電所起著變換和分配電能73

2.中間變電所

1)中間變電所高壓側與樞紐變電所連接，以穿越功率為主，在系統中起交換功率的作用，或使高壓長距離輸電線路分段，它一般匯集2~3個電源，這樣的變電所主要起中間環節作用。2)電壓等級多為220~330kV，其中壓側一般是110~220kV，供給所在的多個地區用電并接入一些中小型電廠。3)當全所停電時，將引起區域電網解列，影響面也比較大。3.地區變電所1)地區變電所主要任務是給地區的用戶供電，它是一個地區或城市的主要變電所。2)電壓等級一般為110~220kV。3)若發生全所停電事故，只造成本地區或城市停電。

2.中間變電所3.地區變電所744.終端變電所1)終端變電所位于輸電線路的末端，靠近負荷點。2)高壓側電壓多為110kV或者更低（如35kV），經過變壓器降壓為6~10kV電壓后直接向用戶送電。3)若發生全所停電事故，只是所供電的用戶停電，影響面較小。

分為：輸電線路、配電線路三、電力線路4.終端變電所分為：輸電線路、配電線路三、75電力系統的優越性：

（1）提高了電力網運行的可靠性（2）提高了供電的穩定性（3）提高了發電的經濟性對電力系統運行的特點基本要求：特點：（1）生產、分配、輸送、再分配具有同時性；（2）正常輸電過程和故障過程都非常迅速；（3）電力系統的地區性特點較強，組成情況不盡相同；（4）電能生產與國民經濟、人民生活的關系密切。基本要求：（1）保證供電的安全可靠性Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類負荷（2）保證電能的良好質量（3）保證足夠的發電功率和發電量（4）保證電力系統運行的穩定性（5）保證電力系統運行的經濟性電力系統的優越性：對電力系統運行的特點基本要求：特點：基本76電壓和頻率線路額定電壓正常運行電壓允許變化范圍35kv及以上±5%UN10kv及以下±7%UN低壓照明及農業用電(+5%~-10%)Ue我國規定的電力系統的額定頻率為50HZ大容量系統允許頻率偏差±0.2HZ中小容量系統允許頻率偏差±0.5HZ。電壓和頻率線路額定電壓正常運行電壓允許變化范圍我國規定的電力77電壓的允許變化范圍見表電壓的允許變化范圍見表78頻率主要取決于有功功率的平衡。電壓主要取決于無功功率的平衡?？赏ㄟ^調頻、調壓和無功補償等措施來保證頻率和電壓的穩定。電力系統的供電電壓（或電流）的波形為嚴格的正弦形。

第三節發電廠和變電所電氣設備簡述

1．電氣一次設備直接生產、轉換和輸配電能的設備稱為電氣一次設備。一、主要電氣設備它們主要有以下幾種：頻率主要取決于有功功率的平衡。第三節發電廠和變電所電氣79(1)生產和轉換電能的設備如發電機、電動機、變壓器等，它們是直接生產和轉換電能的最主要的電氣設備。(2)接通或斷開電路的開關電器為滿足運行、操作或事故處理的需要，將電路接通或斷開的設備，如斷路器、隔離開關、接觸器、熔斷器等。(3)限制故障電流和防御過電壓的電器如用于限制短路電流的電抗器和防御過電壓的避雷器、避雷針、避雷線等。(4)接地裝置用來保證電力系統正常工作的工作接地或保護人身安全的保護接地，它們均與埋入地中的金屬接地體或接成接地網的接地裝置連接。(1)生產和轉換電能的設備80(5)載流導體電氣設備必須通過載流導體按照生產和分配電能的順序或者說按照設計要求連接起來，常見的載流導體如母線、架空線、電力電纜等。(6)補償裝置如調相機、電力電容器、消弧線圈、并聯電抗器等。它們分別用來補償系統的無功功率、補償小電流接地系統中的單相接地電容電流、吸收系統過剩的無功功率等。(7)儀用互感器如電壓互感器和電流互感器，它們將一次回路中的高電壓和大電流變成低電壓和小電流，供給測量儀表和繼電保護裝置用。(5)載流導體812．電氣二次設備對電氣一次設備進行測量、控制、監視和保護用的設備，稱為電氣二次設備。它們主要有：(1)測量儀表如電壓表、電流表、功率表、電能表等，它們用以測量一次回路的運行參數。(2)繼電保護及自動裝置它們用以迅速反應電氣故障或不正常運行情況，并根據要求切除故障、發出信號或作相應的調節。(3)直流設備直流設備主要用于供給保護、操作、信號以及事故照明等設備的直流供電，它們有直流發電機組、蓄電池、硅整流裝置等。2．電氣二次設備對電氣一次設備進行測量、控制82(4)控制和信號設備及其控制電纜控制設備是指對斷路器進行手動或自動的開、合操作控制的設備。信號設備有光字牌信號、反映斷路器和隔離開關位置的信號、主控制室的中央信號等?？刂齐娎|是連接二次設備的電纜。(5)絕緣監察裝置用以監察交流和直流系統的絕緣狀況。(4)控制和信號設備及其控制電纜83二、電氣設備的額定參數電氣設備的額定參數------用以表明電氣設備在一定條件下的長期工作最佳運行狀態的特征量的值叫做額定參數。主要有額定電壓、額定電流和額定容