電力系統開展簡史電力系統簡介發電廠電力網電力運用電力市場簡介電力新技術和開展趨勢第三章電力系統及其自動化技術1電氣工程專業導論電力工業主要消費環節輸電電力的保送發電利用各種能源資源，消費電能。一、電力系統開展簡史—電力工業簡介變電電壓等級的變換配電電能的分配供應用電電能消費電力工業還包括以下環節：規劃、勘測設計、施工建立、運轉調度、維護改造、平安監察、科研開發、設備制造、教育培訓、法規規范、電力營銷〔電力市場〕等等。2電氣工程專業導論一、電力系統開展簡史—歐美電力開展史1800年物理學家伏特發明第一個化學電池，人們開始獲得連續的電流1831年法拉第發現電磁感應原理，制造了最早的發電機——法拉第盤1866年西門子制成第一臺使用電磁鐵的自激式發電機1870年比利時人格拉姆制成了環形電樞自激發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，用直流發電供附近照明1879年舊金山建成世界上第一座商業發電廠，兩臺發電機共22盞電弧燈。同年先后在法國和美國裝設了試驗性電弧路燈1879年愛迪生發明了白熾燈1881年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發電廠，裝有六臺蒸汽直流發電機，共662kW，通過110V地下電纜供電，最大送電距離1英里，供59家用戶，1284盞白熾燈，建成了一個簡單的電力系統。3電氣工程專業導論一、電力系統開展簡史—歐美電力開展史〔續〕1882年法國人德普勒在慕尼黑博覽會上表演了電壓為1500～2000V的直流發電機組經57km線路驅動電動泵1884年英國人制造了第一臺汽輪機1885年制成交流發電機和變壓器，于1886年3月用以在馬薩諸塞州的大巴林頓建立了第一個交流送電系統，電源側升壓至3000V，經1.2km到受端降壓至500V，顯示了交流輸電的優越性1891年德國在勞芬電廠安裝了第一臺三相100kW交流發電機，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外的布法羅。結束了1880年來交、直流電優越性的爭論。1903年威斯汀豪斯電氣公司裝設了第一臺5000kW汽輪發電機組，標志著通用汽輪機組的開始。1907年美國人Edward和Harold發明了懸式絕緣子，為提高輸電電壓開辟了道路4電氣工程專業導論一、電力系統開展簡史—歐美電力開展史〔續〕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線路二戰期間德國試驗4分裂導線，解決了380kV線路電暈問題，并制成440kV汞弧閥整流器，建成了從Elbe到Berlin的100km地下直流電纜，大大促進了超高壓交流輸電的發展和直流輸電的振興。戰后美國于1955、1960、1963、1970和1973等年份分別制成并投運30、50、100、115和130萬千瓦汽輪發電機組1954年瑞典首先建成了380kV線路，采用2分裂導線，距離960km，將北極圈內的Harspranget水電站電力送至瑞典南部。1954年前蘇聯建成第一座核電站，1973年法國制成120萬kW核反應堆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5電氣工程專業導論一、電力系統開展簡史—歐美電力開展史〔續〕1965年前蘇聯建成第一條±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年前蘇聯建成第一條最高電壓1150kV的1900km交流輸電線路結論：三相導線中損耗為：減小損耗的最合理的途徑就是提高電壓。輸電技術全部開展史的特征便是不斷提高線路電壓。6電氣工程專業導論一、電力系統開展簡史—中國電力工業開展史〔續〕新中國成立前的我國電力工業中國的電力工業始于1882年，至今年已有124年的歷史；新中國成立前，全國發電裝機容量僅為184.86萬千瓦，年發電量只需43.1億kWh，分別居當時世界第21位和第25位；輸電電壓很低，輸電電壓等級繁多，全國沒有構成一致的電壓級規范。7電氣工程專業導論一、電力系統開展簡史—中國電力開展史〔續〕1882年英籍商人R.W.Little等人招股籌銀5萬兩，創辦上海電氣公司，安裝1臺16馬力蒸汽發電機組，裝設了15盞弧光燈。1882年7月26日下午7時，電廠開始發電，電能開始在中國應用，幾乎與歐美同步，并略早于日本。1888年湖廣總督張之洞從國外購進發電機組，供廣州總督府照明用電。1890年華僑商人黃秉常等開辦廣州電燈公司，安裝了2臺美國產的100馬力柴油發電機，供商店和公共場所照明用電。1898年清光緒皇帝宣布變法，京師大學堂創建，設有電學、化學等課程。1903年11月在北京建立京師高等實業學堂，設機械、電氣、礦冶、應用化學等四科，1938年改稱北京大學工學院。1952年工科并入清華大學電機系，為中國電氣事業培養了科技和教育人才。8電氣工程專業導論一、電力系統開展簡史—中國電力開展史〔續〕1912年云南昆明石龍壩水電站建成，裝機容量為2×240kW，是中國第一座水電站，同年，由昆明耀龍電燈公司建成電壓為23kV從石龍壩水電站到昆明的輸電線路，線路長32km，是當時中國最高輸電電壓的輸電線路，也是中國第一條萬伏級輸電電壓的輸電線路。1916年上海華生電器廠建成，1917年相繼建成中國第一臺變壓器、8kW直流發電機、60A電鍍用直流發電機，1926年制成中國第一臺150kW交流同步三相發電機。1931年9.18事變后，日本侵占東北三省強行接管東北各地電力設施，在長春成立“滿洲電業株式會社”。為瘋狂掠奪東北的豐富資源，在東北建設了水豐和豐滿水電廠，撫順、阜新等火電廠，并建設了一定規模的電力系統，共建設了220kV輸電線路5條共765km,154kV線路7條共832km，110kV線路4條共340km，還有一些66kV及以下輸電線路。至1949年,東北發電裝機容量共82.39萬kW。9電氣工程專業導論一、電力系統開展簡史—中國電力開展史〔續〕1949年新中國成立前華北的平（京）津唐地區發電裝機共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。1949年新中國成立前華東的三省一市均只有孤立電網，上海最高輸電電壓為33kV輸電線路共137km，江蘇最高輸電電壓為33kV共69.11km，安徽只有淮南輸電電壓最高，為22kV，浙江杭州當時最高輸電電壓只有13.2kV。1949年新中國成立前華中地區的四省全部為孤立電網，全部發電裝機容量為7.56萬kW，湖北最高為6.6kV，河南為3.3kV及以下電壓輸電和配電，四川最高電壓為33kV，廣東為13.2kV，廣西為3.3kV，山東為33kV。10電氣工程專業導論一、電力系統開展簡史—中國電力工業開展史〔續〕總結：從1882年到1949年新中國成立，其間67年,根本情況是一個非常落后的百孔千瘡的破爛攤子，電廠凋謝，設備殘缺，電網癱瘓，運轉維艱，技術程度相當落后，與興隆國家差距較大。11電氣工程專業導論一、電力系統開展簡史—中國電力工業開展史〔續〕新中國成立后的我國電力工業1949年新中國成立，我國電力工業迅速開展。到1978年，全國電力裝機容量已達5712千瓦，比1949年增長近30倍；年發電量2566億千瓦時，增長近59倍。1987年，裝機容量達１億千瓦；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12電氣工程專業導論一、電力系統開展簡史—中國電力開展史〔續〕三年恢復時期（1949－1952年）從1949年到1952年，發電標準煤耗率由1020克／千瓦·時降低到727克/千瓦·時，發電設備年利用小時由2330小時提高到3800小時，線損率由23.35%降低到11.29%。在基本建設戰線上，原定兩三年內增加發電設備容量32萬千瓦，至1953年也超額完成了任務。“一五”計劃時期（1953－1957年）5年內完成裝機246.9萬千瓦，5年內的平均年增長率，裝機容量為18.9%年發電量為21.9%。由于高速度發展的結果，1957年全國發電設備容量達463.50萬千瓦，年發電量達193.35億千瓦·時，使中國的年發電量在世界的排名從1949年的第二十五位上升到1957年的第十三位。13電氣工程專業導論一、電力系統開展簡史—中國電力開展史〔續〕“二五”計劃時期（1958－1962年）由于“大躍進”刺激的結果，1958-1960年期間新增火電機組563.02萬千瓦，僅1959年就新增324.86萬千瓦，涌現出一批進度快、工效高的工程。在安裝方面，1958年，上海閘北電廠安裝第一臺6000千瓦汽輪發電機，只用了5天半時間；楊樹浦電廠安裝1臺6000千瓦機只用了4天零21小時；望亭電廠安裝兩臺6000千瓦機組，第一臺用了2天零21小時，第二臺用了1天零11小時。水電建設方面，如云南水槽子電站9000千瓦機組安裝全部工期38天；廣東流溪河電站從第一臺1萬千瓦機組發電起，5個月時間內就將其余3臺共3.2萬千瓦機組安裝完畢；新安江電站第一臺7.25萬千瓦機組從1959年10月初正式安裝座環，10月底裝完蝸殼，12月上旬轉子吊入機坑，12月底機組全部安裝完畢，整個安裝僅用工期3個月。14電氣工程專業導論一、電力系統開展簡史—中國電力開展史〔續〕三年調整時期（1963－1965年）至1965年末，全國擁有發電設備容量1507.63萬千瓦，年發電量676.04億千瓦·時，其中火電為1205.67萬千瓦，571.90億千瓦·時，水電為301.96萬千瓦，104.14億千瓦·時。主要技術經濟指標：發電標準煤耗率477克／千瓦·時，供電標準煤耗率518克／千瓦·時，廠用電率6.98%（其中水電0.207%，火電7.48%），線損率7.31%，設備年利用小時4920小時。15電氣工程專業導論一、電力系統開展簡史—中國電力開展史〔續〕“三五”計劃時期（1966-1970年）“三五”期間，雖然整個電力工業處在“文化大革命”動亂之中，但同于電業職工屬盡職守，排除干擾，在后兩年中生產與建設都有所恢復。至1970年全國年發電量為1158.62億千瓦·時，5年平均年增長率11.4%。1970年底全國擁有發電設備容量2377萬千瓦，5年平均年增長率僅為9.58%。1970年，全國計有33個10萬千瓦以上的電網，其中有將近一半電網嚴重缺電。16電氣工程專業導論一、電力系統開展簡史—中國電力開展史〔續〕“四五”計劃時期（1971-1975）至1975年底，全國年發電量為1958.4億千瓦·時年平均增長率11.1%。1975年底，全國共有發電設備空量4340.6萬千瓦，5年新增容量為1963.6萬千瓦，年平均增長率仍達12.8%。據1975年底統計，全國裝機容量在10萬千瓦以上的39個電網中，就有24個電網存在著不同程度的供電不足，全國缺電達500萬千瓦。1972年20萬千瓦超高壓機組在朝陽電廠投運；1974年30萬千瓦超亞臨界燒油機組在望亭電廠投運；1975年30萬千瓦燒煤機組在姚孟電廠投運；1971年15萬千瓦機組在丹江口水電廠投運；1969年22.5萬千瓦機組在劉家峽水電廠投運；1973年30萬千瓦機組在劉家峽水電廠投運。

17電氣工程專業導論一、電力系統開展簡史—中國電力開展史〔續〕“五五”計劃時期

（1976-1980年）1980年底，全國年發電量達3006.27億千瓦·時，5年平均年增長率8.9%基本上完成了計劃的低限指標；至1980年的發電設備容量達6586.91萬千瓦，5年凈增2246.31萬千瓦，平均年增長率8.7%，仍沒有完成計劃的低限指標；從平均年增長率而言，也是前幾個五年計劃中最低的。18電氣工程專業導論一、電力系統開展簡史—中國電力開展史〔續〕“六五”計劃時期（1981-1985年）至1985年實現年發電量4106.89億kW·h，平均年增長率達6.4%，都超過了原計劃指標；至1985年全國發電設備容量達8705.32萬kW，5年凈增21180.41萬kW，平均年增長率5.7%，也都超過了原計劃指標。在電網建設方面，至1985年全國容量在100萬kW以上的電網有11個，其中華東、東北、華北、華中四大電網擁有的裝機容量都已超過1000萬kW，11個電網合擁有裝機容量7234萬kW，占全國的82.3%。生產技術經濟指標提高，1985年的發電標準煤耗率達398克/千瓦·時，廠用電率為6.42%，年利用小時為5308小時，線路損失率為8.18%。19電氣工程專業導論一、電力系統開展簡史—中國電力開展史〔續〕“七五”計劃時期（1986-1990）“七五”計劃時期的生產技術指標：1990年末達到；標準煤耗率392克/千瓦·時（發電），427克/千瓦·（供電），廠用電率6.90%（其中水電0.3%，火電8.22%），發電設備年利用小時5036小時（其中水電3800小時，火電5413小時），線路損失率8.06%。至1900年末，全國擁有500千瓦及以上的電廠6537座，總容量1.2883億千瓦，其中水電站4336座，3175萬千瓦，火電廠2201座，9708萬千瓦。1990年，全國年供電量5672.67億千瓦·時，年用電量5271.54億千瓦·時，年售電量4925.91億千瓦·時。全社會年用電量6125.96億千瓦·時。20電氣工程專業導論一、電力系統開展簡史—中國電力開展史〔續〕“八五”計劃時期（1991-1995年）“八五”期間共投產發電機組7500萬千瓦，其中水電1300萬千瓦。“八五”期間年均投產1500萬千瓦，這在中國電力發展歷史上是從來沒有過的，裝機容量突破了兩億大關。1995年全國發電設備容量達到21722.42萬千瓦，全國年發電量達到10039億千瓦時。“九五”計劃時期（1996-2000年）“九五”期間電力科技事業蓬勃發展。初步實施跨大區電網互聯工程；開始實施潔凈煤發電工程；實施節能節電工程，供電煤耗下降34g/kW·h，線損率下降1%。到2000年末，發電裝機超過到3億千瓦，年發電量達到1.4萬億千瓦時；21電氣工程專業導論一、電力系統開展簡史—中國電力工業開展史〔續〕總結：目前根本上進入大電網、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40000萬kW〔2004年4月)，發電量為18000億kW·h〔2003年底〕均居世界第二位；全國人均裝機為0.2523kW，人均發電為0kW·h，相當于世界人均用電量的1/2，相當于興隆國家人均用電量的1/6；22電氣工程專業導論二、電力系統簡介1、電力系統的功能與作用電力系統是由發電、變電、輸電、配電、用電等設備和相應的輔助系統，按規定的技術和經濟要求組成的一個同一系統。一個現代電力系統是由極寬闊的地域內的大量電力設備互聯在一同的。發電、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稱為主系統，也稱為一次系統；丈量、監視、控制、繼電維護、平安自動安裝、通訊，以及各種自動化系統等用于保證主系統平安、穩定、正常運轉的設備稱為二次設備，二次設備構成的系統稱為輔助系統，也成為二次系統。23電氣工程專業導論二、電力系統簡介—電力系統的功能與作用電力系統的根本義務是平安、可靠、優質、經濟地消費、保送與分配電能，滿足國民經濟和人民生活需求。為了發揚電力系統的功能和作用，應滿足以下根本要求：滿足用戶需求；平安可靠性要求；經濟性要求；環保和生態要求。24電氣工程專業導論二、電力系統簡介2、現代電力系統的特點電力系統技術上的開展是以“大機組、大電網、高電壓、高度自動化〞為特征來描畫；數字化、網絡化、信息化、智能化技術日益提高電力系統的自動化程度；干凈煤技術、水電開發、核電的開展越來越得到注重，新能源的開發利用，特別是可再生能源的開發利用也是現代電力技術的開展趨勢；建立健全的電力市場機制是提高效率、降低本錢，促進電力資產的合理利用與開展的有效保證。25電氣工程專業導論二、電力系統簡介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6.76×108kW，其中可供開發的就有3.7×108kW，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〕、中國能源的構造〔水、煤為主〕、中國經濟的開展格局〔東部領先〕決議了中國電網的開展格局：西電東送、南北互供、全國聯網。26電氣工程專業導論二、電力系統簡介—電力資源與負荷電力系統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，將能夠呵斥生命危險、損壞設備、破壞消費過程，使大量產品報廢，給國民經濟呵斥艱苦損失，使市鎮生活發生混亂。二級負荷：對二級負荷停頓供電，將呵斥大量減產，交通停頓，使城鎮居民生活遭到影響。三級負荷：不屬于一、二級負荷的其他負荷。27電氣工程專業導論二、電力系統簡介4、電力系統構成電力系統是由發電廠、輸配電系統及負荷組成的一致整體，通常覆蓋寬廣的地域。發電廠輸電線路配電線路變壓器變壓器用戶220kV10kV380V12kV28電氣工程專業導論二、電力系統簡介—電力系統構成500kV小型燃氣輪機水庫核島鍋爐23kV500kV500kV500kV500kV500kV500kV500kV500kV220kV220kV220kV110kV10kV380V/220V10kV供配電系統區域電力系統電力系統和電力網29電氣工程專業導論二、電力系統簡介—電力系統構成水電廠核電廠火電廠工廠電氣鐵路風電地域變電所配電變電所居民區輸電線路居民配電線路110500變電站500kV10kV樞紐變電所110kV電力系統表示圖30電氣工程專業導論二、電力系統簡介5、電力系統設備一次設備是指電力系統中發電、變電、輸電、配電、用電等設備的總稱；包括：發電設備、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中用來丈量、監視、控制、繼電維護、平安自動安裝、通訊，以及各種自動化系統等用于保證主系統平安、穩定、正常運轉的設備。包括丈量儀