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专题1 电力工业发展概况 1.1 我国电力工业发展概况
电力发展和应用的程度，是衡量国民经济发展水平和社会现代化水平高低的重要标志之一。电力发展必须超前国民经济的增长。
我国自1882年有电力以来至1949年底，经过67 年发展装机容量只达到185万kW，年发电量 43 亿 kW·h，分别居世界第 21 位和第 25 位。
2003年全国总装机容量达到38450万kW，年发电量 19080 亿 kW·h。从1996年起，我国发电机装机容量和年发电量均居世界第二位，2004年全国总装机容量达到44700万kW。 截至2011年底，全国发电装机容量10.5亿千瓦，其中，水电2.3亿千瓦，火电7.6亿千瓦，核电1191万千瓦，风电4700万千瓦。 1.2 我国电力工业的几个之最
目前我国最大的汽轮发电机组容量为90万kW，安装在外高桥第二发电厂(最大135万kW)； 最大的水轮发电机组容量为70万kW，安装在三峡水力发电厂(最大80万kW) ； 最大的核电发电机组容量为100万kW，安装在岭澳核电厂(最大145万kW) 。
最高交流输电电压为750kV，如全长146km的青海官亭—兰州东750kV输电示范工程(世界上最高为1150kV)。
最高直流输电电压为±500kV, 如湖北宜昌葛洲坝到上海南桥的±500kV直流输电线路(世界上最高为± 750 kV )。
目前我国最大的水力发电厂，也是世界上最大的水力发电厂是三峡水力发电厂，装有26台单机容量为70万kW的水轮发电机组，总装机容量1820万kW，年均发电量 847亿 kW·h 。三峡大坝采用混凝重力坝，坝高185m，坝长(轴线长)2309m，坝顶总长3035m，总投资约2039亿。
我国最大的火力发电厂是北仓港电厂，装机容量300万kW，单机容量60万kW。 我国最大的核能发电厂是岭澳核电厂，装机容量200万kW，单机容量100万kW。
这些都说明我国电力工业已进入大机组、大电厂、大电网、超高压、高度自动化的发展时期和向跨大区联网、推进全国联网的新阶段。 1.3 电力系统组成 1.31结构
电力系统是电能的生产、输送、分配、变换和使用的一个统一整体。电力系统由发电厂、电力网和用户组成。下图为电力系统及动力系统示意图。 图1.1
1.32电力系统的电压
1. 三相交流电网和电力设备的额定电压
根据受电设备和供电设备的额定电压，国标GB 156—93《标准电压》规定了交流电力网和电力设备的额定电压等级。
1）电网(电力线路)的额定电压
电网的额定电压是确定其它一切电力设备额定电压的基本依据，它是国家根据国民经济发展的需要以及电力工业的现有水平，经过全面的技术分析后确定的。三相交流电网和电力设备常用的额定电压如表1.1所示。 表1.1 分类
电网和用电设备 电压/KV
发电机额定 电压/KV
电力变压器额定电压/KV 一次绕组 二次绕组 低压 0.38 0.66 0.40 0.69 0.38 0.66 0.40 0.69 高压 3 6 10 — 35 66 110 220 330 500
750 3.15 6.3 10.5
13.8, 15.75, 18,20,22,24,26
3及3.15 6及6.3 10及10.5 13.8, 15.75, 18,20,22,24,26 35 66 110 220 330 500 750
3.15及3.3 6.3及6.6 10.5及11 — 38.5 72.6 121 242 363 550 820
2）电力设备的额定电压
用电设备的额定电压规定与同级电网的额定电压相同。
发电机的额定电压规定高于同级电网额定电压的5％，以补偿线路上的电压损失。 变压器的额定电压分为一次绕组额定电压和二次绕组额定电压。
（1）变压器一次绕组额定电压分两种情况：当变压器直接与发电机相连时，如图1.2中的变压器T1，其额定电压与发电机额定电压相同，即高于同级电网额定电压的5％；当变压器连接在线路上时，如图1.2中的变压器T2，成为电网上的一个负荷，其一次绕组额定电压与电网额定电压相同。
（2）变压器的二次绕组额定电压也分两种情况：当变压器二次侧供电线路较长时，如图1.1中的变压器T1，其额定电压应高于同级电网额定电压的10％，5%用来补偿变压器二次绕组
的内阻抗压降，5%用来补偿线路上的电压损失；当变压器二次侧供电线路不太长时，如图1.1中的变压器T2，其额定电压只需高于电网额定电压的5％即可，用于补偿变压器内部的电压损耗。 图1.2
1.4 发电厂的基本类型
一次能源是指直接由自然界采用的能源，如：煤、石油、天然气、水利资源、核原料等。 二次能源是由一次能源经加工转换而获得的另一种形态的能源，如电力、煤气、蒸汽、焦碳等。以下是各种发电厂的优缺点：
1. 火电厂利用燃料（煤、石油、天然气）燃烧使汽轮机转动
优点：建设投资小、工期短、受气候、水文条件影响小，不分丰水期和枯水期。 缺点：生产过程复杂、成本高、对环境污染大。 分为：凝汽式发电厂（专供发电）：热能利用率30%～40% 热电厂（发电兼供热）：热能利用率70%～60% 2. 水电厂利用水的落差（水头H）、流量（Q）
优点：生产过程简单、易于实现自动化、成本低、无污染。
缺点：建设投资大、工期长、受气候、水文条件影响大，分丰水期和枯水期。 3. 核电厂利用铀(或钚）在反应堆核裂变
核电是一种安全清洁的能源，利用它可以大大地节约煤和减少污染。一个1000MW的火电厂一天燃烧的煤是9600t，而相应1000MW的核电厂，一天只要3.3kg的U235，同样容量的电厂其用燃料量竟相差300万倍。
优点：消耗燃烧少，燃烧时不需要空气助燃，容量越大越经济 缺点：有放射性污染。 4. 新能源发电
太阳能发电、风力发电、地热发电、潮汐发电、生物质能发电及垃圾电厂等。 1.5 变电所的基本类型
变电所起着变换和分配电能的作用。从发电厂送出的电能一般经过升压远距离输送，再经过多次降压后才供给用户使用，所以电力系统中的变电所的数量多于发电厂，变压器的容量约是发电机容量的7~10倍。变电所分为发电厂的变电所（升压变电所）和电力网的变电所（降压变电所），根据变电所在电力系统的地位与供电范围，可以将其分为以下几类。 1. 枢纽变电所
1) 枢纽变电所位于电力系统的枢纽点，汇集着电力系统中多个大电源和多回大容量的联络线，连接着电力系统的多个大电厂和大区域。 2) 电压等级一般为330 ~ 500 kV。
3) 枢纽变电所在系统中的地位非常重要，若发生全所停电事故，将引起系统解列，甚至系统崩溃的灾难局面。 2. 中间变电所
1) 中间变电所高压侧与枢纽变电所连接，以穿越功率为主，在系统中起交换功率的作用，或使高压长距离输电线路分段，它一般汇集2~3个电源，这样的变电所主要起中间环节作用。
2) 电压等级多为220~330 kV，其中压侧一般是110~220 kV，供给所在的多个地区用电并接入一些中小型电厂。
3) 当全所停电时，将引起区域电网解列，影响面也比较大。 3. 地区变电所
1) 地区变电所主要任务是给地区的用户供电，它是一个地区或城市的主要变电所。
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