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电气工程导论 电力系统 一、电力工业简介 电力工业的建立至今已有100余年的历史。今天，电与人们的生产、生活、科学技术研究和精神文明建设息息相关，对现代社会的各个方面已产生直接的或间接的巨大作用和影响，已成为现代文明社会的重要物质基础。 1831年，法拉第(Michael Faraday ,1791-1867)发现电磁感应原理，并制成最早的发电机——Fraday’s disk，奠定了发电机的理论基础。 1891年，在德国劳芬电厂安装了世界第一台三相交流发电机，建成第一条三相交流送电线路。三相交流电的出现克服了原来直流供电容量小，距离短的缺点，也比单相交流更加经济，实现了远距离供电。电力不再仅仅用于照明，而且在工业、生活中得到广泛应用。 1960年，美国制成50万kW汽轮发电机。1963年, 制成100万kW汽轮发电机。 1973年，美国BBC公司制造的130万kW汽轮发电机投入运行。 1954年，瑞典首先建成第一条380kV输电线，此后美国、加拿大等欧美国家相继使用330～345kV输电系统。 1964年，美国建成第一条500kV输电线路，原苏联也于1964年完成了500kV输电系统。 1989年，原苏联建成一条世界上最高电压 1150kV、长1900km交流输电线路。 我国现在也有500kV、750KV输电线路。 随着电子技术、电子计算机技术和自动化技术的发展，电力工业自动化迅速向前发展。以大机组、大电厂、高电压、大电网、高度自动化为特点的现代化电力工业在不同的国家已经形成或正在形成。 二、 我国电力工业的发展 1882年, 英国人在上海创建第一个12kW发电厂。 1949年，新中国成立之初，全国发电装机容量185万kW，年发电量43亿kW·h，分别名列世界第25位和21位。 1978年，改革开放伊始，全国发电装机容量达到5712万kW，年发电量达2566亿kW·h。 2000年，全国发电装机容量为31932万kW，年发电量为13684.82 亿kW·h，均名列世界第2位。 我国电力工业的差距与发展潜力 美国1999年装机容量80668万kW，2000年发电量39705亿kWh，均为我国的2.5-3倍。按人均计算，差距还非常大（15倍左右）。 我国电力工业的科技水平还较低，因此，生产效率与自动化水平也较低，例如： 发达国家 我国（平均） 煤耗 330-360 g/kWh 400-500 g/kWh 线损 4-7% 7-9%。 但是，我国电力发展的潜力很大，例如： 我国水力资源6.8亿kW，是2000年全国装机容量的2倍，占全世界1/6，居世界首位，但开发比例较小，约10%（瑞典、法国几乎100%，美国40%） 。 一些国家发电机装机容量的发展预测（GW） 三、电力系统的构成 电力系统: 将一次能源转换成电能并输送和分配到用户的一个统一系统。 电力一次系统=发电厂+电网（输电网+配电网）+电力用户（电能的生产、输送、变电、配电、供电、用电） 电力系统还包括：保证其安全可靠运行的继电保护装置、安全自动装置、调度自动化系统和电力通信等相应的对一次系统进行监测、保护、控制、管理的系统（一般称为二次系统）。 3.1 发电厂 发电厂主要包括： 火力发电厂 水力发电厂 核能发电厂 其他能源发电 共同特点：原动机+发电机 3.1.1 火力发电厂 汽轮机发电： 汽轮机发电又称蒸汽发电，它利用燃料（煤、油、天然气等）在锅炉中燃烧产生蒸汽，用蒸汽冲动汽轮机，再由汽轮机带动发电机发电。 3.1.2 水力发电厂 水力是一种宝贵的自然资源：是取之不尽用之不竭的可再生能源，也是洁净的能源。 当江河的水由上游高水位，经过水轮机流向下游水位时，以所具流量和落差做功，推动水轮机旋转，带动发电机发出电力，称为水力发电。 我国水力资源居世界第一位。三峡、小浪底等工程最主要的部分就是水力发电厂。 3.1.3 核能发电厂(Nuclear Power Plant) 核能发电就是利用受控核裂变反应所释放的热能，将水加热为蒸汽，用蒸汽冲动汽轮机，带动发电机发电。 我国自行设计制造的第一座核电站——秦山核电站和引进设备的大亚湾核电站已分别于1993年和1994年投入运行。 地热发电（ Geothermal Energy） 地热能就是地球内部的热释放到地表的能量。地球内部包含着巨大的热量，由于这一热量的影响，地球表层以下的温度随深度逐渐增高，大部分地区每深入100m，温度增加3度，以后其增长速度又逐渐减慢，到一定深度就不