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电力行业发展探讨

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电力行业发展探讨

1 电力系统的概念

发电机把石化能、水能、核能、风能和太阳能等转化为电能,电能经变压器、变换器和电力线路输送并分配到用户,在那里经电动机、电炉和电灯等设备又将电能转化为机械能、热能和光能等。这些生产、变换、输送、分配、消费电能的发电机、变压器、变换器、电力线路及各种用电设备等联系在一起组成统一的整体称为电力系统。

 2 电力系统的发展简史

2.1 早期的电力系统

1831年来自英国的物理学家兼化学家法拉第解释了电与磁之间的关系,将其定义为“电磁感应定律”并且制造了世界上第一台发电机,为电能的产生奠定了强有力的理论基础。1875年来自比利时的工程师格拉姆将改装后的发电机安装于法国巴黎北火车站发电厂,这也是世界上第一座发电厂,这标志着电能进入了真正的实用阶段。

2.2 近现代的电力系统

1881年,英国建成了世界上第一座小型水电站;1882年,由爱迪生主持建造的世界上第一座正规发电厂在美国纽约正式建成,形成了世界上第一个完整的直流电力系统:总功率之和为662 kW的6台蒸汽直流发电机组成这个发电厂的主要部分,通过110 V的地下电缆向用户供电,他的最大送电距离长达1英里,可以供59家用户的1284盏白炽同时使用;1886年3月大巴林顿在马萨诸塞州建成了世界上第一个交流送电系统显示了交流输电与直流输电相比的突出卓越性。

19世纪80~90年代,是电力系统的初始创立时期,并在即将踏入20世纪的那几年,确立了交流输电系统与直流输电系统相比的优先发展地位,为20世纪交流高压输电和交流电力系统的发展奠定了基础。

3 电力系统在中国的发展历程

3.1 新中国成立前的电力系统

1882年,英籍商人R.W.Little等人招股筹银5万两,在上海创办了上海电气公司,安装了1台功率为11.9kW的蒸汽发电机组,向外滩的15盏弧光灯提供电能,这一举动标志着中国的第一所电气公司建成。当年7月26日,电厂成功开始发电,这标志着电能开始在中国投入使用。

戊戌变法后光绪帝在北京创建了“京师大学堂”,设立了电学和化学等课程。在1938年正式更名为北京大学工学院。1952年称为工科并入清华大学电机系,演变成现在的电气工程及其自动化专业为中国电气事业培养科教人才。

1931年,日本侵占了东北三省并在长春成立“满洲电业株式会社”强行接管东北各地电力设施。为掠夺东北三省的丰富资源,日本人在东北建设了各种火电厂水电厂,形成了具有一定规模的电力系统。

3.2 新中国成立之初(1949-1978年)的电力系统

在这段特殊的时期里,中国的电力系统取得了较快的发展,一直到1978年改革开放时止,全国电力装机总的功率容量达到了5.712×107 kW,与1949年相比增长近30倍;年发电量2566×107 kWh,增长近59倍;其中,1972年建成第一条

330 kV交流输电线路。

3.3 改革开放至今的电力系统

2005年,装机容量5.15亿kW,第一条750 kV交流输电线路投运;2006年,装机容量6.2亿kW;在此后的几年逐渐增加一直到2009年,装机容量8.6亿kW,输电线路总长125万km,已然成为成为世界最大规模的电网。

2012年国家电网公司与一月开始运营国内第一条超高压输电线路。这是一条长达640公里,贯穿山西省北部直至湖北省中部的线路,用以解决我国南北东西之间输电不均的问题。

4 我国在电力系统发展中遇到的问题

4.1 资源条件制约发展

我国水能、煤炭较丰富,油、气资源不足,且分布很不均衡。虽然水能资源居世界首位,但3/4以上的水能资源分布在西部。我国有居世界第三位的煤炭储量,人均储量为世界平均水平的55%。我国石油人均储量仅为世界平均水平的4.5%和天然气储备占世界平均水平的11%。风能和太阳能等新能源的使用仍然受到开发技术能力不足限制,这些新能源的使用多为间歇性能源,短期内使用的比重不会太高,还需相关技术人才主动研发。

4.2 经济增长方式制约发展

当前我国经济尚属于高投入、高消耗、高排放、不协调、难循环、低效率的粗放型增长模式。按这几年的用电增长速度计算,到2020年我国的电能产量不能应付发电时电能的消耗量,这种发展方式显然是入不敷出的。经济增长方式需要根本性转变,降低消耗,提高能源使用率,提高工作效率,才能保证国民经济可持续发展。

4.3

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系统安全要求不断提高

我国电力系统正进入快速发展时期,但随着电网的进一步扩展许多安全问题也随之产生,因为电网越大,技术就越复杂,事故可能发生的范围也就越大。所以在保证实现大电网具有大规模输送能量、备用容量小、效率高、成本低的同时,更要注意对电力系统安全的保障,定时检修,有问题及时维修。

简论电力系统接地技术:

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接地:电气装置必须接地的部分与地作良好的连接;接地体:埋入地中并直接与大地接触的金属导体;接地线:电气设备接地部分与接地体连接用的金属导体;接地体和接地线总称为接地装置。

2.电力系统接地的分类

电力系统接地一般可分为3种,即保护接地、工作接地和保护接零。

2.1保护接地

电气设备的保护接地是指电气装置正常情况下不带电的金属部分与接地装置连接起来,防止在故障情况下引起人身安全的触电而将设备外壳接地。例如电气设备外壳接地、电气设备的二次回路接地、发电机的中性点接地等。保护接地是通过限制带电外壳对地电压(控制接地电阻的大小)或减小通过人体的电流来达到保障人身安全的目的。

当设备发生碰壳故障时,便形成单相接地短路,短路电流流经相线和保护接地、电源中性点接地装置。如果接地短路电流不能使自动开关跳闸时,漏电设备金属外壳上就会长期带电,也是很危险的。所以说,在电源中性点直接接地的系统中,保护接地有一定的局限性。

2.2工作接地

工作接地也叫系统接地,是为了保证电力系统在正常情况和事故情况下可靠地工作,而将电力系统中某一点进行接地,例如变压器中性点的接地、避雷针和避雷器的接地等。它的作用是保持系统电位的稳定性,降低系统的危险性。当配电网一相故障接地时,工作接地也有抑制电压升高的作用。

  发电机中性点经接地变压器接地也是工作接地,它是为了发电机继电保护的需要而设计的。数字设备,例如微机保护、微机励磁装置、程控交换机的一些接地中部分是工作接地,部分是保护接地的范畴。

2.3保护接零

保护接零适用于电源中性点直接接地的三相四线制低压系统,为了保证维护安全而将用电设备的金属外壳与电源(发电机或变压器)的接地中性线作金属连接,并要求供给用电设备的线路,在用电设备一相碰壳时,能够以最短的时限可靠地断开电源的接地技术。凡由于绝缘损坏或其它原因而可能呈现危险电压的金属部分,除另有规定外都应接零。凡是由单独配电变压器供电的厂矿企业,应采用保护接零方式。

在接零系统中,零线仅在电源处接地是不够安全的。为此,零线还需要在低压架空线路的干线和分支线的终端进行接地;在电缆或架空线路引入车间或大型建筑物处,也要进行接地;或在屋内将零线与配电屏、控制屏的接地装置相连接,这种接地叫做重复接地。

保护接零能有效地防止触电事故,但稍不注意仍会引起触电事故。因此,采用保护接零需注意以下问题:

(1)严防零线断线。当零线断开后时,接零设备外壳就会呈现危险的对地电压。所以一定要保护零线的施工及检修质量,零线的连接必须牢靠,零线的截面应符合规程要求。把系统内所有电气设备的外壳都与零线连接起来,构成一个零线网络,才能确保人身安全。

(2)严防电源中性点接地线断开。若电源中性点接地线断开,当系统中某处发生接地或设备碰壳时,都会使所有接零设备外壳呈现接近于相电压的对地电压,形成危险。这就需要加强检查,发现中性点接地线断开或接触不良时及时进行处理。

2.4 避雷线(针、器)接地

防雷接地这是为了让强大的雷电流安全导入地中,以减少雷电流流过时引起的电位升高。为防止雷击电力设备,在线路上装设有避雷线,在变电站和发电厂装有避雷针。其重要作用就是通过将雷电流引致避雷线或避雷针而保护周围的电力设备。避雷线的接地主要是通过线路的铁塔等接地体直接接地,以前在相当长的时期避雷线大多也与变电站的结网直接相连接。

  避雷针的接地主要是通过避雷针直接与变电站和发电厂的地网直接相连接。在没有计算机技术的时代,所有的发电厂、变电站的接地网只有统一的接地网,即避雷针、避雷线、工作接地、保护接地等需要接地的设备都共用一个接地网。


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