输配电

输配电技术思考题

1.断路器、隔离开关、CT、PT的作用是什么?

（1）断路器：

按其使用范围分为高压断路器，和低压断路器，高低压界线划分比较模糊，一般将3kV以上的称为高压电器。低压断路器又称自动开关，它是一种既有手动开关作用，又能自动进行失压、欠压、过载、和短路保护的电器。它可用来分配电能，不频繁地启动异步电动机，对电源线路及电动机等实行保护，当它们发生严重的过载或者短路及欠压等故障时能自动切断电路，其功能相当于熔断器式开关与过欠热继电器等的组合。而且在分断故障电流后一般不需要变更零部件，已获得了广泛的应用。高压断路器(或称高压开关)是变电所主要的电力控制设备,具有灭弧特性,当系统正常运行时,它能切断和接通线路及各种电气设备的空载和负载电流;当系统发生故障时,它和继电保护配合,能迅速切断故障电流,以防止扩大事故范围.

（2）隔离开关

由于有明显的断口可以识别接通或分断，主要是用来隔离高压电源的，以保证线路和设备的安全检修，能分断的电流很小（一般只有几个安培）。由于没有专门的灭弧装置，所以它不能用来分断故障电流和正常工作电流，不允许带负荷进行分断操作。

（3）CT和PT

CT是电流互感器，PT是电压互感器。互感器实际上就是一种特殊的变压器，主要用

来从电气上隔离一次回路与控制回路，从而扩大二次设备（仪表、综保等）的使用范围。采用CT/ PT可以避免一次回路的高电压/大电流直接进入到二次控制设备（如：仪表、综保装置等），也可以防止由于控制设备故障影响一次回路的运行。

2.何为电气主接线? 为什么要画成单线图? 有哪些基本接线形式?

电气主接线主要是指在发电厂、变电所、电力系统中，为满足预定的功率传送和运行等要求而设计的、表明高压电气设备之间相互连接关系的传送电能的电路。

一般在研究主接线方案和运行方式时，为了清晰和方便，通常将三相电路图描绘成单线图。

按照有无汇流母线可以将所有电气主接线分为：有汇流母线的电气主接线，无汇流母线的电气主接线。

有汇流母线的电气主接线包括：（单母接线，单母分段接线，单母带旁路接线；双母接线，双母分段接线，双母带旁路接线；一台半断路器接线。一又三分之一断路器接线，变压器母线组接线）

无汇流母线的电气主接线包括：单元接线，角形接线，桥形接线。

3.我国电力系统有哪些主要的电压等级? 组建电力系统有哪些优点?

目前我国常用的电压等级：220V、380V、66kV、10kV、35kV、110kV、220kV、330kV、500kV、660kV、±800kV、1000kV。电力系统一般是由发电厂、输电线路、变电所、配电线路及用电设备构成。通常将35kV及35kV以上的电压线路称为送电线路。

10kV及其以下的电压线路称为配电线路。将额定1kV以上电压称为“高电压”，额定电压在1kV以下电压称为“低电压”。我国规定安全电压为36V、24V、12V三种。

两个或两个以上的小型电力系统用电网连接起来并联运行，即可组成地区性电力系统。若干个地区性电力系统用电网连接起来．即组成联合电力系统。联合电力系统在技术上和经济上都有很大的优越性。

1．提高供电可靠性和电能质量

因为大电力系统中备用发电机组较多，容量也比较大。个别机组发生故障对系统影响较小，从而提高了供电可靠性。此外，由于联合电力系统容量较大，个别负荷变动，即使是较大的冲击负荷，也不会造成电压和频率的明显变化，故可增强抵抗事故能力，提高电网安全水平，改善电能质量。

2．可减少系统的装机容量，提高设备利用率

大电力系统往往占有很大的地域，因为存在时差和季差，各系统中最大负荷出现时间就不同，综合起来的最大负荷，也将小于各系统最大负荷相加的总和，因此系统中总的装机容量可以减少些。同时，备用容量也可减少些。如果装机容量一定，则可提高设备的利用率，增加供电量。

3．便于寄装大机组，降低造价

由于联合电力系统容量大，按照比例(一般100~l000万kw电力系统中，最经济的单机容量为系统总容量的6％～l0%）可装机容量较大的机组，而大机组每千瓦设备的投资和

生产每千瓦.时电能的燃料消耗以及维修费用都比装小机组便宜，从而可节约投资，降低煤耗，降低成本，提高劳动生产率，加快电力建设速度。

4．充分利用各种资源，提高运行的经济性

水电厂发电受季节影响，在夏秋丰水期水量过剩，在冬春枯水期水量短缺．水电厂容量占的比例较大的系统(如湖北省)将造成枯水期缺电，丰水期弃水的后果。组成联台电力系统后，水火电联和运行，丰水期水电厂多发电，火电厂少发电并适当安排检修；枯水期火电厂多发电，水电厂少发电并安排检修，这样充分利用水动力资源，减少燃料消耗，从而降低电能成本，提高运行的经济性。

现代发电技术思考题

1、目前主要有哪几种大型发电方式，火电厂的工作过程是怎样的，其污染物如何控制？

目前主要的大型发电方式主要有火力发电、水力发电、核能发电和新能源发电等。

火力发电厂的主要生产系统包括汽水系统、燃烧系统和电气系统，现分述如下：

(1)汽水系统：

火力发电厂的汽水系统是由锅炉、汽轮机、凝汽器、高低压加热器、凝结水泵和给水泵等组成，他包括汽水循环、化学水处理和冷却系统等。

水在锅炉中被加热成蒸汽，经过热器进一步加热后变成过热的蒸汽，再通过主蒸汽管道进入汽轮机。由于蒸汽不断膨胀，高速流动的蒸汽推动汽轮机的叶片转动从而带动发电机。

为了进一步提高其热效率，一般都从汽轮机的某些中间级后抽出作过功的部分蒸汽，用以加热给水。在现代大型汽轮机组中都采用这种给水回热循环。此外，在超高压机组中还采用再热循环，既把作过一段功的蒸汽从汽轮机的高压缸的出口将作过功的蒸汽全部抽出，送到锅炉的再热汽中加热后再引入气轮机的中压缸继续膨胀作功，从中压缸送出的蒸汽，再送入低压缸继续作功。在蒸汽不断作功的过程中，蒸汽压力和温度不断降低，最后排入凝汽器并被冷却水冷却，凝结成水。凝结水集中在凝汽器下部由凝结水泵打至低压加热再经过除氧气除氧，给水泵将预加热除氧后的水送至高压加热器，经过加热后的热水打入锅炉，再过热器中把水已经加热到过热的蒸汽，送至汽轮机作功，这样周而复始不断的

作功。

在汽水系统中的蒸汽和凝结水，由于疏通管道很多并且还要经过许多的阀门设备，这样就难免产生跑、冒、滴、漏等现象，这些现象都会或多或少地造成水的损失，因此我们必须不断的向系统中补充经过化学处理过的软化水，这些补给水一般都补入除氧器中。

(2)燃烧系统

燃烧系统是由输煤、磨煤、粗细分离、排粉、给粉、锅炉、除尘、脱流等组成。是由皮带输送机从煤场,通过电磁铁、碎煤机然后送到煤仓间的煤斗内,再经过给煤机进入磨煤机进行磨粉，磨好的煤粉通过空气预热器来的热风，将煤粉打至粗细分离器，粗细分离器将合格的煤粉（不合格的煤粉送回磨煤机），经过排粉机送至粉仓，给粉机将煤粉打入喷燃器送到锅炉进行燃烧。而烟气经过电除尘脱出粉尘再将烟气送至脱硫装置，通过石浆喷淋脱出流的气体经过吸风机送到烟筒排人天空。

(3)发电系统

发电系统是由副励磁机、励磁盘、主励磁机（备用励磁机）、发电机、变压器、高压断路器、升压站、配电装置等组成。发电是由副励磁机（永磁机）发出高频电流，副励磁机发出的电流经过励磁盘整流，再送到主励磁机，主励磁机发出电后经过调压器以及灭磁开关经过碳刷送到发电机转子，当发电机转子通过旋转其定子线圈便感应出电流，强大的电流通过发电机出线分两路，一路送至厂用电变压器，另一路则送到SF6高压断路器，由SF6高压断路器送至电网。

以上就是火力发电厂的基本生产过程。

火力发电厂的污染控制分为燃烧前净化，燃烧中净化和燃烧后烟气净化三种控制方法。下面分别介绍这三种控制方法：

(1)燃烧前净化：

主要是通过选煤来进行控制，选煤方法分为：

重介质选煤：用密度介于煤与矸石之间的液体作为分选介质；

跳汰选煤：是我国应用最普遍的常规分选方法，使用跳汰机选煤；

浮选：依据矿物表面润湿性的差别，分选细粒煤(0.5mm以下)的选煤方法。

(2)燃烧中净化

主要包括：利用煤粉炉内直接喷钙脱硫技术、循环流化床燃烧(CFBC)脱硫技术、增压流化床燃烧(PFBC)脱硫技术和型煤燃烧技术来实现脱硫；利用低过量空气燃烧、空气分级燃烧、燃料分级燃烧、烟气再循环、低NOx 燃烧器和流化床锅炉低NOx排放方法以及炉膛喷射脱硝来实现燃烧中脱硝；使用同时脱硫脱硝的低NOx燃烧器

(3) 燃烧后烟气净化

主要包括：干法、湿法烟气脱硫；电子束烟气脱硫以及使用脉冲等离子和烟气循环流化床脱硫。

2、何谓洁净煤发电技术？列出目前主要的洁净煤发电技术装置。

所谓“洁净煤发电技术”就是指“洁净煤技术”中与发电相关的技术项目。它的重点是提高发电机组的效率和控制因燃煤而引起的污染物（粉尘，硫氧化物，氮氧化物，二氧化碳，重金属微粒等）的排放。

目前“洁净煤发电技术”主要有以下几种：

➢ 循环流化床燃烧技术（CFB）

➢ 整体煤气化燃气-蒸汽联合循环发电（IGCC）

➢ 增压流化床燃气-蒸汽联合循环发电（PCFB－CC）

➢ 超临界燃煤电站加烟气脱硫、脱硝装置（SC+FGD+De-NOx）

太阳能光伏发电并网策略分析

摘要：简要介绍了太阳能光伏发电的基本特征和组成结构，根据当前光伏发电系统的研究应用现状对光伏发电系统的并网策略做了简要分析。

1.光伏发电简介

太阳能发电分为光热发电和光伏发电。通常说的太阳能发电指的是太阳能光伏发电，简称“光电”。光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。理论上讲，光伏发电技术可以用于任何需要电源的场合，上至航天器，下至家用电源，大到兆瓦级电站，小到玩具，光伏电源无处不在。太阳能光伏发电的最基本元件是太阳能电池（片），有单晶硅、多晶硅、非晶硅和薄膜电池等。其中，单晶和多晶电池用量最大，非晶电池用于一些小系统和计算器辅助电源等。中国国产晶体硅电池效率在10至13％左右，国际上同类产品效率约12至14％。由一个或多个太阳能电池片组成的太阳能电池板称为光伏组件。

光伏发电产品主要用于三大方面：一是为无电场合提供电源；二是太阳能日用电子产品，如各类太阳能充电器、太阳能路灯和太阳能草地各种灯具等；三是并网发电，这在发达国家已经大面积推广实施。据预测，太阳能光伏发电在21世纪会占据世界能源消费的重要席位，不但要替代部分常规能源，而且将成为世界能源供应的主体。预计到2030年，可再生能源在 总能源结构中将占到30％以上，而太阳能光伏发电在世界总电力供应中的占比也将达到10％以上；到2040年，可再生能源将占总能耗的50％以上，太阳能 光伏发电将占总电力的20％以上；到21世纪末，可再生能源在能源结构中将占到80％以上，太阳能发电将占到60％以上。这些数字足以显示出太阳能光伏产 业的发展前景及其在能源领域重要的战略地位。

太阳能光伏发电系统由太阳能电池组、太阳能控制器、蓄电池（组）组成。如输出电源为交流220V或110V，还需要配置逆变器。

➢ 太阳能电池板：太阳能电池板是太阳能发电系统中的核心部分，也是太阳能发电系统中价值最高的部分。其作用是将太阳的辐射能力转换为电能，或送往蓄电池中存储起来，或推动负载工作。

➢ 太阳能控制器：太阳能控制器的作用是控制整个系统的工作状态，并对蓄电池起到过充电保护、过放电保护的作用。在温差较大的地方，合格的控制器还应具备温度补偿的功能。其他附加功能如光控开关、时控开关都应当是控制器的可选项；

➢ 蓄电池：一般为铅酸电池，小微型系统中，也可用镍氢电池、镍镉电池或锂电池。其作用是在有光照时将太阳能电池板所发出的电能储存起来，到需要的时候再释放出来。

➢ 逆变器：太阳能的直接输出一般都是12VDC、24VDC、48VDC。为能向220VAC的电器提供电能，需要将太阳能发电系统所发出的直流电能转换成交流电能，因此需要使用DC-AC逆变器。

2.影响太阳能光伏发电并网的主要因素

太阳能光伏发电系统与公共电网相联接，共同承担供电任务。它是太阳能光伏发电进入大规模商业化发电阶段，成为电力工业组成部分的重要方向，也是当今世界太阳能光伏发电技术发展的主流趋势。联网太阳能光伏发电系统具有许多独特的优越性，如：出入电网灵活，易于建立分布式电源，既有利于改善电力系统的负荷平衡，又可降低线路损耗。

但是太阳能光伏发电装置除设备故障因素以外,其输出功率随日照、天气、季节、温度等自然因素而变化,输出功率极不稳定,无法根据实际情况的需要进行调节。太阳能光伏发电的输出功率不稳定不仅会对整个电网的电压稳定造成影响,而且由于输出功率的不可预测性难以提供稳定的电能输送保证。

其次太阳能光伏发电并网实际上是两个交流电源的并联,只有当两个交流电源的电压同幅度、同相位时才能并联。如果在逆变器交流侧电压与电网电压不同步的情况下并网,将产生冲击性电流,会对电网产生冲击,严重时可能损坏附近居民的电器设备或引起保护动作造成停电事故,并网设备本身也会因冲击而损坏。

太阳能光伏发电并网设备的逆变器是一个谐波源,其产生的谐波分量与其拓扑结构和控制方式有关,这导致了太阳能光伏发电并网系统在将直流电能逆变转换为交流电能的过程中会产生大量谐波。由于太阳能光伏发电并网系统安装位置的不确定性,实际注入公共连接点的谐波电流需在发电装置并网时按规定方法测量后才能得知。

3.太阳能光伏发电并网技术总结

针对上面分析的太阳能光伏发电存在的问题，在系统实际运行时，必须做好电网发电波动记录,掌握输出功率的波动规律,并在相应位置配备电网发电下降补偿装置,保证整个电网系统的稳定运行。太阳能光伏发电并网时采用的并网逆变器必须有很可靠的同步控制装置,并网时要严格按规范操作。因此,太阳能光伏发电并网系统实际并网时需现场检测其谐波电压、电流是否满足国家标准,如不满足则需采取加装滤波装置等相应措施。

(1)大力发展储能技术

由于太阳能的间歇性和不确定性，为保证供电的均衡和连续，储能成为风光发电系统的关键配套部件。因此，在利用太阳能的同时，必须重视储能技术的开发。对并网的大型风力发电和光伏发电，也可不采用储能系统直接向中央电网供电，但电网功率和频率波动大，通常情况下，也要采用储能系统对电网进行调峰和调频，来保证发电、供电的稳定性，储能系统起平衡、调节、蓄电、削峰填谷的作用。

目前已开发的储能技术主要分为物理储能和化学储能两大类。物理储能主要包括扬水蓄水储能和压缩空气储能等。这类储能系统虽然具有规模大、循环寿命长和运行费用低的优点，但需要特殊的地理条件和场地，建设的局限性较大，且一次性投资费用较高，也不适合较小功率的离网发电系统。化学储能主要包括各类蓄电池、超级电容器、可再生燃料电池(如金属- 空气电池，氢能：电解水制氢－储氢－燃料电池发电)和液流电池等。大规模储氢投资大，燃料电池价格高，循环转换效率较低，目前尚不宜作为商业化的储能系统。液流储能电池系统具有能量转换效率较高，运行、维护费用低等优点，是高效、大规模并网发电储能、调节的首选技术之一。液流储能技术早已在美国、德国、日本和英国等发达国家示范性应用，我国目前尚处于研究开发阶段。

蓄电池储能是目前最成熟、最可靠的储能技术。与一般蓄电池相比，储能电池除了要求大容量，还要求长寿命(10 年以上)、适应微电流充电、耐过充电和过放电、少维护、可以任意方向放置、低成本等特点。锂离子、氢镍电池等先进蓄电池成本较高，大容量储能技术还不成熟(特别是锂离子电池)，产品的性能目前尚无法满足储能的要求，其经济性也无法实现商业化运营。铅蓄电池具有技术成熟，可制成大容量，单位能量成本和系统成本低，安全可靠和再利用性好等特点，也是目前最实用的储能电源系统，已在小型风力、光伏发电独立系统以及中小型非并网电站获得广泛应用。

(2)风光互补供电系统

在可再生能源中，特别引起业界关注的是风能和太阳能。一是来源丰富，取之不竭、用之不尽，二是它们在利用过程中无环境污染或污染很小。但是他们也存在共同的缺陷，即间歇性、不稳定性和不可控性。但是,两者的变化趋势基本相反,在时间上的互补性使得风光互补发电在资源分布上具有很好的匹配性。

风光互补供电系统是由太阳能电池与风力发电机发电，经蓄电池贮能，给负载供电的一种新型电源，主要由风力发电机组、太阳能光伏电池组、控制器、蓄电池、逆变器、交流直流负载等部分组成。光电系统是利用光电板将太阳能转换成电能，通过控制器对蓄电池充电，再通过逆变器对用电设备供电的一套系统。该系统的优点是供电可靠性高，运行维护成本低,但是系统造价高。

概括来说，风光互补系统具有如下几个特点：（1）风电和光电系统在蓄电池组和逆变环节是可以通用的，使成本大大降低，同时可以设计逆变系统具有自动稳压功能，改善供电质量。（2）风光互补系统关键的控制部分要根据日照强度、风力大小及负载的变化不断对蓄电池组的工作状态进行切换和调节，在发电量充足时把一部分电量供给负载，另一部分电能则存入蓄电池组中；当发电量不足时，由蓄电池组提供部分负载所需电能，从而保证了系统的稳定性与可靠性。（3）由于风光互补系统的供电稳定性和保证率高，可以设计较低的光电阵列容量和蓄电池容量， 使整个系统的成本下降。