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電力基礎知識 電力基礎知識 1、電能的來源和分類 2、電能的基本參數(shù) 3、電能質(zhì)量 4、電力需求側管理簡介 電能的產(chǎn)生 電由電磁感應發(fā)電機，利用磁鐵和線圈產(chǎn)生的 ，這個由法拉第研究發(fā)明地。 現(xiàn)在所用的電，大致可以分為利用發(fā)電機發(fā)的電，以及將化學能變成的電(如電池)。除此之外，還有利用太陽光發(fā)的電等，現(xiàn)在其他發(fā)電方法還在陸續(xù)研發(fā)出來。 當然，家庭中所用的電，是利用發(fā)電機所發(fā)的電。 現(xiàn)在，我們就來探討一下發(fā)電的原理吧！ 要發(fā)電，就需要磁鐵以及產(chǎn)生電的線圈。 磁鐵具有吸引鐵等金屬的磁力，這個力所及的范圍，就稱為磁場。 在這個磁場中移動線圈，線圈就會產(chǎn)生電。但是，在強大的磁場中，如果不能夠移動線圈(如果不使磁力產(chǎn)生變化)，就無法產(chǎn)生電。 換言之，磁力的變化會使得線圈產(chǎn)生電。這個原理稱為電磁感應，而產(chǎn)生的電流，就稱為感應電流。 磁鐵接近線圈時，電流會依箭頭的方向流向線圈。 相反，如果磁鐵遠離線圈，則電流會流向相反的箭頭方向。當然，如果不移動磁鐵的話，則磁場不會產(chǎn)生變化，就不會產(chǎn)生電。 電能的分類 A、按照一次能源分為： 火電 水電 核電 風電 生物質(zhì)發(fā)電 光伏發(fā)電 光伏發(fā)電 并網(wǎng) 離網(wǎng) 太陽能電池板工作原理 PN結：在純凈的硅晶體中摻入五價元素（如磷），使之取代晶格中硅原子的位置，就形成了N型半導體；在純凈的硅晶體中摻入三價元素（如硼），使之取代晶格中硅原子的位子，就形成P型半導體。 pn結就是把這兩種半導體燒結在一起，由電子和空穴運動達到平衡后形成PN結。 交流電和直流電 交流電：強度與方向都隨時間做周期性變化的電流叫做交變電流； 直流電：電流方向不隨時間做周期性變化的電流； 交流轉直流為整流，直流轉交流為逆變； 電能的應用 電能的應用，電能可直接應用，轉化間接應用，遠距離傳輸應用也可儲存攜帶移動應用. 用于動力，使用電設備，工具運轉. 用于交通，使各種電力車輛，船只，飛行器運行. 用于儲存:給各類電源充補電能. 用于照明，各種交流，直流燈具等發(fā)光. 用于加熱:各種電爐，電焊機等.電 用于通迅:各種電話，電報，廣播，電傳，雷達等. 用于裝飾:霓虹燈等. 用于醫(yī)療衛(wèi)生:各類醫(yī)療設備，醫(yī)療儀器等. 用于生活:各種家用電器等. 用于文化娛樂:各種影視，音響，電子刊物，樂器，照像等. 用于起重:各種電磁能起重設備等. 用于計測量:各類計測量儀器，用具等. 用于科技:各類計算機，顯微鏡等. 用于教育:使學生獲得與電有關的知識技能 電能的基本參數(shù) 一、電流 單位時間里通過導體任一橫截面的電量叫做電流強度，簡稱電流。通常用字母 I表示，它的單位是安培，簡稱“安”，符號 “A”，也是指電荷在導體中的定向移動。 1kA=1000A 1A=1000mA 1mA=1000μA 1μA=1000nA 1nA=1000pA 二、電壓 也稱作電勢差或電位差，是衡量單位電荷在靜電場中由于電勢不同所產(chǎn)生的能量差的物理量。其大小等于單位正電荷因受電場力作用從A點移動到B點所做的功，電壓的方向規(guī)定為從高電位指向低電位的方向。電壓的國際單位制為伏特（V，簡稱伏）。 1kV=1000V 1V=1000mV 1mV=1000μv 常用電壓等級： 高壓指1KV以上的電壓 高壓：10KV、35KV、110KV、220KV 超高壓：330KV、500KV、750KV 特高壓：1000KV以上交流電壓 ±800KV的直流電壓 三、電功 電能轉化成多種其他形式能的過程也可以說是電流做功的過程，有多少電能發(fā)生了轉化就說電流做了多少功，即電功是多少。國際單位是J（焦耳）。 1J=1W·S=1N·m 其他單位 1kW·h=3.6×10^6J 1kW·h=1度 四、功率 物體在單位時間內(nèi)所做的功的多少，即功率是描述做功快慢的物理量。求功率的公式為功率=功/時間 功的單位是J（焦耳），時間單位是S（秒） 所以功率的單位是J/S，焦耳每秒，國際單位為W（瓦特）1W=1J/S 1 kW=1000W 1 MW=1000kW 1馬力=735W 對于發(fā)電廠而言，通常所說的單臺發(fā)電機功率為30萬千瓦（300MW），最近幾點新上的機組有60萬千瓦（600MW）和100萬千瓦（1000MW）。 功率的分類： 1、有功功率 在交流電路中，有功功率是指一個周期內(nèi)發(fā)出或負載消耗的瞬時功率的積分的平均值，單位為W，KW。 2、無功功率 為建立交變磁場和感應磁通而需要的電功率稱為無功功率，單位為var（乏），Kvar 3、視在功率（計算值） P = S *Cosφ（S為有功功率，Cosφ為功率因素，φ為功率因素角，是電流和電壓的相位差） 變壓器容量單位KVA。 五、頻率 單位時間內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)，是描述周期運動頻繁程度的量，常用符號f或ν表示，單位為秒分之一，符號為s-1。國際單位赫茲，簡稱“赫”，符號為Hz 物理中頻率的基本單位是赫茲（Hz），簡稱赫，也常用千赫（kHz）或兆赫（MHz）或吉赫（GHz）做單位。1kHz=1000Hz，1MHz=1000000Hz，1GHz=1000MHz 中國使用的電是一種正弦交流電，其頻率是50Hz，即一秒鐘內(nèi)做了50次周期性變化。交流電的頻率，工業(yè)術語叫做工頻。2013年，全世界的電力系統(tǒng)中，工頻有兩種，一種為50Hz，還有一種是60Hz。 （中國臺灣、日本關西、南韓、沙特、美國、巴西、加拿大、哥倫比亞） 變頻簡介： 變頻器是應用變頻技術與微電子技術，通過改變電機工作電源頻率方式來控制交流電動機的電力控制設備。變頻器主要由整流（交流變直流）、濾波、逆變（直流變交流）、制動單元、驅動單元、檢測單元微處理單元等組成。變頻器靠內(nèi)部IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）的開斷來調(diào)整輸出電源的電壓和頻率，根據(jù)電機的實際需要來提供其所需要的電源電壓，進而達到節(jié)能、調(diào)速的目的，另外，變頻器還有很多的保護功能，如過流、過壓、過載保護。 電能質(zhì)量 一、功率因素補償 P = S *Cosφ（S為有功功率，Cosφ為功率因素，φ為功率因素角，是電流和電壓的相位差） 電網(wǎng)中的電力負荷如電動機、變壓器、日光燈及電弧爐等，大多屬于電感性負荷，這些電感性的設備在運行過程中不僅需要向電力系統(tǒng)吸收有功功率，還同時吸收無功功率。因此在電網(wǎng)中安裝并聯(lián)電容器無功補償設備后，將可以提供補償感性負荷所消耗的無功功率，減少了電網(wǎng)電源側向感性負荷提供及由線路輸送的無功功率。這種措施稱作功率因數(shù)補償。也可稱之為無功補償。 純電阻電路中，電壓電流相位相同； 純電感電路中，電壓電流相位相差90°，電流滯后電壓（或電壓超前電流）； 純電容電路中，電壓電流相位相差90°，電流超前電壓（或電壓滯后電流） 實際生產(chǎn)與生活中應用的用電負載多為阻感性（電阻性＋電感性），其等效電路圖及電壓電流特性如下： 阻感性用電負載，其電壓與電流相位相差ϕ角度，該角度介于0°和90°之間，電壓超前電流。利用微電子技術采集實際功率因素來調(diào)整電容組的投切電容容量，補償后電壓和電流的的相差角ϕ接近于0度，即功率因素接近于1。 二、諧波 1、諧波的定義：頻率為基波頻率的整數(shù)倍的正弦波分量稱為諧波。由于諧波的頻率是基波頻率的整數(shù)倍，也常稱它為高次諧波。 2、諧波的產(chǎn)生：當電力系統(tǒng)向非線性設備及負荷供電時，這些設備或負荷在傳遞（如變壓器）、變換（如交直流轉換器）、吸收（如電弧爐）系統(tǒng)發(fā)電機所供給的基波能量的同時，又把部分基波能量轉換為諧波能量，向系統(tǒng)倒送大量的諧波，使電力系統(tǒng)的正弦波形畸變，電能質(zhì)量降低。 3、諧波的危害：諧波使變壓器、電線電纜、用電設備溫度升高，且這些損失將與電流和頻率的平方成比例上升。損失量直接反應在電費上，而且會增加設備噪聲；干擾開關設備和通訊設備，使設備誤動作或無法工作；此外，諧波會降低電容補償器的工作壽命。 4、諧波治理： 針對諧波的產(chǎn)生和傳播的特點，應采取相應的隔離、補償和減小措施�？赡艿慕鉀Q方法有： (1)改善供電結構： 選擇合理的供電電壓，并盡可能保持相三電壓平衡。盡量將產(chǎn)生大量諧波的非線性負荷與基本上不產(chǎn)生諧波的用電設備分在不同供電母線上。因為將多個諧波源接于同一段母線上，利用諧波的相互補償作用可降低電網(wǎng)諧波含量。 (2)裝設靜止無功補償裝置，對大型電弧爐及晶閘管控制的軋鋼機等非線性設備，由于其負荷是沖擊性的，而且是隨機的，因此宜裝設能吸收動態(tài)諧波電流的靜止無功補償裝置，提高供電系統(tǒng)承受諧波的能力。 (3)裝設濾波器： 濾波器通常安裝在非線性負荷側母線上，使其固有頻率按要求和某些特征頻率共振，從而吸收大部分諧波源注入電網(wǎng)的諧波電流。濾波器可分為有源濾波器和無源濾波器兩大類。無源諧波抑制裝置由濾波電容器、電抗器和電阻器組合而成，與諧波源并聯(lián)，除起濾波作用外，還兼顧無功補償?shù)男枰�。其結構簡單、投資少、運行可靠性較高以及運行費用較低，至今仍是諧波抑制的主要手段。有源濾波器產(chǎn)生一個與諧波電流大小相等而極性相反的補償電流，使電網(wǎng)電流只含基波分量，補償性能好，但容量大、成本高。 三、三相不平衡 三相不平衡是指在電力系統(tǒng)中三相電流（或電壓）幅值不一致，且幅值差超過規(guī)定范圍。 1、危害： （1）增加線路的電能損耗； （2）增加配電變壓器的電能損耗； （3）配變出力減少； （4）配變產(chǎn)生零序電流； （5）影響用電設備的安全運行； （6）電動機效率降低。 2、三相不平衡的治理： （1）將不對稱負荷分散接在不同的供電點，以減少集中連接造成不平衡度嚴重超標的問題； （2）使用交叉換相等辦法使不對稱負荷合理分配到各相，盡量使其平衡化； （3）加大負荷接入點的短路容量，如改變網(wǎng)絡或提高供電電壓級別提高系統(tǒng)承受不平衡負荷的能力； （4）裝設平衡裝置。 電力需求側管理簡介 一、定義： 電力需求側管理（Power Demand Side Management，DSM）指在政府法規(guī)和政策支持下，采取有效的激勵和引導措施以及適宜的運作方式，通過電網(wǎng)企業(yè)、能源服務企業(yè)、電力用戶等共同協(xié)力，提高終端用電效率和改變用電方式，在滿足同樣用電功能的同時減少電力消耗和電力需求，為達到節(jié)約資源和保護環(huán)境，實現(xiàn)社會效益最優(yōu)、各方受益、成本最低的能源服務所進行的管理活動。 二、實施電力需求側管理的意義： 實施DSM具有顯著的社會效益和經(jīng)濟效益。 對社會而言，DSM的實施可以減少電力需求，從而減少一次能源的消耗與污染物的排放，緩解環(huán)境壓力，同時減少社會資源的投入和自然資源的消耗。 對政府而言，可以通過實施DSM，合理配置電力資源，促進經(jīng)濟的協(xié)調(diào)發(fā)展，還可以促進用電設備的更新?lián)Q代，增加對高能效設備的需求，促進GDP增長，降低單位GDP能耗。 對電力客戶而言，實施DSM可以降低電力消耗，減少電費支出，降低企業(yè)的經(jīng)營成本，提高產(chǎn)品競爭力。 可享受寧夏自治區(qū)電價優(yōu)惠補貼政策，也可達到直接節(jié)約電費的目的。 對于必須更換的淘汰設備，寧夏自治區(qū)財政進行40%的補貼。 降低企業(yè)能耗，減少企業(yè)能耗費用利于降低企業(yè)的成本，對于優(yōu)化企業(yè)的成本結構，提高企業(yè)的市場競爭力具有戰(zhàn)略意義。 對電網(wǎng)公司而言，實施DSM可以減少高峰時段電力負荷對電網(wǎng)的壓力，提高供電可靠性和服務水平；在電力供應形勢緊張的情況下，可以大大緩解限電的壓力，可以提高電網(wǎng)設備的利用率，保證電網(wǎng)安全、經(jīng)濟運行，減少和延緩電網(wǎng)建設的投資。 三、電力需求側管理的內(nèi)容： 用戶對電能的需求包括電力和電量。電力即是指用電能力，一般用千瓦（KW）表示；電量是指用電量，一般用千瓦時（KWh）表示。由此可見，電力節(jié)能可以歸結為節(jié)約電力和節(jié)約電量，所以，DSM包括能效管理和負荷管理兩個部分。 能效管理即是通過用戶采用先進的技術和高效設備提高終端用電效率，減少電量消耗，取得節(jié)約電量和減少污染排放的效益。 負荷管理即是通過負荷整形技術改善用戶的用電方式，降低電網(wǎng)的最大負荷，取得節(jié)約電力和減少裝機容量的效益。節(jié)約電力通常還會帶來節(jié)約電量的效益。 四、電力需求側管理的手段： 1、經(jīng)濟手段 2、引導手段 3、行政手段 4、技術手段 （1）負荷整形技術 a、削峰 b、填谷 c、移峰填谷 移峰填谷的主要技術： 1）采用蓄冷蓄熱技術； 2）能源替代運行； 3）調(diào)整作業(yè)程序； 4）調(diào)整輪休制度； （2）提高終端用電效率的一般途徑 a、直接節(jié)電的一般途徑； b、間接節(jié)電的有效工具--電能監(jiān)測系統(tǒng)。 需要對電源關口、電源次級支線出線回路、主要和重要用電設備、專用變壓器、集中無功補償電容柜、變頻控制裝置、能效項目關口等位置全部安裝監(jiān)測終端。 監(jiān)測數(shù)據(jù)有三相電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因素、頻率、諧波（要求監(jiān)測1-21次諧波）、三相不平衡度 電能監(jiān)控系統(tǒng)主要完善對一定功率以上范圍的用電設備的監(jiān)測。電能監(jiān)控系統(tǒng)將重點耗電設備納入監(jiān)測范圍，同步監(jiān)測大型用電設備的功率、負載率、運行功率等參數(shù)，做到及時發(fā)現(xiàn)異常、發(fā)現(xiàn)問題及時處理，減少不必要的用電事故。Gt1紅軟基地

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