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電力基礎(chǔ)知識(shí) 電力基礎(chǔ)知識(shí) 1、電能的來(lái)源和分類(lèi) 2、電能的基本參數(shù) 3、電能質(zhì)量 4、電力需求側(cè)管理簡(jiǎn)介 電能的產(chǎn)生 電由電磁感應(yīng)發(fā)電機(jī)，利用磁鐵和線圈產(chǎn)生的 ，這個(gè)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(jī)發(fā)的電，以及將化學(xué)能變成的電(如電池)。除此之外，還有利用太陽(yáng)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(lái)。 當(dāng)然，家庭中所用的電，是利用發(fā)電機(jī)所發(fā)的電。 現(xiàn)在，我們就來(lái)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(gè)力所及的范圍，就稱(chēng)為磁場(chǎng)。 在這個(gè)磁場(chǎng)中移動(dòng)線圈，線圈就會(huì)產(chǎn)生電。但是，在強(qiáng)大的磁場(chǎng)中，如果不能夠移動(dòng)線圈(如果不使磁力產(chǎn)生變化)，就無(wú)法產(chǎn)生電。 換言之，磁力的變化會(huì)使得線圈產(chǎn)生電。這個(gè)原理稱(chēng)為電磁感應(yīng)，而產(chǎn)生的電流，就稱(chēng)為感應(yīng)電流。 磁鐵接近線圈時(shí)，電流會(huì)依箭頭的方向流向線圈。 相反，如果磁鐵遠(yuǎn)離線圈，則電流會(huì)流向相反的箭頭方向。當(dāng)然，如果不移動(dòng)磁鐵的話(huà)，則磁場(chǎng)不會(huì)產(chǎn)生變化，就不會(huì)產(chǎn)生電。 電能的分類(lèi) A、按照一次能源分為： 火電 水電 核電 風(fēng)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(yáng)能電池板工作原理 PN結(jié)：在純凈的硅晶體中摻入五價(jià)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(dǎo)體；在純凈的硅晶體中摻入三價(jià)元素（如硼），使之取代晶格中硅原子的位子，就形成P型半導(dǎo)體。 pn結(jié)就是把這兩種半導(dǎo)體燒結(jié)在一起，由電子和空穴運(yùn)動(dòng)達(dá)到平衡后形成PN結(jié)。 交流電和直流電 交流電：強(qiáng)度與方向都隨時(shí)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(shí)間做周期性變化的電流； 交流轉(zhuǎn)直流為整流，直流轉(zhuǎn)交流為逆變； 電能的應(yīng)用 電能的應(yīng)用，電能可直接應(yīng)用，轉(zhuǎn)化間接應(yīng)用，遠(yuǎn)距離傳輸應(yīng)用也可儲(chǔ)存攜帶移動(dòng)應(yīng)用. 用于動(dòng)力，使用電設(shè)備，工具運(yùn)轉(zhuǎn). 用于交通，使各種電力車(chē)輛，船只，飛行器運(yùn)行. 用于儲(chǔ)存:給各類(lèi)電源充補(bǔ)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(jī)等.電 用于通迅:各種電話(huà)，電報(bào)，廣播，電傳，雷達(dá)等. 用于裝飾:霓虹燈等. 用于醫(yī)療衛(wèi)生:各類(lèi)醫(yī)療設(shè)備，醫(yī)療儀器等. 用于生活:各種家用電器等. 用于文化娛樂(lè):各種影視，音響，電子刊物，樂(lè)器，照像等. 用于起重:各種電磁能起重設(shè)備等. 用于計(jì)測(cè)量:各類(lèi)計(jì)測(cè)量?jī)x器，用具等. 用于科技:各類(lèi)計(jì)算機(jī)，顯微鏡等. 用于教育:使學(xué)生獲得與電有關(guān)的知識(shí)技能 電能的基本參數(shù) 一、電流 單位時(shí)間里通過(guò)導(dǎo)體任一橫截面的電量叫做電流強(qiáng)度，簡(jiǎn)稱(chēng)電流。通常用字母 I表示，它的單位是安培，簡(jiǎn)稱(chēng)“安”，符號(hào) “A”，也是指電荷在導(dǎo)體中的定向移動(dòng)。 1kA=1000A 1A=1000mA 1mA=1000μA 1μA=1000nA 1nA=1000pA 二、電壓 也稱(chēng)作電勢(shì)差或電位差，是衡量單位電荷在靜電場(chǎng)中由于電勢(shì)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(chǎng)力作用從A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)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(guó)際單位制為伏特（V，簡(jiǎn)稱(chēng)伏）。 1kV=1000V 1V=1000mV 1mV=1000μv 常用電壓等級(jí)： 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(zhuǎn)化成多種其他形式能的過(guò)程也可以說(shuō)是電流做功的過(guò)程，有多少電能發(fā)生了轉(zhuǎn)化就說(shuō)電流做了多少功，即電功是多少。國(guó)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(shí)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(shí)間 功的單位是J（焦耳），時(shí)間單位是S（秒） 所以功率的單位是J/S，焦耳每秒，國(guó)際單位為W（瓦特）1W=1J/S 1 kW=1000W 1 MW=1000kW 1馬力=735W 對(duì)于發(fā)電廠而言，通常所說(shuō)的單臺(tái)發(fā)電機(jī)功率為30萬(wàn)千瓦（300MW），最近幾點(diǎn)新上的機(jī)組有60萬(wàn)千瓦（600MW）和100萬(wàn)千瓦（1000MW）。 功率的分類(lèi)： 1、有功功率 在交流電路中，有功功率是指一個(gè)周期內(nèi)發(fā)出或負(fù)載消耗的瞬時(shí)功率的積分的平均值，單位為W，KW。 2、無(wú)功功率 為建立交變磁場(chǎng)和感應(yīng)磁通而需要的電功率稱(chēng)為無(wú)功功率，單位為var（乏），Kvar 3、視在功率（計(jì)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(shí)間內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)，是描述周期運(yùn)動(dòng)頻繁程度的量，常用符號(hào)f或ν表示，單位為秒分之一，符號(hào)為s-1。國(guó)際單位赫茲，簡(jiǎn)稱(chēng)“赫”，符號(hào)為Hz 物理中頻率的基本單位是赫茲（Hz），簡(jiǎn)稱(chēng)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(guó)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(shù)語(yǔ)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(guó)臺(tái)灣、日本關(guān)西、南韓、沙特、美國(guó)、巴西、加拿大、哥倫比亞） 變頻簡(jiǎn)介： 變頻器是應(yīng)用變頻技術(shù)與微電子技術(shù)，通過(guò)改變電機(jī)工作電源頻率方式來(lái)控制交流電動(dòng)機(jī)的電力控制設(shè)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(dòng)單元、驅(qū)動(dòng)單元、檢測(cè)單元微處理單元等組成。變頻器靠?jī)?nèi)部IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）的開(kāi)斷來(lái)調(diào)整輸出電源的電壓和頻率，根據(jù)電機(jī)的實(shí)際需要來(lái)提供其所需要的電源電壓，進(jìn)而達(dá)到節(jié)能、調(diào)速的目的，另外，變頻器還有很多的保護(hù)功能，如過(guò)流、過(guò)壓、過(guò)載保護(hù)。 電能質(zhì)量 一、功率因素補(bǔ)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(fù)荷如電動(dòng)機(jī)、變壓器、日光燈及電弧爐等，大多屬于電感性負(fù)荷，這些電感性的設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中不僅需要向電力系統(tǒng)吸收有功功率，還同時(shí)吸收無(wú)功功率。因此在電網(wǎng)中安裝并聯(lián)電容器無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備后，將可以提供補(bǔ)償感性負(fù)荷所消耗的無(wú)功功率，減少了電網(wǎng)電源側(cè)向感性負(fù)荷提供及由線路輸送的無(wú)功功率。這種措施稱(chēng)作功率因數(shù)補(bǔ)償。也可稱(chēng)之為無(wú)功補(bǔ)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(shí)際生產(chǎn)與生活中應(yīng)用的用電負(fù)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(fù)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(shù)采集實(shí)際功率因素來(lái)調(diào)整電容組的投切電容容量，補(bǔ)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(chēng)為諧波。由于諧波的頻率是基波頻率的整數(shù)倍，也常稱(chēng)它為高次諧波。 2、諧波的產(chǎn)生：當(dāng)電力系統(tǒng)向非線性設(shè)備及負(fù)荷供電時(shí)，這些設(shè)備或負(fù)荷在傳遞（如變壓器）、變換（如交直流轉(zhuǎn)換器）、吸收（如電弧爐）系統(tǒng)發(fā)電機(jī)所供給的基波能量的同時(shí)，又把部分基波能量轉(zhuǎn)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(shè)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(yīng)在電費(fèi)上，而且會(huì)增加設(shè)備噪聲；干擾開(kāi)關(guān)設(shè)備和通訊設(shè)備，使設(shè)備誤動(dòng)作或無(wú)法工作；此外，諧波會(huì)降低電容補(bǔ)償器的工作壽命。 4、諧波治理： 針對(duì)諧波的產(chǎn)生和傳播的特點(diǎn)，應(yīng)采取相應(yīng)的隔離、補(bǔ)償和減小措施。可能的解決方法有： (1)改善供電結(jié)構(gòu)： 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(fù)荷與基本上不產(chǎn)生諧波的用電設(shè)備分在不同供電母線上。因?yàn)閷⒍鄠�(gè)諧波源接于同一段母線上，利用諧波的相互補(bǔ)償作用可降低電網(wǎng)諧波含量。 (2)裝設(shè)靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置，對(duì)大型電弧爐及晶閘管控制的軋鋼機(jī)等非線性設(shè)備，由于其負(fù)荷是沖擊性的，而且是隨機(jī)的，因此宜裝設(shè)能吸收動(dòng)態(tài)諧波電流的靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置，提高供電系統(tǒng)承受諧波的能力。 (3)裝設(shè)濾波器： 濾波器通常安裝在非線性負(fù)荷側(cè)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(wú)源濾波器兩大類(lèi)。無(wú)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(wú)功補(bǔ)償?shù)男枰�。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、投資少、運(yùn)行可靠性較高以及運(yùn)行費(fèi)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(gè)與諧波電流大小相等而極性相反的補(bǔ)償電流，使電網(wǎng)電流只含基波分量，補(bǔ)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(guò)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(shè)備的安全運(yùn)行； （6）電動(dòng)機(jī)效率降低。 2、三相不平衡的治理： （1）將不對(duì)稱(chēng)負(fù)荷分散接在不同的供電點(diǎn)，以減少集中連接造成不平衡度嚴(yán)重超標(biāo)的問(wèn)題； （2）使用交叉換相等辦法使不對(duì)稱(chēng)負(fù)荷合理分配到各相，盡量使其平衡化； （3）加大負(fù)荷接入點(diǎn)的短路容量，如改變網(wǎng)絡(luò)或提高供電電壓級(jí)別提高系統(tǒng)承受不平衡負(fù)荷的能力； （4）裝設(shè)平衡裝置。 電力需求側(cè)管理簡(jiǎn)介 一、定義： 電力需求側(cè)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(lì)和引導(dǎo)措施以及適宜的運(yùn)作方式，通過(guò)電網(wǎng)企業(yè)、能源服務(wù)企業(yè)、電力用戶(hù)等共同協(xié)力，提高終端用電效率和改變用電方式，在滿(mǎn)足同樣用電功能的同時(shí)減少電力消耗和電力需求，為達(dá)到節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)社會(huì)效益最優(yōu)、各方受益、成本最低的能源服務(wù)所進(jìn)行的管理活動(dòng)。 二、實(shí)施電力需求側(cè)管理的意義： 實(shí)施DSM具有顯著的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。 對(duì)社會(huì)而言，DSM的實(shí)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(shí)減少社會(huì)資源的投入和自然資源的消耗。 對(duì)政府而言，可以通過(guò)實(shí)施DSM，合理配置電力資源，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)的協(xié)調(diào)發(fā)展，還可以促進(jìn)用電設(shè)備的更新?lián)Q代，增加對(duì)高能效設(shè)備的需求，促進(jìn)GDP增長(zhǎng)，降低單位GDP能耗。 對(duì)電力客戶(hù)而言，實(shí)施DSM可以降低電力消耗，減少電費(fèi)支出，降低企業(yè)的經(jīng)營(yíng)成本，提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。 可享受寧夏自治區(qū)電價(jià)優(yōu)惠補(bǔ)貼政策，也可達(dá)到直接節(jié)約電費(fèi)的目的。 對(duì)于必須更換的淘汰設(shè)備，寧夏自治區(qū)財(cái)政進(jìn)行40%的補(bǔ)貼。 降低企業(yè)能耗，減少企業(yè)能耗費(fèi)用利于降低企業(yè)的成本，對(duì)于優(yōu)化企業(yè)的成本結(jié)構(gòu)，提高企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力具有戰(zhàn)略意義。 對(duì)電網(wǎng)公司而言，實(shí)施DSM可以減少高峰時(shí)段電力負(fù)荷對(duì)電網(wǎng)的壓力，提高供電可靠性和服務(wù)水平；在電力供應(yīng)形勢(shì)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(shè)備的利用率，保證電網(wǎng)安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，減少和延緩電網(wǎng)建設(shè)的投資。 三、電力需求側(cè)管理的內(nèi)容： 用戶(hù)對(duì)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(shí)（KWh）表示。由此可見(jiàn)，電力節(jié)能可以歸結(jié)為節(jié)約電力和節(jié)約電量，所以，DSM包括能效管理和負(fù)荷管理兩個(gè)部分。 能效管理即是通過(guò)用戶(hù)采用先進(jìn)的技術(shù)和高效設(shè)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(fù)荷管理即是通過(guò)負(fù)荷整形技術(shù)改善用戶(hù)的用電方式，降低電網(wǎng)的最大負(fù)荷，取得節(jié)約電力和減少裝機(jī)容量的效益。節(jié)約電力通常還會(huì)帶來(lái)節(jié)約電量的效益。 四、電力需求側(cè)管理的手段： 1、經(jīng)濟(jì)手段 2、引導(dǎo)手段 3、行政手段 4、技術(shù)手段 （1）負(fù)荷整形技術(shù) a、削峰 b、填谷 c、移峰填谷 移峰填谷的主要技術(shù)： 1）采用蓄冷蓄熱技術(shù)； 2）能源替代運(yùn)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(cè)系統(tǒng)。 需要對(duì)電源關(guān)口、電源次級(jí)支線出線回路、主要和重要用電設(shè)備、專(zhuān)用變壓器、集中無(wú)功補(bǔ)償電容柜、變頻控制裝置、能效項(xiàng)目關(guān)口等位置全部安裝監(jiān)測(cè)終端。 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)有三相電壓、電流、有功功率、無(wú)功功率、功率因素、頻率、諧波（要求監(jiān)測(cè)1-21次諧波）、三相不平衡度 電能監(jiān)控系統(tǒng)主要完善對(duì)一定功率以上范圍的用電設(shè)備的監(jiān)測(cè)。電能監(jiān)控系統(tǒng)將重點(diǎn)耗電設(shè)備納入監(jiān)測(cè)范圍，同步監(jiān)測(cè)大型用電設(shè)備的功率、負(fù)載率、運(yùn)行功率等參數(shù)，做到及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理，減少不必要的用電事故。Gt1紅軟基地

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