電力系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí)PPT.ppt

電力系統(tǒng)工程基礎(chǔ) 2 1 概述2 發(fā)電廠3 變電站的一次接線4 電力系統(tǒng)一次設(shè)備簡(jiǎn)介5 變電站的二次接線6 變電站綜合自動(dòng)化簡(jiǎn)介7 配電管理系統(tǒng)DMS 組網(wǎng)結(jié)構(gòu) 主要內(nèi)容 3 1 概述 1 1什么是電力系統(tǒng) 4 1 1什么是電力系統(tǒng) 5 1 1什么是電力系統(tǒng) 電力網(wǎng) 電力系統(tǒng)中各種電壓的變電所及輸配電線路組成的統(tǒng)一體 電力系統(tǒng) 由發(fā)電廠中的電氣部分 各類變電所及輸電 配電線路及各種類型的用電設(shè)備組成的統(tǒng)一體 稱為電力系統(tǒng) 具體組成如下 發(fā)電廠 生產(chǎn)電能 電力網(wǎng) 變換電壓 傳送電能 由變電所和電力線路組成 配電系統(tǒng) 將系統(tǒng)的電能傳輸給電力用戶 電力用戶 高壓用戶額定電壓在1kV以上 低壓用戶額定電壓在1kV以下 用電設(shè)備 消耗電能 動(dòng)力系統(tǒng) 在電力系統(tǒng)的基礎(chǔ)上 把發(fā)電廠的動(dòng)力部分 例如火力發(fā)電廠的鍋爐 汽輪機(jī)和水力發(fā)電廠的水庫(kù) 水輪機(jī)以及核動(dòng)力發(fā)電廠的反應(yīng)堆等 包含在內(nèi)的系統(tǒng) 通常 將發(fā)電廠電能送到負(fù)荷中心的線路叫輸電線路 負(fù)荷中心至各用戶的線路叫配電線路 負(fù)荷中心一般設(shè)變電站 6 1 1什么是電力系統(tǒng) 7 1 1什么是電力系統(tǒng) 電力網(wǎng) 按電壓等級(jí)分類 低壓網(wǎng) 電壓等級(jí)在1kV以下 中壓網(wǎng) 1 10kV 高壓網(wǎng) 高于10kV 低于330kV 超高壓網(wǎng) 低于750kV 特高壓網(wǎng) 1000kV及以上 8 1 1什么是電力系統(tǒng) 電力網(wǎng) 按電壓等級(jí)的高低 供電范圍的大小的分類地方電力網(wǎng) 電壓等級(jí)在35kV及以下 供電半徑在20 50km以內(nèi)區(qū)域電力網(wǎng) 電壓等級(jí)在35kV以上 一般為110kV 220kV 供電半徑超過50km 聯(lián)系較多發(fā)電廠的網(wǎng)絡(luò)超高壓遠(yuǎn)距離輸電網(wǎng) 電壓等級(jí)為330kV 500kV的網(wǎng)絡(luò) 其主要任務(wù)是把遠(yuǎn)處發(fā)電廠生產(chǎn)的電能輸送到負(fù)荷中心 同時(shí)還聯(lián)系若干區(qū)域電力網(wǎng)形成跨省 跨地區(qū)的大型電力系統(tǒng) 9 1 1什么是電力系統(tǒng) 變電所 按其在電力系統(tǒng)中的地位分類樞紐變電所 中間變電所 地區(qū)變電所 終端電站所 10 1 2電力系統(tǒng)的特點(diǎn) 電能不能大量存儲(chǔ) 電能的生產(chǎn) 變換 輸送 分配和使用是同時(shí)進(jìn)行的 P發(fā) P用 P 頻率f頻率表征電力系統(tǒng)有功功率的平衡Q發(fā) Q用 Q 電壓V電壓則表征該處無功功率的平衡 過渡過程十分短暫 控制操作自動(dòng)化程度高 必須借助自動(dòng)裝置對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行控制 繼電保護(hù)裝置 遠(yuǎn)動(dòng)裝置 減載裝置 同期裝置 勵(lì)磁裝置 電能生產(chǎn)與國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門和人民生活有著極為密切的關(guān)系 社會(huì)政治經(jīng)濟(jì)影響巨大 負(fù)荷分類 一類負(fù)荷 二類負(fù)荷 三類負(fù)荷 11 1 2電力系統(tǒng)的特點(diǎn) 對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行的基本要求如下 1 保證供電可靠性 2 保證電能質(zhì)量 3 提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性 4 環(huán)境保護(hù)問題 12 1 3電能的質(zhì)量指標(biāo) 電壓質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 13 1 3電能的質(zhì)量指標(biāo) 頻率 額定頻率 50Hz 國(guó)外 50或60Hz 頻率偏差 0 2Hz 3000MW系統(tǒng) 0 5Hz 3000MW系統(tǒng) 國(guó)外 0 1 0 2 Hz或 0 5Hz波形 質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 正弦波電壓和電流諧波的危害與抑制 對(duì)于電網(wǎng) 電力設(shè)備 通訊都會(huì)產(chǎn)生負(fù)面影響 14 1 4電力系統(tǒng)的額定電壓及電壓等級(jí) 額定電壓是由國(guó)家規(guī)定的一種標(biāo)準(zhǔn)電壓 是電氣設(shè)備設(shè)計(jì)時(shí)所依據(jù)的電壓值 在這一電壓下工作時(shí) 電氣設(shè)備的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)能夠達(dá)到最佳狀態(tài) 保證長(zhǎng)期可靠運(yùn)行 15 1 4電力系統(tǒng)的額定電壓及電壓等級(jí) S 3U2I 我國(guó)規(guī)定的額定電壓按電壓高低及使用范圍可分為三類 第一類指100V及其以下的額定電壓 主要用于安全動(dòng)力 照明 蓄電池及特殊設(shè)備 第二類指100 1000V之間的額定電壓 其應(yīng)用最廣 數(shù)量最多 第三類指1000V及其以上電壓等級(jí) 電力系統(tǒng)的發(fā) 供 輸 配 用電都采用該電壓等級(jí) 16 1 5貴州電力工業(yè)概況 17 1 5貴州電力工業(yè)概況 18 19 20 2發(fā)電廠 2 1火力發(fā)電廠 將煤 油 天然氣或其它燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能的工廠 主要由燃燒 汽水 電氣系統(tǒng)三部分組成 可分為凝氣式火電廠和熱電廠兩類通常運(yùn)行壽命25年 21 2發(fā)電廠 2 2核電廠 均采用原子核裂變時(shí)釋放出來的能量發(fā)電 22 2發(fā)電廠 2 3水電廠 利用水能發(fā)電 可分為堤壩式 徑流式 如葛洲壩 抽水畜能三類 水輪機(jī)組工作靈活 能迅速適應(yīng)負(fù)荷急劇變化 一般從機(jī)組啟動(dòng) 并網(wǎng)到帶負(fù)荷只需幾分鐘即可完成 通常運(yùn)行壽命50年 23 2發(fā)電廠 2 4風(fēng)力發(fā)電廠 24 3變電站的一次接線 輸變電設(shè)備包括變換電壓的設(shè)備 如變壓器 接通和開斷電路的開關(guān)電器 如斷路器 隔離開關(guān) 熔斷器等 防御過電壓 限制故障電流的電器 如避雷器 避雷針 避雷線 電抗器 無功補(bǔ)償設(shè)備 如電力電容器 同步調(diào)相機(jī) 靜止補(bǔ)償器 載流導(dǎo)體 如母線 引線 電纜 架空線 接地裝置 如變壓器中性點(diǎn)接地 設(shè)備外殼接地 防雷接地等 電氣主接線發(fā)電廠和變電所中的一次設(shè)備 按照一定規(guī)律連接而成的電路 也稱電氣一次接線或一次系統(tǒng) 3 1電力系統(tǒng)的電氣設(shè)備 25 3變電站的一次接線 輸電線路開關(guān)電器高壓斷路器的基本參數(shù)額定開斷電流INbr 全開斷時(shí)間tab 合閘時(shí)間ton額定動(dòng)穩(wěn)定電流 峰值 ies 熱穩(wěn)定電流It 自動(dòng)重合閘性能電流互感器運(yùn)行特點(diǎn) 二次繞組不能開路二次接線 單相接線 星形接線 不完全星形接線 26 3變電站的一次接線 電壓互感器運(yùn)行特點(diǎn) 二次繞組不能短路接線方式 27 3變電站的一次接線 3 2電力系統(tǒng)接線和輸變電網(wǎng)絡(luò)接線電力系統(tǒng)接線地理接線圖 表明各發(fā)電廠 變電所的相對(duì)地理位置和它們之間的聯(lián)接關(guān)系電氣接線圖 表明電力系統(tǒng)中各主要元部件之間和廠所之間的電氣聯(lián)接關(guān)系輸變電網(wǎng)絡(luò)接線無備用 單回路放射式 干線式和鏈?zhǔn)骄W(wǎng)絡(luò)等 每一負(fù)荷只能靠一條線路獲得電能 又稱開式網(wǎng)絡(luò) 有備用 雙回路式 單環(huán)式 雙環(huán)式和兩端供電式等 每一個(gè)負(fù)荷點(diǎn)至少可以通過兩條線路從不同方向取得電能 又稱閉式網(wǎng)絡(luò) 28 3變電站的一次接線 29 3變電站的一次接線 3 3電氣主接線的基本接線形式有匯流母線 單母線 單母線分段 雙母線 雙母線分段 增設(shè)旁路母線或旁路隔離開關(guān) 一倍半斷路器接線 變壓器母線組接線等 無匯流母線 單元接線 橋形接線 角形接線等 幾個(gè)基本概念 匯流母線 起匯集和分配電能的作用 也稱匯流排 進(jìn) 出線 進(jìn)線指電源 出線指線路 斷路器 隔離開關(guān) 母線 線路 接地刀閘 斷路器與隔離開關(guān)的操作順序 送電操作順序 先合上斷路器兩側(cè)的隔離開關(guān) 再投入斷路器 停電檢修操作順序 先斷開斷路器 再斷開斷路器兩側(cè)的隔離開關(guān) 待線路對(duì)方仃電后 再合上接地刀閘 30 3變電站的一次接線 3 3 1單母線接線 特點(diǎn)簡(jiǎn)單 清晰 設(shè)備少 當(dāng)母線故障或檢修或母線隔離開關(guān)檢修時(shí) 整個(gè)系數(shù)全部停電 斷路器檢修期間也必須停止該回路的供電 適用范圍單電源的發(fā)電廠和變電所 且出線回路數(shù)少 用戶對(duì)供電可靠性要求不高的場(chǎng)合 31 3變電站的一次接線 3 3 2單母線分段接線 特點(diǎn)減少母線故障或檢修時(shí)的停電范圍 斷路器檢修期間必須停止該回路的供電 母線分段的數(shù)目 通常以2 3分段為宜 分段太多增加了分段斷路器 適用范圍6 10kV配電裝置出線6回及以上 35kV出線數(shù)為4 8回 110 220kV出線數(shù)為3 4回 32 3變電站的一次接線 旁路母線的作用不停電檢修進(jìn)出線斷路器 操作方式 檢修QF4 且WL4不停電 如A B段經(jīng)QF1和QS1 QS2并列運(yùn)行 則閉合QS5 斷開QF1 斷開QS1 閉合QS3 閉合QF1使W3帶電 不要首先閉合QS8 此時(shí)若W3隱含故障 則由繼電保護(hù)裝置動(dòng)作斷開QF1 若W3充電正常 操作可以繼續(xù)進(jìn)行 合上QS8 斷開QF4 這時(shí)WL4由母線B QS2 QF1 QS3 W3 QS8 WL4供電 并由QF1替代斷路器QF4 QF4檢修前 應(yīng)把QS6 QS7斷開 適用范圍中小型發(fā)電廠和35 110kV的變電所 分段斷路器QF1兼旁母斷路器 3 3 3單母線分段加裝旁路母線接線 33 3變電站的一次接線 3 3 4雙母線接線 接線圖具有兩組母線W1 W2 每一回路經(jīng)一臺(tái)斷路器和兩組隔離開關(guān)分別與兩組母線連接 母線之間通過母線聯(lián)絡(luò)斷路器QF 簡(jiǎn)稱母聯(lián) 連接 運(yùn)行方式母聯(lián)QF斷開 一組母線工作 另一組母線備用 全部進(jìn)出線接于運(yùn)行母線上 母聯(lián)QF斷開 進(jìn)出線分別接于兩組母線 兩組母線分裂運(yùn)行 母聯(lián)QF閉合 電源和饋線平均分配在兩組母線上 優(yōu)點(diǎn)檢修一組母線 可使回路供電不中斷 一組母線故障 部分進(jìn)出線會(huì)暫時(shí)停電 供電可靠 調(diào)度靈活 又便于擴(kuò)建 34 3變電站的一次接線 3 3 5雙母線帶旁路母線接線 35 3 變電站的一次接線 3 3 6一個(gè)半斷路器接線 接線圖在母線W1 W2之間 每串接有三臺(tái)斷路器 兩條回路 每二臺(tái)斷路器之間引出一回線 故稱為一臺(tái)半斷路器接線 又稱二分之三接線 特點(diǎn)具有較高的供電可靠性及運(yùn)行靈活性 母線故障 只跳開與此母線相連的斷路器 任何回路不停電 隔離開關(guān)不作操作電器 減少了誤操作的幾率 使用設(shè)備較多 投資較大 二次控制接線和繼電保護(hù)配置也比較復(fù)雜 適用范圍大型電廠和變電所的超高壓配電裝置 36 4 電力系統(tǒng)一次設(shè)備簡(jiǎn)介 4 1發(fā)電機(jī) 37 4 電力系統(tǒng)一次設(shè)備簡(jiǎn)介 4 2變壓器 38 換流變 39 4 電力系統(tǒng)一次設(shè)備簡(jiǎn)介 4 3高壓斷路器 40 41 42 4 電力系統(tǒng)一次設(shè)備簡(jiǎn)介 4 4隔離開關(guān) 43 44 4 電力系統(tǒng)一次設(shè)備簡(jiǎn)介 4 5負(fù)荷開關(guān) 45 4 電力系統(tǒng)一次設(shè)備簡(jiǎn)介 4 6母線 46 4 電力系統(tǒng)一次設(shè)備簡(jiǎn)介 4 7絕緣子及電纜 47 4 電力系統(tǒng)一次設(shè)備簡(jiǎn)介 4 7電抗器 48 4 電力系統(tǒng)一次設(shè)備簡(jiǎn)介 4 8電力電容器 49 4 電力系統(tǒng)一次設(shè)備簡(jiǎn)介 互感器及避雷器 50 51 52 53 54 55 56 57 58 5 變電站的二次接線 5 1概述一次設(shè)備及一次系統(tǒng)一次設(shè)備有 發(fā)電機(jī) 變壓器 斷路器 隔離開關(guān) 電抗器 電力電纜以及母線 輸電線路等 由這些設(shè)備按一定規(guī)律相互連接構(gòu)成的電路稱為一次接線或一次系統(tǒng) 它是發(fā)電 輸變電和配電的主體 二次設(shè)備及二次系統(tǒng)二次設(shè)備包括監(jiān)察測(cè)量?jī)x表 控制及信號(hào)器具 繼電保護(hù)裝置 自動(dòng)裝置 遠(yuǎn)動(dòng)裝置等 這些設(shè)備通常是由電流互感器 電壓互感器 蓄電池組或廠 所 用低壓電源供電 表明二次設(shè)備互相連接關(guān)系的電路稱為二次接線或二次系統(tǒng) 二次接線圖 原理接線圖 展開接線圖和安裝接線圖 59 5 變電站的二次接線 5 2原理接線圖原理接線圖 是用來表示繼電保護(hù) 測(cè)量?jī)x表和自動(dòng)裝置等工作原理的一種二次接線圖 特點(diǎn) 二次回路中的元件及設(shè)備以整體形式表示 同時(shí)將相互聯(lián)系的電氣部件和連線畫在同一張圖上 給人以明確的整體概念 說明 QS 隔離開關(guān) QF 斷路器 KA 電流繼電器 KT 時(shí)間繼電器 KS 信號(hào)繼電器 60 5 變電站的二次接線 5 3展開接線圖展開接線圖 簡(jiǎn)稱展開圖 用來說明二次回路的動(dòng)作原理 在現(xiàn)場(chǎng)使用極為普遍 特點(diǎn) 將每套裝置的有關(guān)設(shè)備部件解體 按供電電源的不同分別畫出電氣回路接線圖 如交流電流回路 交流電壓回路和直流回路分開表示 于是 同一個(gè)儀表或繼電器的電流線圈 電壓線圈和接點(diǎn)分別畫在不同的回路里 為了避免混淆 將同一個(gè)元件及設(shè)備的線圈和結(jié)點(diǎn)采用相同的文字標(biāo)號(hào)表示 61 5 變電站的二次接線 5 4安裝接線圖安裝接線圖是制造廠加工制造屏 屏盤 和現(xiàn)場(chǎng)施工安裝所必不可少的圖 也是運(yùn)行試驗(yàn) 檢修和事故處理等的主要參考圖 安裝接線圖包括屏面布置圖 屏背面接線圖和端子排圖三個(gè)組成部分 它們相互對(duì)應(yīng) 相互補(bǔ)充 屏面布置圖 說明屏上各個(gè)元件及設(shè)備的排列位置和其相互間距離尺寸的圖 要求按照一定的比例尺繪制 屏背面接線圖 在屏上配線所必需的圖 其中應(yīng)標(biāo)明屏上各設(shè)備在屏背面的引出端子之間的連接情況 以及屏上設(shè)備與端子排的連接情況 端子排圖 表示屏上需要裝設(shè)的端子數(shù)目 類型及排列次序以及它與屏外設(shè)備連接情況的圖 62 5 變電站的二次接線 屏背面接線圖和端子排圖必須說明導(dǎo)線從何處來 到何處去 以防接錯(cuò)導(dǎo)線 我國(guó)廣泛采用 相對(duì)編號(hào)法 例如甲 乙兩個(gè)端子需用導(dǎo)線連接起來 則在甲端子旁邊標(biāo)上乙端子的編號(hào) 而在乙端子旁邊標(biāo)上甲端子的編號(hào) 如果一個(gè)端子需引出兩根導(dǎo)線 那么 在它旁邊就標(biāo)出所要連接的兩個(gè)端子編號(hào) 63 64 5 變電站的二次接線 二次回路分類 1 按二次回路功能劃分 控制回路 由各種控制器具 控制對(duì)象和控制網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成 其主要作用是對(duì)發(fā)電廠及變電所的開關(guān)設(shè)備進(jìn)行跳 合閘操作 以滿足改變主系統(tǒng)運(yùn)行方式及處理故障的要求 信號(hào)回路 由信號(hào)發(fā)送機(jī)構(gòu) 接收顯示元件及其網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成 其作用是準(zhǔn)確 及時(shí)地顯示出相應(yīng)一次設(shè)備地工作狀態(tài) 為運(yùn)行人員提供操作 調(diào)節(jié)和處理故障的可靠依據(jù) 測(cè)量監(jiān)察回路 由各種電氣測(cè)量?jī)x表 監(jiān)測(cè)裝置 切換開關(guān)及其網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成 其作用是指示或記錄主要電氣設(shè)備和輸電線路的運(yùn)行參數(shù) 監(jiān)察絕緣狀況 作為生產(chǎn)調(diào)度和值班人員掌握主系統(tǒng)的運(yùn)行情況 進(jìn)行經(jīng)濟(jì)核算和故障處理的主要依據(jù) 繼電保護(hù)與自動(dòng)裝置 由互感器 變換器 各種繼電器及自動(dòng)裝置 選擇開關(guān)及其網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成 其作用是保護(hù)主系統(tǒng)的正常運(yùn)行 一次系統(tǒng)一旦出現(xiàn)故障或異常便自動(dòng)進(jìn)行處理 并發(fā)出相應(yīng)信號(hào) 調(diào)節(jié)回路 由測(cè)量機(jī)構(gòu) 傳輸設(shè)備執(zhí)行元件及其網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成 其作用是調(diào)節(jié)某些主設(shè)備的工作參數(shù) 以保證主設(shè)備及電力系統(tǒng)的安全 經(jīng)濟(jì) 穩(wěn)定運(yùn)行 同期回路 由電壓互感器 同期開關(guān) 同期裝置構(gòu)成 操作電源 由直流電源設(shè)備和供電網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成 其作用是供給上述各二次系統(tǒng)的工作電源 計(jì)算器及其他重要設(shè)備的事故電源 65 5 變電站的二次接線 2 按發(fā)展階段劃分 就地分散控制 對(duì)每個(gè)被控制對(duì)象設(shè)置獨(dú)立的控制回路 在設(shè)備安裝處一對(duì)一的控制 這種控制方式簡(jiǎn)便易行 但不便于各機(jī)組 設(shè)備間的協(xié)調(diào)配合 適用于小型發(fā)電廠及變電所 集中控制 在發(fā)電廠或變電所設(shè)置一個(gè)中央控制室 又稱主控室 對(duì)全廠 所 主要電氣設(shè)備 如同步發(fā)電機(jī) 主變壓器 高壓廠用變壓器 35kV及其以上電壓的輸電線路等 實(shí)行遠(yuǎn)方集中控制 采用集中控制時(shí) 相應(yīng)的繼電保護(hù) 自動(dòng)裝置也安裝在中央控制室內(nèi) 可節(jié)省電纜 便于調(diào)試維護(hù) 提高運(yùn)行安全性 單元控制 200MW及其以上發(fā)電機(jī)采用的控制方式 爐 機(jī) 電按單元控制運(yùn)行 設(shè)置數(shù)個(gè)單元控制室和一個(gè)網(wǎng)絡(luò)控制室 每個(gè)單元控制室包括發(fā)電機(jī)或發(fā)電機(jī) 雙繞組變壓器 高壓廠用變壓器及備用變壓器 以及其他需要集中控制的設(shè)備 在網(wǎng)絡(luò)控制室控制三繞組及自耦變壓器 高壓母線設(shè)備和110kV及其以上高壓輸電線路 運(yùn)行實(shí)踐標(biāo)明 采用單元控制有利于運(yùn)行人員協(xié)調(diào)配合 尤其是便于爐 機(jī) 電的統(tǒng)一指揮調(diào)度和事故處理 并可大大改善爐 機(jī)值班人員的工作條件 是目前我國(guó)大型發(fā)電廠主要采用的控制方式 綜合控制 以計(jì)算機(jī)為核心 同時(shí)完成發(fā)電廠及變電所的控制 監(jiān)控 保護(hù) 測(cè)量 調(diào)節(jié) 分析計(jì)算 計(jì)劃決策等功能 實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化運(yùn)行 綜合控制是電力自動(dòng)化水平高度發(fā)展的重要標(biāo)制 66 6 變電站綜合自動(dòng)化簡(jiǎn)介 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的基本功能 1 監(jiān)控子系統(tǒng) 包括模擬量 開關(guān)量和電能量數(shù)據(jù)采集 事件順序記錄