高壓電工證培訓(xùn)課件(電力系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí))

1、第二章電力系統(tǒng)基本知識(shí),一、電力系統(tǒng)組成 由發(fā)電廠、輸配電線路、變電所、配電所和用電單位組成的整體稱為電力系統(tǒng) 除火力發(fā)電廠、水電廠、核電廠外還有地?zé)嵴?、風(fēng)力電站、潮汐電站等等。,第一節(jié) 電力系統(tǒng)概述,超高壓變電所,一次變電所,TPC,6.9/13.8 167KVA,*,*,火力發(fā)電廠,配電變電所,水力發(fā)電廠,核能發(fā)電廠,二次變電所,發(fā)電系統(tǒng),供電系統(tǒng),業(yè)務(wù)系統(tǒng),特高壓用戶 161KV,配電變電所,特高壓用戶 69KV,高壓用戶 22/11KV,低壓用戶220/110V,161/22KV,69/11KV,345/161KV,161/69KV,(生產(chǎn)),(輸送),(配售),當(dāng)位于高處的水（具有位

2、能）往低處流動(dòng)時(shí)位能轉(zhuǎn)換為動(dòng)能，此時(shí)裝設(shè)在水道低處的水輪機(jī)，因水流的動(dòng)能推動(dòng)葉片而轉(zhuǎn)動(dòng)（機(jī)械能），如果將水輪機(jī)連接發(fā)電機(jī)，就能帶動(dòng)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能，這就是水力發(fā)電的原理,水力能,水力為最“傳統(tǒng)” 的再生能源之一，水力發(fā)電技述也是再生能源中最成熟者。,能開發(fā)地區(qū)是有限的,但是,提高供電可靠性 減少系統(tǒng)的備用容量 減少系統(tǒng)的峰谷差 提高供電質(zhì)量 有效利用水利等一次動(dòng)力資源的作用,二、大型電力系統(tǒng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)點(diǎn),提高中壓配電系統(tǒng)的容量 降低了線路上的電壓損失 增大了中壓配電網(wǎng)的供電半徑 降低線損 四、電力生產(chǎn)的特點(diǎn) 同時(shí)性：電能的生產(chǎn)、輸送、分配以及轉(zhuǎn)換為其他形態(tài)能量的過程，是同時(shí)進(jìn)行的

3、。電能不能大量?jī)?chǔ)存。 集中性：電力生產(chǎn)是高度集中的、統(tǒng)一的。 適用性：電能使用最方便，適用性最廣泛。 先行性：電力行業(yè)和交通運(yùn)輸行業(yè)都是 先行工業(yè)。,三、20kV中壓配電優(yōu)點(diǎn),五、負(fù)荷曲線,負(fù)荷曲線反映負(fù)荷隨時(shí)間變化規(guī)律的曲線。曲線包含面積代表這一段時(shí)間內(nèi)的用電量。 “削峰填谷”，降低峰谷差，合理用電,用電負(fù)荷是用戶在某一時(shí)刻對(duì)電力系統(tǒng)所需求的功率。 一、用電負(fù)荷分類 （一）一類負(fù)荷 1.中斷供電時(shí)將造成人身傷亡。 2.中斷供電將在經(jīng)濟(jì)上造成重大損失。 3.中斷供電時(shí)將影響有重大政治、經(jīng)濟(jì)意義的用電單位的正常工作。 （二）二類負(fù)荷 1.中斷供電時(shí)將在經(jīng)濟(jì)上造成較大損失。 2.中斷供電時(shí)將影響重

4、要用電單位的正常工作。 （三）三類負(fù)荷 凡不屬于一類和二類的用電負(fù)荷稱為三類負(fù)荷。,第二節(jié) 用電負(fù)荷,（一）一類負(fù)荷的供電要求 1.一類負(fù)荷由兩個(gè)獨(dú)立電源供電，當(dāng)一個(gè)電源發(fā)生故障時(shí)，另一個(gè)電源不應(yīng)同時(shí)受到損壞。 2.一類負(fù)荷中的特別重要負(fù)荷，除由兩個(gè)獨(dú)立電源供電外，還應(yīng)增設(shè)應(yīng)急電源，并不準(zhǔn)將其他負(fù)荷接入應(yīng)急供電系統(tǒng)。 應(yīng)急電源有以下幾種： （1）獨(dú)立于正常電源的發(fā)電機(jī)組，即與電網(wǎng)在電氣上獨(dú)立的電源，例如柴油發(fā)電機(jī)組等。,二、各類負(fù)荷的供電要求,（2）供電網(wǎng)絡(luò)中獨(dú)立于正常電源的專用饋電線路。 （3）蓄電池組。 （二）二類負(fù)荷的供電要求 二類負(fù)荷的供電系統(tǒng)宜采用雙回路線供電。兩回路線應(yīng)盡量引自不同

5、變壓器或兩段母線。 （三） 三類負(fù)荷的供電要求 三類負(fù)荷供電，一般不考慮特殊要求。,作用：變、配電所是電力網(wǎng)中的線路連接點(diǎn)，是用以變換電壓、交換功率和匯集、分配電能的設(shè)施。它主要由主變壓器、配電裝置及測(cè)量、控制系統(tǒng)組成，是電網(wǎng)的重要組成部分和電能傳輸?shù)闹匾h(huán)節(jié)，對(duì)保證電網(wǎng)安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行具有舉足輕重的作用。 分類：根據(jù)其在系統(tǒng)中的位置、性質(zhì)、作用及控制方式等，可分為升壓變電所、降壓變電所、樞紐變電所、地區(qū)變電所、終端變電所，有人值班變電所和無人值班變電所。,第三節(jié) 變、配電所,二、變電所的主要電氣設(shè)備 可分為一次設(shè)備和二次設(shè)備。 1.一次設(shè)備 一次設(shè)備直接與電力線路相連接。主要有： 1）主變壓器

6、 用于升降電壓。 2）高壓斷路器 即可開斷負(fù)荷電流，也可開斷過載、短路電流。 3）隔離開關(guān) 用于隔離電源。 4）電壓互感器 將系統(tǒng)的高電壓轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗妷?，供保護(hù)和計(jì)量用。 5）電流互感器 將高、低壓系統(tǒng)的大電流按一定的比例轉(zhuǎn)換為標(biāo)的小電流。,6) 熔斷器 當(dāng)電路發(fā)生短路或過負(fù)荷時(shí)，熔斷器能自動(dòng)切斷故障路， 從而使電氣設(shè)備的到保護(hù)。 7) 負(fù)荷開關(guān) 用來不頻繁地接通和分?jǐn)嘈∪萘康呐潆娋€路和負(fù)荷，起到隔離電源的作用。 2.二次設(shè)備 二次設(shè)備用于控制、保護(hù)一次設(shè)備，以及對(duì)一次電量參數(shù)進(jìn)行測(cè)量的設(shè)備。,（一）高壓配電所常用的電氣主接線 1.單電源的高壓配電所電氣主接線 2.雙電源的高壓配電所電氣主接線

7、（二）總降壓變電所的電氣主接線 1.單臺(tái)變壓器的總降壓變電所主接線示例 2.雙電源兩臺(tái)變壓器的總降壓變電所主接線示例 （三）用電區(qū)（或小型用戶）變電所的電氣主接線,二、變、配電所常用的電氣主線連接,1.有用戶總降壓變電所的用電區(qū)變電所電氣主接線示例 2.無用戶總變配電所得用電區(qū)或小型用戶變電所電氣主接線示例 （1）高壓側(cè)采用隔離開關(guān)和熔斷器或跌落式熔斷器的變電所主接線 （2）高壓側(cè)采用負(fù)荷開關(guān)和熔斷器的變電所主接線 （3）高壓側(cè)采用隔離開關(guān)和斷路器的變電所主接線 （4）雙臺(tái)變壓器的用電區(qū)變電所或小型用戶變電所電氣主接線,電氣主接線圖的基本元素,電氣主接線圖的基本元素,電氣主接線圖的基本元素,單

8、電源、單母線接線： 特點(diǎn)： 接線簡(jiǎn)單； 操作方便； 投資節(jié)省。,（一）高壓配電所常用的電氣主接線,特點(diǎn)： 一路電源工作，一路備用； 也可以兩路電源同時(shí)工作； “先合后斷”原則：接通電路時(shí)先合隔離開關(guān)后合斷路器，斷開電路時(shí)先斷開斷路器后斷隔離開關(guān)。,（2）雙電源、單 母線接線：,供電容量大； 用于供電回路多的站； 供電可靠性高； 運(yùn)行靈活性大； 投資高； 操作步驟復(fù)雜； 占地面積大,（3）單電源、雙母線接線：,雙母線接線：解決了母線檢修檢修問題,（4）雙電源、雙母線接線：,電源進(jìn)線35KV及以上用戶，往往需要兩級(jí)降壓，先經(jīng)總降壓變電所將電壓降低到10KV的高壓配電電壓，然后再用電區(qū)變電所再降壓到

9、380/220V低壓。 35KV電源進(jìn)線 1.單臺(tái)變壓器 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性差,（二）總降壓變電所電氣主接線,橋式接線形式,2.雙電源兩臺(tái)變壓器,外橋式： 變壓器故障或檢修不影響線路運(yùn)行，而線路影響變壓器,橋,跨條,內(nèi)橋式： 線路不影響變壓器，變壓器故障或檢修影響線路,橋,跨條,1. 有用戶總降壓變電所,（三） 用電區(qū)（小型用戶）變電所的電 氣主接線,變壓器高壓側(cè)必須配置足夠的高壓開關(guān)設(shè)備對(duì)變壓器進(jìn)行保護(hù)和控制 （1）高壓側(cè)隔離開關(guān)+熔斷器（跌落式熔斷器）；低壓側(cè)低壓斷路器（自動(dòng)空氣開關(guān)） （2）高壓側(cè)負(fù)荷開關(guān)+熔斷器 （3）高壓側(cè)隔離開關(guān)+斷路器 投資高，但可靠性高,2. 無用戶總降壓變電所,

10、供電質(zhì)量指電能質(zhì)量和供電可靠性。電能質(zhì)量包括電壓、頻率和波形的質(zhì)量。 供電可靠性 是以供電企業(yè)對(duì)用戶停電的時(shí)間次數(shù)來衡量的。,第四節(jié) 電能質(zhì)量,電能質(zhì)量是指供給用電單位受電端電能的優(yōu)劣程度。 電能質(zhì)量主要包括電壓質(zhì)量與頻率質(zhì)量?jī)刹糠帧?電壓質(zhì)量又分為電壓允許偏差、電壓允許波動(dòng)與閃變、公用電網(wǎng)諧波、三相電壓允許不平衡度,電能質(zhì)量,電壓質(zhì)量包括電壓允許偏差、電壓允許波動(dòng)與閃變等內(nèi)容。 （一）供電電壓允許偏差 在某一時(shí)段內(nèi)，電壓幅值緩慢變化而偏離額定值的程度，以電壓實(shí)際值和電壓額定值之差U與電壓額定值UN之比的百分?jǐn)?shù)U%來表示，即 代表檢測(cè)點(diǎn)上電壓實(shí)際值（V） UN代表U%=（UUN）/ UN100

11、% 式中：U檢測(cè)點(diǎn)電網(wǎng)電壓的額定值（V） UN檢測(cè)點(diǎn)電網(wǎng)電壓的額定值（V）,一、電壓,我國國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定電壓偏差的允許值為： 1）35kV及以上供電電壓正負(fù)偏差之和不超過標(biāo)稱電壓的5%； 2）10kV及以下三相供電電壓允許偏差為標(biāo)稱系統(tǒng)電壓的7%； 3）220V單相供電電壓允許偏差為標(biāo)稱系統(tǒng)電壓的+7%、-10%。,（二）電壓允許波動(dòng)和閃變,1.電壓允許波動(dòng) 在某一時(shí)間段內(nèi)，電壓急劇變化而偏離額定值的現(xiàn)象，稱為電壓波動(dòng)。電壓變化的速率大于1%的，即為電壓急劇變化。電壓波動(dòng)程度以電壓在急劇變化過程中相繼出現(xiàn)的電壓最大值Umax和最小值Umix之差與額定電壓之比的百分?jǐn)?shù)U%來表示，即： U%=(Um

12、axUmix)/UN100% 式中:UN代表額定電壓（V） 電壓波動(dòng)是由于負(fù)荷急劇變動(dòng)的沖擊性負(fù)荷所引起的。,我國國家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)電壓波動(dòng)允許值規(guī)定為 1） 220kV及以上電壓波動(dòng)允許值為1.6%； 2）35110kV電壓波動(dòng)允許值為2%； 3）10kV及以下電壓波動(dòng)允許值為2.5%。 2.電壓閃變 周期性電壓急劇波動(dòng)引起燈光閃爍，光通量急劇波動(dòng)，而造成人眼視覺不舒適的現(xiàn)象，稱為閃變。要盡量設(shè)法減少電壓閃變現(xiàn)象。,用戶供配電系統(tǒng)常用的電壓調(diào)整措施有： 1.正確選擇變壓器的變比的電壓分接頭 2.降低系統(tǒng)阻抗 原因：電壓損耗與各元件阻抗成正比 方法：減少變壓級(jí)數(shù)，增加線路導(dǎo)線截面 3.使三相負(fù)荷平衡

13、4.采取補(bǔ)償無功功率措施 原因分析：功率因數(shù)低，過多的無功功率傳輸導(dǎo)致無功損耗大，電壓 損耗大 提高功率因數(shù)：并聯(lián)電容器 5.合理改變供電系統(tǒng)運(yùn)行方式,（三）為了保證電壓質(zhì)量合乎標(biāo)準(zhǔn)，往往需要裝設(shè)必要的無功補(bǔ)償裝置和采取一定的調(diào)壓措施。,電網(wǎng)中發(fā)電機(jī)發(fā)出的正弦交流電每秒鐘交變的次數(shù)，稱為頻率，或叫供電頻率。供電頻率偏差是以實(shí)際頻率和額定頻率之差f與額定頻率fN之比的百分?jǐn)?shù)f%表示，即： f%=(f fN)/ fN100% 式中:f代表實(shí)際供電頻率值（HZ） fN代表供電網(wǎng)額定頻率（HZ） 電力系統(tǒng)頻率偏離額定值（我國技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定為50HZ）過大將嚴(yán)重影響電力用戶的正常工作。,二、頻率,供電營業(yè)

14、規(guī)則： 對(duì)于3000MW以上的電網(wǎng)，f士0.2HZ 49.8-50.2HZ 對(duì)于3000MW以下的電網(wǎng)，f士0.5HZ 對(duì)于非正常狀態(tài)，f士1HZ 起因：系統(tǒng)有功不足，頻率降低 方法：增加發(fā)電機(jī)輸出有功，拉路限電，維 持整個(gè)電力系統(tǒng)有功平衡,三、波形 日常用的交流電是正弦交流電，正弦交流電的波形要求是嚴(yán)格的正弦波。當(dāng)電源波形不是嚴(yán)格正弦波時(shí)，它就有很多的高次諧波成分，諧波對(duì)電氣設(shè)備的危害很大，可使變壓器的鐵芯損耗明顯增加。諧波電流可使電力線路的電能損耗和電壓損耗增加。 電網(wǎng)諧波的產(chǎn)生，主要在于電力系統(tǒng)中存在各種非線性元件。 保證交流電波形是正弦波，必須遵守以下要求： （1）要求發(fā)電機(jī)發(fā)出符合標(biāo)

15、準(zhǔn)的正弦波形電壓。 （2）要求在電能輸送和分配過程中，不應(yīng)使波形發(fā)生畸變。 （3）還應(yīng)注意消除電力系統(tǒng)中可能出現(xiàn)其他諧波源的影響。,（1）各類大功率非線性用電設(shè)備由容量較大的電網(wǎng)供電 （2）對(duì)于大功率靜止整流設(shè)備可采取下列方法： 增加整流變壓器二次側(cè)的相數(shù)和增加整流器的整流脈沖。 采用多臺(tái)相數(shù)相同的整流裝置，使整流變壓器的二次側(cè)有適當(dāng)?shù)南嘟遣睢?按諧波次數(shù)裝設(shè)分流濾波器。 （3）選用高壓繞組三角形接線，低壓繞組星形接線的三相配電變壓器。 （4）裝設(shè)靜止無功補(bǔ)償裝置，吸收沖擊負(fù)荷的動(dòng)態(tài)諧波電流。,控制各類非線性用電設(shè)備所產(chǎn)生的諧波引起電網(wǎng)電壓正弦波形畸變，常采用下列措施：,一、短路的類型 三相系

16、統(tǒng)中發(fā)生的短路有：三相短路、兩相短路、單相短路和兩相接地短路等基本類型。 短路的常見原因有： （1）設(shè)備長期運(yùn)行，絕緣自然老化； （2）設(shè)備本身設(shè)計(jì)、安裝和運(yùn)行維護(hù)不良； （3）絕緣材料陳舊； （4）因絕緣強(qiáng)度不夠而被電壓擊穿； （5）設(shè)備絕緣正常而被過電壓擊穿； （6）設(shè)備絕緣收到外力損傷； （7）工作人員由于未遵守安全操作規(guī)程而發(fā)生誤操作；,第五節(jié) 電力系統(tǒng)短路概述,二、短路的危害 短路電流危害主要有以下幾個(gè)方面： （1）短路電流通過導(dǎo)體時(shí)，使導(dǎo)體大量發(fā)熱，溫度急劇升高，從而破壞設(shè)備絕緣；同時(shí)，通過短路電流的導(dǎo)體會(huì)受到很大的電動(dòng)力作用，可能使導(dǎo)體變形甚至損壞。 （2）短路點(diǎn)的電弧可能都好會(huì)

17、電氣設(shè)備的載流部分。 （3）短路電流通過線路，要產(chǎn)生很大的電壓降，使系統(tǒng)的電壓水平驟降，引起電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速突然下降，甚至損壞，嚴(yán)重影響電氣設(shè)備的正常運(yùn)行。 （4）短路可能造成停電，而且越靠近電源，停電范圍越大，給國民經(jīng)濟(jì)造成的損失也越大。,（8）誤將低電壓設(shè)備接入較高電壓的電路中；（9）電力線路發(fā)生斷線和倒桿事故；（10）鳥獸跨越在裸露的相線之間或相線與接地物體之間，或者咬壞設(shè)備導(dǎo)線的絕緣等。,（6）不對(duì)稱的接地短路，其不平衡電流將產(chǎn)生較強(qiáng)的不平衡磁場(chǎng)，對(duì)附近的通信線路、電子設(shè)備及其他弱電控制系統(tǒng)產(chǎn)生干擾信號(hào)，使通信失真、控制失靈、設(shè)備產(chǎn)生誤操作。 在供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行中要進(jìn)行短路電流計(jì)算，因?yàn)?/p>

18、： （1）選擇電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體時(shí)，需要短路電流校驗(yàn)其動(dòng)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，以保證在可能的最大短路電流時(shí)不至于損壞； （2）選擇和整定用于短路保護(hù)的繼電保護(hù)裝置時(shí)，需應(yīng)用短路電流參數(shù)； （3）選擇用于限制短路電流的設(shè)備時(shí)，也需進(jìn)行短路電流計(jì)算。 三、限制短路電流方法 目前在電力系統(tǒng)中，用得較多的限制短路電流的方法：,（5）嚴(yán)重的短路故障若發(fā)生在靠近電源的地方，且維持時(shí)間較長，可使并聯(lián)運(yùn)行的發(fā)電機(jī)組失去同步，嚴(yán)重的可能造成系統(tǒng)解列。,短路計(jì)算的目的1）便于選擇電氣設(shè)備時(shí)進(jìn)行動(dòng)穩(wěn)定、熱穩(wěn)定校驗(yàn)，和斷路器的斷流能力校驗(yàn)；2）便于繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置的整定計(jì)算；3）確定限流措施；4）對(duì)穩(wěn)定性研究提供依據(jù)三、限制短路電流方法 目前在電力系統(tǒng)中，用得較多的限制短路電流的方法：（1）選擇合適的接線方式（可將電網(wǎng)裂解運(yùn)行）（2）采用分裂繞組變壓器好人分段電抗器；（3）采用線路電抗器（主要用于發(fā)電廠向電纜電網(wǎng)供電的 610kV配電網(wǎng)） （4）采用微機(jī)保護(hù)及綜合自動(dòng)化裝置等。,電力系統(tǒng)接地分為兩類：工作接地和保護(hù)接地 工作接地：為了保證電氣設(shè)備在系統(tǒng)正常運(yùn)行能正常工作而進(jìn)行的接地 接地配電變壓器或低壓發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)通過接地裝置與大地相連，稱為工作接地。 工作接地分為直接接地與非直接接地（包括不接地或經(jīng)消弧線圈、電阻接地）兩類。 工作接地的接地電阻一般不超過 4,第六節(jié) 電力系統(tǒng)接地概述,第六節(jié) 電