高壓電工證培訓(xùn)電力系統(tǒng)基礎(chǔ)知識

1、高壓電工證培訓(xùn)課件電力系統(tǒng)基礎(chǔ)知識一、電力系統(tǒng)組成由由發(fā)電廠發(fā)電廠、輸配電線路輸配電線路、變電所變電所、配電所配電所和和用電單位用電單位組成的整組成的整體稱為體稱為電力系統(tǒng)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)概述輸電線路電能用戶電力網(wǎng)電力系統(tǒng)發(fā)電機升壓變壓器降壓變壓器超高壓變電所一次變電所TPC6.9/13.8 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220/110V161/22KV69/11KV345/161

2、KV161/69KV(生產(chǎn)) (輸送)(配售) 當(dāng)位于高處的水（具有位能）往低處流動時位能轉(zhuǎn)換為動能，此時裝設(shè)在水道低處的水輪機，因水流的動能推動葉片而轉(zhuǎn)動（機械能），如果將水輪機連接發(fā)電機，就能帶動發(fā)電機的轉(zhuǎn)動將機械能轉(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l提高供電可靠性l減少系統(tǒng)的備用容量l減少系統(tǒng)的峰谷差l提高供電質(zhì)量l有效利用水利等一次動力資源的作用二、大型電力系統(tǒng)技術(shù)經(jīng)濟優(yōu)點l提高中壓配電系統(tǒng)的容量l降低了線路上的電壓損失l增大了中壓配電網(wǎng)的供電半徑l降低線損四、電力生產(chǎn)的特點同時性：電能的

3、生產(chǎn)、輸送、分配以及轉(zhuǎn)換為其他形態(tài)能量電能的生產(chǎn)、輸送、分配以及轉(zhuǎn)換為其他形態(tài)能量的過程，是同時進行的。電能不能大量儲存。的過程，是同時進行的。電能不能大量儲存。 集中性：電力生產(chǎn)是高度集中的、統(tǒng)一的。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。電能使用最方便，適用性最廣泛。先行性：電力行業(yè)和交通運輸行業(yè)都是電力行業(yè)和交通運輸行業(yè)都是 先行工業(yè)。先行工業(yè)。三、20kV中壓配電優(yōu)點五、負荷曲線負荷曲線反映負荷隨時間變化規(guī)律的曲線。曲線包含負荷曲線反映負荷隨時間變化規(guī)律的曲線。曲線包含面積代表這一段時間內(nèi)的用電量。面積代表這一段時間內(nèi)的用電量?！跋鞣逄罟认鞣逄罟取?，降低峰谷

4、差，合理用，降低峰谷差，合理用電電用電負荷是用電負荷是用戶在某一時刻對電力系統(tǒng)所需求的用戶在某一時刻對電力系統(tǒng)所需求的功率功率。一、用電負荷分類（一）一類負荷1.中斷供電時將造成人身傷亡。2.中斷供電將在經(jīng)濟上造成重大損失。3.中斷供電時將影響有重大政治、經(jīng)濟意義的用電單位的正常工作。（二）二類負荷1.中斷供電時將在經(jīng)濟上造成較大損失。2.中斷供電時將影響重要用電單位的正常工作。（三）三類負荷凡不屬于一類和二類的用電負荷稱為三類負荷。第二節(jié) 用電負荷（一）一類負荷的供電要求1.一類負荷由兩個獨立電源供電，當(dāng)一個電源發(fā)生故障時，另一個電源不應(yīng)同時受到損壞。2.一類負荷中的特別重要負荷，除由兩個獨

5、立電源供電外，還應(yīng)增設(shè)應(yīng)急電源，并不準將其他負荷接入應(yīng)急供電系統(tǒng)。 應(yīng)急電源有以下幾種：（1）獨立于正常電源的發(fā)電機組，即與電網(wǎng)在電氣上獨立的電源，例如柴油發(fā)電機組等。二、各類負荷的供電要求 （2）供電網(wǎng)絡(luò)中獨立于正常電源的專用饋電線路。（3）蓄電池組。 （二）二類負荷的供電要求二類負荷的供電系統(tǒng)宜采用雙回路線供電。兩回路線應(yīng)盡量引自不同變壓器或兩段母線。 （三） 三類負荷的供電要求 三類負荷供電，一般不考慮特殊要求。 作用：作用：變、配電所是電力網(wǎng)中的線路連接點，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?/p>

6、要環(huán)節(jié)，對保證電網(wǎng)安全、經(jīng)濟運行具有舉足輕重的作用。分類：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，可分為升壓變電所升壓變電所、降壓變電所降壓變電所、樞紐變電所樞紐變電所、地區(qū)變電地區(qū)變電所所、終端變電所終端變電所，有人值班變電所有人值班變電所和無人值班變電所無人值班變電所。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 用于升降電壓。2）高壓斷路器 即可開斷負荷電流，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?，供保護和計量用。 5）電流互感

7、器 將高、低壓系統(tǒng)的大電流按一定的比例轉(zhuǎn)換為標的小電流。 6) 熔斷器 當(dāng)電路發(fā)生短路或過負荷時，熔斷器能自動切斷故障路，從而使電氣設(shè)備的到保護。 7) 負荷開關(guān) 用來不頻繁地接通和分斷小容量的配電線路和負荷，起到隔離電源的作用。 2.二次設(shè)備 二次設(shè)備用于控制、保護一次設(shè)備，以及對一次電量參數(shù)進行測量的設(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（二）總降壓變電所的電氣主接線1.單臺變壓器的總降壓變電所主接線示例2.雙電源兩臺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.

8、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 單電源、單母線接線： 特點：1. 接線簡單；2. 操作方便；3. 投資節(jié)省。（一）高壓配電所常用的電氣主接線（一）高壓配電所常用的電氣主接線 特點：1. 一路電源工作，一路備用；2. 也可以兩路電源同時工作；3. “先合

9、后斷”原則：接通電路時先合隔離開關(guān)后合斷路器，斷開電路時先斷開斷路器后斷隔離開關(guān)。（2）雙電源、單）雙電源、單 母線接線：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： 電源進線35KV及以上用戶，往往需要兩級降壓，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380/220V低壓。 35KV電源進線電源進線 1.單臺變壓器 結(jié)構(gòu)簡單，可靠性差（二）總降壓變電所電氣主接線（二）總降壓變電所電氣主接線橋式接線

10、形式2.雙電源兩臺變壓器外橋式：變壓器故障或檢修不影響線路運行，而線路影響變壓器橋橋跨條跨條內(nèi)橋式：線路不影響變壓器，變壓器故障或檢修影響線路橋橋跨條跨條1. 有用戶總降壓變電所 變壓器高壓側(cè)必須配置足夠的高壓開關(guān)設(shè)備對變壓器進行保護和控制（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（自動空氣開關(guān)）（2）高壓側(cè)負荷開關(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 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)對用戶停電的時間次數(shù)來衡量的。 第四節(jié) 電能質(zhì)量質(zhì)質(zhì)量量電電壓壓允允許許偏偏差差電電壓壓

11、允允許許波波動動與與閃閃變變電電壓壓質(zhì)質(zhì)量量公公用用網(wǎng)網(wǎng)諧諧波波三三相相電電壓壓頻頻率率質(zhì)質(zhì)量量電電能能質(zhì)質(zhì)波波形形供供電電質(zhì)質(zhì)量量 主主要要是是允允許許不不平平衡衡度度頻頻率率允允量量供供電電偏偏可可靠靠差差 性性許許 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)量電壓質(zhì)量與與頻率質(zhì)量頻率質(zhì)量兩部分。 電壓質(zhì)量電壓質(zhì)量又分為電壓允許偏差電壓允許偏差、電壓允電壓允許波動與閃變許波動與閃變、公用電網(wǎng)諧波公用電網(wǎng)諧波、三相電壓三相電壓允許不平衡度允許不平衡度電能質(zhì)量電能質(zhì)量電壓質(zhì)量包括電壓允許偏差、電壓允許波動與閃變等內(nèi)容。（一）供電電壓允許偏差在某一時段內(nèi)，電壓

12、幅值緩慢變化而偏離額定值的程度，以電壓實際值和電壓額定值之差U與電壓額定值UN之比的百分數(shù)U%來表示，即代表檢測點上電壓實際值（V） UN代表U%=（UUN）/ UN100%式中：U檢測點電網(wǎng)電壓的額定值（V） UN檢測點電網(wǎng)電壓的額定值（V）一、電壓我國國家標準規(guī)定電壓偏差的允許值為： 1）35kV及以上供電電壓正負偏差之和不超過標稱電壓的5%； 2）10kV及以下三相供電電壓允許偏差為標稱系統(tǒng)電壓的7%； 3）220V單相供電電壓允許偏差為標稱系統(tǒng)電壓的+7%、-10%。（二）電壓允許波動和閃變1.電壓允許波動在某一時間段內(nèi)，電壓急劇變化而偏離額定值的現(xiàn)象，稱為電壓波動。電壓變化的速率大于

13、1%的，即為電壓急劇變化。電壓波動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數(shù)U%來表示，即：U%=(UmaxUmix)/UN100%式中:UN代表額定電壓（V）電壓波動是由于負荷急劇變動的沖擊性負荷所引起的。 我國國家標準對電壓波動允許值規(guī)定為 1） 220kV及以上電壓波動允許值為1.6%； 2）35110kV電壓波動允許值為2%； 3）10kV及以下電壓波動允許值為2.5%。2.電壓閃變周期性電壓急劇波動引起燈光閃爍，光通量急劇波動，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

14、.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：減少變壓級數(shù)，增加線路導(dǎo)線截面3.使三相負荷平衡4.采取補償無功功率措施 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)運行方式 （三）為了保證電壓質(zhì)量合乎標準，往往需要裝設(shè)必要的無功補償裝置和采取一定的調(diào)壓措施。電網(wǎng)中發(fā)電機發(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際頻率和額定頻率之差f與額定頻率fN之比的百分數(shù)f%表示，即：f%=(f fN)/ fN100%式中:f代表實際供電頻率值（HZ） fN代

15、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)標準規(guī)定為50HZ）過大將嚴重影響電力用戶的正常工作。二、頻率供電營業(yè)規(guī)則供電營業(yè)規(guī)則： 對于對于3000MW以上的電網(wǎng)，以上的電網(wǎng)，f士士0.2HZ 49.8-50.2HZ 對于對于3000MW以下的電網(wǎng)，以下的電網(wǎng)，f士士0.5HZ 對于非正常狀態(tài)，對于非正常狀態(tài)，f士士1HZ 起因：系統(tǒng)有功不足，頻率降低起因：系統(tǒng)有功不足，頻率降低 方法：增加發(fā)電機輸出有功，拉路限電，維方法：增加發(fā)電機輸出有功，拉路限電，維 持整個電力系統(tǒng)有功平衡持整個電力系統(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格的正弦波。當(dāng)電源

16、波形不是嚴格正弦波時，它就有很多的高次諧波成分，諧波對電氣設(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)電機發(fā)出符合標準的正弦波形電壓。（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)

17、的相角差。 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)靜止無功補償裝置，吸收沖擊負荷的動態(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)備長期運行，絕緣自然老化；（2）設(shè)備本身設(shè)計、安裝和運行維護不良；（3）絕緣材料陳舊；（4）因絕緣強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

18、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方面：（1）短路電流通過導(dǎo)體時，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，通過短路電流的導(dǎo)體會受到很大的電動力作用，可能使導(dǎo)體變形甚至損壞。（2）短路點的電弧可能都好會電氣設(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，引起電動機轉(zhuǎn)速突然下降，甚至損壞，嚴重影響電氣設(shè)備的正常運行。（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)

19、備導(dǎo)線的絕緣等。（6）不對稱的接地短路，其不平衡電流將產(chǎn)生較強的不平衡磁場，對附近的通信線路、電子設(shè)備及其他弱電控制系統(tǒng)產(chǎn)生干擾信號，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)計和運行中要進行短路電流計算，因為：（1）選擇電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體時，需要短路電流校驗其動穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，以保證在可能的最大短路電流時不至于損壞；（2）選擇和整定用于短路保護的繼電保護裝置時，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，也需進行短路電流計算。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）嚴重的短路故障若發(fā)生在靠近電源的地方，且維持時間較長，可使并聯(lián)運行的發(fā)電機組失去同步，嚴重的可能造成系統(tǒng)解列。短路計算的目的短路計算的目的1）便于選擇電氣設(shè)備時進行動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定校驗，和斷路器的斷流能力