第二章_電力系統(tǒng)基本知識

1、第二章第二章 電力系統(tǒng)基本知識電力系統(tǒng)基本知識高壓進網電工培訓2022-5-91 第一節(jié)第一節(jié) 電力系統(tǒng)概述電力系統(tǒng)概述v 由由發(fā)電發(fā)電、輸電輸電、變電變電、配電配電和和用電用電組成的整體稱為組成的整體稱為電電力系統(tǒng)力系統(tǒng)。電力系統(tǒng)中的。電力系統(tǒng)中的輸電輸電、變電變電、配電配電三個部分稱為三個部分稱為電力網電力網。v 電力網是將各電壓等級的輸電線路和各種類型的變電電力網是將各電壓等級的輸電線路和各種類型的變電所連接而成的網絡。所連接而成的網絡。v 輸電網輸電網是以是以高壓甚至超高壓電壓將發(fā)電廠、變電所或高壓甚至超高壓電壓將發(fā)電廠、變電所或變電所之間連接起來的輸電網絡，所以又稱為電力網中變電所之

2、間連接起來的輸電網絡，所以又稱為電力網中的主網架。的主網架。v 直接將電能送到用戶的網絡直接將電能送到用戶的網絡稱為稱為配電網配電網。配電網又分。配電網又分高壓配電網、中壓配電網、低壓配電網。高壓配電網、中壓配電網、低壓配電網。v 高壓配電網高壓配電網指指110kV及以上及以上的電壓。的電壓。v 中壓配電網中壓配電網指指35kV、10kV、6kV、3kV電壓。電壓。v 低低壓配電網壓配電網指指220V、380V電壓。電壓。2022-5-92圖圖 1 -1 電力系統(tǒng)示意圖電力系統(tǒng)示意圖輸 電 線 路電 能用 戶電 力 網電 力 系 統(tǒng)發(fā) 電 機升 壓 變 壓 器降 壓 變 壓 器2022-5-9

3、3超高超高壓變電壓變電所所一次一次變電變電所所TPC6.9/13.8 167KVA* * *火力火力發(fā)電廠發(fā)電廠 配電變電所配電變電所水力水力發(fā)電廠發(fā)電廠核能核能發(fā)電廠發(fā)電廠二次二次變電變電所所發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電系統(tǒng)供供電電系統(tǒng)系統(tǒng)業(yè)務業(yè)務系統(tǒng)系統(tǒng)特高特高壓用戶壓用戶 161KV161KV配配電變電電變電所所特高特高壓用戶壓用戶 69KV69KV高高壓壓用戶用戶22/11KV22/11KV低低壓壓用戶用戶220/110220/110V V161/22K161/22KV V69/11KV69/11KV345/161K345/161KV V161/69KV161/69KV( (生產生產) ) ( (輸送

4、輸送) )( (配售配售) )2022-5-94鍋爐汽輪機發(fā)電機反應堆汽輪機發(fā)電機水庫水輪機發(fā)電機動力部分發(fā)電機輸電網配電網電力網發(fā)電站負荷電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)及電網示意圖6kV6kV6kV500kV500kV220kV500kV110kV10kV220kV110kV110kV35kV110kV110kV10kV10kV380V/220V圖圖1-2電力系統(tǒng)、電力網組成電力系統(tǒng)、電力網組成2022-5-95電力系統(tǒng)的示意圖電力系統(tǒng)的示意圖水力水力發(fā)電廠發(fā)電廠升壓變電所升壓變電所220kV地區(qū)樞紐所地區(qū)樞紐所10kV至用戶至用戶配電所配電所10kV10kV升壓升壓變電所變電所220kV220kV220

5、kV輸電線路輸電線路220kV35kV35kV負荷負荷變電所變電所35kV火力火力發(fā)電廠發(fā)電廠10kV 為保證供電為保證供電的可靠性和安的可靠性和安全連續(xù)性，電全連續(xù)性，電力系統(tǒng)將各地力系統(tǒng)將各地區(qū)、各種類型區(qū)、各種類型的發(fā)電機變壓的發(fā)電機變壓器、輸電線、器、輸電線、配電和用電設配電和用電設備等連成一個備等連成一個環(huán)形整體。環(huán)形整體。2022-5-96各種類型發(fā)電廠各種類型發(fā)電廠v火力發(fā)電廠火力發(fā)電廠v水利發(fā)電廠水利發(fā)電廠v核能發(fā)電廠核能發(fā)電廠v風力發(fā)電廠風力發(fā)電廠v地熱發(fā)電廠地熱發(fā)電廠v太陽能發(fā)電廠太陽能發(fā)電廠v潮汐能發(fā)電廠潮汐能發(fā)電廠2022-5-97一、大型電力系統(tǒng)優(yōu)點一、大型電力系統(tǒng)優(yōu)

6、點 . 大型電力系統(tǒng)主要在技術經濟上具有下列優(yōu)點：大型電力系統(tǒng)主要在技術經濟上具有下列優(yōu)點： 1.提高供電可靠性提高供電可靠性 2.減少系統(tǒng)的備用容量減少系統(tǒng)的備用容量 3.降低系統(tǒng)的高峰負荷降低系統(tǒng)的高峰負荷 4.提高了供電質量提高了供電質量 5.便于利用大型動力資源便于利用大型動力資源 特別是大型的水特別是大型的水力資源。力資源。2022-5-98 二、電力生產特點二、電力生產特點v1.電力生產特點電力生產特點 （1）同時性同時性 電能的生產、輸送、分配以及轉電能的生產、輸送、分配以及轉換為其他形態(tài)能量的過程，是同時進行的。電換為其他形態(tài)能量的過程，是同時進行的。電能不能大量儲存。能不能大

7、量儲存。 （2）集中性集中性 電力生產是高度集中的、統(tǒng)一電力生產是高度集中的、統(tǒng)一的。的。 （3）適用性適用性 電能使用最方便，適用性最廣電能使用最方便，適用性最廣泛。泛。 （4）先行性先行性。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)。2022-5-99一、電力負荷組成一、電力負荷組成 1.用電負荷用電負荷 用電負荷是用電負荷是用戶在某一時刻對電力用戶在某一時刻對電力系統(tǒng)所需求的功率系統(tǒng)所需求的功率。 2.線路損失負荷線路損失負荷 電能從發(fā)電廠到用戶的輸電過電能從發(fā)電廠到用戶的輸電過程中發(fā)生功率和能量的損失所對應的功率。程中發(fā)生功率和能量的損失所對應的功率。

8、3.供電負荷供電負荷 是是指用電負荷加上同一時刻的線路指用電負荷加上同一時刻的線路損失負荷損失負荷，是發(fā)電廠對外供電時所承擔的全部，是發(fā)電廠對外供電時所承擔的全部負荷，稱為供電負荷負荷，稱為供電負荷。第二節(jié)第二節(jié) 電力負荷電力負荷單位：（單位：（kW）、容量（）、容量（kVA）或電流（）或電流（A）2022-5-910二、按時間不同負荷分類二、按時間不同負荷分類v一一) )、按負荷發(fā)生時間不同，可分為以下幾類：、按負荷發(fā)生時間不同，可分為以下幾類： （1）高峰負荷高峰負荷 高峰負荷是指電網或用戶在高峰負荷是指電網或用戶在單位時間單位時間內內所發(fā)生的最大負荷值。所發(fā)生的最大負荷值。 常以常以小時

9、用電量小時用電量作為負荷。高峰負荷又分為作為負荷。高峰負荷又分為日高峰日高峰負荷負荷和和晚高峰負荷晚高峰負荷。 （2）低谷負荷低谷負荷 低谷負荷是指電網中或某用戶在低谷負荷是指電網中或某用戶在一天一天24h內，發(fā)生的用電量最少時的負荷。內，發(fā)生的用電量最少時的負荷。 （3）平均負荷平均負荷 指電網中或某用戶在某一段確定的時間指電網中或某用戶在某一段確定的時間階段內平均小時用電量。階段內平均小時用電量。2022-5-911負荷曲線負荷曲線負荷曲線負荷曲線反映負荷隨時間變化規(guī)律的曲線反映負荷隨時間變化規(guī)律的曲線。曲線包含面積代。曲線包含面積代表這一段時間內的用電量。表這一段時間內的用電量?！跋鞣逄?/p>

10、谷削峰填谷”，降低峰谷差，合理用電。，降低峰谷差，合理用電。2022-5-912v 二二) )、按負荷的重要性可分為、按負荷的重要性可分為一類負荷一類負荷、二類負荷二類負荷、 三類負荷三類負荷三類。三類。 （1）一類負荷一類負荷 也稱一級負荷，指突然中斷供電將會造成也稱一級負荷，指突然中斷供電將會造成人人 身傷亡身傷亡或會引起對周圍或會引起對周圍環(huán)境嚴重污染環(huán)境嚴重污染，造成，造成巨大經濟損失，巨大經濟損失，重大政治影響重大政治影響。(兵工廠、大型鋼廠、火箭發(fā)射基地、醫(yī)院等)（2）二類負荷二類負荷 也稱二級負荷，指突然中斷供電將會造成也稱二級負荷，指突然中斷供電將會造成較大較大經濟損失，重要用

11、電單位。經濟損失，重要用電單位。(企業(yè)工廠、大城鎮(zhèn)、農村等） （3）三類負荷三類負荷 也稱三級負荷，指不屬于上述一類和二類負也稱三級負荷，指不屬于上述一類和二類負荷的其他負荷。荷的其他負荷。 對對一級負荷的用電設備一級負荷的用電設備，應按有，應按有兩個以上兩個以上的獨立電源供電，的獨立電源供電，并輔之以其他必要的非電力電源的保安措施。并輔之以其他必要的非電力電源的保安措施。2022-5-913 第三節(jié)第三節(jié) 變電所變電所一、一、變電所的作用及分類變電所的作用及分類 作用：作用：升降電壓分配電力升降電壓分配電力 分類：分類：根據其在系統(tǒng)中的位置、性質、作用及控根據其在系統(tǒng)中的位置、性質、作用及控

12、制方式等，可分為制方式等，可分為升壓變電所升壓變電所、降壓變電所降壓變電所、樞紐樞紐變電所變電所、地區(qū)變電所地區(qū)變電所、終端變電所終端變電所，有人值班變電有人值班變電所所和和無人值班變電所無人值班變電所。2022-5-914二、變電所的主要電氣設備二、變電所的主要電氣設備 可分為可分為和和。 一次設備直接與電力線路相連接。主要有：一次設備直接與電力線路相連接。主要有： 1）主變壓器）主變壓器 用于升降電壓。用于升降電壓。 2）高壓斷路器）高壓斷路器 即可開斷負荷電流，也可開斷過載、短路電流。即可開斷負荷電流，也可開斷過載、短路電流。 3）隔離開關）隔離開關 用于隔離電源。用于隔離電源。 4）電

13、壓互感器）電壓互感器 將系統(tǒng)的高電壓轉變?yōu)榈碗妷?，供保護和計量用。將系統(tǒng)的高電壓轉變?yōu)榈碗妷?，供保護和計量用。 5）電流互感器）電流互感器 將高、低壓系統(tǒng)的大電流按一定的比例轉換為標的將高、低壓系統(tǒng)的大電流按一定的比例轉換為標的小電流。小電流。 6) 熔斷器熔斷器 當電路發(fā)生短路或過負荷時，熔斷器能自動切斷故障路，當電路發(fā)生短路或過負荷時，熔斷器能自動切斷故障路，從而使電氣設備的到保護。從而使電氣設備的到保護。 7) 負荷開關負荷開關 用來不頻繁地接通和分斷小容量的配電線路和負荷，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。起到隔離電源的作用。 二次設備用于二次設備用于控

14、制控制、保護保護一次設備，以及對一次電量參數(shù)進行一次設備，以及對一次電量參數(shù)進行測量測量的的設備。設備。2022-5-915電氣主接線圖的基本元素電氣主接線圖的基本元素2022-5-916電氣主接線圖的基本元素電氣主接線圖的基本元素2022-5-917電氣主接線圖的基本元素電氣主接線圖的基本元素2022-5-918對主接線的基本要求：對主接線的基本要求： 滿足用電要求；滿足用電要求； 接線簡單；接線簡單； 運行經濟、可靠；運行經濟、可靠； 操作方便、運行靈活；操作方便、運行靈活； 設備選擇合理；設備選擇合理； 便于維護檢修；便于維護檢修； 故障處理能保證安全；故障處理能保證安全；2022-5-

15、919（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單電源、單母線接線：單電源、單母線接線：特點：特點：接線簡單；接線簡單；操作方便；操作方便；投資節(jié)省。投資節(jié)省。2022-5-920（2）雙電源、單母線接線：）雙電源、單母線接線：特點：特點： 一路電源工作，一路備用；一路電源工作，一路備用； 也可以兩路電源同時工作；也可以兩路電源同時工作；1. “先合后斷先合后斷”原則：原則：接通電路接通電路時先合隔離開關后合斷路器，時先合隔離開關后合斷路器，斷開電路時先斷開斷路器后斷斷開電路時先斷開斷路器后斷隔離開關隔離開關。2022-5-921供電容量大；供電容量大；用于供電回路多的站

16、；用于供電回路多的站；供電可靠性高；供電可靠性高；運行靈活性大；運行靈活性大；投資高；投資高；操作步驟復雜；操作步驟復雜；占地面積大占地面積大適用于：適用于：110KV110KV以上的變電站以上的變電站（3）單電源、雙母線接線：）單電源、雙母線接線：2022-5-922雙母線接線：雙母線接線：解決了母線檢修問題解決了母線檢修問題（4）雙電源、雙母線接線：）雙電源、雙母線接線：2022-5-923（二）總降壓變電所電氣主接線（二）總降壓變電所電氣主接線 電源進線電源進線35KV及以上及以上用戶，往往需要用戶，往往需要兩級降壓兩級降壓，先經總降壓變電，先經總降壓變電所將電壓所將電壓降低到降低到10

17、KV的高壓配電電壓，然后再用電區(qū)變電所再的高壓配電電壓，然后再用電區(qū)變電所再降降壓到壓到380/220V低壓。低壓。1.單臺變壓器單臺變壓器35KV電源進線電源進線結構簡單，可靠性差結構簡單，可靠性差2022-5-924橋式接線形式橋式接線形式內橋式接線內橋式接線外橋式接線外橋式接線橋橋跨條跨條2.雙電源兩臺變壓器雙電源兩臺變壓器外橋式：外橋式：變壓器變壓器故障或故障或檢修不檢修不影響線影響線路運行，路運行，而而線路線路影響變影響變壓器壓器內橋式：內橋式：線路不線路不影響變影響變壓器壓器，變壓器變壓器故障或故障或檢修影檢修影響線路響線路2022-5-9251. 有用戶總降壓變電所有用戶總降壓變

18、電所2022-5-9262. 無用戶總降壓變電所無用戶總降壓變電所變壓器高壓側必須配置足夠的高壓開變壓器高壓側必須配置足夠的高壓開關設備對變壓器進行保護和控制關設備對變壓器進行保護和控制（1）高壓側隔離開關）高壓側隔離開關+熔斷器（跌落式熔斷熔斷器（跌落式熔斷器）；低壓側低壓斷路器（自動空氣開關）器）；低壓側低壓斷路器（自動空氣開關）（2）高壓側負荷開關）高壓側負荷開關+熔斷器熔斷器（3）高壓側隔離開關）高壓側隔離開關+斷路器斷路器 投資高，但可靠性高投資高，但可靠性高（4）雙臺變壓器，高低壓均有斷路器）雙臺變壓器，高低壓均有斷路器2022-5-9272022-5-928第四節(jié)第四節(jié) 供電質量

19、供電質量v 供電質量供電質量 指指電能質量電能質量與與供電可靠性供電可靠性。電能電能質量質量包括包括電壓電壓、頻率頻率和和波形波形的質量。的質量。v 供電可靠性供電可靠性 是以供電企業(yè)對用戶停電的時間是以供電企業(yè)對用戶停電的時間次數(shù)來衡量的。次數(shù)來衡量的。質質量量電電壓壓允允許許偏偏差差電電壓壓允允許許波波動動與與閃閃變變電電壓壓質質量量公公用用網網諧諧波波三三相相電電壓壓頻頻率率質質量量電電能能質質波波形形供供電電質質量量 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 2022-5-929電能質量電能質量v 電能質量電能質量是是指供給用電單位受電端電

20、能的優(yōu)劣程指供給用電單位受電端電能的優(yōu)劣程度度。v 電能質量電能質量主要主要包括包括電壓質量電壓質量與與頻率質量頻率質量兩部分。兩部分。v 電壓質量電壓質量又分為又分為電壓允許偏差電壓允許偏差、電壓允許波動與電壓允許波動與閃變閃變、公用電網諧波公用電網諧波、三相電壓允許不平衡度三相電壓允許不平衡度。2022-5-930 1. 供電電壓允許偏差供電電壓允許偏差v 在某一時段內，電壓幅值緩慢變化而偏離額定值的程度，以電壓在某一時段內，電壓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實際值和電壓額定值之差U與電壓額定值與電壓額定值UN之比的百分比之比的百分比U%來來表表示示，即v （

21、1-1）v式中：U-檢測點上電壓實際值(V);v UN-檢測點電網電壓的額定值（V）。v我國國家標準規(guī)定電壓偏差的允許值為：我國國家標準規(guī)定電壓偏差的允許值為：v 1）35kV及以上及以上供電電壓正負偏差之和不超過標稱電壓的供電電壓正負偏差之和不超過標稱電壓的5%；v 2）10kV及以下及以下三相供電電壓允許偏差為標稱系統(tǒng)電壓的三相供電電壓允許偏差為標稱系統(tǒng)電壓的7%；v 3）220V單相單相供電電壓允許偏差為標稱系統(tǒng)電壓的供電電壓允許偏差為標稱系統(tǒng)電壓的+7%、-10%。%100%NNUUUU2022-5-931 2.電壓允許波動和閃變電壓允許波動和閃變 （1）電壓允許波動）電壓允許波動 在

22、某一個時段內，電壓急劇變化而偏離額定值的現(xiàn)象在某一個時段內，電壓急劇變化而偏離額定值的現(xiàn)象，稱為稱為電壓波動電壓波動。 電壓變化的電壓變化的速率大于速率大于1%的，即為電壓急劇變化。的，即為電壓急劇變化。 電壓最大值和最小值之差與額定電壓之比的百分數(shù)電壓最大值和最小值之差與額定電壓之比的百分數(shù)U%來表示，來表示，即：即： （1-2） 式中：式中： UN-額定電壓（額定電壓（V）；）； Umax 、Umin-某一時段內電壓波動的最大值與最小值（某一時段內電壓波動的最大值與最小值（V）。）。 電壓波動是由于負荷急劇變化的沖擊性負荷說引起的。電壓波動是由于負荷急劇變化的沖擊性負荷說引起的。 我國國家

23、標準對電壓波動允許值規(guī)定為我國國家標準對電壓波動允許值規(guī)定為: 1） 220kV及以上及以上電壓波動允許值為電壓波動允許值為1.6%； 2）35110kV電壓波動允許值為電壓波動允許值為2%； 3）10kV及以下及以下電壓波動允許值為電壓波動允許值為2.5%。 （2）電壓閃變）電壓閃變 周期電壓急劇波動一起燈光閃爍，光通量急劇波動，而造周期電壓急劇波動一起燈光閃爍，光通量急劇波動，而造成人視覺不舒適的現(xiàn)象，稱為閃變。成人視覺不舒適的現(xiàn)象，稱為閃變。maxmin%100%NUUUU2022-5-9323. 調壓措施調壓措施 正確選擇變壓器的變比和電壓分接頭正確選擇變壓器的變比和電壓分接頭 降低系

24、統(tǒng)阻抗降低系統(tǒng)阻抗 原因：電壓損耗與各元件阻抗成正比原因：電壓損耗與各元件阻抗成正比 方法：減少變壓級數(shù)，增加線路導線截面方法：減少變壓級數(shù)，增加線路導線截面3. 使三相負荷平衡使三相負荷平衡4. 采取無功功率補償措施采取無功功率補償措施 原因分析：功率因數(shù)低，過多的無功功率傳輸導致原因分析：功率因數(shù)低，過多的無功功率傳輸導致無功損耗大，電壓無功損耗大，電壓 損耗大損耗大 提高功率因數(shù)：并聯(lián)電容器提高功率因數(shù)：并聯(lián)電容器5. 合理改變供電系統(tǒng)運行方式合理改變供電系統(tǒng)運行方式2022-5-933 電網中發(fā)電機發(fā)出的正弦交流電每秒鐘交變的次數(shù)電網中發(fā)電機發(fā)出的正弦交流電每秒鐘交變的次數(shù)，成為頻，成

25、為頻率（率（我國規(guī)定為我國規(guī)定為50Hz) f=f測量測量-50vGB：對于對于300MW以上的電網，以上的電網，f士士0.2HZ 49.8-50.2HZ 對于對于300MW以下的電網，以下的電網，f士士0.5HZ 對于非正常狀態(tài)，對于非正常狀態(tài)，f 不接地不接地 直接接地直接接地2 2、過電壓與絕緣水平、過電壓與絕緣水平 大接地大接地相電壓相電壓 小接地小接地線電壓線電壓3 3、繼電保護、繼電保護 大接地大接地靈敏、可靠靈敏、可靠 小接地小接地不靈敏不靈敏4 4、對通信的干擾、對通信的干擾 大接地大接地電流大、干擾大電流大、干擾大 小接地小接地電流小，干擾小電流小，干擾小5 5、系統(tǒng)穩(wěn)定性、

26、系統(tǒng)穩(wěn)定性中性點不同接地方式的比較中性點不同接地方式的比較 小接地系統(tǒng)優(yōu)先小接地系統(tǒng)優(yōu)先小接地系統(tǒng)優(yōu)先小接地系統(tǒng)優(yōu)先小接地系統(tǒng)優(yōu)先小接地系統(tǒng)優(yōu)先大接地系統(tǒng)優(yōu)先大接地系統(tǒng)優(yōu)先大接地系統(tǒng)優(yōu)先大接地系統(tǒng)優(yōu)先2022-5-952110kv110kv及以上及以上直接接地直接接地202060kv I10A60kv I10AI10A中性點經消弧線圈接地中性點經消弧線圈接地10kv I20A10kv I20AI20A中性點經消弧線圈接地中性點經消弧線圈接地3 36kv I30A6kv I30AI30A中性點經消弧線圈接地中性點經消弧線圈接地1kv1kv及以下及以下直接接地直接接地中性點運行方式的應用范圍中性點

27、運行方式的應用范圍返回返回2022-5-9一、系統(tǒng)接地的形式一、系統(tǒng)接地的形式 1.接地保護系統(tǒng)的形式文字代號接地保護系統(tǒng)的形式文字代號 第一個字母表示電力系統(tǒng)的對地關系：第一個字母表示電力系統(tǒng)的對地關系： T -直接接地；直接接地； I -所有帶電部分與地絕緣，或一點經阻抗接地。所有帶電部分與地絕緣，或一點經阻抗接地。 第二個字母表示裝置的外露可接近導體的對地關系：第二個字母表示裝置的外露可接近導體的對地關系： T -外露可接近導體對地直接作電氣連接，此接地點與電力系統(tǒng)的接外露可接近導體對地直接作電氣連接，此接地點與電力系統(tǒng)的接 地點無直接關連；地點無直接關連； N -外露可接近導體通過保護線與電力系統(tǒng)的接地點直接作電氣連接。外露可接近導體通過保護線與電力系統(tǒng)的接地點直接作電氣連接。 如果后面還有字母時，這些字母表示中性線與保護線的組合：如果后面還有字母時，這些字母表示中性線與保護線的組合： S -中性線和保護線是分開的；中性線和保護線是分開的； C -中性線和保護線是合一的。中性線和保護線是合一的。2022-5-9