電力系統(tǒng)工程基礎A

電力系統(tǒng)工程基礎A電力系統(tǒng)水庫G~M~M~電力網(wǎng)電力系統(tǒng)動力系統(tǒng)發(fā)電廠水輪機發(fā)電機變電所升壓變壓器輸電線路變電所降壓變壓器用戶用電設備電力系統(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。用電設備：消耗電能。

動力系統(tǒng)：在電力系統(tǒng)的基礎上，把發(fā)電廠的動力部分（例如火力發(fā)電廠的鍋爐、汽輪機和水力發(fā)電廠的水庫、水輪機以及核動力發(fā)電廠的反應堆等）包含在內(nèi)的系統(tǒng)。通常，將發(fā)電廠電能送到負荷中心的線路叫輸電線路。負荷中心至各用戶的線路叫配電線路。負荷中心一般設變電站

。電力系統(tǒng)電力網(wǎng)：按電壓等級分類：低壓網(wǎng)：電壓等級在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。

電力系統(tǒng)

電力網(wǎng)：按電壓等級的高低、供電范圍的大小的分類地方電力網(wǎng)：電壓等級在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)絡超高壓遠距離輸電網(wǎng)：電壓等級為330kV~500kV的網(wǎng)絡，其主要任務是把遠處發(fā)電廠生產(chǎn)的電能輸送到負荷中心，同時還聯(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)電力系統(tǒng)的特點▲電能不能大量存儲：電能的生產(chǎn)、變換、輸送、分配和使用是同時進行的。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：控制操作自動化程度高。必須借助自動裝置對電力系統(tǒng)進行控制：繼電保護裝置、遠動裝置、減載裝置、同期裝置、勵磁裝置、▲電能生產(chǎn)與國民經(jīng)濟各部門和人民生活有著極為密切的關系：社會政治經(jīng)濟影響巨大。負荷分類：一類負荷、二類負荷、三類負荷電力系統(tǒng)的特點對電力系統(tǒng)運行的基本要求如下：（1）保證供電可靠性（2）保證電能質(zhì)量（3）提高電力系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性（4）環(huán)境保護問題電能的質(zhì)量指標電壓質(zhì)量標準：電能的質(zhì)量指標頻率：額定頻率： 50Hz（國外：50或60Hz）頻率偏差： ±0.2Hz（≥3000MW系統(tǒng)）

±0.5Hz（＜3000MW系統(tǒng)） 國外： ±(0.1~0.2)Hz或±0.5Hz波形：質(zhì)量標準： 正弦波電壓和電流諧波的危害與抑制：對于電網(wǎng)、電力設備、通訊都會產(chǎn)生負面影響；電力系統(tǒng)的額定電壓及電壓等級額定電壓是由國家規(guī)定的一種標準電壓，是電氣設備設計時所依據(jù)的電壓值。在這一電壓下工作時，電氣設備的技術經(jīng)濟性能指標能夠達到最佳狀態(tài)，保證長期可靠運行。電力系統(tǒng)的額定電壓及電壓等級U1IU2SZS=√3U2I我國規(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。主要用于安全動力、照明、蓄電池及特殊設備。第二類指100～1000V之間的額定電壓，其應用最廣、數(shù)量最多。第三類指1000V及其以上電壓等級。電力系統(tǒng)的發(fā)、供、輸、配、用電都采用該電壓等級。我國電力工業(yè)發(fā)展概況中國電力工業(yè)的現(xiàn)狀與展望（2）發(fā)電量：1980年以來，平均年增長率9％，現(xiàn)為世界第二位。（3）裝機容量：居世界第二位（水電世界第一）

(4)缺電問題與城鄉(xiāng)電網(wǎng)改造

1970年以來出現(xiàn)缺電問題

1998年低用電水平下的電力平衡。電力工業(yè)跟不上國民經(jīng)濟的發(fā)展速度是造成缺電的重要原因我國在發(fā)電、輸電、配電各方面投資比例失調(diào)是缺電的另一個方面原因。發(fā)電、輸電、配電比例美國1:0.43:0.7日本1:0.47:0.68英國1:0.45:0.78我國1:0.21:0.12我國居民用電比例較低我國人均電力消費極低，中國電力工業(yè)有很大的發(fā)展空間（5）中國電力工業(yè)展望“十五”期間，GDP年增長率7％～8％，電力增長率將達6％以上。2010年，25000億kW.h2015年，30000億kW.h2020年，36000億kW.h高壓遠距離輸電是我國面臨的主要問題（水電、火電），必須出現(xiàn)新的電壓等級。電能質(zhì)量問題是我國電力發(fā)展必須面臨的又一個問題。工程總投資為954.6億元人民幣，工程施工總工期自1993年到2009年共17年。大壩為混凝土重力壩，壩頂總長3035米，壩頂高185米，正常蓄水位175米，總庫容393億立方米，能夠抵御百年一遇的特大洪水。年均發(fā)電量849億度。航運能力將從1000萬噸提高到5000萬噸，萬噸級船隊可直達重慶。發(fā)電廠火力發(fā)電廠：將煤、油、天然氣或其它燃料的化學能轉(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行壽命25年。2發(fā)電廠核電廠：均采用原子核裂變時釋放出來的能量發(fā)電。2發(fā)電廠水電廠：利用水能發(fā)電，分堤壩式、徑流式、抽水畜能三類；水輪機組工作靈活，迅速適應負荷急劇變化，從機組啟動、并網(wǎng)到帶負荷只需幾分鐘即可；通常運行壽命50年。變電站的一次接線輸變電設備包括變換電壓的設備：如變壓器。接通和開斷電路的開關電器：如斷路器，隔離開關，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。無功補償設備：如電力電容器，同步調(diào)相機，靜止補償器。載流導體：如母線，引線，電纜，架空線。接地裝置；如變壓器中性點接地、設備外殼接地、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)。

電力系統(tǒng)的電氣設備3變電站的一次接線輸電線路開關電器高壓斷路器的基本參數(shù) 額定開斷電流INbr、全開斷時間tab、合閘時間ton

額定動穩(wěn)定電流（峰值）ies、熱穩(wěn)定電流It、自動重合閘性能電流互感器運行特點：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ABCAK2K1L1L2ABCAAAABCAwhIaIcIb3變電站的一次接線電壓互感器運行特點：二次繞組不能短路接線方式：3變電站的一次接線電力系統(tǒng)接線和輸變電網(wǎng)絡接線

電力系統(tǒng)接線地理接線圖：表明各發(fā)電廠、變電所的相對地理位置和它們之間的聯(lián)接關系電氣接線圖：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)接關系輸變電網(wǎng)絡接線無備用：單回路放射式、干線式和鏈式網(wǎng)絡等，每一負荷只能靠一條線路獲得電能，又稱開式網(wǎng)絡。有備用：雙回路式、單環(huán)式、雙環(huán)式和兩端供電式等，每一個負荷點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。3變電站的一次接線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；增設旁路母線或旁路隔離開關，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、出線：進線指電源，出線指線路。斷路器、隔離開關（母線、線路）、接地刀閘：QSQF斷路器與隔離開關的操作順序：送電操作順序：先合上斷路器兩側(cè)的隔離開關，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。待線路對方仃電后，再合上接地刀閘。3變電站的一次接線QFQSQSWL4QFQSQSWL3QFQSQSWL2QFQS～GQF1QS1～GQF2QS3QS2WL1QS4W單母線接線特點簡單、清晰設備少。當母線故障或檢修或母線隔離開關檢修時，整個系數(shù)全部停電。斷路器檢修期間也必須停止該回路供電。適用范圍單電源的發(fā)電廠和變電所，且出線回路數(shù)少，用戶對供電可靠性要求不高的場合。3變電站的一次接線3.3.2單母線分段接線QF1分段斷路器～GWL1WL2WL3WL4～G特點減少母線故障或檢修時的停電范圍。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。3變電站的一次接線旁路母線的作用不停電檢修進出線斷路器。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）。此時若W3隱含故障，則由繼電保護裝置動作斷開QF1。若W3充電正常，操作可以繼續(xù)進行：合上QS8斷開QF4。這時WL4由母線BQS2QF1QS3W3QS8WL4供電。并由QF1替代斷路器QF4。QF4檢修前，應把QS6、QS7斷開。適用范圍中小型發(fā)電廠和35~110kV的變電所。～G～GWL1WL4WL3WL2QS7QS6QF4WABQS8W3QS5QF1QS1QS3QS2QS4 （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3變電站的一次接線雙母線接線接線圖 具有兩組母線W1，W2。每一回路經(jīng)一臺斷路器和兩組隔離開關分別與兩組母線連接，母線之間通過母線聯(lián)絡斷路器QF（簡稱母聯(lián)）連接。運行方式母聯(lián)QF斷開，一組母線工作，另一組母線備用，全部進出線接于運行母線上。母聯(lián)QF斷開，進出線分別接于兩組母線，兩組母線分裂運行。母聯(lián)QF閉合，電源和饋線平均分配在兩組母線上。優(yōu)點檢修一組母線，可使回路供電不中斷；一組母線故障，部分進出線會暫時停電。供電可靠，調(diào)度靈活，又便于擴建。QFQS2QS1W1W2電源1電源23變電站的一次接線3.3.5雙母線帶旁路母線接線QS4W3QF1W1W2QF4QF2電源1電源23.變電站的一次接線3.3.6

一個半斷路器接線接線圖 在母線W1，W2之間，每串接有三臺斷路器，兩條回路，每二臺斷路器之間引出一回線，故稱為一臺半斷路器接線，又稱二分之三接線。特點具有較高的供電可靠性及運行靈活性。母線故障，只跳開與此母線相連的斷路器，任何回路不停電。隔離開關不作操作電器，減少了誤操作的幾率。使用設備較多，投資較大，二次控制接線和繼電保護配置也比較復雜。適用范圍大型電廠和變電所的超高壓配電裝置。W1W2QFQSQSQSQSQFQFQSQSQS1QS14.電力系統(tǒng)一次設備簡介4.3高壓斷路器4.電力系統(tǒng)一次設備簡介4.4隔離開關4.電力系統(tǒng)一次設備簡介4.5負荷開關4.電力系統(tǒng)一次設備簡介4.6母線4.電力系統(tǒng)一次設備簡介4.7絕緣子及電纜4.電力系統(tǒng)一次設備簡介4.7電抗器4.電力系統(tǒng)一次設備簡介4.8電力電容器5.

變電站的二次接線5.1概述一次設備及一次系統(tǒng)一次設備有：發(fā)電機、變壓器、斷路器、隔離開關、電抗器、電力電纜以及母線、輸電線路等。由這些設備按一定規(guī)律相互連接構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。二次設備及二次系統(tǒng)二次設備包括監(jiān)察測量儀表、控制及信號器具、繼電保護裝置、自動裝置、遠動裝置等。這些設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。表明二次設備互相連接關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。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、測量儀表和自動裝置等工作原理的一種二次接線圖。特點：二次回路中的元件及設備以整體形式表示，同時將相互聯(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、QF-斷路器、KA-電流繼電器、KT-時間繼電器、KS-信號繼電器。