电力系统基础知识.ppt

,第一章 电力系统基本知识,本章要点,重点：电力系统组成及分类；.变配电一次设备及电气主接线；衡量电能质量的基本参数；短路及其危害，限制短路的措施；中性点的运行方式。 难点：中性点的运行方式，限制短路的方法。,内容纲要,第一节 电力系统的组成及特点 第二节 发电厂的类型和变电所的类型 第三节 电力负荷 第四节 变、配电所 第五节 电力系统短路 第六节 电力系统中性点接地方式,第一节 电力系统的组成及特点,见习一个电力系统,第一节电力系统组成及特点,简单电力系统,电能的输送和分配,第一节电力系统组成及特点,一 、 电力系统的组成,第一节电力系统组成及特点,名词解释,发电厂：将一次能源转换成电能的场所。有火力 、水力 、核能发电厂等 变电所：接受电能、变换电压和分配电能的场所。 配电所：仅用于接受和分配电能的场所。 换流站：交、直流相互转换的场所。 电力线路：将发电厂、变电所和电能用户连接起来 ，完成输送电能和分配电能的任务 电能用户：所有消耗电能的用电设备或用电单位。,第一节电力系统组成及特点,三大系统的联系与区别,电力系统：由发电厂、变电所、输配电线路及用户等所组成的统一整体。,动力系统：电力系统+原动力部分（如水库、水轮机、 锅炉、核反应堆、汽轮机等）。,电力网：变电所、输电线路。,第一节电力系统组成及特点,工厂供电,简单电力系统,第一节电力系统组成及特点,工厂供配电系统 由总降变电所、高压配电所、配电线路、车间变电所和用电设备组成。,第一节电力系统组成及特点,总降压变电所：将35-110kv的外部供电电源降到6-10kv给高压配电所、车间变电所、高压用电设备供电。一般大型企业都设之。 高压配电所：接受6-10kv电压，再分配。一般负荷分散、厂区大的大型企业需设置。 配电线路：分6-10kv厂内高压配电线路和380/220v厂内低压配电线路。 车间变电所：6-10kv降到380/220v，给用电设备供电。,第一节电力系统组成及特点,电力系统为什么要联网？,第一节电力系统组成及特点,大型电力系统的优点,减少装机容量；有利于装设大机组；充分利用水力等一次动力资源；提高供电可靠性；提高电能质量；减少系统的峰谷差；提高运行的经济性。,联网的缺点？,第一节电力系统组成及特点,国家电网,区域电网 （大区网）,省级电网,地方电网,用户,管理：,电力系统管理,第一节电力系统组成及特点,二、电力系统的特点,第一节电力系统组成及特点,三、对电力系统的基本要求,第一节电力系统组成及特点,2. 保证良好的电能质量,电能质量指标：电压质量、频率质量和波形质量、三相不平衡度，等。,电压偏移： 1）35kv及以上电压供电的，电压正、负偏差的绝对值之和不超过额定值的10%； 2)10kv及以下三相供电的，允许偏差为额定值的7%； 3）220v单相供电的，允许偏差为额定值的+7%，-10%。,相应规程规定的,第一节电力系统组成及特点,2. 保证良好的电能质量,频率偏移：一般不超过0.2 0.5hz。,电压总谐波畸变率：见gb/t14549-1993,不在此赘述。,300万kw为分界线；容量越大，允许偏差越小,三相电压不平衡度： 1) 正常允许2%，短时不超过4%； 2）接于公共连接点的每个用户一般不得超过1.3%,第一节电力系统组成及特点,3. 提高系统运行的经济性,电力系统的经济指标一般是指火电厂的煤耗以及电厂的厂用电率和电力网的网损率等。,第一节电力系统组成及特点,第二节 发电厂的类型和变电所的类型,返 回,下一页,上一页,下一节,1. 火力发电 （thermal power generation）,能量转换过程: 化学能热能机械能电能,一、发电厂的类型,蒸汽动力发电厂原理图 1锅炉；2汽轮机；3发电机；4凝汽器； 5凝结水泵；6回热加热器；7给水泵,第二节 发电厂的类型和变电所的类型,火电厂生产系统包括：制粉系统、供气系统、 给水系统、冷却系统,锅炉、汽轮机和发电机是火力发电厂的三大核心设备。,第二节 发电厂的类型和变电所的类型,图1-2 火力发电厂生产过程示意图,火电厂生产系统包括：制粉系统 供气系统 给水系统 冷却系统,锅炉、汽轮机和发电机是火力发电厂的三大核心设备。,第二节 发电厂的类型和变电所的类型,2. 水力发电（water power generation） 水电厂按照取水的方式可分为坝式水电厂、引水式水电厂、混合式水电厂和抽水蓄能电厂等。 能量转换过程：水能机械能电能,第二节 发电厂的类型和变电所的类型,第二节 发电厂的类型和变电所的类型,河床式水电站示意图,第二节 发电厂的类型和变电所的类型,引水式水电站示意图,特点：有引水明渠或隧道。,第二节 发电厂的类型和变电所的类型,抽水蓄能式水电站,作用：用作削峰填谷电源，具有调频、调相、负荷备用、事故备用的功能。,第二节 发电厂的类型和变电所的类型,3. 核电厂（water power generation） 核电厂根据原子反应堆型式不同可分为几种类型，目前使用较为广泛的是轻水堆型，包括沸水堆和压水堆型。,能量转换过程: 原子能热能机械能电能,第二节 发电厂的类型和变电所的类型,第二节 发电厂的类型和变电所的类型,压水堆核电厂发电方式示意图,第二节 发电厂的类型和变电所的类型,4. 风力发电（wind power generation),风力发电机示意图,能量转换过程：风能机械能电能,第二节 发电厂的类型和变电所的类型,独立运行的风力发电系统,交流负载为什么不直接接发电机？,第二节 发电厂的类型和变电所的类型,太阳能电池发电系统,5. 太阳能发电（solar power generation),能解释本图的原理吗？,能量转换：太阳辐射的热能电能,利用太阳热能直接发电,第二节 发电厂的类型和变电所的类型,典型太阳能热发电系统原理图,能量转换：太阳辐射的热能介质热能机械 能电能,利用太阳热能间接发电,常规燃料锅炉（辅助能源系统）,第二节 发电厂的类型和变电所的类型,塔式太阳能发电系统原理图 1定日镜； 2接收器； 3塔； 4热盐槽； 5冷盐槽 6蒸汽发生器； 7汽轮发电机组； 8凝汽器,载热工质为熔盐,双工质系统,载热工质为 蒸汽,第二节 发电厂的类型和变电所的类型,枢纽变电所,终端变电所,地区变电所,中间变电所,火电厂,水电厂,500kv,220kv,110kv,10kv,110kv,35kv,35kv,220kv,图1-4 发电厂及变电所类型,二、变电所的类型,第二节 发电厂的类型和变电所的类型,枢纽变电所- 汇集多个大型发电厂电能各再分配 的重要任务。高压侧一般为330 1000kv，且有大量110 220kv出线。,2. 中间变电所- 作为长距离输电线路的分段，起“承上 启下”作用。,3. 地区变电所- 以对地区或城市供电为主。高压侧一般 为110220kv。,4. 终端变电所- 电网末端变电所，接近负荷点。高 压侧一般 为35110kv，经降压后直 接向用户变、配电所供电。,第二节 发电厂的类型和变电所的类型,5.工厂供配电系统由总降变电所、高压配电所、配电线路、车间变电所和用电设备组成。,第二节 发电厂的类型和变电所的类型,第三节 电力负荷,i类厂用负荷： 划分：凡是属于短时（手动切换恢复供电所需要的时间）停电会造成： 主辅设备损坏； 危及人身安全； 主机停运； 发电量大量下降，情况之一的厂用负荷。 供电要求： 设有两套设备互为备用，分别接到有两个独立电源的母线上，（当一个电源断电后，另一个电源就立即自动投入；电机可靠自启动）； 一套设备，两个独立电源，电源可自动投入,第三节 电力负荷,类厂用负荷： 划分：允许短时停电（几秒至几分钟），恢复供电后，不致造成生产紊乱的厂用负荷。 供电要求： 一般它们均应由两段母线供电，并可采用手动切换； 两个独立电源，手动或自动切换,类厂用负荷： 划分：较长时间停电，不会直接影响生产，仅造成生产上不方便的厂用负荷。 供电要求：通常它们由一个电源供电，但在大型发电厂，也常采用两路电源供电。,第三节 电力负荷,有功功率(无功功率)日负荷曲线：表明系统有功功率或无功 功率负荷在一天24小时的变化规律。,二、负荷曲线及其用途,电力负荷曲线：指某一段时间内负荷随时间变化的规律的曲线。,用途：制定各发电厂发电负荷计划及系统调度运行的依据。 注意：无功功率与有功功率最大负荷不一定同时出现。,第三节 电力负荷,电力系统的日负荷曲线 （a）有功功率负荷； （b）无功功率负荷,日最大负荷 （尖峰负荷）,日最小负荷 （低谷负荷）,基荷,第三节 电力负荷,有功功率年最大负荷曲线：表示一年内每月最大有功功率负 荷变化的曲线。 用途：作为扩建发电机组，新建电厂以及安排全年发电设备 检修计划的依据。,第三节 电力负荷,年持续负荷曲线：由一年中系统负荷按其数值大小及持续时 间顺序由大到小排列面成的曲线。 用途：可靠性估算和电网规划与运行的能量损耗计算。,注意正确理解,第三节 电力负荷,根据年持续负荷曲线，计算系统负荷全年消耗电量a,最大负荷小时数 tmax,其中pmax为最大负荷,重要概念！,第三节 电力负荷,第四节 变、配电所,一变、配电所常用的一次设备 （1）概念:直接参与生产、转换、输送和分配电能的电气设备称为一次设备 （2）分类: 1）能量转换设备:发电机、变压器、电动机 2）开关设备：用于电路的接通和开断。断路器、 熔断器、负荷开关、隔离开关 3）载流导体：母线、裸导线和电缆等 4）绝缘设备：支持和固定裸载流导体，使之与地或装置中不同电位的载流导体绝缘。支柱式、套管式、盘形悬式。,5）互感器:获得系统或设备运行信息的设备。电压互感器和电流互感等 6）防过压设备：避雷线、避雷针、避雷器 7）接地装置：电力系统中性点工作接地或保护接地。 8）限流设备：限制短路电流。普通电抗器、分裂电抗器等 9）补偿及补偿设备：补偿系统的无功功率。调相机、电力电容器、消弧线圈、并联电抗器,第四节 变、配电所,二二次设备 对电气一次设备及系统的工作状况进行监察、测量、控制、保护和调节的辅助性电气设备称为二次设备。 1）测量表计：电压表、电流表、有功功率表等 2）绝缘监察装置：交直流电网的绝缘状况监测。（设备课） 3）控制和信号装置：以手动或自动方式实现开关的分合闸控制与指示。 4）继电保护装置：发生故障时开关跳闸或异常时发信号 5）自动装置：自动并列装置、自动励磁调节、自动投入装置、自动频率调节装置等。 6）直流电源设备：整流装置、蓄电池组等。 7）其他电力辅助设备,第四节 变、配电所,三.电气主接线及电气主接线图： 1）电气主接线：一次设备按预期的生产流程实际所连成的电路叫电气主接线。又叫一次接线、一次电路、主电路、主系统。 （二次电路又叫二次接线） 2）电气主接线图：以规定的图形及文字符号画成的反映电气主接线连接关系的单线图叫电气主接线图。 （它能表明电能生产、汇集、转换、分配关系和运行方式，是运行、操作、维护及维修电路的依据） 一次电气接线图（电路图、接线图、安装图等） 二次电气接线图（电路图、接线图、安装图等） 电路图：反映组成及连接关系，不考虑实际位置 作用：理解工作原理、分析、计算 接线图：反映设备实际位置，用于接线及检查,第四节 变、配电所,注意哦！不记住图形及文字符号看不懂呀,第四节 变、配电所,第四节 变、配电所,（1）绝缘破坏。 （2）气象条件。 （3）误操作。 （4）其他外物。,一、短路原因及危害,短路:电力系统正常运行情况以外的相与相之间或相与地（或中性线）之间的非正常连接。,1.造成短路的原因,第五节 电力系统短路,2. 短路的类型,短路类型及其代表符号,第五节 电力系统短路,3. 短路的危害,（1）短路故障会使短路点附近支路的电流迅速增大。 （2）短路故障会使系统电压大幅度下降。 （3）短路故障会破坏系统的稳定运行。 （4）不对称短路会影响高压线路附近的通讯。,第五节 电力系统短路,1、选择适当的主接线形式和运行方式 原理：减少并联方式或采用计算阻抗大的接线。 具体实现：单元接线分裂运行双回路单回运行环网连接开环运行。 2、加装限流电抗器 （1）加装普通电抗器： 线路电抗器：610kv电缆馈线 母线电抗器：装于母线分段上 （2）加装分裂电抗器：原理特点：正常时电抗小，发生短路时电抗大 3、采用低压分裂绕组变压器 发电机主变扩大单元接线；厂用高压变：分裂绕组接到两组不同的常用母线上,二、限制短路电流的措施,第五节 电力系统短路,电力系统电源中性点的不同运行方式，对电力系统的运行特别是在系统发生单相接地故障时有明显的影响，而且将影响系统二次侧的继电保护及监测仪表的选择与运行。,影响电力系统中性点运行的因素为：供电的可靠性、绝缘费用、多重接地故障、故障定位、不正常电压的危险性、人身和设备安全性，等。,第六节 电力系统中性点接地方式,1.中性点不接地的电力系统,系统的额定电压,同一un下架空线路总长度,同一un下电缆线路总长度,正常运行：电压、电流对称。 单相接地：另两相对地电压升高为原来 倍的。线电压对称不变，单相接地电容电流为 正常运行时相线对地电容电流的3倍。 单相接地电流经验公式：,第六节 电力系统中性点接地方式,特点：供电的可靠性高、绝缘费用高、多重接地故障可能性大、故障定 位麻烦、不正常电压的危险性大、人身和设备安全性差、ic较大时 线路发生电压谐振的可能性大。,使用场合：366kv单相接地电流较小的系统中。,第六节 电力系统中性点接地方式,2.中性点经消弧线圈接地,正常运行：三相电压、电流对称 单相接地：另两相对地电压升高为原来的 倍，线电压对称不变，减小了接地电流。在单相接地电容电流大于一定值的电力系统中，电源中性点必须采取经消弧线圈接地的运行方式。,第六节 电力系统中性点接地方式,特点：供电的可靠性高、绝缘费用高、多重接地故障可能性大、故障定 位麻烦、不正常电压的危险性大、人身和设备安全性差、单相接 地时线路发生电压谐振的可能性减小。,使用场合：366kv单相接地电流较大的系统中。,310kv系统中单相接地电流大于30a，20 66kv系统中单相接地电流大于10a。,第六节 电力系统中性点接地方式,通过证明可知：,全补偿,第六节 电力系统中性点接地方式,当,当,欠补偿,过补偿,实际应用中，