电力系统基本知识(XXXX高压进网版本).ppt

第二章电力系统基本知识,电力系统是由发电厂、送变电线路、供配电所和用电单位组成的整体。,第一节电力系统、电力网构成,由发电、输电、变电、配电和用电组成的整体称为电力系统。电力系统中的输电、变电、配电三个部分称为电力网。电力网是将各电压等级的输电线路和各种类型的变电所连接而成的网络。输电网是以高压甚至超高压电压将发电厂、变电所或变电所之间连接起来的输电网络，所以又称为电力网中的主网架。直接将电能送到用户的网络称为配电网。配电网又分高压配电网、中压配电网、低压配电网。高压配电网指110kV及以上的电压。中压配电网指35kV、10kV、6kV、3kV电压。低压配电网指220V、380V电压。,图1-1电力系统示意图,超高压变电所,一次变电所,TPC,6.9/13.8167KVA,*,*,火力发电厂,配電變電所,水力发电厂,核能发电厂,二次变电所,发电系统,供电系統,业务系統,特高压用户161KV,配电变电所,特高压用户69KV,高压用戶22/11KV,低压用戶220/110V,161/22KV,69/11KV,345/161KV,161/69KV,(生产),(输送),(配售),图1-2电力系统、电力网组成,电力系统的示意图,升压变电所,220kV,地区枢纽所,10kV,至用户,配电所,10kV,10kV,升压变电所,220kV,220kV,220kV,输电线路,220kV,10kV,为保证供电的可靠性和安全连续性，电力系统将各地区、各种类型的发电机变压器、输电线、配电和用电设备等连成一个环形整体。,各种类型发电厂,火力发电厂水利发电厂核能发电厂风力发电厂地热发电厂太阳能发电厂潮汐能发电厂,当位于高处的水（具有位能）往低处流动時位能转换为动能，此时装设在水道低处的水轮机，因水流的动能推动叶片而转动（机械能），如果将水轮机连接发电机，就能帶动发电机的转动將机械能转换为电能，这就是水力发电的原理。,水力为最“传统”的再生能源之一，水力发电技述也是再生能源中最成熟者。,能开发地区是有限的,水力能,但是,一、大型电力系统优点,.大型电力系统主要在技术经济上具有下列优点：1.提高供电可靠性2.减少系统的备用容量3.降低系统的高峰负荷4.提高了供电质量5.便于利用大型动力资源特别是大型的水力资源。,二、电力生产特点,1.电力生产特点（1）同时性电能的生产、输送、分配以及转换为其他形态能量的过程，是同时进行的。电能不能大量储存。（2）集中性电力生产是高度集中的、统一的。（3）适用性电能使用最方便，适用性最广泛。（4）先行性。电力行业和交通运输行业都是先行工业。,一、电力负荷组成,1.用电负荷用电负荷是用户在某一时刻对电力系统所需求的功率。2.线路损失负荷电能从发电厂到用户的输电过程中发生功率和能量的损失所对应的功率。3.供电负荷是指用电负荷加上同一时刻的线路损失负荷，是发电厂对外供电时所承担的全部负荷，称为供电负荷。,第二节电力负荷,单位：（kW）、容量（kVA）或电流（A）,二、按时间不同负荷分类,一)、按负荷发生时间不同，可分为以下几类：（1）高峰负荷高峰负荷是指电网或用户在单位时间内所发生的最大负荷值。常以小时用电量作为负荷。高峰负荷又分为日高峰负荷和晚高峰负荷。（2）低谷负荷低谷负荷是指电网中或某用户在一天24h内，发生的用电量最少时的负荷。（3）平均负荷指电网中或某用户在某一段确定的时间阶段内平均小时用电量。,负荷曲线,负荷曲线反映负荷随时间变化规律的曲线。曲线包含面积代表这一段时间内的用电量。“削峰填谷”，降低峰谷差，合理用电。,二)、按负荷的重要性可分为一类负荷、二类负荷、三类负荷三类。（1）一类负荷也称一级负荷，指突然中断供电将会造成人身伤亡或会引起对周围环境严重污染，造成巨大经济损失，重大政治影响。（2）二类负荷也称二级负荷，指突然中断供电将会造成较大经济损失，重要用电单位。（3）三类负荷也称三级负荷，指不属于上述一类和二类负荷的其他负荷。对一级负荷的用电设备，应按有两个以上的独立电源供电，并辅之以其他必要的非电力电源的保安措施。,第三节变电所,一、变电所的作用及分类作用：升降电压分配电力分类：根据其在系统中的位置、性质、作用及控制方式等，可分为升压变电所、降压变电所、枢纽变电所、地区变电所、终端变电所，有人值班变电所和无人值班变电所。,二、变电所的主要电气设备,可分为一次设备和二次设备。1.一次设备一次设备直接与电力线路相连接。主要有：1）主变压器用于升降电压。2）高压断路器即可开断负荷电流，也可开断过载、短路电流。3）隔离开关用于隔离电源。4）电压互感器将系统的高电压转变为低电压，供保护和计量用。5）电流互感器将高、低压系统的大电流按一定的比例转换为标的小电流。6)熔断器当电路发生短路或过负荷时，熔断器能自动切断故障路，从而使电气设备的到保护。7)负荷开关用来不频繁地接通和分断小容量的配电线路和负荷，起到隔离电源的作用。2.二次设备二次设备用于控制、保护一次设备，以及对一次电量参数进行测量的设备。,电气主接线图的基本元素,电气主接线图的基本元素,电气主接线图的基本元素,三、变、配电所常用的电气主接线,对主接线的基本要求：,满足用电要求；接线简单；运行经济、可靠；操作方便、运行灵活；设备选择合理；便于维护检修；故障处理能保证安全；,（一）高压配电所常用的电气主接线,单电源、单母线接线：特点：接线简单；操作方便；投资节省。,（2）双电源、单母线接线：,特点：一路电源工作，一路备用；也可以两路电源同时工作；“先合后断”原则：接通电路时先合隔离开关后合断路器，断开电路时先断开断路器后断隔离开关。,供电容量大；用于供电回路多的站；供电可靠性高；运行灵活性大；投资高；操作步骤复杂；占地面积大,适用于：110KV以上的变电站,（3）单电源、双母线接线：,双母线接线：解决了母线检修检修问题,（4）双电源、双母线接线：,（二）总降压变电所电气主接线,电源进线35KV及以上用户，往往需要两级降压，先经总降压变电所将电压降低到10KV的高压配电电压，然后再用电区变电所再降压到380/220V低压。1.单台变压器,35KV电源进线,结构简单，可靠性差,桥式接线形式,内桥式接线,外桥式接线,桥,跨条,2.双电源两台变压器,外桥式：变压器故障或检修不影响线路运行，而线路影响变压器,内桥式：线路不影响变压器，变压器故障或检修影响线路,（三）用电区（小型用户）变电所的电气主接线,1.有用户总降压变电所,（三）用电区（小型用户）变电所的电气主接线,2.无用户总降压变电所,变压器高压侧必须配置足够的高压开关设备对变压器进行保护和控制（1）高压侧隔离开关+熔断器（跌落式熔断器）；低压侧低压断路器（自动空气开关）（2）高压侧负荷开关+熔断器（3）高压侧隔离开关+断路器投资高，但可靠性高（4）双台变压器，高低压均有断路器,四、变电所的二次回路,包括控制回路、保护回路和测量回路。,第四节供电质量,供电质量指电能质量与供电可靠性。电能质量包括电压、频率和波形的质量。供电可靠性是以供电企业对用户停电的时间次数来衡量的。,电能质量,电能质量是指供给用电单位受电端电能的优劣程度。电能质量主要包括电压质量与频率质量两部分。电压质量又分为电压允许偏差、电压允许波动与闪变、公用电网谐波、三相电压允许不平衡度。,1.供电电压允许偏差,在某一时段内，电压幅值缓慢变化而偏离额定值的程度，以电压实际值和电压额定值之差U与电压额定值UN之比的百分比U%来表示，即（1-1）式中：U-检测点上电压实际值(V);UN-检测点电网电压的额定值（V）。我国国家标准规定电压偏差的允许值为：1）35kV及以上供电电压正负偏差之和不超过标称电压的5%；2）10kV及以下三相供电电压允许偏差为标称系统电压的7%；3）220V单相供电电压允许偏差为标称系统电压的+7%、-10%。,一、电压,2.电压允许波动和闪变,（1）电压允许波动在某一个时段内，电压急剧变化而偏离额定值的现象，称为电压波动。电压变化的速率大于1%的，即为电压急剧变化。电压最大值和最小值之差与额定电压之比的百分数U%来表示，即：（1-2）式中：UN-额定电压（V）；Umax、Umin-某一时段内电压波动的最大值与最小值（V）。电压波动是由于负荷急剧变化的冲击性负荷说引起的。我国国家标准对电压波动允许值规定为:1）220kV及以上电压波动允许值为1.6%；2）35110kV电压波动允许值为2%；3）10kV及以下电压波动允许值为2.5%。（2）电压闪变周期电压急剧波动一起灯光闪烁，光通量急剧波动，而造成人视觉不舒适的现象，称为闪变。,3.调压措施,正确选择变压器的变比和电压分接头降低系统阻抗原因：电压损耗与各元件阻抗成正比方法：减少变压级数，增加线路导线截面3.使三相负荷平衡4.采取无功功率补偿措施原因分析：功率因数低，过多的无功功率传输导致无功损耗大，电压损耗大提高功率因数：并联电容器5.合理改变供电系统运行方式,二频率,电网中发电机发出的正弦交流电每秒钟交变的次数，成为频率（我国规定为50Hz)f=f测量-50GB：对于300MW以上的电网，f士0.2HZ49.8-50.2HZ对于300MW以下的电网，f直接接地2、过电压与绝缘水平大接地相电压小接地线电压3、继电保护大接地灵敏、可靠小接地不灵敏4、对通信的干扰大接地电流大、干扰大小接地电流小，干扰小5、系统稳定性,中性点不同接地方式的比较,小接地系统优先,小接地系统优先,小接地系统优先,大接地系统优先,大接地系统优先,54,110kv及以上直接接地2060kvI10A中性点经消弧线圈接地10kvI20A中性点经消弧线圈接地36kvI30A中性点经消弧线圈接地1kv及以下直接接地,中性点运行方式的应用范围,返回,一、系统接地的形式,1.接地保护系统的形式文字代号,第一个字母表示电力系统的对地关系：T-直接接地；I-所有带电部分与地绝缘，或一点经阻抗接地。第二个字母表示装置的外露可接近导体的对地关系：T-外露可接近导体对地直接作电气连接，此接地点与电力系统的接地点无直接关连；N-外露可接近导体通过保护线与电力系统的接地点直接作电气连接。如果后面还有字母时，这些字母表示中性线与保护线的组合：S-中性线和保护线是分开的；C-中性线和保护线是合一的。,二、低压系统接地形式,1.TN系统接地电力系统有一点直接接地，电气装置的外露可接近导体通过保护线与该接地点相连接。TN系统可分为：TN-S系统:整个系统的中性线N与保护线PE是分开的，如图1(a)所示；TN-C系统：整个系统的中性线N与保护线PE是合一的，如图1(b)所示PEN线；TN-C-S系统：系统中有一部分线路的中性线N与保护线PE是合一的，如图1(c)所示。,2.TT系统电力系统中有一点直接接地，电气设备的外露可接近导体通过保护接地线接至与电力系统接地点无关的接地极，如图2所示。3.IT系统电力系统与大地间不直接连接，电气装置的外露可接近导体，通过保护接电线与接地极连接，如图3所示。,第一章电力系统基本知识复习题,一、单项选择题（每题的备选项中，只有一项最符合题意，每题1分,不选或有错选为0分）1高压配电网是指电压在（C）及以上的配电网。P3.4A1kVB35kVC110kV2电力生产的特点是（A）、集中性、适用性、先行性。P3.-1A同时性B广泛性C统一性3对于突然中断供电将造成人身伤亡或会引起对周围环境严重污染、造成经济上巨大损失的负荷，应采取最少不少于（B）个独立电源供电。A1个B2个C3个4以下设备中，属于一次设备的是（A）。P8.-6A隔离开关B继电器C操作电源5220V单相供电电压允许偏差为额定电压的（C）。P10.-1A10%B7%C+7%，10%6电网谐波的产生，主要在于电力系统中存在（C）。P11.-1A电感和电容元件B三相参数不对称C非线性元件,7我国技术标准规定电力系统的工作频率是（B）Hz。P13.6A40B50C608要提高供电可靠率就要尽量缩短用户的（B）。P14.13A单次停电时间B平均停电时间C累积停电时间9.高峰负荷是指电网或用户在（B）内发生的最大负荷值。P5.-6A平均时间B.单位时间10.电压变化的速率大于（A）即为电压急剧变化.P11.5A.1%B.2%C.5%11.在此300MVA以上的系统中,频率偏差不超过额定值的（B）？A.0.1HzB.0.2HzC.0.5Hz12.供电可靠性一般利用（A）进行考核.P14.4A.年供电可靠率B.平均停电时间,二、判断题（正确的画，错误的画，每题1分，错判或不判为0分)1由发电、送电、变电、配电和用电组成的整体称为电力系统。（）P1.-32直接将电能送到用户的网络称为输电网。（）P3.13对于三类负荷，应采取最少不少于2个独立电源供电。（）P6.54电网谐波的产生，主要在于电力系统中存在非线性元件。（）P11.-15我国国标对10kV及以下系统规定的电压波动允许值是2%。（）P11.-56我国对供电可靠率的规定是99.6%。（）？7中性点不接地系统中，为了安全起见，规定不允许引出中性线供单相用电。（）8TN-S系统