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2011年4月 供用电常识 1 供电系统的电源2 电力变压器与电力线路3 供电系统的接线4 电力平衡与电能质量5 供电系统的电能损耗6 电力系统的中性点及其运行方式 学习内容 模块一供电系统的电源 本模块介绍火力发电 水力发电 核电发电 风能发电 太阳能发电的基本原理 各类电源的特点及地位以及供电系统电源的发展方向 通过概念描述和现象介绍 了解各类电源及其特点 地位以及电源发展方向等问题 一 概述 电能是由一次能源转换而来的二次能源 把具有一定转换规模 能连续不断对外界提供电能的工厂成为发电厂 电厂分类 二 各类电源的特点 地位1 基本原理一次能 机械能 电能2 特点及地位火电电力为发展为主力军 水电有举足轻重的作用 核电解决能源需求的矛盾 中国最大的风力发电国家 太阳能成为人类的基础能源之一 3 发展方向优化发展煤电 大力开发生态环境友好型水电 加快发展核电 适度发展天然气发电 积极发展新能源发电 思考题1 发电厂主要分为哪几种 模块二电力变压器与电力线路本模块介绍电力变压器和各种电力线路的相关知识 通过概念描述和形象化介绍 熟悉变压器原理 作用以及各类电力线路的构成及特点 一 电力变压器1 变压器类型 1 按相数不同分为三相和单相两种2 按绕组和铁芯的安装位置不同分为芯式和壳式两种3 按调压方式不同分为有载调压和无载励磁调压两种4 按绕组数目不同分为双绕组 三绕组和自耦变压器三种5 按冷却方式不同分为干式和油浸式两种6 油浸蚀变压器又分为油浸式自冷式 油浸风冷式和强迫油循环风冷式三种 2 变压器的结构1 铁芯铁芯式变压器磁路部分 起集中和加强磁通的作用 同时用以支持线圈 为了减小磁滞和涡流损耗 铁心通常采用导磁性能好的0 35 和0 5 厚的冷轧钢片叠装而成 片间彼此绝缘 叠装后的铁芯包括铁芯柱和铁轭两部分 铁芯柱上套装高 低压绕组 上下铁轭将铁芯柱连接起来 为了防止变压器在运行和试验时 由于静电感应而在铁芯或其他金属构件上产生悬浮电位 造成对地方电 铁心需一点接地 2 绕组绕组是变压器的电路部分 一般用磁包绝缘的铜线或铝线绕制而成 3 油箱油箱是变压器的外壳 变压器油起绝缘和散热的作用 4 其他附件储油柜 油枕 作为变压器油热胀冷缩的缓冲容器 使变压器油与空气在储油柜中接触 减少了变压器油与空气的接触面积 减缓了变压器的劣化速度 呼吸器又称吸湿器 减少进入变压器中的水分含量 绝缘套管 用来固定和支撑引出线 加强引出线对地之间的绝缘 调压装置 改变高压绕组闸数的方法进行小范围调压的装置防爆管 当变压器内部发生故障时 油箱内压力升高 油和气体会冲破防爆管的顶端封口玻璃或酚醛薄膜片 使油箱内的变压器油泄出而降低油箱内的压力 防止油箱爆炸 气体继电器 是由变压器内部故障的主要保护装置 装在油箱至储油柜的联管中间 3 变压器的基本工作原理电磁感应原理4 变压器的技术数据1 额定容量2 额定电压3 额定电流5 干式变压器分类 开启式 封闭式 包封式和浇注式开启式 适应于较干燥而洁净的室内 封闭式 有爆炸危险的矿井中 包封式 高低温情况下的冷热冲击稳定性好 浇注式 对消防有较高要求的场合 6 卷铁芯式变压器 低损耗 噪音低 环保 节能 二 电力线路电力线路是电力网的重要组成部分 其作用是输送和分配电能 电力线路 按其用途可分为送电线路和配电线路 配电线路根据电压等级可分为高压配电线路 中压配电线路和低压配电线路 电力线路按其架设方式可分为架空线路和电缆线路两大类 1 架空线路1 架空线路的构成架空线路的结构 主要包括杆塔 绝缘子 导线 横担 金具 基础 接地装置等 2 绝缘子它除了用来使导线之间以及导线对地之间绝缘外 还用来固定导线 承受导线的垂直荷重和水平荷重 绝缘子应具有足够的电气绝缘强度和机械强度 同时对化学腐蚀应具有足够的抗御能力 并能适应周围大气条件的变化 绝缘子按机构形式可分为针式 悬式 蝶式 棒式和拉线绝缘子等 绝缘子按使用材料可分为磁质绝缘子 钢化玻璃绝缘子和有机硅人工合成绝缘子 3 导线导线是架空线路的主体 担负着传导电流的作用 4 横担横担安装在电杆的上部 作为绝缘子的安装架 也是保持导线间距的排列架 要求有一定的强度和长度 横担按受力情况分为直线横担 耐张横担 终端横担等 横担按材料分为角钢横担 木横担和磁横担 5 金具 用于将杆塔 导线 避雷线和绝缘子连接起来 或对导线 避雷器 绝缘子起保护作用的金属附件 6 杆塔基础7 接地装置 2 架空线路的特点优点 投资小 建设速度快 维护为便 变动迁移容易等优点 缺点 运行受自然环境 气候条件及人为环境影响大 供电可靠性差 3 电缆线路1 电缆的结构主要有缆芯 绝缘层和保护层三部分组成 2 电缆的分类按电压分为高压电缆和低压电缆 按芯数可分为单芯 双芯 三芯和四芯等 按使用环境可分为河底 矿井 船用 空气中 高海拔 潮热区等 按结构特点可分为统包型 分相型 自容型 钢管型和扁平型等 按绝缘材料可分为油浸纸绝缘 塑料绝缘 橡胶绝缘和交联聚乙烯电缆等 3 电缆线路的特点虽然具有成本高 投资大 维护不变等缺点 但是它具有运行可靠 不易受外界影响 不需架设杆塔 不占地面 不碍观曕等优点 思考题1 简述变压器的作用 2 简述环氧树脂干式变压器的技术特点 3 简述架空电力线路的机构和特点 4 简述电缆的结构 5 根据杆塔在线路中的不同作用和受力情况 杆塔可分为哪几种 模块3供电系统的接线 本模块介绍供电系统的基本形式 通过图形举例 定性分析 了解高压输电网 城市供电网 农村供电网等各类网络接线形式及特点 一 供电系统接线的基本要求1 安全可靠2 操作检修方便 运行灵活3 经济合理4 便于扩建二 供电系统的基本接线方式1 无备用接线形式接线简单 设备费用少 供电可靠性差 2 有备用接线形式 供电可靠性和电压质量都有明显的提高 三 高压输电网的接线方式 1 放射式接线 投资大 一 二类用电负荷的客户采用双回路放射式接线 2 树干式接线三类负荷采用 四 城市供电电网的接线方式 3 线路变压器组配电网接线4 环形网络接线 供电可靠性较高 五 农村共电网接线方式1 我国农村供电网的发展情况加快推进县城电网改造和中西部农网完善工程 加大农网建设与改造投入 努力建设结构合理 技术适用 供电质量高 电能损耗低的新型农村电网 2 对农村供电网接线方式的要求灵活 简单 满足供电的需要 在检修或故障情况下应缩小停电范围 3 农村供电网接线方式高压配电网 单电源辐射接线方式 T 接线方式中压配电网 辐射接线方式 手拉手接线方式 环形接线 分片配电网络接线 单回路接线形式 低压配电网 一般以单电源辐射方式为主 也有采用单电源环网接线 思考题 1 说明无备用接线形式和有备用接线形式式的优缺点 2 画出住宅小区环网供电方式示意图 说明接线方式的特点 3 供电系统接线方式的要求有哪些 4 农村供电网有何特点 通常采用哪些接线方式 模块四 电力平衡与电能质量本模块涵盖电力平衡和供电电压 供电频率 供电可靠性和电力波形五方面内容 通过概念讲解和理论分析 掌握电力平衡和四个主要指标以及网络和客户对供电质量主要指标的要求 一 电力平衡 电力平衡是指电力系统所有的由供电源发出的有功功率总和与所有用电设备所取用的有功功率总和相等 电力系统所有的无供电源发出的无功功率总和与所有用电设备所取用的无功功率总和相等 二 供电质量供电质量指电能质量与供电靠可性1 电能质量1 频率质量50Hz影响频率偏差的主要因素 电网的装机容量与调峰能力 电网实行计划用电情况和超用电幅度的大小 调整负荷措施的实施情况 冲击性负荷的影响 2 电压质量影响电压偏差的主要因素 供电距离超过合理的供电半径 供电导线截面选择不当 电压损耗过大 线路过负荷运行 用电功率因数过低 无功电流大 加大了电压损耗 冲击性负荷 非对称性负荷的影响 调压措施缺乏或使用不当等 3 波形质量电力系统交流电的波形应是正弦波 高次谐波注入电网 从而造成电网电压的正弦波形发生畸变 2 供电可靠性指供电系统供电的能力 对35kV及以上电压供电的客户停电次数 每年不应超过一次 对10kV电压供电的客户停电次数 每年不应超过三 三 电力平衡与电能质量关系1 有功功率与频率的关系当电力系统电源与负荷的有功功率失去平衡时 会引起电网频率变化 2 电网频率大幅度变化的为害1 电网低频运行的为害损坏设备 影响产量 降低产品质量 自动化设备误动 影响通信 广播 电视的准确性 发电厂功率下降 容易造成电网瓦解 2 电网高频运行的危害发电机 电动机和所有旋转设备转速均增加 功率增加 设备会引超过原设计的机械应力而遭到损坏 自动化设备误动 影响通信 广播 电视的工作质量 3 无功功率的平衡与电能的质量关系1 系统无功功率不足的危害 引起系统或地区电压的下降 使系统有功功率不能充分利用 影响客户的用电 损害客户设备 使客户产品质量下降 严重时会导致电网电压崩溃和大面积停电事故 2 系统无功功率过剩的危害 引起电压的过分升高 影响系统和客户用电设备的运行安全 同时还增加了电能的损耗 四 保证电力平衡的措施1 负荷预测2 自动发电控制AGC3 实施全社会有序用电 思考题1 衡量电能质量的指标有哪些 影响电压偏差的主要因素有哪些 2 什么是电力平衡 电力不平衡的后果是什么 3 简述电网低频运行的危害 4 保证电力平衡的措施有哪些 模块5供电系统的电能损耗 本模块包含变压器损耗和线路损耗 通过概念介绍和定性分析 掌握网损 线损等概念 一 供电系统的电能损耗概述 1 网损及线损的概念网损 是电网经营企业在电能传输和营销过程中自发电厂出线起至客户电能表止所产生的电能消耗和损失 线损 线路损耗和变压器损耗 2 线损率 线损率 电网中的线损电量对电网购电量 或供电量 之百分比 就是线损率线损率 电网线损电量 电网购电量 供电量 100 线损率 电网经济运行管理水平和供电公司经济效益的综合反映 是供电公司的一项重要经济技术指标 3 线损的分类 1 按损耗特点分 可分为不变损耗 可变损耗不变损耗 一般不随负荷变动而变化 只要设备带有电压 就要消耗电能 就有损失 与通过设备的功率或电流大小无关 因此 也叫空载损失 铁损 或基本损失 主要包括变压器 调相机 调压器 电抗器 消弧线圈等设备的铁损及绝缘子的损失 电晕损失 电容器和电缆的介质损失 电能表电压线圈的损失等 可变损耗 电能在电网传输中 电流必须克服电阻的作用而流动 随之引起导电体的温度升高和发热 电能转换为热能 产生了电能损耗 线损 因为这种损耗是随着导电体中通过电流大小而变化 故称可变损耗 它是随着负荷的变动而变化的 与电流的平方成正比 因此 也称可变损失或短路损失 铜损 主要包括变压器 调相机 调压器 电抗器 消弧线圈等设备的铜损 输 配电线路和接户线的铜损 电能表电流线圈的铜损 2 按损耗性质分 可分为技术线损和管理线损技术线损又称为理论线损 包括不变损耗和可变损耗 管理线损 由计量设备误差引起的线损以及由于管理不善和失误等原因造成的线损 电网的总电能损耗 二 供电系统的电能损耗计算 1 供电线路电能损耗 三相供电线路导线电阻上的功率损耗 一段时间t内线路负荷不变 则电能损耗为 一个代表日内线路损耗电量为 线路代表日均方根电流 2 电力电缆线路损耗 除按线芯电阻以上述方法计算线芯中的电能损耗外 还应计及绝缘介质中的电能损耗 电缆介质损耗电能为 3 电力电容器损耗 电力电容器的损耗主要是介质损耗 4 变压器损耗电量计算 变压器的电能损耗分为空载损耗及负载损耗 负载损耗与通过该绕组的负荷电流的平方成正比 三 降低线损的措施 1 降低线损的技术措施1 做好电网中 长期规划和近期实施计划 抓住农网改造机遇 加强电网电源点的建设 提升电压等级 降低网络损耗 2 准确预测农村用电负荷 科学选择变压器容量和缺定变压器的布点 缩短低压线路供电半径 保证电压质量 减少线损 3 合理规划和设计10kV和低压线路 改造卡脖子线路和迂回线路 4 淘汰 更换高能耗变压器为节能型变压器 5 淘汰更换技术等级低的计量装置 6 根据电网中无功负荷及分布情况 合理选择无功补偿设备和确定补偿容量 降低电网损耗 7 逐步提高线路绝缘化水平 减少泄漏损耗 8 搞好三相负荷平衡 一般要求配电变压器低压出口电流的不平衡度不超过10 低压干线及主干支线始端的电流不平衡度不超过20 2 降低线损的管理措施 1 首先应实事求是 合理确定低压线损考核指标 主要是低压有损线损管理指标 2 在对台区的农村低压线损考核管理中 完成线损指标要与各专责人员工资奖罚直接挂钩 而不能与电费收缴直接挂钩 3 变台总表和客户表计的准确计量是直接影响低压线损情况的重要因素 必须依法进行表计的检测 加强对农村户表和集装表箱的检查管理 4 供电所应量化对设备的日常巡视管理工作 并落实到人 5 加强电费核算环节 采用微机系统管理 建立和完善农户用电基础数据 并依据基础数字对农村低压线损指标的统计分析 6 供电所要把农村低压线损管理作为重要指标分解落实到人 实行专责管理 7 加强用电宣传工作和依法用电管电 积极争取各部门的支持与配合 严厉打击和坚决制止偷窃电行为 规范供用电秩序 8 加强业扩工作流程管理 提高安装工艺质量 思考题 1 什么叫线损 什么叫线损率 2 降低线损的技术措施有哪些 3 降低线损的管理措施有哪些 模块6电力系统的中心点及其运行方式 本模块介绍电力系统中性点的概念 通过对中性点运行方式的形象化介绍和定性分析 掌握中性点运行方式及其特点 一 中性点不接地系统 中性点不接地系统的供电可靠性较高 在系统中发生一相接地故障时 不构成短路回路 接地相电流不大 不必切除接地相 但这时非接地相的对地电压却升高为相电压的倍 因此对绝缘水平要求高 1 正常运行三相电源的相电压对称 中性点的电位为零 2 单相接地故障W相接地 U V两相对地电压数值均升高倍 发生单相接地故障后三相系统的线电压大小和相位不变 接在线电压上的用电设备仍可正常工作 单相接地的电容电流等于正常运