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2020 3 18 电力技术基础知识讲座 电力发变 配 电系统 2020 3 18 目录 概述电力系统发电厂变电站 所 输电线路电气主接线图电力技术专业术语解释 2020 3 18 概述 煤 石油 水能 风能 太阳能 核能等是自然界的一次能源 经过发电厂加工 转换为电能 电能是二次能源 电能是种特殊的商品 从生产经过输送 分配 销售和使用 是一次性完成 一般意义上 电能不能储存 既发既用 特殊情况下 必须将电能转换成其他能源 水能 化学能 储存 需要时再转换为电能使用 为了避免环境污染 减少运输量 有些能源根本不能运输 发电厂通常建设在一次能源所在地附近 经高压输送到消费中心 相对于其他能源来说 电能是一种易于输送 卫生 安全 经济 使用简单 应用广泛的能源 电能生产的种类很多 有热能发电 水能发电 核能发电 风能发电以及其他 化学能 太阳能 发电形式 要把电能从电厂远距离的传输到负荷中心供用户使用 必须经过升压 输送 降压 分配 销售等诸多环节 发电 输变电 配电构成一个有机的不可分割的网络 简称电网 35kv以上称为高压网10kv称为中压配电网0 4kv以下称为低压配电网 2020 3 18 电力系统 电力系统是由多个发电设备 输变电设备和用电设备组成的网络 它具有生产 输送 分配和消费电能的功能 从发电机出口将电能升压 输送 降压 分配到负荷中心的一系列设备所构成的网络称为电网 2020 3 18 发变输供电系统框图 基建成本低 发电成本高 污染大 化石性燃料 火力发电厂 热能转换成电能 基建规模大 发电成本低 环境污染小 水能 水力发电厂 水能转换电能 基建成本高 发电成本低 环境污染小 核燃料 核能发电厂 原子能转换电能 发电厂 能源转换 相同功率 电压高 则电流小 损耗低 远距离 大功率 220kv 330kv 500kv 更高 升压变电站 便于传输 电阻损耗 电感损耗 电容损耗 电压容易转换 交流超高压 220kv 330kv 500kv 只有电阻损耗 分正负双极 传输功率大 传输距离远 必须经交直流变换 直流超高压 500kv 换流站换流 长距离大功率 输电线路 能量传输 电力联网 电能分配 负荷中心 便于应用 交流变换电压 500kv330kv 220kv110kv 35kv10kv 多级降压 降压变电站 便于用户使用 线路复杂 距离短 数量多 管理难度大 向用户供电 35kv10kv 6kv3kv 400 220v 配电线路 向用户分配电能 电力系统 发电输电配电 交流 发电 升压变 输电 降压变 供电 直流 2020 3 18 电力生产 传输 消费 发电厂用以将热能 核能 水能 太阳能 风能等转换为电能电能经传输送到负荷终端再根据用户的需要转化为机械能 热能 光能 化学能满足人们的社会需求和生活需求便于传输 便于能量转换电能清洁 卫生 电厂远离城市 是一种环保型二次能源 2020 3 18 水力发电厂 水力发电机主厂房 2020 3 18 水力发电 水轮发电机组剖面图 进水口 发电机 水轮机 下游水位 变压器 水库水位 2020 3 18 火力发电机组 火力发电机组 2020 3 18 火力发电 火力发电过程示意图 燃煤处理 蒸汽锅炉 汽轮机 蒸汽包 发电机 2020 3 18 变电站 变电站是电能的集散地 是电压变换 电能传输分配的中心 电能在变电站汇集 联络 分配 将电压升高便于传输 将电压降低便于使用 变电站的电压等级 750kV 500kV 330kV 220kV 110kV 66kV 35kV 10kV 6kV通常有一次变和二次变之分 110kV及以上变电所称一次变 35kV 66kV 变电所称二次变 分户内式 户外式 敞开式和全封闭式等 有升压站 降压站 枢纽站和终端站之分 2020 3 18 变电站设备 基本结构由一次设备 变压变流设备 开关设备 导线 和二次设备 计量检测保护控制设备 组成 一次设备主要包括 进出线 母线 变压器 电抗器 隔离开关 断路器 开关柜 避雷器 电压电流互感器 电容补偿装置 二次设备主要包括 一次设备及输电线路的继电保护装置 监测控制装置 测量计量装置等 变电站还应配备通讯调度设备 2020 3 18 户内 户外变电站 户内 户外式变电站的区别通常是将高低压配电装置布置在户内 还是布置在户外 而变压器一般都是放置在户外 在城市中心区域 也有把变压器布置在户内的 户内式变电站占地面积小 结构紧凑 外貌美观 设备防污秽能力强 但造价高 通常分布在城市周围或市区内 户外式变电站则完全相反 2020 3 18 GIS变电站 GIS 气体绝缘金属封闭开关设备是将若干个独立元件封闭组合在充有高于大气压的SF6气体的接地金属外壳中 而形成的金属封闭开关设备GIS体积小 组成的配电装置占地面积少 不受环境条件的影响 运行安全可靠 维护简单 检修间隔时间长 特别是在超高压和特高压输变电领域中较之敞开式电器有更大的优势 2020 3 18 开闭站 所 开闭站 也叫开闭所 开关站 以电能分配及联络为目的 主要设备包括 进出线 母线 开关 10kV多采用环网柜 避雷器 电压电流互感器 二次设备 直流系统 继电保护 计量 等 各种电压等级都可设置开闭所 2020 3 18 输电线路 电力线路通过变电站间的相互联络 相互连接形成一个电力网络 称为电网 各电厂所发出的电能通过输电线路与电网连接 通过变电站升 降 电压 各电压等级输电线路所形成的电网把电能传输到各地的负荷中心强大的电网使电力供应更加安全可靠 电力输电线路的标准电压等级 750kV 500kV 330kV 220kV 110kV 66kV 35kV城乡配电网电压 10kV 6kV 用户使用电压 400v 220v 2020 3 18 电力系统专业术语 额定电压 RatedVoltage 维持设备正常工作的工作电压 以有效值表示 单位 V 伏特 或kv 千伏 额定电流 RatedCurrent 设备在正常工作条件下所能承受的最大电流 以有效值表示 单位 A 安培 额定频率 RatedFrequency 也叫工频 交流电在单位时间内交变的周期数 单位 Hz 赫兹 我国电网频率为50Hz 额定容量 RatedCapacity 在正常工作条件下 设备 系统 输入 输出电能的能力 一般来说 此值表示设备 系统 的输入 输出定值 单位可以是W 瓦特 也可以是VA 伏安 常用KW 千瓦 或KVA 千伏安 2020 3 18 电力系统专业术语 线电压 LineVoltage或PhasetoPhaseVoltage 通常供电方式采用三相三线制 三相四线制 三相五线制 三相电主要用于工 农业中功率较大的电器设备 三相一般用L1 L2 L3表示 对于电机类产品则用U V W表示 零线 中性线 用N表示 接地线一般用PE表示 PE与N并非同一点 相电压 PhasetpGroundVoltage 线电压是指相对相之间的电压 相电压相线对中性线之间的电压 例如 380V 220V 前者是线电压 后者是相电压 两者相差 3倍 工频耐压 ACWithstandVoltage 设备 系统在额定频率下所能承受而不损坏的电压耐受强度 可分为干耐受和湿耐受 一般情况下 工频耐受电压的时间为1分钟 60秒 由系统的操作过电压决定 2020 3 18 视在功率 指设备所能输入 输出的总功率 包括有功功率和无功功率 通常用 S 表示 单位 VA 伏安 或KVA 千伏安 有功功率 视在功率中用来做功的分量 用 P 表示 单位 W 瓦 无功功率 视在功率中用来建立电磁场的分量 用 Q 表示 单位 Var 乏 功率因数 是指电力系统或设备的有功功率占视在功率的比率 用Cos 表示 分滞后和超前两种 一般的配电网络均为滞后 而调相机及电容器为超前 无功补偿 为了提高用电设备的效率 利用电容器对电网的功率因数进行修正的一种手段 无功补偿有集中补偿和分散补偿两种 多数采用集中补偿 大型设备和特殊设备一般采用分散补偿 电力系统专业术语 2020 3 18 电力系统专业术语 系统接地方式 是指供电 配电系统的中性点接地方式 主要分为大电流接地和小电流接地方式 大电流接地方式是指中性点直接接地 小电流接地方式是指中性点不接地或经消弧线圈 电阻等元件接地 在我国 400V和110kV以上等级的电力系统绝大部分采用中性点直接接地方式 即大电流接地方式 6kV至60kV系统大部分采用中性点不直接接地或不接地方式 即小电流接地方式 供电可靠性 是指供电的可靠程度 计算公式为 供电可靠率 1 用户全年停电时间 365 24 目前我国要求可靠率为99 99 即全年停电时间不超过52分钟 发达国家要求为99 999 即全年停电时间不超过5分钟 2020 3 18 电力系统专业术语 雷电冲击耐压 BIL 设备 系统所能承受而不损坏的模拟雷电冲击实验电压 用以衡量系统 设备对冲击电压的耐受强度 热稳定电流 设备所能耐受的短路最大电流 有效值 持续时间2 4秒 电流波形是对称的 考核的是设备所能承受最大热效应的能力 即在设备通过所规定的大电流时 不会造成设备各部件过热 甚至烧毁 单位 KA动稳定电流 设备所能耐受的最大电流峰值 持续时间为几个周波 电流波形是不对称的 IEC及中国国家标准规定其值为热稳定电流的2 5倍 考核的是设备所能承受最大电动力的能力 单位 KA 短时耐受电流 即为热稳定电流 单位 KA 2020 3 18 电力系统专业术语 电气二次回路 对一次回路设备进行保护 控制 监视 测量和自动调节等装置之间的电气连接回路 组成 1 控制信号回路 2 继电保护回路及安全自动装置回路 3 测量表计回路 4 同步回路 5 操作电源系统 6 自动化系统电气主接线 把主要电器设备和母线的连接方式 是电气设计的首要部分 也是构成电力系统的主要环节 把发电机 变压器 电抗器 断路器 隔离开关等电气设备通过母线 导线 电缆等有机的连接起来 并且配置避雷器 电压互感器 和电流互感器等构成改变电压 汇集和分配电能的一个完整系统 电气设备布置图 将电气主接线所确定的各项主要电气设备进行合理布置的设计图纸 2020 3 18 关于转移电流 在组合电器中 当熔断器在某一短路电流值某相首先熔断 由于短路电流在某一时刻 总是某相电流最大及熔断器特性差异 其余两相熔断器还未熔断时 此时的短路电流便转移到由负荷开关来开断 这个电流便是转移电流 它是指在熔断器与负荷开关转换开断职能时的三相对称电流值 当低于该值时 首开极电流由熔断器开断 而后两相电流就由负荷开关开断 大于该值时 三相电流仅由负荷开关开断 撞击器脱扣装置不起作用 因此 安装撞击器脱扣装置要求负荷开关具有开断转移电流的能力 这就要求负荷开关在开断额定电流的基础上 增加开断转移电流的能力 同时相应增加了负荷开关成本 2020 3 18 何谓IP 防护等级 IP防护等级 GB4208 93 IP INTERNATIONALPROTECTION 防护等级系统