中国矿业大学供电技术课件Ch1.ppt

供电技术 信电学院李晓波 供电技术 供电技术 供电技术 课程分为七章 共计48学时 其中40学时讲课 8学时实验 实验时间和内容提前通知 供电技术课程结构 本书包括三大部分 第一部分 前5章 基础部分 以用电系统设计为主线 内容包括 电力系统负荷计算 电气设备 电气接线 电力线路短路电流计算 电气设备选择和校验继电保护保护接地和防雷对供用电系统及设备有较深入了解 能够进行初步的供用电系统设计 供电技术课程结构 第二 三部分属于专题部分 第二部分 第6章 电能质量和无功补偿第三部分 第7章 变电所综合自动化 参考书 孟祥忠 现代供电技术 清华大学出版社 2006年翁双安 供电工程 机械工业出版社 2004年刘介才 工厂供电 第4版 机械工业出版社 2004周瀛 工业企业供电 冶金工业出版社 2002王崇林等 供电技术 煤炭工业出版社 1997诸骏伟 电力系统分析 中国电力出版社 1995贺家李 电力系统继电保护原理 水利电力出版社 1994张学成 工矿企业供电 中国矿大出版社 1998 内容提要 本章概述电力系统的基本知识和相关概念 首先简要说明电力系统的构成 电网的额定电压 电力系统的中性点运行方式 最后介绍了用户供电系统的特点和决定供电质量的主要指标 第1章绪论 第1章绪论 第一节电力系统的基本概念第二节用户供电系统的特点和决定供电质量的主要指标 第一节电力系统的基本概念 一 电力系统相关概念及构成 电力系统 是指进行生产 传输 分配 消费电能的各个环节构成的一个整体 电力网 指的是联系发电厂和用户的中间环节 由变电站 所 和各种不同电压等级的电力线路组成 变电站 所 完成电压变换和电能再分配 图1一个简单的电力系统 电力系统的主要环节 发电厂 站 发电厂 站 指将一次能源转换成电能的场所 一次能源种类 我国主要的一次能源 发电厂的分类 内蒙古准格尔电厂 西部大开发中第一个大型火电项目 长江三峡水利枢纽工程 广东大亚湾核电站 太阳能 变电站 所 变换电压 接收电能与分配电能的场所 是联系发电厂和用户的中间环节 变电所的组成 特殊的变电所 开闭所或开关站 电力系统的主要环节 变电站 所 变电所按作用分 升压变电站 所 降压变电站 所 电力系统的主要环节 变电站 所 变电站 所 按地位分 枢纽变电站 所 中间变电站 所 地区变电站 所 终端变电站 所 电力网 将输送 变换 分配电能的各种变电所和各电压等级的电力线路构成的网络称为电力网 电力系统的主要环节 电力网 电力网按电压等级分类 低压电网 1kV及以下高压电网 3kV 330kV超高压电网 330kV 1000kV特高压电网 1000kV以上 2009年1月6日 由我国自主研发 设计和建设的具有自主知识产权的晋东南 南阳 荆门1000千伏特高压交流试验示范工程正式投运 该工程是目前世界上电压等级最高 技术水平最高的输变电工程 标志着我国在远距离 大容量 低损耗的特高压核心技术和设备国产化上取得重大突破 对保障国家能源安全和电力可靠供应具有重要意义 中国电力市场化改革2002年11月 国家电力监管委员会2家电网公司国家电网公司中国南方电网有限公司5家发电公司中国华能集团公司中国大唐集团公司中国华电集团公司中国国电集团公司中国电力投资集团公司 4家辅业公司中国电力工程顾问集团公司中国水电工程顾问集团公司中国水利水电建设集团公司中国葛洲坝集团公司 中国电网分布图 国家电网组织结构 STATEGRIDCorporationofChina 南方电网 Chinasoutheastpowergrid 地域范围 广东 广西 云南 贵州 海南五省 区 南方电网与东南亚国家接壤 与港澳电网紧密相联 具有独特的区位优势 是国内率先 走出去 的电网 从2004年9月起 南方电网开始向越南送电 成为国内率先 走出去 的电网 电力系统示意图1 电力系统示意图2 主要电气设备符号 交流发电机 G 电力变压器 T 断路器 QF 隔离开关 QS 熔断器 FU 刀开关 QK 熔断器式开关 Q 跌落式熔断器 FU 主要电气设备符号 负荷开关 Q 线路 母线 W 电流互感器 TA 电压互感器 TV 电流互感器 TA 电抗器 L 避雷器 F 电缆及终端 X 电容器 C 电动机 二 电力系统的额定电压 电力系统的额定电压是由国家统一制定和颁布的 GB156规定了额定电压的等级 1kV以下的为低压 3 330kV为高压 330 1000kV为超高压 1000kV及以上为特高压 1140V仅限于煤矿井下使用 属低压 127V 133V用于煤矿井下 热工仪表和机床控制系统 100V只用于电压互感器 继电器等控制系统 直流电压为平均值 交流电压为有效值 且指线电压 表1 1我国交流电网和电力设备的额定电压 二 电力系统的额定电压 用电设备的额定电压和电网的额定电压是一致的 发电机的额定电压高于电网额定电压5 5 5 UN 线路首端 线路末端 变压器的二次绕组对于用电设备而言 相当于供电设备 第一种情况比用电设备额定电压高10 第二种情况比用电设备额定电压高5 变压器变压器的一次绕组 相当于是用电设备 所以规定变压器一次绕组的额定电压与电网额定电压相同 注意 但当变压器一次绕组直接与发电机相连时 变压器一次绕组的额定电压与发电机额定电压相等 其中5 用于补偿变压器满载供电时 一 二次绕组上的电压损失 另外5 用于补偿线路上的电压损失 因此适用于变压器供电距离较长时的情况 距离长短一般可根据电压等级 以35kV为分界 当变压器供电距离较短时 可以不考虑线路上的电压损失 只需要补偿满载时变压器绕组上的电压损失即可 变压器的额定电压 额定电压的国家标准 发电机G的额定电压 UN G 1 05UN L1 1 05 10 10 5 kV 变压器T1的额定电压 U1N T1 UN G 10 5 kV U2N T1 1 1UN L2 1 1 110 121 kV 变压器T1的变比为 10 5 121kV变压器T2的额定电压 U1N T2 UN L2 110 kV U2N T2 1 05UN L3 1 05 6 6 3 kV 变压器T2的变比为 110 6 3kV 变压器直接与电动机相连 供电距离较短 可以不考虑线路上的电压损失 变压器T1的一次绕组与发电机直接相连 所以其一次绕组的额定电压取发电机的额定电压 例1已知图所示系统中电网的额定电压 试确定发电机和变压器的额定电压 6 3kV 6 3 363 121kV 110 10 5kV 330 38 5kV 6 0 4kV 请根据下面系统图已知参数确定各电气元件的额定电压 电网中性点 变压器 或发电机 星形绕组的公共端 中性点的运行方式指的是中性点与大地之间的连接关系 中性点运行方式分为 大接地电流系统1 直接接地 又称为有效接地2 经低阻接地小接地电流系统1 不接地 又称为中性点绝缘2 经消弧线圈接地3 经高阻接地常用为三种 直接接地 不接地 经消弧线圈接地 三 电力系统的中性点运行方式 中性点运行方式的种类 1 中性点不接地方式 主要特点适用范围 正常运行时三相对称 中性点对地电位为0 各相对地电压为相电压 中性点不接地方式 单相接地 中性点不接地方式 单相接地电流 正常运行时C相对地电容电流 中性点不接地方式 单相接地 当发生金属性接地时 接地故障相对地电压为零 中性点对地的电压上升到相电压 且与接地相的电源电压相位相反 非故障相对地电压由相电压升高为线电压 三相的线电压仍保持对称且大小不变 单相接地电流 等于正常运行时一相对地电容电流的三倍 为容性电流 过大的单相接地电容电流会产生稳定的电弧致使电网出现暂态过电压 危及电气设备安全运行 2 中性点经消弧线圈接地 原理 在同一电压作用下电感电流与电容电流相位相反 方法 在中性点处加入消弧线圈 消弧线圈的工作原理 中性点经消弧线圈接地情况 中性点经消弧线圈接地时电流 未接消弧线圈是单相直接接地电流流过消弧线圈的电流消弧线圈接地系统单相接地电流完全补偿的条件即有 消弧线圈的补偿方式 完全补偿欠补偿过补偿 中性点非有效接地系统的优缺点 优点 供电可靠性高 缺点 设备和线路对地绝缘需按线电压设计 3 中性点直接接地 正常运行时 三相系统对称 中性点对地电压为零 发生单相接地时 继电保护装置使断路器迅速切除故障部分 从而造成停电 单相短路时 故障相对地电压为零 非故障相对地电压基本不变 仍接近于相电压 中性点直接接地系统的优缺点 优点 设备和线路对地绝缘可以按相电压设计 缺点 供电可靠性较差 会对附近通信线路产生电磁干扰 对继电保护装置和开关要求严格 中性点直接接地系统的适用范围 目前我国电压等级为110kV及以上 380 220V三相四线制的系统 广泛采用中性点直接接地的运行方式 第二节用户供电系统特点和决定供电质量的主要指标 一 用户供电系统特点 电力用户电能大多由国家电网提供 也可建立自备发电站 其变配电所是电力系统的一个终端降压变配电所 电力用户供电系统的供电电压一般在110KV及以下 二 决定供电质量的主要指标 决定用户供电质量的主要指标为电压 频率和可靠性 1 电压 1 电压偏差35kV及以上 电压正负偏差绝对值之和为10 10kV及以上 7 220V单相电压 7 10 2 电压波动和闪变 3 电压波波形畸变 4 三相不对称 2 频率 当电能供需不平衡时 系统频率便会偏离其标称值 我国300万kW以上电力系统频率规定偏差为 0 2Hz 300万kW以下电力系统频率规定偏差为 0 5Hz 1 供电可靠率 2 用户平均停电时间 衡量供电系统供电可靠性的主要指标有 3 用户平均停电次数 4 用户平均故障停电次数 3 可靠性 供电可靠性指标示例 浙江公司嘉兴电力局获得了2008年度全国城市供电可靠