任务一-供配电系统认识 PPT课件

低压供配电技术 任务一 电力系统认识 主讲郭能强 任务一 电力系统认识 电力系统中性点 4 情景一 供配电系统认识 任务一 电力系统认识 一 知识目标1 了解供配电工作的意义与要求2 掌握供配电系统及发电厂 电力系统的基本知识3 熟悉企业变电所的组成 功能 二 能力目标1 对实际供电系统形成感性认识2 识读供配电系统简图 任务一 电力系统认识 情景一 供配电系统认识 一 供配电工作的意义与要求 供配电工作要很好地为国民经济服务 并切实搞好安全用电 节约用电和计划用电 俗称 三电 工作 必须达到下列基本要求 1 2 3 4 安全 可靠 优质 经济 在电能的供应 分配和使用中 不应发生人身事故和设备事故 应满足电能用户对供电可靠性即连续供电的要求 应满足电能用户对电压质量和频率质量等方面的要求 应使供电系统的投资少 运行费用低 并尽可能地节约电能 任务一 电力系统认识 情景一 供配电系统认识 二 发电厂和电力系统的基本知识 1 发电厂 2 电力系统 发电厂又称 发电站 是将自然界蕴藏的各种一次能源如水力 煤炭 石油 天然气 风力 地热 太阳能和核能等 转换为电能 二次能源 的工厂 任务一 电力系统认识 情景一 供配电系统认识 由各种电压的电力线路 将各种发电厂 变电所和电力用户联系起来的一个发电 输电 变电 配电和用电的整体 称为 电力系统 电力系统中的各级电压线路及其联系的变配电所 称为 电力网 简称 电网 但习惯上 电网或系统往往按电压等级来划分 例如 我们说10kV电网或10kV系统 实指10kV的整个线路 任务一 电力系统认识 情景一 供配电系统认识 任务一 电力系统认识 情景一 供配电系统认识 1 发电厂 发电厂将一次能源转换成电能 都是进行并网发电 发电机组发出的电压一般为3 15 20KV 2 变电所 变电所的功能是接受电能 变换电压和分配电能 按规模分 枢纽变电所 一次电压330KV和500KV 二次电压为110KV或220KV 地区重要变电所 一次电压220KV和330KV 二次电压为110KV或35KV或10KV 一般变电所 一次电压110KV 二次电压为10KV或以下电压 任务一 电力系统认识 情景一 供配电系统认识 3 电力线路也称电网 电力线路将发电厂 变电所和电力用户连接起来 完成输送电能和分配电能的任务 按供电范围大小和电压等级高低将电网分为 地方电力网 35KV 区域电力网 110 220 KV 超高压输电网 330KV4 电力用户 所有消耗电能的用电设备或用电单位称为电力用户 按行业可分为工业用户 农业用户 市政商业用户和居民用户 任务一 电力系统认识 情景一 供配电系统认识 任务一 电力系统认识 情景一 供配电系统认识 任务一 电力系统认识 情景二 电网认识 二 能力目标 对国家电网形成真实的感性认识 任务一 电力系统认识 情景二 电网认识 任务一 电力系统认识 情景二 电网认识 2002年我国进行电力体制改革 首次打破由国家电力公司一家垄断的局面 形成两大电网公司和五大发电集团的现状 两大电网公司分别是国家电网公司和南方电网公司 国家电网公司成立于2002年12月29日 公司公司资产总额11767亿元 经营区域覆盖26个省 自治区 直辖市 覆盖国土面积的88 以上 全球企业500强第40位 南方电网有限责任公司成立于2002年12月29日 公司资产总额2538亿元 职工总数13万人 五大发电集团分别是华能集团 国电集团 大唐集团 华电集团和中电投集团 电网主要作用是保证发电与供电的安全可靠 调整地区间的电力供需平衡 减少电能损耗 降低发电和输配电成本 保持规定的电能质量和获得最大的经济利益 随着电力工业的迅速发展 特别是各国相继建设了大容量火电 水电和原子能电站 电网的容量愈联愈大 除了在本国形成统一电网外 相邻地区和国家也采取电网互联 组成国际电网 任务一 电力系统认识 情景二 电网认识 任务一 电力系统认识 情景二 电网认识 三 我国电网新技术的应用 特高压输电技术 直流输电 远距离 大规模的电力输送 有利于提高中国乃至世界输变电设备的制造水平 有利于节约土地资源 保护环境 任务一 电力系统认识 情景二 电网认识 任务一 电力系统认识 情景二 电网认识 现在 我国的电力改革已经到了深水区 绿色经济的崛起 为电网企业淘汰落后产能 优化业务布局提供了明确方向 由国家电网主导制定的我国电动汽车充换电标准体系 与美国 德国 日本并列为世界四大标准体系 以服务 一带一路 为契机 国家电网走上了国际化的快车道 国家电网已成功投资运营菲律宾 巴西 意大利 希腊等7个国家和地区的骨干能源网 累计投资156亿美元 管理境外资产577亿美元 先后承建埃塞俄比亚 印度 波兰等国家级重点电网项目 累计合同额392亿美元 带动装备出口到80多个国家和地区 任务一 电力系统认识 情景二 电网认识 今后我国电网的发展趋势 大机组 大电网 超高压 高自动化 智能化电力发展战略 西电东送 南北互供 全国联网 任务一 电力系统认识 情景二 电网认识 任务一 电力网络认识 情景三 电压等级 一 知识目标 1 了解额定电压国家标准2 三相交流电网电力设备额定电压3 供电质量 二 能力目标 会运用交流电网及其电力设备额定电压 任务一 电力网络认识 情景三 电压等级 一 电压等级 1 电力系统及电力设备的额定电压级别系列 额定电压是电力系统各种发电 供电 用电设备的额定电压 即与电力系统及电力设备某些运行特性有关的标称电压 电力系统各点的实际运行电压允许在一定程度上偏离其额定电压 在这一允许偏离范围内 各种电力设备及电力系统本身仍能正常运行 任务一 电力网络认识 情景三 电压等级 一 电压等级 2 额定电压的国家标准 输配电电压等级是输电网与配电网中用于升高电压和降低电压的各级电压层次 电压等级在同一输电网或配电网中具有统一性 在电力企业与制造行业之间具有标准性 我国于1959年第一次颁布了国家标准GB156 额定电压 国家电压标准 是统一电力行业 电力设备制造企业以及用电工业和电力用户之间电压序列的强制性技术标准 任务一 电力网络认识 情景三 电压等级 电力线路 或电网 的额定电压等级是国家根据国民经济发展的需要及电力工业的水平 经全面技术经济分析后确定的 它是确定各类用电设备额定电压的基本依据 任务一 电力网络认识 情景三 电压等级 由于用电设备运行时 电力线路上要有负荷电流流过 因而在电力线路上引起电压损耗 造成电力线路上各点电压略有不同 但成批生产的用电设备 其额定电压不可能按使用地点的实际电压来制造 而只能按线路首端与末端的平均电压即电力线路的额定电压U来制造 所以用电设备的额定电压规定与同级电力线路的额定电压相同 任务一 电力网络认识 情景三 电压等级 用电设备和发电机的额定电压 由于电力线路允许的电压损耗为 5 即整个线路允许有10 的电压损耗 因此为了维护线路首端与末端平均电压的额定值 线路首端 电源端 电压应比线路额定电压高5 而发电机是接在线路首端的 所以规定发电机的额定电压高于同级线路额定电压5 用以补偿线路上的电压损耗 任务一 电力网络认识 情景三 电压等级 1 当电力变压器直接与发电机相连 如上图中的变压器T1 则其一次绕组的额定电压应与发电机额定电压相同 任务一 电力网络认识 情景三 电压等级 2 当变压器不与发电机相连 而是连接在线路上 如上图中的变压器T2 则可将变压器看作是线路上的用电设备 因此其一次绕组的额定电压应与线路额定电压相同 任务一 电力网络认识 情景三 电压等级 2 变压器二次绕组的额定电压变压器二次绕组的额定电压 是指变压器一次绕组接上额定电压而二次绕组开路时的电压 即空载电压 而变压器在满载运行时 二次绕组内约有5 的阻抗电压降 因此分两种情况讨论 任务一 电力网络认识 情景三 电压等级 1 如果变压器二次侧供电线路很长 例如较大容量的高压线路WL 则变压器二次绕组额定电压 一方面要考虑补偿变压器二次绕组本身5 的阻抗电压降 另一方面还要考虑变压器满载时输出的二次电压要满足线路首端应高于线路额定电压的5 以补偿线路上的电压损耗 所以 变压器二次绕组的额定电压要比线路额定电压高10 见上图中变压器T1 任务一 电力网络认识 情景三 电压等级 2 如果变压器二次侧供电线路不长 例如为低压线路或直接供电给高 低压用电设备的线路 则变压器二次绕组的额定电压 只需高于其所接线路额定电压5 即仅考虑补偿变压器内部5 的阻抗电压降 见上图中变压器T2 任务一 电力网络认识 情景四 电力系统中性点 一 知识目标 二 能力目标 1 掌握电力系统中性点运行方式特点 应用范围2 低压配电系统中性点连接和接地方式 具备高低压中性点运行方式设计能力 任务一 电力网络认识 情景四 电力系统中性点 电力系统的中性点是指星形连接的发电机或变压器的中性点 对于中性点的不同连接方式主要取决于单相接地时电气设备的绝缘要求和对供电的可靠性要求两方面来考量 任务一 电力网络认识 情景四 电力系统中性点 中性线不接地的电力系统 任务一 电力网络认识 情景四 电力系统中性点 中性点经消弧线圈接地的电力系统 任务一 电力网络认识 情景四 电力系统中性点 中性点直接接地的电力系统 任务一 电力网络认识 情景四 电力系统中性点 中性点经低电阻接地的电力系统 任务一 电力网络认识 情景四 电力系统中性点 中性线 N线 保护线 PE线 保护中性线 PEN线 二 低压配电系统中性点连接和接地方式 中性点直接接地方式中 从中性点引出的线称为中性线 用字母N表示 Neutralline 中性线 N线 的作用 一是用来接相电压为220V的单相用电设备 二是用来传导三相系统中的不平衡电流和单相电流 三是减少负载中性点的电压偏移 保护线 PE线 的作用是保障人身安全 防止触电事故发生 在TN系统中 当用电设备发生单相接地故障时 就形成单相短路 使线路过电流保护装置动作 迅速切除故障部分 从而防止人身触电 兼有中性线和保护线的功能 在我国俗称为零线或地线 protectiveearth PE 任务一 电力网络认识 情景四 电力系统中性点 二 低压配电系统中性点连接和接地方式 低压配电系统按电气设备的外露可导电部分保护接地的形势 1 TN系统 所谓的TN系统 即中性点直接接地系统 且有有中性线 N线 引出 TN 中 T 表示中性点直接接地 N 表示该低压系统内的用电设备的外露可导电部分直接与电源系统接地点相联 TN系统可因其N线和PE线的不同形式 分为TN C系统 TN S系统和TN C S系统 TN系统分类 任务一 电力网络认识 情景四 电力系统中性点 二 低压配电系统中性点连接和接地方式 低压配电系统按电气设备的外露可导电部分保护接地的形势 2 TT系统 所谓的TT系统 也是中性点直接接地系统 且有中性线 N线 引出 TT 中第一个 T 仍表示中性点直接接地 第二个 T 表示该低压系统内的用电设备的外露可导电部分不直接与电源系统接地点相联 而采取用电设备经各自的PE线就近接地的保护方式 TT系统 任务一 电力网络认识 情景四 电力系统中性点 二 低压配电系统中性点连接和接地方式 低压配电系统按电气设备的外露可导电部分保护接地的形势 3 IT系统 所谓的IT系统 是中性点非直接接地系统 TT 中第一个 I 仍表示中性点不直接接地 T 表示该低压系统内的用电设备的外露可导电部分不直接与电源系统接地点相联 而采取用电设备经各自的PE线就近接地的保护方式 IT系统 任务一 电力网络认识 情景五电能的质量指标 问题提出 电能的供应带有一定的垄断性 电力用户往往对其质量的波动或不良情况也无可奈何 20世纪九十年代 世界科技发展速度加快 特别是信息产业的突飞猛进 传统的电能质量标准已无法适应用户需要 迫使电力企业和有关学术组织不得不对电能质量标准作出较大的修订补充 从而全面关注电能质量的分析和控制问题 任务一 电力网络认识 情景五电能的质量指标 问题的严重性 供电可靠性问题对美国工业每年造成损失为250 500亿美元 如惠普公司集成电路工厂停电20分钟将引起3000万美元损失 大量电力电子装置的使用 电容投切等造成负荷不对称并引起严重的电能质量问题 电压低于0 9额定值时 某些电机设备将不能正常工作 高次谐波会导致对精密电子设备工作的干扰和电器设备的异常发热 造成设备的永久性损坏 供电电压的闪变和三相不对称 则直接影响各种电气设备正常运行 任务一 电力网络认识 情景五电能的质量指标 我国电能质量问题更大 1 故障率与供电可靠性差据1995年203个供电局 电业局统计 平均供电可靠率仅为99 075 2 电压波动大 我国部分城网电压合格率仅为82 86 3 供电网谐波污染严重 变流电源 家用电器 冶金 化工企业大型冲击电源 电气化牵引设备等都是主要的谐波源 造成电压波形畸变 电压波动 闪变和三相不平衡 任务一 电力网络认识 情景五电能的质量指标 目前 国外对电能质量研究的状况 美国电科院 EPRI 提出一个分三步走的研究策略 第一步 电能质量问题分析美国在300多个电厂 电站安装了电能质量监测仪 PQNodes 第二步 发展电能质量控制器EPRI与西屋公司成立西屋科学院 研究固态断路器 Solid stateCircuitBreaker 静止无功补偿器 STATCON 和动态电压恢复器等 DynamicVoltageRestorer DVR 等电力电子式电压质量控制装置 第三步 与电力公司合作 开展应用推广研究 任务一 电力网络认识 情景五电能的质量指标 改善电