第二章 電力系統(tǒng)基礎(chǔ)知識PPT

第二章電力系統(tǒng)基礎(chǔ)知識1水電廠核電廠工廠電氣化鐵路風(fēng)力發(fā)電機(jī)變電所居民終端變電所220kV110kV火電廠樞紐變電站110kV第一節(jié)電力系統(tǒng)概述2電力系統(tǒng)概述----1.1什么是電力系統(tǒng)？發(fā)電用電輸電變電配電RTURTURTU數(shù)據(jù)采集和傳輸應(yīng)用服務(wù)器電網(wǎng)調(diào)度31-1電力系統(tǒng)的組成～工業(yè)農(nóng)業(yè)商業(yè)生活發(fā)電＋輸電＋配電＋用電電網(wǎng)電力系統(tǒng)4電力的系統(tǒng)組成水庫G~M~M~電力網(wǎng)電力系統(tǒng)動力系統(tǒng)發(fā)電廠水輪機(jī)發(fā)電機(jī)變電所升壓變壓器輸電線路變電所降壓變壓器用戶用電設(shè)備用單線圖表示5幾個(gè)基本概念電力系統(tǒng)：由生產(chǎn)、變換、輸送、分配、消費(fèi)電能的發(fā)電機(jī)、變壓器、變換器、電力線路和各種用電設(shè)備（一次設(shè)備）以及測量、保護(hù)、控制等智能裝置（二次設(shè)備）組成的統(tǒng)一整體。電力網(wǎng)絡(luò)：由變壓器、變換器、電力線路等變換、輸送、分配電能設(shè)備所組成的部分常稱電力網(wǎng)絡(luò)，即電力系統(tǒng)中除發(fā)電機(jī)和電力用戶以外的部分。動力系統(tǒng)：電力系統(tǒng)和動力部分的總和。其中，動力部分，包括火電廠的鍋爐、汽輪機(jī)、熱力網(wǎng)和用熱設(shè)備；水電廠的水庫、水輪機(jī)等；核電廠的核反應(yīng)堆等。——廣義電力系統(tǒng)6電力系統(tǒng)的組成7動力系統(tǒng)：在電力系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，把發(fā)電廠的動力部分（例如火力發(fā)電廠的鍋爐、汽輪機(jī)和水力發(fā)電廠的水庫、水輪機(jī)以及核動力發(fā)電廠的反應(yīng)堆等）包含在內(nèi)的系統(tǒng)。通常，將發(fā)電廠電能送到負(fù)荷中心的線路叫輸電線路。負(fù)荷中心至各用戶的線路叫配電線路。負(fù)荷中心一般設(shè)變電站。8電力系統(tǒng)超高壓遠(yuǎn)距離輸電網(wǎng)地方電力網(wǎng)區(qū)域電力網(wǎng)110kV~35kV~35kV500kV220kV110kV10kV水力發(fā)電廠火力發(fā)電廠變電所A：樞紐變電所C：地方變電所D：終端變電所B：中間9電力網(wǎng)的接線：開式電力網(wǎng)：無備用接線方式優(yōu)點(diǎn)：簡單明了、運(yùn)行方便，投資費(fèi)用少。缺點(diǎn)：供電的可靠性差。

開式電力網(wǎng)a）單回路放射式

b）單回路干線式

c）單回路鏈?zhǔn)?0兩端供電電力網(wǎng)：有備用接線方式（閉式電力網(wǎng)）有備用接線a）雙回路放射式b）雙回路干線式c）雙回路鏈?zhǔn)絛）環(huán)式e）兩端共電式優(yōu)點(diǎn)：供電可靠性高，適用于對一級負(fù)荷供電。11電力網(wǎng)分類：按電壓等級分類：低壓網(wǎng)：電壓等級在1kV以下；中壓網(wǎng)：1～10kV；高壓網(wǎng)：高于10kV、低于330kV；超高壓網(wǎng)：低于750kV；特高壓網(wǎng)：1000kV及以上。

12電力網(wǎng)：按電壓等級的高低、供電范圍的大小的分類地方電力網(wǎng)：電壓等級在35kV及以下，供電半徑在20-50km以內(nèi)區(qū)域電力網(wǎng)：電壓等級在35kV以上（一般為110kV-220kV），供電半徑超過50km，聯(lián)系較多發(fā)電廠的網(wǎng)絡(luò)超高壓遠(yuǎn)距離輸電網(wǎng)：電壓等級為330kV~500kV的網(wǎng)絡(luò)，其主要任務(wù)是把遠(yuǎn)處發(fā)電廠生產(chǎn)的電能輸送到負(fù)荷中心，同時(shí)還聯(lián)系若干區(qū)域電力網(wǎng)形成跨省、跨地區(qū)的大型電力系統(tǒng)13

變電所：按其在電力系統(tǒng)中的地位分類樞紐變電所：中間變電所：地區(qū)變電所：終端電站所：14電力系統(tǒng)的特點(diǎn)▲電能不能大量存儲：電能的生產(chǎn)、變換、輸送、分配和使用是同時(shí)進(jìn)行的。

▲過渡過程十分短暫：控制操作自動化程度高。必須借助自動裝置對電力系統(tǒng)進(jìn)行控制：繼電保護(hù)裝置、遠(yuǎn)動裝置、減載裝置、同期裝置、勵磁裝置、

▲電能生產(chǎn)與國民經(jīng)濟(jì)各部門和人民生活有著極為密切的關(guān)系：社會政治經(jīng)濟(jì)影響巨大。負(fù)荷分類：一類負(fù)荷、二類負(fù)荷、三類負(fù)荷15對電力系統(tǒng)運(yùn)行的基本要求如下：（1）保證供電可靠性（2）保證電能質(zhì)量（3）提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性（4）環(huán)境保護(hù)問題16電能的質(zhì)量指標(biāo)17電能的質(zhì)量指標(biāo)頻率：額定頻率： 50Hz（國外：50或60Hz）頻率偏差： ±0.2Hz（≥3000MW系統(tǒng)） ±0.5Hz（＜3000MW系統(tǒng)） 國外： ±(0.1~0.2)Hz或±0.5Hz波形：質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)：正弦波電壓和電流諧波的危害與抑制：對于電網(wǎng)、電力設(shè)備、通訊都會產(chǎn)生負(fù)面影響；18發(fā)電機(jī)第二節(jié)發(fā)電廠電氣設(shè)備概述一、一次設(shè)備19變壓器20高壓斷路器21隔離開關(guān)22負(fù)荷開關(guān)23母線24絕緣子及電纜25電抗器26電力電容器27互感器及避雷器28二、二次設(shè)備29三、電氣主接線--一次設(shè)備所連成的電路3031QFQSQSWL4QFQSQSWL3QFQSQSWL2QFQS～GQF1QS1～GQF2QS3QS2WL1QS4W單母線接線特點(diǎn)簡單、清晰、設(shè)備少。當(dāng)母線故障或檢修或母線隔離開關(guān)檢修時(shí)，整個(gè)系數(shù)全部停電。斷路器檢修期間也必須停止該回路的供電。適用范圍單電源的發(fā)電廠和變電所，且出線回路數(shù)少，用戶對供電可靠性要求不高的場合。32單母線分段接線QF1分段斷路器～GWL1WL2WL3WL4～G特點(diǎn)減少母線故障或檢修時(shí)的停電范圍。斷路器檢修期間必須停止該回路的供電。母線分段的數(shù)目，通常以2～3分段為宜，分段太多增加了分段斷路器。適用范圍6~10kV配電裝置出線6回及以上；35kV出線數(shù)為4~8回；110~220kV出線數(shù)為3~4回。33雙母線接線接線圖具有兩組母線W1，W2。每一回路經(jīng)一臺斷路器和兩組隔離開關(guān)分別與兩組母線連接，母線之間通過母線聯(lián)絡(luò)斷路器QF（簡稱母聯(lián)）連接。運(yùn)行方式母聯(lián)QF斷開，一組母線工作，另一組母線備用，全部進(jìn)出線接于運(yùn)行母線上。母聯(lián)QF斷開，進(jìn)出線分別接于兩組母線，兩組母線分裂運(yùn)行。母聯(lián)QF閉合，電源和饋線平均分配在兩組母線上。優(yōu)點(diǎn)檢修一組母線，可使回路供電不中斷；一組母線故障，部分進(jìn)出線會暫時(shí)停電。供電可靠，調(diào)度靈活，又便于擴(kuò)建。QFQS2QS1W1W2電源1電源234第三節(jié)額定電壓和額定電流1、額定電壓額定電壓是由國家規(guī)定的一種標(biāo)準(zhǔn)電壓，是電氣設(shè)備設(shè)計(jì)時(shí)所依據(jù)的電壓值。在這一電壓下工作時(shí)，電氣設(shè)備的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)能夠達(dá)到最佳狀態(tài)，保證長期可靠運(yùn)行。3536電力系統(tǒng)的額定電壓及電壓等級U1IU2SZS=√3U2I我國規(guī)定的額定電壓按電壓高低及使用范圍可分為三類：第一類指100V及其以下的額定電壓。主要用于安全動力、照明、蓄電池及特殊設(shè)備。第二類指100～1000V之間的額定電壓，其應(yīng)用最廣、數(shù)量最多。第三類指1000V及其以上電壓等級。電力系統(tǒng)的發(fā)、供、輸、配、用電都采用該電壓等級。372、額定電流發(fā)電機(jī)、變壓器、斷路器和其他電氣設(shè)備的額定電流，是指在一定周圍煤質(zhì)計(jì)算溫度下、所允許長期通過的最大電流值。38第四節(jié)電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式電力系統(tǒng)中性點(diǎn)：三相電力系統(tǒng)中繞組或者線圈采用星形連接的電力設(shè)備（如發(fā)電機(jī)、變壓器等）各相的連接對稱點(diǎn)和平衡點(diǎn)。特點(diǎn)：在電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，對地電位為零。N即為中性點(diǎn)39正常運(yùn)行時(shí)的中性點(diǎn)不接地的電力系統(tǒng)（a）電路圖（b）相量圖401、中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)(一)：中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)1.等值簡化電路2.向量圖單相接地故障41假設(shè)條件C-各相對比地之間是空氣層，空氣是絕緣介質(zhì)，組成分散電容：圖2-1為了方便討論，認(rèn)為：1、三相系統(tǒng)對稱2、對地分散電容用集中電容表示,相間電容不予考慮3、當(dāng)導(dǎo)線經(jīng)過完全換位后，Cu=Cv=Cw=C422、分析：圖2-11、三相系統(tǒng)對稱時(shí)，三相電壓對稱,即2、由于Cu=Cv=Cw=C，則IcA=IcB=Icc=Ux/Xc＝也對稱，即433、結(jié)論正常運(yùn)行時(shí)：地中沒有零序電容電流流過。中性點(diǎn)對地電位為零。441.等值簡化電路2.向量圖單相接地故障故障運(yùn)行時(shí)：45單相接地時(shí)接地電流危害

單相接地時(shí)的接地電流將在故障點(diǎn)形成電弧。當(dāng)出現(xiàn)穩(wěn)定電弧時(shí)可能燒壞電氣設(shè)備，或引起兩相或三相短路。尤其是電機(jī)或電器內(nèi)部因絕緣損壞而造成一相導(dǎo)體與設(shè)備外殼之間接觸產(chǎn)生穩(wěn)定電弧時(shí)，更容易燒壞電機(jī)、電器或造成相間短路。46(二)：中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)消弧線圈的工作原理中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的電力系統(tǒng)（a）電路圖（b）相量圖47481、正常運(yùn)行時(shí)：中性點(diǎn)對地電位為零：UN=0消弧線圈中無電流：IL=0流過地中的電容電流為零：IC=02、單相接地時(shí)：中性點(diǎn)電位升高為相電壓：消弧線圈中出現(xiàn)感性電流：與相差1800流過接地點(diǎn)電流：+（相互抵消）消弧線圈的作用→實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償49補(bǔ)償方式及選用1、全補(bǔ)償:ＩL＝ＩC即１／ωＬ＝３ωＣ接地點(diǎn)電流為零缺點(diǎn)：XL=Xc，網(wǎng)絡(luò)容易因不對稱形成串聯(lián)諧振過電壓危及絕緣2、欠補(bǔ)償:ＩL＜ＩC即１／ωＬ＜３ωＣ接地點(diǎn)為容性電流缺點(diǎn)：易發(fā)展成為全補(bǔ)償方式,切除線路或頻率下降可能諧振。3、過補(bǔ)償:ＩL＞ＩC即１／ωＬ＞３ωＣ接地點(diǎn)為為感性電流注意：電感電流數(shù)值不能過大≯10A不采用少采用采用50中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)

U相金屬性接地電壓變化特點(diǎn):故障相對地電壓變?yōu)榱惴枪收舷鄬Φ仉妷荷摺?倍系統(tǒng)各相對地的絕緣水平也按線電壓考慮511、消弧線圈結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：①為了保持補(bǔ)償電流與電壓之間的線性關(guān)系，采用滯氣