配電系統(tǒng)對高壓開關(guān)元件及成套設(shè)備的要求

配電系統(tǒng)對高壓開關(guān)元件及成套設(shè)備的要求

PDS-CB2前言

1.內(nèi)容及課時按排2.講課特點3.講義、參考書4.對學員的要求PDS-CB3配電系統(tǒng)對高壓開關(guān)元件及成套設(shè)備的要求

(講課大綱)

一.

電力系統(tǒng)基礎(chǔ)知識二.

配電系統(tǒng)對高壓開關(guān)的要求三.

配電系統(tǒng)對高壓成套設(shè)備及其他高壓元件 的要求1/20/2025PDS-CB4一.電力系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(1).電力系統(tǒng)的組成與功能;配電系統(tǒng)的主要功能,重要性;(2).電氣參數(shù)和主要電力設(shè)備(發(fā)電機,變壓器);(3).電能的特點;電能質(zhì)量及其控制.(4).我國電力工業(yè)的發(fā)展;1/20/2025PDS-CB5二.

配電系統(tǒng)對高壓開關(guān)的要求(1).斷路器,負荷開關(guān)在電力系統(tǒng)中的作用(2).配電系統(tǒng)中的短路(3).配電系統(tǒng)中的各種電壓(4).高壓開關(guān)中的絕緣1/20/2025PDS-CB6三.

配電系統(tǒng)對高壓成套設(shè)備及其他高壓元件的要求(1).幾種高壓成套設(shè)備在配電系統(tǒng)中的作用(2).高壓成套設(shè)備中的幾種主接線(3).其他高壓元件:電壓互感器,電流互感器,避雷器,熔斷器,隔離開關(guān)等的功用和主要性能1/20/2025PDS-CB7參考書

1。高壓斷路器原理和應用清華大學徐國政,張節(jié)容,錢家驪,黃瑜瓏2。電力工程西安交通大學尹克寧3。電工學(上冊,電工技術(shù))秦曾煌4。電路西安交通大學邱關(guān)源5。電力系統(tǒng)基礎(chǔ)華北電力學院楊以涵6。發(fā)電廠電氣部分華中工學院范錫普7。水電站電氣部分河海大學季一峰1/20/2025PDS-CB8一.電力系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(1).電力系統(tǒng)的組成與功能;配電系統(tǒng)的主要功能,重要性;(2).主要電力設(shè)備(發(fā)電機,變壓器);(3).電能的特點;電能質(zhì)量及其控制.(4).我國電力工業(yè)的發(fā)展;1/20/2025PDS-CB9

1-1.

電力系統(tǒng)的組成和功能

配電系統(tǒng)的主要功能1-2.

電力設(shè)備和電氣參數(shù)(發(fā)電機,變壓器等)1-3.電能的特點;電能質(zhì)量要求1-4.我國電力工業(yè)的發(fā)展1/20/2025PDS-CB101-1.

電力系統(tǒng)的組成和功能1-1-1電能的產(chǎn)生、傳輸與使用電力系統(tǒng)的組成電力系統(tǒng)的功能1-1-2配電系統(tǒng)的重要性配電系統(tǒng)的主接線;1/20/2025PDS-CB111-1-1.電能的產(chǎn)生、傳輸與使用輸電系統(tǒng)及配電系統(tǒng)電氣負荷(用戶)發(fā)電廠電能的傳輸與分配

機械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?/p>

電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能及其他能1/20/2025PDS-CB121/20/2025PDS-CB13電力系統(tǒng)的組成發(fā)電廠輸電系統(tǒng)配電系統(tǒng)用戶1/20/2025PDS-CB14斷路器輸電線,母線(三相)變壓器隔離開關(guān)同歩發(fā)電機,發(fā)電廠1/20/2025PDS-CB15電力系統(tǒng)示意圖發(fā)電廠變電站1/20/2025PDS-CB16供電特點：穩(wěn)定電壓和頻繁，隨時供應電力負荷變動巨大不間斷供電兼供有功及無功功率1/20/2025PDS-CB17以經(jīng)濟成本發(fā)電，對環(huán)境影響很小。以最高效率可靠地向用戶提供電壓和頻率穩(wěn)定的電能.

電力系統(tǒng)的功能1/20/2025PDS-CB18配電系統(tǒng)的重要性1。直接影響客戶用電2。設(shè)備價格與技術(shù)提高3。可靠性及自動化要求增加配電系統(tǒng)1/20/2025PDS-CB19配電系統(tǒng)的主接線1.放射形線路2.環(huán)形線路3.網(wǎng)格形線路1/20/2025PDS-CB201.放(輻)射形配電系統(tǒng)簡單,成本低,易于擴建發(fā)展線路簡單—可靠性高(?)1/20/2025PDS-CB21G10.1km2.6km0.4kmT4:500kVA*(10.6km)F7Ar8.22.6kmT7:50kVA*(15.8km)Ar7PEAdistributionnetwork

T6:50kVA(13.2km)Ar6F6F2T5:100kVA(10.5km)Ar5F7F10.3km0.2kmAr8.1Ar4F8F4放射型配電系統(tǒng)(農(nóng)村或居民區(qū))典型的配電系統(tǒng)(工業(yè)地區(qū))1/20/2025PDS-CB232.環(huán)形配電系統(tǒng)比同回路數(shù)單,雙母線少一臺斷路器不用操作隔離開關(guān)一路檢修需開斷兩臺斷路器任何母線或斷路器故障都不會導致其他線路停電有較高的可靠性和靈活性1/20/2025PDS-CB243.網(wǎng)格形配電系統(tǒng)1/20/2025PDS-CB251-2-1電力系統(tǒng)的主要電氣參數(shù)電力系統(tǒng)中四個重要參數(shù):

電流

I,

電壓

U(包括幅值和相位),

有功功率

P

無功功率

Q.1-2.

電力設(shè)備和電氣參數(shù)

1/20/2025PDS-CB26

電壓Voltage V;

電流Current I;

頻率Frequencyf=

/2

;

功率PowerS=P+jQ

P-

有功功率

Q-無功功率

阻抗

ImpedanceZ=R+jX;（阻抗）

1/20/2025PDS-CB27電力線路的三亇主要電氣參數(shù):

R–電阻

-

歐姆(

)

L-電感-亨利(H)(感抗

L)

C-電容-法拉(F)(容抗1/

C)

1/20/2025PDS-CB28電阻R(Resistance)2.只有電流流過，電阻上才會有壓降

U=IR電流流過電阻，就會發(fā)熱，損耗能量

P=I2R

1/20/2025PDS-CB29U=RIIR?1/20/2025PDS-CB30電感L(Inductance)1.電感不消耗能量，當交流電流過電感時，有壓降，壓降(阻抗)與頻率有關(guān)

(

L)。2.電感是儲能元件：當流過電流時儲存磁場能量–3.向電感線圈施加電壓時，電流不能突變。當開斷帶電的電感線圈時會向電容釋放能量，產(chǎn)生過電壓。1/20/2025PDS-CB31RLEKCEULiLUL=Ee-t/Ti=I(1–e-t/T

)T=L/R1/20/2025PDS-CB32電容C(Capacitance)電容也是儲能元件。向電容施加電壓時，電容上的電壓不能突變。建立電壓需要一定的時間。建立電場能量：3.開斷電容會釋放能量，將電場能量變?yōu)榇艌瞿芰?。也會引起過電壓。1/20/2025PDS-CB33RLEKC1/20/2025PDS-CB34RKECE/RUCiCUC=E(1-e-t/T)i=E/R

e-t/T

T=RC1/20/2025PDS-CB35

1-2.

電力設(shè)備和電氣參數(shù)

1-2-2.主要電力設(shè)備

發(fā)電機

-產(chǎn)生電力(三相交流電或直流電)

變壓器

–

改變電壓(升壓變壓器及降壓變壓器)

1/20/2025PDS-CB36斷路器

-開,合正常負荷及開斷故障電流;

電壓、電流互感器

–測量電壓,電流;提供保護信息;輸,配電線路

–

傳送及分配電力.

1/20/2025PDS-CB37發(fā)電機與發(fā)電廠1/20/2025PDS-CB38同歩發(fā)電機

什么是同歩?

發(fā)電機發(fā)電原理:電、磁、力的關(guān)系

右手定則:要發(fā)電要有磁,有力.發(fā)電機1/20/2025PDS-CB39磁從哪里獲得:磁石,勵磁機-由電產(chǎn)生(電磁鐵原理)力從哪里獲得:火電廠:燒煤,燒油,燒氣核電廠:核反應:(裂變)水電廠:水的位能變成動能風力發(fā)電:風能1/20/2025PDS-CB40同步發(fā)電機的等值回路XdE1/20/2025PDS-CB41發(fā)電機的短路阻抗1/20/2025PDS-CB42Xd

發(fā)電機阻抗Xd’

發(fā)電機暫態(tài)阻抗Xd”

發(fā)電機超暫態(tài)阻抗發(fā)電機短路阻抗和短路電流1/20/2025PDS-CB43系數(shù)：斷路器開斷時間:8cycle(0.16s),系數(shù)為1;

斷路器開斷時間:3

cycle(0.06s),系數(shù)為1.2;

斷路器開斷時間:

2cycle(0.04s),系數(shù)為1.4;斷路器開斷時間與開斷短路電流的關(guān)系1/20/2025PDS-CB44變壓器與變電站1/20/2025PDS-CB45變壓器怎樣改變電壓電–磁–電激磁電流提供(產(chǎn)生)輸出電壓額定輸入電流提供輸出電流1/20/2025PDS-CB461/20/2025PDS-CB47TransformerE1r1X1rCXmE2r2X2rLXLLoad變壓器的等值回路1/20/2025PDS-CB48r1X1a2rLa2XLa2r2a2X2E1r1X1rCXmE2r2X2rLXLLoad變壓器的等值回路a=U1/U2

=I2/I1a2=Z1/Z21/20/2025PDS-CB49r1X1a2rLa2XLa2r2a2X2a2rLa2XLXe變壓器的等值回路1/20/2025PDS-CB50開斷空載變壓器時的過電壓1/20/2025PDS-CB51CBGiL

CiC

LS

LuCuL開斷空載變壓器時的過電壓1/20/2025PDS-CB52變電站變電站的組成:變壓器,斷路器,隔離開關(guān),接地開關(guān)，負荷開關(guān),熔斷器,電壓互感器,電流互感器,避雷器母線：硬母線、軟母線桿塔：鐵塔、水泥桿塔1/20/2025PDS-CB531/20/2025PDS-CB54110

kV220

kV10

kV變電站典型布置1/20/2025PDS-CB55XL2XL4XL3XL1MIMIMIIMII110kV10kVB1B2FD地區(qū)變電站主接線1/20/2025PDS-CB56輸電線路桿塔:鐵塔,水泥柱桿,木桿絕緣子:懸式,針式,柱式(棒式),合成絕緣子導線:電纜:油紙絕緣,交聯(lián)聚乙烯,1/20/2025PDS-CB571-1-1.

輸電系統(tǒng)的電壓等級

電力系統(tǒng)電壓等級與傳送功率,傳送距離

功率損耗,電壓降1/20/2025PDS-CB58傳輸功率

P=UI送電電壓降U=IR線路損耗P=I2RI–送電電流R–導線電阻提高送電電壓、減少電流能降低損耗電壓過高可能投資太大1/20/2025PDS-CB59國家標準中有有關(guān)輸配電線路電壓等級

與電器設(shè)備的額定電壓的規(guī)定

輸配電線路電壓等級(kV)3610203566110220330500750電器設(shè)備的額定電壓(kV)3.67.2122440.572.51262523635508001/20/2025PDS-CB60LinesStep-upTransformerStep-downTransformerLoad1.1UN1.05UNUN

UN

1/20/2025PDS-CB61影響選擇電壓等級的影響因素:

*降低線路上的電能損耗

*減少導體成本(小直徑);

*增加送電距離和功率;

#增加送電線路投資(鐵塔及絕緣子較大);

#增加電力設(shè)備的投資(提高設(shè)備絕緣);

#增加變電站成本(空間構(gòu)架);1/20/2025PDS-CB62500kV線路通常每串需要24-27片標準懸式絕緣子.每片絕緣子重約5kg.每串絕緣子重約100多公斤.400kV鐵塔高約50m,寬約20m750kV鐵塔高約40m,寬約43m.變壓器的重量和體積按其額定電壓的三次方增加1/20/2025PDS-CB63額定電壓與傳輸功率、傳送距離間的關(guān)系額定電壓(kV)傳輸功率

(kW)傳送距離(km)6100

12004

1510200

2,0006

20352,000

10,00020

5011010,000

50,00050

150220100,000

500,000100

300500200,000

1,000,000200

6001/20/2025PDS-CB641-3.電能的特點;電能質(zhì)量要求對電能質(zhì)量的要求:

電壓:

(5-10)%

額定電壓;

頻率:(0.2-0.5)Hz額定值(50or60Hz);波形

:;正弦波（諧波）

1/20/2025PDS-CB65

經(jīng)濟發(fā)展與電氣化

-

對電能量的需求:

工業(yè)（包括交通);

商業(yè);

居住.

對電能質(zhì)的要求:-

電壓

,

頻率,

諧波;

可靠性.

1/20/2025PDS-CB66負荷的改變:

照明;?

馬達;?

家用電器:收音機,TV,錄放機,…?

空調(diào)或取暖器;?

計算機,數(shù)字設(shè)備;---敏感負荷。

1/20/2025PDS-CB67電源波形1/20/2025PDS-CB681/20/2025PDS-CB691-4.中國電力工業(yè)發(fā)展1/20/2025PDS-CB70GDP(atCurrentPrice)andGDPPerCapita

inChina,1990-20017.0%1/20/2025PDS-CB71GDP(atCurrentPrice)GrowthRate

inChina,1991-20011/20/2025PDS-CB72DistributionofMajorSourcesandLoadCentersMajorCoalSourceMajorHydropowerSourceThreeGorgesShanghaiBeijingGuangzhou,HongKongMajorLoadCenterWuhan1/20/2025PDS-CB73InstallationincludingNuclear2100MW.)InstallationinChina,1949-1997Hydro-PowerThermalPower19971/20/2025PDS-CB74PowerGenerationinChina,1949-1997ThermalgenerationIncludingNuclear:138TWh143TWh144TWhHydro-PowerThermalPower1/20/2025PDS-CB75TheShareRateofPowerGeneration

inChina,1998(16.85%)(81.82%)(1.23%)1/20/2025PDS-CB76ElectricityInstallationandGenerationinChina(1993-2001)1/20/2025PDS-CB77Uptoendof2001

ThetotalCapacityInstallation:

3.3860108kW

ThetotalGenerationin2001:

14839108kwh1/20/2025PDS-CB78ThermalPowerPlantsDistributioninChina1/20/2025PDS-CB79Uptoendof2000morethan70ThermalPowerPlantswithover1000MWcapacityaroundChinaareonoperation.TwoNuclearThermalPowerPlantsTypicalunitsare:300MW;600MW;800MW.1/20/2025PDS-CB80Hydro-PowerPlantsDistributioninChina1/20/2025PDS-CB81Uptoendof2000morethan17HydroPowerStationswithover1000MWcapacityaroundChinaareonoperation.Typicalunitsare:300MW;550MW.IncludingtwoPumpedStorageStations1/20/2025PDS-CB82NuclearPowerStationinChina秦山firstunit300MWin1994大亞灣twounits900MWin1994秦山secondunit600MWin2002嶺澳(Guangdong)firstunit900MWin2002

TotalInstallation(end0f2002):3600MWNewUnitsonConstriction:嶺澳secondphase900MWin2002田灣(連云港)

TotalInstallation(2005):8550MW1/20/2025PDS-CB83DistributionofElectricPowerSystemsinChinabefore1976NWPNNEPNECPNNCPNSWPNSCPN1/20/2025PDS-CB84DistributionofElectricPowerSystemsinChinabefore2000NEPNNCPNNWPNECPNCCPNXJPGXZPGGZPGHNPGGZPGGXPGFJPGCQPGSDPGSCPGYNPG1/20/2025PDS-CB85DistributionofMajorSourcesandLoadCentersMajorCoalSourceMajorHydropowerSourceThreeGorgesShanghaiBeijingMajorLoadCenter1/20/2025PDS-CB86HVDCConnection(Back-to-back)betweenNetworks1/20/2025PDS-CB87LoadCenterandHVDCLinesinChinaBeijingGuangzhou,HongKongWuhanShanghaiHVDConConstructionCompletedHVDC1/20/2025PDS-CB88DiagramofPowerfromMajorSourcestoLoadCentersMajorCoalSourceMajorHydropowerSourceThreeGorgesShanghaiBeijingGuangzhou,HongKongMajorLoadCenterWuhanPowerfromW.toE.1/20/2025PDS-CB89Ahydroelectricplantmaycombineotherobjectivesasamulti-purposeproject:

1.

Floodcontrol;洪水控制

2.

Irrigation;灌溉

3.

Publicwatersupply;供水

4.

Navigation;航運

5.Aquiculture.水產(chǎn)1/20/2025PDS-CB90LocationMapofThreeGorgesDamGezhoubaHydro-powerStation1/20/2025PDS-CB91ViewofGezhoubaHydro-PowerStation

(246.5kW)1/20/2025PDS-CB92TheLocationbeforeProjectConstruction1/20/2025PDS-CB93ModelofThreeGorgesDam1/20/2025PDS-CB94Arrang