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送电线路基础知识讲座第一部分：电力系统及相关知识第二部分：送电线路设计第三部分：架空送电线路施工第四部分：高压电力电缆第五部分：工程项目管理第一部分：电力系统及相关知识第一章电力系统及电力网的概述1.动力系统和电力系统的概念由发电厂、变电所及用户的用电用热设备，其相互间以电力网连接及热力网连接的总体，叫做动力系统。由各类发电机、升压及降压变电所、电力网及用户的用电设备所组成的部分，叫做电力系统。2.电力网电力网是电能从电源输送到电力负荷的中间纽带。电力网（输电、变电、配电）电源（电力生产）用电负荷（电力消耗）控制系统（调度自动化、继电保护、系统通信等）现代电力系统典型结构示意图3、电力系统的调度管理系统电力系统调度管理的任务：指挥和协调电力系统内发电、输电、变电、配电、用电设备的运行、操作和事故处理，保证安全经济发、供电，向用户供应符合质量标准的电能。调度管理系统：电力调度系统实质上是一个“统一调度、分级管理、分层控制”的系统。一般可分为统一调度与联合调度；统一调度是对全电力系统的负荷平衡、电力生产分配和安全经济运行等实行统一的调度管理；联合调度是通过有关各方之间的协议、约定和信息交流，达到运行上的协调一致，实现电力系统的安全经济运行。国家调度中心大区电力调度中心省级调度中心地区级调度县级调度区域性电厂主网变电所省网电厂省网变电所地区电厂变电所县网小电厂变电所电力系统调度管理系统示意图4.电力网接线和系统要求一、电力网的接线方式电力系统的接线方式，在很大程度上，决定了电力系统运行的可靠程度和运行的经济性。任何形式电力网的接线均应满足下述几个要求：（1）供电可靠：当电力网中某一部分发生故障时，自动化可靠性管理系统发挥作用，隔离故障区段和保证其它部分持续运行。对于不允许间断供电的重要用户，给以备用电源。根据各用户的级别和需要，配置优先级的设定与调整。（2）运行灵活：所谓运行的灵活性，是指电力系统的接线方式必须能适应与各种运行情况，能保证进行各种元件的检查和修理。（3）运行经济：即接线图在满足上述两个条件的前提下，应该保证最低的运行费用。（4）操作安全。（5）发展方便。为了满足上述要求，在不同的情况下，应该采取不同的接线方式。影响接线方式的因素是用户的大小、用户的相互地理位置和用户对供电的要求。电力网的接线形式归纳起来可以分为辐射形、干线形、链串形和环形四种形式。具体详见P7图1-5二、对电力系统的运行和电力网建设的基本要求针对电力系统的运行以及电力网的建设归纳为以下三点来说明（一）保证供电可靠性提高电力系统的可靠性，应从规划、设计和运行各方面着手，主要包括：（1）保证一定的备用容量。（2）提高电网可靠性。必须正确选择、安装和维护系统的各个元件，保护设备元件的可靠。电网结构力求简化，并保证一定的灵活性。（3）提高系统运行的稳定性。在电网受到不同程度的扰动时，一般不应引起稳定性的破坏，造成系统解列或大面积停电，所以电网应具有抗干扰能力。（二）保证合格的电能质量衡量电能质量的标准是电压、频率、和谐波，而以电压和频率更为重要。电力系统中的频率和各点的电压应保持在一定的允许变动范围内。允许偏差值线路额定电压Ue电压允许偏差值用户受电端电压35kV及以上10kV及以下三相供电电压±10%±7%220kV单相供电电压特殊用户（-10%～+5%）Ue按供用电合同商定值确定发电厂和变电所的母线电压500（330）kV母线正常运行时最高值不大于+10%Ue，最低值不影响电力系统同步稳定、电压稳定、正常用电及下一级电压调节。500（330）kV母线向线路充电在暂态过程衰减后，线路末端电压不大于1.15Ue,持续时间不大于20min.500kV变电所的220kV母线正常0～+10%事故-5%～+10%220kV变电所的35～110kV母线正常-3%～+10%事故+10%我国对公用电力网电压正弦波形畸变率限值的规定用户供电电压（kV）电压总谐波畸变率（％）各次谐波电压含有率（%）奇数偶数0.386或1035或661105.04.03.02.04.03.22.41.62.01.61.20.8（三）保证运行经济性我国对正常运行频率的稳定性提出的严格要求对于3000MW以下50Hz的电力系统，要求频率在50±0.2Hz以内；对于3000MW以上50Hz的电力系统，要求频率在50±0.1Hz以内。三、电力网结构的设计要点1.加强主要受电地区的电力网结构,使之形成坚强的闭环或开环网络,使下一级电压的电力网开环运行；2.大电厂应直接接入主网，电厂之间不要互相连接；3.电力网实行分区，区域之间实行一点连接，运行中易于控制，事故时易于处理；4.要避免不利于安全运行的电力网接线方式；5.电力网发展规划方案的检验。5、输配电的种类与作用1.我国颁布的国家标准《额定电压》（GB156）是统一电力企业、电力设备制造行业以及用电工业和用户之间电压系列的强制性技术标准。是系统额定电压表示：220/380V，3（3.5）kV，10（11.5）kV，35（40.5）kV，63（69）kV，110（126）kV，220（252）kV，330（363）kV，500（550）kV，750kV。2.中国电压等级的划定是按照原能源部与建设部联合颁布的《联合电力网规划设计导则》规定：高压配电电压35～110kV中压配电电压10kV低压配电电压220/380V一、输电与输电电压3、对于输电电压，中国将输电电压等级划分为三段：特高压输电电压（UHV）1000kV以上超高压输电电压（EHV）330、500、750kV高压输电电压（HV）220kV4、我国各地区电压等级的差异：我国大部分地区500/220/110/(35)/10/0.38kV东北地区500/220/63/10/0.38kV西北地区330/110/(35)/10/0.38kV5、各大区的电压等级不尽相同，为了全国在将来能够连接成一个大网，目前，我国西北地区的750kV电压等级的建设正在如火如荼地进行；2009年1月16日，交流特高压试验示范工程晋东南～南阳～荆门1000kV输变电工程正式投运。第二章关于我国建设特高压的情况1.晋东南－南阳－荆门1000千伏交流特高压试验示范工程，北起山西的晋东南变电站，经河南南阳开关站，南至湖北的荆门变电站，线路全长640公里，变电容量2×300万千伏安。2.云南－广东±800kV特高压直流示范工程，是世界上第1个±800kV直流输电工程。该工程线路长度1438km，额定输送容量5000MW，3.向家坝～上海±800千伏输电线路：从四川宜宾复龙换流站，经贵州、湖南、江西、安徽至上海南汇。线路全长2143公里。4.锦屏～苏南±800千伏输电线路：从四川锦屏换流站，经贵州、湖南、江西、安徽至江苏吴江。线路全长2354公里。5.溪落渡右岸～浙西±800千伏输电线路：从四川宜宾高县换流站，经贵州、湖南、江西、安徽至浙江武义。线路全长1754公里。6.溪落渡左岸～株洲±800千伏输电线路：从四川宜宾雷渡换流站，经云南、贵州至湖南株洲。线路全长996公里。第三章直流输电基础知识1.直流输电的基本概念2.直流输电的应用3.直流输电与交流输电的比较直流输电的基本概念（系统构成）直流输电系统一次电路主要由整流站、直流线路和逆变站3部分组成，其示意图如下所示。1.直流输电的基本概念图中交流电力系统Ⅰ和Ⅱ用直流电系统也可以是同步发电机，图中已设定交流电力系统为Ⅰ为送电端，Ⅱ为受电端。直流输电系统原理：由交流系统Ⅰ送出交流功率给整流站的交流母线，经换流变压器1，送到整流器，把交流功率变换成直流功率，然后由直流线路把直流功率输送给逆变站内的逆变器，逆变器将直流功率变换成交流功率，再经换流变压器，把交流功率送入受电端的交流电力系统Ⅱ。换流站的设备图片一、直流输电系统类型两端直流输电系统的构成主要可分为单极、双极和无直流线路的背靠背换流站三类。1、在单极系统中，一般采用正极接地，这种直流输电系统只有一个负极，所以称为单极系统。2、双极系统的构成方式可分为两端中性点接地方式、一端中性点接地方式和中性线方式三种。3、非同步联络站：实际是无直流线路的直流系统，即可联络两个额定频率相同而实际运行频率不同的系统，也可联络两个额定频率不同的交流电力系统。它的构成方式可分为并联型与串联型两种。直流输电系统类型和工作机理二、工作机理：换流器由一个或多个三相换流桥串联构成。换流器可以将交流功率做为整流器变换为直流功率，亦可以将直流功率通过做为逆变器的换流器变换为交流功率。整流器和逆变器统称为换流器，它只不过是不同的运行状态。换流站的功能是实现交流电力和直流电力的变换，是直流输电系统中的主要环节。三、换流站：换流站主要由阀厅、控制楼、开关场、换流变压器、平波电抗器、交流滤波器组、直流滤波器组、无功补偿设备、接地极以及其他辅助设备和设施组成。四、直流输电线路（一）、直流架空线路：直流架空线路是用架空线输送电能的直流线路。它由架设在空气中的导线、地线、线路绝缘子、杆塔、金具以及它们所形成的空气间隙和杆塔接地装置等部分组成。按构成方式的不同，直流架空线路可分为：⑴单极线路；（+）；⑵同极线路；（+、+）；⑶双极线路。（+、-）（二）、直流电缆线路：一般用于不能或不宜采用直流架空线路的场合。五、直流输电接地电极：直流输电系统为实现换流站中性点与陆地或海水的直流电流回流电路间的连接，在每一端换流站及与其有适当的距离设置接地装置和设施。它一般由接地电极引线、接地电极馈电电缆和电极接地体三部分组成。接地电极要按实际可能通过的直流电流设计，其埋设地点通常要求离换流站8～50公里，以避免换流站的接地网受到电解腐蚀和引起变压器直流偏磁而导致的磁饱和。2.直流输电的发展和应用一、直流输电的发展阶段直流输电的早期发展大致可分为早期阶段（1930年以前的时期）、研究阶段（1930～1950年）、重新兴起阶段（1954～1970年）和迅速发展阶段（1970年以后的时期）4个时期。二、直流输电的应用1、远距离大功率输电交流输电线路的容许输送功率和距离受两端交流系统之间同步运行稳定性问题的制约，而直流输电不存在这样的问题，因此在远距离大功率输电时，直流输电得到了广泛应用。2、海底电缆送电输送相同的功率，直流电缆的费用比交流省。此外，由于交流电缆存在较大电容电流，海底电缆长度超过40km时，采用直流输电功率是经济上还是技术上都较为合理。因此，海底电缆送电是直流输电的主要用途之一。3、交流电力系统之间的非同步连络直流输电在这方面的应用得到很大发展。利用直流输电可实现国内区网或国际间的非同步互联，把大系统分隔几个既可获得联网效益又可相对独立法的交流系统，避免总容量过大的交流电力系统所带来的问题。4、交流电力系统互联或配电网增容时，作为限制短路电流的措施两个交流系统如用交流线路互联，除了可能出现上述同步运行稳定性问题所带来的问题。其中较为突出的问题是必须更换一批遮断容量不足的断路器，或是增设一定数量的限流装置。如果用直流输电线路实现联网分割的目的，由于它的控制系统具用调节快、控制性能好的特点，可以有效地限制短路电流。5、向用电密集的大城市供电大城市人口稠密、电力负荷集中，随着城市现代化建设的发展，向城市供电的走廊越来越拥挤。此外，环境保护的要求也日趋严格，进入城市的供电线路发展趋向要求采用高电压、地下输入方式。在供电距离达到一定长度时，用高压直流电缆向城市供电更为经济，同时直流输电方式还可以作为限制城市供电网短路电流增大的措施。经济方面比较直流输电一般采用双极中性点接地方式，因此直流线路仅需2根导线，而三相交流线路则需3根导线，在同样截面和绝缘水平条件，2根导线的直流线路所能输送的功率和3根导线的交流线路所能输送的功率几乎是相等的。也就是说，直流架空线路与交流架空线路相比，直流线路只需2根导线，有色金属和绝缘子、金具都比交流线路节省约1/3；而且还减轻了杆塔的自重，可节约钢材；由于只有2根导线，还可减少线路走廊的宽度和占地面积。所以直流输电线路的单位长度造价比交流线路有较