电力系统介绍

第七期培训班讲义电力系统的基本知识第七期培训班讲义二、电力系统的基本知识电力系统水库煤场G~M~M~电力网电力系统动力系统发电厂水轮机发电机汽轮机变电所升压变压器输电线路变电所降压变压器用户用电设备由发电机、变压器、输电线路以及用电设备（或发电厂、变电所、输配电线路以及用户），按照一定的规律连接而组成的统一整体。第七期培训班讲义二、电力系统的基本知识电力网：由变电所和不同电压等级输电线路组成的网络。电力系统：由发电机、变压器、输电线路以及用电设备（或发电厂、变电所、输配电线路以及用户），按照一定的规律连接而组成的统一整体。发电厂：生成电能变电所：变换和分配电能输配电线路：输送电能用户：消费电能动力系统：在电力系统的基础上，把发电厂的动力部分（例如火力发电厂的锅炉、汽轮机和水力发电厂的水库、水轮机以及核动力发电厂的反应堆等）包含在内的系统。第七期培训班讲义二、电力系统的基本知识电力系统构成的六要素：发电、输电、变电、配电、用电以及保证设备和电力系统安全可靠、优质、经济运行的管理、监视和控制手段、这些手段是指继电保护、安全稳定控制装置、自动化系统和通信系统。发电厂：火电、水电、核电、风电、太阳能等等线路：输电线路和配电线路，区别：高压和低压、保护、安全距离等等。变电所：升压变电所、降压变电所。第七期培训班讲义二、电力系统的基本知识超高压远距离输电网地方电力网区域电力网110kV~35kV~35kV500kV220kV110kV10kV水力发电厂火力发电厂变电所A：枢纽变电所C：地方变电所D：终端变电所B：中间第七期培训班讲义二、电力系统的基本知识电力网：按电压等级的高低、供电范围的大小的分类地方电力网：电压等级在35kV及以下，供电半径在20~50km以内区域电力网：电压等级在35kV以上（一般为110kV~220kV），供电半径超过50km，联系较多发电厂的网络超高压远距离输电网：电压等级为330kV~500kV的网络，其主要任务是把远处发电厂生产的电能输送到负荷中心，同时还联系若干区域电力网形成跨省、跨地区的大型电力系统变电所：按其在电力系统中的地位分类枢纽变电所：中间变电所：地区变电所：终端电站所：第七期培训班讲义二、电力系统的基本知识第七期培训班讲义二、电力系统的基本知识▉枢纽变电所枢纽变电所位于电力系统的枢纽点，汇集多个电源，连接电力系统高压和中压的几个部分，这种变电所一旦停电，将造成大范围停电，引起系统解列，甚至整个系统瘫痪。因此，枢纽变电所对电力系统运行的稳定和可靠性起着重要作用。▉中间变电所中间变电所汇集2～3个电源和若干线路，高压侧起交换功率的作用，或使长距离输电线路分段，同时降压对一个区域供电。这样的变电所在系统中主要起中间环节的作用，故称中间变电所。全所停电后，将引起区域电网的解列。▉地区变电所和终端变电所地区变电所:地区变电所的电压等级一般为110～220kV，主要向一个地区用户供电，是一个地区或一个中小城市的主要变电所，一旦停电，将造成该地区或城市供电的紊乱，甚至中断供电。终端变电所:终端变电所位于配电线路的末端，接近负荷处，电压等级一般为35～110kV，经降压后直接向用户供电。降压后的电压一般为10kV和0.4kV，分别向不同的用户供电。第七期培训班讲义二、电力系统的基本知识一次设备及一次系统一次设备有：发电机、变压器、断路器、隔离开关、电抗器、电力电缆以及母线、输电线路等。由这些设备按一定规律相互连接构成的电路称为一次接线或一次系统，它是发电、输变电和配电的主体。二次设备及二次系统二次设备包括监察测量仪表、控制及信号器具、继电保护装置、自动装置、远动装置等。这些设备通常是由电流互感器、电压互感器、蓄电池组或厂（所）用低压电源供电。表明二次设备互相连接关系的电路称为二次接线或二次系统。第七期培训班讲义二、电力系统的基本知识1.2电力系统的特点▲电能不能大量存储：电能的生产、变换、输送、分配和使用是同时进行的。P发P用＋P频率fQ发Q用＋Q电压V▲过渡过程十分短暂：控制操作自动化程度高。必须借助自动装置对电力系统进行控制：继电保护装置、远动装置、减载装置、同期装置、励磁装置、▲电能生产与国民经济各部门和人民生活有着极为密切的关系：社会政治经济影响巨大。负荷分类：一类负荷、二类负荷、三类负荷第七期培训班讲义二、电力系统的基本知识1.3电能的质量指标频率：频率偏差是电力系统实际基波频率偏离标称频率的程度。即：额定频率：50Hz（国外：50或60Hz）频率偏差：±0.2Hz（≥3000MW系统）±0.5Hz（＜3000MW系统）国外：±(0.1~0.2)Hz或±0.5Hz波形：质量标准：正弦波电压和电流谐波的危害与抑制：评价供配电系统电能质量的主要指标（1）电压偏差。（2）电压波动和闪变。（3）三相电压不对称度。（4）谐波。（5）频率偏差。Nfff第七期培训班讲义二、电力系统的基本知识电压为使互联的各电气设备都能运行在较有利的电压下，各设备的额定电压应相互配合。一般把电力线路和用电设备的额定电压称为系统（网络）的额定电压UN（线电压），常包括3，6，10，35，110，220，330，500KV。平均额定电压（3.15，6.3，10.5，37，63，115，230，345，525）国家标准GB156—93《标准电压》对电力系统标称电压和电气设备额定电压和电器设备最高电压作了规定。220（380）,380（660），3（3.6）,6（7.2）,10（12）,20（24）,35（40.5）,110（123/126）,220（245/252）第七期培训班讲义二、电力系统的基本知识1.3电能的质量指标名称允许限值说明供电电压允许偏差35kV及以上为正负偏差绝对值之和不超过10%；10kV及以下三相供电为7%；220V单相供电为+7%，-10%衡量点为供用电产权分界处或电能计量点电压允许波动和闪变1．电压波动：10kV及以下2.5%;35kV~110kV为2%；220kV及以上1.6%2．闪变V10：对照明要求较高,0.4%(推荐值);一般照明负荷,0.6%(推荐值)衡量点为电网公共连接点(PCC)，取实测95%概率值；给出闪变电压限值和频度的关系曲线，可以根据电压波动曲线查得允许值，并给出算例；对测量方法和测量仪器作出基本规定三相供电电压允许不平衡度正常允许2%，短时不超过4%；每个用户一般不得超过1.3%各级电压要求一样；衡量点为PCC，取实测95%概率值或日累计超标不超过72min，且每30min中超标不超过5min；对测量方法和测量仪器作出规定；提供不平衡度算法电压质量标准：第七期培训班讲义二、电力系统的基本知识电力变压器额定电压/kV电力系统额定电压/kV发电机额定电压/kV一次绕组二次绕组电气设备最高电压/kV33.153及3.153.15及3.33.666.306及6.306.3及6.67.21010.5010及10.510.5及11.012-13.8013.80--15.7515.75--18.018.0-2020.020.0-24-22.022.0--24.024.0-353538.540.560606672.5110110121126220220242252330330363363500500550550750--8001.4电力系统的电压等级第七期培训班讲义二、电力系统的基本知识发电机：1.05UN变压器：一次绕组：一般UN，与发电机直接相连时1.05UN。二次绕组：一般1.1UN，短路电压较小的变压器或直接与用户相连时可为1.05UN。变压器的高压绕组常设计有分接头，如：抽头变比为5％，2.5%,0％，－2.5％,-5%,指相对于该侧绕组额定电压UN的偏移百分数。第七期培训班讲义二、电力系统的基本知识具体说明：1、用电设备的容许电压偏移一般为±5%；2、沿线路的电压降落一般为10%；3、在额定负荷下，变压器内部的电压降落约为5%。电力网络中电压分布采取的措施：1.取用电设备的额定电压为线路额定电压，使所有设备能在接近它们的额定电压下运行；2.取线路始端电压为额定电压的105%；3.取发电机的额定电压为线路额定电压的105%；4.变压器分升压变和降压变考虑一次侧接电源，取一次侧额定电压等于用电设备额定电压；二次侧接负荷，取二次侧额定电压等于线路额定电压。第七期培训班讲义二、电力系统的基本知识变压器的电压等级升压变压器（例如35/121，10.5/242）二次侧（高压侧）接线路始端，向负荷供电，相当于发电机，应比线路的额定电压高5%，加上变压器内耗5%，所以二次侧额定电压等于用电设备的额定电压110%。直接和发电机相联的变压器一次侧额定电压等于发电机的额定电压即105％UN；一次侧（低压侧）接电源，相当于用电设备，一次侧额定电压等于用电设备的额定电压UN；降压变压器（110/38.5，220/38.5）一次侧（高压侧）接线路末端，相当于用电设备，一次侧额定电压等于用电设备的额定电压；二次侧（低压侧）向负荷供电，相当于发电机，应比线路的额定电压高5%，加上变压器内耗5%，所以二次侧额定电压等于用电设备的额定电压110%。第七期培训班讲义二、电力系统的基本知识例1-1标出图中各元件的额定电压10.510.5/24210.5/3.15220/121/38.535/6.6GDIT-110kV220kV110kVT-4T-235kV3kVT-36kV第七期培训班讲义二、电力系统的基本知识1.5电力系统接线和输变电网络接线电力系统接线地理接线图：表明各发电厂、变电所的相对地理位置和它们之间的联接关系电气接线图：表明电力系统中各主要元部件之间和厂所之间的电气联接关系输变配电网络接线无备用：单回路放射式、干线式和链式网络等，每一负荷只能靠一条线路获得电能，又称开式网络。有备用：双回路式、单环式、双环式和两端供电式等，每一个负荷点至少可以通过两条线路从不同方向取得电能，又称闭式网络。输电网配电网：电力系统中直接与用户相连的网络称配电网）由配电变电所、高压配电线（1kV及以上)、配电变，低压配电线（1kV及以下)、以及相应的控制保护设备，配变到用户接户线间的网络称配电网。第七期培训班讲义二、电力系统的基本知识1.无备用接线：负荷点只能沿唯一的路径取得电能包括：放射式、干线式、树状网络特点：简单、设备费用较少、运行方便。但是供电的可靠性比较低。（a）放射式网络（b）干线式网络（c）树状网络无备用网络第七期培训班讲义二、电力系统的基本知识有备用接线：每个负荷至少能从两个不同供电回路取得电能的网络。包括：双回路供电网络、双端供电网络和环网。特点：可靠性显著提高；但设备费用增加较多且运行调度复杂。（a）双回路放射式（b）环形网络有备用网络（c）两端供电网络2a13第七期培训班讲义二、电力系统的基本知识输电网络接线方式的选择：电厂距离负荷远——双回路、多回路电厂距离负荷较近——环形网络大电源向受端电网送电密集型电网串联型电网城市环网第七期培训班讲义二、电力系统的基本知识U1IU2SZS=√3U2II∝（U1－U2）/Z传输功率S、电压等级U、输电距离l之间的关系S＝Const，l∝U2l＝Const，S∝U2第七期培训班讲义二、电力系统的基本知识配电网络地区变电所用户地区变电所电压等级：0.4～35kV接线方式选择：三级负荷——无备用接线方式一二级负荷——有备用接线方式一次配电网（配电变电所到配电变之间的网络、二次配电网（配电变二次引出线到低压用户入户间的网络）、特殊配电网（电气化铁道交流牵引电网，单相或两相。第七期培训班讲义二、电力系统的基本知识1.6电力系统中性点的运行方式如何实现工作接地电气设备（电力变压器、电压互感器或发电机）的中性点接地——又称为电力系统中性点接地。电力系统的中性点：星形连接的变压器或发电机的中性点。