变配电基础知识

变配电基础知识开关厂四、电气安全基础知识三、天然气装置供电概述二、变配电系统中的常见设备一、电力系统的基础知识一、电力系统的基础知识电力系统的定义1发电厂2电力网3变配电系统4一次系统与二次系统5电能是由发电厂生产的。发电厂一般建在燃料、水力丰富的地方，而和电能用户的距离一般又很远。为了降低输电线路的电能损耗和提高传输效率，由发电厂发出的电能，要经过升压变压器升压后，再经输电线路传输，这就是所谓的高压输电。电能经高压输电线路送到距用户较近的降压变电所，经降压后分配给用户应用。这样，就完成一个发电、变电输电、配电和用电的全过程。我们把连接发电厂和用户之间的环节称为电力网。把发电厂、电力网和用户组成的统一整体称为电力系统。电力系统定义——解释1电力系统是动力系统的一部分，由发电厂、变电站、输配电装置、电力网的线路和用户用电设备组成的（即发、变、输、配、用电）。电力系统定义——含义1~输电线路电能用户电力网电力系统发电机升压变压器降压变压器电力系统定义——结构图1电力系统热力系统动力系统发电厂变电站输配电装置电力网的线路用户用电设备热电厂动力管道用户用热设备动力系统由电力系统互相联系的发电厂、变电站、电力线路和用户用电设备，以及由热力系统互相联系的热电厂、动力管道和用户用热设备的总体叫动力系统。1）电力系统的同时性：发电，输电，用电即生产、输送、分配和消费是同时完成，不能大量储存。2）电力系统的整体性：发电厂，变压器，高压输电线路，配电线路和用电设备在电网中是一个整体，不可分割，缺少任一环节，电力运行都可能完成。3）电力系统的快速性：电能输送过程迅速，系统中发电机、变压器、电力线路和用电设备等的投入和撤除都是在一瞬间完成的，所以，系统的暂态过程非常短暂。4）电力系统的连续性：电能需要时刻的调整。5）电力系统的实时性：电网事故发展迅速涉及面大，需要时刻安全监视。6）电力系统的随机性：运行中负荷随机变化，随时会发生异常情况及事故。电力系统定义——运行特点1发电厂是生产电能的工厂，它把非电形式的能量转换成电能，它是电力系统的核心。根据所利用能源的不同，发电厂分为水力发电厂、火力发电厂、核能发电厂、风力发电厂、地热发电厂、太阳能发电厂等类型。发电厂——定义2它是利用水流的位能来生产电能的。当控制水流的闸门打开时，强大的水流冲击水轮机，使水轮机转动，水轮机带动发电机旋转发电。其能量转换过程是：水流位能→机械能→电能。发电厂——水力发电厂，简称水电站。2发电机转子水利发电机示意图进水出水推动旋转它是利用燃料的化学能来生产电能的。通常的燃料是煤，在火电厂，煤被粉碎成煤粉，煤粉在锅炉的炉膛内充分燃烧，将锅炉内的水加热成高温高压的蒸汽，蒸汽推动汽轮机转动，汽轮机带动发电机旋转发电。其能量的转换过程是：煤的化学能→热能→机械能→电能。发电厂——火力发电厂，简称火电厂。2火力发电机示意图它是利用原子核的裂变能来生产电能的。其生产过程与火电厂基本相同，只是以核反应堆代替了燃煤锅炉，以少量的核燃料代替大量的煤炭。其能量转换过程是：核裂变能→热能→机械能→电能。由于核能是巨大的能源，而且核电站的建设具有重要的经济和科研价值，所以世界上很多国家都很重视核电建设，核电在整个发电量中的比重正逐年增长。发电厂——核能发电厂，通常称核电站。2核电站运行原理图示利用风力的动能来生产电能的，它建在有丰富风力资源的地方。地热发电厂，就是利用地球内部蕴藏的大量地热来生产电能的，它建在有足够地热资源的地方。发电厂——风力发电厂2发电厂——地热发电厂2利用地热的热能来生产电能，建在具有地热资源的地方。西藏自治区羊八井地热电厂正在发电。是利用太阳光的热能来生产电能的。太阳能发电厂建在常年日照时间长的地方。发电厂——太阳能发电厂2电力网又称电网，是电力系统的一部分。由变电站、配电装置和各种不同电压等级的线路组成。通过它将电力输送和分配到用电的地方去。它是联接发电厂和电能用户的中间环节，由变电所和各种不同电压等级的电力线路组成。它的任务是将发电厂生产的电能输送、变换和分配到电能用户。电力网——定义3~输电线路电能用户电力网电力系统发电机升压变压器降压变压器1）电力线路：输送电能的通道，是电力系统中实施电能远距离传输的环节，是将发电厂、变电所和电力用户联系起来的纽带。2）变电所：接受电能、变换电压和分配电能的场所，一般可分为升压变电所和降压变电所两大类。电力网——电力线路和变电所3注：升压变电所是将低电压变换为高电压，一般建在发电厂；降压变电所是将高电压变换为一个合理、规范的低电压，一般建在靠近负荷中心的地点。G~G~G~G~G~地区变电所G~220~330kVG~G~大型水电站(或核电站)地区变电所6~10kV电网水电厂枢纽变电所220~330kV区域电网220~500kV超高压输电线6.3kV热电厂6kV220~380V220~330V6.3kV220/380V35~110kV用户变电所6~10kV配电线路车间变电所工厂总降压变电所35~110kV地方电网电力网按电压高低和供电范围大小分为区域电网和地方电网。区域电网的范围大，电压一般在220kV以上。地方电网的范围小，最高电压不超过110kV。电力网按其结构方式可分为开式电网和闭式电网。1）用户从单方向得到电能的电网称为开式电网；2）用户从两个及两个以上方向得到电能的电网称为闭式电网。电力网——划分3电力网——电力用户3电力用户是指电力系统中的用电负荷，电能的生产和传输最终是为了供用户使用。不同的用户，对供电可靠性的要求不一样。根据用户对供电可靠性的要求及中断供电造成的危害或影响的程度，我们把用电负荷分为三级，一级、二级和三级这三类负荷中，一级负荷一般应采用两个独立电源供电，其中的一个系统为备用电源。对特别重要的一级负荷，除采用两个独力电源外，还应增设应急电源。对于二级负荷，一般由两个回路供电,两个回路的电源线应尽量引自不同的变压器或两段母线。对于三级负荷无特殊要求，采用单电源供电即可。1）一级负荷：中断供电将造成人身伤亡并在政治、经济上造成重大损失的用电负荷。2）二级负荷：中断供电将造成主要设备损坏，大量产品被废，连续生产过程被打乱，需较长时间才能恢复从而在政治、经济上造成较大损失的负荷。3）三级负荷：不属于一级和二级负荷的一般负荷，即为三级负荷。电力网——电力用户分级3变配电系统——定义4变配电系统是变电系统和配电系统的总称。变电系统的作用主要是通过变压器对一次侧电压进行升高或是降低，再从二次侧输出。升高电压是为了在电能的远距离传输中降低损耗，如500KV高压输电等。降低电压则是为了在客户端相应电压级别负载的使用。如民用的220V，工业上常用的380v,660V,690V,1000V，6KV，10KV等等。变电系统的核心元件是各种电压变比的变压器，总之有电压改变的系统就是变电系统，有变压器的配电室也可称作变电室（站），或俗称叫配电室。一个用电系统中如果不存在电压的改变，就是配电系统。配电系统的核心元件是各种电流级别的开关。从一个大支路分成若干个小支路，一个大开关下面接驳若干个小开关，分给多个负载使用或再进行更多支路的分配。当然支路的电流会越来越小。配电室也称为开闭所。变配电系统——电气主接线4根据电能输送和分配的要求，表示主要电气设备相互之间的连接关系，以及本变电站(或发电厂)与电力系统的电气连接关系，通常以单线图表示。它主要是指在发电厂、变电所、电力系统中，为满足预定的功率传送和运行等要求而设计的、表明高压电气设备之间相互连接关系的传送电能的电路。电气主接线中有时还包括发电厂或变电站的自用电部分，常称作自用电接线。变配电系统——电气主接线图例4电路中的高压电气设备包括发电机、变压器、母线、断路器、隔离刀闸、线路等。它们的连接方式对供电可靠性、运行灵活性及经济合理性等起着决定性作用。一般在研究主接线方案和运行方式时，为了清晰和方便，通常将三相电路图描绘成单线图。在绘制主接线全图时，将互感器、避雷器、电容器、中性点设备以及载波通信用的通道加工元件（也称高频阻波器）等也表示出来。电气主接线又称电气一次接线图。北I-2甲线（星火一次变）北I-2乙线（星火一次变）北I-2II-4线（北二四注水变）35kV母联母联隔离插件83333号电容器组150kvar1号电容器室隔离柜8312丙烷制冷机5002号消防水变630kVA2号深冷变800kVA831183131号消防水变630kVA1号深冷变800kVA83158317软启动开关8317软启动隔离插件4号电容器组150kvar2号电容器组1000kvar83331号主变低压侧2号主变低压侧8336Ⅰ段电压互感器10KVI段母线10KVII段母线母联隔离插件83032号避雷器8308Ⅱ段电压互感器83068310备用2号主变低压侧隔离插件83028301号主变8302831683148337Ⅱ段电压互感器83352号主变高压侧83328339号进线2号进线北I-2II-4线35kVII段母线35kVI段母线10kV母联开关83091号避雷器8307Ⅰ段电压互感器8305电容器83031号主变低压侧隔离插件8301号主变83341号主变高压侧8331一次系统与二次系统——定义5一次系统：是由发电机、送电线路、变压器、断路器等发电、输电、变电、配电等设备所组成的系统。它是电力系统的主体，其功能是将发电机所发出的电能，经过输变电设备，逐级降压送到配电系统，而后再由配电线路把电能分配到用户。二次系统：是由继电保护、安全自动控制、系统通讯、调度自动化、DCS自动控制系统等组成的系统。它是电力系统不可缺少的重要组成部分，实现了人与一次系统的联系监视、控制，使一次系统能安全经济地运行。按性质分交流电流回路、交流电压回路和直流回路三种。按系统用途分测量仪表回路、继电保护和自动装置回路，开关控制和信号回路，开关和刀闸电气闭锁回路和操作电源回路。一次系统与二次系统——设备5一次设备：是指直接用于生产、输送和分配电能的生产过程的高压电气设备。它包括发电机、变压器、断路器、隔离开关、自动开关、接触器、刀开关、母线、输电线路、电力电缆、电抗器、电动机等。由一次设备相互连接，构成发电、输电、配电或进行其他生产过程的电气回路称为一次回路或一次接线系统。二次设备：是指对一次设备的工作进行监测、控制、调节、保护以及为运行、维护人员提供运行工况或生产指挥信号所需的低压电气设备。如熔断器、控制开关、继电器、控制电缆等。由二次设备相互连接，构成对一次设备进行监测、控制、调节和保护的电气回路称为二次回路或二次接线系统。配电装置一般分为：1、户内配电装置2、户外配电装置二、变配电系统中的常见设备户内配电装置是将常规的断路器、隔离开关、接地刀闸、电压互感器、电流互感器等电气设备安装在耐火的建筑内，并以金属导体将各个电气设备适当连接起来，构成一个整组的配电装置。户外配电装置则是把上述单个电气设备安装于露天一定高度的架构上或地面上，周围以遮拦隔开以免人员触及带电部位，然后用裸露的导体把各个电气设备连接起来，成为一个整组的配电装置。二、变配电系统中的常见设备变压器1断路器（开关）2隔离开关（刀闸）3避雷器4电容器和电抗器5继电保护装置6直流系统7互感器8变压器是一种电能转换装置，它以相同的频率，但往往是不同的电压和电流把能量从一个或多个电路转换到另一个或多个电路中去，它由铁芯和绝缘铜线或铝线绕组组成。变压器——定义1按绕组分：1）隔绝型变压器：两个绕组在机械结构上是相互隔离的，而在电气上是彼此绝缘的。2）自耦变压器：只有一个绕组，带有一个或多个抽头，用来获得不同的电压值。变压器——类型1按调压方式分：1、无激磁调压变压器。2、有载调压变压器。按用途分：1）电力变压器：用于电力系统中升压或降压。供输电、配电、厂用电、站用电等使用。2)试验用变压器：产生高电压，试验电气设备用。3）测量变压器：如电压互感器、电流互感器，供连接仪表和继电器用。4)调压器：用以改变电源来的电压满足特殊设备的需要。5)其它变压器：如电炉变、整流变、电焊变