1-认识电力系统

学习电力系统的基本知识广东水利电力职业技术学院学习情境1主讲人：容亮LOGO2目录认识电力系统1计算短路电流3认识电弧4了解中性点运行方式2LOGO项目一：认识电力系统3LOGO学习目标了解电力系统的构成；能够比较电力系统、电力网、动力系统之间的异同之处。4LOGO5目录电力系统的基本组成1.1电力系统运行的特点及运行要求1.2认识电力系统1电力系统的额定电压1.3LOGO目录6电力系统的基本组成1.11.发电厂2.变配电所3.电力网4.电能用户LOGO基本概念电力系统=发电厂+变电所+电力网+电能用户动力系统=电力系统+动力装置电力网络=输配电线路+变电所7LOGO动力系统、电力系统、电网示意图8LOGO发电厂发电厂是将一次能源转化为二次能源的工厂。9化学能水能核能火力发电厂水力发电厂核能发电厂电能LOGO1.火力发电厂利用煤、石油、天然气燃烧使汽轮机转动。分为：凝汽式发电厂（专供发电）热电厂（发电兼供热）如黄埔电厂：4台12.5万kVA2台30万kVA机组1号~4号机烧油5号、6号机烧煤10化学能热能机械能电能LOGO火电厂生产过程示意图11LOGO2.水力发电厂利用水的落差、流量使水轮机转动优点：生产过程简单、污染小、发电成本低；缺点：建设投资大、工期长、受气候、水文条件影响大，分丰水期和枯水期。12水能机械能电能LOGO广东封开江口水电站13LOGO3.核能发电厂利用铀或钚在反应堆核裂变使汽轮机转动。如：浙江秦山核电站（2*60万kW）广东大亚湾核电站（2*90万kW）广东阳江核电站（2*90万kW）14核能机械能电能LOGO核能发电厂特点消耗燃烧少——例如容量为50万kW的火电厂，需煤燃料150万吨/年;而容量为50万kW的核电厂，需铀燃料20吨/年。燃烧时不需要空气助燃容量越大越经济有放射性污染15LOGO大亚湾核电站16我国第一座大型商用核电站——深圳大亚湾核电站我国第四代核电站——田湾核电站LOGO4.潮汐能发电站潮汐能是地球在自转过程中，海水受月流重力牵引产生的。还有小部分潮汐是受太阳引力牵引形成的。海水涨落的周期为12小时25分钟，同时在海底造成三角流。世界最大的潮汐发电站：法国北部LaRance河，Pe=240MW。世界最高的潮汐发电站：加拿大Fundy高达39英尺Pe=20MW。世界首座海底潮汐发电站：挪威北部KvalsundPe=300KW（无生态污染，无噪音、不占地）投资1亿美元。17LOGO4.潮汐能发电站18中国第一座双向潮汐电站——温岭江夏潮汐发电站法国LaRance潮汐发电站LOGO5.风力发电厂19亚洲最大的风力发电厂——新疆达坂城风力发电厂LOGO目录20电力系统的基本组成1.11.发电厂2.变配电所3.电力网4.电能用户LOGO变电所变电所又称变电站，它是联系发电厂和电能用户的桥梁，它的任务是接受电能、变换电压和分配电能，即受电——变压——配电。按变电所的性质和任务分为：升压变电所降压变电所按变电所在电网中的地位和作用分为：枢纽变电所中间变电所地区变电所终端变电所21LOGO变电所升压变电所：低压高压，一般在发电厂附近。降压变电所：高压低压，一般靠近负荷中心。枢纽变电所：220~1000kV35~110kV，位于大用电区或大城市附近，从超高压输电网或发电厂受电，供给该区域用户或大型工业企业用电。22LOGO变电所中间变电所：交换功率或分段长距离高压输电，高压侧电压等级220~330kV。地区变电所：110kV~220kV10~110kV，从枢纽变电所受电，对市区或地区供电。终端变电所：接近负荷中心，高压侧35~110kV，降压后直接向用户供电。23LOGO目录24电力系统的基本组成1.11.发电厂2.变配电所3.电力网4.电能用户LOGO电网按用途分为：输电网配电网按电压分为：低压网（1kV以下）中压网（1~10kV）高压网（35~220kV）超高压网（330~750kV）特高压网（1000kV以上）25LOGO电网按结构特征分为：分开式：用户只能从单方向得到供电。闭式：用户可从两个或两个以上方向得到供电26LOGO目录27电力系统的基本组成1.11.发电厂2.变配电所3.电力网4.电能用户LOGO电能用户电能用户又称电力负荷。在电力系统中，一切消费电能的用电设备均称为电能用户。按电流分为：直流设备交流设备按电压分为：低压设备（1kV以下）高压设备（1kV以上）按频率分为：低频（50Hz以下）、工频（50Hz）中、高频（50Hz以上）设备按用途分为：动力用电、电热用电、照明用电、试验用电、工艺用电设备。28LOGO电能用户按重要性分为：Ⅰ类用户：若停止供电，会带来人身危险，设备损坏，产生大量废品，长期破坏生产秩序给国民经济带来巨大的损失或造成重大的政治影响。Ⅱ类用户：对这类负荷停止供电，会造成大量减产城市公用事业和人民生活受到影响等。Ⅲ类用户：短时停电不会造成严重后果的用户，如工厂附属车间、小城镇、小加工厂。29LOGO30目录电力系统的基本组成1.1电力系统运行的特点及运行要求1.2认识电力系统1电力系统的额定电压1.3LOGO目录31电力系统运行的特点及运行要求1.21.电力系统运行的特点2.电力系统运行的基本要求LOGO电力系统运行的特点（1）电能难以储存生产、分配、输送、再分配、使用必须在同一时刻完成。供电与用电的不平衡，系统运行的稳定性就会遭到破坏，甚至发生事故。（2）正常输电过程和故障过程都非常迅速传播速度为光速（300000km/s）。32LOGO电力系统运行的特点（3）电力系统的地区性特点较强，组成情况不尽相同系统规划设计与运行管理时应从实际出发，针对各个系统的特点来分别进行。（4）电能生产与国民经济、人民生活的关系密切电能供应的中断或不足，将直接影响生产，造成人民生活秩序的紊乱，甚至会酿成极其严重的社会性灾难。33LOGO目录34电力系统运行的特点及运行要求1.21.电力系统运行的特点2.电力系统运行的基本要求岗位技能：电能质量的提高方法LOGO电力系统运行的基本要求（1）保证供电的可靠性Ⅰ类用户：两路以上相互独立的电源供电。Ⅱ类用户：专用供电线路，也可采用双回路供电。供电不足时，切除Ⅲ类用户的用电负荷，以保证Ⅰ、Ⅱ类用户的用电。35LOGO电力系统运行的基本要求（2）保证电能的良好质量一般以频率、电压和波形来衡量。36频率质量电压降落电压损耗电压偏差电压波动与畸变电压质量%710kV以下%1035kV及35kV以上%10-%7照明用户电网装机容量在3000MW以上3000MW以下电力系统非正常情况Hz2.0Hz5.0Hz0.1LOGO电力系统运行的基本要求用户对供电质量的基本要求：安全、可靠、优质、经济电压主要取决于无功功率的平衡。频率主要取决于有功功率的平衡。可通过调频、调压和无功补偿等措施来保证频率和电压的稳定。电力系统的供电电压（或电流）的波形为严格的正弦形。37LOGO电力系统运行的基本要求（3）保证电力系统运行的稳定性合理地配置系统参数；自动装置灵敏可靠；合理调度；快速果断地处理事故。（4）保证电力系统运行的经济性一次能源消耗率、厂用电率和线损率三个指标。合理规划设计；对整个系统实施最佳经济调度。38LOGO39目录电力系统的基本组成1.1电力系统运行的特点及运行要求1.2认识电力系统1电力系统的额定电压1.3LOGO目录40电力系统的额定电压1.31.额定电压的分类2.电气设备额定电压的确定3.选择额定电压考虑的因素LOGO额定电压的分类第一类额定电压100V以下：1.5V、3V、6V、12V、24V、36V、48V等。主要用于：安全照明、蓄电池及用电设备的操作电源。第二类额定电压100～1000V之间：110V、220V、380V、440V、660V等。主要用于：日常生活、低压电器设备。第三类额定电压1000V以上。41LOGO第三类额定电压电网和用电设备额定电压/kV发电机额定电压/kV电力变压器额定电压/kV一次绕组二次绕组33.153及3.153及3.1566.36及6.36及6.31010.510及10.510.5及11-13.8，15.75，18，2013.8，15.75，18，20-35-3538.560（用于东北电网）-6066110-110121220-220242330（用于西北电网）-330363500-50055075075082510001000110042LOGO目录43电力系统的额定电压1.31.额定电压的分类2.电气设备额定电压的确定3.选择额定电压考虑的因素LOGO电气设备额定电压的确定44线路首尾两端电压平均值与同级电力线路相同比同级电力线路高5%电压损耗LOGO电力变压器额定电压的确定45（1）一次绕组与发电机相同与同级电力线路相同LOGO电力变压器额定电压的确定46（2）二次绕组补偿变压器本身二次绕组阻抗电压降5%+补偿线路电压损耗5%=10%只需考虑补偿变压器本身二次绕组阻抗电压降5%LOGO例题试确定下图中电力变压器T1和T2的一次、二次绕组的额定电压。47LOGO例题解：1.对T1变压器：（1）一次绕组：其一次绕组直接和发电机相连，额定电压应与发电机额定电压相同，为10.5kV。48LOGO例题1.对T1变压器：（2）二次绕组：变压器二次侧供电线路很长，二次绕组额定电压不仅考虑本身二次绕组5％的阻抗电压降，而且要考虑二次电压要满足线路首端高于线路额定电压的5％，在此题中由于线路的额定电压是35kV，所以额定电压为35kV×10%=38.5kV。49LOGO例题2.对T2变压器：（1）一次绕组：电力变压器连接在线路上，可以将电力变压器看作是线路上的用电负荷，因此其一次绕组的额定电压应与同级线路的额定电压相同，即35kV。50LOGO例题2.对T2变压器：（2）二次绕组：变压器二次侧供电线路不长时，只需考虑补偿变压器内部5％的阻抗电压降，高于其所接线路额定电压5％就可以，即0.38×5%=400V。51LOGO目录52电力系统的额定电压1.31.额定电压的分类2.电气设备额定电压的确定3.选择额定电压考虑的因素LOGO选择额定电压考虑的因素三相功率S和线电压U、线电流I之间的关系：𝑺=𝟑𝑼𝑰当S一定时，U↑→I↓减少线路上电能损失和电压损失，减少导线截面节约有色金属。对某一截面的线路：U↑→S↑，输送距离↑U↑→对设备绝缘性能要求↑，投资费用↑供配电电压的选择主要取决于用电负荷的大小和供电距离的长短。53LOGO各级电压电力线路合理的输送功率和输送距离线路电压/kV线路结构输送功率/kW输送距离/km0.38架空线≤0.1≤0.250.38电缆线≤0.175≤0.356架空线≤1≤106电缆线≤3≤810架空线≤25-2010电缆线≤5≤1035架空线2-1020-5066架空线3.5-3030-100110架空线10-5050-150220架空线100-500200-300330架空线200-600200-600500架空线150-850150-85054LOGO其他次要因素（1）负荷的功率因素（2）导线截面的大小（3）是否有大型用电设备等（4）电价制度55选择供电电压不能很简单的用一句话概括，但是在设计中尽量减小中间电压等级，这样一来就会取得比较好的经济效益。LOGO课后思考及练习1.发电厂和变电所的类型有哪些？2.分别说明发电厂的生产过程和变电所的作用。3.电能质量的衡量标准是什么？4.供电设备、用电设备和电力网的额定电压之间有什么关系？56