簡介:,1,電力系統(tǒng)基本知識,,2,一、電力系統(tǒng)組成由發(fā)電廠、輸配電線路、變電所、配電所和用電單位組成的整體稱為電力系統(tǒng)除火力發(fā)電廠、水電廠、核電廠外還有地?zé)嵴?、風(fēng)力電站、潮汐電站等等。,第一節(jié)電力系統(tǒng)概述,,,超高壓變電所,一次變電所,TPC,,69/138167KVA,,,,,,,,,,,,,,火力發(fā)電廠,,配電變電所,水力發(fā)電廠,核能發(fā)電廠,,二次變電所,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,發(fā)電系統(tǒng),,供電系統(tǒng),業(yè)務(wù)系統(tǒng),,,,,,,特高壓用戶161KV,,,,,,,,配電變電所,特高壓用戶69KV,高壓用戶22/11KV,低壓用戶220/110V,161/22KV,69/11KV,345/161KV,161/69KV,生產(chǎn),輸送,配售,,4,當(dāng)位于高處的水(具有位能)往低處流動時位能轉(zhuǎn)換為動能,此時裝設(shè)在水道低處的水輪機,因水流的動能推動葉片而轉(zhuǎn)動(機械能),如果將水輪機連接發(fā)電機,就能帶動發(fā)電機的轉(zhuǎn)動將機械能轉(zhuǎn)換為電能,這就是水力發(fā)電的原理,水力能,水力為最“傳統(tǒng)”的再生能源之一,水力發(fā)電技述也是再生能源中最成熟者。,能開發(fā)地區(qū)是有限的,但是,,5,提高供電可靠性減少系統(tǒng)的備用容量減少系統(tǒng)的峰谷差提高供電質(zhì)量有效利用水利等一次動力資源的作用,二、大型電力系統(tǒng)技術(shù)經(jīng)濟優(yōu)點,,6,提高中壓配電系統(tǒng)的容量降低了線路上的電壓損失增大了中壓配電網(wǎng)的供電半徑降低線損四、電力生產(chǎn)的特點同時性電能的生產(chǎn)、輸送、分配以及轉(zhuǎn)換為其他形態(tài)能量的過程,是同時進行的。電能不能大量儲存。集中性電力生產(chǎn)是高度集中的、統(tǒng)一的。適用性電能使用最方便,適用性最廣泛。先行性電力行業(yè)和交通運輸行業(yè)都是先行工業(yè)。,三、20KV中壓配電優(yōu)點,,7,五、負(fù)荷曲線,負(fù)荷曲線反映負(fù)荷隨時間變化規(guī)律的曲線。曲線包含面積代表這一段時間內(nèi)的用電量?!跋鞣逄罟取?,降低峰谷差,合理用電,,8,用電負(fù)荷是用戶在某一時刻對電力系統(tǒng)所需求的功率。一、用電負(fù)荷分類(一)一類負(fù)荷1中斷供電時將造成人身傷亡。2中斷供電將在經(jīng)濟上造成重大損失。3中斷供電時將影響有重大政治、經(jīng)濟意義的用電單位的正常工作。(二)二類負(fù)荷1中斷供電時將在經(jīng)濟上造成較大損失。2中斷供電時將影響重要用電單位的正常工作。(三)三類負(fù)荷凡不屬于一類和二類的用電負(fù)荷稱為三類負(fù)荷。,第二節(jié)用電負(fù)荷,,9,(一)一類負(fù)荷的供電要求1一類負(fù)荷由兩個獨立電源供電,當(dāng)一個電源發(fā)生故障時,另一個電源不應(yīng)同時受到損壞。2一類負(fù)荷中的特別重要負(fù)荷,除由兩個獨立電源供電外,還應(yīng)增設(shè)應(yīng)急電源,并不準(zhǔn)將其他負(fù)荷接入應(yīng)急供電系統(tǒng)。應(yīng)急電源有以下幾種(1)獨立于正常電源的發(fā)電機組,即與電網(wǎng)在電氣上獨立的電源,例如柴油發(fā)電機組等。,二、各類負(fù)荷的供電要求,,10,(2)供電網(wǎng)絡(luò)中獨立于正常電源的專用饋電線路。(3)蓄電池組。(二)二類負(fù)荷的供電要求二類負(fù)荷的供電系統(tǒng)宜采用雙回路線供電。兩回路線應(yīng)盡量引自不同變壓器或兩段母線。(三)三類負(fù)荷的供電要求三類負(fù)荷供電,一般不考慮特殊要求。,,11,作用變、配電所是電力網(wǎng)中的線路連接點,是用以變換電壓、交換功率和匯集、分配電能的設(shè)施。它主要由主變壓器、配電裝置及測量、控制系統(tǒng)組成,是電網(wǎng)的重要組成部分和電能傳輸?shù)闹匾h(huán)節(jié),對保證電網(wǎng)安全、經(jīng)濟運行具有舉足輕重的作用。分類根據(jù)其在系統(tǒng)中的位置、性質(zhì)、作用及控制方式等,可分為升壓變電所、降壓變電所、樞紐變電所、地區(qū)變電所、終端變電所,有人值班變電所和無人值班變電所。,第三節(jié)變、配電所,,12,二、變電所的主要電氣設(shè)備可分為一次設(shè)備和二次設(shè)備。1一次設(shè)備一次設(shè)備直接與電力線路相連接。主要有1)主變壓器用于升降電壓。2)高壓斷路器即可開斷負(fù)荷電流,也可開斷過載、短路電流。3)隔離開關(guān)用于隔離電源。4)電壓互感器將系統(tǒng)的高電壓轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗妷?,供保護和計量用。5)電流互感器將高、低壓系統(tǒng)的大電流按一定的比例轉(zhuǎn)換為標(biāo)的小電流。,,13,6熔斷器當(dāng)電路發(fā)生短路或過負(fù)荷時,熔斷器能自動切斷故障路,從而使電氣設(shè)備的到保護。7負(fù)荷開關(guān)用來不頻繁地接通和分?jǐn)嘈∪萘康呐潆娋€路和負(fù)荷,起到隔離電源的作用。2二次設(shè)備二次設(shè)備用于控制、保護一次設(shè)備,以及對一次電量參數(shù)進行測量的設(shè)備。,,14,(一)高壓配電所常用的電氣主接線1單電源的高壓配電所電氣主接線2雙電源的高壓配電所電氣主接線(二)總降壓變電所的電氣主接線1單臺變壓器的總降壓變電所主接線示例2雙電源兩臺變壓器的總降壓變電所主接線示例(三)用電區(qū)(或小型用戶)變電所的電氣主接線,二、變、配電所常用的電氣主線連接,,15,1有用戶總降壓變電所的用電區(qū)變電所電氣主接線示例2無用戶總變配電所得用電區(qū)或小型用戶變電所電氣主接線示例(1)高壓側(cè)采用隔離開關(guān)和熔斷器或跌落式熔斷器的變電所主接線(2)高壓側(cè)采用負(fù)荷開關(guān)和熔斷器的變電所主接線(3)高壓側(cè)采用隔離開關(guān)和斷路器的變電所主接線(4)雙臺變壓器的用電區(qū)變電所或小型用戶變電所電氣主接線,,16,電氣主接線圖的基本元素,,17,電氣主接線圖的基本元素,,18,電氣主接線圖的基本元素,,19,⑴單電源、單母線接線特點接線簡單;操作方便;投資節(jié)省。,(一)高壓配電所常用的電氣主接線,,20,特點一路電源工作,一路備用;也可以兩路電源同時工作;“先合后斷”原則接通電路時先合隔離開關(guān)后合斷路器,斷開電路時先斷開斷路器后斷隔離開關(guān)。,(2)雙電源、單母線接線,,21,供電容量大;用于供電回路多的站;供電可靠性高;運行靈活性大;投資高;操作步驟復(fù)雜;占地面積大,(3)單電源、雙母線接線,,22,雙母線接線解決了母線檢修檢修問題,(4)雙電源、雙母線接線,,23,電源進線35KV及以上用戶,往往需要兩級降壓,先經(jīng)總降壓變電所將電壓降低到10KV的高壓配電電壓,然后再用電區(qū)變電所再降壓到380/220V低壓。35KV電源進線1單臺變壓器結(jié)構(gòu)簡單,可靠性差,(二)總降壓變電所電氣主接線,,24,橋式接線形式,2雙電源兩臺變壓器,外橋式變壓器故障或檢修不影響線路運行,而線路影響變壓器,橋,,跨條,,,25,內(nèi)橋式線路不影響變壓器,變壓器故障或檢修影響線路,,,橋,跨條,,26,1有用戶總降壓變電所,(三)用電區(qū)(小型用戶)變電所的電氣主接線,,27,變壓器高壓側(cè)必須配置足夠的高壓開關(guān)設(shè)備對變壓器進行保護和控制(1)高壓側(cè)隔離開關(guān)熔斷器(跌落式熔斷器);低壓側(cè)低壓斷路器(自動空氣開關(guān))(2)高壓側(cè)負(fù)荷開關(guān)熔斷器(3)高壓側(cè)隔離開關(guān)斷路器投資高,但可靠性高,2無用戶總降壓變電所,,28,供電質(zhì)量指電能質(zhì)量和供電可靠性。電能質(zhì)量包括電壓、頻率和波形的質(zhì)量。供電可靠性是以供電企業(yè)對用戶停電的時間次數(shù)來衡量的。,第四節(jié)電能質(zhì)量,,29,電能質(zhì)量是指供給用電單位受電端電能的優(yōu)劣程度。電能質(zhì)量主要包括電壓質(zhì)量與頻率質(zhì)量兩部分。電壓質(zhì)量又分為電壓允許偏差、電壓允許波動與閃變、公用電網(wǎng)諧波、三相電壓允許不平衡度,電能質(zhì)量,,30,電壓質(zhì)量包括電壓允許偏差、電壓允許波動與閃變等內(nèi)容。(一)供電電壓允許偏差在某一時段內(nèi),電壓幅值緩慢變化而偏離額定值的程度,以電壓實際值和電壓額定值之差△U與電壓額定值UN之比的百分?jǐn)?shù)△U來表示,即代表檢測點上電壓實際值(V)UN代表△U(U-UN)/UN100式中U檢測點電網(wǎng)電壓的額定值(V)UN檢測點電網(wǎng)電壓的額定值(V),一、電壓,,31,我國國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定電壓偏差的允許值為1)35KV及以上供電電壓正負(fù)偏差之和不超過標(biāo)稱電壓的±5;2)10KV及以下三相供電電壓允許偏差為標(biāo)稱系統(tǒng)電壓的±7;3)220V單相供電電壓允許偏差為標(biāo)稱系統(tǒng)電壓的7、10。,,32,(二)電壓允許波動和閃變,1電壓允許波動在某一時間段內(nèi),電壓急劇變化而偏離額定值的現(xiàn)象,稱為電壓波動。電壓變化的速率大于1的,即為電壓急劇變化。電壓波動程度以電壓在急劇變化過程中相繼出現(xiàn)的電壓最大值UMAX和最小值UMIX之差與額定電壓之比的百分?jǐn)?shù)△U來表示,即△UUMAX-UMIX/UN100式中UN代表額定電壓(V)電壓波動是由于負(fù)荷急劇變動的沖擊性負(fù)荷所引起的。,,33,我國國家標(biāo)準(zhǔn)對電壓波動允許值規(guī)定為1)220KV及以上電壓波動允許值為16;2)35~110KV電壓波動允許值為2;3)10KV及以下電壓波動允許值為25。2電壓閃變周期性電壓急劇波動引起燈光閃爍,光通量急劇波動,而造成人眼視覺不舒適的現(xiàn)象,稱為閃變。要盡量設(shè)法減少電壓閃變現(xiàn)象。,,34,用戶供配電系統(tǒng)常用的電壓調(diào)整措施有1正確選擇變壓器的變比的電壓分接頭2降低系統(tǒng)阻抗原因電壓損耗與各元件阻抗成正比方法減少變壓級數(shù),增加線路導(dǎo)線截面3使三相負(fù)荷平衡4采取補償無功功率措施原因分析功率因數(shù)低,過多的無功功率傳輸導(dǎo)致無功損耗大,電壓損耗大提高功率因數(shù)并聯(lián)電容器5合理改變供電系統(tǒng)運行方式,(三)為了保證電壓質(zhì)量合乎標(biāo)準(zhǔn),往往需要裝設(shè)必要的無功補償裝置和采取一定的調(diào)壓措施。,,35,電網(wǎng)中發(fā)電機發(fā)出的正弦交流電每秒鐘交變的次數(shù),稱為頻率,或叫供電頻率。供電頻率偏差是以實際頻率和額定頻率之差△F與額定頻率FN之比的百分?jǐn)?shù)△F表示,即△FF-FN/FN100式中F代表實際供電頻率值(HZ)FN代表供電網(wǎng)額定頻率(HZ)電力系統(tǒng)頻率偏離額定值(我國技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定為50HZ)過大將嚴(yán)重影響電力用戶的正常工作。,二、頻率,,36,供電營業(yè)規(guī)則對于3000MW以上的電網(wǎng),△F士02HZ498502HZ對于3000MW以下的電網(wǎng),△F士05HZ對于非正常狀態(tài),△F士1HZ起因系統(tǒng)有功不足,頻率降低方法增加發(fā)電機輸出有功,拉路限電,維持整個電力系統(tǒng)有功平衡,,37,三、波形日常用的交流電是正弦交流電,正弦交流電的波形要求是嚴(yán)格的正弦波。當(dāng)電源波形不是嚴(yán)格正弦波時,它就有很多的高次諧波成分,諧波對電氣設(shè)備的危害很大,可使變壓器的鐵芯損耗明顯增加。諧波電流可使電力線路的電能損耗和電壓損耗增加。電網(wǎng)諧波的產(chǎn)生,主要在于電力系統(tǒng)中存在各種非線性元件。保證交流電波形是正弦波,必須遵守以下要求(1)要求發(fā)電機發(fā)出符合標(biāo)準(zhǔn)的正弦波形電壓。(2)要求在電能輸送和分配過程中,不應(yīng)使波形發(fā)生畸變。(3)還應(yīng)注意消除電力系統(tǒng)中可能出現(xiàn)其他諧波源的影響。,,38,(1)各類大功率非線性用電設(shè)備由容量較大的電網(wǎng)供電(2)對于大功率靜止整流設(shè)備可采取下列方法增加整流變壓器二次側(cè)的相數(shù)和增加整流器的整流脈沖。采用多臺相數(shù)相同的整流裝置,使整流變壓器的二次側(cè)有適當(dāng)?shù)南嘟遣睢0粗C波次數(shù)裝設(shè)分流濾波器。(3)選用高壓繞組三角形接線,低壓繞組星形接線的三相配電變壓器。(4)裝設(shè)靜止無功補償裝置,吸收沖擊負(fù)荷的動態(tài)諧波電流。,控制各類非線性用電設(shè)備所產(chǎn)生的諧波引起電網(wǎng)電壓正弦波形畸變,常采用下列措施,,39,一、短路的類型三相系統(tǒng)中發(fā)生的短路有三相短路、兩相短路、單相短路和兩相接地短路等基本類型。短路的常見原因有(1)設(shè)備長期運行,絕緣自然老化;(2)設(shè)備本身設(shè)計、安裝和運行維護不良;(3)絕緣材料陳舊;(4)因絕緣強度不夠而被電壓擊穿;(5)設(shè)備絕緣正常而被過電壓擊穿;(6)設(shè)備絕緣收到外力損傷;(7)工作人員由于未遵守安全操作規(guī)程而發(fā)生誤操作;,第五節(jié)電力系統(tǒng)短路概述,,40,二、短路的危害短路電流危害主要有以下幾個方面(1)短路電流通過導(dǎo)體時,使導(dǎo)體大量發(fā)熱,溫度急劇升高,從而破壞設(shè)備絕緣;同時,通過短路電流的導(dǎo)體會受到很大的電動力作用,可能使導(dǎo)體變形甚至損壞。(2)短路點的電弧可能都好會電氣設(shè)備的載流部分。(3)短路電流通過線路,要產(chǎn)生很大的電壓降,使系統(tǒng)的電壓水平驟降,引起電動機轉(zhuǎn)速突然下降,甚至損壞,嚴(yán)重影響電氣設(shè)備的正常運行。(4)短路可能造成停電,而且越靠近電源,停電范圍越大,給國民經(jīng)濟造成的損失也越大。,(8)誤將低電壓設(shè)備接入較高電壓的電路中;(9)電力線路發(fā)生斷線和倒桿事故;(10)鳥獸跨越在裸露的相線之間或相線與接地物體之間,或者咬壞設(shè)備導(dǎo)線的絕緣等。,,41,(6)不對稱的接地短路,其不平衡電流將產(chǎn)生較強的不平衡磁場,對附近的通信線路、電子設(shè)備及其他弱電控制系統(tǒng)產(chǎn)生干擾信號,使通信失真、控制失靈、設(shè)備產(chǎn)生誤操作。在供電系統(tǒng)的設(shè)計和運行中要進行短路電流計算,因為(1)選擇電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體時,需要短路電流校驗其動穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性,以保證在可能的最大短路電流時不至于損壞;(2)選擇和整定用于短路保護的繼電保護裝置時,需應(yīng)用短路電流參數(shù);(3)選擇用于限制短路電流的設(shè)備時,也需進行短路電流計算。三、限制短路電流方法目前在電力系統(tǒng)中,用得較多的限制短路電流的方法,(5)嚴(yán)重的短路故障若發(fā)生在靠近電源的地方,且維持時間較長,可使并聯(lián)運行的發(fā)電機組失去同步,嚴(yán)重的可能造成系統(tǒng)解列。,,42,短路計算的目的1)便于選擇電氣設(shè)備時進行動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定校驗,和斷路器的斷流能力校驗;2)便于繼電保護和自動裝置的整定計算;3)確定限流措施;4)對穩(wěn)定性研究提供依據(jù)三、限制短路電流方法目前在電力系統(tǒng)中,用得較多的限制短路電流的方法(1)選擇合適的接線方式(可將電網(wǎng)裂解運行)(2)采用分裂繞組變壓器好人分段電抗器;(3)采用線路電抗器(主要用于發(fā)電廠向電纜電網(wǎng)供電的610KV配電網(wǎng))(4)采用微機保護及綜合自動化裝置等。,,43,電力系統(tǒng)接地分為兩類工作接地和保護接地工作接地為了保證電氣設(shè)備在系統(tǒng)正常運行能正常工作而進行的接地接地配電變壓器或低壓發(fā)電機中性點通過接地裝置與大地相連,稱為工作接地。工作接地分為直接接地與非直接接地(包括不接地或經(jīng)消弧線圈、電阻接地)兩類。工作接地的接地電阻一般不超過4Ω,第六節(jié)電力系統(tǒng)接地概述,,44,第六節(jié)電力系統(tǒng)接地概述,一、中性點直接接地系統(tǒng)中性點直接接地是指電力系統(tǒng)中至少有一個中性點直接或經(jīng)小阻抗與接地裝置相連接。二、中性點不接地系統(tǒng)三、中性點經(jīng)消弧圈接地系統(tǒng)在中性點不接地系統(tǒng)中,當(dāng)發(fā)生單相接地故障時,流入大地的電流若過大,就會在接地故障點出現(xiàn)斷續(xù)電弧而引起過電壓。根據(jù)消弧線圈的電感電流對接地電容電流補償程度的不同,分為下列三種補償方式,,45,四、中性點經(jīng)電阻接地系統(tǒng)低電阻接地方式的主要特點在電網(wǎng)發(fā)生單相接地時,能獲得較大的阻性電流,直接跳開線路開關(guān),迅速切除單相接地故障,過電壓水平低,諧振過電壓發(fā)展不起來,電網(wǎng)可采用絕緣水平較低的電氣設(shè)備。,(1)全補償(2)欠補償(3)過補償,
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