电力系统基础知识PPT

35kV ~ 水力发电厂 ~ 火力发电厂 6
1.1什么是电力系统？

电力网：
按电压等级分类： 低压网：电压等级在1kV以下； 中压网：1～10kV； 高压网：高于10kV、低于330kV； 超高压网：低于750kV； 特高压网：1000kV及以上。
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1.1什么是电力系统？

电力网：按电压等级的高低、供电范围的大 小的分类
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2 发电厂
2.1火力发电厂：将煤、油、天然气或其它燃料的化学能转换成电能的工厂。
主要由燃烧、汽水、电气系统三部分组成；可分为凝气式火电厂和热电厂两类
通常运行寿命25年。
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2 发电厂
2.2 核电厂：均采用原子核裂变时释放出来的能量发电。
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2 发电厂
2.3 水电厂：利用水能发电，可分为堤坝式、径流式（如葛洲坝）、抽 水畜能三类；水轮机组工作灵活，能迅速适应负荷急剧变化，一般从机 组启动、并网到带负荷只需几分钟即可完成；通常运行寿命50年。
1.1什么是电力系统？

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：
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1.2 电力系统的特点
▲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
发电
输电
变电
配电
用电
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1.1什么是电力系统？
发电厂 水轮机 发电机 水库 G ~ 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
电力网 电力系统 动力系统
M ~
M ~
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1.1什么是电力系统？
电力网：电力系统中各种电压的变电所及输配电线路组成的统一体 。 电力系统：由发电厂中的电气部分、各类变电所及输电、配电线路及各种类 型的用电设备组成的统一体，称为电力系统。具体组成如下： 发电厂：生产电能。 电力网：变换电压、传送电能。由变电所和电力线路组成。 配电系统：将系统的电能传输给电力用户。 电力用户：高压用户额定电压在1kV以上，低压用户额定电压在1kV以下。 用电设备：消耗电能。 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。
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分段断路器

适用范围

～ G
～ G

3 变电站的一次接线
3.3.3 单母线分段加装旁路母线接线
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1.3电能的质量指标

频率：

额定频率： 频率偏差： 国外：
50Hz（国外：50 或 60Hz） ±0.2Hz（≥3000MW系统） ±0.5Hz（＜3000MW系统） ±(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：对于电网、电力设备、通讯都会产生 负面影响；
电力系统工程基础
主要内容



1.概述 2.发电厂 3.变电站的一次接线 4.电力系统一次设备简介 5.变电站的二次接线 6.变电站综合自动化简介 7.配电管理系统DMS-组网结构
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1、概述----1.1什么是电力系统？
电 网 调 度 应用服务器
RTU
数据采集和传输
RTU RTU
单电源的发电厂和变 电所，且出线回路数 少，用户对供电可靠 性要求不高的场合。
W
适用范围

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3 变电站的一次接线
3.3.2 单母线分段接线

特点

WL1
WL2
WL3
WL4


QF1
减少母线故障或检修时的 停电范围。 断路器检修期间必须停止 该回路的供电。 母线分段的数目，通常以 2～3分段为宜，分段太多 增加了分段断路器。 6~10kV配电装置出线6回 及以上； 35kV出线数为4~8回； 110~220kV出线数为3~4 回。
☆电力系统之最：
类别 火电单机（MW） 水电单机（MW） 交流输电线路（kV） 直流输电线路（kV） 中国 600（900） 700～800 500 ±500 世界 1300 700～800 ＞1000 ±750
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1.5我国电力工业发展概况
2002年底全国发电装机容量达到3.56亿千瓦， 发电量达到16542亿千瓦时，均居世界第二位
▲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 Q发 Q用＋Q
频率f 频率表征电力系统有功功率的平衡 电压V 电压则表征该处无功功率的平衡
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1.2电力系统的特点

对电力系统运行的基本要求如下： （1）保证供电可靠性 （2）保证电能质量 （3）提高电力系统运行的经济性 （4）环境保护问题
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40.5 72.5 126 252 363 550 800
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1.4电力系统的额定电压及电压等级
U1 Z I U2 S S = √3U2I
我国规定的额定电压按电压高低及使用范围可分为三类： 第一类指100V及其以下的额定电压。主要用于安全动力、照明、蓄电池及特殊设备。 第二类指100～1000V之间的额定电压，其应用最广、数量最多。 第三类指1000V及其以上电压等级。电力系统的发、供、输、配、用电都采用该电压等 级。
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1.4电力系统的额定电压及电压等级
额定电压是由国家规定的一种标准电压，是电气设备设计时所依据的电压值。 在这一电压下工作时，电气设备的技术经济性能指标能够达到最佳状态，保证 长期可靠运行。
电力系统 额定电压 /kV 3 6 10 20 35 60 110 220 330 500 750 发电机 额定电压 /kV 3.15 6.30 10.50 13.80 15.75 18.0 20.0 22.0 24.0 电力变压器额定电压/kV 一次绕组 3 及 3.15 6 及 6.30 10 及 10.5 13.80 15.75 18.0 20.0 22.0 24.0 35 60 110 220 330 500 二次绕组 3.15 及 3.3 6.3 及 6.6 10.5 及 11.0 38.5 66 121 242 363 550 电气设备 最高电压 /kV 3.6 7.2 12
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。
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3 变电站的一次接线
283 变电ຫໍສະໝຸດ 的一次接线3.3 电气主接线的基本接线形式


有汇流母线：单母线、单母线分段，双母线，双母 线分段；增设旁路母线或旁路隔离开关，一倍半断 路器接线，变压器母线组接线等。 无汇流母线：单元接线、桥形接线、角形接线等。 几个基本概念：
~
220kV
3kV
(b) (d)
3kV
~
20kV
(c)
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3 变电站的一次接线
3.2 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
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2 发电厂
2.4 风力发电厂
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3 变电站的一次接线
3.1 电力系统的电气设备

输变电设备包括


变换电压的设备：如变压器。 接通和开断电路的开关电器：如断路器，隔离开关，熔断器等。 防御过电压，限制故障电流的电器：如避雷器、避雷针、避雷线、 电抗器。 无功补偿设备：如电力电容器，同步调相机，静止补偿器。 载流导体：如母线，引线，电缆，架空线。 接地装置；如变压器中性点接地、设备外壳接地、防雷接地等。
年 份 1949 1987 1995 2000 2001 装机容量（万 kW） 184.86 10000 21000 30000 35300（2003.2.18） 年发电量（亿 kWh） 43.1 4960 10000 13000 14780
☆年人均电量：
我国： 1000kW.h 中等发达国家： 7000kW.h 北欧、美国： 18000kW.h
运行特点：二次绕组不能开路 二次接线：单相接线；星形接线；不完全星形接线
A B C A B C A A A Ia L1 K1 L2 K2 A I b
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A B C
A
wh Ic
3 变电站的一次接线


电压互感器

运行特点：二次绕组不能短路 接线方式：
110kV
~ ~
220kV (a) 35kV
3kV

电气主接线
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发电厂和变电所中的一次设备，按照一定规律连接而成的电路， 也称电气一次接线或一次系统。
3 变电站的一次接线


输电线路 开关电器
高压断路器的基本参数
额定开断电流INbr、全开断时间tab、合闸时间ton 额定动稳定电流（峰值）ies、热稳定电流It、自动重合闸性能


电流互感器
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1.3电能的质量指标
电压质量标准：
名 称 供电电 压允许 偏差 允许限值 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% 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) 说 明