电力系统工程基础

• （4）环境保护问题
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二、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
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二、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
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一、发电厂
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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一、发电厂
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。
二、输电线路
B 电缆线路
组成 1. 线芯 2. 绝缘层 3. 保护层 4. 电缆附件
线芯 绝缘层 保护层
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一、什么是电力系统？
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一、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。
• 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
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目录
第一部分 电力系统概述 第二部分 电力系统一设备简介 第三部分 电力系统二设备简介 第四部分 变电站综合自动化简介
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一、发电厂
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。
▲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 频率表征电力系统有功功率的平衡 • Q发 Q用＋Q 电压V 电压则表征该处无功功率的平衡
▲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
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二、输电线路
A 架空线路
跨越杆塔 用于特殊设施或与公路 、铁路、河流、电力、 弱电线路相互交叉跨越 ，并保证交叉跨越距离 符合设计规程的要求。
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二、输电线路
A 架空线路
分支杆塔 作用除同直线（耐张）杆塔 外，还要承受分支导线的垂 直、水平荷载和侧分支线方 向侧导线的全部拉力。用在 线路的分支处。
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一、发电厂
风力发电厂
感受元件 控制装置 防雷保护
发电 机
升速 装置
叶片
底板和外罩
改变方向的 驱动装置
控制保护 装置
变压器和 开关
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电缆
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一、发电厂
发电机：将其他形式能量（如热能、风能、核能、 动能、太阳能等）转换成为电能的设备
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二、南方电网及广东电网概况
2015年广东500kV电网接线示意图
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四、中国电力系统现状
广东电网是一个以500kV线路为骨干网架，以220kV线路为主体的大电网，
电网覆盖了广东21个地级市，是全国最大的省级电网，是南方电网的受端与
负荷中心。
目前已形成了以珠江三角洲地区为中心的500kV主干内环网，并以双回路辐
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二、输电线路
A 架空线路
组成： 1. 导线 2. 架空地线 3. 绝缘子串 4. 金具 5. 杆塔 6. 接地装置
绝缘子
避雷线 杆塔
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导线
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二、输电线路
A 架空线路
直线杆塔 直线杆塔承受导线、绝缘子 、金具、作业人员和工器具 等垂直荷重；承受侧面风压 荷重。用在线路直线段中间
一、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。 通常，将发电厂电能送到负荷中心的线路叫输电线路。负荷中心至各用户的线路叫 配电线路。负荷中心一般设变电站 。
38.5 66 121 242 363 550 -
电气设备 最高电压
/kV 3.6 7.2 12
24 40.5 72.5 126 252 363 550 800
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三、电力系统的额定电压及电压等级
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。
10
10.50
-
13.80
-
15.75
-
18.0
20
20.0
35
60
110
220
330
500
750
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电力变压器额定电压/kV
一次绕组 二次绕组
3 及 3.15 6 及 6.30 10 及 10.5
13.80 15.75 18.0 20.0
35 60 110 220 330 500 -
3.15 及 3.3 6.3 及 6.6 10.5 及 11.0
• （4）环境保护问题
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三、电能的质量指标
电压质量标准：
名称 供电电压允许偏差
电压允许波动和闪 变
三相供电电压允许 不平衡度
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) 正常允许 2%，短时不超过 4%； 每个用户一般不得超过 1.3%
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二、输电线路
A 架空线路
终端杆塔 终端杆塔的作用除承受导线 的垂直、水平荷载外，还要 承受顺线路方向全部导线的 拉力；其他所承受的力同转 角杆塔和耐张杆塔。用在线 路起始或终止的杆塔 。
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二、输电线路
A 架空线路
换位杆塔 中性点直接接地的电力网中， 当长度超过100km时，为了 使各相电感、电容相等，减少 对邻近平行通讯线路的干扰， 以平衡不对称电流而设置的换 位杆塔，即用来改变线路中三 相导线排列位置的杆塔。
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一、什么是电力系统？
电网调度
应用服务器
数据采集和传输
RTU
RTU
RTU
ห้องสมุดไป่ตู้
发电
输电
变电
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配电
用电
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一、什么是电力系统？
发电厂
变电所
水轮机 发电机 升压变压器 输电线路
水库
G~
变电所
用户
降压变压器 用电设备
电力网 电力系统 动力系统
M~ M~
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射延伸到粤北和粤东、粤西两翼。
通过11条500kV交流线路和5条500kV直流线路与广西、云南、贵州和华中
电网相联，通过4回400kV线路及多回132kV线路与香港中华电力系统互联，
通过4回110kV线路向澳门供电，通过2009年建成的500kV交流海底电缆与
海南电网联网。
广东电网负荷主要集中在经济发达的粤中地区（珠江三角洲地区），其负荷
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其他
玻璃绝缘子
合成绝缘子
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二、输电线路
A 架空线路
导线 传输负荷电流。为了提高传输 容量，用2、4、6根导线连起 来排列成正多边形作为一相导 线，称为分裂导线。 按材料可分为：铜线、铝线、 钢芯铝绞线和镀锌钢绞线等
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三、电能的质量指标
频率：
➢ 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：对于电网、电力设备、通讯都会产生负面
影响；
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三、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 发电机
额定电压 额定电压
/kV
/kV
3
3.15
6
6.30
二、输电线路
高压输电线路是用来传输电能的，按结构不同可分为架空输电线路 和电缆输电线路。
架空输电线路：将裸露线架设在电线杆上来进行电能的传输的。 电缆输电线路：将设在地下（埋在土中个、沟中、管道中等）用来进行 电能传送的。 电力线路按作用分，可分为输电线路和配电线路。 输电线路：500kV、220kV、110kV、35kV等。 配电线路：10kV、6kV、3kV、380V、220V等。
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二、输电线路
A 架空线路
耐张杆塔 同直线杆塔作用相同外，它 还要承受导线的水平张力和 施工紧线时产生的过牵引力 和不平衡张力，同时将线路 分成若干段，以加强线路的 机械强度，缩短事故范围。
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二、输电线路
A 架空线路 转角杆塔 作用除同耐张杆塔外，还承 受内角角平分线方向风力水 平荷载以及导线全拉力的合 力，用在线路转角处。
▲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 频率表征电力系统有功功率的平衡 • Q发 Q用＋Q 电压V 电压则表征该处无功功率的平衡
▲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
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四、中国电力系统现状
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四、中国电力系统现状
西电东送“8交8直” 500千伏通道（直流：贵广
2回，天广，云广等；交流：天 广4回，贵广4回）
形成西电东送、南北互 供和全国联网格局。
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四、中国电力系统现状
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约占广东电网总负荷的80％，粤东地区约占10％，粤西、粤北地区各约占4
％。
电力需求快速增长，负荷高度集中，珠江 三角州地区集中了全省约80％的负
荷，但该地区电网和电源发展阻力大；
电网结构紧密、短路电流水平高；
电网建设日趋困难；
外区送电规模大、强直弱交送电，系统日益复杂；
供电可靠性要求高、停电损失越来越大。
电力系统工程基础
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第一部分 电力系统概述 第二部分 电力系统一设备简介 第三部分 电力系统二设备简介 第四部分 变电站综合自动化简介
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目录
第一部分 电力系统概述 第二部分 电力系统一设备简介 第三部分 电力系统二设备简介 第四部分 变电站综合自动化简介