2023電力系統(tǒng)基礎(chǔ)知識

電力系統(tǒng)基礎(chǔ)知識課程說明知識目標了解電網(wǎng)及超高壓輸電公司概況;掌握一二次設(shè)備的作用及分類。課程依據(jù)《電力安全工作規(guī)程》《電氣操作導(dǎo)則》《XX換流站運行規(guī)程》授課對象變電、輸電專業(yè)新入企員工Contents目錄020304輸電主設(shè)備簡介輸電新技術(shù)簡介01電力生產(chǎn)簡介電網(wǎng)及超高壓輸電公司概況一、電力生產(chǎn)簡介電力生產(chǎn)把各種一次能源轉(zhuǎn)換成電能并輸送和分配到電力用戶?！拔覀儾簧a(chǎn)能源，我們只是大自然的搬運工！”生物質(zhì)能地熱能潮汐能太陽能核能風能水能能源非化石能源化石能源天然氣石油煤炭一、電力生產(chǎn)簡介由發(fā)電、輸電、配電和用電等環(huán)節(jié)組成的電能生產(chǎn)與消費的系統(tǒng)。電力系統(tǒng)輸、配電線路+變電（換流）站=電網(wǎng)發(fā)電廠變電站輸電線路變電站配電線路用戶一、電力生產(chǎn)簡介發(fā)電廠把其他形式的能量轉(zhuǎn)變成電能發(fā)電廠火電廠水電廠核電站新能源電廠風電場太陽能電廠生物質(zhì)能電廠地熱能電廠潮汐能電廠發(fā)電裝機容量比例圖（截至2015年底）一、電力生產(chǎn)簡介發(fā)電廠●火電廠將燃料（煤炭、石油、天然氣）燃燒加熱水生成蒸汽，蒸汽壓力推動汽輪機旋轉(zhuǎn)，汽輪機帶動發(fā)電機旋轉(zhuǎn)發(fā)電。一、電力生產(chǎn)簡介火電廠一、電力生產(chǎn)簡介發(fā)電廠●火電廠優(yōu)點選址靈活初期投資低受環(huán)境影響小，運行平穩(wěn)可靠缺點運行成本高運、維難度大環(huán)境污染嚴重啟、停等控制較慢一、電力生產(chǎn)簡介發(fā)電廠●水電廠從河流高處或水庫內(nèi)引水，利用水的壓力或流速沖動水輪機旋轉(zhuǎn)，水輪機帶動發(fā)電機旋轉(zhuǎn)發(fā)電。一、電力生產(chǎn)簡介水電廠一、電力生產(chǎn)簡介發(fā)電廠●水電廠優(yōu)點無污染水能可再生后期成本很低水能蘊藏總量大缺點建設(shè)困難固定資產(chǎn)投資大對地理環(huán)境要求高一、電力生產(chǎn)簡介發(fā)電廠●核電站控制核燃料裂變釋放能量，經(jīng)過反應(yīng)堆內(nèi)循環(huán)的冷卻劑，把能量帶出并傳輸?shù)藉仩t產(chǎn)生蒸汽以驅(qū)動渦輪機，帶動發(fā)電機發(fā)電。一、電力生產(chǎn)簡介核電站一、電力生產(chǎn)簡介發(fā)電廠●核電站優(yōu)點后期成本低無空氣污染核燃料能量密度大，燃料體積小缺點固定資產(chǎn)投資大排放廢熱多，熱污染嚴重放射性廢料，處置成本大故障造成放射污染后果嚴重一、電力生產(chǎn)簡介發(fā)電廠●風電場風力帶動風車葉片旋轉(zhuǎn)，透過增速機將旋轉(zhuǎn)的速度提升，促使發(fā)電機發(fā)電。一、電力生產(chǎn)簡介風電場一、電力生產(chǎn)簡介發(fā)電廠●風電場優(yōu)點無污染風能可再生基建周期短裝機規(guī)模靈活缺點成本較高占用大片土地不穩(wěn)定、不可控噪聲、視覺污染，影響鳥類一、電力生產(chǎn)簡介發(fā)電廠●太陽能電廠利用半導(dǎo)體材料的光電效應(yīng)，將太陽能轉(zhuǎn)換成電能一、電力生產(chǎn)簡介太陽能電廠一、電力生產(chǎn)簡介發(fā)電廠●太陽能電廠優(yōu)點資源隨處可得安全可靠，無污染可再生、無枯竭危險運維簡單、運行穩(wěn)定太陽能電池組件結(jié)構(gòu)簡單、易組合、擴容缺點建設(shè)成本高間歇性工作受氣候影響大能量轉(zhuǎn)換效率低能量密度低，占地面積大一、電力生產(chǎn)簡介發(fā)電廠●生物質(zhì)能電廠利用農(nóng)業(yè)、林業(yè)、工業(yè)廢棄物和城市垃圾等為原料，采取直接燃燒或氣化后燃燒等方式產(chǎn)生蒸汽，帶動汽輪機及發(fā)電機發(fā)電。一、電力生產(chǎn)簡介發(fā)電廠●潮汐能電廠通過出水庫，在漲潮時將海水儲存在水庫內(nèi)，以勢能的形式保存。在落潮時放出海水，利用高、低潮位之間的落差，推動水輪機旋轉(zhuǎn)，帶動發(fā)電機發(fā)電。一、電力生產(chǎn)簡介發(fā)電廠●地熱能電廠利用地下熱水和蒸汽為動力源，把地熱能轉(zhuǎn)換為機械能，再把機械能轉(zhuǎn)換為電能。一、電力生產(chǎn)簡介輸電系統(tǒng)變電（換流）站高壓輸電線路將發(fā)電廠發(fā)出的電能輸送到消費電能的地區(qū)（即負荷中心），或進行相鄰電網(wǎng)之間的電能互送，包括超（特）高壓輸電線路和變電（換流）站兩部分。一、電力生產(chǎn)簡介輸電系統(tǒng)發(fā)電廠變電站輸電線路變電站配電線路用戶一、電力生產(chǎn)簡介輸電系統(tǒng)●概念引入低壓電&高壓電低壓電：電壓≤1千伏（kV），如家庭用電高壓電：電壓＞1千伏（kV），如工業(yè)用電安全電壓：電壓＜36V，不致使人直接致死或致殘一、電力生產(chǎn)簡介一、電力生產(chǎn)簡介為什么用高壓輸電？在相同輸電功率的情況下，電壓越高，電流就越小，從而功率損耗低，輸電經(jīng)濟性好。原因1在相同輸電電流的情況下，電壓越高，輸送功率越大，減少線路走廊，節(jié)約土地資源原因2輸電系統(tǒng)普通公路高速公路一、電力生產(chǎn)簡介一、電力生產(chǎn)簡介一、電力生產(chǎn)簡介線路走廊架空輸電線路的路徑所占用的土地面積和空間區(qū)域。沿線路兩邊導(dǎo)線，向兩側(cè)伸展一定寬度的線路下方的帶狀區(qū)域。在該區(qū)域內(nèi)，允許公眾進入或從事基本農(nóng)業(yè)及其他受限的生產(chǎn)活動。輸電系統(tǒng)●概念引入一、電力生產(chǎn)簡介一、電力生產(chǎn)簡介輸電系統(tǒng)●概念引入頻率f交流電單位時間內(nèi)周期性變化的次數(shù)，單位是赫茲（Hz）歐洲、亞洲多國（英國、德國、中國等）美洲多國（美國、加拿大、巴西等）50Hz60Hz一、電力生產(chǎn)簡介交流電為什么是三相輸電系統(tǒng)相同尺寸的三相發(fā)電機比單相發(fā)電機的功率大，在三相負載相同的情況下，發(fā)電機轉(zhuǎn)矩恒定，有利于發(fā)電機的工作發(fā)電三相系統(tǒng)比單相系統(tǒng)節(jié)省傳輸線，三相變壓器比單相變壓器經(jīng)濟輸電三相電容易產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場使三相電動機平穩(wěn)轉(zhuǎn)動用電一、電力生產(chǎn)簡介交流輸電優(yōu)點建設(shè)成本低對環(huán)境影響小網(wǎng)架更靈活，配送電更方便發(fā)、輸、配、用電設(shè)備成熟輸電系統(tǒng)一、電力生產(chǎn)簡介直流輸電優(yōu)點輸送容量大、送電距離遠輸送功率的大小和方向可快速調(diào)節(jié)輸送功率相同時，線路造價低、線路損耗小限制短路電流、不存在系統(tǒng)穩(wěn)定問題，可實現(xiàn)電網(wǎng)非同期互聯(lián)輸電系統(tǒng)特高壓：輸送容量更大、送電距離更遠一、電力生產(chǎn)簡介交流輸電vs直流輸電輸電系統(tǒng)直流輸電&萬噸巨輪交流電網(wǎng)&深水港具有輸電和構(gòu)建網(wǎng)架的雙重功能，電力的接入、傳輸和消納十分靈活，是構(gòu)建電網(wǎng)的前提，也是電網(wǎng)安全運行的基礎(chǔ)。交流輸電直流輸電送電距離更遠、輸送功率更大，主要用于大型能源基地的送出，不能形成網(wǎng)絡(luò)。一、電力生產(chǎn)簡介輸電系統(tǒng)●概念引入變電站&換流站改變電壓的場所，在電力系統(tǒng)中實現(xiàn)變換電壓、接受和分配電能、控制電力的流向和調(diào)整電壓的功能。變電站換流站變換電流的場所，在高壓直流輸電系統(tǒng)中完成交流電與直流電相互變換。一、電力生產(chǎn)簡介配電系統(tǒng)發(fā)電廠變電站輸電線路變電站配電線路用戶一、電力生產(chǎn)簡介一、電力生產(chǎn)簡介配電系統(tǒng)一、電力生產(chǎn)簡介用電設(shè)備發(fā)電廠變電站輸電線路變電站配電線路用戶一、電力生產(chǎn)簡介用電設(shè)備照明用電電熱用電動力用電工藝用電Contents目錄020304輸電主設(shè)備簡介輸電新技術(shù)簡介01電力生產(chǎn)簡介電網(wǎng)及超高壓輸電公司概況Contents目錄020304輸電主設(shè)備簡介輸電新技術(shù)簡介01電力生產(chǎn)簡介電網(wǎng)及超高壓輸電公司概況三、輸電主設(shè)備簡介輸電系統(tǒng)示意圖電源側(cè)換流站負荷側(cè)換流站發(fā)電廠用戶輸電線路輸電線路三、輸電主設(shè)備簡介三、輸電主設(shè)備簡介一次/二次設(shè)備一次設(shè)備生產(chǎn)和轉(zhuǎn)換電能發(fā)電機、電動機接通和斷開電路斷路器、隔離開關(guān)、接觸器電氣一、二次設(shè)備間轉(zhuǎn)換電壓、電流互感器限制過電流、防御過電壓電抗器、避雷器載流導(dǎo)體輸電線、母線接地裝置三、輸電主設(shè)備簡介三、輸電主設(shè)備簡介一次/二次設(shè)備一次設(shè)備

輸電線路管母電流互感器避雷器三、輸電主設(shè)備簡介三、輸電主設(shè)備簡介工作站、測控柜、繼保及自動裝置、蓄電池等。

三、輸電主設(shè)備簡介一次/二次設(shè)備二次設(shè)備

運行人員工作站測控柜自動化裝置三、輸電主設(shè)備簡介一次/二次設(shè)備二次設(shè)備

工作站、測控柜、繼保及自動裝置、蓄電池等。

直流控制、保護裝置交流保護裝置三、輸電主設(shè)備簡介電源側(cè)換流站負荷側(cè)換流站發(fā)電廠用戶輸電線路輸電線路變壓器變壓器三、電力系統(tǒng)主要參數(shù)及主設(shè)備簡介變壓器●功能變換電壓,以利于功率的傳輸升高輸電電壓,減少線路損耗,提高經(jīng)濟性,從而遠距離送電。升壓變壓器把高電壓變?yōu)橛脩羲枰母骷壥褂秒妷?滿足用戶需要。降壓變壓器換流站交、直流變換的重要設(shè)備。換流變壓器三、電力系統(tǒng)主要參數(shù)及主設(shè)備簡介三、電力系統(tǒng)主要參數(shù)及主設(shè)備簡介變壓器●基本結(jié)構(gòu)變壓器繞組分接開關(guān)變壓器鐵芯三、電力系統(tǒng)主要參數(shù)及主設(shè)備簡介變壓器●基本結(jié)構(gòu)直流側(cè)套管冷卻裝置油枕交流側(cè)套管濾油機油箱控制柜表記三、電力系統(tǒng)主要參數(shù)及主設(shè)備簡介變壓器●主要技術(shù)參數(shù)變壓器高、低壓各側(cè)額定電壓之間的比值，表征電壓變換能力電壓比變壓器高、低壓各側(cè)長時間運行所能承受的工作電壓額定電壓變壓器在額定電壓、電流時連續(xù)運行所輸送的容量額定容量又稱“銅損”，表征變壓器額定運行工況下繞組損耗的能量短路損耗又稱“鐵損”，表征變壓器鐵芯損耗的能量額定容量三、電力系統(tǒng)主要參數(shù)及主設(shè)備簡介A相B相C相三、輸電主設(shè)備簡介電源側(cè)換流站負荷側(cè)換流站發(fā)電廠用戶輸電線路輸電線路換流閥換流閥三、電力系統(tǒng)主要參數(shù)及主設(shè)備簡介三、電力系統(tǒng)主要參數(shù)及主設(shè)備簡介換流閥●原理按既定時間順序打開或關(guān)閉換流閥使交流電的大小和方向不變（電源側(cè)換流站整流）使直流電的大小和方向發(fā)生交替變化（負荷側(cè)換流站逆變）三、電力系統(tǒng)主要參數(shù)及主設(shè)備簡介換流閥●基本結(jié)構(gòu)均壓電容器RC阻尼回路：電容器電阻器TVM板可控硅閥片RPU三、電力系統(tǒng)主要參數(shù)及主設(shè)備簡介閥塔閥片換流閥三、輸電主設(shè)備簡介電源側(cè)換流站負荷側(cè)換流站發(fā)電廠用戶輸電線路輸電線路刀閘隔離開關(guān)三、電力系統(tǒng)主要參數(shù)及主設(shè)備簡介三、電力系統(tǒng)主要參數(shù)及主設(shè)備簡介三、電力系統(tǒng)主要參數(shù)及主設(shè)備簡介隔離開關(guān)●類型按絕緣支柱數(shù)目分：單柱式、雙柱式、三柱式按開斷形式分：雙側(cè)開斷、中央開斷、垂直伸縮、水平伸縮中央開斷垂直伸縮水平伸縮三、輸電主設(shè)備簡介三、電力系統(tǒng)主要參數(shù)及主設(shè)備簡介斷路器●基本結(jié)構(gòu)通斷元件操作機構(gòu)絕緣支柱傳動機構(gòu)（支柱內(nèi)部）基座類型壓縮空氣磁吹少油真空SF6三、電力系統(tǒng)主要參數(shù)及主設(shè)備簡介斷路器●主要技術(shù)參數(shù)能可靠切斷的最大短路電流值,表征斷路器切除故障的能力額定短路電流開始分閘到電弧完全熄滅為止的時間，表征斷路器熄弧的能力開斷時間斷路器長時間運行所能承受的工作電流額定電流斷路器長時間運行所能承受的工作電壓額定電壓三、電力系統(tǒng)主要參數(shù)及主設(shè)備簡介500kV開關(guān)110kV開關(guān)直流開關(guān)斷路器三、輸電主設(shè)備簡介電源側(cè)換流站負荷側(cè)換流站發(fā)電廠用戶輸電線路輸電線路互感器互感器三、電力系統(tǒng)主要參數(shù)及主設(shè)備簡介互感器●功能把大電流按比例轉(zhuǎn)換為小電流或高電壓按比例轉(zhuǎn)換成低電壓后,提供給儀表或繼電器，供保護、測量及自動裝置用。將二次系統(tǒng)與高電壓隔離，保證了人身和設(shè)備的安全。01使測量儀表和繼電器的制造簡單化、標準化,提高了經(jīng)濟效益。02二次回路接線簡單，當電路上發(fā)生短路時，保護測量儀表的電流線圈不受大電流的損害。03三、電力系統(tǒng)主要參數(shù)及主設(shè)備簡介互感器●原理交流電壓、電流互感器工作原理與變壓器工作原理相同。當一次繞組中有電流通過時，鐵芯中產(chǎn)生磁通，從而在二次繞組中感應(yīng)出二次電壓，產(chǎn)生二次電流。電流互感器原理圖電磁式電壓互感器原理圖電容式電壓互感器原理圖三、電力系統(tǒng)主要參數(shù)及主設(shè)備簡介互感器●基本結(jié)構(gòu)基座絕緣支柱二次屏蔽罩一次穿芯桿通過處二次接線盒三、電力系統(tǒng)主要參數(shù)及主設(shè)備簡介互感器●主要技術(shù)參數(shù)一次額定電壓/流與二次額定電壓/流之比額定變比表示互感器本身誤差的等級，測量用和保護用的互感器精度不同準確度等級二次側(cè)所允許連接的滿足某準確等級的容量額定容量三、電力系統(tǒng)主要參數(shù)及主設(shè)備簡介互感器電壓互感器電流互感器三、輸電主設(shè)備簡介電源側(cè)換流站負荷側(cè)換流站發(fā)電廠用戶輸電線路輸電線路避雷器防雷設(shè)備三、電力系統(tǒng)主要參數(shù)及主設(shè)備簡介三、電力系統(tǒng)主要參數(shù)及主設(shè)備簡介避雷器●原理避雷器接于帶電導(dǎo)線與地之間，當產(chǎn)生過電壓時避雷器動作，并聯(lián)放電間隙導(dǎo)通流過電流，限制過電壓幅值，從而保護設(shè)備絕緣。過低壓消失，電壓值正常后，避雷器又迅速恢復(fù)原狀，以保證系統(tǒng)正常供電。類似大壩泄洪道當水庫里的水位超過安全限度時，水就從泄洪道流出，防止水壩被毀壞。閥型避雷器原理結(jié)構(gòu)圖1－間隙；2－非線性電阻三、電力系統(tǒng)主要參數(shù)及主設(shè)備簡介避雷器避雷針三、輸電主設(shè)備簡介電源側(cè)換流站負荷側(cè)換流站發(fā)電廠用戶輸電線路輸電線路電容器電抗器電容、電抗器三、電力系統(tǒng)主要參數(shù)及主設(shè)備簡介三、電力系統(tǒng)主要參數(shù)及主設(shè)備簡介電容器電抗器電容、電抗器三、輸電主設(shè)備簡介電源側(cè)換流站負荷側(cè)換流站發(fā)電廠用戶輸電線路輸電線路母線絕緣子母線、絕緣子三、電力系統(tǒng)主要參數(shù)及主設(shè)備簡介母線●功能將發(fā)電機、變壓器與各種電器連接的導(dǎo)線，起匯集、分配和傳送電能的作用。管母軟導(dǎo)線三、電力系統(tǒng)主要參數(shù)及主設(shè)備簡介絕緣子●功能牢固地支持和固定載流導(dǎo)體將載流導(dǎo)體與地之間形成良好的絕緣穿墻套管橫擔絕緣子支柱絕緣子三、電力系統(tǒng)主要參數(shù)及主設(shè)備簡介組合電器三、電力系統(tǒng)主要參數(shù)及主設(shè)備簡介組合電器●分類組合電器氣體絕緣金屬全封閉開關(guān)設(shè)備GIS氣體絕緣金屬半封閉開關(guān)設(shè)備HGIS不包括母線三、電力系統(tǒng)主要參數(shù)及主設(shè)備簡介三、電力系統(tǒng)主要參數(shù)及主設(shè)備簡介GIS組合電器●結(jié)構(gòu)1、匯控柜2、操作機構(gòu)3、斷路器4、電流互感器5、隔離開關(guān)6、接地開關(guān)7、出線套管8、避雷器9、共箱母線10、底架12398754561066三、電力系統(tǒng)主要參數(shù)及主設(shè)備簡介三、輸電主設(shè)備簡介電源側(cè)換流站負荷側(cè)換流站發(fā)電廠用戶輸電線路輸電線路輸電線路三、電力系統(tǒng)主要參數(shù)及主設(shè)備簡介輸電線路●功能直線桿塔擔負輸送和分配電能的作用。耐張桿塔三、電力系統(tǒng)主要參數(shù)及主設(shè)備簡介輸電線路轉(zhuǎn)角桿塔終端桿塔三、電力系統(tǒng)主要參數(shù)及主設(shè)備簡介換位桿塔跨越桿塔輸電線路三、電力系統(tǒng)主要參數(shù)及主設(shè)備簡介輸電線路●基本結(jié)構(gòu)導(dǎo)線架空地線絕緣子金具絕緣子桿塔金具三、電力系統(tǒng)主要參數(shù)及主設(shè)備簡介繼保裝置●功能當電力系統(tǒng)中的一次設(shè)備（如變壓器、線路等）發(fā)生故障危及電力系統(tǒng)安全運行時，自動地、迅速地、有選擇地向所控制的斷路器發(fā)出跳閘命令以隔離故障設(shè)備。保證系統(tǒng)的其余部分迅速恢復(fù)正常運行，并使故障設(shè)備不再繼續(xù)遭到損壞。保護裝置測量部分執(zhí)行部分邏輯部分三、電力系統(tǒng)主要參數(shù)及主設(shè)備簡介繼保裝置●原理利用電力系統(tǒng)中元件發(fā)生短路或異常情況時的電氣量（電流、電壓、功率、頻率等）的變化或其他的物理量，如變壓器油箱內(nèi)故障時伴隨產(chǎn)生的大量瓦斯和油流速度的增大或油壓強度的增高，作為保護裝置啟動條件。三、電力系統(tǒng)主要參數(shù)及主設(shè)備簡介三、電力系統(tǒng)主要參數(shù)及主設(shè)備簡介自動化裝置●定義自動化裝置是指對電力系統(tǒng)進行測量、監(jiān)視、控制、分析、運行管理的系統(tǒng)及其設(shè)備的總稱，由主站端、廠站端系統(tǒng)及其設(shè)備，經(jīng)通信通道連接組成。三、電力系統(tǒng)主要參數(shù)及主設(shè)備簡介自動化裝置●組成能量管理系統(tǒng)(EMS)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控(SCADA)系統(tǒng)調(diào)度生產(chǎn)管理系統(tǒng)(OMS）配電管理系統(tǒng)(DMS)主站系統(tǒng)調(diào)度員培訓(xùn)仿真(DTS)系統(tǒng)電力二次系統(tǒng)安全防護電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)主站系統(tǒng)電能量計量系統(tǒng)主站系統(tǒng)電力市場運營系統(tǒng)主站系統(tǒng)水調(diào)自動化系統(tǒng)（含衛(wèi)星云圖）主站系統(tǒng)相關(guān)基礎(chǔ)系統(tǒng)（機房、大屏幕，UPS電源等）主站端系統(tǒng)三、電力系統(tǒng)主要參數(shù)及主設(shè)備簡介自動化裝置●組成廠站端系統(tǒng)變電站綜合自動化系統(tǒng)（遠動、監(jiān)控、測控等）專用的GPS衛(wèi)星授時裝置配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)遠方終端電能量計量系統(tǒng)的關(guān)口計量表計及專用計量屏（柜）電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備和二次系統(tǒng)安全防護設(shè)備相量測量裝置(PMU)廠站視頻及環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)廠站自動化不間斷電源（UPS）三、電力系統(tǒng)主要參數(shù)及主設(shè)備簡介自動化系統(tǒng)●功能自動化系統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)遠動系統(tǒng)防誤系統(tǒng)三、電力系統(tǒng)主要參數(shù)及主設(shè)備簡介自動化系統(tǒng)●功能遙測遙信遙調(diào)遙視遙控變電站監(jiān)控系統(tǒng)三、電力系統(tǒng)主要參數(shù)及主設(shè)備簡介直流控制系統(tǒng)●功能換流站直流控制系統(tǒng)是高壓直流輸電系統(tǒng)的核心，負責主要高壓直流設(shè)備的監(jiān)視、控制及故障保護，該系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行是保證直流工程穩(wěn)定可靠運行的基礎(chǔ)。三、電力系統(tǒng)主要參數(shù)及主設(shè)備簡介直流控制系統(tǒng)●組成