電力系統(tǒng)基礎知識ppt課件.ppt

1、電力與電力拖動工程基礎,2,第1章 電力系統(tǒng)的基本概念,3,1.概述 2.發(fā)電廠 3.變電站的一次接線 4.電力系統(tǒng)一次設備簡介 5.變電站的二次接線 6.變電站綜合自動化簡介 7.配電管理系統(tǒng)DMS-組網結構,主要內容,4,1、概述-1.1什么是電力系統(tǒng)？,5,1.1什么是電力系統(tǒng)？,6,1.1什么是電力系統(tǒng)？,電力網：電力系統(tǒng)中各種電壓的變電所及輸配電線路組成的統(tǒng)一體 。 電力系統(tǒng)：由發(fā)電廠中的電氣部分、各類變電所及輸電、配電線路及各種類型的用電設備組成的統(tǒng)一體，稱為電力系統(tǒng)。具體組成如下： 發(fā)電廠：生產電能。 電力網：變換電壓、傳送電能。由變電所和電力線路組成。 配電系統(tǒng)：將系統(tǒng)的電能傳

2、輸給電力用戶。 電力用戶：高壓用戶額定電壓在1kV以上，低壓用戶額定電壓在1kV以下。 用電設備：消耗電能。 動力系統(tǒng)：在電力系統(tǒng)的基礎上，把發(fā)電廠的動力部分（例如火力發(fā)電廠的鍋爐、汽輪機和水力發(fā)電廠的水庫、水輪機以及核動力發(fā)電廠的反應堆等）包含在內的系統(tǒng)。 通常，將發(fā)電廠電能送到負荷中心的線路叫輸電線路。負荷中心至各用戶的線路叫配電線路。負荷中心一般設變電站 。,7,1.1什么是電力系統(tǒng)？,8,1.1什么是電力系統(tǒng)？,電力網： 按電壓等級分類： 低壓網：電壓等級在1kV以下； 中壓網：110kV； 高壓網：高于10kV、低于330kV； 超高壓網：低于750kV； 特高壓網：1000kV及以

3、上。,9,1.1什么是電力系統(tǒng)？,電力網：按電壓等級的高低、供電范圍的大小的分類 地方電力網：電壓等級在35kV及以下，供電半徑在2050km以內 區(qū)域電力網：電壓等級在35kV以上（一般為110kV220kV），供電半徑超過50km，聯系較多發(fā)電廠的網絡 超高壓遠距離輸電網：電壓等級為330kV500kV的網絡，其主要任務是把遠處發(fā)電廠生產的電能輸送到負荷中心，同時還聯系若干區(qū)域電力網形成跨省、跨地區(qū)的大型電力系統(tǒng),10,1.1什么是電力系統(tǒng)？,變電所：按其在電力系統(tǒng)中的地位分類 樞紐變電所： 中間變電所： 地區(qū)變電所： 終端電站所：,11,1.2 電力系統(tǒng)的特點,電能不能大量存儲：電能的生

4、產、變換、輸送、分配和使用是同時進行的。 P發(fā) P用P 頻率f 頻率表征電力系統(tǒng)有功功率的平衡 Q發(fā) Q用Q 電壓V 電壓則表征該處無功功率的平衡,過渡過程十分短暫：控制操作自動化程度高。必須借助自動裝置對電力系統(tǒng)進行控制：繼電保護裝置、運動裝置、減載裝置、同期裝置、勵磁裝置、,電能生產與國民經濟各部門和人民生活有著極為密切的關系：社會政治經濟影響巨大。負荷分類： 一類負荷、 二類負荷、三類負荷,12,1.2電力系統(tǒng)的特點,對電力系統(tǒng)運行的基本要求如下： （1）保證供電可靠性 （2）保證電能質量 （3）提高電力系統(tǒng)運行的經濟性 （4）環(huán)境保護問題,13,1.3電能的質量指標,電壓質量標準：,1

5、4,1.3電能的質量指標,頻率： 額定頻率：50Hz（國外：50 或 60Hz） 頻率偏差：0.2Hz（3000MW系統(tǒng)） 0.5Hz（3000MW系統(tǒng)） 國外：(0.10.2)Hz 或 0.5Hz 波形： 質量標準：正弦波電壓和電流 諧波的危害與抑制：對于電網、電力設備、通訊都會產生負面影響；,15,1.4電力系統(tǒng)的額定電壓及電壓等級,額定電壓是由國家規(guī)定的一種標準電壓，是電氣設備設計時所依據的電壓值。在這一電壓下工作時，電氣設備的技術經濟性能指標能夠達到最佳狀態(tài)，保證長期可靠運行。,16,1.4電力系統(tǒng)的額定電壓及電壓等級,S = 3U2I,我國規(guī)定的額定電壓按電壓高低及使用范圍可分為三類

6、： 第一類指100V及其以下的額定電壓。主要用于安全動力、照明、蓄電池及特殊設備。 第二類指1001000V之間的額定電壓，其應用最廣、數量最多。 第三類指1000V及其以上電壓等級。電力系統(tǒng)的發(fā)、供、輸、配、用電都采用該電壓等 級。,17,1.5我國電力工業(yè)發(fā)展概況,跨省電力系統(tǒng)5個，獨立省電力系統(tǒng)若干個,18,1.5我國電力工業(yè)發(fā)展概況,19,1.5我國電力工業(yè)發(fā)展概況,電力工業(yè)發(fā)展史上的第一： 火電：1882年上海楊樹浦；水電：1912年云南石龍壩240kW； 核電：1991年浙江秦山300MW； 輸電線路： 1974年甘肅劉家峽水電站陜西關中地區(qū)330kV交流， 1981年河南姚孟火電

7、廠到武漢500kV交流， 1988年葛州壩水電站到上海南橋變電站500kV直流。 電力系統(tǒng)之最：,20,1.5我國電力工業(yè)發(fā)展概況,年人均電量： 我國：1000kW.h 中等發(fā)達國家：7000kW.h 北歐、美國：18000kW.h,2002年底全國發(fā)電裝機容量達到3.56億千瓦，發(fā)電量達到16542億千瓦時，均居世界第二位,21,2 發(fā)電廠,2.1火力發(fā)電廠：將煤、油、天然氣或其它燃料的化學能轉換成電能的工廠。 主要由燃燒、汽水、電氣系統(tǒng)三部分組成；可分為凝氣式火電廠和熱電廠兩類 通常運行壽命25年。,22,2 發(fā)電廠,2.2 核電廠：均采用原子核裂變時釋放出來的能量發(fā)電。,23,2 發(fā)電廠

8、,2.3 水電廠：利用水能發(fā)電，可分為堤壩式、徑流式（如葛洲壩）、抽水畜能三類；水輪機組工作靈活，能迅速適應負荷急劇變化，一般從機組啟動、并網到帶負荷只需幾分鐘即可完成；通常運行壽命50年。,24,2 發(fā)電廠,2.4 風力發(fā)電廠,25,3 變電站的一次接線,輸變電設備包括 變換電壓的設備：如變壓器。 接通和開斷電路的開關電器：如斷路器，隔離開關，熔斷器等。 防御過電壓，限制故障電流的電器：如避雷器、避雷針、避雷線、電抗器。 無功補償設備：如電力電容器，同步調相機，靜止補償器。 載流導體：如母線，引線，電纜，架空線。 接地裝置；如變壓器中性點接地、設備外殼接地、防雷接地等。 電氣主接線 發(fā)電廠和

9、變電所中的一次設備，按照一定規(guī)律連接而成的電路，也稱電氣一次接線或一次系統(tǒng)。,3.1 電力系統(tǒng)的電氣設備,26,3 變電站的一次接線,輸電線路 開關電器 高壓斷路器的基本參數 額定開斷電流INbr、全開斷時間tab、合閘時間ton 額定動穩(wěn)定電流（峰值）ies、熱穩(wěn)定電流It、自動重合閘性能 電流互感器 運行特點：二次繞組不能開路 二次接線：單相接線；星形接線；不完全星形接線,27,3 變電站的一次接線,電壓互感器 運行特點：二次繞組不能短路 接線方式：,28,3 變電站的一次接線,3.2 電力系統(tǒng)接線和輸變電網絡接線 電力系統(tǒng)接線 地理接線圖：表明各發(fā)電廠、變電所的相對地理位置和它們之間的聯

10、接關系 電氣接線圖：表明電力系統(tǒng)中各主要元部件之間和廠所之間的電氣聯接關系 輸變電網絡接線 無備用：單回路放射式、干線式和鏈式網絡等，每一負荷只能靠一條線路獲得電能，又稱開式網絡。 有備用：雙回路式、單環(huán)式、雙環(huán)式和兩端供電式等，每一個負荷點至少可以通過兩條線路從不同方向取得電能，又稱閉式網絡。,29,3 變電站的一次接線,30,3 變電站的一次接線,3.3 電氣主接線的基本接線形式 有匯流母線：單母線、單母線分段，雙母線，雙母線分段；增設旁路母線或旁路隔離開關，一倍半斷路器接線，變壓器母線組接線等。 無匯流母線：單元接線、橋形接線、角形接線等。 幾個基本概念： 匯流母線：起匯集和分配電能的作

11、用，也稱匯流排。 進、出線：進線指電源，出線指線路。 斷路器、隔離開關（母線、線路）、接地刀閘：,斷路器與隔離開關的操作順序： 送電操作順序：先合上斷路器兩側的隔離開關，再投入斷路器。 停電檢修操作順序：先斷開斷路器，再斷開斷路器兩側的隔離開關。待線路對方仃電后，再合上接地刀閘。,31,3 變電站的一次接線,3.3.1 單母線接線,特點 簡單、清晰、設備少。 當母線故障或檢修或母線隔離開關檢修時，整個系數全部停電。 斷路器檢修期間也必須停止該回路的供電。 適用范圍 單電源的發(fā)電廠和變電所，且出線回路數少，用戶對供電可靠性要求不高的場合。,32,3 變電站的一次接線,3.3.2 單母線分段接線,

12、特點 減少母線故障或檢修時的停電范圍。 斷路器檢修期間必須停止該回路的供電。 母線分段的數目，通常以23分段為宜，分段太多增加了分段斷路器。 適用范圍 610kV配電裝置出線6回及以上； 35kV出線數為48回； 110220kV出線數為34回。,33,3 變電站的一次接線,旁路母線的作用 不停電檢修進出線斷路器。 操作方式（檢修QF4，且WL4不停電） 如A、B段經QF1和QS1、QS2并列運行，則閉合QS5斷開QF1斷開QS1閉合QS3閉合QF1使W3帶電（不要首先閉合QS8）。此時若W3隱含故障，則由繼電保護裝置動作斷開QF1。 若W3充電正常，操作可以繼續(xù)進行：合上QS8斷開QF4。這

13、時WL4由母線BQS2QF1QS3 W3QS8 WL4供電。并由QF1替代斷路器QF4。 QF4檢修前，應把QS6、QS7斷開。 適用范圍 中小型發(fā)電廠和35110kV的變電所。,（分段斷路器QF1兼旁母斷路器）,3.3.3 單母線分段加裝旁路母線接線,34,3 變電站的一次接線,3.3.4 雙母線接線,接線圖 具有兩組母線W1，W2。每一回路經一臺斷路器和兩組隔離開關分別與兩組母線連接，母線之間通過母線聯絡斷路器QF（簡稱母聯）連接。,運行方式 母聯QF斷開，一組母線工作，另一組母線備用，全部進出線接于運行母線上。 母聯QF斷開，進出線分別接于兩組母線，兩組母線分裂運行。 母聯QF閉合，電源

14、和饋線平均分配在兩組母線上。 優(yōu)點 檢修一組母線，可使回路供電不中斷；一組母線故障，部分進出線會暫時停電。 供電可靠，調度靈活，又便于擴建。,35,3 變電站的一次接線,3.3.5 雙母線帶旁路母線接線,36,3. 變電站的一次接線,3.3.6 一個半斷路器接線,接線圖 在母線W1，W2之間，每串接有三臺斷路器，兩條回路，每二臺斷路器之間引出一回線，故稱為一臺半斷路器接線，又稱二分之三接線。,特點 具有較高的供電可靠性及運行靈活性。 母線故障，只跳開與此母線相連的斷路器，任何回路不停電。 隔離開關不作操作電器，減少了誤操作的幾率。 使用設備較多，投資較大，二次控制接線和繼電保護配置也比較復雜。

15、 適用范圍 大型電廠和變電所的超高壓配電裝置。,37,4.電力系統(tǒng)一次設備簡介,4.1發(fā)電機,38,4.電力系統(tǒng)一次設備簡介,4.2 變壓器,39,4.電力系統(tǒng)一次設備簡介,4.3 高壓斷路器,40,4.電力系統(tǒng)一次設備簡介,4.4 隔離開關,41,4.電力系統(tǒng)一次設備簡介,4.5負荷開關,42,4.電力系統(tǒng)一次設備簡介,4.6母線,43,4.電力系統(tǒng)一次設備簡介,4.7絕緣子及電纜,44,4.電力系統(tǒng)一次設備簡介,4.7 電抗器,45,4.電力系統(tǒng)一次設備簡介,4.8 電力電容器,46,4.電力系統(tǒng)一次設備簡介,互感器及避雷器,47,5. 變電站的二次接線,5.1概述 一次設備及一次系統(tǒng) 一

16、次設備有：發(fā)電機、變壓器、斷路器、隔離開關、電抗器、電力電纜以及母線、輸電線路等。 由這些設備按一定規(guī)律相互連接構成的電路稱為一次接線或一次系統(tǒng)，它是發(fā)電、輸變電和配電的主體。 二次設備及二次系統(tǒng) 二次設備包括監(jiān)察測量儀表、控制及信號器具、繼電保護裝置、自動裝置、遠動裝置等。這些設備通常是由電流互感器、電壓互感器、蓄電池組或廠（所）用低壓電源供電。 表明二次設備互相連接關系的電路稱為二次接線或二次系統(tǒng)。 二次接線圖： 原理接線圖、展開接線圖和安裝接線圖。,48,5. 變電站的二次接線,5.2原理接線圖 原理接線圖：是用來表示繼電保護、測量儀表和自動裝置等工作原理的一種二次接線圖。 特點：二次回

17、路中的元件及設備以整體形式表示，同時將相互聯系的電氣部件和連線畫在同一張圖上，給人以明確的整體概念。 說明：QS-隔離開關、QF-斷路器、KA-電流繼電器、KT-時間繼電器、KS-信號繼電器。,49,5. 變電站的二次接線,5.3 展開接線圖 展開接線圖（簡稱展開圖）：用來說明二次回路的動作原理，在現場使用極為普遍。,特點：將每套裝置的有關設備部件解體，按供電電源的不同分別畫出電氣回路接線圖，如交流電流回路、交流電壓回路和直流回路分開表示。于是，同一個儀表或繼電器的電流線圈、電壓線圈和接點分別畫在不同的回路里，為了避免混淆，將同一個元件及設備的線圈和結點采用相同的文字標號表示。,50,5. 變

18、電站的二次接線,5.4 安裝接線圖 安裝接線圖是制造廠加工制造屏（屏盤）和現場施工安裝所必不可少的圖，也是運行試驗、檢修和事故處理等的主要參考圖。,安裝接線圖包括屏面布置圖、屏背面接線圖和端子排圖三個組成部分，它們相互對應，相互補充。 屏面布置圖：說明屏上各個元件及設備的排列位置和其相互間距離尺寸的圖，要求按照一定的比例尺繪制。 屏背面接線圖：在屏上配線所必需的圖，其中應標明屏上各設備在屏背面的引出端子之間的連接情況，以及屏上設備與端子排的連接情況。 端子排圖：表示屏上需要裝設的端子數目、類型及排列次序以及它與屏外設備連接情況的圖。,51,5. 變電站的二次接線,屏背面接線圖和端子排圖必須說明

19、導線從何處來，到何處去，以防接錯導線。我國廣泛采用“相對編號法”，例如甲、乙兩個端子需用導線連接起來，則在甲端子旁邊標上乙端子的編號，而在乙端子旁邊標上甲端子的編號；如果一個端子需引出兩根導線，那么，在它旁邊就標出所要連接的兩個端子編號。,52,5. 變電站的二次接線,二次回路分類： 1按二次回路功能劃分： 控制回路: 信號回路: 測量監(jiān)察回路: 繼電保護與自動裝置: 調節(jié)回路: 同期回路: 操作電源：,53,5. 變電站的二次接線,2按發(fā)展階段劃分： 就地分散控制。對每個被控制對象設置獨立的控制回路，在設備安裝處一對一的控制。這種控制方式簡便易行，但不便于各機組、設備間的協調配合，適用于小型

20、發(fā)電廠及變電所。,54,5. 變電站的二次接線,集中控制。在發(fā)電廠或變電所設置一個中央控制室（又稱主控室），對全廠（所）主要電氣設備（如同步發(fā)電機、主變壓器、高壓廠用變壓器、35kV及其以上電壓的輸電線路等）實行遠方集中控制。采用集中控制時，相應的繼電保護、自動裝置也安裝在中央控制室內，可節(jié)省電纜，便于調試維護，提高運行安全性。,55,5. 變電站的二次接線,單元控制。200MW及其以上發(fā)電機采用的控制方式。爐、機、電按單元控制運行，設置數個單元控制室和一個網絡控制室。每個單元控制室包括發(fā)電機或發(fā)電機雙繞組變壓器，高壓廠用變壓器及備用變壓器，以及其他需要集中控制的設備。在網絡控制室控制三繞組及自耦變壓器，高壓母線設備和110kV及其以上高壓輸電線路。,56,5. 變電站的二次接線,綜合控制。以計算機為核心，同時完成發(fā)電廠及變電所的控制、監(jiān)控、保護、測量、調節(jié)、分析計算、計劃決策等功能，實現最優(yōu)化運行。綜合控制是電力自動化水平高度發(fā)展的重要標制。,57,6.