【正文】 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 ? ? ? ? ? ? ? DMS組網結構 主要內容 4 概述 ？ 發(fā)電 用電 輸電 變電 配電 RTU RTU RTU 數據采集和傳輸 應用服務器 電 網 調 度 5 ？ 水庫 G ~ M ~ M ~ 電力網 電力系統(tǒng) 動力系統(tǒng) 發(fā)電廠 水輪機 發(fā)電機 變電所 升壓變壓器 輸電線路 變電所 降壓變壓器 用戶 用電設備 6 ？ ? 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 ？ 超高壓遠距離輸電網 地方電力網 區(qū)域電力網 110 kV ~ 35kV ~ 35kV 500kV 220kV 110kV 10 kV 水力發(fā)電廠 火力發(fā)電廠 變電所 A： 樞紐 變電所 C： 地方 變電所 D： 終端 變電所 B： 中間 8 ？ ? 電力網 ： 按電壓等級分類： ? 低壓 網 ：電壓等級在 1kV以下； ? 中壓網 ： 1～ 10kV； ? 高壓網 ：高于 10kV、 低于 330kV； ? 超高壓網 ：低于 750kV； ? 特高壓網 ： 1000kV及以上 。 9 ？ ? 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 20~50km以內 ? 區(qū)域電力網 ：電壓等級在 35kV以上（一般為110kV~220kV）， 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 330kV~500kV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 ？ ? 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 電力系統(tǒng)的特點 ▲ 電能 不能 大量存儲 ： 電能的生產 、 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 ? 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 名 稱 允許限值 說 明供電電壓允許偏差? 35kV 及以上為正負偏差絕對值之和不超過 10% ；? 10 kV 及以下三相供電為 ? 7% ；? 220V 單相供電為 +7 % ， 10 %衡量點為供用電產權分界處或電能計量點電壓允許波動和閃變1 ．電壓波動：? 10kV 及以下 2 .5 %。? 3 5 k V~1 1 0 k V 為 2% ；? 220kV 及以上 1 .6 %2 ．閃變 ? V10：? 對照明要求較高 , 0 .4 %( 推薦值 )。? 一般照明負荷 ,0 .6 % ( 推薦值 )? 衡量點為電網公共連接點 (PCC ) ，取實測 95% 概率值；? 給出閃變電壓限值和頻度的關系曲線，可以根據電壓波動曲線查得允許值，并給出算例；? 對測量方法和測量儀器作出基本規(guī)定三相供電電壓允許不平衡度? 正常允許 2% ，短時不超過 4% ；? 每個用戶一般不得超過 1 .3 %? 各級電壓要求一樣；? 衡量點為 PCC ，取實測 95% 概率值或日累計超標不超過 7 2 m in ，且每 3 0 m i n中超標不超過 5 m in ；? 對測量方法和測量儀器作出規(guī)定；? 提供不平衡度算法電壓質量標準： 14 ? 頻率： ? 額定頻率 ： 50Hz（ 國外： 50 或 60Hz） ? 頻率偏差 ： 177。 （ ≥3000MW系統(tǒng) ） 177。 （ ＜ 3000MW系統(tǒng) ） 國外： 177。 (~)Hz 或 177。 ? 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 電力變壓器額定電壓 / k V電力系統(tǒng)額定電壓/ k V發(fā)電機額定電壓/ k V一次繞組 二次繞組電氣設備最高電壓/ k V3 3 .1 5 3 及 3 . 1 5 3 .1 5 及 3 . 3 3 .66 6 .3 0 6 及 6 . 3 0 6 .3 及 6 .6 7 .210 1 0 . 5 0 10 及 1 0 .5 1 0 . 5 及 1 1 . 0 12 1 3 . 8 0 1 3 . 8 0 1 5 . 7 5 1 5 . 7 5 1 8 . 0 1 8 . 0 20 2 0 . 0 2 0 . 0 24 2 2 . 0 2 2 . 0 2 4 . 0 2 4 . 0 35 35 3 8 . 5 4 0 . 560 60 66 7 2 . 51 1 0 1 1 0 1 2 1 1 2 62 2 0 2 2 0 2 4 2 2 5 23 3 0 3 3 0 3 6 3 3 6 35 0 0 5 0 0 5 5 0 5 5 07 5 0 8 0 0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 U1 I U2 S Z 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： ?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 100～ 1000V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 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 電力工業(yè)發(fā)展概況 19 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年河南姚孟火電廠到武漢 500kV交流 ， 1988年葛州壩水電站到上海南橋變電站 177。 500kV直流 。 ☆ 電力系統(tǒng)之最： 類別 中國 世界火電單機 （ MW ） 600 （ 90 0 ） 1300水電單機 （ MW ） 700 ～ 80 0 700 ～ 80 0交流輸電線路 （ kV ） 500 ＞ 1000直流輸電線路 （ kV ） 177。 500 177。 75020 電力工業(yè)發(fā)展概況 年 份 裝機容量 （萬 kW ） 年發(fā)電量 （億 k Wh ）1949 184 . 86 43 . 11987 10 00 0 49601995 21 00 0 10 00 02022 30 00 0 13 00 02022 35 30 0 （ 20 0 ） 14 78 0☆ 年人均電量： 我國： 中等發(fā)達國家： 北歐 、 美國： 2022年底全國發(fā)電裝機容量達到 ，發(fā)電量達到 16542億千瓦時，均居世界第二位 21 2 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 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 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 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) 。 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 A B C A K2 K1 L1 L2 A B C A A A A B C A wh Ia Ic Ib 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： 20kV~3kV (c)35kV220kV~3kV110kV~(b)(a)(d)220kV~3kV28 3 變電站的一次接線 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 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 ： QS QF ? 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 QF QS QS WL4 QF QS