电力系统工程基础课件.pptx
,电力系统工程基础,电力系统工程基础,目 录,第四部分,变电站综合自动化简介,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,目 录第四部分变电站综合自动化简介第一部分电力系统概述第二部,目 录,第四部分,变电站综合自动化简介,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,目 录第四部分变电站综合自动化简介第一部分电力系统概述第二部,一、什么是电力系统？,一、什么是电力系统？发电用电输电变电配电RTURTURTU数,一、什么是电力系统？,一、什么是电力系统？水库GMM电力网电力系统动力系统发电厂变,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 。,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,一、什么是电力系统？,一、什么是电力系统？,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：110kV；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2050km以内区域电力网：电压等级在35kV以上（一般为110kV220kV），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330kV500kV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,一、什么是电力系统？ 电力网： 电力网：按电压等级的高低、供,二、电力系统的特点,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,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,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,二、电力系统的特点电能不能大量存储：电能的生产、变换、输送,二、电力系统的特点,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,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,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,二、电力系统的特点电能不能大量存储：电能的生产、变换、输送,三、电能的质量指标,电压质量标准：,三、电能的质量指标电压质量标准：,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：(0.10.2)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；,三、电能的质量指标频率：,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。,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,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1001000V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。,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,四、中国电力系统现状,四、中国电力系统现状,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。,四、中国电力系统现状西电东送“8交8直” 500千伏通道（直,四、中国电力系统现状,四、中国电力系统现状,二、南方电网及广东电网概况,2015年广东500kV电网接线示意图,二、南方电网及广东电网概况2015年广东500kV电网接线示,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。,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,第四部分,变电站综合自动化简介,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,目 录,第四部分变电站综合自动化简介第一部分电力系统概述第二部分电力,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。,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,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。,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。,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。,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,一、发电厂,叶片,升速装置,发电机,感受元件控制装置防雷保护,改变方向的驱动装置,底板和外罩,控制保护装置,变压器和开关,电缆,风力发电厂,一、发电厂叶片升速装置发电机感受元件改变方向的驱动装置底板和,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,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）,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。,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,二、输电线路,架空线路,A,组成：导线架空地线绝缘子串金具杆塔接地装置,导线,避雷线,杆塔,绝缘子,二、输电线路架空线路A组成：导线避雷线杆塔绝缘子,二、输电线路,架空线路,A,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,二、输电线路架空线路A直线杆塔直线杆塔承受导线、绝缘子、金具,二、输电线路,架空线路,A,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。,二、输电线路架空线路A耐张杆塔同直线杆塔作用相同外，它还要承,二、输电线路,架空线路,A,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。,二、输电线路架空线路A转角杆塔作用除同耐张杆塔外，还承受内角,二、输电线路,架空线路,A,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 。,二、输电线路架空线路A终端杆塔终端杆塔的作用除承受导线的垂直,二、输电线路,架空线路,A,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。,二、输电线路架空线路A换位杆塔中性点直接接地的电力网中，当长,二、输电线路,架空线路,A,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。,二、输电线路架空线路A跨越杆塔用于特殊设施或与公路、铁路、河,二、输电线路,架空线路,A,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。,二、输电线路架空线路A分支杆塔作用除同直线（耐张）杆塔外，还,其他,玻璃绝缘子,合成绝缘子,其他玻璃绝缘子合成绝缘子,二、输电线路,架空线路,A,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,二、输电线路架空线路A导线传输负荷电流。为了提高传输容量，用,二、输电线路,电缆线路,B,组成线芯绝缘层保护层电缆附件,线芯,绝缘层,保护层,二、输电线路电缆线路B组成线芯绝缘层保护层,二、输电线路,电缆线路,B,二、输电线路电缆线路B,二、输电线路,架空线路：架空线路由于裸露在空气中，容易受到外界环境条件影响，但投资省、施工维护和投资检修比较方便的优点，所以电力网中绝大多数的线路都采用架空线路，电缆线路：电缆线路的投资相对较大，但由于电缆线路埋设在底下，可避免外力破坏和气象条件的影响，不需要架设杆塔，不影响城市美观，可跨海送电等优点，因而可根据具体需要采用电缆线路。,二、输电线路架空线路：架空线路由于裸露在空气中，容易受到外界,三、变电站,三、变电站,三、变电站,变电站：是电力网的重要组成部分，是用于变换电压、接受和分配电能、控制电力流向和调整电压的电力设施。是联系发电厂、电网和用户的中间环节，它通过变压器将各级电压的电网联系起来，是电力网的枢纽。按电压升降分类：升压变电站：将电压升高的变电站，主要用于将发电厂发出的较低电压的电升高后输送到电网传输。降压变电站：将电压降低的变电站，主要用于将电网中较高电压的电降低到适合用户使用的电压等级。升压输电的作用：减小输电线路的能量及电压损耗，保证电能质量；提高输送容量；提高运行经济性；增加输电距离。,三、变电站变电站：是电力网的重要组成部分，是用于变换电压、接,变电站一次接线图,三、变电站,单母线接线,单母线分段加装旁路母线接线,变电站一次接线图01三、变电站单母线接线单母线分段加装旁路母,变电站一次接线图,三、变电站,双母线接线,双母线带旁路母线接线,变电站一次接线图01三、变电站双母线接线双母线带旁路母线接线,变电站一次接线图,三、变电站,3/2接线,变电站一次接线图01三、变电站3/2接线,四、变电一次设备,四、变电一次设备,变压器,四、变电一次设备,变压器在电力系统中的主要作用是变换电压，以利于电能的传输和使用。变压器是利用电磁感应原理制成的。当一次绕组加上电压，流过交流电流时，在铁芯中就产生交变磁通，在二次绕组中就产生了感应电压，两者电压之比等于匝数之比，这样就起到了变压作用,变压器01四、变电一次设备变压器在电力系统中的主要作用是变换,变压器,四、变电一次设备,主要部件：铁芯、绕组、绝缘、油及辅助设备按相数分类：单相变压器三相变压器,变压器01四、变电一次设备主要部件：铁芯、绕组、绝缘、油及辅,断路器,四、变电一次设备,断路器作用：控制作用：根据电力系统的运行要求，接通或断开工作电流。保护作用：当系统中发生故障时，在继电保护装置的作用下，断路器自动断开故障部分，以保证无故障部分正常运行。断路器的一般组成：导电主回路：通过动触头、静触头的接触与分离实现电路的接通与断开。灭弧室：使电路断开过程中产生的电弧在密闭小室的高压力下于数十毫秒内快速熄灭，切断电路。操动机构：用于使动触头按指定方式和速度运行，实现电路开断和关合。绝缘支撑件及传动部件：通过绝缘支柱实现对地的电气隔离，传动部件实现操作功的传递。,断路器02四、变电一次设备断路器作用：,断路器,四、变电一次设备,真空断路器,SF6断路器,断路器02四、变电一次设备真空断路器SF6断路器,隔离开关,四、变电一次设备,隔离电源，倒闸操作，改变运行方式，拉、合无电流或微小电流的电路,隔离开关03四、变电一次设备隔离电源，倒闸操作，改变运行方式,隔离开关,四、变电一次设备,隔离电源，倒闸操作，改变运行方式，拉、合无电流或微小电流的电路,隔离开关03四、变电一次设备隔离电源，倒闸操作，改变运行方式,互感器,四、变电一次设备,互感器作用：使测量仪表和继电器实现标准化和小型化。使二次设备和工作人员与高电压隔离，且互感器二次侧均接地，从而保证了人身和设备的安全。所有二次设备可采用低电压、小电流的控制电缆连接，使屏内布线简单，安装方便。一次侧电路发生短路时，能够保护测量仪表和继电器的电流线圈免受大电流的损害。按测量对象分类：电压互感器：将高电压转换为便于测量的小电压。电流互感器：将大电流转换为便于测量的小电流。,互感器04四、变电一次设备互感器作用：,互感器,四、变电一次设备,电压互感器,电流互感器,互感器04四、变电一次设备电压互感器电流互感器,互感器,四、变电一次设备,电压互感器,电流互感器,互感器04四、变电一次设备电压互感器电流互感器,母线,四、变电一次设备,在发电厂或变电站中，将发电机、变压器与各种电器连接的导线称为母线。在进出线很多的情况下，由于施工安装时不可能将很多回进出线安装在一点上，而是将每回进出线分别接在母线的不同地点连接引出。一般具有四个分支以上时，就应设置母线,母线04四、变电一次设备在发电厂或变电站中，将发电机、变压器,概述：在发电厂或变电站中，将发电机、变压器与各种电器连接的导线称为母线。作用：在进出线很多的情况下，由于施工安装时不可能将很多回进出线安装在一点上，而是将每回进出线分别接在母线的不同地点连接引出。一般具有四个分支以上时，就应设置母线,没有母线的情况,有母线的情况,母线,四、变电一次设备,概述：没有母线的情况 有母线的情况母线四、变电一次设备,母线,四、变电一次设备,母线04四、变电一次设备,防雷设备,四、变电一次设备,防雷设备05四、变电一次设备,防雷设备,四、变电一次设备,变电站的防雷设施：避雷针避雷器避雷针：避雷针一般用于保护变电所设备免受直接雷击。避雷针应高于被保护物，其作用是将雷电吸引到避雷针本身上来。,防雷设备05四、变电一次设备变电站的防雷设施：,防雷设备,四、变电一次设备,防雷设备05四、变电一次设备,防雷设备,四、变电一次设备,防雷设备05四、变电一次设备,GIS设备,四、变电一次设备,GIS设备06四、变电一次设备,GIS设备,四、变电一次设备,GIS设备06四、变电一次设备,GIS设备,四、变电一次设备,GIS设备06四、变电一次设备,第四部分,变电站综合自动化简介,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,目 录,第四部分变电站综合自动化简介第一部分电力系统概述第二部分电力,一、二次设备概述,二次设备及二次系统：二次设备包括监察测量仪表、控制及信号器具、继电保护装置、自动装置、远动装置等。这些设备通常是由电流互感器、电压互感器、蓄电池组或厂（所）用低压电源供电。表明二次设备互相连接关系的电路称为二次接线或二次系统。 二次接线图：原理接线图、展开接线图和安装接线图。,一、二次设备概述二次设备及二次系统：,一、二次设备概述,一、二次设备概述,一、二次设备概述,一、二次设备概述,一、二次设备概述,一、二次设备概述,一、二次设备概述,一、二次设备概述,一、二次设备概述,一、二次设备概述,第四部分,变电站综合自动化简介,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,目 录,第四部分变电站综合自动化简介第一部分电力系统概述第二部分电力,一、二次设备概述,一、二次设备概述,一、二次设备概述,一、二次设备概述,一、二次设备概述,一、二次设备概述,一、二次设备概述,一、二次设备概述,一、二次设备概述,一、二次设备概述,一、二次设备概述,一、二次设备概述,一、二次设备概述,一、二次设备概述,
