《供用电技术管理》PPT课件.ppt
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1、第6章 供用电技术管理,史林军,一、电力生产技术管理,意义:电力系统特点任务主要内容:建立合理的组织机构、建立和健全经济责任制、管好设备、加强基础工作等,电力系统稳定概述,1、供电网络的安全可靠性,美加03年8月14日大仃电,人类历史上最大美国八个卅.加拿大一个省,多个经济重镇,纽约,底特律,多伦多损失40-100亿,影响500万人,24087平方公里,事故发生及扩大,事故分析及探讨-1,1.是电压稳定或功角稳定?,安大略至密歇根有功,无功,及电压,克利福兰地区345kv线路切除是因导线碰树而非低电压功率形成逆时针输送后,安省与密歇根之失去暂稳.功率正负之间变化,事故分析及探讨-2,2.为什么
2、大量线路及发电机切除?过去没人注重失步后系统行为,这次报告指出最后8分钟,400条线路,531台发电机切除,且大多数是最后12秒切除的。线路保护,低压、低频减载,发电机的各种保护应该协调配合,不应发生越俎代庖或误动。1)系统摇摆中,阻抗保护三段误动,应介决选择性问题2)分析表明克利福兰阿克荣区装设了1500mw的低压减载,事故可避免3)531台切除的发电机,原因复杂,有些根本无法搞清,但知17台是过励保护,14 台是失磁保护,18台是过电流,其中有多少台是误动,或整定不合理,报告未说明,它们的切除减少了对系统电压及频率支持,经验教训-1,1.先天不足:美国联合电力系统的运行营理机构像WECC是
3、各个电力公司自愿组成的的公会,各公司都只从本公司的利益出发,很难作全盘长远的统一规划,多年的积累形成了系统不合理的网架结构。2.系统的调度管理缺乏权威,效率,NERC关于2003年8月14日的事故调查报告中,提到有7项稳定导则没有被遵守,包括俄亥俄卅未设置足够的低压减载。96年8月10日的故障是因两台机未投入PSS,这不是技术问题,而是管理没权威。3.事故前的保护控制固然重要,但事故后的保护配合及控制暴露许多问题,在最后的8分仲内切除了531台发电机,400条输电线,许多是不应该切除的.事故后的控制主要指的是再同期及解列。西方是不赞成再同期的,可是8-14大仃电的录波图说明当时是有可能再同期的
4、,因为出现了功率的双峰曲线。,经验教训-2,2003-8-14 大仃电示波图-美加间功率振荡,4.励磁控制在过程中起了重要作用,8-10大仃电直接原因是两台PSS未投入,而压倒骆驼的最后一根稻草是McNary电厂励磁过电压保护越过励限制将13台机切断。励磁在事故中利用它的过载能力,提供系统无功支持是极端重要的。,经验教训-3,5.目前调度中心的显示是把系统当成准稳态来设计的,大量采用数字式仪表,对于系统的动态过程完全没有可观牲,系统发生事故或有动态过程时,调度员要么处于眼花缭乱,要么处于完全盲目状态,更严重的是调度中心断电。目前技术水平,应该可以有更好的介决办法。6.在线安全稳定监控,是防止这
5、类事故的最有希望的技术措施。,提高电网安全可靠性措施 电网结构合理、电源合理接入、重视受端系统建设等,1、供电网络的安全可靠性,电网调度是分为国家级电网调度、大区级电网调度、省级电网调度、地(市)级电网调度和县级电网调度五级,2、电网调度,(一)国家申网调度(国调),国家调度中心通过计算机数据通信网与各大区电网调度中心相连,协调和确定大区电网间的联络线潮流和运行方式,监视、统计和分析全国电网运行情况。国调具体的任务包括:1)在线收集各大区电网和有关省网的信息,监视大区电网的重要测点工况及全国电网运行概况,并作统计分析和生产报表。2)进行大区互联系统的潮流、稳定、短路电流及经济运行计算,通过计算
6、机数据通信校核计算结果的正确性,并向下传送。3)处理有关信息,作中、长期安全经济运行分析,并提出对策。,(二)大区电网调度(网调),大区网调按统一调度分级管理的原则,负责超高压电网的安全运行并按规定的发用电计划及监控原则进行管理,提高电能质量和经济运行水平。网调的具体任务包括:1)实现电网的数据收集和监控,经济调度以及有实用效益的安全分析。2)进行负荷预计,制定开停机计划和水火电经济调度的日分配计划,进行闭环(或开环指导)自动发电控制,保持系统的频率稳定。3)省(市)间和有关大区电网间供受电量的计算编制和分析。4)进行潮流、稳定、短路电流及离线或在线的经济运行分析计算,通过计算机数据通信校核各
7、种分析计算的正确性,并上报、下传。5)进行大区电网继电保护定值计算及其调整试验。6)大区电网中系统性事故的处理。7)大区电网系统性的检修计划安排。8)统计、报表及其它业务。,(三)省级电网调度(省调),省级电网调度按统一调度,分级管理的原则,负责省网的安全运行并按照规定的发电计划及监控原则进行管理,提高电能质量和经济运行水平。省调的具体任务包括:1)实现电网的数据收集和监控,经济调度以及有实用效益的安全分析。2)进行负荷预计,制定开停机计划和水火电经济调度的日分配计划,进行闭环(或开环指导)自动发电控制,保持系统的频率稳定。3)地区间和有关省网间供受电量计划的编制和分析。4)进行潮流、稳定、短
8、路电流及离线或在线的经济运行分析计算,通过计算机数据通信校核各种分析计算的正确性,并上报、下传。5)进行省网内继电保护定值计算及其调整试验。6)省网内重大事故的处理。7)省网内的设备检修计划安排。8)统计、报表及其它业务。,(四)地(市)级电网调度(地调),对容量大、地域广、站点多且分散的地区电网调度,除少量站点可直接监控外,宜采用由若干个集控站将周围站点信息汇集、处理后再送地区调度的方式,避免信息过于集中和处理困难,并有利于节省通道,简化远动制式,促进无人站的实施。地调的具体任务包括:1)实现对所辖地区电网的数据采集和安全监控。2)实施所辖有关站点(直接站点和集控站点)开关远方操作,按用户或
9、电网自身需要调控潮流分布;调节有载调压变压器分接头、控制补偿电容器投切,保持所辖站点电压的合格和稳定。3)对所辖地区的用电进行负荷管理及负荷控制等。,(五)县级电网调度(县调),县级电网调度主要监控110kV及以下农村电网的运行,其工作任务与上述的几级调度相比似乎简单些,但又增加了电压控制和负荷控制等新的内容。以上各级调度之间要逐步联成网络实现计算机数据通信,构成对电力系统的运行实行实时分层控制的电网调度自动化系统。我国正在实行厂、网分开,竞价上网和市场化取向的电力体制改革,相应地,电网调度的体制和各级调度的具体任务也将会发生新的变化。,电气设备的运行维护、检修、试验等,一、电力生产技术管理,
10、电力安全生产管理任务 电力生产中确保人身和设备安全;建立各种规章制度(安规);建立安全基础资料;做好事故调查分析和统计报告;安全用电管理任务 定期或不定期检查;安全用电宣传;培训;推广安全用电的技术和经验,二、电力安全生产和安全用电,安全用电,众所周知,电能的开发和应用给人类的生产和生活带来了巨大的变革,大大促进了社会的进步和文明。然而,在用电的同时,如果对电能可能产生的危害认识不足,控制和管理不当,防护措施不利,在电能的传递和转换的过程中,将会发生异常情况,造成电气事故。,2.1 电气事故的类型 根据电能的不同作用形式,可将电气事故分为触电事故、静电危害事故、雷电灾害事故、电磁场危害和电气系
11、统故障危害事故等。1.触电事故(1)电击 电击是指电流通过人体,刺激机体组织,使肌肉非自主地发生痉挛性收缩而造成的伤害,严重时会破坏人的心脏、肺部、神经系统的正常工作,形成危及生命的伤害。按照人体触及带电体的方式,电击可分为以下几种情况:,单相触电。是指人体接触到地面或其他接地导体的同时,人体另一部位触及某一相带电体所引起的电击。根据国内外的统计资料,单相触电事故占全部触电事故的70%以上。因此,防止触电事故的技术措施应将单相触电作为重点。两相触电。是指人体的两个部位同时触及两相带电体所引起的电击。两相触电的危险性一般比较大。跨步电压触电。是指站立或行走的人体,受到出现于人体两脚之间的电压,即
12、跨步电压作用所引起的电击。跨步电压直接电击的危险性一般不大,这是由于跨步电压本身不大而且通过人体重要组织的电流分量小,但可能造成二次伤害。,下列情况和部位可能发生跨步电压触电。1)带电导体特别是高压导体故障接地或接地装置流过故障电流时,流散电流在附近地面各点产生的电位差可造成跨步电压触电。2)正常时有较大工作电流流过的接地装置附近,流散电流在地面各点产生的电位差可造成跨步电压触电。3)防雷装量遭受雷击、或高大设施、高大树木遭 受雷击时极大的流散电流在其接地装置或接地点附近地面产生的电位差可造成跨步电压触电。,(2)电伤这是电流的热效应、化学效应、机械效应等对人体所造成的伤害。它表现为局部伤害。
13、电伤包括电烧伤、电烙印、皮肤金属化、机械损伤、电光眼等多种伤害。,2.静电危害事故静电危害事故是由静电电荷或静电场能量引起的。由于静电能量不大,不会直接使人致命。但是,其电压可能高达数十千伏乃至数百千伏,发生放电,产生放电火花。静电危害事故主要有以下几个方面:,(1)在有爆炸和火灾危险的场所,静电放电火花会成为可燃性物质的点火源,造成爆炸和火灾事故。(2)人体因受到静电电击的刺激,可能引发二次事故,如坠落、跌伤等。此外对静电电击的恐惧心理还对工作效率产生不利影响。(3)某些生产过程中,静电的物理现象会对生产产生妨碍,导致产品质量不良,电子设备损坏,造成生产故障,乃至停工。,3.雷电灾害事故 雷
14、电是大气中的一种放电现象。雷电放电具有电流大、电压高的特点。其能量释放出来可能形成极大的破坏力。其破坏作用主要有以下几个方面:(1)直击雷放电、二次放电、雷电流的热量会引起火灾和爆炸。(2)雷电的直接击中、金属导体的二次放电、跨步电压的作用及火灾与爆炸的间接作用,均会造成人员的伤亡。(3)强大的雷电流、高电压可导致电气设备击穿或烧毁。发电机、变压器、电力线路等遭受雷击,可导致大规模停电事故。雷击可直接毁坏建筑物、构筑物,4.射频电磁场危害 射频指无线电波的频率或者相应的电磁振荡频率,泛指100kHz以上的频率。射频伤害是由电磁场的能量造成的。射频电磁场的危害主要有:(1)在射频电磁场作用下,人
15、体因吸收辐射能量会受到不同程度的伤害。过量的辐射可引起中枢神经系统的机能障碍,出现神经衰弱症候群等临床症状;可造成植物神经紊乱,出现心率或血压异常;可引起眼睛损伤,造成晶体浑浊,严重时导致白内障;可造成皮肤表层灼伤或深度灼伤等。(2)在高强度的射频电磁场作用下,可能产生感应放电,会造成电引爆器件发生意外引爆。,5.电气系统故障危害电气系统故障危害是由于电能在输送、分配、转换过程中失去控制而产生的。断线、短路、异常接地、漏电、误合闸、误掉闸、电气设备或电气元件损环、电子设备受电磁干扰而发生误动作等都属于电路故障。电气系统故障危害主要体现在以下几方面:(1)引起火灾和爆炸。线路、开关、熔断器、插座
16、、照明器具、电热器具、电动机等均可能引起火灾和爆炸;电力变压器、多油断路器等电气设备不仅有较大的火灾危险,还有爆炸的危险。(2)异常带电。电气系统中,原本不带电的部分因电路故障而异常带电,可导致触电事故发生。例如:电气设备因绝缘不良产生漏电,使其金属外壳带电;高压电路故障接地时,在接地处附近呈现出较高的跨步电压,形成触电的危险条件。(3)异常停电。在某些特定场合,异常停电会造成设备损坏和人身伤亡。如正在浇注钢水的吊车,因骤然停电而失控,导致钢水洒出,引起人身伤亡事故;医院手术室可能因异常停电而被迫停止手术,无法正常施救而危及病人生命等。,2.2 触电事故的分布规律,1.触电事故季节性明显一年之
17、中,二、三季度是事故多发期,尤其在69月份最为集中约占全年触电事故的75%以上。主要原因是这个期间雷雨多,空气湿度大、降低了电气设备的绝缘性能,并且人体多汗,皮肤电阻下降,易导电,衣着单薄身体裸露部分铰多,增加了触电的机会2.低压设备触电事故多 由于低压设备远多于高压设备,而且,缺乏电气安全知识的人员多是与低压设备接触,低压触电事故远高于高压触电事故,因此,应当将低压方面作为防止触电事故的重点。3.携带式设备和移动式设备触电事故多 这主要是因为这些设备经常移动,工作条件较差,容易发生故障。另外在使用时需用手紧握进行操作。,4.电气连接部位触电事故多 在电气连接部位机械牢固性较差,电气可靠性也较
18、低,是电气系统的薄弱环节,较易出现故障。5.农村触电事故多 这主要是因为农村用电条件较差,设备简陋,技术水平低,管理不严,电气安全知识缺乏等。6.冶金、矿业、建筑、机械行业触电事故多这些行业存在工作现场环境复杂,潮湿、高温,移动式设备和携带式设备多,现场金属设备多等不利因素,使触电事故相对较多。7.青年、中年人以及非电工人员触电事故多这些人员是设备操作人员的主体,他们直接接触电气设备,部分人还缺乏电气安全的知识。8.误操作事故多人为失误造成的触电事故约占整个触电事故的70%以上。触电事故的分布规律并不是一成不变的,在一定的条件下,也会发生变化。例如,对电气操作人员来说,高压触电事故反而比低压触
19、电事故多。上述规律对于电气安全检查、电气安全工作计划、实施电气安全措施以及电气设备的设计、安装和管理等工作提供了重要的依据。,2.3 电流对人体的作用,电流通过人体,会引起人体的生理反应及机体的损坏。有关电流人体效应的理论和数据对于制定防触电技术的标准,鉴定安全型电气设备,设计安全措施,分析电气事故,评价安全水平等是必不可少的。电流对人体伤害的程度与通过人体电流的大小、电流通过人体的持续时间、电流通过人体的途径、电流的种类等多种因素有关。而且,上述各个影响因素相互之间也存在一定的联系。电流对人体的作用1.伤害程度与电流大小的关系 通过人体的电流愈大,人体的生理反应愈明显,感觉越强烈,引起心室颤
20、动所需时间越短,伤害愈严重。对于工频交流电,按通过人体的电流强度的不同以及人体呈现的反应不同,将作用于人体的电流划分为三级:(1)感知电流和感知阈值 感知电流是指电流流过人体时可引起感觉的最小电流。感知电流的最小值称为感知阈值。成年男性平均感知电流约为1.1mA(有效值,下同);成年女性约为0.7mA。对于正常人体,感知阈值平均为0.5mA,并与时间因素无关。感知电流一般不会对人体造成伤害,但可能因不自主反应而导致由高处跌落等二次事故。,(2)摆脱电流和摆脱阈值 摆脱电流是指人在触电后能够自行摆脱带电体的最大电流。摆脱电流的最小值称为摆脱阈值。对于正常人体;摆脱阈值平均为10mA,与时间无关。
21、成年男性平均摆脱电流约为16mA;成年女性平均摆脱电流约为 10.5mA;儿童的摆脱电流较成人要小。(3)室颤电流和室颤阈值 室颤电流是指引起心室颤动的最小电流,其最小电流即室颤阈值。由于心室颤动几乎终将导致死亡,因此,可以认为,室颤电流即致命电流。室颤电流与电流持续时间关系密切。当电流持续时间超过心脏周期时,室颤电流仅为50mA左右;当电流持续时间短于心脏周期时,室颤电流为数百毫安。当电流持续时间小于0.1S时,只有电击发生在心脏易损期,500mA以上乃至数安的电流才能够引起心室颤动。,无生理反应无感觉带域,有感觉无生理反应带域,没有机体损伤、不发生心室颤动、但可能引起肌肉收缩和呼吸困难、可
22、能引起心脏组织和心脏脉冲传导障碍、还可能引起心房颤动、以及转变为心脏停止跳动等可复性病理效应的带域,AC4区是除AC3区各项效应外、还有心室颤动危险的带域。区内的电流和时间,还可能引起呼吸中止、心脏停止跳动、严重烧伤等病理效应,C2线相应于心室颤动的概率为5,C3线相应于心室颤动的概率为50,C1线相应于心室颤动的概率为0.14,2.伤害程度与电流持续时间的关系 通过人体电流的持续时间愈长,愈容易引起心室颤动,危险性就愈大。这主要是因为:(1)能量积累。电流持续时间愈长,能量积累愈多,心室颤动电流减小,使危险性增加。(2)与易损期重合的可能性增大。在心脏周期中,相应于心电图上约0.2S的T波这
23、一特定时间对电流最为敏感,被称为易损期,电流持续时间愈长,与易损期重合的可能性就愈大,电击的危险性就愈大。(3)人体电阻下降。电流持续时间愈长,人体电阻因出汗等原因而降低,使通过人体的电流进一步增加,危险性也随之增加。人体阻抗包括皮肤阻抗和体内阻抗。皮肤阻抗在人体阻抗中占有较大的比例。人体的阻抗不是固定不变的而与下面几个因素有关:(1)皮肤状况 皮肤潮湿和出汗时以及带有导电的化学物质和导电的金属尘埃,特别是皮肤破坏后,人体阻抗急剧下降。因此,人们不应当用潮湿的、或有汗、有沾污的手去操作电气装置。(2)接触电压 接触电压增加人体阻抗明显下降。(3)电源的频率(4)接触面积 人体阻抗与人体接触带电
24、体的接触面积有关。,3.伤害程度与电流途径的关系 电流通过心脏会引起心室颤动,电流较大时会使心脏停止跳动,从而导致血液循环中断而死亡。电流通过中枢神经或有关部位,会引起中枢神经严重失调而导致死亡。电流通过头部会使人昏迷,或对脑组织产生严重损坏而导致死亡。电流通过脊髓,会使人瘫痪等。上述伤害中,以心脏伤害的危险性为最大。因此,流经心脏的电流多、电流路线短的途径是危险性最大的途径。4.伤害程度与电流种类的关系 100Hz以上交流电流、直流电流、特殊波形电流都对人体具有伤害作用,其伤害程度一般较工频电流为轻。(1)100Hz以上交流电流的效应。某些电气设备和设施的供电频率是高于50/60Hz的。如1
25、00Hz以上的频率在飞机(400Hz)、电动工具及电焊(可达450Hz)、电疗(45kHz)、开关方式供电(2OkHz1MHz)等方面被使用。高频电流的危险性可以用频率因数来评价。频率因数是指某频率与工频有相应生理效应时的电流阈值之比。某频率下的感知、摆脱、室颤频率因数是各不相同的。,(2)直流电流的效应。直流电流的作用 在接通和断开瞬间,直流感知阈值约为2mA。300mA以下的直流电流没有确定的摆脱阈值,300mA以上的直流电流将导致不能摆脱或数秒至数分钟以后才能摆脱带电体。电流持续时间超过心服搏动周期时,直流室颤电流为交流的数倍;电流持续时间在200ms以下时,直流室颤电流与交流大致相同。
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