第1讲__电力系统介绍

矿山供电 重庆大学资源与环境科学学院张仕进2009年9月制作 第1章电力系统概论 重庆大学资源与环境科学学院 电力系统 主要内容 电力系统和供配电系统概述电力系统的额定电压规定中性点运行方式电能的质量指标供配电系统的组成 重庆大学资源与环境科学学院 电力系统 重庆大学资源与环境科学学院 电力系统 电力系统是一个有机整体 按对象描述 发电厂 电力网 用电设备按过程描述 发电 变电 输电 配电 用电指一个将一次能源转化为二次能源的过程 重庆大学资源与环境科学学院 电力系统 按对象进行描述 1 发电厂 generatingplant 按一次能源介质划分为火力发电厂 水力发电站 核电站等 此外 还有小容量的太阳能发电厂 风力发电厂 地热发电厂和潮汐发电厂等 正在研究的还有磁流体发电和氢能发电等 重庆大学资源与环境科学学院 2 电力网 electricalpowernetwork 通常将变电所 配电所 输电线路和配电线路统称为电力网 变电所 实现电压等级的变换 配电所 电能的分配 电力线路 电能的输送 通常将220kV及以上的电力线路称为输电线路 110kV及以下的电力线路称为配电线路 配电线路又分为高压配电线路 110kV 中压配电线路 6 35kV 和低压配电线路 380 220V 重庆大学资源与环境科学学院 3 用电设备 电能的消耗 凡取用电能的所有单位均称为电能用户 其中工业企业用电量约占我国全年总发电量的64 是最大的电能用户 发电厂 6 3 20KV 升压变电所 220 500KV 降压变电所 35 110KV 降压变电所 6 10KV 降压变电所 220 380V 用电设备 重庆大学资源与环境科学学院 电力系统 重庆大学资源与环境科学学院 电力系统的额定电压 是指系统正常运行时 能获得最佳技术性能及最好经济效果的电压 额定电压一般指线电压 分级的原因 1 输出视在功率一定时 U越高 I越小 对导线的投资越小 但对绝缘要求越高 因此 有一最佳值存在2 考虑实际情况 安全性等 主要分级 220V 380V 3KV 6KV 10KV 35KV 110KV 220KV 500KV 电力系统的额定电压规定 重庆大学资源与环境科学学院 用电设备铭牌上标出的线电压 发电机发电机的额定电压一般比同级电网的额定电压高出5 用于补偿线路上的电压损失 电力系统的额定电压规定 电力线路电力线路的额定电压与所连接的广义用电设备的额定电压相等 重庆大学资源与环境科学学院 电力系统的额定电压规定 变压器变压器的一次绕组 接受功率 当与发电机直接相连时 与发电机额定电压相等 当与电网相连时 额定电压与电网额定电压相等 变压器的二次绕组 输出功率 当与用户直接相连时 比用电设备额定电压高5 当不与用户直接相连时 比用电设备额定电压高10 主要考虑变压器满载功率损耗及长距离输送电损耗 重庆大学资源与环境科学学院 发电机G的额定电压 UN G 1 05UN L1 1 05 10 10 5 kV 变压器T1的额定电压 U1N T1 UN G 10 5 kV U2N T1 1 1UN L2 1 1 110 121 kV 变压器T1的变比为 10 5 121kV变压器T2的额定电压 U1N T2 UN L2 110 kV U2N T2 1 05UN L3 1 05 6 6 3 kV 变压器T2的变比为 110 6 3kV 例 已知图1 2 1所示系统中电网的额定电压 试确定发电机和变压器的额定电压 变压器直接与电动机相连 供电距离较短 可以不考虑线路上的电压损失 变压器T1的一次绕组与发电机直接相连 所以其一次绕组的额定电压取发电机的额定电压 重庆大学资源与环境科学学院 电力系统中性点运行方式 电力系统中性点 星型连接的变压器或发电机的中性点 电力系统的中性点运行方式是一个综合问题 它对系统发生单相接地故障具有较大影响 从而对电压等级的选择 单相接地电流的保护 对系统绝缘水平的要求等都产生较大影响 重庆大学资源与环境科学学院 电力系统中性点运行方式 电力系统中性点有三种运行方式 中性点直接接地 500KV 220KV 110KV 380V 220V 中性点不接地 3 10KV 中性点经消弧线圈接地 小电流接地系统 大电流接地系统 重庆大学资源与环境科学学院 电力系统中性点运行方式 中性点不接地系统假定 a 系统为三相对称系统 电源 线路 负载均对称 b 各相有一对地电容存在 且对称 重庆大学资源与环境科学学院 电力系统中性点运行方式 中性点不接地系统 正常运行时 线电压对称 相电压对称 分布电容电流对称 Ia Ua XCaIb Ub XCbIc Uc XCc接地电流 I Ia Ib Ic 0 重庆大学资源与环境科学学院 电力系统中性点运行系统 系统发生单相短路时 C相对地电压为0 中性点对地电压为 UcUa Ua Uc UacUb Ua Uc Ubc结论 相电压升为线电压 重庆大学资源与环境科学学院 电力系统中性点运行系统 系统发生单相短路时 Ia Iac Uac Xac IaIb Ibc Ubc Xbc IbI Ia Ib 3Ia结论 流过故障相电流升高为原来的3倍 重庆大学资源与环境科学学院 中性点不接地系统总结 中性点不接地系统发生单相接地故障时 线电压不变 而非故障相对地电压升高到原来相电压的倍单相接地电流等于正常时单相对地电容电流的三倍中性点对地电压为相电压线电压依然对称 电力系统中性点运行方式 重庆大学资源与环境科学学院 中性点不接地系统应用范围 仅用于单相接地时电容电流不大的电网 3 10KV电网中 单相接地分布电容电流 30A 35 60KV电网中 单相接地分布电容电流 10A 电力系统中性点运行方式 重庆大学资源与环境科学学院 电力系统中性点运行方式 中性点直接接地系统 重庆大学资源与环境科学学院 电力系统中性点运行方式 中性点直接接地系统 非故障相对地电压不变 电气设备绝缘水平可按相电压考虑 产生大电流应用场合 主要用于220KV及以上电网 高压绝缘投资较小 低压设备运行的需要 重庆大学资源与环境科学学院 中性点经消弧线圈接地方式 消弧线圈 消弧线圈对电容电流的补偿可以有三种方式 1 全补偿 2 欠补偿 3 过补偿 在电力系统中一般不采用完全补偿的方式 而采用过补偿运行方式 Why 重庆大学资源与环境科学学院 电能的质量指标 电压1 电压偏差 2 电压波动 频率我国规定 电力系统的额定频率为50Hz 频率的允许偏差不得超过 0 5Hz 容量大于3000MW的用户 频率偏差不得超过 0 2Hz 电压波形电压波形的质量是以正弦电压波形畸变率来衡量的 重庆大学资源与环境科学学院 供配电系统的组成 2003年底 我国发电机装机容量为38450万千瓦 发电量19080亿度 居世界第二位 其中 工业用电占50 70