电力系统概述(4.9)

1、电力系统概述1-1-1 电力系统基本概念 第一章电力系统概述第一节 电力系统概述 电力系统：由发电机，升压变，输电线路，降压变，配电线路，用电设备，保护测量控制设备组成。 动力系统：锅炉，汽轮机，水轮机，核反应堆，+“电力系统”. 一次设备：发电机，变压器，输配电线路，断路器，无功补偿装臵。（发输配用） 二次设备：控制电缆，继电保护，自动装臵，远程监控装臵，仪表和信号装臵，通信系统设备，信息系统设备。（保监测操） 一次系统：由所有“一次设备”构成。 二次系统：又称辅助系统。由所有“二次设备”构成。电力网：由变电站和电力线路组成。不包括“发电厂与用电设备”那一部分。分为输电网和配电网。输电网：电

2、厂电能升压输电线枢纽变。采用“超高压输电网”。我国输电网 220.330.550kv。 配电网：从输电网受电，向某一地区供电配电。包括 110KV 以下变电所和配电线路。1-1-2 额定电压等级220/ 380v 低压配电3-20 kv 中压配电 35-110kv 高压配电 220kv 高压输电330-750kv 特高压输电 偏移电压±5% 电压降落 10% 始端 1.05% 末端 0.95%1-1-3 运行特点1）电能不能储存 2）暂态过程迅速 3）电能质量和电力供应可靠性要求严格1-1-4 基本要求1）满足用户安全、连续、合格、可靠的要求。（首要任务）2）供电质量合格 3）降低运

3、行成本 4）降低对环境的负面影响第二节 输变电系统1-2-0 定义 输变电系统：220kv 及以上（超高压输电）输变电设备和线路。1-2-1 构成输变电系统： 1. 输电线路：电缆线路、架空输电线路（我国主要）2. 变电站: 变压器、 断路器、 互感器、避雷器1-2-2 特点和解决方法特点：1）输电容量大 2）输电距离长 3）电压等级高 4）事故影响范围广 5）运行环境恶劣 6）接线方式相对简单 结局方法：1） 提高电压等级，采用超、特高压输电 2）技术上加强电气联系，缩短电气距离 3）提高设备绝缘水平4）提高系统安全稳定性，提高监控水平 5）提高输电线路的机械、电气性能1-2-3 运行管理

4、输变电系统运行管理：包括输电线路运行管理和变电站运行管理。 输电线路运行管理：架空线路（巡视，维护，检修）电缆线路（巡视，维护，检修，防火，故障测寻） 变电站运行管理：变电站运行模式（有人值守、无人值守、集中监控）变电站日常工作（值班和交接班管理、倒闸操作） 变电设备管理：包括缺陷管理。 变电设备检修：包括检修方式、检修组织管理，状态检修（重要意义）第二章 架空输电线路架空输电线路的组成：导线，避雷线，杆塔，绝缘子，金具1.主要材料：铝、铝合金、钢、铜铜：性能最好， 机械强度高， 抗腐蚀强，昂贵，很少用。铝：质轻价廉， 机械强度低， 抗腐蚀差，便宜。 铝合金：质轻怕振 ，机械接近铜， 抗腐蚀较

5、好，导电率低。钢：性能最差， 机械强度高， 抗腐蚀差 。2.结构分类：分为单股导线和多股绞线。多股绞线又分为单金属多股导线和复合金属多股绞线。导线结构单股导线：机械强度差多股导线：单金属多股导线、 复合金属多股绞线 、钢芯铝绞线N 机械强度好，耐振，材料有缺陷不能满足高要求 机械强度好，导电率高，广泛应用于 35kv 架空线扩径导线和分裂导线：可减小电晕损耗和线路电抗，应用于 220kv 以上钢芯铝绞线：分为普通型钢芯铝线（LGJ）轻型钢芯铝线（LGJQ）加强型钢芯铝线（LGJJ） 附：L 铝 G 钢芯 J 多股绞线 Q 轻型 JJ 加强型应用范围：一般地区 LGJ 或 LGJQ 重冰区及大跨

6、越挡距 LGJJ扩径导线：人为扩大导线直径，但不增大再留部分截面积的导线。 支撑层不被铝填满。仅有 6 股起支撑作用。分裂导线： 又称复导线，由 2,3,4 根排列成几何形状并联而成。作用：改变导线周围电、磁场，减少电晕和线路电抗，一般为四分裂。 次线间距离：次导线之间的距离 四分裂原因：超过四根时，电抗下降速度已逐渐缓慢，需节约材料。 导线   导线是架空送电线路主要组成部分，其作用是传导电能。导线的种类、性能和截面的大小，不仅对杆塔、避雷线、绝缘子、金具有影响，而且直接关系到线路的输送能力、运行的可靠性和建设费用的大小。导线必须具有良好的导电性能。此外，由于架空线路导线

7、架设在空中，要承受自重、风压、冰雪荷载等机械力的作用和空气中有害气体的侵蚀，故要求导线有较高的力学强度和较好的抗腐蚀性能。  导线由铝、钢、铜等材料制成，在特殊情况下也可使用铝合金。铜是理想的导线材料，但由于铜资源少、价格高，使用不多。为了提高导线力学强度，架空线路导线采用绞合的多股导线，常用的有铝绞线、钢芯铝绞线，少数情况下也采用铝合金线、铝包钢绞线及硬铜线。钢芯铝绞线中铝线部分和钢线部分截面积的比值不同，力学强度也不同，可分为普通钢芯铝绞线(铝钢截面积之比值为5.26.1)、加强型钢芯铝绞线(比值为44.5)和轻型钢芯铝绞线(比值为7.68.3)。  在高压输电线路中还

8、经常采用分裂导线。一般线路每相采用一根导线。所谓分裂导线系指每相采用相同截面、相同型号的两根或两根以上的导线。相分裂导线多用于电压为220kV以上的线路。采用分裂导线可提高线路送电容量、减少电晕损耗和对无线电的干扰。3.导线型号L 铝 G 钢 T 铜 F 防腐 K 扩径LG 钢芯铝绞线 J 多股绞线 GLJ 钢芯铝包绞线 无 J单股导线数字标称截面积 mm2三相三线制电力系统高压架空线路一般采用三相三线制，三条线路分别代表a，b，c三相，我们在野外看到的输电线路，一回即有三根线（即三相），三根线可能水平排列，也可能是三角形排的；对每一相可能是单独的一根线（一般为钢芯铝绞线），也有可能是分裂线（

9、电压等级很高的架空线路中，为了减小电晕损耗和线路电抗，采用分裂导线，多根线组成一相线，一般24分裂），没有中性线，故称三相三线制。三相四线制在低压配电网中，三相四线制供电能同时供出220V、380v两种不同的电压，因而得到广泛应用。输电线路一般采用三相四线制，其中三条线路分别代表A,B,C三相，不分裂，另一条是中性线N（区别于零线，在进入用户的单相输电线路中，有两条线，一条我们称为火线，另一条我们称为零线，零线正常情况下要通过电流以构成单相线路中电流的回路，而三相系统中，三相自成回路，正常情况下中性线是无电流的），故称三相四线制；在380V低压配电网中为了从380V相间电压中获得220V线间电

10、压而设N线，有的场合也可以用来进行零序电流检测，以便进行三相供电平衡的监控。三相五线制是指A、B、C、N和PE线，其中，PE线是保护地线，也叫安全线，是专门用于接到诸如设备外壳等保证用电安全之用的。PE线在供电变压器侧和N线接到一起，但进入用户侧后约不能当作零线使用，否则，发生混乱后就与三相四线制无异了。2-1-2 避雷线1 概述： 避雷线作用：将雷电引入大地，保护线路免遭雷击而引起过电压破坏。 架在导线上方，直接接地，正常时不通过电流。 材料要求：抗腐，机械强度高。一般采用多股钢导线，钢表面镀锌防锈。2.绝缘避雷线： 应用范围：超高压电力输电线路（330kv 及以上）原理：正常时避雷线通过带

11、有放电间隙的绝缘子与杆塔绝缘，雷击时利用放电间隙引电流入地。其他作用：载波通道，作电动机电源，架空线路融冰，提高屏蔽系数3.架设要求：全线架设：110kv 及以上架空线路、负荷重要的 60kv 线路 双避雷线：山区 220kv 架空线路 全线架设双避雷线：330kv 及以上线路 进出线上架设：35kv 线路（防止变电站设备受雷击）2-1-3 杆塔杆塔作用：支持导线和避雷线，保证最小应允距离。1.按材料分类：木杆、钢筋混凝土杆、铁塔木杆：绝缘好，强度低，不环保，我国已经不采用钢筋混凝土杆：防锈好，强度高，35-110kv 普遍使用铁塔：坚固可靠，造价高，维护复杂铁塔可以分为拉线塔和自立塔。 导线

12、排列方式拉线塔：上字型、猫头型（三角）门型、V 型（水平）内拉拉线门型（纵向）自立塔：上字型、猫头型、鸟骨型、干字型（三角）酒杯型、门型(水平)拉线塔：承受轴向压力。 自立塔：双回路铁塔：六角形（鼓型）、倒伞型、正伞型、蝴蝶型。我国多采用六角型。承力塔：酒杯型、干字型、桥型。我国 220kv-500kv 采用干字型。2.按用途分类：直线杆塔、耐张杆塔、转角杆塔、终端杆塔、特殊杆塔 直线杆塔：又称中间杆塔，作为中间支持，承受垂直和水平载荷。 耐张杆塔：又称承力杆塔，把线路分小段，承受垂直和水平载荷，还承受顺线路方向的张力。 转角杆塔：作用与“耐张杆塔”相同，分为直线型和转角型，承受风符合和自重负

13、荷，承受角度荷重和不平衡张力。 终端杆塔：是“耐张杆塔”中的一种，用于线路的两端。有角度，仅有一侧架线受力。特殊杆塔：a 跨越杆塔（跨河跨线）b 换位杆塔（改变相序）c 分支杆塔（两地供电）2-1-4 架空线路绝缘子架空线绝缘子作用：支持和悬挂导线，并使导线与杆塔保持绝缘。 分类：针式、悬式、棒式、瓷横担绝缘子针式绝缘子：造价低，耐雷水平不高，用于 35kv 以下。悬式绝缘子：强度大，成“悬垂串”，用于 35kv 以上。 棒式绝缘子：把“悬式绝缘子”做成整体，经济。(新型棒式合成绝缘子优点：造价低，损耗小，耐振，抗污染强。 )瓷横担绝缘子：节约材料，方便安全。机械抗弯强度低。（四段联接成 V

14、形的瓷横担组：提高承受垂直荷载能力。220kv。）悬垂串个数选择：计算公式：绝缘子个数=1.6UL/hx(一般地区) UL：额定线电压Hx： 泄露距离（x-4.5 型取 28cm） 单位工作泄露距离不小于1.6km/kv. 环境越恶劣，单位工作泄露距离应取越大。（污秽区取 2.0km/kv）（绝缘子钢脚与钢帽间，沿瓷裙表面轮廊的最短距离就叫“泄漏距离”。）5绝缘子 绝缘子是输电线路绝缘的主体，其作用是悬挂导线并使导线与杆塔、大地保持绝缘，它具有力学强度高，绝缘性能良好，不受温度急剧变化的影响，耐自然侵蚀及抗老化等特点。绝缘子一般都采用瓷和钢化玻璃，也有用合成材料的。 架空送电线路常用的绝缘子有

15、针式绝缘子、悬式绝缘子、蝶式绝缘子、瓷横担绝缘子等。用硅橡胶做裙边的合成绝缘子已被广泛使用。针式绝缘子用于不超过23kV线路上，根据绝缘子爬距（绝缘子的导体沿绝缘子表面到绝缘子铁脚的最短距离)的不同，分为普通型和加强型两种。针式绝缘子根据其铁脚型式不同，分为短脚、长脚和弯脚三种。 悬式绝缘子一般组成绝缘子串，用于不同电压等级线路上。目前我国生产的悬式绝缘子有普通型和防污型两类。普通型悬式绝缘子有新系列(XP)、老系列(X)和钢化玻璃(LXP)三大类。新系列产品尺寸小、质量轻、性能好、金属附件连接结构标准化，将逐步取代老系列产品。钢化玻璃绝缘子除了有新系列优点外，还具有强度高、爬距大、不易老化、

16、维护方便、零值自爆等优点。防污型悬式绝缘子，按伞形结构的不同，分为双层伞型和钟罩型两种。 瓷横担绝缘子有全瓷式和胶装式两种，前者直接绑扎，后者瓷头都带有连接金具，可以悬挂线夹。安装方式有水平式(边相用)和垂直式(顶相用)两种。由于采用可转动结构，断线时瓷横担可转动，使电杆承受的拉力缓和，避免断线事故扩大；实心结构不易击穿，不易老化，爬距长，绝缘水平高；易清扫，自洁性能好，减少线路维护工作；结构简单，安装方便；能充分利用电杆高度，降低线路造价。(2)绝缘子串的组装形式。 玻璃绝缘子 针式绝缘子 支持绝缘子 1)悬垂绝缘子串组合。单串悬垂绝缘子串组装。双串悬垂绝缘子串组装。 2）耐张绝缘子串组合。

17、单耐张绝缘子串组装，双耐张绝缘子串组装 7接地装置 35kV以上线路，当避雷线遭受雷击时，必须用金属导体将雷电流导人大地。接地装置包括接地引下线和接地极，接地引下线可利用水泥杆内钢筋或金属杆塔本身，也可另用钢绞线从避雷线上引下接地。接地极一般是用一根或几根导体(扁钢)组成的伸长辐射状构成。 2-1-5 架空线路金具 定义：联接杆塔、导线、避雷线、绝缘子的金属零件。 架空线路金具（五类）：线夹、连接金具、接续金具、保护金具、拉线金具。1.线夹：将导线、避雷线固定在绝缘子上。2.连接金具：将绝缘子组装成绝缘子串，连接在杆塔或横担上。3接续金具：连接导线或避雷线两个终端。工艺：钳压、液压、爆压。4.

18、保护金具：分为机械保护金具和电气保护金具。机械保护金具：防止因风引起的周期性振动造成断股断线。有防震锤、阻尼线、护线条、间隔棒。防振措施：1）用防震锤和阻尼线吸收或消耗架空线的振动能量 2）用护线条加强架空线耐震强度3）用间隔棒保持分裂导线的几何形状。电气保护金具：防止绝缘子串上因电晕的产生而过早损坏。 有均压环和屏蔽环。均压环：控制绝缘子上的电晕。 屏蔽环：控制金 具上的电晕。5.拉线金具：用于拉线杆塔的固定、以及拉线的调节和连接。有钢线卡子、楔形线夹、UT 型线夹、双拉线联板。6金具 架空输电线路的金具是指用于安装导线、避雷线、拉线、绝缘子串，并与杆塔连接的零件。线路金具按性能和用途大致可

19、划分为悬垂线夹、耐张线夹、连接金具、接续金具、保护金具、拉线金具6大类。型号编制一般按名称第一个汉语拼音字母代表。（1）金具种类1）悬垂线夹。悬垂线夹用于在直线杆塔的悬垂绝缘子串上，或将避雷线悬挂在直线杆塔的避雷线支架上。2)耐张线夹。导线用耐张线夹一般分为两类。第一类用螺丝将导线压紧固定，线夹只承受导线全部张力，而不导通电流，这类称螺栓型耐张线夹；第二类称为压缩型耐张线夹，采用液压机或爆炸压接方法将导线的铝股、钢芯与线夹锚压在一起，线夹本身除承受导线的全部拉力外，还是导电体，这类线夹适用于安装大截面导线。3)连接金具。连接金具分专用连接金具和通用连接金具两类。专用连接金具是直接用来连接绝缘子的，故其连接部位的结构尺寸和绝缘子相配合，如球头挂环、碗头挂板、球头环