电力系统知识

1、电力系统n全国电力系统的分布n电力系统传输n电力系统变电n电力系统的配置全国电力系统的分布电力传输电压100/6 . 05 . 5PlV交流电力的传输直流电力的传输电压等级与输配电网络电力系统基本任务与运行特点u环境保护问题环境保护问题n变电所：按其在电力系统中的地位分类n枢纽变电所：n中间变电所：n地区变电所：n终端电站所：变换电压的设备：如变压器。接通和开断电路的开关电器：如断路器，隔离开关，熔断器等。防御过电压，限制故障电流的电器：如避雷器、避雷针、避雷线、电抗器。无功补偿设备：如电力电容器，同步调相机，静止补偿器。载流导体：如母线，引线，电缆，架空线。接地装置；如变压器中性点接地、设备

2、外壳接地、防雷接地等。 电气主接线 发电厂和变电所中的一次设备，按照一定规律连接而成的电路，也称电气一次接线或一次系统。 输变电设备包括3 变电站的一次接线 输电线路 开关电器高压断路器的基本参数额定开断电流INbr、全开断时间tab、合闸时间ton额定动稳定电流（峰值）ies、热稳定电流It、自动重合闸性能 电流互感器运行特点：二次绕组不能开路二次接线：单相接线；星形接线；不完全星形接线A BCAK2K1L1L2A B CAAAA B CAwhIaIcIb3 变电站的一次接线 电压互感器运行特点：二次绕组不能短路接线方式：2 0 k V3 k V( c )3 5 k V2 2 0 k V3

3、k V1 1 0 k V( b )( a )( d )2 2 0 k V3 k V3 变电站的一次接线3.2 电力系统接线和输变电网络接线 电力系统接线地理接线图：表明各发电厂、变电所的相对地理位置和它们之间的联接关系电气接线图：表明电力系统中各主要元部件之间和厂所之间的电气联接关系 输变电网络接线无备用：单回路放射式、干线式和链式网络等，每一负荷只能靠一条线路获得电能，又称开式网络。有备用：双回路式、单环式、双环式和两端供电式等，每一个负荷点至少可以通过两条线路从不同方向取得电能，又称闭式网络。3 变电站的一次接线3 变电站的一次接线3.3 电气主接线的基本接线形式有汇流母线：单母线、单母线

4、分段，双母线，双母线分段；增设旁路母线或旁路隔离开关，一倍半断路器接线，变压器母线组接线等。无汇流母线：单元接线、桥形接线、角形接线等。 几个基本概念：汇流母线：起汇集和分配电能的作用，也称汇流排。进、出线：进线指电源，出线指线路。断路器、隔离开关（母线、线路）、接地刀闸：QSQF断路器与隔离开关的操作顺序：送电操作顺序送电操作顺序：先合上断路器两侧的隔离开关，再投入断路器。停电检修操作顺序停电检修操作顺序：先断开断路器，再断开断路器两侧的隔离开关。待线路对方仃电后，再合上接地刀闸。3 变电站的一次接线QFQSQSWL4QFQSQSWL3QFQSQSWL2QFQSGQF1QS1GQF2QS3Q

5、S2WL1QS4W3.3.1 单母线接线特点简单、清晰、设备少。当母线故障或检修或母线隔离开关检修时，整个系数全部停电。断路器检修期间也必须停止该回路的供电。适用范围单电源的发电厂和变电所，且出线回路数少，用户对供电可靠性要求不高的场合。3 变电站的一次接线3.3.2 单母线分段接线QF1分段断路器GWL1WL2WL3WL4G特点减少母线故障或检修时的停电范围。断路器检修期间必须停止该回路的供电。母线分段的数目，通常以23分段为宜，分段太多增加了分段断路器。适用范围610kV配电装置出线6回及以上；35kV出线数为48回；110220kV出线数为34回。3 变电站的一次接线旁路母线的作用不停电

6、检修进出线断路器。操作方式（检修QF4，且WL4不停电）如A、B段经QF1和QS1、QS2并列运行，则闭合QS5断开QF1断开QS1闭合QS3闭合QF1使W3带电（不要首先闭合QS8）。此时若W3隐含故障，则由继电保护装置动作断开QF1。若W3充电正常，操作可以继续进行：合上QS8断开QF4。这时WL4由母线BQS2QF1QS3 W3QS8 WL4供电。并由QF1替代断路器QF4。QF4检修前，应把QS6、QS7断开。适用范围中小型发电厂和35110kV的变电所。GGWL1WL4WL3WL2QS7QS6QF4WABQS8W3QS5QF1QS1QS3QS2QS4（分段断路器QF1兼旁母断路器）3

7、.3.3 单母线分段加装旁路母线接线3 变电站的一次接线3.3.4 双母线接线接线图 具有两组母线W1，W2。每一回路经一台断路器和两组隔离开关分别与两组母线连接，母线之间通过母线联络断路器QF（简称母联）连接。运行方式母联QF断开，一组母线工作，另一组母线备用，全部进出线接于运行母线上。母联QF断开，进出线分别接于两组母线，两组母线分裂运行。母联QF闭合，电源和馈线平均分配在两组母线上。优点检修一组母线，可使回路供电不中断；一组母线故障，部分进出线会暂时停电。供电可靠，调度灵活，又便于扩建。QFQS2QS1W1W2电源1电源23 变电站的一次接线3.3.5 双母线带旁路母线接线QS4W3QF

8、1W1W2QF4QF2电源1电源23. 变电站的一次接线3.3.6 一个半断路器接线接线图 在母线W1，W2之间，每串接有三台断路器，两条回路，每二台断路器之间引出一回线，故称为一台半断路器接线，又称二分之三接线。特点具有较高的供电可靠性及运行灵活性。母线故障，只跳开与此母线相连的断路器，任何回路不停电。隔离开关不作操作电器，减少了误操作的几率。使用设备较多，投资较大，二次控制接线和继电保护配置也比较复杂。适用范围大型电厂和变电所的超高压配电装置。W1W2QFQSQSQSQSQFQFQSQSQS1QS14.电力系统一次设备简介4.1发电机4.电力系统一次设备简介n4.2 变压器4.电力系统一次

9、设备简介n4.3 高压断路器4.电力系统一次设备简介n4.4 隔离开关4.电力系统一次设备简介n4.5负荷开关4.电力系统一次设备简介n4.6母线4.电力系统一次设备简介n4.7绝缘子及电缆4.电力系统一次设备简介n4.7 电抗器4.电力系统一次设备简介n4.8 电力电容器4.电力系统一次设备简介n互感器及避雷器5. 变电站的二次接线5.1概述概述 一次设备及一次系统一次设备有：发电机、变压器、断路器、隔离开关、电抗器、电力电缆以及母线、输电线路等。由这些设备按一定规律相互连接构成的电路称为一次接线或一次系统，它是发电、输变电和配电的主体。 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

10、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。5. 变电站的二次接线5.2原理接线图原理接线图原理接线图：是用来表示继电保护、测量仪表和自动装置等工作原理的一种二次接线图。特点：二次回路中的元件及设备以整体形式表示，同时将相互联系的电气部件和连线画在同一张图上，给人以明确的整体概念。说明：QS-隔离开关、QF-断路器、KA-电流继电器、KT-时间继电器、KS-信号继电器。 5. 变电站的二次接线5.3 展开接线图展开接线

11、图展开接线图（简称展开图）：用来说明二次回路的动作原理，在现场使用极为普遍。特点：将每套装置的有关设备部件解体，按供电电源的不同分别画出电气回路接线图，如交流电流回路、交流电压回路和直流回路分开表示。于是，同一个仪表或继电器的电流线圈、电压线圈和接点分别画在不同的回路里，为了避免混淆，将同一个元件及设备的线圈和结点采用相同的文字标号表示。5. 变电站的二次接线5.4 安装接线图安装接线图安装接线图安装接线图是制造厂加工制造屏（屏盘）和现场施工安装所必不可少的图，也是运行试验、检修和事故处理等的主要参考图。安装接线图包括屏面布置图、屏背面接线图和端子排图三个组成部分，它们相互对应，相互补充。屏面

12、布置图：说明屏上各个元件及设备的排列位置和其相互间距离尺寸的图，要求按照一定的比例尺绘制。屏背面接线图：在屏上配线所必需的图，其中应标明屏上各设备在屏背面的引出端子之间的连接情况，以及屏上设备与端子排的连接情况。端子排图：表示屏上需要装设的端子数目、类型及排列次序以及它与屏外设备连接情况的图。5. 变电站的二次接线屏背面接线图和端子排图必须说明导线从何处来，到何处去，以防接错导线。我国广泛采用“相对编号法”，例如甲、乙两个端子需用导线连接起来，则在甲端子旁边标上乙端子的编号，而在乙端子旁边标上甲端子的编号；如果一个端子需引出两根导线，那么，在它旁边就标出所要连接的两个端子编号。5. 变电站的二

13、次接线n二次回路分类：二次回路分类：n1按二次回路功能划分按二次回路功能划分：n控制回路:由各种控制器具、控制对象和控制网络构成。其主要作用是对发电厂及变电所的开关设备进行跳、合闸操作，以满足改变主系统运行方式及处理故障的要求。n信号回路:由信号发送机构、接收显示元件及其网络构成。其作用是准确、及时地显示出相应一次设备地工作状态，为运行人员提供操作、调节和处理故障的可靠依据。n测量监察回路:由各种电气测量仪表、监测装置、切换开关及其网络构成。其作用是指示或记录主要电气设备和输电线路的运行参数，监察绝缘状况，作为生产调度和值班人员掌握主系统的运行情况、进行经济核算和故障处理的主要依据。n继电保护

14、与自动装置:由互感器、变换器、各种继电器及自动装置、选择开关及其网络构成。其作用是保护主系统的正常运行，一次系统一旦出现故障或异常便自动进行处理，并发出相应信号。n调节回路:由测量机构、传输设备执行元件及其网络构成。其作用是调节某些主设备的工作参数，以保证主设备及电力系统的安全、经济、稳定运行。n同期回路:由电压互感器、同期开关、同期装置构成。n操作电源：由直流电源设备和供电网络构成。其作用是供给上述各二次系统的工作电源，计算器及其他重要设备的事故电源。5. 变电站的二次接线n2按发展阶段划分按发展阶段划分：n就地分散控制。对每个被控制对象设置独立的控制回路，在设备安装处一对一的控制。这种控制

15、方式简便易行，但不便于各机组、设备间的协调配合，适用于小型发电厂及变电所。n集中控制。在发电厂或变电所设置一个中央控制室（又称主控室），对全厂（所）主要电气设备（如同步发电机、主变压器、高压厂用变压器、35kV及其以上电压的输电线路等）实行远方集中控制。采用集中控制时，相应的继电保护、自动装置也安装在中央控制室内，可节省电缆，便于调试维护，提高运行安全性。n单元控制。200MW及其以上发电机采用的控制方式。炉、机、电按单元控制运行，设置数个单元控制室和一个网络控制室。每个单元控制室包括发电机或发电机双绕组变压器，高压厂用变压器及备用变压器，以及其他需要集中控制的设备。在网络控制室控制三绕组及自

16、耦变压器，高压母线设备和110kV及其以上高压输电线路。运行实践标明，采用单元控制有利于运行人员协调配合，尤其是便于炉、机、电的统一指挥调度和事故处理，并可大大改善炉、机值班人员的工作条件，是目前我国大型发电厂主要采用的控制方式。n综合控制。以计算机为核心，同时完成发电厂及变电所的控制、监控、保护、测量、调节、分析计算、计划决策等功能，实现最优化运行。综合控制是电力自动化水平高度发展的重要标制。电力系统的配置变压器是利用电磁感应作用将一种电压、电流的电能转换成同频率的另一种电压、电流的电变压器是利用电磁感应作用将一种电压、电流的电能转换成同频率的另一种电压、电流的电能。能。( (也称为一种静止

17、的电机）也称为一种静止的电机）原理如图一所示：原理如图一所示：一个铁心一个铁心: :提供磁通的闭合路径，两个绕组提供磁通的闭合路径，两个绕组:1:1次侧绕组次侧绕组( (原边原边)N1,2)N1,2次侧绕组次侧绕组( (副边副边)N2)N2。工作原理工作原理变压器的基本工作原理是电磁感应原理。当交流电压加到一次侧绕组后交流电流流入该绕组变压器的基本工作原理是电磁感应原理。当交流电压加到一次侧绕组后交流电流流入该绕组就产生励磁作用，在铁芯中产生交变的磁通，这个交变磁通不仅穿过一次侧绕组，同时也穿就产生励磁作用，在铁芯中产生交变的磁通，这个交变磁通不仅穿过一次侧绕组，同时也穿过二次侧绕组，它分别在

18、两个绕组中引起感应电动势。这时如果二次侧与外电路的负载接通，过二次侧绕组，它分别在两个绕组中引起感应电动势。这时如果二次侧与外电路的负载接通，便有交流电流流出，于是输出电能。便有交流电流流出，于是输出电能。当当1 1次绕组接交流电压后，电流次绕组接交流电压后，电流I I0 0, ,该电流在铁心中产生一个交变的主磁通该电流在铁心中产生一个交变的主磁通,在两个绕组中在两个绕组中分别产生感应电势分别产生感应电势E1E1和和E2E2。变压器变压器: :E:E:感应电势感应电势N:N:匝数匝数:磁通磁通副线圈副线圈产生感产生感应电动势应电动势原线圈原线圈接接 交交流流 电电在铁芯中在铁芯中产生变化产生变化的磁通量的磁通量副线圈中副线圈中如有电流如有电