电力系统工程基础A

电力系统工程基础A电力系统水库G~M~M~电力网电力系统动力系统发电厂水轮机发电机变电所升压变压器输电线路变电所降压变压器用户用电设备电力系统电力网：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

。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：1～10kV；高压网：高于10kV、低于330kV；超高压网：低于750kV；特高压网：1000kV及以上。

电力系统

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20~50km以内区域电力网：电压等级在35kV以上（一般为110kV~220kV），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330kV~500kV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、三类负荷电力系统的特点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）环境保护问题电能的质量指标电压质量标准：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： ±(0.1~0.2)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；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。电力系统的额定电压及电压等级U1IU2SZS=√3U2I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100～1000V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。我国电力工业发展概况中国电力工业的现状与展望（2）发电量：1980年以来，平均年增长率9％，现为世界第二位。（3）装机容量：居世界第二位（水电世界第一）

(4)缺电问题与城乡电网改造

1970年以来出现缺电问题

1998年低用电水平下的电力平衡。电力工业跟不上国民经济的发展速度是造成缺电的重要原因我国在发电、输电、配电各方面投资比例失调是缺电的另一个方面原因。发电、输电、配电比例美国1:0.43:0.7日本1:0.47:0.68英国1:0.45:0.78我国1:0.21:0.12我国居民用电比例较低我国人均电力消费极低，中国电力工业有很大的发展空间（5）中国电力工业展望“十五”期间，GDP年增长率7％～8％，电力增长率将达6％以上。2010年，25000亿kW.h2015年，30000亿kW.h2020年，36000亿kW.h高压远距离输电是我国面临的主要问题（水电、火电），必须出现新的电压等级。电能质量问题是我国电力发展必须面临的又一个问题。工程总投资为954.6亿元人民币，工程施工总工期自1993年到2009年共17年。大坝为混凝土重力坝，坝顶总长3035米，坝顶高185米，正常蓄水位175米，总库容393亿立方米，能够抵御百年一遇的特大洪水。年均发电量849亿度。航运能力将从1000万吨提高到5000万吨，万吨级船队可直达重庆。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。2发电厂核电厂：均采用原子核裂变时释放出来的能量发电。2发电厂水电厂：利用水能发电，分堤坝式、径流式、抽水畜能三类；水轮机组工作灵活，迅速适应负荷急剧变化，从机组启动、并网到带负荷只需几分钟即可；通常运行寿命50年。变电站的一次接线输变电设备包括变换电压的设备：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。

电力系统的电气设备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ABCAK2K1L1L2ABCAAAABCAwhIaIcIb3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：3变电站的一次接线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变电站的一次接线电气主接线的基本接线形式有汇流母线：单母线、单母线分段，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：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：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QFQSQSWL4QFQSQSWL3QFQSQSWL2QFQS～GQF1QS1～GQF2QS3QS2WL1QS4W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～GWL1WL2WL3WL4～G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2～3分段为宜，分段太多增加了分段断路器。适用范围6~10kV配电装置出线6回及以上；35kV出线数为4~8回；110~220kV出线数为3~4回。3变电站的一次接线旁路母线的作用不停电检修进出线断路器。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BQS2QF1QS3W3QS8WL4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35~110kV的变电所。～G～GWL1WL4WL3WL2QS7QS6QF4WABQS8W3QS5QF1QS1QS3QS2QS4 （分段断路器QF1兼旁母断路器）3.3.3单母线分段加装旁路母线接线3变电站的一次接线双母线接线接线图 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QS4W3QF1W1W2QF4QF2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4.3高压断路器4.电力系统一次设备简介4.4隔离开关4.电力系统一次设备简介4.5负荷开关4.电力系统一次设备简介4.6母线4.电力系统一次设备简介4.7绝缘子及电缆4.电力系统一次设备简介4.7电抗器4.电力系统一次设备简介4.8电力电容器5.

变电站的二次接线5.1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：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。