供配电系统课件

供配电系统———重庆大学电气工程学院雍静供配电系统是电力系统的一个重要组成部分。本章主要内容电力系统的基本概念、运行特点；电力系统额定电压的规定及适用范围；电力系统与供配电系统的关系；供配电系统的分类及发展趋势；介绍本课程各章主要内容及其之间的关系。第一章概论电能是一种清洁的二次能源。它是由自然界中存在的一次能源中储存的能量（如燃料中的化学能、水的势能、核能、风能、太阳能等）转换而来；同时，电能又能很方便地转换为人们所需要的其它形式的能量（如用电炉将电能转换为热能，用电动机将电能转换为机械能，用电灯将电能转换为光能，用蓄电池将电能转换为化学能等等）。第一章概论第一节电能与能源由于能产生电能的一次能源非常丰富，可以与多种形式能源之间进行相互转换；电能具有一次能源所不具备的便于大规模生产、远距离传输、在分配系统中无限分割、并易于精密控制的特点；电能还能够精确地实现分散、定时、定量、定点使用；电能也是化石燃料清洁利用的最好方式；新能源和可再生能源必须转换成电力才能被方便利用；电能是最清洁、高效、安全、优质的能源，合理使用电力可以节约一次能源。第一章概论第一节电能与能源电能消费即电气化程度已成为表征一个国家现代化进程和人民生活水平的重要标志。2006年世界一些国家和地区的人均用电量（kWh）第一章概论第一节电能与能源国家或地区加拿大瑞典美国澳大利亚新西兰日本韩国德国英国中国香港中国人均用电量1675315231135501133296468451799571746185588221001980～2006年我国能源效率与电气化指标第一章概论第一节电能与能源风能:是太阳辐射下流动所形成的。风能与其他能源相比，具有明显的优势，它蕴藏量大，是水能的10倍，分布广泛，永不枯竭，对交通不便、远离主干电网的岛屿及边远地区尤为重要。第一章概论第二节新能源太阳能:太阳能一般指太阳光的辐射能量。太阳能的主要利用形式有太阳能的光热转换、光电转换以及光化学转换三种主要方式。第一章概论第二节新能源核能:核能是通过转化其质量从原子核释放的能量。第一章概论第二节新能源生物质能:生物质能来源于生物质，也是太阳能以化学能形式贮存于生物中的一种能量形式，它直接或间接地来源于植物的光合作用。第一章概论第二节新能源生物质能:生物质能来源于生物质，也是太阳能以化学能形式贮存于生物中的一种能量形式，它直接或间接地来源于植物的光合作用。第一章概论第二节新能源大型垃圾焚烧发电厂海洋能:海洋能指蕴藏于海水中的各种可再生能源，包括潮汐能、波浪能、海流能、海水温差能、海水盐度差能等。第一章概论第二节新能源潮汐电站设想中的温差发电装置海洋能:海洋能指蕴藏于海水中的各种可再生能源，包括潮汐能、波浪能、海流能、海水温差能、海水盐度差能等。第一章概论第二节新能源波能发电站潮流发电站抽水蓄能电站:抽水蓄能发电为目前实现负载管理、调节系统用电高峰和低谷时电量的最佳方式。第一章概论第二节新能源世界和中国主要常规能源储量预测第一章概论第二节新能源中国与世界一次能源消费结构比较（2004年）

（美国数据为2001年）第一章概论第二节新能源

2006年初，我国正式颁布了《可再生能源法》，即将陆续出台一系列鼓励政策与配套措施。未来，我国将以水电、沼气发电、秸杆发电、太阳能供热等常规清洁能源转换成熟技术和风电、光伏发电、燃料电池、微燃机组热——电联产分布供电等具有大规模发展潜力的新技术为重点。第一章概论第二节新能源

电力系统-----是由发电厂、变电站、电力线路和用电设备联系在一起组成的统一整体。上述各组成部分分别起到生产、转换、分配、输送和使用电能的作用。

1．发电厂

是将自然界蕴藏的各种一次能源转化成二次能源（电能）的场所。2．变电站

是进行电压变换以及电能接受和分配的场所。3．电力线路

是进行电能输送的通道。4．用电设备（负荷）

从电力系统中汲取电能，并将电能转化为机械能、热能、光能等。如电动机、电炉、照明器等设备。第一章概论第三节电力系统基本概念电力系统示意图电厂电厂电厂变电站变电站变电站变电站变电站变电站负荷负荷负荷负荷负荷负荷变电站电力系统组网运行的原因降低成本、提高一次能源使用效率保证电力供应的可靠性增强系统的稳定性保证电能质量第一章概论第三节电力系统基本概念电力系统运行的特点电能生产的重要性系统暂态过程的快速性电能发、输、配、用的同时性第一章概论第三节电力系统基本概念电力系统电压等级当输送功率一定时，电压越高，电流越小，线路、电气设备等的载流部分所需的截面积越小，有色金属投资就越小；同时，由于电流小，传输线路上的功率损耗和电压损失也较小。另一方面，电压越高，对绝缘的要求则越高，变压器、开关等设备以及线路的绝缘投资也就越大。综合考虑这些因素，对应一定的输送功率和输送距离都有一个最为经济、合理的输电电压。第一章概论第四节电力系统标准电压电力系统电压等级国际电工委员会(IEC)的IEC60038（2002）提供了以50Hz和60Hz为基本参数的两个标准电压系列，并在每个系列中综合提供了该系列的基本电压等级。各国可根据本国情况选择其中的标准电压系列和该系列的基本电压等级。第一章概论第四节电力系统标准电压110kV及以下主要交流系统及相关设备的常用标准电压（kV）第一章概论第四节电力系统标准电压系统标称电压(kV)0.22/0.380.38/0.6661035110用电设备额定电压(kV)0.22/0.380.38/0.6661035110设备最高电压(kV)——7.21240.5126交流发电机额定电压(kV)0.23/0.400.40/0.696.310.5——变压器额定电压(kV)一次绕组0.22/380.38/0.6666.31010.535110二次绕组0.23/0.400.40/0.696.36.610.51138.5121系统平均额定电压(kV)0.23/0.400.40/0.696.310.537115用电设备（系统）、发电机、变压器的额定（标称）电压是不一致的。原因如下：系统标称电压UN和用电设备额定电压Ur

发电机额定电压UrG

变压器额定电压UrT

系统平均额定电压Uav

用电设备、发电机、变压器的额定电压取值第一章概论第四节电力系统标准电压线路电压分布示意图各种电压等级的适用范围第一章概论第四节电力系统标准电压额定电压(kV)输送功率(kW)输送距离(km)0.22≤50(≤100)0.15(0.2)0.38100(175)0.25(0.35)3100~10001~362000(3000)10～5(8)103000(5000)15～8(10)203000～600030～15352000~1000050~2011010000~50000150~50220100000~150000300~200330200000~800000600~2005001000000~1500000850~150供配电系统是电力系统的一个重要组成部分，包括电力系统中区域变电站和用户变电站，涉及电力系统电能发、输、配、用的后两个环节。在供配电系统中，功率流动方向通常是单向的，即从电源端流向用户端。其主要目的是将电力系统中的电能通过降压和一定的分配方式，变换成各电能用户的用电设备所能使用的电能。目前，供配电系统的电压通常在220kV及以下，即前述的配电电压，其电力网即高、中、低压配电网。第一章概论第五节供配电系统的概念电力系统示意图电厂电厂电厂变电站变电站变电站变电站变电站变电站LoadLoadLoadLoadLoadLoadSubstation供配电系统第一章概论第五节供配电系统的概念按用户用电性质分类工业企业供配电系统民用供配电系统按用户的用电规模分类二级降压的供配电系统一级降压的供配电系统直接供电的供配电系统第一章概论第五节供配电系统的概念供配电系统的组成一次部分——系统中用于变换和传输电能的部分二次部分——系统中用于监测运行参数（电流、电压、功率等）、保护一次设备、自动进行开关投切操作的部分供配电系统的发展趋势提高供电电压简化配电的层次推广配电智能化技术第一章概论第五节供配电系统的概念经济因素在电力系统规划和项目规划中是必须考虑的问题，在项目实施前的方案设计阶段中，需要对不同情况下，不同备选方案进行对比和评估。如该项目的投资成本，以及系统运行造成的损失等进行估价。

进行经济性评估的方法是多种多样的，其中最常见的方法是——现值法和年金法。第一章概论第六节供配电系统经济性评估供配电系统应满足安全性、可靠性、经济性和灵活性要求供电可靠性的影响因素：供配电系统的基本结构设备选型供配电系统运行方式中性点接地方式运行人员的专业素养定期维修运行的安全标准可靠性根据具体需要而定，设计和运行则尽可能地经济。第一章概论第七节供配电系统设计原则和要求供配电系统设计必须考虑如下几个方面的要求1．供配电系统提供的电能必须考虑到设备的负荷。2．供电系统设计和运行必须满足短路电流的条件。3．系统设计和运行必须考虑到发电、输电和配电各个环节的匹配。4．系统设计和运行必须正确确定系统电压.5．系统设计和运行必须考虑到灵活性和经济性.

第一章概论第七节供配电系统设计原则和要求电能质量是众多单一类型的电力系统干扰问题的总称1．理想电压质量

第一章概论第八节供配电系统电能质量指标电能质量是众多单一类型的电力系统干扰问题的总称2．波形畸变

第一章概论第八节供配电系统电能质量指标电能质量的定义电能质量是指电力系统给定点处的电特性，根据相关的技术参数来评价，这些参数大多与供电电源和负荷之间的兼容性相关。第一章概论第八节供配电系统电能质量指标对于供配电系统来说，电能质量主要关注电压质量和电流质量。（1）电压质量电压质量问题是指用户设备正常运行的不理想的供电电压，电压质量指标主要描述供电电压偏离其理想状态的程度。供配电系统的电压质量由供电部门负责控制。（2）电流质量电流质量问题是指用户非线性负荷给电网带来的电流畸变，由于用户设备导致的畸变电流会程度不同地影响到配电系统公共联接点上的电压质量，从而影响公共联接点上其他负荷的正常运行。负载的谐波电流或电流畸变程度由电力用户负责控制，不得超过规定值。第一章概论第八节供配电系统电能质量指标电能质量的分类第一章概论第八节供配电系统电能质量指标电能质量（电压、电流）频率----偏差幅值----波动、闪变、骤降、短时中断波形----谐波对称----不平衡电能质量问题的现象短时扰动----脉冲

主要由雷击等因素造成第一章概论第八节供配电系统电能质量指标电能质量问题的现象短时扰动----震荡

主要由于设备投切产生第一章概论第八节供配电系统电