第二章 电力系统基础知识PPT

第二章电力系统基础知识1水电厂核电厂工厂电气化铁路风力发电机变电所居民终端变电所220kV110kV火电厂枢纽变电站110kV第一节电力系统概述2电力系统概述----1.1什么是电力系统？发电用电输电变电配电RTURTURTU数据采集和传输应用服务器电网调度31-1电力系统的组成～工业农业商业生活发电＋输电＋配电＋用电电网电力系统4电力的系统组成水库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用单线图表示5几个基本概念电力系统：由生产、变换、输送、分配、消费电能的发电机、变压器、变换器、电力线路和各种用电设备（一次设备）以及测量、保护、控制等智能装置（二次设备）组成的统一整体。电力网络：由变压器、变换器、电力线路等变换、输送、分配电能设备所组成的部分常称电力网络，即电力系统中除发电机和电力用户以外的部分。动力系统：电力系统和动力部分的总和。其中，动力部分，包括火电厂的锅炉、汽轮机、热力网和用热设备；水电厂的水库、水轮机等；核电厂的核反应堆等。——广义电力系统6电力系统的组成7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。8电力系统超高压远距离输电网地方电力网区域电力网110kV~35kV~35kV500kV220kV110kV10kV水力发电厂火力发电厂变电所A：枢纽变电所C：地方变电所D：终端变电所B：中间9电力网的接线：开式电力网：无备用接线方式优点：简单明了、运行方便，投资费用少。缺点：供电的可靠性差。

开式电力网a）单回路放射式

b）单回路干线式

c）单回路链式10两端供电电力网：有备用接线方式（闭式电力网）有备用接线a）双回路放射式b）双回路干线式c）双回路链式d）环式e）两端共电式优点：供电可靠性高，适用于对一级负荷供电。11电力网分类：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。

12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13

变电所：按其在电力系统中的地位分类枢纽变电所：中间变电所：地区变电所：终端电站所：14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。

▲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15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16电能的质量指标17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；18发电机第二节发电厂电气设备概述一、一次设备19变压器20高压断路器21隔离开关22负荷开关23母线24绝缘子及电缆25电抗器26电力电容器27互感器及避雷器28二、二次设备29三、电气主接线--一次设备所连成的电路3031QFQSQSWL4QFQSQSWL3QFQSQSWL2QFQS～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。32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。33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234第三节额定电压和额定电流1、额定电压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。3536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。372、额定电流发电机、变压器、断路器和其他电气设备的额定电流，是指在一定周围煤质计算温度下、所允许长期通过的最大电流值。38第四节电力系统中性点接地方式电力系统中性点：三相电力系统中绕组或者线圈采用星形连接的电力设备（如发电机、变压器等）各相的连接对称点和平衡点。特点：在电力系统正常运行时，对地电位为零。N即为中性点39正常运行时的中性点不接地的电力系统（a）电路图（b）相量图401、中性点非有效接地系统(一)：中性点不接地系统1.等值简化电路2.向量图单相接地故障41假设条件C-各相对比地之间是空气层，空气是绝缘介质，组成分散电容：图2-1为了方便讨论，认为：1、三相系统对称2、对地分散电容用集中电容表示,相间电容不予考虑3、当导线经过完全换位后，Cu=Cv=Cw=C422、分析：图2-11、三相系统对称时，三相电压对称,即2、由于Cu=Cv=Cw=C，则IcA=IcB=Icc=Ux/Xc＝也对称，即433、结论正常运行时：地中没有零序电容电流流过。中性点对地电位为零。441.等值简化电路2.向量图单相接地故障故障运行时：45单相接地时接地电流危害

单相接地时的接地电流将在故障点形成电弧。当出现稳定电弧时可能烧坏电气设备，或引起两相或三相短路。尤其是电机或电器内部因绝缘损坏而造成一相导体与设备外壳之间接触产生稳定电弧时，更容易烧坏电机、电器或造成相间短路。46(二)：中性点经消弧线圈接地系统消弧线圈的工作原理中性点经消弧线圈接地的电力系统（a）电路图（b）相量图47481、正常运行时：中性点对地电位为零：UN=0消弧线圈中无电流：IL=0流过地中的电容电流为零：IC=02、单相接地时：中性点电位升高为相电压：消弧线圈中出现感性电流：与相差1800流过接地点电流：+（相互抵消）消弧线圈的作用→实现补偿49补偿方式及选用1、全补偿:ＩL＝ＩC即１／ωＬ＝３ωＣ接地点电流为零缺点：XL=Xc，网络容易因不对称形成串联谐振过电压危及绝缘2、欠补偿:ＩL＜ＩC即１／ωＬ＜３ωＣ接地点为容性电流缺点：易发展成为全补偿方式,切除线路或频率下降可能谐振。3、过补偿:ＩL＞ＩC即１／ωＬ＞３ωＣ接地点为为感性电流注意：电感电流数值不能过大≯10A不采用少采用采用50中性点经消弧线圈接地系统

U相金属性接地电压变化特点:故障相对地电压变为零非故障相对地电压升高√3倍系统各相对地的绝缘水平也按线电压考虑511、消弧线圈结构特点：①为了保持补偿电流与电压之间的线性关系，采用滞气