《配电设备运行与检修》课件-1.1 电力系统基本认知

1.1电力系统基本认知认识电力系统1电力系统=发电站+变电设备+输配电线路+配电设备+用电设备动力系统=电力系统+动力装置电力网=输配电线路+变电设备动力系统包含电力系统，电力系统包含电力网，电力网由输电网和配电网组成。01认识电力系统电力系统、电力系统、电力网三者之间是说什么关系？动力系统、电力系统、电网示意图01认识电力系统水电厂核电厂工厂电气化铁路风力发电机变电站居民终端变电站220kV110kV火电厂枢纽变电站110kV01认识电力系统发电站是将一次能源转化为二次能源的工厂。化学能水能核能火力发电站水力发电站核能发电站。。。。。。电能01认识电力系统-发电站利用煤、石油、天然气燃烧使汽轮机转动。分为：

凝汽式发电站（专供发电）

热电厂（发电兼供热）如黄埔电厂：4台12.5万kVA2台30万kVA机组1号~4号机烧油5号、6号机烧煤化学能热能机械能电能01认识电力系统-火力发电站利用水的落差、流量使水轮机转动优点：生产过程简单、污染小、发电成本低；缺点：建设投资大、工期长、受气候、水文条件影响大，分丰水期和枯水期。水能机械能电能01认识电力系统-水力发电站利用铀或钚在反应堆核裂变使汽轮机转动。如：浙江秦山核电站（2*60万kW）广东大亚湾核电站（2*90万kW）广东阳江核电站（2*90万kW）核能机械能电能01认识电力系统-核能发电站消耗燃烧少容量为50万kW的火电厂，需煤燃料150万吨/年;而容量为50万kW的核电厂，需铀燃料20吨/年。

燃烧时不需要空气助燃容量越大越经济有放射性污染01认识电力系统-核能发电站大亚湾核电站我国第一座大型商用核电站——深圳大亚湾核电站我国第四代核电站——田湾核电站01认识电力系统-核能发电站中国第一座双向潮汐电站——温岭江夏潮汐发电站法国LaRance潮汐发电站01认识电力系统-潮汐能发电站变电站又称变电站，它是联系发电站和电能用户的桥梁，它的任务是接受电能、变换电压和分配电能，即受电——变压——配电。按变电站的性质和任务分为：

升压变电站降压变电站按变电站在电网中的地位和作用分为：

枢纽变电站中间变电站

地区变电站终端变电站

01认识电力系统-变电站

变电站是联系发电站和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用。1.枢纽变电站2.中间变电站3.地区变电站4.终端变电站5.企业变电站

枢纽变电站位于电力系统的枢纽点，连接电力系统高、中压的几个部分，汇集有多个电源和多回大容量联络线，变电容量大，电压（指其高压侧，以下同）等级为330～500kV。全站停电时，将引起系统解列，甚至瘫痪。

中间变电站一般位于系统的主要环路线路中或系统主要干线的接口处，汇集有2～3个电源，高压侧以交换潮流为主，同时又降压供给当地用户，主要起中间环节作用，电压等级为220～330kV。全站停电时，将引起区域电网解列。

地区变电站以对地区用户供电为主，是一个地区或城市的主要变电站，电压等级一般为110～220kV。全站停电时，仅使该地区中断供电。

终端变电站位于输电线路终端，接近负荷点，经降压后直接向用户供电，不承担功率转送任务，电压等级为110kV及以下。全站停电时，仅使其站供的用户中断供电。

企业变电站是供大、中型企业专用的终端变电站，电压等级一般为35～110kV，进线为1～2回。01认识电力系统-变电站升压变电站：低压

高压，一般在发电站附近。降压变电站：高压

低压，一般靠近负荷中心。枢纽变电站：220~1000kV35~110kV，位于大用电区或大城市附近，从超高压输电网或发电站受电，供给该区域用户

或大型工业企业用电。01认识电力系统-变电站按用途分为：输电网配电网

按电压分为：低压网（1kV以下）

中压网（1~10kV）

高压网（35~220kV）

超高压网（330~750kV）

特高压网（1000kV交流、±800kV直流）01认识电力系统-电网按结构特征分为：辐射式：用户只能从单方向得到供电。环网式：用户可从两个或两个以上方向得到供电。01认识电力系统-电网为了满足电能的生产、输送和分配的需要，发电站和变电站中安装有各种电气设备，用于实现起动、转换、监视、测量、调整、保护、切换和停止等操作。按电压等级可分为

高压电器和低压电器按所起的作用不同可分为

一次设备和二次设备两大类。01认识电力系统-电气设备（一）一次设备直接生产、转换和输配电能的设备，称为一次设备，主要有以下几种。1.生产和转换电能的设备生产和转换电能的设备有同步发电机、变压器及电动机，它们都是按电磁感应原理工作的，统称为电机。01认识电力系统-电气设备2.开关电器开关电器的作用是接通或断开电路。（1）断路器（俗称开关）（2）隔离开关（俗称刀闸）（3）负荷开关还有用于配电系统的自动重合器和自动分段器等。断路器有灭弧装置，可用来接通或断开电路的正常工作电流、过负荷电流或短路电流，是电力系统中最重要的控制和保护电器。隔离开关没有灭弧装置，用来在检修设备时隔离电源，进行电路的切换操作及接通或断开小电流电路。它一般只有电路断开的情况下才能操作。在各种电气设备中，隔离开关的使用量是最多的。负荷开关具有简易的灭弧装置，可以用来接通或断开电路的正常工作电流和过负荷电流，但不能用来接通或断开短路电流。还可用来在检修设备时隔离电源。01认识电力系统-电气设备3.限流电器限流电器包括串联在电路中的普通电抗器和分裂电抗器.4.载流导体包括母线、架空线和电缆线等。5.补偿设备（1）调相机。（2）电力电容器。（3）消弧线圈。（4）并联电抗器。其作用是限制短路电流，使发电站或变电站能选择轻型电器和选用截面积较小的导体。母线用来汇集和分配电能或将发电机、变压器与配电装置连接；架空线和电缆线用来传输电能。调相机是一种不带机械负荷运行的同步电动机，主要用来向系统输出感性无功功率，以调节电压控制点或地区的电压。电力电容器补偿有并联和串联补偿两类。并联补偿是将电容器与用电设备并联，它发出无功功率，供给本地区需要，避免长距离输送无功，减少线路电能损耗和电压损耗，提高系统供电能力；串联补偿是将电容器与线路串联，抵消系统的部分感抗，提高系统的电压水平，也相应地减少系统的功率损失。消弧线圈用来补偿小接地电流系统的单相接地电容电流，以利于熄灭电弧。并联电抗器一般装设在330kV及以上超高压配电装置的某些线路侧。其作用主要是吸收过剩的无功功率，改善沿线电压分布和无功分布，降低有功损耗，提高送电效率。01认识电力系统-电气设备6.互感器

包括电流互感器和电压互感器。7.保护电器

保护电器包括用于过负荷电流或短路电流保护的熔断器（俗称保险）和防御过电压的设备，即防雷装置。

8.绝缘子9.接地装置

熔断器用来断开电路的过负荷电流或短路电流，保护电气设备免受过载和短路电流的危害。熔断器不能用来接通或断开正常工作电流，必须与其他电器配合使用。防雷装置包括：避雷器、避雷针、避雷线（架空地线）、避雷带和避雷网等。绝缘子用来支持和固定载流导体，并使载流导体与地绝缘，或使装置中不同电位的载流导体间绝缘。接地装置用来保证电力系统正常工作或保护人身安全。前者称工作接地，后者称保护接地。01认识电力系统-电气设备（二）二次设备

对一次设备进行监察、测量、控制、保护、调节的辅助设备，称为二次设备。1.测量表计2.绝缘监察装置

绝缘监察装置用来监察交、直流电网的绝缘状况。3.控制和信号装置测量表计用来监视、测量电路的电流、电压、功率、电能、频率及设备的温度等，如电流表、电压表、功率表、电能表、频率表、温度表等。控制主要是指采用手动或自动方式通过操作回路实现配电装置中断路器的分、合闸。断路器都有位置信号灯，有些隔离开关有位置指示器。主控制室设有中央信号装置，用来反映电气设备的事故或异常状态。01认识电力系统-电气设备4.继电保护及自动装置5.直流电源设备6.塞流线圈（又称高频阻波器）

继电保护的作用是当发生故障时，作用于断路器跳闸，自动切除故障元件；当出现异常情况时发出信号。自动装置的作用是用来实现发电站的自动并列、发电机自动调节励磁、电力系统频率自动调节、按频率启动水轮机组；实现发电站或变电站的备用电源自动投入、输电线路自动重合闸及按事故频率自动减负荷等。直流电源设备包括蓄电池组和硅整流装置，用作开关电器的操作、信号、继电保护及自动装置的直流电源，以及事故照明和直流电动机的备用电源。

塞流线圈是电力载波通信设备中必不可少的组成部份，它与耦合电容器、结合滤波器、高频电缆、高频通信机等组成电力线路高频通信通道。塞流线圈起到阻止高频电流向变电站或支线泄漏、减小高频能量损耗的作用。01认识电力系统-电气设备

电能用户又称电力负荷。在电力系统中，一切消费电能的用电设备均称为电能用户。按电流分为：直流设备交流设备按电压分为：低压设备（1kV以下）高压设备（1kV以上）按频率分为：低频（50Hz以下）、工频（50Hz）、

中高频（50Hz以上）设备按用途分为：动力用电、电热用电、照明用电、试验用电、工艺用电设备。01认识电力系统-用电负荷用电负荷按重要性分为：Ⅰ类负荷：若停止供电，会带来人身危险，设备损坏，产生大量废品，长期破坏生产秩序给国民经济带来巨大的损失或造成重大的政治影响。Ⅱ类负荷：对这类负荷停止供电，会造成大量减产城市公用事业和人民生活受到影响等。Ⅲ类负荷：短时停电不会造成严重后果的用户，如工厂附属车间、小城镇、小加工厂。01认识电力系统-用电负荷电力系统基本特点2电能难以储存生产、分配、输送、再分配、使用必须在同一时刻完成。供电与用电的不平衡，系统运行的稳定性就会遭到破坏，甚至发生事故。正常输电过程和故障过程都非常迅速传播速度为光速（300000km/s）。02电力系统基本特点电力系统的地区性特点较强，组成情况不尽相同系统规划设计与运行管理时应从实际出发，针对各个系统的特点来分别进行。电能生产与国民经济、人民生活的关系密切电能供应的中断或不足，将直接影响生产，造成人民生活秩序的紊乱，甚至会酿成极其严重的社会性灾难。02电力系统基本特点（1）保证供电可靠性Ⅰ类用户：两路以上相互独立的电源供电。Ⅱ类用户：专用供电线路，也可采用双回路供电。供电不足时，切除Ⅲ类用户的用电负荷，以保证Ⅰ、Ⅱ类用户的用电。02电力系统基本特点-工作要求（2）保证良好的电能质量一般以频率、电压和波形来衡量。

频率质量（50Hz）电压降落电压损耗电压偏差电压波动与畸变（正弦波）电压质量±7%10kV以下±5%35kV及以上+5%~-10%低压照明用户

电网装机容量在3000MW以上

电网装机容量在3000MW以下

02电力系统基本特点-工作要求用户对供电质量的基本要求安全、可靠、优质、经济电压主要取决于无功功率的平衡。频率主要取决于有功功率的平衡。可通过调频、调压和无功补偿等措施来保证频率和电压的稳定。电力系统的供电电压（或电流）的波形为严格的正弦形。

02电力系统基本特点-工作要求（3）保证电力系统运行的稳定性合理地配置系统参数自动装置灵敏可靠合理调度快速果断地处理事故（4）保证电力系统运行的经济性一次能源消耗率、厂用电率和线损率三个指标合理规划设计对整个系统实施最佳经济调度02电力系统基本特点-工作要求电力系统发展趋势3发展现状（1）我国发电装机容量和发电量连续10年居世界第2位。（2）“西电东送、南北互供、全国联网”格局已基本形成。（3）电力设备的制造水平大大提高。（4）电力科技水平大大提高。（5）电力环境保护得到加强。（6）电力运行的技术经济指标不断完善。（7）电力发展得到提高。（8）在利用外资、引进设备、引进技术、实施走出去战略等方面都取得了巨大的成就。

03电力系统发展趋势发展现状全国电力装机规模近24亿千瓦，同比增长7.9%。截至2021年底，全国发电装机容量约23.8亿千瓦，同比增长7.9%，增幅收缩1.7个百分点。发电装机绿色转型持续推进，可再生能源装机突破10亿千瓦。2021年，全国全口径火电装机容量占总发电装机容量的比重为46.7%，同比降低2.3个百分点。水电、风电、光伏发电装机均突破3亿千瓦，风电并网装机容量已连续12年稳居全球第一，光伏发电并网装机容量连续7年稳居全球第一，海上风电装机跃居世界第一。核电5326万千瓦。生物质发电3798万千瓦。03电力系统发展趋势我国电力工业与世界先进水