配電系統(tǒng)對高壓開關(guān)元件及成套設(shè)備的要求【技術(shù)經(jīng)驗】

1、配電系統(tǒng)對高壓開關(guān)元件及成套設(shè)備的要求,1,專業(yè)課件,前言,1.內(nèi)容及課時按排,2.講課特點,3.講義、參考書,4.對學員的要求,2,專業(yè)課件,配電系統(tǒng)對高壓開關(guān)元件及 成套設(shè)備的要求 (講課大綱) 一. 電力系統(tǒng) 基礎(chǔ)知識 二. 配電系統(tǒng)對高壓開關(guān)的要求 三. 配電系統(tǒng)對高壓成套設(shè)備及其他高壓元件 的要求,3,專業(yè)課件,一. 電力系統(tǒng)基礎(chǔ)知識 (1). 電力系統(tǒng)的組成與功能; 配電系統(tǒng)的主要功能, 重要性; (2). 電氣參數(shù) 和主要電力設(shè)備 (發(fā)電機, 變壓器); (3). 電能的特點;電能質(zhì)量及其控制. (4). 我國電力工業(yè)的發(fā)展,4,專業(yè)課件,二. 配電系統(tǒng)對高壓開關(guān)的要求 (1).

2、斷路器,負荷開關(guān)在電力系統(tǒng)中的作用 (2).配電系統(tǒng)中的短路 (3).配電系統(tǒng)中的各種電壓 (4).高壓開關(guān)中的絕緣,5,專業(yè)課件,三. 配電系統(tǒng)對高壓成套設(shè)備及其他高壓元件的要求 (1). 幾種高壓成套設(shè)備在配電系統(tǒng)中的作用 (2). 高壓成套設(shè)備中的幾種主接線 (3). 其他高壓元件: 電壓互感器, 電流互感器, 避雷器, 熔斷器, 隔離開關(guān)等的功用和主要性能,6,專業(yè)課件,參考書 1。高壓斷路器原理和應(yīng)用 清華大學 徐國政, 張節(jié)容, 錢家驪, 黃瑜瓏 2。電力工程 西安交通大學 尹克寧 3。電工學 (上冊, 電工技術(shù)) 秦曾煌 4。電路 西安交通大學 邱關(guān)源 5。電力系統(tǒng)基礎(chǔ) 華北電力

3、學院 楊以涵 6。發(fā)電廠電氣部分 華中工學院 范錫普 7。水電站電氣部分 河海大學 季一峰,7,專業(yè)課件,一. 電力系統(tǒng)基礎(chǔ)知識 (1). 電力系統(tǒng)的組成與功能; 配電系統(tǒng)的主要功能, 重要性; (2). 主要電力設(shè)備 (發(fā)電機, 變壓器); (3). 電能的特點; 電能質(zhì)量及其控制. (4). 我國電力工業(yè)的發(fā)展,8,專業(yè)課件,1-1. 電力系統(tǒng) 的組成和 功能 配電系統(tǒng)的主要功能,1-2. 電力設(shè)備和 電氣參數(shù) (發(fā)電機, 變壓器等,1-3.電能的特點; 電能質(zhì)量要求,1-4.我國電力工業(yè)的發(fā)展,9,專業(yè)課件,1-1. 電力系統(tǒng)的 組成和功能,1-1-1 電能的產(chǎn)生、傳輸與使用 電力系統(tǒng)的

4、 組成 電力系統(tǒng)的功能,1-1-2 配電系統(tǒng)的 重要性 配電系統(tǒng)的 主接線,10,專業(yè)課件,1-1-1. 電能的產(chǎn)生、傳輸與使用,11,專業(yè)課件,12,專業(yè)課件,電力系統(tǒng)的 組成,13,專業(yè)課件,14,專業(yè)課件,電力系統(tǒng)示意圖,15,專業(yè)課件,供電特點： 穩(wěn)定電壓和頻繁，隨時供應(yīng) 電力負荷變動巨大 不間斷供電 兼供有功及無功功率,16,專業(yè)課件,以經(jīng)濟成本發(fā)電，對環(huán)境影響很小。 以最高效率可靠地向用戶提供電壓和頻率穩(wěn)定的電能,電力系統(tǒng)的功能,17,專業(yè)課件,配電系統(tǒng)的 重要性,1。直接影響客戶用電,2。設(shè)備價格與技術(shù)提高,3。可靠性及自動化要求增加,配電系統(tǒng),18,專業(yè)課件,配電系統(tǒng)的主接線,

5、1. 放射形線路,2. 環(huán)形線路,3. 網(wǎng)格形線路,19,專業(yè)課件,1. 放(輻)射形配電系統(tǒng),簡單, 成本低, 易于擴建發(fā)展,線路簡單可靠性高 (,20,專業(yè)課件,放射型配電系統(tǒng)(農(nóng)村或居民區(qū),21,專業(yè)課件,典型的配電系統(tǒng) (工業(yè)地區(qū),22,專業(yè)課件,2. 環(huán)形配電系統(tǒng),比同回路數(shù) 單, 雙母線少一臺斷路器 不用操作隔離開關(guān) 一路檢修需開斷兩臺斷路器 任何母線或斷路器故障都不會導(dǎo)致其他線路停電 有較高的可靠性和靈活性,23,專業(yè)課件,3. 網(wǎng)格形配電系統(tǒng),24,專業(yè)課件,1-2-1 電力系統(tǒng)的主要電氣參數(shù),電力系統(tǒng)中四個重要參數(shù): 電流 I, 電壓 U(包括幅值和相位), 有功功率 P 無

6、功功率 Q,1-2. 電力設(shè)備和 電氣參數(shù),25,專業(yè)課件,電壓 VoltageV; 電流 CurrentI; 頻率 Frequency f = /2; 功率 Power S = P + j Q P - 有功功率 Q - 無功功率 阻抗 Impedance Z = R + j X; （阻抗,26,專業(yè)課件,電力線路的三亇主要電氣參數(shù): R 電阻 - 歐姆 ( ) L - 電感 - 亨利 (H) (感抗 L) C - 電容 - 法拉 (F) (容抗 1/ C,27,專業(yè)課件,電阻 R (Resistance,2. 只有電流流過，電阻上才會有壓降 U = IR,電流流過電阻，就會發(fā)熱，損耗能量 P

7、 = I2R,28,專業(yè)課件,29,專業(yè)課件,電感 L (Inductance,1. 電感不消耗能量，當交流電流過電感時，有壓降，壓降 (阻抗)與頻率有關(guān) (L)。 2. 電感是儲能元件：當流過電流時儲存磁場能量 3. 向電感線圈施加電壓時，電流不能突變。 當開斷帶電的電感線圈時會向電容釋放能量，產(chǎn)生過電壓,30,專業(yè)課件,UL= E e-t/T i = I(1 e-t/T ) T = L / R,31,專業(yè)課件,電容 C (Capacitance,電容也是儲能元件。 向電容施加電壓時，電容上的電壓不能突變。建立電壓需要一定的時間。建立電場能量： 3. 開斷電容會釋放能量，將電場能量變?yōu)榇艌瞿?/p>

8、量。也會引起過電壓,32,專業(yè)課件,33,專業(yè)課件,UC= E(1 - e-t/T) i = E/R e-t/T T = RC,34,專業(yè)課件,1-2. 電力設(shè)備和 電氣參數(shù) 1-2-2. 主要電力設(shè)備發(fā)電機 - 產(chǎn)生電力 (三相交流電或直流電) 變壓器 改變電壓 (升壓變壓器及降壓變壓器,35,專業(yè)課件,斷路器 - 開, 合正常負荷及開斷故障電流; 電壓、電流互感器 測量電壓, 電流; 提供保護信息; 輸, 配電線路 傳送及分配電力,36,專業(yè)課件,發(fā)電機 與 發(fā)電廠,37,專業(yè)課件,同歩發(fā)電機什么是同歩?發(fā)電機發(fā)電原理: 電、 磁、力 的關(guān)系右手定則: 要發(fā)電要有磁, 有力,發(fā)電機,38,

9、專業(yè)課件,磁從哪里獲得: 磁石, 勵磁機-由電產(chǎn)生(電磁鐵原理 ) 力從哪里獲得: 火電廠: 燒煤,燒油, 燒氣 核電廠: 核反應(yīng):(裂變) 水電廠: 水的位能變成動能 風力發(fā)電: 風能,39,專業(yè)課件,同步發(fā)電機的等值回路,40,專業(yè)課件,發(fā)電機的短路阻抗,41,專業(yè)課件,X d 發(fā)電機阻抗,Xd 發(fā)電機暫態(tài)阻抗,Xd” 發(fā)電機超暫態(tài)阻抗,發(fā)電機短路阻抗和短路電流,42,專業(yè)課件,系數(shù)： 斷路器開斷時間: 8 cycle (0.16 s), 系數(shù)為 1; 斷路器開斷時間: 3 cycle (0.06 s), 系數(shù)為 1.2; 斷路器開斷時間: 2 cycle (0.04 s), 系數(shù)為 1.

10、4,斷路器開斷時間與開斷短路電流的關(guān)系,43,專業(yè)課件,變壓器 與變電站,44,專業(yè)課件,變壓器,怎樣改變電壓 電 磁 電 激磁電流提供(產(chǎn)生)輸出電壓 額定輸入電流提供輸出電流,45,專業(yè)課件,46,專業(yè)課件,Transformer,變壓器的等值回路,47,專業(yè)課件,變壓器的等值回路,a = U1 / U2 = I2 / I1 a2 = Z1 / Z2,48,專業(yè)課件,變壓器的等值回路,49,專業(yè)課件,開斷空載變壓器時的過電壓,50,專業(yè)課件,開斷空載變壓器時的過電壓,51,專業(yè)課件,變電站,變電站的組成: 變壓器, 斷路器, 隔離開關(guān), 接地開關(guān)，負荷開關(guān), 熔斷器, 電壓互感器, 電流互

11、感器, 避雷器 母線：硬母線、軟母線 桿塔：鐵塔、水泥桿塔,52,專業(yè)課件,53,專業(yè)課件,變電站 典型布置,54,專業(yè)課件,地區(qū)變電站主接線,55,專業(yè)課件,輸電線路,桿塔: 鐵塔, 水泥柱桿, 木桿 絕緣子: 懸式, 針式, 柱式(棒式), 合成絕緣子 導(dǎo)線: 電纜: 油紙絕緣, 交聯(lián)聚乙烯,56,專業(yè)課件,1-1-1. 輸電系統(tǒng)的電壓等級電力系統(tǒng)電壓等級與傳送功率, 傳送距離功率損耗, 電壓降,57,專業(yè)課件,傳輸功率 P = UI 送電電壓 降 U = IR 線路損耗 P = I2R,I 送電電流 R 導(dǎo)線電阻,提高送電電壓、減少電流 能降低損耗 電壓過高可能投資太大,58,專業(yè)課件,

12、國家標準中有有關(guān)輸配電線路電壓等級與電器設(shè)備的額定電壓的規(guī)定,59,專業(yè)課件,60,專業(yè)課件,影響選擇電壓等級的影響因素:*降低線路上的電能損耗*減少導(dǎo)體成本(小直徑);*增加送電距離和功率;#增加送電線路投資(鐵塔及絕緣子較大);#增加電力設(shè)備的投資(提高設(shè)備絕緣);# 增加變電站成本(空間構(gòu)架,61,專業(yè)課件,500 kV 線路通常每串需要 24 - 27 片標準懸式絕緣子. 每片絕緣子重約 5 kg. 每串絕緣子重約100 多公斤,400kV鐵塔高約 50m, 寬約 20m 750kV鐵塔高約 40m, 寬約 43m,變壓器的重量和體積按其額定電壓的三次方增加,62,專業(yè)課件,額定電壓與

13、傳輸功率、傳送距離間的關(guān)系,63,專業(yè)課件,1-3.電能的特點; 電能質(zhì)量要求 對電能質(zhì)量的要求: 電壓 : (5 - 10)% 額定電壓; 頻率 : (0.2 - 0.5)Hz 額定值 (50 or 60 Hz); 波形 : ; 正弦波 （諧波,64,專業(yè)課件,經(jīng)濟發(fā)展與電氣化 - 對電能量的需求: 工業(yè) （包括交通); 商業(yè) ; 居住 . 對電能質(zhì)的要求: - 電壓 , 頻率, 諧波; 可靠性,65,專業(yè)課件,負荷的改變: 照明; ?馬達; ? 家用電器: 收音機, TV, 錄放機, ? 空調(diào) 或 取暖器 ; ?計算機, 數(shù)字設(shè)備; - 敏感負荷,66,專業(yè)課件,電源波形,67,專業(yè)課件,

14、68,專業(yè)課件,1-4. 中國電力工業(yè)發(fā)展,69,專業(yè)課件,70,專業(yè)課件,GDP (at Current Price) Growth Rate in China, 1991 - 2001,71,專業(yè)課件,Distribution of Major Sources and Load Centers,72,專業(yè)課件,1997,73,專業(yè)課件,74,專業(yè)課件,The Share Rate of Power Generation in China, 1998,16.85,81.82,1.23,75,專業(yè)課件,76,專業(yè)課件,Up to end of 2001The total Capacity In

15、stallation: 3.3860 108 kWThe total Generation in 2001: 14839 108 kwh,77,專業(yè)課件,78,專業(yè)課件,Up to end of 2000 more than 70 Thermal Power Plants with over 1000 MW capacity around China are on operation. Two Nuclear Thermal Power Plants Typical units are: 300 MW; 600 MW; 800 MW,79,專業(yè)課件,Hydro-Power Plants Dis

16、tribution in China,80,專業(yè)課件,Up to end of 2000 more than 17 Hydro Power Stations with over 1000 MW capacity around China are on operation. Typical units are: 300 MW; 550 MW. Including two Pumped Storage Stations,81,專業(yè)課件,Nuclear Power Station in China,秦山 first unit 300 MW in 1994 大亞灣 two units 900 MW i

17、n 1994 秦山 second unit 600 MW in 2002 嶺澳(Guangdong) first unit 900 MW in 2002 Total Installation (end 0f 2002): 3600 MW New Units on Constriction: 嶺澳 second phase 900 MW in 2002 田灣 (連云港) Total Installation (2005): 8550 MW,82,專業(yè)課件,83,專業(yè)課件,Distribution of Electric Power Systems in China before 2000,84,

18、專業(yè)課件,85,專業(yè)課件,HVDC Connection (Back-to-back) between Networks,86,專業(yè)課件,87,專業(yè)課件,88,專業(yè)課件,A hydroelectric plant may combine other objectives as a multi-purpose project: 1. Flood control; 洪水控制 2. Irrigation; 灌溉3. Public water supply; 供水4. Navigation; 航運5. Aquiculture. 水產(chǎn),89,專業(yè)課件,90,專業(yè)課件,View of Gezhouba Hydro-Power Station (246.5 kW,91,專業(yè)課件,The Location before Project Constructio