電力系統(tǒng)基礎(chǔ)知識集錦

1、1電力系統(tǒng)工程基礎(chǔ)2n1.概述n2.發(fā)電廠n3.變電站的一次接線n4.電力系統(tǒng)一次設(shè)備簡介n5.變電站的二次接線n6.變電站綜合自動化簡介n7.配電管理系統(tǒng)DMS-組網(wǎng)結(jié)構(gòu)主要內(nèi)容主要內(nèi)容31、概述、概述-1.1什么是電力系統(tǒng)？什么是電力系統(tǒng)？數(shù)據(jù)采集和傳輸數(shù)據(jù)采集和傳輸41.1什么是電力系統(tǒng)？什么是電力系統(tǒng)？水庫GMM電力網(wǎng)電力系統(tǒng)動力系統(tǒng)發(fā)電廠水輪機 發(fā)電機變電所升壓變壓器輸電線路變電所降壓變壓器用戶用電設(shè)備5 1.1什么是電力系統(tǒng)？什么是電力系統(tǒng)？電力網(wǎng)：電力系統(tǒng)中各種電壓的變電所及輸配電線路組成的統(tǒng)一體 。 電力系統(tǒng)：由發(fā)電廠中的電氣部分、各類變電所及輸電、配電線路及各種類型的用電設(shè)備

2、組成的統(tǒng)一體，稱為電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)。具體組成組成如下： n發(fā)電廠：生產(chǎn)電能。n電力網(wǎng)：變換電壓、傳送電能。由變電所和電力線路組成。n配電系統(tǒng)：將系統(tǒng)的電能傳輸給電力用戶。 n電力用戶：高壓用戶額定電壓在1kV以上，低壓用戶額定電壓在1kV以下。n用電設(shè)備：消耗電能。 動力系統(tǒng)：在電力系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，把發(fā)電廠的動力部分（例如火力發(fā)電廠的鍋爐、汽輪機和水力發(fā)電廠的水庫、水輪機以及核動力發(fā)電廠的反應(yīng)堆等）包含在內(nèi)的系統(tǒng)。通常，將發(fā)電廠電能送到負荷中心的線路叫輸電線路輸電線路。負荷中心至各用戶的線路叫配電線路配電線路。負荷中心一般設(shè)變電站變電站 。61.1什么是電力系統(tǒng)？什么是電力系統(tǒng)？超高壓遠距離輸電

3、網(wǎng)地方電力網(wǎng)區(qū)域電力網(wǎng)110kV35kV35kV500kV220kV110kV10 kV水力發(fā)電廠火力發(fā)電廠變電所A：樞紐變電所C：地方變電所D：終端變電所B：中間71.1什么是電力系統(tǒng)？什么是電力系統(tǒng)？ 電力網(wǎng)： 按電壓等級分類：低壓網(wǎng)：電壓等級在1kV以下；中壓網(wǎng)：110kV；高壓網(wǎng)：高于10kV、低于330kV；超高壓網(wǎng)：低于750kV；特高壓網(wǎng)：1000kV及以上。 81.1什么是電力系統(tǒng)？什么是電力系統(tǒng)？n 電力網(wǎng)：按電壓等級的高低、供電范圍的大小的分類n地方電力網(wǎng)：電壓等級在35kV及以下，供電半徑在2050km以內(nèi)n區(qū)域電力網(wǎng)：電壓等級在35kV以上（一般為110kV220kV）

4、，供電半徑超過50km，聯(lián)系較多發(fā)電廠的網(wǎng)絡(luò)n超高壓遠距離輸電網(wǎng)：電壓等級為330kV500kV的網(wǎng)絡(luò)，其主要任務(wù)是把遠處發(fā)電廠生產(chǎn)的電能輸送到負荷中心，同時還聯(lián)系若干區(qū)域電力網(wǎng)形成跨省、跨地區(qū)的大型電力系統(tǒng)91.1什么是電力系統(tǒng)？什么是電力系統(tǒng)？n 變電所：按其在電力系統(tǒng)中的地位分類n樞紐變電所：n中間變電所：n地區(qū)變電所：n終端電站所：101.2 電力系統(tǒng)的特點電能不能大量存儲：電能的生產(chǎn)、變換、輸送、分配和使用是同時進行的。nP發(fā) P用P 頻率f 頻率表征電力系統(tǒng)有功功率的平衡nQ發(fā) Q用Q 電壓V 電壓則表征該處無功功率的平衡 過渡過程十分短暫：控制操作自動化程度高。必須借助自動裝置對

5、電力系統(tǒng)進行控制：繼電保護裝置、遠動裝置、減載裝置、同期裝置、勵磁裝置、電能生產(chǎn)與國民經(jīng)濟各部門和人民生活有著極為密切的關(guān)系：社會政治經(jīng)濟影響巨大。負荷分類： 一類負荷、 二類負荷、三類負荷111.2電力系統(tǒng)的特點n對電力系統(tǒng)運行的基本要求對電力系統(tǒng)運行的基本要求如下：n （1）保證供電可靠性 n （2）保證電能質(zhì)量 n （3）提高電力系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性 n （4）環(huán)境保護問題 121.3電能的質(zhì)量指標名 稱允許限值說 明供電電壓允許偏差 35kV 及以上為正負偏差絕對值之和不超過 10%； 10kV 及以下三相供電為7%； 220V 單相供電為+7%，-10%衡量點為供用電產(chǎn)權(quán)分界處或電能計量

6、點電壓允許波動和閃變1電電壓壓波波動動： 10kV 及以下 2.5%; 35kV110kV 為 2%； 220kV 及以上 1.6%2閃閃變變 V10： 對照明要求較高,0.4%(推薦值); 一般照明負荷,0.6%(推薦值) 衡量點為電網(wǎng)公共連接點(PCC)，取實測 95%概率值； 給出閃變電壓限值和頻度的關(guān)系曲線，可以根據(jù)電壓波動曲線查得允許值，并給出算例； 對測量方法和測量儀器作出基本規(guī)定三相供電電壓允許不平衡度 正常允許 2%，短時不超過 4%； 每個用戶一般不得超過 1.3% 各級電壓要求一樣； 衡量點為 PCC，取實測 95%概率值或日累計超標不超過 72min，且每 30min中超

7、標不超過 5min； 對測量方法和測量儀器作出規(guī)定； 提供不平衡度算法電壓質(zhì)量標準：131.3電能的質(zhì)量指標頻率：額定頻率：50Hz（國外：50 或 60Hz）頻率偏差：0.2Hz（3000MW系統(tǒng)）0.5Hz（3000MW系統(tǒng)）國外：(0.10.2)Hz 或 0.5Hz波形：質(zhì)量標準：正弦波電壓和電流諧波的危害與抑制：對于電網(wǎng)、電力設(shè)備、通訊都會產(chǎn)生負面影響；141.4電力系統(tǒng)的額定電壓及電壓等級電力變壓器額定電壓電力變壓器額定電壓/kV電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)額定電壓額定電壓/kV發(fā)電機發(fā)電機額定電壓額定電壓/kV一次繞組一次繞組二次繞組二次繞組電氣設(shè)備電氣設(shè)備最高電壓最高電壓/kV33.153

8、及 3.153.15 及 3.33.666.306 及 6.306.3 及 6.67.21010.5010 及 10.510.5 及 11.012-13.8013.80-15.7515.75-18.018.0-2020.020.0-24-22.022.0-24.024.0-353538.540.560606672.5110110121126220220242252330330363363500500550550750-800額定電壓額定電壓是由國家規(guī)定的一種標準電壓，是電氣設(shè)備設(shè)計時所依據(jù)的電壓值。在這一電壓下工作時，電氣設(shè)備的技術(shù)經(jīng)濟性能指標能夠達到最佳狀態(tài)，保證長期可靠運行。151.4電力

9、系統(tǒng)的額定電壓及電壓等級U1I U2SZS = 3U2I我國規(guī)定的額定電壓按電壓高低及使用范圍額定電壓按電壓高低及使用范圍可分為三類：n第一類指100V及其以下的額定電壓。主要用于安全動力、照明、蓄電池及特殊設(shè)備。n第二類指1001000V之間的額定電壓，其應(yīng)用最廣、數(shù)量最多。n第三類指1000V及其以上電壓等級。電力系統(tǒng)的發(fā)、供、輸、配、用電都采用該電壓等 級。161.5我國電力工業(yè)發(fā)展概況跨省電力系統(tǒng)5個，獨立省電力系統(tǒng)若干個171.5我國電力工業(yè)發(fā)展概況181.5我國電力工業(yè)發(fā)展概況電力工業(yè)發(fā)展史上的第一：火電：1882年上海楊樹浦；水電：1912年云南石龍壩240kW；核電：1991年

10、浙江秦山300MW；輸電線路： 1974年甘肅劉家峽水電站陜西關(guān)中地區(qū)330kV交流， 1981年河南姚孟火電廠到武漢500kV交流， 1988年葛州壩水電站到上海南橋變電站500kV直流。電力系統(tǒng)之最：類 別中 國世 界火 電 單 機 （ MW ）600（ 900）1300水 電 單 機 （ MW ）700 800700 800交 流 輸 電 線 路 （ kV）500 1000直 流 輸 電 線 路 （ kV） 500 750191.5我國電力工業(yè)發(fā)展概況年 份裝機容量（萬 kW）年發(fā)電量（億 kWh）1949184.8643.11987100004960199521000100002000

11、3000013000200135300（2003.2.18）14780年人均電量：我國：1000kW.h中等發(fā)達國家：7000kW.h北歐、美國：18000kW.h2002年底全國發(fā)電裝機容量達到3.56億千瓦，發(fā)電量達到16542億千瓦時，均居世界第二位202 發(fā)電廠2.1火力發(fā)電廠：將煤、油、天然氣或其它燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能的工廠。主要由燃燒、汽水、電氣系統(tǒng)三部分組成；可分為凝氣式火電廠和熱電廠兩類 通常運行壽命25年。212 發(fā)電廠2.2 核電廠：均采用原子核裂變時釋放出來的能量發(fā)電。222 發(fā)電廠2.3 水電廠：利用水能發(fā)電，可分為堤壩式、徑流式（如葛洲壩）、抽水畜能三類；水輪機組工

12、作靈活，能迅速適應(yīng)負荷急劇變化，一般從機組啟動、并網(wǎng)到帶負荷只需幾分鐘即可完成；通常運行壽命50年。 232 發(fā)電廠2.4 風(fēng)力發(fā)電廠243 變電站的一次接線 輸變電設(shè)備包括變換電壓的設(shè)備：如變壓器。接通和開斷電路的開關(guān)電器：如斷路器，隔離開關(guān)，熔斷器等。防御過電壓，限制故障電流的電器：如避雷器、避雷針、避雷線、電抗器。無功補償設(shè)備：如電力電容器，同步調(diào)相機，靜止補償器。載流導(dǎo)體：如母線，引線，電纜，架空線。接地裝置；如變壓器中性點接地、設(shè)備外殼接地、防雷接地等。 電氣主接線 發(fā)電廠和變電所中的一次設(shè)備，按照一定規(guī)律連接而成的電路，也稱電氣一次接線或一次系統(tǒng)。 3.1 電力系統(tǒng)的電氣設(shè)備253

13、 變電站的一次接線 輸電線路 開關(guān)電器高壓斷路器的基本參數(shù)額定開斷電流INbr、全開斷時間tab、合閘時間ton額定動穩(wěn)定電流（峰值）ies、熱穩(wěn)定電流It、自動重合閘性能 電流互感器運行特點：二次繞組不能開路二次接線：單相接線；星形接線；不完全星形接線A BCAK2K1L1L2A B CAAAA B CAwhIaIcIb263 變電站的一次接線 電壓互感器運行特點：二次繞組不能短路接線方式：20kV3kV(c)35kV220kV3kV110kV(b)(a)(d)220kV3kV273 變電站的一次接線3.2 電力系統(tǒng)接線和輸變電網(wǎng)絡(luò)接線 電力系統(tǒng)接線地理接線圖：表明各發(fā)電廠、變電所的相對地理

14、位置和它們之間的聯(lián)接關(guān)系電氣接線圖：表明電力系統(tǒng)中各主要元部件之間和廠所之間的電氣聯(lián)接關(guān)系 輸變電網(wǎng)絡(luò)接線無備用：單回路放射式、干線式和鏈式網(wǎng)絡(luò)等，每一負荷只能靠一條線路獲得電能，又稱開式網(wǎng)絡(luò)。有備用：雙回路式、單環(huán)式、雙環(huán)式和兩端供電式等，每一個負荷點至少可以通過兩條線路從不同方向取得電能，又稱閉式網(wǎng)絡(luò)。283 變電站的一次接線293 變電站的一次接線3.3 電氣主接線的基本接線形式有匯流母線：單母線、單母線分段，雙母線，雙母線分段；增設(shè)旁路母線或旁路隔離開關(guān)，一倍半斷路器接線，變壓器母線組接線等。無匯流母線：單元接線、橋形接線、角形接線等。 幾個基本概念：匯流母線：起匯集和分配電能的作用，

15、也稱匯流排。進、出線：進線指電源，出線指線路。斷路器、隔離開關(guān)（母線、線路）、接地刀閘：QSQF斷路器與隔離開關(guān)的操作順序：送電操作順序送電操作順序：先合上斷路器兩側(cè)的隔離開關(guān)，再投入斷路器。停電檢修操作順序停電檢修操作順序：先斷開斷路器，再斷開斷路器兩側(cè)的隔離開關(guān)。待線路對方仃電后，再合上接地刀閘。303 變電站的一次接線QFQSQSWL4QFQSQSWL3QFQSQSWL2QFQSGQF1QS1GQF2QS3QS2WL1QS4W3.3.1 單母線接線特點簡單、清晰、設(shè)備少。當母線故障或檢修或母線隔離開關(guān)檢修時，整個系數(shù)全部停電。斷路器檢修期間也必須停止該回路的供電。適用范圍單電源的發(fā)電廠和

16、變電所，且出線回路數(shù)少，用戶對供電可靠性要求不高的場合。313 變電站的一次接線3.3.2 單母線分段接線QF1分段斷路器GWL1WL2WL3WL4G特點減少母線故障或檢修時的停電范圍。斷路器檢修期間必須停止該回路的供電。母線分段的數(shù)目，通常以23分段為宜，分段太多增加了分段斷路器。適用范圍610kV配電裝置出線6回及以上；35kV出線數(shù)為48回；110220kV出線數(shù)為34回。323 變電站的一次接線旁路母線的作用不停電檢修進出線斷路器。操作方式（檢修QF4，且WL4不停電）如A、B段經(jīng)QF1和QS1、QS2并列運行，則閉合QS5斷開QF1斷開QS1閉合QS3閉合QF1使W3帶電（不要首先閉

17、合QS8）。此時若W3隱含故障，則由繼電保護裝置動作斷開QF1。若W3充電正常，操作可以繼續(xù)進行：合上QS8斷開QF4。這時WL4由母線BQS2QF1QS3 W3QS8 WL4供電。并由QF1替代斷路器QF4。QF4檢修前，應(yīng)把QS6、QS7斷開。適用范圍中小型發(fā)電廠和35110kV的變電所。GGWL1WL4WL3WL2QS7QS6QF4WABQS8W3QS5QF1QS1QS3QS2QS4（分段斷路器QF1兼旁母斷路器）3.3.3 單母線分段加裝旁路母線接線333 變電站的一次接線3.3.4 雙母線接線接線圖 具有兩組母線W1，W2。每一回路經(jīng)一臺斷路器和兩組隔離開關(guān)分別與兩組母線連接，母線之

18、間通過母線聯(lián)絡(luò)斷路器QF（簡稱母聯(lián)）連接。運行方式母聯(lián)QF斷開，一組母線工作，另一組母線備用，全部進出線接于運行母線上。母聯(lián)QF斷開，進出線分別接于兩組母線，兩組母線分裂運行。母聯(lián)QF閉合，電源和饋線平均分配在兩組母線上。優(yōu)點檢修一組母線，可使回路供電不中斷；一組母線故障，部分進出線會暫時停電。供電可靠，調(diào)度靈活，又便于擴建。QFQS2QS1W1W2電源1電源2343 變電站的一次接線3.3.5 雙母線帶旁路母線接線QS4W3QF1W1W2QF4QF2電源1電源2353. 變電站的一次接線3.3.6 一個半斷路器接線接線圖 在母線W1，W2之間，每串接有三臺斷路器，兩條回路，每二臺斷路器之間引

19、出一回線，故稱為一臺半斷路器接線，又稱二分之三接線。特點具有較高的供電可靠性及運行靈活性。母線故障，只跳開與此母線相連的斷路器，任何回路不停電。隔離開關(guān)不作操作電器，減少了誤操作的幾率。使用設(shè)備較多，投資較大，二次控制接線和繼電保護配置也比較復(fù)雜。適用范圍大型電廠和變電所的超高壓配電裝置。W1W2QFQSQSQSQSQFQFQSQSQS1QS1364.電力系統(tǒng)一次設(shè)備簡介4.1發(fā)電機374.電力系統(tǒng)一次設(shè)備簡介n4.2 變壓器384.電力系統(tǒng)一次設(shè)備簡介n4.3 高壓斷路器394.電力系統(tǒng)一次設(shè)備簡介n4.4 隔離開關(guān)404.電力系統(tǒng)一次設(shè)備簡介n4.5負荷開關(guān)414.電力系統(tǒng)一次設(shè)備簡介n4

20、.6母線424.電力系統(tǒng)一次設(shè)備簡介n4.7絕緣子及電纜434.電力系統(tǒng)一次設(shè)備簡介n4.7 電抗器444.電力系統(tǒng)一次設(shè)備簡介n4.8 電力電容器454.電力系統(tǒng)一次設(shè)備簡介n互感器及避雷器465. 變電站的二次接線5.1概述概述 一次設(shè)備及一次系統(tǒng)一次設(shè)備有：發(fā)電機、變壓器、斷路器、隔離開關(guān)、電抗器、電力電纜以及母線、輸電線路等。由這些設(shè)備按一定規(guī)律相互連接構(gòu)成的電路稱為一次接線或一次系統(tǒng)，它是發(fā)電、輸變電和配電的主體。 二次設(shè)備及二次系統(tǒng)二次設(shè)備包括監(jiān)察測量儀表、控制及信號器具、繼電保護裝置、自動裝置、遠動裝置等。這些設(shè)備通常是由電流互感器、電壓互感器、蓄電池組或廠（所）用低壓電源供電。

21、表明二次設(shè)備互相連接關(guān)系的電路稱為二次接線或二次系統(tǒng)。 二次接線圖：原理接線圖、展開接線圖和安裝接線圖。475. 變電站的二次接線5.2原理接線圖原理接線圖原理接線圖：是用來表示繼電保護、測量儀表和自動裝置等工作原理的一種二次接線圖。特點：二次回路中的元件及設(shè)備以整體形式表示，同時將相互聯(lián)系的電氣部件和連線畫在同一張圖上，給人以明確的整體概念。說明：QS-隔離開關(guān)、QF-斷路器、KA-電流繼電器、KT-時間繼電器、KS-信號繼電器。 485. 變電站的二次接線5.3 展開接線圖展開接線圖展開接線圖（簡稱展開圖）：用來說明二次回路的動作原理，在現(xiàn)場使用極為普遍。特點：將每套裝置的有關(guān)設(shè)備部件解體

22、，按供電電源的不同分別畫出電氣回路接線圖，如交流電流回路、交流電壓回路和直流回路分開表示。于是，同一個儀表或繼電器的電流線圈、電壓線圈和接點分別畫在不同的回路里，為了避免混淆，將同一個元件及設(shè)備的線圈和結(jié)點采用相同的文字標號表示。495. 變電站的二次接線5.4 安裝接線圖安裝接線圖安裝接線圖安裝接線圖是制造廠加工制造屏（屏盤）和現(xiàn)場施工安裝所必不可少的圖，也是運行試驗、檢修和事故處理等的主要參考圖。安裝接線圖包括屏面布置圖、屏背面接線圖和端子排圖三個組成部分，它們相互對應(yīng)，相互補充。屏面布置圖：說明屏上各個元件及設(shè)備的排列位置和其相互間距離尺寸的圖，要求按照一定的比例尺繪制。屏背面接線圖：在

23、屏上配線所必需的圖，其中應(yīng)標明屏上各設(shè)備在屏背面的引出端子之間的連接情況，以及屏上設(shè)備與端子排的連接情況。端子排圖：表示屏上需要裝設(shè)的端子數(shù)目、類型及排列次序以及它與屏外設(shè)備連接情況的圖。505. 變電站的二次接線屏背面接線圖和端子排圖必須說明導(dǎo)線從何處來，到何處去，以防接錯導(dǎo)線。我國廣泛采用“相對編號法”，例如甲、乙兩個端子需用導(dǎo)線連接起來，則在甲端子旁邊標上乙端子的編號，而在乙端子旁邊標上甲端子的編號；如果一個端子需引出兩根導(dǎo)線，那么，在它旁邊就標出所要連接的兩個端子編號。515. 變電站的二次接線n二次回路分類：二次回路分類：n1按二次回路功能劃分按二次回路功能劃分：n控制回路:由各種控

24、制器具、控制對象和控制網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成。其主要作用是對發(fā)電廠及變電所的開關(guān)設(shè)備進行跳、合閘操作，以滿足改變主系統(tǒng)運行方式及處理故障的要求。n信號回路:由信號發(fā)送機構(gòu)、接收顯示元件及其網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成。其作用是準確、及時地顯示出相應(yīng)一次設(shè)備地工作狀態(tài)，為運行人員提供操作、調(diào)節(jié)和處理故障的可靠依據(jù)。n測量監(jiān)察回路:由各種電氣測量儀表、監(jiān)測裝置、切換開關(guān)及其網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成。其作用是指示或記錄主要電氣設(shè)備和輸電線路的運行參數(shù)，監(jiān)察絕緣狀況，作為生產(chǎn)調(diào)度和值班人員掌握主系統(tǒng)的運行情況、進行經(jīng)濟核算和故障處理的主要依據(jù)。n繼電保護與自動裝置:由互感器、變換器、各種繼電器及自動裝置、選擇開關(guān)及其網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成。其作用是保護主系統(tǒng)的正常

25、運行，一次系統(tǒng)一旦出現(xiàn)故障或異常便自動進行處理，并發(fā)出相應(yīng)信號。n調(diào)節(jié)回路:由測量機構(gòu)、傳輸設(shè)備執(zhí)行元件及其網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成。其作用是調(diào)節(jié)某些主設(shè)備的工作參數(shù)，以保證主設(shè)備及電力系統(tǒng)的安全、經(jīng)濟、穩(wěn)定運行。n同期回路:由電壓互感器、同期開關(guān)、同期裝置構(gòu)成。n操作電源：由直流電源設(shè)備和供電網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成。其作用是供給上述各二次系統(tǒng)的工作電源，計算器及其他重要設(shè)備的事故電源。525. 變電站的二次接線n2按發(fā)展階段劃分按發(fā)展階段劃分：n就地分散控制。對每個被控制對象設(shè)置獨立的控制回路，在設(shè)備安裝處一對一的控制。這種控制方式簡便易行，但不便于各機組、設(shè)備間的協(xié)調(diào)配合，適用于小型發(fā)電廠及變電所。n集中控制。在發(fā)電廠

26、或變電所設(shè)置一個中央控制室（又稱主控室），對全廠（所）主要電氣設(shè)備（如同步發(fā)電機、主變壓器、高壓廠用變壓器、35kV及其以上電壓的輸電線路等）實行遠方集中控制。采用集中控制時，相應(yīng)的繼電保護、自動裝置也安裝在中央控制室內(nèi)，可節(jié)省電纜，便于調(diào)試維護，提高運行安全性。n單元控制。200MW及其以上發(fā)電機采用的控制方式。爐、機、電按單元控制運行，設(shè)置數(shù)個單元控制室和一個網(wǎng)絡(luò)控制室。每個單元控制室包括發(fā)電機或發(fā)電機雙繞組變壓器，高壓廠用變壓器及備用變壓器，以及其他需要集中控制的設(shè)備。在網(wǎng)絡(luò)控制室控制三繞組及自耦變壓器，高壓母線設(shè)備和110kV及其以上高壓輸電線路。運行實踐標明，采用單元控制有利于運行人員協(xié)調(diào)配合，尤其是便于爐、機、電的統(tǒng)一指揮