電力系統(tǒng)工程基礎課件

1、電力系統(tǒng)工程基礎電力系統(tǒng)工程基礎目 錄第四部分變電站綜合自動化簡介第一部分電力系統(tǒng)概述第二部分電力系統(tǒng)一設備簡介第三部分電力系統(tǒng)二設備簡介目 錄第四部分變電站綜合自動化簡介第一部分電力系統(tǒng)概述第二部目 錄第四部分變電站綜合自動化簡介第一部分電力系統(tǒng)概述第二部分電力系統(tǒng)一設備簡介第三部分電力系統(tǒng)二設備簡介目 錄第四部分變電站綜合自動化簡介第一部分電力系統(tǒng)概述第二部一、什么是電力系統(tǒng)？發(fā)電用電輸電變電配電RTURTURTU數(shù)據(jù)采集和傳輸應用服務器電 網(wǎng) 調 度一、什么是電力系統(tǒng)？發(fā)電用電輸電變電配電RTURTURTU數(shù)一、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

2、壓變壓器輸電線路變電所降壓變壓器用戶用電設備一、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)電廠變一、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備組成的統(tǒng)一體，稱為電力系統(tǒng)。具體組成如下： 發(fā)電廠：生產電能。電力網(wǎng)：變換電壓、傳送電能。由變電所和電力線路組成。配電系統(tǒng)：將系統(tǒng)的電能傳輸給電力用戶。 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。用電設備：消耗電能。 動力系統(tǒng)：在電力系統(tǒng)的基礎上，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

3、廠的水庫、水輪機以及核動力發(fā)電廠的反應堆等）包含在內的系統(tǒng)。通常，將發(fā)電廠電能送到負荷中心的線路叫輸電線路。負荷中心至各用戶的線路叫配電線路。負荷中心一般設變電站 。一、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一、什么是電力系統(tǒng)？一、什么是電力系統(tǒng)？一、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。 電力網(wǎng)：按電壓等級的高低、供電范圍的大小的分類地方電力網(wǎng)：電壓等級在35kV及以下，供電半徑在2050km以內區(qū)域電力網(wǎng)：電壓等級在35kV

4、以上（一般為110kV220kV），供電半徑超過50km，聯(lián)系較多發(fā)電廠的網(wǎng)絡超高壓遠距離輸電網(wǎng)：電壓等級為330kV500kV的網(wǎng)絡，其主要任務是把遠處發(fā)電廠生產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)一、什么是電力系統(tǒng)？ 電力網(wǎng)： 電力網(wǎng)：按電壓等級的高低、供二、電力系統(tǒng)的特點電能不能大量存儲：電能的生產、變換、輸送、分配和使用是同時進行的。P發(fā) P用P 頻率f 頻率表征電力系統(tǒng)有功功率的平衡Q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電力系統(tǒng)進行控制：繼電保護裝置、遠動裝置、減載裝置、同

5、期裝置、勵磁裝置、電能生產與國民經(jīng)濟各部門和人民生活有著極為密切的關系：社會政治經(jīng)濟影響巨大。負荷分類： 一類負荷、 二類負荷、三類負荷對電力系統(tǒng)運行的基本要求如下： （1）保證供電可靠性 （2）保證電能質量 （3）提高電力系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性 （4）環(huán)境保護問題 二、電力系統(tǒng)的特點電能不能大量存儲：電能的生產、變換、輸送二、電力系統(tǒng)的特點電能不能大量存儲：電能的生產、變換、輸送、分配和使用是同時進行的。P發(fā) P用P 頻率f 頻率表征電力系統(tǒng)有功功率的平衡Q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電力系統(tǒng)進行控制：繼電保護裝置、遠

6、動裝置、減載裝置、同期裝置、勵磁裝置、電能生產與國民經(jīng)濟各部門和人民生活有著極為密切的關系：社會政治經(jīng)濟影響巨大。負荷分類： 一類負荷、 二類負荷、三類負荷對電力系統(tǒng)運行的基本要求如下： （1）保證供電可靠性 （2）保證電能質量 （3）提高電力系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性 （4）環(huán)境保護問題 二、電力系統(tǒng)的特點電能不能大量存儲：電能的生產、變換、輸送三、電能的質量指標電壓質量標準：三、電能的質量指標電壓質量標準：三、電能的質量指標頻率：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：質量標準

7、：正弦波電壓和電流諧波的危害與抑制：對于電網(wǎng)、電力設備、通訊都會產生負面影響；三、電能的質量指標頻率：三、電力系統(tǒng)的額定電壓及電壓等級額定電壓是由國家規(guī)定的一種標準電壓，是電氣設備設計時所依據(jù)的電壓值。在這一電壓下工作時，電氣設備的技術經(jīng)濟性能指標能夠達到最佳狀態(tài)，保證長期可靠運行。三、電力系統(tǒng)的額定電壓及電壓等級額定電壓是由國家規(guī)定三、電力系統(tǒng)的額定電壓及電壓等級我國規(guī)定的額定電壓按電壓高低及使用范圍可分為三類：第一類指100V及其以下的額定電壓。主要用于安全動力、照明、蓄電池及特殊設備。第二類指1001000V之間的額定電壓，其應用最廣、數(shù)量最多。第三類指1000V及其以上電壓等級。電力系

8、統(tǒng)的發(fā)、供、輸、配、用電都采用該電壓等級。三、電力系統(tǒng)的額定電壓及電壓等級我國規(guī)定的額定電壓按電壓高低四、中國電力系統(tǒng)現(xiàn)狀四、中國電力系統(tǒng)現(xiàn)狀四、中國電力系統(tǒng)現(xiàn)狀西電東送“8交8直” 500千伏通道（直流：貴廣2回，天廣，云廣等；交流：天廣4回，貴廣4回）形成西電東送、南北互供和全國聯(lián)網(wǎng)格局。四、中國電力系統(tǒng)現(xiàn)狀西電東送“8交8直” 500千伏通道（直四、中國電力系統(tǒng)現(xiàn)狀四、中國電力系統(tǒng)現(xiàn)狀二、南方電網(wǎng)及廣東電網(wǎng)概況2015年廣東500kV電網(wǎng)接線示意圖 二、南方電網(wǎng)及廣東電網(wǎng)概況2015年廣東500kV電網(wǎng)接線示四、中國電力系統(tǒng)現(xiàn)狀廣東電網(wǎng)是一個以500kV線路為骨干網(wǎng)架，以220kV線路為

9、主體的大電網(wǎng)，電網(wǎng)覆蓋了廣東21個地級市，是全國最大的省級電網(wǎng)，是南方電網(wǎng)的受端與負荷中心。目前已形成了以珠江三角洲地區(qū)為中心的500kV主干內環(huán)網(wǎng)，并以雙回路輻射延伸到粵北和粵東、粵西兩翼。通過11條500kV交流線路和5條500kV直流線路與廣西、云南、貴州和華中電網(wǎng)相聯(lián)，通過4回400kV線路及多回132kV線路與香港中華電力系統(tǒng)互聯(lián)，通過4回110kV線路向澳門供電，通過2009年建成的500kV交流海底電纜與海南電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)。廣東電網(wǎng)負荷主要集中在經(jīng)濟發(fā)達的粵中地區(qū)（珠江三角洲地區(qū)），其負荷約占廣東電網(wǎng)總負荷的80，粵東地區(qū)約占10，粵西、粵北地區(qū)各約占4。電力需求快速增長，負荷高度集中

10、，珠江 三角州地區(qū)集中了全省約80的負荷，但該地區(qū)電網(wǎng)和電源發(fā)展阻力大；電網(wǎng)結構緊密、短路電流水平高；電網(wǎng)建設日趨困難；外區(qū)送電規(guī)模大、強直弱交送電，系統(tǒng)日益復雜；供電可靠性要求高、停電損失越來越大。 四、中國電力系統(tǒng)現(xiàn)狀廣東電網(wǎng)是一個以500kV線路為骨干網(wǎng)架第四部分變電站綜合自動化簡介第一部分電力系統(tǒng)概述第二部分電力系統(tǒng)一設備簡介第三部分電力系統(tǒng)二設備簡介目 錄第四部分變電站綜合自動化簡介第一部分電力系統(tǒng)概述第二部分電力一、發(fā)電廠火力發(fā)電廠：將煤、油、天然氣或其它燃料的化學能轉換成電能的工廠。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。一、發(fā)電

11、廠火力發(fā)電廠：將煤、油、天然氣或其它燃料的化學能轉換一、發(fā)電廠核電廠：均采用原子核裂變時釋放出來的能量發(fā)電。一、發(fā)電廠核電廠：均采用原子核裂變時釋放出來的能量發(fā)電。一、發(fā)電廠水電廠：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；水輪機組工作靈活，能迅速適應負荷急劇變化，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。 一、發(fā)電廠水電廠：利用水能發(fā)電，可分為堤壩式、徑流式（如葛洲一、發(fā)電廠葉片升速裝置發(fā)電機感受元件控制裝置防雷保護改變方向的驅動裝置底板和外罩控制保護裝置變壓器和開關電纜風力發(fā)電廠一、發(fā)電廠葉片升速裝置發(fā)電機感受元件改變方向的驅動裝置底板和發(fā)電機

12、：將其他形式能量（如熱能、風能、核能、動能、太陽能等）轉換成為電能的設備一、發(fā)電廠發(fā)電機：將其他形式能量（如熱能、風能、核能、動能、太陽能等）二、輸電線路高壓輸電線路是用來傳輸電能的，按結構不同可分為架空輸電線路和電纜輸電線路。 架空輸電線路：將裸露線架設在電線桿上來進行電能的傳輸?shù)?。電纜輸電線路：將設在地下（埋在土中個、溝中、管道中等）用來進行電能傳送的。電力線路按作用分，可分為輸電線路和配電線路。輸電線路：500kV、220kV、110kV、35kV等。配電線路：10kV、6kV、3kV、380V、220V等。二、輸電線路高壓輸電線路是用來傳輸電能的，按結構不同可分為架二、輸電線路架空線路

13、A組成：導線架空地線絕緣子串金具桿塔接地裝置導線避雷線桿塔絕緣子二、輸電線路架空線路A組成：導線避雷線桿塔絕緣子二、輸電線路架空線路A直線桿塔直線桿塔承受導線、絕緣子、金具、作業(yè)人員和工器具等垂直荷重；承受側面風壓荷重。用在線路直線段中間二、輸電線路架空線路A直線桿塔直線桿塔承受導線、絕緣子、金具二、輸電線路架空線路A耐張桿塔同直線桿塔作用相同外，它還要承受導線的水平張力和施工緊線時產生的過牽引力和不平衡張力，同時將線路分成若干段，以加強線路的機械強度，縮短事故范圍。二、輸電線路架空線路A耐張桿塔同直線桿塔作用相同外，它還要承二、輸電線路架空線路A轉角桿塔作用除同耐張桿塔外，還承受內角角平分線

14、方向風力水平荷載以及導線全拉力的合力，用在線路轉角處。二、輸電線路架空線路A轉角桿塔作用除同耐張桿塔外，還承受內角二、輸電線路架空線路A終端桿塔終端桿塔的作用除承受導線的垂直、水平荷載外，還要承受順線路方向全部導線的拉力；其他所承受的力同轉角桿塔和耐張桿塔。用在線路起始或終止的桿塔 。二、輸電線路架空線路A終端桿塔終端桿塔的作用除承受導線的垂直二、輸電線路架空線路A換位桿塔中性點直接接地的電力網(wǎng)中，當長度超過100km時，為了使各相電感、電容相等，減少對鄰近平行通訊線路的干擾，以平衡不對稱電流而設置的換位桿塔，即用來改變線路中三相導線排列位置的桿塔。 二、輸電線路架空線路A換位桿塔中性點直接接

15、地的電力網(wǎng)中，當長二、輸電線路架空線路A跨越桿塔用于特殊設施或與公路、鐵路、河流、電力、弱電線路相互交叉跨越，并保證交叉跨越距離符合設計規(guī)程的要求。 二、輸電線路架空線路A跨越桿塔用于特殊設施或與公路、鐵路、河二、輸電線路架空線路A分支桿塔作用除同直線（耐張）桿塔外，還要承受分支導線的垂直、水平荷載和側分支線方向側導線的全部拉力。用在線路的分支處。 二、輸電線路架空線路A分支桿塔作用除同直線（耐張）桿塔外，還其他玻璃絕緣子合成絕緣子其他玻璃絕緣子合成絕緣子二、輸電線路架空線路A導線傳輸負荷電流。為了提高傳輸容量，用2、4、6根導線連起來排列成正多邊形作為一相導線，稱為分裂導線。按材料可分為：銅

16、線、鋁線、鋼芯鋁絞線和鍍鋅鋼絞線等二、輸電線路架空線路A導線傳輸負荷電流。為了提高傳輸容量，用二、輸電線路電纜線路B組成線芯絕緣層保護層電纜附件線芯絕緣層保護層二、輸電線路電纜線路B組成線芯絕緣層保護層二、輸電線路電纜線路B二、輸電線路電纜線路B二、輸電線路架空線路：架空線路由于裸露在空氣中，容易受到外界環(huán)境條件影響，但投資省、施工維護和投資檢修比較方便的優(yōu)點，所以電力網(wǎng)中絕大多數(shù)的線路都采用架空線路，電纜線路：電纜線路的投資相對較大，但由于電纜線路埋設在底下，可避免外力破壞和氣象條件的影響，不需要架設桿塔，不影響城市美觀，可跨海送電等優(yōu)點，因而可根據(jù)具體需要采用電纜線路。二、輸電線路架空線路

17、：架空線路由于裸露在空氣中，容易受到外界三、變電站三、變電站三、變電站變電站：是電力網(wǎng)的重要組成部分，是用于變換電壓、接受和分配電能、控制電力流向和調整電壓的電力設施。是聯(lián)系發(fā)電廠、電網(wǎng)和用戶的中間環(huán)節(jié)，它通過變壓器將各級電壓的電網(wǎng)聯(lián)系起來，是電力網(wǎng)的樞紐。按電壓升降分類：升壓變電站：將電壓升高的變電站，主要用于將發(fā)電廠發(fā)出的較低電壓的電升高后輸送到電網(wǎng)傳輸。降壓變電站：將電壓降低的變電站，主要用于將電網(wǎng)中較高電壓的電降低到適合用戶使用的電壓等級。升壓輸電的作用：減小輸電線路的能量及電壓損耗，保證電能質量；提高輸送容量；提高運行經(jīng)濟性；增加輸電距離。三、變電站變電站：是電力網(wǎng)的重要組成部分，是

18、用于變換電壓、接變電站一次接線圖01三、變電站單母線接線單母線分段加裝旁路母線接線變電站一次接線圖01三、變電站單母線接線單母線分段加裝旁路母變電站一次接線圖01三、變電站雙母線接線雙母線帶旁路母線接線變電站一次接線圖01三、變電站雙母線接線雙母線帶旁路母線接線變電站一次接線圖01三、變電站3/2接線變電站一次接線圖01三、變電站3/2接線四、變電一次設備四、變電一次設備變壓器01四、變電一次設備變壓器在電力系統(tǒng)中的主要作用是變換電壓，以利于電能的傳輸和使用。變壓器是利用電磁感應原理制成的。當一次繞組加上電壓，流過交流電流時，在鐵芯中就產生交變磁通，在二次繞組中就產生了感應電壓，兩者電壓之比等

19、于匝數(shù)之比，這樣就起到了變壓作用變壓器01四、變電一次設備變壓器在電力系統(tǒng)中的主要作用是變換變壓器01四、變電一次設備主要部件：鐵芯、繞組、絕緣、油及輔助設備按相數(shù)分類：單相變壓器三相變壓器變壓器01四、變電一次設備主要部件：鐵芯、繞組、絕緣、油及輔斷路器02四、變電一次設備斷路器作用：控制作用：根據(jù)電力系統(tǒng)的運行要求，接通或斷開工作電流。保護作用：當系統(tǒng)中發(fā)生故障時，在繼電保護裝置的作用下，斷路器自動斷開故障部分，以保證無故障部分正常運行。斷路器的一般組成：導電主回路：通過動觸頭、靜觸頭的接觸與分離實現(xiàn)電路的接通與斷開。滅弧室：使電路斷開過程中產生的電弧在密閉小室的高壓力下于數(shù)十毫秒內快速熄

20、滅，切斷電路。操動機構：用于使動觸頭按指定方式和速度運行，實現(xiàn)電路開斷和關合。絕緣支撐件及傳動部件：通過絕緣支柱實現(xiàn)對地的電氣隔離，傳動部件實現(xiàn)操作功的傳遞。斷路器02四、變電一次設備斷路器作用：斷路器02四、變電一次設備真空斷路器SF6斷路器斷路器02四、變電一次設備真空斷路器SF6斷路器隔離開關03四、變電一次設備隔離電源，倒閘操作，改變運行方式，拉、合無電流或微小電流的電路隔離開關03四、變電一次設備隔離電源，倒閘操作，改變運行方式隔離開關03四、變電一次設備隔離電源，倒閘操作，改變運行方式，拉、合無電流或微小電流的電路隔離開關03四、變電一次設備隔離電源，倒閘操作，改變運行方式互感器0

21、4四、變電一次設備互感器作用：使測量儀表和繼電器實現(xiàn)標準化和小型化。使二次設備和工作人員與高電壓隔離，且互感器二次側均接地，從而保證了人身和設備的安全。所有二次設備可采用低電壓、小電流的控制電纜連接，使屏內布線簡單，安裝方便。一次側電路發(fā)生短路時，能夠保護測量儀表和繼電器的電流線圈免受大電流的損害。按測量對象分類：電壓互感器：將高電壓轉換為便于測量的小電壓。電流互感器：將大電流轉換為便于測量的小電流。互感器04四、變電一次設備互感器作用：互感器04四、變電一次設備電壓互感器電流互感器互感器04四、變電一次設備電壓互感器電流互感器互感器04四、變電一次設備電壓互感器電流互感器互感器04四、變電一

22、次設備電壓互感器電流互感器母線04四、變電一次設備在發(fā)電廠或變電站中，將發(fā)電機、變壓器與各種電器連接的導線稱為母線。在進出線很多的情況下，由于施工安裝時不可能將很多回進出線安裝在一點上，而是將每回進出線分別接在母線的不同地點連接引出。一般具有四個分支以上時，就應設置母線A相：黃色B相：綠色C相：紅色母線04四、變電一次設備在發(fā)電廠或變電站中，將發(fā)電機、變壓器概述：在發(fā)電廠或變電站中，將發(fā)電機、變壓器與各種電器連接的導線稱為母線。作用：在進出線很多的情況下，由于施工安裝時不可能將很多回進出線安裝在一點上，而是將每回進出線分別接在母線的不同地點連接引出。一般具有四個分支以上時，就應設置母線沒有母線的情況 有母線的情況母線四、變電一次設備概述：沒有母線的情況 有母線的情況母線四、變電一次設備母線04四、變電一次設備母線04四、變電一次設備防雷設備05四、變電一次設備防雷設備05四、變電一次設備防雷設備05四、變電一次設備變電站的防雷設施：避雷針避