電力系統(tǒng)工程基礎(chǔ)A

電力系統(tǒng)工程基礎(chǔ)A電力系統(tǒng)水庫G~M~M~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(chǎn)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(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(fù)荷中心的線路叫輸電線路。負(fù)荷中心至各用戶的線路叫配電線路。負(fù)荷中心一般設(shè)變電站

。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)：1～10kV；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。

電力系統(tǒng)

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20~50km以內(nèi)區(qū)域電力網(wǎng)：電壓等級在35kV以上（一般為110kV~220kV），供電半徑超過50km，聯(lián)系較多發(fā)電廠的網(wǎng)絡(luò)超高壓遠(yuǎn)距離輸電網(wǎng)：電壓等級為330kV~500kV的網(wǎng)絡(luò)，其主要任務(wù)是把遠(yuǎn)處發(fā)電廠生產(chǎn)的電能輸送到負(fù)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)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。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(yuǎn)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(fù)荷分類：一類負(fù)荷、二類負(fù)荷、三類負(fù)荷電力系統(tǒng)的特點對電力系統(tǒng)運行的基本要求如下：（1）保證供電可靠性（2）保證電能質(zhì)量（3）提高電力系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性（4）環(huán)境保護問題電能的質(zhì)量指標(biāo)電壓質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)：電能的質(zhì)量指標(biāo)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： ±(0.1~0.2)Hz或±0.5Hz波形：質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)： 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(fù)面影響；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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)能夠達(dá)到最佳狀態(tài)，保證長期可靠運行。電力系統(tǒng)的額定電壓及電壓等級U1IU2SZS=√3U2I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(shè)備。第二類指100～1000V之間的額定電壓，其應(yīng)用最廣、數(shù)量最多。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。我國電力工業(yè)發(fā)展概況中國電力工業(yè)的現(xiàn)狀與展望（2）發(fā)電量：1980年以來，平均年增長率9％，現(xiàn)為世界第二位。（3）裝機容量：居世界第二位（水電世界第一）

(4)缺電問題與城鄉(xiāng)電網(wǎng)改造

1970年以來出現(xiàn)缺電問題

1998年低用電水平下的電力平衡。電力工業(yè)跟不上國民經(jīng)濟的發(fā)展速度是造成缺電的重要原因我國在發(fā)電、輸電、配電各方面投資比例失調(diào)是缺電的另一個方面原因。發(fā)電、輸電、配電比例美國1:0.43:0.7日本1:0.47:0.68英國1:0.45:0.78我國1:0.21:0.12我國居民用電比例較低我國人均電力消費極低，中國電力工業(yè)有很大的發(fā)展空間（5）中國電力工業(yè)展望“十五”期間，GDP年增長率7％～8％，電力增長率將達(dá)6％以上。2010年，25000億kW.h2015年，30000億kW.h2020年，36000億kW.h高壓遠(yuǎn)距離輸電是我國面臨的主要問題（水電、火電），必須出現(xiàn)新的電壓等級。電能質(zhì)量問題是我國電力發(fā)展必須面臨的又一個問題。工程總投資為954.6億元人民幣，工程施工總工期自1993年到2009年共17年。大壩為混凝土重力壩，壩頂總長3035米，壩頂高185米，正常蓄水位175米，總庫容393億立方米，能夠抵御百年一遇的特大洪水。年均發(fā)電量849億度。航運能力將從1000萬噸提高到5000萬噸，萬噸級船隊可直達(dá)重慶。發(fā)電廠火力發(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。2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。2發(fā)電廠水電廠：利用水能發(fā)電，分堤壩式、徑流式、抽水畜能三類；水輪機組工作靈活，迅速適應(yīng)負(fù)荷急劇變化，從機組啟動、并網(wǎng)到帶負(fù)荷只需幾分鐘即可；通常運行壽命50年。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)。

電力系統(tǒng)的電氣設(shè)備3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ABCAK2K1L1L2ABCAAAABCAwhIaIcIb3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：3變電站的一次接線電力系統(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?zhǔn)骄W(wǎng)絡(luò)等，每一負(fù)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(fù)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)。3變電站的一次接線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，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：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：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。3變電站的一次接線QFQSQSWL4QFQSQSWL3QFQSQSWL2QFQS～GQF1QS1～GQF2QS3QS2WL1QS4W單母線接線特點簡單、清晰設(shè)備少。當(dāng)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供電。適用范圍單電源的發(fā)電廠和變電所，且出線回路數(shù)少，用戶對供電可靠性要求不高的場合。3變電站的一次接線3.3.2單母線分段接線QF1分段斷路器～GWL1WL2WL3WL4～G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2～3分段為宜，分段太多增加了分段斷路器。適用范圍6~10kV配電裝置出線6回及以上；35kV出線數(shù)為4~8回；110~220kV出線數(shù)為3~4回。3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BQS2QF1QS3W3QS8WL4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35~110kV的變電所?！獹～GWL1WL4WL3WL2QS7QS6QF4WABQS8W3QS5QF1QS1QS3QS2QS4 （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3變電站的一次接線雙母線接線接線圖 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23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23.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。W1W2QFQSQSQSQSQFQFQSQSQS1QS14.電力系統(tǒng)一次設(shè)備簡介4.3高壓斷路器4.電力系統(tǒng)一次設(shè)備簡介4.4隔離開關(guān)4.電力系統(tǒng)一次設(shè)備簡介4.5負(fù)荷開關(guān)4.電力系統(tǒng)一次設(shè)備簡介4.6母線4.電力系統(tǒng)一次設(shè)備簡介4.7絕緣子及電纜4.電力系統(tǒng)一次設(shè)備簡介4.7電抗器4.電力系統(tǒng)一次設(shè)備簡介4.8電力電容器5.

變電站的二次接線5.1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(yuǎn)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。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。5.變電站的二次接線5.2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。