供配電系統(tǒng)課件

供配電系統(tǒng)———重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院雍靜供配電系統(tǒng)是電力系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分。本章主要內(nèi)容電力系統(tǒng)的基本概念、運(yùn)行特點(diǎn)；電力系統(tǒng)額定電壓的規(guī)定及適用范圍；電力系統(tǒng)與供配電系統(tǒng)的關(guān)系；供配電系統(tǒng)的分類及發(fā)展趨勢(shì)；介紹本課程各章主要內(nèi)容及其之間的關(guān)系。第一章概論電能是一種清潔的二次能源。它是由自然界中存在的一次能源中儲(chǔ)存的能量（如燃料中的化學(xué)能、水的勢(shì)能、核能、風(fēng)能、太陽(yáng)能等）轉(zhuǎn)換而來(lái)；同時(shí)，電能又能很方便地轉(zhuǎn)換為人們所需要的其它形式的能量（如用電爐將電能轉(zhuǎn)換為熱能，用電動(dòng)機(jī)將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，用電燈將電能轉(zhuǎn)換為光能，用蓄電池將電能轉(zhuǎn)換為化學(xué)能等等）。第一章概論第一節(jié)電能與能源由于能產(chǎn)生電能的一次能源非常豐富，可以與多種形式能源之間進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換；電能具有一次能源所不具備的便于大規(guī)模生產(chǎn)、遠(yuǎn)距離傳輸、在分配系統(tǒng)中無(wú)限分割、并易于精密控制的特點(diǎn)；電能還能夠精確地實(shí)現(xiàn)分散、定時(shí)、定量、定點(diǎn)使用；電能也是化石燃料清潔利用的最好方式；新能源和可再生能源必須轉(zhuǎn)換成電力才能被方便利用；電能是最清潔、高效、安全、優(yōu)質(zhì)的能源，合理使用電力可以節(jié)約一次能源。第一章概論第一節(jié)電能與能源電能消費(fèi)即電氣化程度已成為表征一個(gè)國(guó)家現(xiàn)代化進(jìn)程和人民生活水平的重要標(biāo)志。2006年世界一些國(guó)家和地區(qū)的人均用電量（kWh）第一章概論第一節(jié)電能與能源國(guó)家或地區(qū)加拿大瑞典美國(guó)澳大利亞新西蘭日本韓國(guó)德國(guó)英國(guó)中國(guó)香港中國(guó)人均用電量1675315231135501133296468451799571746185588221001980～2006年我國(guó)能源效率與電氣化指標(biāo)第一章概論第一節(jié)電能與能源風(fēng)能:是太陽(yáng)輻射下流動(dòng)所形成的。風(fēng)能與其他能源相比，具有明顯的優(yōu)勢(shì)，它蘊(yùn)藏量大，是水能的10倍，分布廣泛，永不枯竭，對(duì)交通不便、遠(yuǎn)離主干電網(wǎng)的島嶼及邊遠(yuǎn)地區(qū)尤為重要。第一章概論第二節(jié)新能源太陽(yáng)能:太陽(yáng)能一般指太陽(yáng)光的輻射能量。太陽(yáng)能的主要利用形式有太陽(yáng)能的光熱轉(zhuǎn)換、光電轉(zhuǎn)換以及光化學(xué)轉(zhuǎn)換三種主要方式。第一章概論第二節(jié)新能源核能:核能是通過(guò)轉(zhuǎn)化其質(zhì)量從原子核釋放的能量。第一章概論第二節(jié)新能源生物質(zhì)能:生物質(zhì)能來(lái)源于生物質(zhì)，也是太陽(yáng)能以化學(xué)能形式貯存于生物中的一種能量形式，它直接或間接地來(lái)源于植物的光合作用。第一章概論第二節(jié)新能源生物質(zhì)能:生物質(zhì)能來(lái)源于生物質(zhì)，也是太陽(yáng)能以化學(xué)能形式貯存于生物中的一種能量形式，它直接或間接地來(lái)源于植物的光合作用。第一章概論第二節(jié)新能源大型垃圾焚燒發(fā)電廠海洋能:海洋能指蘊(yùn)藏于海水中的各種可再生能源，包括潮汐能、波浪能、海流能、海水溫差能、海水鹽度差能等。第一章概論第二節(jié)新能源潮汐電站設(shè)想中的溫差發(fā)電裝置海洋能:海洋能指蘊(yùn)藏于海水中的各種可再生能源，包括潮汐能、波浪能、海流能、海水溫差能、海水鹽度差能等。第一章概論第二節(jié)新能源波能發(fā)電站潮流發(fā)電站抽水蓄能電站:抽水蓄能發(fā)電為目前實(shí)現(xiàn)負(fù)載管理、調(diào)節(jié)系統(tǒng)用電高峰和低谷時(shí)電量的最佳方式。第一章概論第二節(jié)新能源世界和中國(guó)主要常規(guī)能源儲(chǔ)量預(yù)測(cè)第一章概論第二節(jié)新能源中國(guó)與世界一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)比較（2004年）

（美國(guó)數(shù)據(jù)為2001年）第一章概論第二節(jié)新能源

2006年初，我國(guó)正式頒布了《可再生能源法》，即將陸續(xù)出臺(tái)一系列鼓勵(lì)政策與配套措施。未來(lái)，我國(guó)將以水電、沼氣發(fā)電、秸桿發(fā)電、太陽(yáng)能供熱等常規(guī)清潔能源轉(zhuǎn)換成熟技術(shù)和風(fēng)電、光伏發(fā)電、燃料電池、微燃機(jī)組熱——電聯(lián)產(chǎn)分布供電等具有大規(guī)模發(fā)展?jié)摿Φ男录夹g(shù)為重點(diǎn)。第一章概論第二節(jié)新能源

電力系統(tǒng)-----是由發(fā)電廠、變電站、電力線路和用電設(shè)備聯(lián)系在一起組成的統(tǒng)一整體。上述各組成部分分別起到生產(chǎn)、轉(zhuǎn)換、分配、輸送和使用電能的作用。

1．發(fā)電廠

是將自然界蘊(yùn)藏的各種一次能源轉(zhuǎn)化成二次能源（電能）的場(chǎng)所。2．變電站

是進(jìn)行電壓變換以及電能接受和分配的場(chǎng)所。3．電力線路

是進(jìn)行電能輸送的通道。4．用電設(shè)備（負(fù)荷）

從電力系統(tǒng)中汲取電能，并將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能、熱能、光能等。如電動(dòng)機(jī)、電爐、照明器等設(shè)備。第一章概論第三節(jié)電力系統(tǒng)基本概念電力系統(tǒng)示意圖電廠電廠電廠變電站變電站變電站變電站變電站變電站負(fù)荷負(fù)荷負(fù)荷負(fù)荷負(fù)荷負(fù)荷變電站電力系統(tǒng)組網(wǎng)運(yùn)行的原因降低成本、提高一次能源使用效率保證電力供應(yīng)的可靠性增強(qiáng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性保證電能質(zhì)量第一章概論第三節(jié)電力系統(tǒng)基本概念電力系統(tǒng)運(yùn)行的特點(diǎn)電能生產(chǎn)的重要性系統(tǒng)暫態(tài)過(guò)程的快速性電能發(fā)、輸、配、用的同時(shí)性第一章概論第三節(jié)電力系統(tǒng)基本概念電力系統(tǒng)電壓等級(jí)當(dāng)輸送功率一定時(shí)，電壓越高，電流越小，線路、電氣設(shè)備等的載流部分所需的截面積越小，有色金屬投資就越??；同時(shí)，由于電流小，傳輸線路上的功率損耗和電壓損失也較小。另一方面，電壓越高，對(duì)絕緣的要求則越高，變壓器、開(kāi)關(guān)等設(shè)備以及線路的絕緣投資也就越大。綜合考慮這些因素，對(duì)應(yīng)一定的輸送功率和輸送距離都有一個(gè)最為經(jīng)濟(jì)、合理的輸電電壓。第一章概論第四節(jié)電力系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)電壓電力系統(tǒng)電壓等級(jí)國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)的IEC60038（2002）提供了以50Hz和60Hz為基本參數(shù)的兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電壓系列，并在每個(gè)系列中綜合提供了該系列的基本電壓等級(jí)。各國(guó)可根據(jù)本國(guó)情況選擇其中的標(biāo)準(zhǔn)電壓系列和該系列的基本電壓等級(jí)。第一章概論第四節(jié)電力系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)電壓110kV及以下主要交流系統(tǒng)及相關(guān)設(shè)備的常用標(biāo)準(zhǔn)電壓（kV）第一章概論第四節(jié)電力系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)電壓系統(tǒng)標(biāo)稱電壓(kV)0.22/0.380.38/0.6661035110用電設(shè)備額定電壓(kV)0.22/0.380.38/0.6661035110設(shè)備最高電壓(kV)——7.21240.5126交流發(fā)電機(jī)額定電壓(kV)0.23/0.400.40/0.696.310.5——變壓器額定電壓(kV)一次繞組0.22/380.38/0.6666.31010.535110二次繞組0.23/0.400.40/0.696.36.610.51138.5121系統(tǒng)平均額定電壓(kV)0.23/0.400.40/0.696.310.537115用電設(shè)備（系統(tǒng)）、發(fā)電機(jī)、變壓器的額定（標(biāo)稱）電壓是不一致的。原因如下：系統(tǒng)標(biāo)稱電壓UN和用電設(shè)備額定電壓Ur

發(fā)電機(jī)額定電壓UrG

變壓器額定電壓UrT

系統(tǒng)平均額定電壓Uav

用電設(shè)備、發(fā)電機(jī)、變壓器的額定電壓取值第一章概論第四節(jié)電力系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)電壓線路電壓分布示意圖各種電壓等級(jí)的適用范圍第一章概論第四節(jié)電力系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)電壓額定電壓(kV)輸送功率(kW)輸送距離(km)0.22≤50(≤100)0.15(0.2)0.38100(175)0.25(0.35)3100~10001~362000(3000)10～5(8)103000(5000)15～8(10)203000～600030～15352000~1000050~2011010000~50000150~50220100000~150000300~200330200000~800000600~2005001000000~1500000850~150供配電系統(tǒng)是電力系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，包括電力系統(tǒng)中區(qū)域變電站和用戶變電站，涉及電力系統(tǒng)電能發(fā)、輸、配、用的后兩個(gè)環(huán)節(jié)。在供配電系統(tǒng)中，功率流動(dòng)方向通常是單向的，即從電源端流向用戶端。其主要目的是將電力系統(tǒng)中的電能通過(guò)降壓和一定的分配方式，變換成各電能用戶的用電設(shè)備所能使用的電能。目前，供配電系統(tǒng)的電壓通常在220kV及以下，即前述的配電電壓，其電力網(wǎng)即高、中、低壓配電網(wǎng)。第一章概論第五節(jié)供配電系統(tǒng)的概念電力系統(tǒng)示意圖電廠電廠電廠變電站變電站變電站變電站變電站變電站LoadLoadLoadLoadLoadLoadSubstation供配電系統(tǒng)第一章概論第五節(jié)供配電系統(tǒng)的概念按用戶用電性質(zhì)分類工業(yè)企業(yè)供配電系統(tǒng)民用供配電系統(tǒng)按用戶的用電規(guī)模分類二級(jí)降壓的供配電系統(tǒng)一級(jí)降壓的供配電系統(tǒng)直接供電的供配電系統(tǒng)第一章概論第五節(jié)供配電系統(tǒng)的概念供配電系統(tǒng)的組成一次部分——系統(tǒng)中用于變換和傳輸電能的部分二次部分——系統(tǒng)中用于監(jiān)測(cè)運(yùn)行參數(shù)（電流、電壓、功率等）、保護(hù)一次設(shè)備、自動(dòng)進(jìn)行開(kāi)關(guān)投切操作的部分供配電系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)提高供電電壓簡(jiǎn)化配電的層次推廣配電智能化技術(shù)第一章概論第五節(jié)供配電系統(tǒng)的概念經(jīng)濟(jì)因素在電力系統(tǒng)規(guī)劃和項(xiàng)目規(guī)劃中是必須考慮的問(wèn)題，在項(xiàng)目實(shí)施前的方案設(shè)計(jì)階段中，需要對(duì)不同情況下，不同備選方案進(jìn)行對(duì)比和評(píng)估。如該項(xiàng)目的投資成本，以及系統(tǒng)運(yùn)行造成的損失等進(jìn)行估價(jià)。

進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性評(píng)估的方法是多種多樣的，其中最常見(jiàn)的方法是——現(xiàn)值法和年金法。第一章概論第六節(jié)供配電系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性評(píng)估供配電系統(tǒng)應(yīng)滿足安全性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性和靈活性要求供電可靠性的影響因素：供配電系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)設(shè)備選型供配電系統(tǒng)運(yùn)行方式中性點(diǎn)接地方式運(yùn)行人員的專業(yè)素養(yǎng)定期維修運(yùn)行的安全標(biāo)準(zhǔn)可靠性根據(jù)具體需要而定，設(shè)計(jì)和運(yùn)行則盡可能地經(jīng)濟(jì)。第一章概論第七節(jié)供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則和要求供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)必須考慮如下幾個(gè)方面的要求1．供配電系統(tǒng)提供的電能必須考慮到設(shè)備的負(fù)荷。2．供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)和運(yùn)行必須滿足短路電流的條件。3．系統(tǒng)設(shè)計(jì)和運(yùn)行必須考慮到發(fā)電、輸電和配電各個(gè)環(huán)節(jié)的匹配。4．系統(tǒng)設(shè)計(jì)和運(yùn)行必須正確確定系統(tǒng)電壓.5．系統(tǒng)設(shè)計(jì)和運(yùn)行必須考慮到靈活性和經(jīng)濟(jì)性.

第一章概論第七節(jié)供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則和要求電能質(zhì)量是眾多單一類型的電力系統(tǒng)干擾問(wèn)題的總稱1．理想電壓質(zhì)量

第一章概論第八節(jié)供配電系統(tǒng)電能質(zhì)量指標(biāo)電能質(zhì)量是眾多單一類型的電力系統(tǒng)干擾問(wèn)題的總稱2．波形畸變

第一章概論第八節(jié)供配電系統(tǒng)電能質(zhì)量指標(biāo)電能質(zhì)量的定義電能質(zhì)量是指電力系統(tǒng)給定點(diǎn)處的電特性，根據(jù)相關(guān)的技術(shù)參數(shù)來(lái)評(píng)價(jià)，這些參數(shù)大多與供電電源和負(fù)荷之間的兼容性相關(guān)。第一章概論第八節(jié)供配電系統(tǒng)電能質(zhì)量指標(biāo)對(duì)于供配電系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，電能質(zhì)量主要關(guān)注電壓質(zhì)量和電流質(zhì)量。（1）電壓質(zhì)量電壓質(zhì)量問(wèn)題是指用戶設(shè)備正常運(yùn)行的不理想的供電電壓，電壓質(zhì)量指標(biāo)主要描述供電電壓偏離其理想狀態(tài)的程度。供配電系統(tǒng)的電壓質(zhì)量由供電部門負(fù)責(zé)控制。（2）電流質(zhì)量電流質(zhì)量問(wèn)題是指用戶非線性負(fù)荷給電網(wǎng)帶來(lái)的電流畸變，由于用戶設(shè)備導(dǎo)致的畸變電流會(huì)程度不同地影響到配電系統(tǒng)公共聯(lián)接點(diǎn)上的電壓質(zhì)量，從而影響公共聯(lián)接點(diǎn)上其他負(fù)荷的正常運(yùn)行。負(fù)載的諧波電流或電流畸變程度由電力用戶負(fù)責(zé)控制，不得超過(guò)規(guī)定值。第一章概論第八節(jié)供配電系統(tǒng)電能質(zhì)量指標(biāo)電能質(zhì)量的分類第一章概論第八節(jié)供配電系統(tǒng)電能質(zhì)量指標(biāo)電能質(zhì)量（電壓、電流）頻率----偏差幅值----波動(dòng)、閃變、驟降、短時(shí)中斷波形----諧波對(duì)稱----不平衡電能質(zhì)量問(wèn)題的現(xiàn)象短時(shí)擾動(dòng)----脈沖

主要由雷擊等因素造成第一章概論第八節(jié)供配電系統(tǒng)電能質(zhì)量指標(biāo)電能質(zhì)量問(wèn)題的現(xiàn)象短時(shí)擾動(dòng)----震蕩

主要由于設(shè)備投切產(chǎn)生第一章概論第八節(jié)供配電系統(tǒng)電