供配電系統(tǒng)課件

供配電系統(tǒng)———重慶大學電氣工程學院雍靜供配電系統(tǒng)是電力系統(tǒng)的一個重要組成部分。本章主要內(nèi)容電力系統(tǒng)的基本概念、運行特點；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；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存的能量（如燃料中的化學能、水的勢能、核能、風能、太陽能等）轉(zhuǎn)換而來；同時，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，用電動機將電能轉(zhuǎn)換為機械能，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)、遠距離傳輸、在分配系統(tǒng)中無限分割、并易于精密控制的特點；電能還能夠精確地實現(xiàn)分散、定時、定量、定點使用；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即電氣化程度已成為表征一個國家現(xiàn)代化進程和人民生活水平的重要標志。2006年世界一些國家和地區(qū)的人均用電量（kWh）第一章概論第一節(jié)電能與能源國家或地區(qū)加拿大瑞典美國澳大利亞新西蘭日本韓國德國英國中國香港中國人均用電量1675315231135501133296468451799571746185588221001980～2006年我國能源效率與電氣化指標第一章概論第一節(jié)電能與能源風能:是太陽輻射下流動所形成的。風能與其他能源相比，具有明顯的優(yōu)勢，它蘊藏量大，是水能的10倍，分布廣泛，永不枯竭，對交通不便、遠離主干電網(wǎng)的島嶼及邊遠地區(qū)尤為重要。第一章概論第二節(jié)新能源太陽能:太陽能一般指太陽光的輻射能量。太陽能的主要利用形式有太陽能的光熱轉(zhuǎn)換、光電轉(zhuǎn)換以及光化學轉(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)能來源于生物質(zhì)，也是太陽能以化學能形式貯存于生物中的一種能量形式，它直接或間接地來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)能來源于生物質(zhì)，也是太陽能以化學能形式貯存于生物中的一種能量形式，它直接或間接地來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)新能源潮汐電站設想中的溫差發(fā)電裝置海洋能:海洋能指蘊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)電為目前實現(xiàn)負載管理、調(diào)節(jié)系統(tǒng)用電高峰和低谷時電量的最佳方式。第一章概論第二節(jié)新能源世界和中國主要常規(guī)能源儲量預測第一章概論第二節(jié)新能源中國與世界一次能源消費結(jié)構(gòu)比較（2004年）

（美國數(shù)據(jù)為2001年）第一章概論第二節(jié)新能源

2006年初，我國正式頒布了《可再生能源法》，即將陸續(xù)出臺一系列鼓勵政策與配套措施。未來，我國將以水電、沼氣發(fā)電、秸桿發(fā)電、太陽能供熱等常規(guī)清潔能源轉(zhuǎn)換成熟技術(shù)和風電、光伏發(fā)電、燃料電池、微燃機組熱——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。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

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

是進行電壓變換以及電能接受和分配的場所。3．電力線路

是進行電能輸送的通道。4．用電設備（負荷）

從電力系統(tǒng)中汲取電能，并將電能轉(zhuǎn)化為機械能、熱能、光能等。如電動機、電爐、照明器等設備。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荷負荷負荷負荷負荷負荷變電站電力系統(tǒng)組網(wǎng)運行的原因降低成本、提高一次能源使用效率保證電力供應的可靠性增強系統(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)運行的特點電能生產(chǎn)的重要性系統(tǒng)暫態(tài)過程的快速性電能發(fā)、輸、配、用的同時性第一章概論第三節(jié)電力系統(tǒng)基本概念電力系統(tǒng)電壓等級當輸送功率一定時，電壓越高，電流越小，線路、電氣設備等的載流部分所需的截面積越小，有色金屬投資就越小；同時，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，對絕緣的要求則越高，變壓器、開關(guān)等設備以及線路的絕緣投資也就越大。綜合考慮這些因素，對應一定的輸送功率和輸送距離都有一個最為經(jīng)濟、合理的輸電電壓。第一章概論第四節(jié)電力系統(tǒng)標準電壓電力系統(tǒng)電壓等級國際電工委員會(IEC)的IEC60038（2002）提供了以50Hz和60Hz為基本參數(shù)的兩個標準電壓系列，并在每個系列中綜合提供了該系列的基本電壓等級。各國可根據(jù)本國情況選擇其中的標準電壓系列和該系列的基本電壓等級。第一章概論第四節(jié)電力系統(tǒng)標準電壓110kV及以下主要交流系統(tǒng)及相關(guān)設備的常用標準電壓（kV）第一章概論第四節(jié)電力系統(tǒng)標準電壓系統(tǒng)標稱電壓(kV)0.22/0.380.38/0.6661035110用電設備額定電壓(kV)0.22/0.380.38/0.6661035110設備最高電壓(kV)——7.21240.5126交流發(fā)電機額定電壓(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用電設備（系統(tǒng)）、發(fā)電機、變壓器的額定（標稱）電壓是不一致的。原因如下：系統(tǒng)標稱電壓UN和用電設備額定電壓Ur

發(fā)電機額定電壓UrG

變壓器額定電壓UrT

系統(tǒng)平均額定電壓Uav

用電設備、發(fā)電機、變壓器的額定電壓取值第一章概論第四節(jié)電力系統(tǒng)標準電壓線路電壓分布示意圖各種電壓等級的適用范圍第一章概論第四節(jié)電力系統(tǒng)標準電壓額定電壓(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、用的后兩個環(huán)節(jié)。在供配電系統(tǒng)中，功率流動方向通常是單向的，即從電源端流向用戶端。其主要目的是將電力系統(tǒng)中的電能通過降壓和一定的分配方式，變換成各電能用戶的用電設備所能使用的電能。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)模分類二級降壓的供配電系統(tǒng)一級降壓的供配電系統(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)測運行參數(shù)（電流、電壓、功率等）、保護一次設備、自動進行開關(guān)投切操作的部分供配電系統(tǒng)的發(fā)展趨勢提高供電電壓簡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)濟因素在電力系統(tǒng)規(guī)劃和項目規(guī)劃中是必須考慮的問題，在項目實施前的方案設計階段中，需要對不同情況下，不同備選方案進行對比和評估。如該項目的投資成本，以及系統(tǒng)運行造成的損失等進行估價。

進行經(jīng)濟性評估的方法是多種多樣的，其中最常見的方法是——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)濟性評估供配電系統(tǒng)應滿足安全性、可靠性、經(jīng)濟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)設備選型供配電系統(tǒng)運行方式中性點接地方式運行人員的專業(yè)素養(yǎng)定期維修運行的安全標準可靠性根據(jù)具體需要而定，設計和運行則盡可能地經(jīng)濟。第一章概論第七節(jié)供配電系統(tǒng)設計原則和要求供配電系統(tǒng)設計必須考慮如下幾個方面的要求1．供配電系統(tǒng)提供的電能必須考慮到設備的負荷。2．供電系統(tǒng)設計和運行必須滿足短路電流的條件。3．系統(tǒng)設計和運行必須考慮到發(fā)電、輸電和配電各個環(huán)節(jié)的匹配。4．系統(tǒng)設計和運行必須正確確定系統(tǒng)電壓.5．系統(tǒng)設計和運行必須考慮到靈活性和經(jīng)濟性.

第一章概論第七節(jié)供配電系統(tǒng)設計原則和要求電能質(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)量指標電能質(zhì)量是眾多單一類型的電力系統(tǒng)干擾問題的總稱2．波形畸變

第一章概論第八節(jié)供配電系統(tǒng)電能質(zhì)量指標電能質(zhì)量的定義電能質(zhì)量是指電力系統(tǒng)給定點處的電特性，根據(jù)相關(guān)的技術(shù)參數(shù)來評價，這些參數(shù)大多與供電電源和負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)量指標對于供配電系統(tǒng)來說，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)量問題是指用戶設備正常運行的不理想的供電電壓，電壓質(zhì)量指標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)量由供電部門負責控制。（2）電流質(zhì)量電流質(zhì)量問題是指用戶非線性負荷給電網(wǎng)帶來的電流畸變，由于用戶設備導致的畸變電流會程度不同地影響到配電系統(tǒng)公共聯(lián)接點上的電壓質(zhì)量，從而影響公共聯(lián)接點上其他負荷的正常運行。負載的諧波電流或電流畸變程度由電力用戶負責控制，不得超過規(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)量指標電能質(zhì)量（電壓、電流）頻率----偏差幅值----波動、閃變、驟降、短時中斷波形----諧波對稱----不平衡電能質(zhì)量問題的現(xiàn)象短時擾動----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)量指標電能質(zhì)量問題的現(xiàn)象短時擾動----震蕩

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