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1、供配电技术,主编：曾令琴,课件制作：曾令琴,作为我国经济建设飞速发展的先行工业电力系统，建设步伐异常迅猛。随着三峡电厂的建成，我国电网将以,三 峡为中心,华中电网,华东电网,西北电网,川渝电网,山东电网,连接,东北电网,初步形成以华北电网为中心的大规模北部电网。,南方电网也将随着,的开发，进一步加强我国南部电网的结构，增加云南外送的电力，最终形成全国统一特大规模电网。,龙滩水电站,小湾水电站,贵州煤电基地,作为未来电力系统技术人员，通过对供配电系统基础知识的学习，要求了解,国内外供配电技术的发展概况及电力系统的组成,熟悉,电力系统相关基本概念,掌握,电力系统的运行特点,供电质量及其改善措施,工
2、厂供配电系统的基本结构组成,电力用户供配电电压的选择,1.1 国内外供配电技术发展概况及电力系统的组成,1.1.1 国内外供配电技术发展概况,20世纪三相交流电发明之后， 供配电技术就朝着,的方向不断发展，截至2007年底，全国发电装机容量达到71329万千瓦，同比增长14.36%，其中水电达到14526万千瓦，占20.36%，火电装机达55442万千瓦，占77.73%，核电达885万千瓦，同比增长29.2%，并网生产风电设备容量达到403万千瓦，同比增长94.4%。,大机组,大电网,超高压,高自动化,全国电力供需与经济运行形势分析预测报告(2007-2008)数据显示：2007年全社会用电量
3、完成32458亿千瓦时，其中工业用电量为24566亿千瓦时，比重为75.09%。这一数字说明我国目前用电结构趋于重型化。,法国,日本,为满足经济增长对电力的需求，国家加大电力建设投资，计划全国每年发电规模在1500万千瓦以上。预计2010年我国电力装机容量将达到6.7亿千瓦，全社会用电量达到3.09万亿千瓦时；2020年，装机容量将达到10亿千瓦，全社会用电量达到4.6万亿千瓦时。,的发展战略为我国电力系统的发展带来了极大的空间。,西电东送,南北互供,全国联网,中国电力跨越式发展，使得发电装机容量和发电量先后超过,德国,英国,俄罗斯,跃升世界第二！,美国,日本首次量产发电效率全球最高的燃料电池
4、，并正在开发高效家用燃料电池热电联产系统；,世界范围内，电力工业正在进行以打破垄断、引进竞争为特征的电力体制改革，2008世界电力工业概况统计显示：,德国靠“秘密技术”让太阳和地热水发电；,印度核电技术瞄准提高单位核燃料的发电量；,菲律宾拟利用意大利援助的资金采用海流发电；,挪威石油公司将于2009年建立世界第一个深海风电装置；,奥地利将加大水电开发以推动节能减排；,英国拟建水上太阳能板；,俄罗斯研制出新一代核电厂挑战通用电气抢占国际电力市场,电力系统的组成：,发电,供电,用电,同时完成，电能不能储存！,1.1.2 电力系统的组成,电力系统的生产特点：,发电厂,输电网,配电网,电力用户,对电力
5、系统的要求：,安全,可靠,连续,电力系统的功能就是完成电能的生产、输送和分配。,110kV以上,110kV以下,多个电厂并网组成,动力系统电力系统动力装置热能系统,电力网变压器输配电线路电能用户,按供电范围的大小和电压等级的高低，电力网可分为地方电力网、区域电力网和超高压输电网三种类型。一般情况下，地方电力网的电压不超过35kV，区域电力网电压为110220kV，电压为330kV及以上的为超高压远距离输电网。,1. 电力系统的基本概念,由电力系统加上发电厂的动力部分及其热能系统和热能用户组成的电能与热能的整体就是动力系统。 动力系统是电能、热能的生产与消费联系起来的纽带。,电力系统通常由许多发
6、电厂并列起来组成。 电力系统按供电范围的大小和电压等级的高低，电力网可分为地方电力网、区域电力网和超高压输电网三种类型。一般情况下，地方电力网电压不超过35kV，区域电力网电压为110220kV，电压为330kV及以上的为超高压远距离输电网。 变电站分为升压变电站和降压变电站两类，但按其作用和地位又可分为枢纽变电站、区域枢纽变电站和终端变电站。,2. 电力系统的结构,第一类：100V以下额定电压，用于蓄电池和安全照明 用具等电气设备。,国家规定：电力网的额定电压分有500KV、220KV、110KV、63KV、35KV、10kV。为保证电力设备端电压不超过额定电压的5%，通常允许发电机额定电压
7、比电网额定电压高5%，末端受电变电站端电压比电网额定电压低5%。,3. 电力系统的额定电压,第二类：大于100V、小于1000V的额定电压，用于一般 工业和民用电气设备。,第三类：1000V以上的额定电压，用于高压电气设备。,（1）电力系统是一个有机的整体，其中任何一个主要设备运行情况的改变，都将影响整个电力系统的正常运行。,4. 电力系统的特性,（2）发电厂发出的交流电不能直接储存，决定了电能的生产、输送、分配和使用必须同时进行。因此要时刻保持电力系统有功功率和无功功率的平衡。,（3）电力系统的运行状态是时时变化的动态，除了设备的计划停送电外，异常和事故对系统的冲击是随机的；正常情况下电力系
8、统的负荷和机组出力的变化也是随机的。,何谓电力系统？何谓动力系统？什么是电力网？,电力系统为什么要求“无功功率平衡”？如果不平衡，会出现什么情况？,1.2 发电厂、变电所的类型,1.2.1 发电厂类型,利用燃煤(或石油、天然气)燃烧使汽轮机转动。,凝汽式火电厂,生产过程：化学能热能机械能电能,这类火电厂仅向用户供出电能，通常建在能源附近。,1.2.1 发电厂类型,热电厂,热电厂不仅向用户供出电能，同时还向用户供蒸汽或热水，由于供热距离不宜太远，所以热电厂大多建在城市和用户附近。,利用水的流量和落差使水轮机转动。,生产过程：水能机械能电能,水 电 站,核 电 站,利用原子能在反应堆的核裂变使汽轮
9、机转动,生产过程：原子能机械能电能,生产过程：风能机械能电能,风力发电站,风力发电是利用风力带动风车叶片旋转，再通过增速机将旋转的速度提升，來促使发电机发电。依据目前的风车技术，大約是每秒三公尺的微风速度，便可以开始发电。,生产过程：潮汐能机械能电能,潮汐发电站,潮汐发电是利用潮汐能。潮汐发电必须具备两个物理条件：潮汐的幅度必须大，至少要有几米；海岸地形必须能储蓄大量海水，并可进行土建工程。 潮汐发电的工作原理与一般水力发电的原理相近，即在河口或海湾筑一条大坝，以形成天然水库，水轮发电机组就装在拦海大坝里。 潮汐电站可以是单水库或双水库。,太阳能发电,以地热、风力、潮汐、太阳能等为一次能源的发
10、电厂（站）容量较小，分布在离这些一次能源较近的区域，发电量占总发电量的极小一部分。,地热能发电,世界上所有国家，主要发电形式仍为火力发电、水利发电和核能发电，其他除潮汐和风力发电外还有,1.2.2 变电所类型,发电厂通常建立在距离一次能源丰富或传输便利的地域，与电力用户有一定的距离。 为了经济、可靠、快速地把电能从发电厂输送至用户，必须经过变电所升高电压，因此，升压变电所一般安装在发电厂中，不另设变电所。 由于高压危险，距离用户较近时须把传送的高压降低，降压变电所的作用就是在传递电能的同时降低电压。所以，变电所是电力供应的中间转运站，用来提高或降低电压，向用电单位输送和分配电能。 从规模上分，
11、变电所有枢纽变电所、地区重要变电所和一般变电所。,枢纽变电所,枢纽变电所的一次电压通常为330kV和500kV，二次电压为220kV或110kV。,地区重要变电所,地区重要变电所的一次电压通常为220kV和330kV，二次电压为110kV、35kV或10kV。,一般变电所,一般变电所的一次电压大多为110kV，二次电压为10kV或以下等级。,一般变电所均设在负荷中心，尽可能靠近用户，如果变电所远离用户，不仅电能损耗大，造成用户端电压不足，而且极易使电源频率不稳定而影响供电质量。,枢纽变电所和一般变电所有什么区别？,你能回答吗？,问题与思考,热电厂和凝汽式电厂有什么不同？这类火力发电厂通常建在哪
12、些地方？,1.3 电力系统中性点运行方式,电力系统中性点是指发电机、变压器星形接线中性点。,1.3.1 中性点直接接地方式,电力系统中性点的运行方式共三种,中性点直接接地,中性点经消弧线圈接地,中性点不接地,中性点直接接地方式就是把电源中性点直接与“地”相接，我国110kV及以上电压等级的电力系统均属于这种大接地电流系统。 该系统运行中若发生一短路，立即造成系统中流过很大的单相接地电流。 依靠系统中继电保护装置跳闸可迅速切除故障。再用重合闸恢复正常供电。,优点：,操作过电压均比中性点绝缘电网低，系统不易过电压。,缺点：,短路大接地电流对通讯系统造成的干扰影响较大。,中性点不接地系统适用于10k
13、V架空线路为主的辐射形或树状形的供电网络。该接地方式在运行中若发生单相接地故障，流过故障点电流仅为电网对地电容中通过的电流，其值是正常运行的单相对地电容电流的3倍，称为小接地电流系统。,1.3.2 中性点不接地方式,优点：,中性点不接地系统由于故障时接地电流很小，瞬时故障一般可自动熄弧，非故障相电压升高不大，不会破坏系统的对称性，故可带故障连续供电2h，供电的可靠性相对提高。,缺点：,中性点不接地方式的中性点绝缘，在发生弧光接地时，电弧的反复熄灭与重燃，相当于电容反复充电。由于对地电容中的能量不能释放，可造成电压升高，从而对设备绝缘造成威胁。,1.3.3 中性点经消弧线圈接地方式,利用消弧线圈
14、的电感电流对接地电容电流进行补偿，使通过故障点的电流减小到能自行熄弧范围。利用对消弧线圈无载分接开关的操作，使其在一定范围内达到过补偿运行，从而实现减小接地电流的目的。使电网持续运行时间延长，相对提高了供电可靠性。此方式也是小接地电流系统。,在各级电压网络中，当单相接地故障时，通过故障点总的电容电流超过下列数值时，必须尽快安装消弧线圈： 对3kV6kV电网，故障点总电容电流超过30A； 对10kV电网，故障点总电容电流超过20A； 对22kV66kV电网，故障点总电容电流超过10A。,你能回答吗？,问题与思考,中性点不接地系统若发生单相接地故障时，其故障相对地电压等于多少？此时接地点的短路电流
15、是正常运行的单相对地电容电流的多少倍？,答1：故障相对地电压为零，接地点的短路电流是正常运行的单相对地电容电流的3倍。,答2：电力系统中性点接地方式有中性点直接接地方式、中性点不接地方式和中性点经消弧线圈接地方式三种。（优缺点略）,1.4 电力系统的供电质量及其改进措施,1.4.1 用户对供电质量的基本要求,从上述指标来看，保证对用户不间断地供给充足、优质而又经济的电能，是现代工矿企业对供配电系统的基本要求。,安全性指标,可靠性指标,优质性指标,经济性指标,1.4.2 供配电的电能质量,评价供配电系统电能质量的主要指标有：电压偏差 供配电系统改变运行方式和负荷缓慢地变化会使供配电系统各点的电压
16、也随之变化，这时各点实际电压与系统标称电压之差与系统标称电压之比U称为电压偏差。电压偏差U也常用与系统标称电压的百分比表示。即：,电压偏差对系统和用户的影响 电压偏差过大会对供配电系统的正常运行产生以下不利影响：1对感应电动机的影响：由于电动机转矩与电压的平方成正比，当电压出现正偏差时，电动机机端电压升高，激磁电流和温升增加，绝缘受到过电压和过热的威胁；当电压出现负偏差时，转矩下降转速降低，同时负荷电流会增加，都将影响电动机的使用寿命。2对照明设备的影响：照明设备的发光效率与电压的关系极大，当电压降低时会引起照明设备的效率降低，造成照度不足，影响照明效果，同时还会导致气体放电光源的照明器不能正常点燃；当电压偏高时，光源寿命缩短很多。3对电子设备的影响：对于大规模自动控制系统计算中心来说，电压偏差会造成系统的工作紊乱，数据损坏；对于精密机床、机器人等，电压偏差可能造成无法保持对由其驱动过程的精确控制。4电压偏差对无功补偿的影响电压过低会引起补偿电容器组输出无功减少，不能满足补偿要求。,
