电力行业基础知识(发电、变电、输电)

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1、电力行业基础知识 （发电、变电、输电） 实施一部GIS,目录,一、发电卷二、变电卷三、输电卷,发电,1、火力发电 利用煤、石油、天然气等自然界蕴藏量极其丰富的化石燃料发电称为火力发电。按发电方式，它可分为汽轮机发电、燃气轮机发电、内燃机发电和燃气-蒸汽联合循环发电，还有火电机组既供电又供热的“热电联产”。我国的火电厂以燃煤为主，过去曾建过一批燃油电厂，目前的政策是尽量压缩烧油电厂，新建电厂全部烧煤。,发电,火力发电厂,发电,2、水力发电 水力是一种宝贵的自然资源，是取之不尽用之不竭的可再生能源，而且是洁净的能源。利用水能的最普遍的形式是建设水电站，利用水流的流量和落差发电，或称为水力发电。世界

2、各国都竟相优先开发水力发电，作为电力工业的重要组成部分。我国幅员辽阔，河川纵横，是世界上水力资源最丰富的国家之一，水力资源的蕴藏量达68亿kW，约占全世界的16，居世界第一位，可能开发的容量约4亿kW，年发电量12万亿kWh左右。这相当于每年提供48亿吨标准煤或36亿吨重油的能量。,发电,发电,3、核能发电 核能指原子核能，又称原子能，是原子结构发生变化时放出的能量。目前，从实用来讲，核能指的是一些重金属元素铀、钚的原子核发生分裂反应（又称裂变）或者轻元素氘、氚的原子核发生聚合反应（又称聚变）时，所放出的巨大能量，前者称为裂变能，后者称为聚变能。通常所说的核能是指受控核裂变链式反应产生的能量。

3、,发电,秦山核电站全景,-第一座自己研究、设计和建造的核电站 目前总装机容量为300万千瓦,发电,4、风力发电 通常所说的风能是空气流动所具有的动能。风力发电就是将空气流动的动能转变为电能。,发电,6、太阳能发电 太阳能就是太阳辐射能。在太阳里，每时每刻都进行着激裂的核裂变和核聚变反应，从而产生大量的热。太阳表面的温度达6000左右，内部温度高达数百万度。由于太阳的温度很高，它不断地向宇宙空间辐射能量，包括可见光，不可见光和各种微粒，总称为太阳辐射。地球上除核能以外的一切能源，无论是煤炭、石油、天然气、水力或风力都来自太阳。全球人类目前每年能源消费的总和只相当于太阳在40分钟内照射到地球表面的

4、能量。太阳能随处可得，不必远距离输送，而且是洁净的能源。由于这些独特的优点，太阳能发电作为新兴的产业正在迅速崛起。,发电,5、地热发电 地热能就是地球内部的热释放到地表的能量。地球内部包含着巨大的热量，由于这一热量的影响，地球表层以下的温度随深度逐渐增高，大部分地区每深入100m，温度增加3度，以后其增长速度又逐渐减慢，到一定深度就不再升高了。估计地核的温度在5000以上。现在能被我们控制利用的地热能主要是地下热水、地热蒸汽和热岩层。我国地热资源相当丰富，但温度偏低，可以用来发电的主要集中在西藏和滇西一带。,发电,5、海洋能发电 海洋能是海流动能、海洋热能、潮汐能和波浪能等的总称。海洋能用于发

5、电有海流发电、海洋温差发电、波浪发电和潮汐发电等几种方式。目前成熟的只有潮汐发电。,发电,目录,一、发电卷二、变电卷三、输电卷,变电,变电站 变电站是电力系统中变换电压、接受和分配电能、控制电力的流向和调整电压的电力设施，它通过其变压器将各级电压的电网联系起来。 变电站起变换电压作用的设备是变压器，除此之外，变电站的设备还有开闭电路的开关设备，汇集电流的母线，计量和控制用互感器、仪表、继电保护装置和防雷保护装置、调度通信装置等，有的变电站还有无功补偿设备。,变电站变换电能电压、接受、汇集和分配电能。,变电,变电站一次结线图结线方式（单母线）,变电,变电站一次结线图结线方式（双母线）,变电,变电

6、站设施,配电装置是变电站中交换功率和汇集、分配电能的电气装置，包括变压器、母线、断路器、隔离开关、电压互感器（PT）、电流互感器（CT）和避雷器等。,母线,变电,变电站设施,电力变压器，就是变换电压的设备，它连接着不同电压 等级的配电装置，一般又称为变电站的主变压器。控制、测量、信号、保护和自动装置统称二次设备，是保证电气设备（一次设备）安全运行的监控和保护手段。补偿装置：电力网内无功功率要求就地平衡。为了平衡变电站所供电范围内的无功功率，在变电站内装设同步调相机或并联电容器组；为了补偿远距离输电线路的充电功率，往往需要在变电所内装设并联电抗器；有时还需要在变电站中装设串联电容器组。,变电,变

7、压器 按其作用，可分为升压变压器和降压变压器，前者用于电力系统送端变电站，后者用于受端变电站。 变压器的电压需与电力系统的电压相适应。为了在不同负荷情况下保持合格的电压，有时需要切换变压器的分接头。,变电,电压互感器和电流互感器 工作原理和变压器相似，它们把高电压（设备和母线的运行电压）、大电流（即设备和母线的负荷或短路电流）按规定比例变成测量仪表、继电保护及控制设备的低电压和小电流。在额定运行情况下，电压互感器二次电压为100V，电流互感器二次电流为5A或1A。,变电,开关设备 包括断路器、隔离开关、负荷开关、高压熔断器等，都是断开和合上电路的设备。断路器在电力系统正常运行情况下用来合上和断

8、开电路，故障时，在继电保护装置控制下自动把故障设备和线路断开，还可以有自动重合闸功能。在我国，220kV以上变电站使用较多的是空气断路器和六氟化硫断路器。,变电,隔离开关（刀闸）的主要作用是在设备或线路检修时隔离电压，以保证安全。它不能断开负荷电流和短路电流，应与断路器配合使用。在停电时，应先拉断路器，后拉隔离开关；送电时，应先合隔离开关，后合断路器。如果误操作，将引起设备损坏和人身伤亡。负荷开关能在正常运行时断开负荷电流，没有断开故障电流的能力，一般与高压熔断器配合用于10kV及以上电压且不经常操作的变压器或出线上。,变电,断 路 器,隔 离 开 关,熔 断 器,变电,为了减少变电站的占地面

9、积，近年来，积极发展六氟化硫全封闭组合电器。它把断路器、隔离开关、母线、接地开关、互感器、出线套管或电缆终端头等分别装在各自密封间中，集中组成一个整体外壳，充以的六氟化硫气体作为绝缘介质。这种组合电器具有结构紧凑，体积小，重量轻，不受大气条件影响，检修间隔长，无触电事故和电噪声干扰等优点，具有发展前途。在国外，这种设备的最高电压已发到765kV，已在变电站投入运行。目前，它的缺点是价格贵，制造和检修工艺要求高。,变电,变电站还装有防雷设备，主要有避雷针和避雷器。避雷针是为了防止变电站遭受直接雷击，将雷电对其自身放电，把雷电流引入大地。在变电站附近的线路上落雷时，雷电波会沿导线进入变电站，产生过

10、电压。另外，断路器操作等也会引起过电压。避雷器的作用是当过电压超过一定限值时，自动对地放电，降低电压，保护设备，放电后又迅速自动灭弧，保证系统正常运行。目前，使用最多的是氧化锌避雷器。,变电,避 雷 线,避 雷 针,变电,自动空气开关,简称自动开关，是低压开关中性能最完善的开关，它不仅可以切断电路的负荷电流，而且可以断开短路电流，常用在低压大功率电路中作主要控制电器，如低压配电中变电所的总开关，大负荷电路和大功率电动机的控制等。 当电路发生过负荷、短路、电压降低或失压时，自动开关都能自动切断电路。但不适用于频繁操作的电路。,变电,熔断器,熔断器是最简单和最早使用的一种保护电器，用来保护电路中的

11、电气设备使其免受过载和短路电流的危害。 熔断器不能用来正常地切断和接通电路，必须与其他电器（隔离开关、接触器、负荷开关等）配合使用。 广泛用于1000V及以下的装置中；在电压为335kV高压装置中，主要作为小功率电力线路、配电变压器、电力电容器、电压互感器等设备的保护。,变电,低压熔断器,无填充材料封闭管式熔断器 RM10型,有填充材料封闭管式熔断器 RTO型,变电,电抗器-限制短路电流；减少谐波电流和母线电压畸变，同时也为减少电容器投切的涌流和操作过电压,限流电器,变电,载流导体,母 线,架 空 线,电 力 电 缆,变电,作用：汇集、分配和 传送电能,母线,特点：裸导体装置、通过的功率大、要

12、承受很大的动、热稳定,变电,补偿设备,调 相 机,电力电容器,静止补偿器,变电,消弧线圈,调匝式消弧线圈,变电,互感器,将电路中的大电流变为小电流（5A或1A），将高电压为低电压（100V）的电气设备，作为测量仪表和继电器的交流电源，以便实现测量仪表、保护设备及自动控制设备的标准化、小型化。 互感器还可用来隔开高电压系统，以保证人身和设备的安全。,变电,互感器分类,电流互感器,电压互感器,变电,8、绝缘子,1作用: 支持支持及固定带电裸导体，并使之与地绝缘绝缘带电导体之间的绝缘 2技术要求：绝缘性能好+机械性能好 （绝缘强度、机械强度、耐热性和防潮性）,变电,二次设备,1）测量表计：电压表、电

13、流表、功率表、频率表、温度表等,变电,2）控制和信号装置：如控制开关、按钮、信号灯、光字牌等,二次设备,变电,接地:把设备的某一部分通过接地电极与大地紧密连接起来。 接地作用：保障电力系统正常运行防止人身遭受电击防止设备和线路遭受损坏预防火灾和防止雷击防止静电损害,电力系统接地概述,变电,目录,一、发电卷二、变电卷三、输电卷,输电指的是从发电厂或发电中心向消费电能地区输送大量电力的主干渠道或不同电网之间互送电力的联络渠道 。所有输电设备连接起来组成输电网。,输电,输电线路的输送容量及输送距离均与电压有关。线路电压越高，输送距离越远。线路及系统的电压需根据其输送的距离和容量来确定。,输电,高压直

14、流输电（HVDC） 高压直流输电是将三相交流电通过换流站整流变成直流电，然后通过直流输电线路送往另一个换流站逆变成三相交流电的输电方式。它基本上由两个换流站和直流输电线组成，两个换流站与两端的交流系统相连接。直流输电线造价低于交流输电线路，但换流站造价却比交流变电站高得多。,输电,1990，我国第一项+/-500kV直流输电工程线路双极建成投产，将华东,华中两大电网联在一起,标志着我国进入大电网、大机组、交直流高压输电的新阶段 。,500kV湖北荆州换流站,输电,输电网的结构形式,输电网是由若干输电线路组成的将许多电源点与许多供点连接起来的网络体系。,输电,输电线路 输电线路有两种，一种是电力

15、电缆，电力电缆一般由导线、绝缘层和保护层组成，有单芯、双芯和三芯电缆，采用特殊加工制造而成的电缆线，埋没于地下或敷设在电缆隧道中；另一种是最常见的架空线路，它一般使用无绝缘的裸导线，通过立于地面的杆塔作为支持物，将导线用绝缘子悬架于杆塔上。高压架空线路一般由导线、绝缘子、金具、杆塔及其基础、避雷线、接地装置和防振锤等构成。由于电缆价格较贵，目前大部分配电线路、绝大部分高压输电线路和全部超高压及特高压输电线路都采用架空线路。,输电,架 空 线,电 力 电 缆,输电,输电线路设施,输电线路、又称送电线路，组成输电线路的设施主要包括架空线（导线、架空地线）、绝缘子、金具、杆塔基础以及接地装置等部分组

16、成。 1、架空线：在电力系统中架空敷设的用以输送电力的导线和用以防雷的架空地线的统称。最常用的架空线有铝绞线（LJ）、钢芯铝绞线（LGJ）、铜绞线（TJ）等，架空线的型号标识有两种形式： LJ150 标称截而积为150mm2； LJ36/2.42 由36根直径为2.42mm铝线组成的绞线。,输电,输电线路设施,2、绝缘子：由固体绝缘材料制成的，安装在不同电位的导体或导体与接地构件之间，能够耐受电压和机械应力作用的部件，绝缘子按照安装方式不同，可分为悬式绝缘子和支柱绝缘子两大类；按照使用的绝缘材料不同可分为瓷绝缘子、玻璃绝缘子和合成绝缘子。分别为悬式、蝴蝶型、横担。,输电,输电线路设施,3、金具：在架空输电线路上用于悬挂、固定、保护、连接、接续架空线或绝缘子的以及在挂线杆塔的拉线结构上用于连接拉线的金属器件。一般分为悬重线夹。耐张线夹，连接金具、接续金具、保护金具和接线金具六类。,输电,输电线路设施,