第1章电力系统基本知识

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1、2019/7/29,1,电力系统的基本概念,2019/7/29,2,系统划分,2019/7/29,3,电力工业的构成,2019/7/29,4,系统划分,电力网：由变电所和不同电压等级输电线路 组成的网络。 电力系统：由发电设备、输电设备和用电设备 组成的网络。 动力系统：在电力系统的基础上，把发电厂的 动力部分包含在内的系统。,2019/7/29,5,电力系统的基本概念,电能的生产：火电、水电和核电、各种新能源 电能的传输： 交流架空线路或电缆及直流输电 电能的变换和分配： 变电站 电能的使用：各种形式的负荷将电能转换成其他形式的能源。,2019/7/29,6,现代电力系统的一般特点,大机组、

2、大电网、高电压、高度自动化 电力系统是人类有史以来建造的最大的机器！ The Power System is the Biggest Machine Human Have ever Made!,2019/7/29,7,电力网,地方电网：电压35kV及以下，供电半径在2050km以内，如企业、工矿和农村乡镇配电网 区域电力网：电压在35kV以上，供电半径超过50km，联系较多发电厂，如电压在110220kV的网络 超高压远距离输电网：电压等级为330500kV，由远距离输电线路连接而成，主要任务把远处发电厂生产的电能输送到负荷中心，同时联系若干区域电网、跨地区的大型电力系统，如华东、华中、华北、

3、东北等网络。,2019/7/29,8,我国电力工业的发展简史,20世纪50年代为城市电网的发展阶段,60年代逐渐形成省网,7090年代为区域电网发展阶段,90年代到21世纪前10年为大区电网互联阶段,21世纪二三十年代将形成全国统一电网,2019/7/29,9,我国电力工业的历史时刻,1954年我国自行设计的第一回220kV松（丰满水电站）-东（虎石台变电站）-李（李石寨变电站）建成投入运行，全长369.25公里； 1972年建成第一回330kV线路，经甘肃泰安变电站到陕西关中汤峪变电站，全长524公里； 1981年建成第一回500kV线路（平顶山-武汉）由河南姚孟电厂经双河向武汉送电，全长5

4、95公里； 1989年建成第一回500kV直流输电线路，由葛洲坝到上海，实现了华中电网与华东电网的互联。,2019/7/29,10,各大区主干输电网输电电压,500/220/110kV用于多数电网 330/（220）/110kV仅用于西北电网。 特高压：交流1000kV, 直流800,2019/7/29,11,厂网分开 打破垄断 中国国家电力公司拆分重组成11家,国家电网公司 中国南方电网有限公司 中国华能集团公司 中国大唐集团公司 中国华电集团公司 中国国电集团公司 中国电力投资集团公司 中国电力工程顾问集团公司 中国水电工程顾问集团公司 中国水利水电建设集团公司 中国葛洲坝集团公司 国家电

5、力监管委员会,4家辅业公司,5家发电公司,2家电网公司,2011年辅业公司合并成2家,中国电力建设集团有限公司（中电建） 中国水利水电建设集团公司 中国水电工程顾问集团公司 国家电网公司、南方电网公司河北、吉林、上海等14个省（区、市）公司所属辅业单位 中国能源建设集团有限公司（中能建） 中国葛洲坝集团公司 中国电力工程顾问集团公司 国家电网公司、南方电网公司北京、天津、山西等15个省（区、市）公司所属辅业单位重组而成,国家电网公司,国家电网公司成立于2002年12月29日，是经国务院同意进行国家授权投资的机构和国家控股公司的试点单位。公司名列2012年财富世界企业500强第7位，是全球最大的

6、公用事业企业。 公司是关系国民经济命脉和国家能源安全的国有重点骨干企业，承担着保障更安全、更经济、更清洁、可持续的电力供应的基本使命，经营区域覆盖全国26个省（自治区、直辖市），覆盖国土面积的88%，供电人口超过11亿人，公司员工超过158万人。公司运营菲律宾国家输电网和巴西7家输电特许权公司。,国家电网公司,国家电网公司,南方电网公司,根据国务院电力体制改革方案，中国南方电网公司于2002年12月29日正式挂牌成立并开始运作。公司属中央管理，由国务院国资委履行出资人职责。公司经营范围为广东、广西、云南、贵州和海南，2011年完成售电量6668亿千瓦时，同比增长10.6%。自2005年首次进入

7、世界500强企业以来，公司已连续8年上榜，2012年列第152位。,南方电网公司,南方电网公司,2019/7/29,20,我国电力工业的发展方针,继续发展燃煤发电厂，提高能源效率，减少环境的污染； 加速水利资源的开发和水电厂的建设； 发展核电技术，适度发展核电厂； 因地制宜开发利用可再生能源发电； 加速建设输、变、配电工程和电力系统。 发展科学技术，提高电力系统运行管理水平,2019/7/29,21,内蒙西部电网主网结构,发电厂,500kV变电站,110kV变电站,220kV变电站,2019/7/29,22,京津唐电网图,2019/7/29,23,2019/7/29,24,我国各电网位置示意图

8、1,2019/7/29,25,6,30,310,1500,网调,省调,地调,县调,国调,统一调度 分级管理,2019/7/29,26,调度控制室,2019/7/29,27,三峡,华中,华东,东北,华北,南方,阳城,国 调 直 调 系 统 示 意 图,二滩,2019/7/29,28,2019/7/29,29,电力系统运行的特点和要求,电力系统运行特点： 电能不能大量存储； 各环节组成的统一整体不可分割 过渡过程非常迅速（百分之几秒到十分之几秒） 电力系统的地区性特点较强 对电能质量的要求颇为严格 与国民经济各部门和人民生活关系极其密切,2019/7/29,30,对电力系统提出的要求,保证供电的可

9、靠性 减少停电损失 要求元件有足够的可靠性 要求提高系统运行的稳定性 保证良好的供电质量 电压、频率、波形 提高电力系统运行的经济性 降低能耗,2019/7/29,31,电力系统并网运行的优越性,提高供电可靠性 减少总负荷的峰值 提高发电设备利用率 减少总备用容量的比重 可充分利用水电厂的水能资源 可充分利用可再生能源 可采用高效率的大容量机组,2019/7/29,32,电力系统的基本参量,总装机容量 实际安装的发电机额定有功总和 kW MW GW 年发电量 全年实际发出电能总和 MWh GWh TWh 最大负荷 一定时间内的有功最大值 额定频率 50Hz 最高电压等级 最高电压等级线路的额定

10、电压 地理结线图 描述地理位置的连接关系 电气结线图 描述电气连接关系，详细,2019/7/29,33,电力系统的电压等级和规定,各电力设备运行在标准电压下时，它们的技术、经济性都将发挥的最好。 要满足用电设备对供电电压的要求，电力网应有自己的额定电压，并且额定电压和用电设备的标准电压一致。 用电设备一般运行时，其实际工作电压偏离额定电压5%。,2019/7/29,34,电力系统的运行状态,故障状态,恢复状态,正常状态,警戒状态,紧急状态,预防控制,紧急控制,恢复控制,校正控制,2019/7/29,35,电力系统的接线形式,地理 接线图,电气 接线图,2019/7/29,36,电力网的接线,2

11、019/7/29,37,电力系统的电压等级,电力系统的标称电压 3、6、10、35、60、 110 、220、330、 500、750 、1000 kV 直流500 、800kV （日本东京现在已经建成了1100KV的特高压直流输电） 电力系统的最高电压 3.6、7.2、12、40.5、72.5、126、252、 363、550、800 kV,2019/7/29,38,电力系统标准电压,电力线路从首端至末端电压损耗一般为10%,通常让首端电压高5%,末端电压就低5%,用电设备无论接在线路上的哪一点，承受的电压都不会超过额定电压的5%,发电机总是在电力网首端，因此它的额定电压壁所接电网的额定电压

12、高5%,变压器一次侧额定电压等于所接电网的额定电压 二次侧额定电压比用电器额定电压高10%(5%),线路的额定电压取线路首末端电压的平均值为额定电压,2019/7/29,39,电力系统标准电压,2019/7/29,40,电力系统标准电压,电力线路从首端至末端电压损耗一般为10%,通常让首端电压高5%,末端电压就低5%,用电设备无论接在线路上的哪一点，承受的电压都不会超过额定电压的5%,2019/7/29,41,电力系统标准电压,发电机总是在电力网首端，因此它的额定电压壁所接电网的额定电压高5%,变压器一次侧额定电压等于所接电网的额定电压 二次侧额定电压比用电器额定电压高10%(5%),线路的额

13、定电压取线路首末端电压的平均值为额定电压,2019/7/29,42,变压器额定电压,升压变- 低压侧与发电机额定电压相同 高压侧比相应系统的标称电压高10%； 降压器- 高压侧与相应系统的标称电压相同 低压侧比系统标称电压高5%或10%。,2019/7/29,43,电力系统接地方式,保护接地 将一切正常工作时不带电，绝缘损坏时可能带电的金属部分（如各种电气设备的金属外壳、配电装置的金属构架等）接地，以保证运行人员的安全，称为保护接地。 保护接零 在中性点直接接地的低压电力网中，把电气设备的外壳与接地中性线（零线）直接连接，以实现对人身安全的保证，称为保护接零。,2019/7/29,44,电力系

14、统接地方式,防雷接地 为消除大气过电压对电气设备的威胁，对过电压保护装置采取的接地措施，称为防雷接地。如避雷针、避雷线、避雷器通过导体与大地的连接。 防静电接地 对生产过程中有可能积蓄电荷的设备，如油罐、天然气罐等采取的接地，称为防静电接地。,2019/7/29,45,电力系统接地方式,工作接地 为了保证电气设备在正常或发生故障情况下可靠地工作而采取的接地。一般通过设备的中性点来实现，又称为电力系统中性点接地。例如电力变压器或电压互感器的中性点接地就属于工作接地。 我国电力网目前所采用的中性点接地方式主要有4种：不接地、经消弧线圈接地、直接接地和经电阻接地等。,2019/7/29,46,电力系

15、统中性点接地,电力系统的中性点是指星形连接的变压器或发电机的公共点。 4种中性点接地方式 中性点不接地 中性点经消弧线圈接地 中性点直接接地 中性点经电阻接地 区分方法是单相接地故障时，按其故障电流大小来划分的。,大电流接地系统,小电流接地系统,小电流接地,大电流接地,2019/7/29,47,中性点不接地,2019/7/29,48,中性点不接地,在系统发生单相接地故障时，三相之间的线电压仍然对称，用户的三相用电设备仍能照常运行。 系统发生单相故障时不必马上切除故障部分，这样可以提高供电可靠性。 但不允许长时间运行，因为此时非故障相对地电压升高到接近线电压，很容易发生对地闪落，从而造成相间短路。 我国规定，故障后继续运行时间不能超过2h，否则就应将故障线路停电检修。,2019/7/29,49,中性点经消弧线圈接地,中性点不接地系统发生单相接地故障时，在短时间内仍可继续供电，这是其优点。 但若输电线路较长，接地电流大到时接地电弧不能自行熄灭的程度，产生的间歇性电弧而引起弧光接地过电压，甚至发展成多相短路事故，是它的缺点。 为了克服这一缺点，将电力系统的中性点经消弧线圈接地。,2019/7/29,50,中性点经消弧线圈接地,2019/7/29,51,中性点直接接地,2019/7/29,52,