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电力系统基础知识电力系统基础知识 -售后服务科售后服务科 郑静郑静 电力系统概述电力系统概述国家电网公司介绍国家电网公司介绍南方电网公司介绍南方电网公司介绍电力系统部分名词解释电力系统部分名词解释常用开关电器介绍常用开关电器介绍 目目 录录 电力系统概述电力系统概述p 电能是一种十分重要的二次能源，它能够方便而经济地从蕴藏于自然界中的一次能源（如煤炭、石油、天然气、水力、核燃料等）中转换而来，并且可以简便地转化成其他形式的能量（如将电能转换成机械能、光能、热能、化学能等）供人们使用。p 发电厂送出的电能要送到用户，必须由各种电力线路输送，为了提高输送效率，减少线路中的损耗，因此要用高压线路来输送电能。p 电力系统是由：发电厂、变电所、输配电线路和电力用户连接而成的统一整体。p 在电力系统中，通常将输送、变换和分配电能的设备称为电力网，它由变电所和各种不同电压等级的电力线路组成。电力系统概述电力系统概述 电力系统构成示意图电力系统构成示意图 发电 输电配电 用电 电力网的类型电力网的类型电力网电力网u 地方电力网 电压等级：35kV及以下；供电范围：供电半径在20-50km以内；一般企业、工矿和农村乡镇配电网络属于此种类型。u 区域电力网电压等级：35kV以上；供电范围：供电半径超过50km；目前在我国，电压为110220kV的电力网属于此种类型。u 超高压远距离输电网电压等级：330550kV的电力网；主要任务：把远处发电厂生产的电能输送到负荷中心，同时还联系若干区域电力网形成跨省、跨地区的大电力系统，如我国的东北、华北、华中、华东、西北和南方等电力网属于此种类型。电力系统的基本参量电力系统的基本参量 电力系统可以用以下基本参量加以描述：电力系统可以用以下基本参量加以描述：l 总装机容量总装机容量：指系统中所有发电机组有功功率的总和，以MW、GW计。如：坪山电池储能电站的容量为1MW；神头第二电厂装机容量为：200万kW等等。l 年发电量：年发电量：指系统中所有发电机组全年发出电能的总和，以MWh、GWh计。如：神 头二电厂2010年发电量为51.029亿kWh。l 最大负荷：最大负荷：指规定时间（一天、一月或一年)内电力系统总有功功率负荷的最大值，以 MW、GW计。l 额定频率：额定频率：我国规定的交流电力系统的额定频率为50Hz。如：美国的额定频率为60Hz。交流电在1秒钟内完成周期性变化的次数。l 最高电压等级：最高电压等级：指电力系统中最高电压等级电力线路的额定电压，以kV计。电力的产生（发电）电力的产生（发电）根据其所利用的能源不同，可分为火力发电厂、水力发电厂、核能发电厂、风力发电厂、太阳能发电厂和潮汐发电厂等多种类型。火力发电：火力发电：火力发电厂是利用媒、石油、天然气等作为燃料生产电能的工厂。它的基本生产过程是：燃料在锅炉中燃烧加热水产生蒸汽，蒸汽压力推动汽轮机旋转，汽轮机带动发电机旋转发电。按燃料分类：燃煤发电厂、燃油发电厂、燃气发电厂、垃圾燃烧发电厂等。电力的产生（发电）电力的产生（发电）水力发电：水力发电：水力发电是利用河川、湖泊、水库等位于高处具有势能的水流至低处的过程中，推动水轮机转动，再以水轮机为原动机，推动发电机产生电能。水力发电的机理就是水的势能变成机械能，又变成电能的能量转换过程。电力的产生（发电）电力的产生（发电）太阳能发电：太阳能发电：通过太阳能电池将太阳辐射能直接转换为电能的发电系统称为太阳能电池发电系统（又称太阳能光伏发电系统）。目前工程上广泛应用的光电转换器件是晶体硅太阳能电池。太阳能的利用方式：太阳能的利用方式：光-热转换 利用太阳能降水加热转化为热能。可分为光热应用（太阳能热水器等）和太阳能热发电应用。光-电转换 利用光生伏打效应把太阳能直接转换为电能，电能可以方便的转换为热能、机械能等。电力的输送（输电）电力的输送（输电）电能的传输，它和变电、配电、用电变电、配电、用电一起，构成电力系统的整体功能。通过输电，把相距甚远的（可达数千千米）发电厂发电厂和负荷中心负荷中心联系起来，使电能的开发和利用超越地域的限制。和其他能源的传输（如输煤、输油等）相比，输电的损耗小、效益高、灵活方便、易于调控、环境污染少；输电还可以将不同地点的发电厂连接起来，实行峰谷调节。输电是电能利用优越性的重要体现。输电线路按结构形式可分为：架空输电线路和地下输电线路。目前，我国高压输电电压等级主要有：35kV、110kV、220kV、330kV、500kV几种。电压等级变换（变电、配电）电压等级变换（变电、配电）电力系统中，通过一定设备将电压由低等级转变为高等级（升压）或由高等级转变为低等级（降压）的过程。我国的电力网额定电压等级（kV):0.22kV、0.38kV、3kV、6kV、10kV、35kV、60kV、110kV、220kV、330kV、500kV。输电电压一般分为高压、超高压、特高压。高压：35kV200kV 超高压：330kV750kV 特高压：1000kV及以上配电网电压一般为35kV以下 低压：0.4kV及以下 中压：3kV35kV 国家电力公司全图国家电力公司全图 国网公司介绍国网公司介绍p 成立时间：2002年12月29日p 经营范围：以投资建设运营电 网为核心企业，为经济社会发展提供坚强的电力保障。p 经营区域覆盖26个省，自治区、直辖市，覆盖国土面积的88%以上。国家电网管辖范围国家电网管辖范围n 华北电网公司华北电网公司：天津、河北、山西、北京、山东；n 华中电网公司华中电网公司：湖北、湖南、江西、河南、四川、重庆；n 华东电网公司：华东电网公司：上海、江苏、浙江、安徽、福建；n 西北电网公司：西北电网公司：陕西、甘肃、宁夏、青海、新疆、西藏；n 东北电网公司：东北电网公司：辽宁、吉林、黑龙江、内蒙古。南方电网简介南方电网简介n 成立时间：2002年12月29日 负责投资、建设和经营管理南方区域电网，经营相关的输配电业务，参与投资、建设和经营相关的跨区域输变电和联网工程；从事电力购销业务，负责电力交易与调度；从事国内外融资业务；自主开展外贸流通经营、国际合作，对外工程承包和对外劳务合作等业务。n 经营范围：广东省、广西省、云南省、贵州省和海南省五省。n 主要业务：名词解释名词解释电网负载的类型电网负载的类型负载分为：感性负载、容性负载及阻性负载。p 阻性负载：阻性负载：负载电流负载电压没有相位差时，负载为阻性（如白炽灯、电阻炉等）。通俗的讲，仅是通过电阻类的元件进行工作的纯阻性负载称为阻性负载。p 感性负载：感性负载：一般把负载带电感参数的负载，负载电流滞后负载电压一个相位差的特性的负载为感性（如电动机、变压器、日光灯、电焊机等）。p 容性负载：容性负载：符合电压滞后电流特性的负载称为容性负载（如电容器等）有功功率、视在功率及无功功率有功功率、视在功率及无功功率l 有功功率：在交流电路中，凡是消耗在电阻元件上，功率不可逆转换的那部分功率（如转变为热能、光能、或机械能），称为有功功率。P=UICOS，单位：瓦特（W）。l 无功功率：电路中，电感元件建立磁场，电容元件建立电场消耗的功率，称为无功功率。这个功率是随交流电的周期，与电源不断的进行能量转换，而并不消耗能量。l 视在功率：交流电源所能提供的总功率，称为视在功率。在数值上即是，电压与电流的乘积。单位：VA、kVA。S=UI无功功率及功率因数无功功率及功率因数功率三角形功率三角形 功率三角形 S2=P2+Q21.无功功率对系统运行的影响：电源、变压器等设备的容量得不到充分的利用；当负载吸取的有功功率和负载电压一定时，功率因数越低，所需电流就越大，线路损耗越大。2.提高功率因数的意义：充分利用电源设备的容量；减少输电的电能损耗；改善供电的电压质量。功率因数功率因数p 功率因数：在交流电路中，由于感性负载、非线性负载的存在，造成电压与电流波形之间的不同步，形成一定的相位角，该相位角的余弦叫做功率因数。用符号cos表示。在数值上，功率因数是有功功率和视在功率的比值。即cos=P/S。p功率因数的大小与电路的负荷性质有关，如白炽灯泡、电阻炉等电阻负荷的功率因数为1，一般具有电感或电容性负载的电路功率因数都小于1。负载的功率因数表达了负载从电网吸收的总功率中有功功率所占的比重。功率因数低，说明电路用于交变磁场转换的无功功率大，从而降低了设备的利用率，增加了线路供电损失。供电部门对用电单位的功率因数有一定的标准要求，一般不允许低于0.80.9。谐波及谐波的危害谐波及谐波的危害我国电网的频率为50Hz，凡是高于50Hz频率的波，都成为谐波。谐波是以倍加形式产生，也就是说频率为50的倍数，100、150、200.,凡是高于50Hz的波称为高谐波。谐波的危害：谐波的危害：1.污染公用电网 如果公用电网的谐波特别严重，则不但使接入该电网的设备（电视机、计算机等）无法正常工作，甚至会造成故障，而且还会造成向公用电网的中性线注入更多电流，造成超载、发热，影响电力正常输送。2.影响变压器工作 谐波电流，特别是3次（及其倍数）谐波侵入三角形连接的变压器，会在其绕组中形成环流，使绕组发热。对Y形连接中性线接地系统中，侵入变压器的中性线的3次谐波电流会使中性线发热。3.影响继电保护的可靠性；4.谐波还要使变压器、电抗器、电容器和电动机产生过热。谐波的定义：谐波的定义：开关电器作用开关电器作用开关电器的作用：正常工作情况下可靠地接通或断开电路；在改变运行方式时进行切换操作；当系统中发生故障时迅速切除故障部分，以保证非故障部分的正常运行；在设备检修时隔离带电部分，以保证工作人员的安全。简单的讲：开关电器主要作用是接通和断开电路，也就是对电路进行“开”和“关”。具体来说：开关电器具有以下几种主要的作用:(1)控制；(2)保护；(3)隔离：(4)接地。开关电器类型开关电器类型按照电压等级分为高压开关电器和低压开关电器p 3kV及以上电网中使用的开关电器称为高压开关电器；p 3kV以下电网（实际上是660V及以下电网）中使用的开关电器称之为低压开关电器；p 电力、电器行业中也把3kV至35kV电网中使用的开关电器称为中压开关电器，而把66kV及以上电网中使用的开关电器称为高压开关电器。p 高压开关电器种类包括：断路器、负荷开关、隔离开关、接地开关、接触器、熔断器、重合器、分段器、负荷开关熔断器组合电器、开关柜、SF6封闭式组合电器（GIS）、紧凑型组合式开关设备。p 低压开关电器大体上可以分为配电电器和控制电器，配电电器主要有断路器、刀开关、熔断器、刀熔开关、负荷开关等；控制电器主要有接触器等。高压开关电器高压开关电器1 1、断路器：、断路器：高压断路器是一种具有控制和保护的电器，它不仅能关合、开断正常的负荷电流以及空载变压器、空载线路等，也可用来开合短路电流，当发生短路故障时可以实现自动分闸自动重合闸，根据灭弧介质的不同，高压断路器有油断路器、压缩空气断路器、真空断路器、SF6断路器。目前3-35kV电网中基本上是真空断路器取代了早先的油断路器。66kV及以上的电网中，SF6断路器取代了早先的油断路器及压缩空气断路器。高压开关电器高压开关电器2、隔离开关：、隔离开关：高压隔离开关用来隔离电路或电源，它在断开时触头间有足够的距离和可靠的绝缘，在闭合位置能承载正常电流及规定的短路电流，能开断很小的电容电流，容量不大的变压器空载电流及开合母线转换电流。高压开关电器高压开关电器 3、接触器：接触器：高压接触器是一种高压控制电器，能关合、开断及承载正常负荷电流及规定的过负荷电流，它具有寿命长，可频繁操作的特点，用于对高压电动机、电力变压器、电容器等进行远距离控制和频繁操作。高压接触器按灭弧介质可分为真空式和SF6式两种。4、熔断器：熔断器：熔断器是照明电路用作过载和短路保护及电动机控制线路中用作短路保护的电器。它串联在线路中，当线路或电气设备发生短路或严重过载时，熔断器中的熔体首先熔断，使线路或电气设备脱离电源，起到保护作用。它是一种保护电器。此课件下载可自行编辑修改，供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！