电力系统简介PPT课件.ppt

3.3.2 3.3.2 电力系统的组成与特点电力系统的组成与特点 1.电力系统的组成电力系统的组成 发电、输电、变电、配电、用电设备及相应的辅助系统组发电、输电、变电、配电、用电设备及相应的辅助系统组成的电能生产、输送、分配、使用的统一整体称为电力系统。成的电能生产、输送、分配、使用的统一整体称为电力系统。由输电、变电、配电设备及相应的辅助系统组成的联系发电由输电、变电、配电设备及相应的辅助系统组成的联系发电与用电的统一整体称为电力网。与用电的统一整体称为电力网。电力系统也可描述为是由电源、电力网以及用户组成的整体。电力系统也可描述为是由电源、电力网以及用户组成的整体。3.3电力系统1 3.3.2 3.3.2 电力系统的组成与特点电力系统的组成与特点 1.电力系统的组成电力系统的组成电力网分：电力网分：输电输电网，配电网。网，配电网。企业内部与建企业内部与建筑物、构筑物的筑物、构筑物的供配电系统供配电系统是由是由变变(配配)电站、供电站、供配电线路和用电配电线路和用电设备组成的。设备组成的。3.3电力系统2 3.3.2 3.3.2 电力系统的组成与特点电力系统的组成与特点 2.电力系统电力系统 中的基本元件（设备）中的基本元件（设备）系统元件：系统元件：是指构成电力系统的电气元件（或称电气设备是指构成电力系统的电气元件（或称电气设备)一次系统设备：一次系统设备：系统中的发电、输变电与供配电等环节叫做系统中的发电、输变电与供配电等环节叫做一次系统。一次系统。如：发电设备（发电机）、输电线路、变压器、如：发电设备（发电机）、输电线路、变压器、各类开关等。各类开关等。3.3电力系统3 3.3.2 3.3.2 电力系统的组成与特点电力系统的组成与特点 2.电力系统电力系统 中的基本元件（设备）中的基本元件（设备）二次系统设备：二次系统设备：包括继电保护、测量和调度等环节。包括继电保护、测量和调度等环节。继电保护：继电保护：对系统进行保护。当系统出现故障对系统进行保护。当系统出现故障(如短路、过电如短路、过电流、断相、接地等流、断相、接地等)时，自动动作，切除故障线路与设备；时，自动动作，切除故障线路与设备；测量元件：测量元件：对电力系统的运行参数进行在线测定和显示，如对电力系统的运行参数进行在线测定和显示，如电压、电流、功率、功率因数等；电压、电流、功率、功率因数等；调度元件：调度元件：负荷分配、功率平衡、电压调整、线路的投入与负荷分配、功率平衡、电压调整、线路的投入与切除等工作。切除等工作。3.3电力系统4 3.3.2 3.3.2 电力系统的组成与特点电力系统的组成与特点3.3.电力系统的特点电力系统的特点 (1)(1)电能的生产是产、供、销同时发生，同时完成。电能的生产是产、供、销同时发生，同时完成。发、供、发、供、用之间始终是保持平衡的。用之间始终是保持平衡的。(2)(2)过渡过程十分短暂。过渡过程十分短暂。如开关的切换操作、电网的短路等过如开关的切换操作、电网的短路等过程，都是在极短的时间内完成的。系统中的过渡过程的时间是毫、程，都是在极短的时间内完成的。系统中的过渡过程的时间是毫、微秒级的。为了保证电力系统的正常运行，必须设置完善的自动微秒级的。为了保证电力系统的正常运行，必须设置完善的自动控制与保护系统，对系统进行灵敏而快速的监视、测量和保护，控制与保护系统，对系统进行灵敏而快速的监视、测量和保护，以把系统的切换、操作或故障引起系统的变化限制在一定的范围以把系统的切换、操作或故障引起系统的变化限制在一定的范围之内。之内。3.3电力系统5 3.3.2 3.3.2 电力系统的组成与特点电力系统的组成与特点3.电力系统的特点电力系统的特点 (3)(3)电力系统有较强的地区性特电力系统有较强的地区性特点点。我国地域辽阔，自然资源分布很。我国地域辽阔，自然资源分布很广，从而使我国的电源结构有很强的广，从而使我国的电源结构有很强的地域性特色。有的地区以火电为主，地域性特色。有的地区以火电为主，有的地区以水电为主。而各地域的经有的地区以水电为主。而各地域的经济发展情况不一样，工业布局、城市济发展情况不一样，工业布局、城市规划、电气化水平等也不尽相同。常规划、电气化水平等也不尽相同。常说的说的“西电东送西电东送”、“北煤南运北煤南运”、“南水北调南水北调”等就是这种地区特色的等就是这种地区特色的具体写照。具体写照。3.3电力系统6 3.3.3 3.3.3 发电厂和变电所的类型及特点发电厂和变电所的类型及特点 1发电厂的类型和特点发电厂的类型和特点任务：任务：生产电能生产电能 根据所利用一次能源形式的不同：根据所利用一次能源形式的不同：水力发电厂水力发电厂火力发电厂火力发电厂核能发电厂核能发电厂风力发电厂风力发电厂地热发电厂地热发电厂太阳能发电厂太阳能发电厂潮汐发电厂潮汐发电厂3.3电力系统7 3.3.3 3.3.3 发电厂和变电所的类型及特点发电厂和变电所的类型及特点 1发电厂的类型和特点发电厂的类型和特点（1 1）火力发（热）电厂火力发（热）电厂利用燃料的化学能来生产电能的工厂利用燃料的化学能来生产电能的工厂。火力发电厂华能电厂3.3电力系统8 3.3.3 3.3.3 发电厂和变电所的类型及特点发电厂和变电所的类型及特点 1发电厂的类型和特点发电厂的类型和特点（2 2）水力发电厂）水力发电厂利利用用江江河河水水流流的的位位能能来来生生产产电能的工厂电能的工厂 抽水蓄能水电厂，它是在水电厂抽水蓄能水电厂，它是在水电厂的下游建一种蓄水库，当夜间电网上的下游建一种蓄水库，当夜间电网上负荷很低的时候，将蓄水库中的水抽负荷很低的时候，将蓄水库中的水抽回上游水库变成水的位能，以备白天回上游水库变成水的位能，以备白天负荷高峰时再发电。负荷高峰时再发电。-河南辉县宝泉河南辉县宝泉3.3电力系统9 3.3.3 3.3.3 发电厂和变电所的类型及特点发电厂和变电所的类型及特点 1发电厂的类型和特点发电厂的类型和特点（3 3）核能发电厂）核能发电厂 是是利利用用核核能能发发电电的的工工厂厂。核核能能又又称称原原子子能能，因因而而核核能能发电厂又称为原子能发电厂发电厂又称为原子能发电厂秦山核电站秦山核电站-我国第一个核电站我国第一个核电站位于浙江嘉兴杭州湾畔位于浙江嘉兴杭州湾畔3.3电力系统10 3.3 电力系统3.3.3 3.3.3 发电厂和变电所的类型及特点发电厂和变电所的类型及特点 1发电厂的类型和特点发电厂的类型和特点（4 4）太阳能发电厂）太阳能发电厂 利利用用太太阳阳光光能能或或太太阳阳热热能能来来生生产产电能就是太阳能发电。电能就是太阳能发电。光伏发电（光电）：光伏发电（光电）：太阳能电池直太阳能电池直接将太阳的辐射能转换为电能。直接接将太阳的辐射能转换为电能。直接转换。转换。太阳能热动力发电：太阳能热动力发电：先将太阳辐射能先将太阳辐射能转换为热能，然后驱动热机循环发电。转换为热能，然后驱动热机循环发电。间接转换。间接转换。11 3.3 电力系统3.3.3 3.3.3 发电厂和变电所的类型及特点发电厂和变电所的类型及特点 1发电厂的类型和特点发电厂的类型和特点（5 5）地热发电厂）地热发电厂 利利用用地地下下热热水水和和蒸蒸汽汽为为动动力力源源的的一一种种新新型型发发电电技技术术，与与火火力力发发电电的的基基本本原理一样。原理一样。12 3.3 电力系统3.3.3 3.3.3 发电厂和变电所的类型及特点发电厂和变电所的类型及特点 1发电厂的类型和特点发电厂的类型和特点（6 6）风力发电厂）风力发电厂 利用风力的动能来生产电能就叫风力发电。13 3.3 电力系统3.3.3 3.3.3 发电厂和变电所的类型及特点发电厂和变电所的类型及特点 1发电厂的类型和特点发电厂的类型和特点（7 7）潮汐发电厂潮汐发电厂 利利用用海海水水涨涨潮潮、落落潮潮中中的的动动能能、势势能能发发电电就就是是潮潮汐汐发发电电。潮潮汐汐电电厂厂一一般般为为双双向向潮潮汐汐发发电电厂厂，涨涨潮潮及及退退潮潮时时均均可可发发电电。涨涨潮潮时时将将潮潮水水通通过过闸闸门门引引入入厂厂内内发发电电，退退潮潮前前储储水水，退潮后打开另外的闸门放水进行发电。退潮后打开另外的闸门放水进行发电。杭州湾钱塘江口杭州湾钱塘江口14 3.3 电力系统3.3.3 3.3.3 发电厂和变电所的类型及特点发电厂和变电所的类型及特点 2变电所的类型和特点变电所的类型和特点1 1）按照地位和作用可划分为）按照地位和作用可划分为4 4类：类：系系统统枢枢纽纽变变电电所所：位位于于电电力力系系统统的的枢枢纽纽点点，连连接接电电力力系系统统高高、中中压压的的几几个个部部分分，汇汇集集有有多多个个电电派派和和多多回回大大容容量量联联络线，变电容量大，电压络线，变电容量大，电压(指其高压侧，下同指其高压侧，下同)为为330-500kV330-500kV。全所停电时，往往不仅造成大面积停电事故，还可能引全所停电时，往往不仅造成大面积停电事故，还可能引起系统解列，甚至瘫痪。起系统解列，甚至瘫痪。地区一次变电站（中间变电所）地区一次变电站（中间变电所）位于地区网络的枢纽点，是与输电主网相连的地区受电位于地区网络的枢纽点，是与输电主网相连的地区受电端变电站，任务是直接从主网受电，端变电站，任务是直接从主网受电，汇集有汇集有2-32-3个电源。个电源。向向本供电区域供电。全站停电后，可引起地区电网瓦解，影响本供电区域供电。全站停电后，可引起地区电网瓦解，影响整个区域供电。电压等级一般整个区域供电。电压等级一般采用采用220kV220kV或或330kV330kV。15 3.3 电力系统3.3.3 3.3.3 发电厂和变电所的类型及特点发电厂和变电所的类型及特点 2变电所的类型和特点变电所的类型和特点1 1）按照地位和作用可划分为）按照地位和作用可划分为4 4类：类：地区二次变电站地区二次变电站 由地区一次变电站受电，直接向本地区负荷供电，是由地区一次变电站受电，直接向本地区负荷供电，是一个地区或城市的主要变电所，供电范围小，主变压器容一个地区或城市的主要变电所，供电范围小，主变压器容量与台数根据电力负荷而定。量与台数根据电力负荷而定。电压一般为电压一般为110-220kV110-220kV。全站停电后，只有本地区中断供电。全站停电后，只有本地区中断供电。终端变电所终端变电所 终端变电所位位于输电线路终端，接近负荷点，率转终端变电所位位于输电线路终端，接近负荷点，率转送任务，电能经降压后直接向用户供电，不承担功率转送送任务，电能经降压后直接向用户供电，不承担功率转送任务，任务，电压为电压为110kv110kv以下。以下。全所停电时，仅使其所供的用全所停电时，仅使其所供的用户中断供电。户中断供电。16 3.3 电力系统3.3.3 3.3.3 发电厂和变电所的类型及特点发电厂和变电所的类型及特点 2变电所的类型和特点变电所的类型和特点17 3.3 电力系统3.3.3 3.3.3 发电厂和变电所的类型及特点发电厂和变电所的类型及特点 2变电所的类型和特点变电所的类型和特点2 2）按照变电站安装位置划分为）按照变电站安装位置划分为：室室外外变变电电站站、室室内内变变电电站站、地地下下变变电电站站、箱箱式式变变电电站站、移移动动变变电电站站等。等。18 3.3 电力系统3.3.3 3.3.3 发电厂和变电所的类型及特点发电厂和变电所的类型及特点 3变电所的主要设备变电所的主要设备 变换电压的变换电压的变换电压的变换电压的变压器变压器变压器变压器；开闭电路的开闭电路的开闭电路的开闭电路的开关设备开关设备开关设备开关设备；汇集和分配电能的汇集和分配电能的汇集和分配电能的汇集和分配电能的母线母线母线母线；计量和控制用的计量和控制用的计量和控制用的计量和控制用的互感器互感器互感器互感器、仪表仪表仪表仪表、继电保护装置继电保护装置继电保护装置继电保护装置；防御过电压的防御过电压的防御过电压的防御过电压的防雷装置防雷装置防雷装置防雷装置，如：，如：，如：，如：避雷器、避雷针等；避雷器、避雷针等；避雷器、避雷针等；避雷器、避雷针等；通信装置通信装置通信装置通信装置；无功补偿装置无功补偿装置无功补偿装置无功补偿装置。母线母线母线母线19 3.3 电力系统 电力线路：电力线路：电力线路：电力线路：架空线路和电缆线路。架空线路和电缆线路。架空线路和电缆线路。架空线路和电缆线路。架空线路：架空线路：架空线路：架空线路：要由导线、避雷线（又称架空地线）、要由导线、避雷线（又称架空地线）、要由导线、避雷线（又称架空地线）、要由导线、避雷线（又称架空地线）、杆塔、绝缘子串合金具等部分组成。杆塔、绝缘子串合金具等部分组成。杆塔、绝缘子串合金具等部分组成。杆塔、绝缘子串合金具等部分组成。导线导线导线导线用来传导电流，输送电能；用来传导电流，输送电能；用来传导电流，输送电能；用来传导电流，输送电能；避雷线避雷线避雷线避雷线用来将雷电流引入大地，保护线路免遭用来将雷电流引入大地，保护线路免遭用来将雷电流引入大地，保护线路免遭用来将雷电流引入大地，保护线路免遭直击雷的破坏；直击雷的破坏；直击雷的破坏；直击雷的破坏；杆塔杆塔杆塔杆塔用来支撑导线和避雷线；用来支撑导线和避雷线；用来支撑导线和避雷线；用来支撑导线和避雷线；绝缘子绝缘子绝缘子绝缘子用来使导线与导线、导线与杆塔之间保用来使导线与导线、导线与杆塔之间保用来使导线与导线、导线与杆塔之间保用来使导线与导线、导线与杆塔之间保持绝缘状态；持绝缘状态；持绝缘状态；持绝缘状态；金具金具金具金具用来固定、悬挂、连接和保护架空线路各用来固定、悬挂、连接和保护架空线路各用来固定、悬挂、连接和保护架空线路各用来固定、悬挂、连接和保护架空线路各主要元件的金属器件的总称。主要元件的金属器件的总称。主要元件的金属器件的总称。主要元件的金属器件的总称。3.3.4 3.3.4 电力系统接线方式与电压等级电力系统接线方式与电压等级1.1.1.1.电力线路结构电力线路结构电力线路结构电力线路结构20 3.3 电力系统3.3.4 3.3.4 电力系统接线方式与电压等级电力系统接线方式与电压等级 电缆电缆电缆电缆是将导电芯线用绝缘层及防护层包是将导电芯线用绝缘层及防护层包是将导电芯线用绝缘层及防护层包是将导电芯线用绝缘层及防护层包裹，敷设于地下、水中、沟槽等处的电力线裹，敷设于地下、水中、沟槽等处的电力线裹，敷设于地下、水中、沟槽等处的电力线裹，敷设于地下、水中、沟槽等处的电力线路。路。路。路。特点：特点：特点：特点：造价高，故障定位和检修困难；造价高，故障定位和检修困难；造价高，故障定位和检修困难；造价高，故障定位和检修困难；占地面积少，供电可靠；占地面积少，供电可靠；占地面积少，供电可靠；占地面积少，供电可靠；不影响城市环境。不影响城市环境。不影响城市环境。不影响城市环境。1.1.1.1.电力线路结构电力线路结构电力线路结构电力线路结构21 3.3 电力系统3.3.4 3.3.4 电力系统接线方式与电压等级电力系统接线方式与电压等级2.2.2.2.电力系统接线方式电力系统接线方式电力系统接线方式电力系统接线方式电力系统的接线方式一般分为开式电力网和闭式电力网两类。电力系统的接线方式一般分为开式电力网和闭式电力网两类。1)1)开式电力网开式电力网由一端电源向用户供电的电力网叫开式电力网或单端电源电由一端电源向用户供电的电力网叫开式电力网或单端电源电力网，采用这种接线方式，用户只能从一个方向获得电源。开式力网，采用这种接线方式，用户只能从一个方向获得电源。开式电力网的接线方式中有放射式、干线式和链式，如图电力网的接线方式中有放射式、干线式和链式，如图3-303-30所示。所示。图图3-30 3-30 开式电力网开式电力网(a)放射式；放射式；(b)干线式；干线式；(c)链式链式 22 3.3 电力系统3.3.4 3.3.4 电力系统接线方式与电压等级电力系统接线方式与电压等级2.2.2.2.电力系统接线方式电力系统接线方式电力系统接线方式电力系统接线方式2)2)闭式电力网闭式电力网是是由由两两条条或或多多条条电电源源线线路路向向用用户户供供电电的的电电力力网网。图图3-313-31所所示示为为闭闭式式电电力力网网的的示示意意图图。由由于于闭闭式式电电力力网网的的负负荷荷是是由由两两条条及及以以上上的的电电源源线线路路供供电电的的，因此供电的可靠性高，适用于对一级负荷的用户供电。因此供电的可靠性高，适用于对一级负荷的用户供电。图图3-31 3-31 闭式电力网闭式电力网(a)放射式；放射式；(b)干线式；干线式；(c)链式；链式；(d)环式；环式；(e)两两端供电网；端供电网；(f)复杂闭式网复杂闭式网 23 3.3 电力系统3.3.4 3.3.4 电力系统接线方式与电压等级电力系统接线方式与电压等级3.3.3.3.电力系统的额定电压等级电力系统的额定电压等级电力系统的额定电压等级电力系统的额定电压等级（1 1）为何要确定额定电压）为何要确定额定电压?额定电压：额定电压：能使电气设备（电动机、白炽灯、发电机、变压器等）正能使电气设备（电动机、白炽灯、发电机、变压器等）正常工作的电压；当电气设备按额定电压运行时，一般可使其技常工作的电压；当电气设备按额定电压运行时，一般可使其技术性能和经济效果为最好。术性能和经济效果为最好。电气设备的额定电压在我国已经统一标准化。电气设备的额定电压在我国已经统一标准化。（1 1）电气设备标准化生产的依据：）电气设备标准化生产的依据：避免电压等级数量的无避免电压等级数量的无限制扩大，导致互联困难；限制扩大，导致互联困难；（2 2）系统设计时，它是确定各类电力设备额定电压的基本系统设计时，它是确定各类电力设备额定电压的基本依据。依据。24 3.3 电力系统3.3.4 3.3.4 电力系统接线方式与电压等级电力系统接线方式与电压等级3.3.3.3.电力系统的额定电压等级电力系统的额定电压等级电力系统的额定电压等级电力系统的额定电压等级（2 2）额定电压等级划分）额定电压等级划分表表3-7 3-7 我国交流电力网和电气设备的额定电压我国交流电力网和电气设备的额定电压 25 3.3 电力系统3.3.4 3.3.4 电力系统接线方式与电压等级电力系统接线方式与电压等级3.3.3.3.电力系统的额定电压等级电力系统的额定电压等级电力系统的额定电压等级电力系统的额定电压等级 电力网为何要采用高电压？电力网为何要采用高电压？远距离大容量输电的压降和损耗：远距离大容量输电的压降和损耗：容量：容量：压降：压降：损耗：损耗：（3 3）线路电压等级与输送容量、距离间的关系）线路电压等级与输送容量、距离间的关系 表表3-8 线路电压等级与输送容量、距离间的关系线路电压等级与输送容量、距离间的关系 26 3.3 电力系统3.3.5 3.3.5 电力系统的电能质量及负荷曲线电力系统的电能质量及负荷曲线1 1电力系统的电能质量电力系统的电能质量指标是电压、频率、谐波。指标是电压、频率、谐波。频率偏移不超过频率偏移不超过0.20.20.5Hz0.5Hz；正弦交流的波形畸变极限值在；正弦交流的波形畸变极限值在3 35 5的允许范围之内。的允许范围之内。电压偏移电压偏移:电网实际电压与额定电压电网实际电压与额定电压之差之差(代数差代数差)。通常用其对额定电压的百。通常用其对额定电压的百分数来表示。分数来表示。电压偏移的允许范围：电压偏移的允许范围：用户受电端的电压变动幅度应不超用户受电端的电压变动幅度应不超过额定电压的：过额定电压的：35 kV35 kV及以上供电和对及以上供电和对电压质量有特殊要求的用户为电压质量有特殊要求的用户为5%5%；10 10kVkV及以下高压供电和低压电力用及以下高压供电和低压电力用户为户为7%7%，低压照明用户为，低压照明用户为5%5%10%10%。27 3.3 电力系统3.3.5 3.3.5 电力系统的电能质量及负荷曲线电力系统的电能质量及负荷曲线1 1电力系统的电能质量电力系统的电能质量电压波动，电压波动，是指电压在系统电网中作快速、短时的变化。变化更是指电压在系统电网中作快速、短时的变化。变化更为剧烈的电压波动称为电压闪变。为剧烈的电压波动称为电压闪变。急剧的电压波动在生产上会影响到产品的质量，可能使电动机急剧的电压波动在生产上会影响到产品的质量，可能使电动机无法正常启动，引起同步电动机转子振动，电子设备无法正常工作无法正常启动，引起同步电动机转子振动，电子设备无法正常工作等。等。抑制的主要措施：对抑制的主要措施：对负荷变化剧烈的大型设备，采用专用线或专负荷变化剧烈的大型设备，采用专用线或专用变压器供电，提高供电电压，减少电压损失，增大供电容量，减用变压器供电，提高供电电压，减少电压损失，增大供电容量，减少系统阻抗，增加系统的短路容量等。少系统阻抗，增加系统的短路容量等。28 3.3 电力系统3.3.5 3.3.5 电力系统的电能质量及负荷曲线电力系统的电能质量及负荷曲线2 2电力系统的负荷曲线电力系统的负荷曲线电力负荷随时间变化的图形。电力负荷随时间变化的图形。负负荷荷曲曲线线:有有功功负负荷荷曲曲线线、无无功功负负荷荷曲曲线线、日日负负荷荷曲曲线线、年年负负荷曲线等。荷曲线等。日负荷曲线代表电能用户日负荷曲线代表电能用户2424h h内用电负荷变化的情况；年负荷内用电负荷变化的情况；年负荷曲线代表电能用户全年内用电负荷变化的情况。曲线代表电能用户全年内用电负荷变化的情况。图图3-32 3-32 某厂日负荷某厂日负荷曲线曲线(a)(a)折线形负荷曲线；折线形负荷曲线；(b)(b)阶梯形负荷曲线阶梯形负荷曲线 293.3.6 3.3.6 电力系统中性点的运行方式电力系统中性点的运行方式 电力系统中性点：电力系统中性点：指接入系统的星形连接的变压器或发电机绕组指接入系统的星形连接的变压器或发电机绕组的中性点。的中性点。接地方式是一个涉及到短路电流大小、绝缘水平、供电可靠性、接地方式是一个涉及到短路电流大小、绝缘水平、供电可靠性、接地保护方式、对通信的干扰、系统接线方式等很多方面的问题。接地保护方式、对通信的干扰、系统接线方式等很多方面的问题。接地方式：其一是电接地方式：其一是电力系统中性点直接接力系统中性点直接接地；其二是电力系统地；其二是电力系统中性点不接地，包括中性点不接地，包括中性点经消弧线圈接中性点经消弧线圈接地。地。3.3电力系统30