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电力技术基础知识讲座


电力技术基础知识讲座
电力发变(配)电系统

2004年02月


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概述 电力系统 发电厂 变电站(所) 输电线路 电气主接线图 电力技术专业术语解释
2004年02月




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? 煤、石油、水能、风能、太阳能、核能等是自然界的一次能源,经过发电 厂加工,转换为电能。电能是二次能源。 ? 电能是种特殊的商品,从生产经过输送、分配、销售和使用,是一次性完 成。一般意义上,电能不能储存,既发既用。特殊情况下,必须将电能转 换成其他能源(水能、化学能)储存,需要时再转换为电能使用。 ? 为了避免环境污染,减少运输量(有些能源根本不能运输)发电厂通常建 设在一次能源所在地附近,经高压输送到消费中心。相对于其他能源来说, 电能是一种易于输送、卫生、安全、经济、使用简单、应用广泛的能源。 ? 电能生产的种类很多,有热能发电、水能发电、核能发电、风能发电以及 其他(化学能、太阳能)发电形式。 ? 要把电能从电厂远距离的传输到负荷中心供用户使用,必须经过升压、输 送、降压、分配、销售等诸多环节。 ? 发电-输变电-配电构成一个有机的不可分割的网络,简称电网。 ? 35kv以上称为高压网 ? 10kv称为中压配电网 ? 0.4kv以下称为低压配电网
2004年02月

电力系统
? 电力系统是由多个发电设备、输变电设备和用电设备组成的网络, 它具有生产、输送、分配和消费电能的功能。 ? 从发电机出口将电能升压-输送-降压-分配到负荷中心的一系列设 备所构成的网络称为电网。
发电机 原 动 机 电力网 电力系统 热能用户 动力系统 电能用户 升压变压器 输电线路 降压变压器

电力网、电力系统和动力系统示意图

2004年02月

发变输供电系统框图
电力系统 发电输电配电 发电厂 能源转换 火力发电厂 热能转换成电能 水力发电厂 水能转换电能 核能发电厂 原子能转换电能 升压变电站 便于传输 220kv 330kv 500kv 更高 远距离、大功率 相同功率 电压高 则电流小 损耗低 输电线路 能量传输 交流超高压 220kv 330kv 500kv 电压容易转换 电阻损耗 电感损耗 电容损耗 直流超高压 ±500kv 换流站换流 长距离大功率 必须经交直流变换 只有电阻损耗 分正负双极 传输功率大 传输距离远 降压变电站 便于用户使用 500kv 330kv 220kv 110kv 35kv 10kv 多级降压 交流变换电压 电力联网 电能分配 负荷中心 便于应用 配电线路 向用户分配电能 35kv 10kv 6kv 3kv 400/220v

化石性燃料 基建成本低 发电成本高 污染大

水能 基建规模大 发电成本低 环境污染小

核燃料 基建成本高 发电成本低 环境污染小

向用户供电 线路复杂 距离短 数量多 管理难度大

(交流)
发电-------升压变-----------输电-----------降压变----------供电 (直流)
2004年02月

电力生产、传输、消费
? 发电厂用以将热能、核 能、水能、太阳能、风 能等转换为电能 ? 电能经传输送到负荷终 端再根据用户的需要转 化为机械能、热能、光 能、化学能满足人们的 社会需求和生活需求 ? 便于传输,便于能量转 换 ? 电能清洁、卫生。电厂 远离城市,是一种环保 型二次能源
2004年02月

水力发电厂
水 力 发 电 机 主 厂 房

2004年02月

水力发电
水 轮 发 电 机 组 剖 面 图 水库 水位

发电 机

变压 器

进水 口 水轮 机 下游 水位
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火力发电机组
? 火 力 发 电 机 组

2004年02月

火力发电
? 火力发电过程示意图
燃煤 处理 蒸汽 锅炉 蒸汽 包 发电 机 汽轮 机

2004年02月

变电站
? 变电站是电能的集散地,是电压变换、 电能传输分配的中心。 ? 电能在变电站汇集、联络、分配、将 电压升高便于传输,将电压降低便于 使用。 ? 变电站的电压等级:750kV、500kV、 330kV、220kV、110kV、66kV、 35kV、10kV、6kV ? 通常有一次变和二次变之分,110kV及 以上变电所称一次变,35kV(66kV) 变电所称二次变。 ? 分户内式、户外式、敞开式和全封闭 式等。 ? 有升压站、降压站、枢纽站和终端站 之分。
2004年02月

变电站设备
? 基本结构由一次设备(变压 变流设备、开关设备、导线) 和二次设备(计量检测保护 控制设备)组成。 ? 一次设备主要包括:进出线、 母线、变压器、电抗器、隔 离开关、断路器、开关柜、 避雷器、电压电流互感器、 电容补偿装置。 ? 二次设备主要包括:一次设 备及输电线路的继电保护装 置、监测控制装置,测量计 量装置等。 ? 变电站还应配备通讯调度设 备。

2004年02月

户内、户外变电站
? 户内、户外式变电站的 区别通常是将高低压配 电装置布置在户内,还 是布置在户外。而变压 器一般都是放置在户外 (在城市中心区域,也 有把变压器布置在户内 的)。 ? 户内式变电站占地面积 小,结构紧凑,外貌美 观、设备防污秽能力强, 但造价高,通常分布在 城市周围或市区内;户 外式变电站则完全相反。
2004年02月

GIS变电站
? GIS---气体绝缘金属封闭开 关设备 ? 是将若干个独立元件封闭组 合在充有高于大气压的SF6 气体的接地金属外壳中,而 形成的金属封闭开关设备 ? GIS体积小,组成的配电装 置占地面积少,不受环境条 件的影响,运行安全可靠, 维护简单,检修间隔时间长, 特别是在超高压和特高压输 变电领域中较之敞开式电器 有更大的优势。
2004年02月

开闭站(所)
? 开闭站:也叫开闭所、开关站。以电能分配及联 络为目的,主要设备包括:进出线、母线、开关 (10kV多采用环网柜)、避雷器、电压电流互感 器、二次设备(直流系统、继电保护、计量)等。 各种电压等级都可设置开闭所。

2004年02月

输电线路
? 电力线路通过变电站间 的相互联络、相互连接 形成一个电力网络,称 为电网。 ? 各电厂所发出的电能通 过输电线路与电网连接。 ? 通过变电站升(降)电 压,各电压等级输电线 路所形成的电网把电能 传输到各地的负荷中心 ? 强大的电网使电力供应 更加安全可靠 ?电力输电线路的标准 电压等级:(750kV)、 500kV、330kV、220kV、 110kV (66kV)、35kV 城乡配电网电压:10kV (6kV) 用户使用电压: 400v/220v

2004年02月

电力系统专业术语
?额定电压(Rated Voltage):维持设备正常工作的工作电 压,以有效值表示,单位:V(伏特)或kv(千伏)。 ?额定电流(Rated Current):设备在正常工作条件下所能 承受的最大电流,以有效值表示,单位:A(安培)。 ?额定频率(Rated Frequency):也叫工频,交流电在单位 时间内交变的周期数,单位:Hz(赫兹)。我国电网频率为 50Hz。 ?额定容量(Rated Capacity):在正常工作条件下,设备 (系统)输入、输出电能的能力。一般来说,此值表示设备 (系统)的输入、输出定值;单位可以是W(瓦特),也可 以是VA(伏安),常用KW(千瓦)或KVA(千伏安)。
2004年02月

电力系统专业术语
?线电压(Line Voltage 或 Phase to Phase Voltage):通常供 电方式采用三相三线制、三相四线制、三相五线制,三相电 主要用于工、农业中功率较大的电器设备。三相一般用L1、L2、 L3表示,对于电机类产品则用U、V、W表示,零线(中性线) 用N表示,接地线一般用PE表示,PE与N并非同一点。 ?相电压(Phase tp Ground Voltage):线电压是指相对相之 间的电压,相电压相线对中性线之间的电压。例如: 380V/220V,前者是线电压,后者是相电压,两者相差√3 倍。

?工频耐压(AC Withstand Voltage):设备、系统在额定频 率下所能承受而不损坏的电压耐受强度。可分为干耐受和湿 耐受,一般情况下,工频耐受电压的时间为1分钟(60秒), 由系统的操作过电压决定。
2004年02月

电力系统专业术语
?视在功率:指设备所能输入、输出的总功率,包括有功功率和无功 功率,通常用“S”表示,单位:VA(伏安)或KVA(千伏安)。

?有功功率:视在功率中用来做功的分量,用“P”表示,单位:W (瓦)。
?无功功率:视在功率中用来建立电磁场的分量,用“Q”表示,单位: Var(乏)。 ?功率因数:是指电力系统或设备的有功功率占视在功率的比率,用 CosΦ表示,分滞后和超前两种。一般的配电网络均为滞后,而调相 机及电容器为超前。

?无功补偿:为了提高用电设备的效率,利用电容器对电网的功率因 数进行修正的一种手段,无功补偿有集中补偿和分散补偿两种,多数 采用集中补偿,大型设备和特殊设备一般采用分散补偿。

2004年02月

电力系统专业术语
?系统接地方式:是指供电、配电系统的中性点接地方 式。主要分为大电流接地和小电流接地方式,大电流 接地方式是指中性点直接接地,小电流接地方式是指 中性点不接地或经消弧线圈、电阻等元件接地。在我 国,400V和110kV以上等级的电力系统绝大部分采用 中性点直接接地方式,即大电流接地方式;6kV至 60kV系统大部分采用中性点 不直接接地或不接地方式, 即小电流接地方式。 ?供电可靠性:是指供电的可靠程度。计算公式为:供 电可靠率=1-用户全年停电 时间/365×24,目前我国 要求可靠率为99.99%,即全年停电时间不超过52分 钟;发达国家要求为99.999%,即全年停电时间不超 过5分钟。
2004年02月

电力系统专业术语
?雷电冲击耐压(BIL):设备、系统所能承受而不损坏的模 拟雷电冲击实验电压,用以衡量系统、设备对冲击电压的耐 受强度。 ?热稳定电流:设备所能耐受的短路最大电流((有效值), 持续时间2~4秒。电流波形是对称的,考核的是设备所能承 受最大热效应的能力,即在设备通过所规定的大电流时,不 会造成设备各部件过热、甚至烧毁;单位:KA ?动稳定电流:设备所能耐受的最大电流峰值,持续时间为 几个周波。电流波形是不对称的,IEC及中国国家标准规定 其值为热稳定电流的2.5倍,考核的是设备所能承受最大电 动力的能力,单位:KA。 ?短时耐受电流:即为热稳定电流;单位:KA。
2004年02月

电力系统专业术语
?电气二次回路---对一次回路设备进行保护、控制、监视、测 量和自动调节等装置之间的电气连接回路。组成:1)控制信 号回路 ;2)继电保护回路及安全自动装置回路;3)测量表 计回路;4)同步回路;5)操作电源系统;6)自动化系统 ?电气主接线---把主要电器设备和母线的连接方式。是电气设 计的首要部分。也是构成电力系统的主要环节。把发电机、变 压器、电抗器、断路器、隔离开关等电气设备通过母线、导线、 电缆等有机的连接起来,并且配置避雷器、电压互感器、和电 流互感器等构成改变电压、汇集和分配电能的一个完整系统。 ?电气设备布置图---将电气主接线所确定的各项主要电气设备 进行合理布置的设计图纸
2004年02月

关于转移电流
在组合电器中,当熔断器在某一短路电流值某相首先熔 断(由于短路电流在某一时刻,总是某相电流最大及熔断器 特性差异),其余两相熔断器还未熔断时,此时的短路电流 便转移到由负荷开关来开断,这个电流便是转移电流。它 是指在熔断器与负荷开关转换开断职能时的三相对称电流 值。当低于该值时,首开极电流由熔断器开断,而后两相 电流就由负荷开关开断;大于该值时,三相电流仅由负荷 开关开断,撞击器脱扣装置不起作用。因此,安装撞击器 脱扣装置要求负荷开关具有开断转移电流的能力,这就要 求负荷开关在开断额定电流的基础上,增加开断转移电流 的能力,同时相应增加了负荷开关成本。

2004年02月

何谓IP(防护等级)
IP防护等级(GB 4208-93) IP ( INTERNATIONAL PROTECTION )防护等级系 统 是 由 IEC ( INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION)所起草。IP防护等级是由两个数字所组 成通常表示为IPXX,第1个数字表示设备外壳防尘、防止 外物侵入的等级,第2个数字表示设备外壳防湿气、防水 侵入的密闭程度,娄字越大表示其防护等级越高,两个 标示数字所表示的防护等级如表一及表二。 表一:第一个标示特性号码(数字)所指的防护程度 表二:第二个标示特性号码(数字)所指的防护程度
2004年02月

第一个标示数字
第一 个标 防 护 等 级 示数 字 0 没有防护 1 防止大于 50mm的固 体物体侵入 2 防止大于 12mm的固 体物体侵入 3 防止大于 2.5mm的固 体物体侵入 4 防止大于 1.0mm的固 体物体侵入 5 防尘 定 义 对外界的人或物无特殊防护 防止人体(如手掌)因意外而接触到内 部的零件。防止较大尺寸(直径大于 50mm)的外物侵入。 防止人的手指接触到内部的零件防止中 等尺寸(直径大12mm)的外物侵入。 防止直径或厚度大于2.5mm的工具、电 线或类似的细节小外物侵入而接触到设 备内部的零件。 防止直径或厚度大于1.0mm的工具、电 线或类似的细节小外物侵入而接触到内 部的零件。 完全防止外物侵入,虽不能完全防止灰 尘进入,但侵入的灰尘量并不会影响设 备的正常工作。 完全防止外物侵入,且可完全防止灰尘 进入。

6 防尘

2004年02月

第二个标示数字
第二 个标 防护等级 示数 字 0 没有防护 1 防止滴水侵入 2 倾斜15度时仍可 防止滴水侵入 3 防止喷洒的水侵 入 4 防止飞溅的水侵 入 5 防止喷射的水侵 入 6 防止大浪的侵入 7 防止浸水时水的 侵入 8 防止沉没时水的 侵入 定义 没有防护 垂直滴下的水滴(如凝结水)对设备 不会造成有害影响。 当设备由垂直倾斜至15度时,滴水对 设备不会造成有害影响 防雨,或防止与垂直的夹角小于60度 的方向所喷洒的水进入设备造成损害 防止各方向飞溅而来的水进入设备造 成损害。 防止来自各方向由喷嘴射出的水进入 设备造成损害。 装设于甲板上的设备,防止因大浪的 侵袭而进入造成损坏。 设备浸在水中一定时间或水压在一定 的标准以下能确保不因进水而造成损 坏。 设备无限期的沉没在指定水压的状况 下,能确保不因进水而造成损坏。

2004年02月

型式试验与例行试验
? 型式试验:政府相关部门对新开发(引进)的电力设 备的强制性试验,由政府指定的权威检验机构进行试 验,并出具试验合格报告。只有经过型式试验合格的 产品才能批量生产,投入市场。其检验标准通常是国 家标准(国际标准)或部颁标准。型式试验只是在产 品开发定型时做一次(试验项目很全,有些是破坏性 试验),一旦通过,该产品既为定型,以后就不需再 做。 ? 例行试验:企业为保证产品的质量,对于每个(每批) 产品进行的试验,属于常规试验;试验执行企业标准 或国家标准,但企业标准必须高于国家标准。检验项 目较少,属于非破坏性试验。

2004年02月

五防功能
五防功能是指:

(1)防止误分、合断路器。
(2)防止带负荷分、合隔离开关。 (3)防止带电挂(合)接地线(接地刀闸)。 (4)防止带接地线(接地刀闸)合断路器(隔离开关)。 (5)防止误入带电间隔。

2004年02月

常用电气符号
?接地符号 ?接地开关符号 ?负荷开关符号 ?断路器符号 ?熔断器符号 ?负荷开关熔断器组合电器符号 ?带电显示器符号 ?故障指示器符号

?避雷器符号

2004年02月


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