1、電力系統基礎電力系統基礎知識大全知識大全1n1.概述n2.發電廠n3.變電站的一次接線n4.電力系統一次設備簡介n5.變電站的二次接線n6.變電站綜合自動化簡介n7.配電管理系統DMS-組網結構主要內容主要內容21、概述、概述-1.1什么是電力系統？什么是電力系統？數據采集和傳輸數據采集和傳輸31.1什么是電力系統？什么是電力系統？水庫GMM電力網電力系統動力系統發電廠水輪機 發電機變電所升壓變壓器輸電線路變電所降壓變壓器用戶用電設備4 1.1什么是電力系統？什么是電力系統？電力網電力網： 電力系統中各種電壓的變電所及輸配電線路組成的統一體 。 電力系統電力系統： 由發電廠中的電氣部分、各類變

2、電所及輸電、配電線路及各種類型的用電設備組成的統一體，以及為保證這些設施正常運行所需的繼電保護和安全自動裝置、計量裝置、電力通信設施、電網調度自動化設施等，稱為電力系統電力系統。n發電廠：生產電能。n電力網：變換電壓、傳送電能。由變電所和電力線路組成。n配電系統：將系統的電能傳輸給電力用戶。 n電力用戶：高壓用戶額定電壓在1kV以上，低壓用戶額定電壓在1kV以下。n用電設備：消耗電能。 動力系統動力系統： 在電力系統的基礎上，把發電廠的動力部分（例如火電廠的鍋爐、汽輪機和水電廠的水庫、水輪機以及核動力發電廠的反應堆等）包含在內的系統。5 1.1什么是電力系統？什么是電力系統？ 通常，將發電廠電

3、能送到負荷中心的線路叫輸電線路輸電線路。 負荷中心至各用戶的線路叫配電線路配電線路。 負荷中心一般設變電站變電站 。n輸電網：由35KV以上的輸電線路和與其連接的變電所組成，其作用是將電能輸送到各個地區的配電網或直接送給大型企業用戶。n配電網：由10KV及以下的配電線路和配電變壓器組成，其作用是將電能送給各類用戶。一般將3KV、6KV、10KV的電壓稱為配電電壓。61.1什么是電力系統？什么是電力系統？n我國發電廠的發電機組輸出額定電壓為3.1520KV。隨著大型發電廠的建成投產及輸電距離的增加，為了減少線路能耗、壓降，以及節約有色金屬和降低線路工程造價，必須經發電廠中的升壓變電所升壓至355

4、00KV，再由高壓輸電線傳送到受電區域變電所，降壓至610KV，經高壓配電線送到用戶配電變電所降壓至220/380V低壓，供用電設備使用。71.1什么是電力系統？什么是電力系統？ 電力網： 按電壓等級分類：低壓網：電壓等級在1kV以下；中壓網：110kV；高壓網：高于10kV、低于330kV；超高壓網：低于750kV；特高壓網：1000kV及以上。 81.1什么是電力系統？什么是電力系統？超高壓遠距離輸電網地方電力網區域電力網110kV35kV35kV500kV220kV110kV10 kV水力發電廠火力發電廠變電所A：樞紐變電所C：地方變電所D：終端變電所B：中間91.1什么是電力系統？什么

5、是電力系統？n 電力網：按電壓等級的高低、供電范圍的大小的分類n地方電力網：電壓等級在35kV及以下，供電半徑在2050km以內n區域電力網：電壓等級在35kV以上（一般為110kV220kV），供電半徑超過50km，聯系較多發電廠的網絡n超高壓遠距離輸電網：電壓等級為330kV500kV的網絡，其主要任務是把遠處發電廠生產的電能輸送到負荷中心，同時還聯系若干區域電力網形成跨省、跨地區的大型電力系統101.1什么是電力系統？什么是電力系統？n 變電所：按其在電力系統中的地位分類n樞紐變電所：n中間變電所：n地區變電所：n終端電站所：111.2 電力系統的特點即時發電，即時使用，電能不能大量存儲

6、：電能的生產、變換、輸送、分配和使用是同時進行的。nP發 =P用P 頻率f 頻率表征電力系統有功功率的平衡nQ發 =Q用Q 電壓V 電壓則表征該處無功功率的平衡 正常和故障狀態的過渡過程十分短暫：必須借助自動裝置對電力系統進行控制，控制操作自動化程度高：繼電保護裝置、遠動裝置、減載裝置、同期裝置等電能生產與國民經濟各部門和人民生活有著極為密切的關系：社會政治經濟影響巨大。負荷分類： 一類負荷、 二類負荷、三類負荷121.2電力系統的特點n對電力系統運行的基本要求對電力系統運行的基本要求如下：n （1）保證供電可靠性 n （2）保證電能質量 n （3）提高電力系統運行的經濟性 n （4）環境保護

7、問題 131.3電能的質量指標名 稱允許限值說 明供電電壓允許偏差 35kV 及以上為正負偏差絕對值之和不超過 10%； 10kV 及以下三相供電為7%； 220V 單相供電為+7%，-10%衡量點為供用電產權分界處或電能計量點電壓允許波動和閃變1電電壓壓波波動動： 10kV 及以下 2.5%; 35kV110kV 為 2%； 220kV 及以上 1.6%2閃閃變變 V10： 對照明要求較高,0.4%(推薦值); 一般照明負荷,0.6%(推薦值) 衡量點為電網公共連接點(PCC)，取實測 95%概率值； 給出閃變電壓限值和頻度的關系曲線，可以根據電壓波動曲線查得允許值，并給出算例； 對測量方法

8、和測量儀器作出基本規定三相供電電壓允許不平衡度 正常允許 2%，短時不超過 4%； 每個用戶一般不得超過 1.3% 各級電壓要求一樣； 衡量點為 PCC，取實測 95%概率值或日累計超標不超過 72min，且每 30min中超標不超過 5min； 對測量方法和測量儀器作出規定； 提供不平衡度算法電壓質量標準：過電壓、欠電壓影響用電設備安全運行141.3電能的質量指標頻率：額定頻率：50Hz（國外：50 或 60Hz）頻率偏差：0.2Hz（3000MW系統）0.5Hz（3000MW系統）國外：(0.10.2)Hz 或 0.5Hz波形：質量標準：正弦波電壓和電流諧波的危害與抑制：對于電網、電力設備

9、、通訊都會產生負面影響。如：增加線損、危害電容器、影響計量、保護誤動作等。功率因素低的危害：增加線損，占用變壓器容量，占用線路傳輸容量，引起末端電壓降低等。三相不平衡的危害：增加線損；中性線電流增大導致中性點偏移，引起電壓偏相，影響用電設備安全；降低變壓器利用率，降低變壓器使用壽命等。151.4電力系統的額定電壓及電壓等級電力變壓器額定電壓電力變壓器額定電壓/kV電力系統電力系統額定電壓額定電壓/kV發電機發電機額定電壓額定電壓/kV一次繞組一次繞組二次繞組二次繞組電氣設備電氣設備最高電壓最高電壓/kV33.153 及 3.153.15 及 3.33.666.306 及 6.306.3 及 6

10、.67.21010.5010 及 10.510.5 及 11.012-13.8013.80-15.7515.75-18.018.0-2020.020.0-24-22.022.0-24.024.0-353538.540.560606672.5110110121126220220242252330330363363500500550550750-800額定電壓額定電壓是由國家規定的一種標準電壓，是電氣設備設計時所依據的電壓值。在這一電壓下工作時，電氣設備的技術經濟性能指標能夠達到最佳狀態，保證長期可靠運行。161.4電力系統的額定電壓及電壓等級U1I U2SZS = 3U2I我國規定的額定電壓按電

11、壓高低及使用范圍額定電壓按電壓高低及使用范圍可分為三類：n第一類指100V及其以下的額定電壓。主要用于安全動力、照明、蓄電池及特殊設備。n第二類指1001000V之間的額定電壓，其應用最廣、數量最多。n第三類指1000V及其以上電壓等級。電力系統的發、供、輸、配、用電都采用該電壓等 級。171.5 開關柜基礎知識高低壓配電設備定義高低壓配電設備定義 配電設備是指各種在發電廠、變電站和廠礦企業的低壓配電系統中作動力、配電和照明的成套設備。 常見的低壓配電設備有：低壓配電屏、開關柜、開關板、照明箱、動力箱和電動機控制中心。 常見的高壓配電設備有：主要有高壓熔斷器、高壓隔離開關、高壓負荷開關、高壓斷

12、路器等。隔離開關：隔離開關：屬于特殊的刀閘，沒有專門的滅弧裝置，不能用來接通、切斷負荷電流和短路電流，只能在電氣線路切斷的情況下，才能進行操作。其主要作用是隔離電源，使電源與停電電氣設備之間有一明顯的斷開點。高壓斷路器：高壓斷路器：不僅可以切斷或閉合高壓電路中的空載電流和負荷電流，而且當系統發生故障時通過繼電器保護裝置的作用，切斷過負荷電流和短路電流，它具有相當完善的滅弧結構和足夠的斷流能力。高壓負荷開關高壓負荷開關：高壓負荷開關是一種功能介于高壓斷路器和高壓隔離開關之間的電器，具有簡單的滅弧裝置，因此能通斷一定的負荷電流和過負荷電流。但是它不能斷開短路電流，所以它一般與高壓熔斷器串聯使用，借

13、助熔斷器來進行短路保護。181.5 開關柜基礎知識高壓開關設備的作用及意義高壓開關設備的作用及意義 高壓開關設備主要用于電力系統（包括發電廠、變電站、輸配電線路和工礦企業等用戶）的控制和保護，既可根據電網運行需要將一部分電力設備或線路投入或退出運行，也可在電力設備或線路發生故障時將故障部分從電網快速切除，從而保證電網中無敵故障部分的正常運行及設備、運行維修人員的安全。 因此，高壓開關設備是非常重要的輸配電設備，其安全、可靠運行對電力系統的安全、有效運行具有十分重要的意義。 191.5 開關柜基礎知識高壓開關設備按其功能和作用的不同，可分為：高壓開關設備按其功能和作用的不同，可分為：（1）元件及

14、其組合：包括斷路器、隔離開關、接地開關、重合器、分段器、負荷開關、接觸器、熔斷器、負荷開關+熔斷器組合電器、接觸器+熔斷器（F-C）組合電器、隔離負荷開關、熔斷器式開關、敞開式組合電器等。（2）成套設備：將上述元件及其組合與其他電器產品（如變壓器、互感器、電容器、電抗器、避雷器和二次元件等）進行合理配置，有機地組合于金屬封閉外殼內，具有相對完整使用功能的產品。如金屬封閉開關設備（開關柜）、氣體絕緣金屬封閉開關設備（GIS）個高壓/低壓預裝式變電站等。201.5 開關柜基礎知識開關柜定義、分類開關柜定義、分類 開關柜是一種電氣設備，外線先進入柜內主控開關，然后進入分控開關，各分路按其需要設置。如

15、儀表，自控，電動機磁力開關，各種交流接觸器等，有的還設高壓室與低壓室，設有高壓母線，如發電廠等，有的還設有為保主要設備的低周減載。 開關柜的主要作用是在電力系統進行發電、輸電、配電和電能轉換的過程中，進行開合、控制和保護用電設備。 開關柜常見分類：1、低壓抽出式開關柜；2、交流低壓配電柜 ；3、金屬鎧裝移開式開關柜 ；4、低壓固定分隔式開關柜 ；5、高壓電容器柜 ；6、高壓開關柜 。211.5 開關柜基礎知識繼電保護裝置作用的對象繼電保護裝置作用的對象 高壓開關柜 繼電保護裝置一般是作為高壓開關柜的一個元器件安裝在高壓開關柜上開關柜的作用開關柜的作用 采用高壓輸電時，由于電壓等級高，在斷開一條

16、帶負載的線路時，會產生電弧； 電弧是空氣被高壓電離而產生的； 電弧是導電的；所以必須使用一種特殊的開關來斷開高電壓等級的線路221.5 開關柜基礎知識開關柜的滅弧原理開關柜的滅弧原理 真空滅弧真空斷路器，一般用在10KV 及以下電壓等級 SF6滅弧SF6斷路器，一般用在35KV 以上電壓等級 油斷路器多油斷路器、少油斷路器。 體積龐大，用絕緣油作為滅弧介質，容易火災，安全性差，且檢修、維護工作量大，目前基本淘汰。231.5 開關柜基礎知識什么時候切除高壓線路？什么時候切除高壓線路？ 線路檢修 設備安裝 降低線路負載 以上都是人為的，有計劃性的切除線路 故障時切除線路 不定時，隨時隨地的，因為故

17、障是不確定的所以需要一種自動化的切除裝置，這就是繼電保護裝置。241.6我國電力工業發展概況跨省電力系統5個，獨立省電力系統若干個251.6我國電力工業發展概況262 發電廠2.1火力發電廠：將煤、油、天然氣或其它燃料的化學能轉換成電能的工廠。主要由燃燒、汽水、電氣系統三部分組成；可分為凝氣式火電廠和熱電廠兩類 通常運行壽命25年。272 發電廠2.2 核電廠：均采用原子核裂變時釋放出來的能量發電。282 發電廠2.3 水電廠：利用水能發電，可分為堤壩式、徑流式（如葛洲壩）、抽水畜能三類；水輪機組工作靈活，能迅速適應負荷急劇變化，一般從機組啟動、并網到帶負荷只需幾分鐘即可完成；通常運行壽命50

18、年。 292 發電廠2.4 風力發電廠303 變電站的一次接線 輸變電設備包括變換電壓的設備：如變壓器。接通和開斷電路的開關電器：如斷路器，隔離開關，熔斷器等。防御過電壓，限制故障電流的電器：如避雷器、避雷針、避雷線、電抗器。無功補償設備：如電力電容器，同步調相機，靜止補償器。載流導體：如母線，引線，電纜，架空線。接地裝置；如變壓器中性點接地、設備外殼接地、防雷接地等。 電氣主接線 發電廠和變電所中的一次設備，按照一定規律連接而成的電路，也稱電氣一次接線或一次系統。 3.1 電力系統的電氣設備313 變電站的一次接線 輸電線路 開關電器高壓斷路器的基本參數額定開斷電流INbr、全開斷時間tab

19、、合閘時間ton額定動穩定電流（峰值）ies、熱穩定電流It、自動重合閘性能 電流互感器運行特點：二次繞組不能開路二次接線：單相接線；星形接線；不完全星形接線A BCAK2K1L1L2A B CAAAA B CAwhIaIcIb323 變電站的一次接線 電壓互感器運行特點：二次繞組不能短路接線方式：20kV3kV(c)35kV220kV3kV110kV(b)(a)(d)220kV3kV333 變電站的一次接線3.2 電力系統接線和輸變電網絡接線 電力系統接線地理接線圖：表明各發電廠、變電所的相對地理位置和它們之間的聯接關系電氣接線圖：表明電力系統中各主要元部件之間和廠所之間的電氣聯接關系 輸變

20、電網絡接線無備用：單回路放射式、干線式和鏈式網絡等，每一負荷只能靠一條線路獲得電能，又稱開式網絡。有備用：雙回路式、單環式、雙環式和兩端供電式等，每一個負荷點至少可以通過兩條線路從不同方向取得電能，又稱閉式網絡。343 變電站的一次接線353 變電站的一次接線3.3 電氣主接線的基本接線形式有匯流母線：單母線、單母線分段，雙母線，雙母線分段；增設旁路母線或旁路隔離開關，一倍半斷路器接線，變壓器母線組接線等。無匯流母線：單元接線、橋形接線、角形接線等。 幾個基本概念：匯流母線：起匯集和分配電能的作用，也稱匯流排。進、出線：進線指電源，出線指線路。斷路器、隔離開關（母線、線路）、接地刀閘：QSQF

21、斷路器與隔離開關的操作順序：送電操作順序送電操作順序：先合上斷路器兩側的隔離開關，再投入斷路器。停電檢修操作順序停電檢修操作順序：先斷開斷路器，再斷開斷路器兩側的隔離開關。待線路對方仃電后，再合上接地刀閘。363 變電站的一次接線QFQSQSWL4QFQSQSWL3QFQSQSWL2QFQSGQF1QS1GQF2QS3QS2WL1QS4W3.3.1 單母線接線特點簡單、清晰、設備少。當母線故障或檢修或母線隔離開關檢修時，整個系數全部停電。斷路器檢修期間也必須停止該回路的供電。適用范圍單電源的發電廠和變電所，且出線回路數少，用戶對供電可靠性要求不高的場合。373 變電站的一次接線3.3.2 單母

22、線分段接線QF1分段斷路器GWL1WL2WL3WL4G特點減少母線故障或檢修時的停電范圍。斷路器檢修期間必須停止該回路的供電。母線分段的數目，通常以23分段為宜，分段太多增加了分段斷路器。適用范圍610kV配電裝置出線6回及以上；35kV出線數為48回；110220kV出線數為34回。383 變電站的一次接線旁路母線的作用不停電檢修進出線斷路器。操作方式（檢修QF4，且WL4不停電）如A、B段經QF1和QS1、QS2并列運行，則閉合QS5斷開QF1斷開QS1閉合QS3閉合QF1使W3帶電（不要首先閉合QS8）。此時若W3隱含故障，則由繼電保護裝置動作斷開QF1。若W3充電正常，操作可以繼續進行

23、：合上QS8斷開QF4。這時WL4由母線BQS2QF1QS3 W3QS8 WL4供電。并由QF1替代斷路器QF4。QF4檢修前，應把QS6、QS7斷開。適用范圍中小型發電廠和35110kV的變電所。GGWL1WL4WL3WL2QS7QS6QF4WABQS8W3QS5QF1QS1QS3QS2QS4（分段斷路器QF1兼旁母斷路器）3.3.3 單母線分段加裝旁路母線接線393 變電站的一次接線3.3.4 雙母線接線接線圖 具有兩組母線W1，W2。每一回路經一臺斷路器和兩組隔離開關分別與兩組母線連接，母線之間通過母線聯絡斷路器QF（簡稱母聯）連接。運行方式母聯QF斷開，一組母線工作，另一組母線備用，全

24、部進出線接于運行母線上。母聯QF斷開，進出線分別接于兩組母線，兩組母線分裂運行。母聯QF閉合，電源和饋線平均分配在兩組母線上。優點檢修一組母線，可使回路供電不中斷；一組母線故障，部分進出線會暫時停電。供電可靠，調度靈活，又便于擴建。QFQS2QS1W1W2電源1電源2403 變電站的一次接線3.3.5 雙母線帶旁路母線接線QS4W3QF1W1W2QF4QF2電源1電源2413. 變電站的一次接線3.3.6 一個半斷路器接線接線圖 在母線W1，W2之間，每串接有三臺斷路器，兩條回路，每二臺斷路器之間引出一回線，故稱為一臺半斷路器接線，又稱二分之三接線。特點具有較高的供電可靠性及運行靈活性。母線故

25、障，只跳開與此母線相連的斷路器，任何回路不停電。隔離開關不作操作電器，減少了誤操作的幾率。使用設備較多，投資較大，二次控制接線和繼電保護配置也比較復雜。適用范圍大型電廠和變電所的超高壓配電裝置。W1W2QFQSQSQSQSQFQFQSQSQS1QS1424.電力系統一次設備簡介4.1發電機434.電力系統一次設備簡介n4.2 變壓器444.電力系統一次設備簡介n4.3 高壓斷路器454.電力系統一次設備簡介n4.4 隔離開關464.電力系統一次設備簡介n4.5負荷開關474.電力系統一次設備簡介n4.6母線484.電力系統一次設備簡介n4.7絕緣子及電纜494.電力系統一次設備簡介n4.7 電

26、抗器504.電力系統一次設備簡介n4.8 電力電容器514.電力系統一次設備簡介n互感器及避雷器525. 變電站的二次接線5.1概述概述 一次設備及一次系統一次設備有：發電機、變壓器、斷路器、隔離開關、電抗器、電力電纜以及母線、輸電線路等。由這些設備按一定規律相互連接構成的電路稱為一次接線或一次系統，它是發電、輸變電和配電的主體。 二次設備及二次系統二次設備包括監察測量儀表、控制及信號器具、繼電保護裝置、自動裝置、遠動裝置等。這些設備通常是由電流互感器、電壓互感器、蓄電池組或廠（所）用低壓電源供電。表明二次設備互相連接關系的電路稱為二次接線或二次系統。 二次接線圖：原理接線圖、展開接線圖和安裝

27、接線圖。535. 變電站的二次接線5.2原理接線圖原理接線圖原理接線圖：是用來表示繼電保護、測量儀表和自動裝置等工作原理的一種二次接線圖。特點：二次回路中的元件及設備以整體形式表示，同時將相互聯系的電氣部件和連線畫在同一張圖上，給人以明確的整體概念。說明：QS-隔離開關、QF-斷路器、KA-電流繼電器、KT-時間繼電器、KS-信號繼電器。 545. 變電站的二次接線5.3 展開接線圖展開接線圖展開接線圖（簡稱展開圖）：用來說明二次回路的動作原理，在現場使用極為普遍。特點：將每套裝置的有關設備部件解體，按供電電源的不同分別畫出電氣回路接線圖，如交流電流回路、交流電壓回路和直流回路分開表示。于是，

28、同一個儀表或繼電器的電流線圈、電壓線圈和接點分別畫在不同的回路里，為了避免混淆，將同一個元件及設備的線圈和結點采用相同的文字標號表示。555. 變電站的二次接線5.4 安裝接線圖安裝接線圖安裝接線圖安裝接線圖是制造廠加工制造屏（屏盤）和現場施工安裝所必不可少的圖，也是運行試驗、檢修和事故處理等的主要參考圖。安裝接線圖包括屏面布置圖、屏背面接線圖和端子排圖三個組成部分，它們相互對應，相互補充。屏面布置圖：說明屏上各個元件及設備的排列位置和其相互間距離尺寸的圖，要求按照一定的比例尺繪制。屏背面接線圖：在屏上配線所必需的圖，其中應標明屏上各設備在屏背面的引出端子之間的連接情況，以及屏上設備與端子排的

29、連接情況。端子排圖：表示屏上需要裝設的端子數目、類型及排列次序以及它與屏外設備連接情況的圖。565. 變電站的二次接線屏背面接線圖和端子排圖必須說明導線從何處來，到何處去，以防接錯導線。我國廣泛采用“相對編號法”，例如甲、乙兩個端子需用導線連接起來，則在甲端子旁邊標上乙端子的編號，而在乙端子旁邊標上甲端子的編號；如果一個端子需引出兩根導線，那么，在它旁邊就標出所要連接的兩個端子編號。575. 變電站的二次接線n二次回路分類：二次回路分類：n1按二次回路功能劃分按二次回路功能劃分：n控制回路:n信號回路:n測量監察回路:n繼電保護與自動裝置:n調節回路:n同期回路:n操作電源：585. 變電站的二次接線n2按發展階段劃分按發展階段劃分：n就地分散控制。對每個被控制對象設置獨立的控制回路，在設備安裝處一對一的控制。這種控制方式簡便易行，但不便于各機組、設備間的協調配合，適用于小型發電廠及變電所。595. 變電站的二次接線n集中控制。在發電廠或變電所設置一個中央控制室（又稱主控室），對全廠（所）主要電氣設備（如同步發電機、主變壓器、高壓廠用變壓器、35kV及其以上電壓的輸電線路等）實行遠方集中控制。采用集中控制時