1、高壓電工證培訓課件電力系統基礎知識一、電力系統組成由由發電廠發電廠、輸配電線路輸配電線路、變電所變電所、配電所配電所和和用電單位用電單位組成的整組成的整體稱為體稱為電力系統電力系統除火力發電廠、水電廠、核電廠外還有地熱站、風力電站、潮汐電站等等。第一節 電力系統概述輸電線路電能用戶電力網電力系統發電機升壓變壓器降壓變壓器超高壓變電所一次變電所TPC6.9/13.8 167KVA*火力發電廠 配電變電所水力發電廠核能發電廠二次變電所發電系統供電系統業務系統特高壓用戶 161KV配電變電所特高壓用戶 69KV高壓用戶22/11KV低壓用戶220/110V161/22KV69/11KV345/161

2、KV161/69KV(生產) (輸送)(配售) 當位于高處的水（具有位能）往低處流動時位能轉換為動能，此時裝設在水道低處的水輪機，因水流的動能推動葉片而轉動（機械能），如果將水輪機連接發電機，就能帶動發電機的轉動將機械能轉換為電能，這就是水力發電的原理水力能水力為最“傳統” 的再生能源之一，水力發電技述也是再生能源中最成熟者。 能開發地區是有限的但是l提高供電可靠性l減少系統的備用容量l減少系統的峰谷差l提高供電質量l有效利用水利等一次動力資源的作用二、大型電力系統技術經濟優點l提高中壓配電系統的容量l降低了線路上的電壓損失l增大了中壓配電網的供電半徑l降低線損四、電力生產的特點同時性：電能的

3、生產、輸送、分配以及轉換為其他形態能量電能的生產、輸送、分配以及轉換為其他形態能量的過程，是同時進行的。電能不能大量儲存。的過程，是同時進行的。電能不能大量儲存。 集中性：電力生產是高度集中的、統一的。電力生產是高度集中的、統一的。適用性：電能使用最方便，適用性最廣泛。電能使用最方便，適用性最廣泛。先行性：電力行業和交通運輸行業都是電力行業和交通運輸行業都是 先行工業。先行工業。三、20kV中壓配電優點五、負荷曲線負荷曲線反映負荷隨時間變化規律的曲線。曲線包含負荷曲線反映負荷隨時間變化規律的曲線。曲線包含面積代表這一段時間內的用電量。面積代表這一段時間內的用電量。“削峰填谷削峰填谷”，降低峰谷

4、差，合理用，降低峰谷差，合理用電電用電負荷是用電負荷是用戶在某一時刻對電力系統所需求的用戶在某一時刻對電力系統所需求的功率功率。一、用電負荷分類（一）一類負荷1.中斷供電時將造成人身傷亡。2.中斷供電將在經濟上造成重大損失。3.中斷供電時將影響有重大政治、經濟意義的用電單位的正常工作。（二）二類負荷1.中斷供電時將在經濟上造成較大損失。2.中斷供電時將影響重要用電單位的正常工作。（三）三類負荷凡不屬于一類和二類的用電負荷稱為三類負荷。第二節 用電負荷（一）一類負荷的供電要求1.一類負荷由兩個獨立電源供電，當一個電源發生故障時，另一個電源不應同時受到損壞。2.一類負荷中的特別重要負荷，除由兩個獨

5、立電源供電外，還應增設應急電源，并不準將其他負荷接入應急供電系統。 應急電源有以下幾種：（1）獨立于正常電源的發電機組，即與電網在電氣上獨立的電源，例如柴油發電機組等。二、各類負荷的供電要求 （2）供電網絡中獨立于正常電源的專用饋電線路。（3）蓄電池組。 （二）二類負荷的供電要求二類負荷的供電系統宜采用雙回路線供電。兩回路線應盡量引自不同變壓器或兩段母線。 （三） 三類負荷的供電要求 三類負荷供電，一般不考慮特殊要求。 作用：作用：變、配電所是電力網中的線路連接點，是用以變換電壓、交換功率和匯集、分配電能的設施。它主要由主變壓器、配電裝置及測量、控制系統組成，是電網的重要組成部分和電能傳輸的重

6、要環節，對保證電網安全、經濟運行具有舉足輕重的作用。分類：分類：根據其在系統中的位置、性質、作用及控制方式等，可分為升壓變電所升壓變電所、降壓變電所降壓變電所、樞紐變電所樞紐變電所、地區變電地區變電所所、終端變電所終端變電所，有人值班變電所有人值班變電所和無人值班變電所無人值班變電所。第三節 變、配電所二、變電所的主要電氣設備 可分為一次設備和二次設備。 1.一次設備 一次設備直接與電力線路相連接。主要有：1）主變壓器 用于升降電壓。2）高壓斷路器 即可開斷負荷電流，也可開斷過載、短路電流。3）隔離開關 用于隔離電源。 4）電壓互感器 將系統的高電壓轉變為低電壓，供保護和計量用。 5）電流互感

7、器 將高、低壓系統的大電流按一定的比例轉換為標的小電流。 6) 熔斷器 當電路發生短路或過負荷時，熔斷器能自動切斷故障路，從而使電氣設備的到保護。 7) 負荷開關 用來不頻繁地接通和分斷小容量的配電線路和負荷，起到隔離電源的作用。 2.二次設備 二次設備用于控制、保護一次設備，以及對一次電量參數進行測量的設備。（一）高壓配電所常用的電氣主接線1.單電源的高壓配電所電氣主接線2.雙電源的高壓配電所電氣主接線（二）總降壓變電所的電氣主接線1.單臺變壓器的總降壓變電所主接線示例2.雙電源兩臺變壓器的總降壓變電所主接線示例（三）用電區（或小型用戶）變電所的電氣主接線二、變、配電所常用的電氣主線連接1.

8、有用戶總降壓變電所的用電區變電所電氣主接線示例2.無用戶總變配電所得用電區或小型用戶變電所電氣主接線示例（1）高壓側采用隔離開關和熔斷器或跌落式熔斷器的變電所主接線（2）高壓側采用負荷開關和熔斷器的變電所主接線（3）高壓側采用隔離開關和斷路器的變電所主接線（4）雙臺變壓器的用電區變電所或小型用戶變電所電氣主接線電氣主接線圖的基本元素電氣主接線圖的基本元素電氣主接線圖的基本元素 單電源、單母線接線： 特點：1. 接線簡單；2. 操作方便；3. 投資節省。（一）高壓配電所常用的電氣主接線（一）高壓配電所常用的電氣主接線 特點：1. 一路電源工作，一路備用；2. 也可以兩路電源同時工作；3. “先合

9、后斷”原則：接通電路時先合隔離開關后合斷路器，斷開電路時先斷開斷路器后斷隔離開關。（2）雙電源、單）雙電源、單 母線接線：母線接線： 供電容量大； 用于供電回路多的站； 供電可靠性高； 運行靈活性大； 投資高； 操作步驟復雜； 占地面積大（3）單電源、雙母線接線： 雙母線接線：解決了母線檢修檢修問題（4）雙電源、雙母線接線： 電源進線35KV及以上用戶，往往需要兩級降壓，先經總降壓變電所將電壓降低到10KV的高壓配電電壓，然后再用電區變電所再降壓到380/220V低壓。 35KV電源進線電源進線 1.單臺變壓器 結構簡單，可靠性差（二）總降壓變電所電氣主接線（二）總降壓變電所電氣主接線橋式接線

10、形式2.雙電源兩臺變壓器外橋式：變壓器故障或檢修不影響線路運行，而線路影響變壓器橋橋跨條跨條內橋式：線路不影響變壓器，變壓器故障或檢修影響線路橋橋跨條跨條1. 有用戶總降壓變電所 變壓器高壓側必須配置足夠的高壓開關設備對變壓器進行保護和控制（1）高壓側隔離開關+熔斷器（跌落式熔斷器）；低壓側低壓斷路器（自動空氣開關）（2）高壓側負荷開關+熔斷器（3）高壓側隔離開關+斷路器 投資高，但可靠性高2. 無用戶總降壓變電所 供電質量指電能質量和供電可靠性。電能質量包括電壓、頻率和波形的質量。供電可靠性 是以供電企業對用戶停電的時間次數來衡量的。 第四節 電能質量質質量量電電壓壓允允許許偏偏差差電電壓壓

11、允允許許波波動動與與閃閃變變電電壓壓質質量量公公用用網網諧諧波波三三相相電電壓壓頻頻率率質質量量電電能能質質波波形形供供電電質質量量 主主要要是是允允許許不不平平衡衡度度頻頻率率允允量量供供電電偏偏可可靠靠差差 性性許許 電能質量電能質量是指供給用電單位受電端電能的優劣程度。 電能質量主要包括電壓質量電壓質量與與頻率質量頻率質量兩部分。 電壓質量電壓質量又分為電壓允許偏差電壓允許偏差、電壓允電壓允許波動與閃變許波動與閃變、公用電網諧波公用電網諧波、三相電壓三相電壓允許不平衡度允許不平衡度電能質量電能質量電壓質量包括電壓允許偏差、電壓允許波動與閃變等內容。（一）供電電壓允許偏差在某一時段內，電壓

12、幅值緩慢變化而偏離額定值的程度，以電壓實際值和電壓額定值之差U與電壓額定值UN之比的百分數U%來表示，即代表檢測點上電壓實際值（V） UN代表U%=（UUN）/ UN100%式中：U檢測點電網電壓的額定值（V） UN檢測點電網電壓的額定值（V）一、電壓我國國家標準規定電壓偏差的允許值為： 1）35kV及以上供電電壓正負偏差之和不超過標稱電壓的5%； 2）10kV及以下三相供電電壓允許偏差為標稱系統電壓的7%； 3）220V單相供電電壓允許偏差為標稱系統電壓的+7%、-10%。（二）電壓允許波動和閃變1.電壓允許波動在某一時間段內，電壓急劇變化而偏離額定值的現象，稱為電壓波動。電壓變化的速率大于

13、1%的，即為電壓急劇變化。電壓波動程度以電壓在急劇變化過程中相繼出現的電壓最大值Umax和最小值Umix之差與額定電壓之比的百分數U%來表示，即：U%=(UmaxUmix)/UN100%式中:UN代表額定電壓（V）電壓波動是由于負荷急劇變動的沖擊性負荷所引起的。 我國國家標準對電壓波動允許值規定為 1） 220kV及以上電壓波動允許值為1.6%； 2）35110kV電壓波動允許值為2%； 3）10kV及以下電壓波動允許值為2.5%。2.電壓閃變周期性電壓急劇波動引起燈光閃爍，光通量急劇波動，而造成人眼視覺不舒適的現象，稱為閃變。要盡量設法減少電壓閃變現象。用戶供配電系統常用的電壓調整措施有：1

14、.正確選擇變壓器的變比的電壓分接頭2.降低系統阻抗 原因：電壓損耗與各元件阻抗成正比 方法：減少變壓級數，增加線路導線截面3.使三相負荷平衡4.采取補償無功功率措施 原因分析：功率因數低，過多的無功功率傳輸導致無功損耗大，電壓 損耗大 提高功率因數：并聯電容器5.合理改變供電系統運行方式 （三）為了保證電壓質量合乎標準，往往需要裝設必要的無功補償裝置和采取一定的調壓措施。電網中發電機發出的正弦交流電每秒鐘交變的次數，稱為頻率，或叫供電頻率。供電頻率偏差是以實際頻率和額定頻率之差f與額定頻率fN之比的百分數f%表示，即：f%=(f fN)/ fN100%式中:f代表實際供電頻率值（HZ） fN代

15、表供電網額定頻率（HZ） 電力系統頻率偏離額定值（我國技術標準規定為50HZ）過大將嚴重影響電力用戶的正常工作。二、頻率供電營業規則供電營業規則： 對于對于3000MW以上的電網，以上的電網，f士士0.2HZ 49.8-50.2HZ 對于對于3000MW以下的電網，以下的電網，f士士0.5HZ 對于非正常狀態，對于非正常狀態，f士士1HZ 起因：系統有功不足，頻率降低起因：系統有功不足，頻率降低 方法：增加發電機輸出有功，拉路限電，維方法：增加發電機輸出有功，拉路限電，維 持整個電力系統有功平衡持整個電力系統有功平衡三、波形日常用的交流電是正弦交流電，正弦交流電的波形要求是嚴格的正弦波。當電源

16、波形不是嚴格正弦波時，它就有很多的高次諧波成分，諧波對電氣設備的危害很大，可使變壓器的鐵芯損耗明顯增加。諧波電流可使電力線路的電能損耗和電壓損耗增加。電網諧波的產生，主要在于電力系統中存在各種非線性元件。保證交流電波形是正弦波，必須遵守以下要求：（1）要求發電機發出符合標準的正弦波形電壓。（2）要求在電能輸送和分配過程中，不應使波形發生畸變。（3）還應注意消除電力系統中可能出現其他諧波源的影響。（1）各類大功率非線性用電設備由容量較大的電網供電（2）對于大功率靜止整流設備可采取下列方法： 增加整流變壓器二次側的相數和增加整流器的整流脈沖。 采用多臺相數相同的整流裝置，使整流變壓器的二次側有適當

17、的相角差。 按諧波次數裝設分流濾波器。（3）選用高壓繞組三角形接線，低壓繞組星形接線的三相配電變壓器。（4）裝設靜止無功補償裝置，吸收沖擊負荷的動態諧波電流。 控制各類非線性用電設備所產生的諧波引起電網電壓正弦波形畸變，常采用下列措施：一、短路的類型三相系統中發生的短路有：三相短路、兩相短路、單相短路和兩相接地短路等基本類型。短路的常見原因有：（1）設備長期運行，絕緣自然老化；（2）設備本身設計、安裝和運行維護不良；（3）絕緣材料陳舊；（4）因絕緣強度不夠而被電壓擊穿；（5）設備絕緣正常而被過電壓擊穿；（6）設備絕緣收到外力損傷；（7）工作人員由于未遵守安全操作規程而發生誤操作；第五節 電力系

18、統短路概述二、短路的危害短路電流危害主要有以下幾個方面：（1）短路電流通過導體時，使導體大量發熱，溫度急劇升高，從而破壞設備絕緣；同時，通過短路電流的導體會受到很大的電動力作用，可能使導體變形甚至損壞。（2）短路點的電弧可能都好會電氣設備的載流部分。（3）短路電流通過線路，要產生很大的電壓降，使系統的電壓水平驟降，引起電動機轉速突然下降，甚至損壞，嚴重影響電氣設備的正常運行。（4）短路可能造成停電，而且越靠近電源，停電范圍越大，給國民經濟造成的損失也越大。（8）誤將低電壓設備接入較高電壓的電路中；（9）電力線路發生斷線和倒桿事故；（10）鳥獸跨越在裸露的相線之間或相線與接地物體之間，或者咬壞設

19、備導線的絕緣等。（6）不對稱的接地短路，其不平衡電流將產生較強的不平衡磁場，對附近的通信線路、電子設備及其他弱電控制系統產生干擾信號，使通信失真、控制失靈、設備產生誤操作。在供電系統的設計和運行中要進行短路電流計算，因為：（1）選擇電氣設備和載流導體時，需要短路電流校驗其動穩定性和熱穩定性，以保證在可能的最大短路電流時不至于損壞；（2）選擇和整定用于短路保護的繼電保護裝置時，需應用短路電流參數；（3）選擇用于限制短路電流的設備時，也需進行短路電流計算。三、限制短路電流方法 目前在電力系統中，用得較多的限制短路電流的方法：（5）嚴重的短路故障若發生在靠近電源的地方，且維持時間較長，可使并聯運行的發電機組失去同步，嚴重的可能造成系統解列。短路計算的目的短路計算的目的1）便于選擇電氣設備時進行動穩定、熱穩定校驗，和斷路器的斷流能力