现代供电技术第1章供电系统

现代供电技术课程结构•《现代供电技术》课程分为九章，共计32学时。第一章供电系统第二章负荷计算与功率因数补偿第三章短路电流计算第四章高压电气设备选择第五章电力线路及选择第六章继电保护与自动装置第七章过电压及其保护第八章现代供电新技术第九章特殊行业的供电考核办法•以平时成绩和考试成绩评定学生成绩，平时成绩占30%，考试成绩占70%。•平时成绩主要包括3个部分：实验、课后作业和出勤率。参考书•现代供电技术第三版，王福忠，中国电力出版社，2015•供配电技术(第2版)，唐志平，电子工业出版社，2009•工厂供电，刘介才，机械工业出版社，2011•供电技术第4版，余健明，机械工业出版社，2008•现代供电技术，孟祥忠，清华大学出版社，2006•电力工程，王思华，中国电力出版社，2011•工矿企业供电，张学成，中国矿大出版社，1998•供电技术，王崇林等，煤炭工业出版社，1997第一章供电系统电力系统的基础概念供电系统的接线方式工矿企业供电系统电网中性点运行方式第一节电力系统的基本概念2007年底，我国发电机装机容量达71329万千瓦，发电量达32559亿度，居世界第2位。工业用电量已占全部用电量的50～70%，是电力系统的最大电能用户。一、电力系统及供配电系统概述2011年我国各类发电机组的装机容量构成情况一、电力系统及供配电系统概述GT1T2W1W2W3L1电力网电力系统电力系统：是指由发电厂、电力网（包括变电站和电力线路）与电能用户（电力负荷）所组成的整体，任务是生产、变换、输送、分配、消费电能。图1一个简单的电力系统发电厂（站）：将一次能源转换为电能。一次能源包括：煤炭、石油、天然气、水能、原子核能、风能、太阳能、地热、潮汐能等。我国一次能源主要是：煤炭、水力和原子能。根据一次能源的不同，主要有火力发电厂、水力发电厂和核能发电厂，此外，还有风力、地热、潮汐和太阳能等发电厂。电力系统的主要环节－发电厂（站）（1）火力发电厂利用燃料（煤、石油、天然气）燃烧使汽轮机转动。优点：建设投资小、工期短、受气候、水文条件影响小，不分丰水期和枯水期。缺点：生产过程复杂、成本高、对环境污染大。分为：凝汽式发电厂（专供发电）：热能利用率30%～40%；热电厂（发电兼供热）：热能利用率70%～60%电能燃料的化学能（燃烧）机械能热能内蒙古大唐国际托克托发电公司总装机容量540万千瓦，是目前全国最大在役火力发电厂。一体化管理10台机组，总装机容量540万千瓦，每年的发电量接近北京用电总负荷的1/3。该公司8台60万千瓦亚临界火电机组通过500千伏升压站接入京津唐电网，2台30万千瓦机组通过220千伏升压站接入蒙西电网。其次是浙江宁波的国电北仑电厂。三期扩建工程第2台百万千瓦超超临界机组正式投入商业运行，7台燃煤机组、500万千瓦装机容量、275亿年设计发电量。临界是指锅炉工作情况下承受的一定温度和压力的蒸汽状态。a、压力低于25MPa（对应的蒸汽温度低于538摄氏度）时的状态为亚临界状态；b、压力在25MPa时的状态（对应的蒸汽温度高于538摄氏度）为超临界状态；c、压力在25-31MPa之间(温度在600度以上）则称为超超临界状态。火力发电厂内蒙古准格尔电厂（西部大开发中第一个大型火电项目）（2）水力发电厂利用水的落差（水头H）、流量（Q）。机械能水流的位能（动能）电能优点：生产过程简单、易于实现自动化、成本低、无污染。缺点：建设投资大、工期长、受气候、水文条件影响大，分丰水期和枯水期。水力发电厂长江三峡水利枢纽工程目前我国最大的水力发电厂，装有26台单机容量为70万kW的水轮发电机组，总装机容量1820万kW，年均发电量847亿kW·h。三峡大坝采用混凝重力坝，坝高185m，坝长(轴长)2309m，坝顶总长3035m，总投资约2039亿。例：坝后式水电站:发电机厂房建在坝后，全部水头的压力由坝体承受，水库的水由压力水管引入厂房，推动水轮发电机发电。图坝后式水电站示意图（3）核电厂核电是一种安全清洁的能源，利用它可以大大地节约煤和减少污染。一个1000MW的火电厂一天燃烧的煤是9600t，而相应1000MW的核电厂，一天只要3.3kg的U235，同样容量的电厂其用燃料量竟相差300万倍。电能铀(或钚）核裂变机械能热能核电站特点：a.消耗燃烧少b.燃烧时不需要空气助燃c.容量越大越经济d.有放射性污染在役核电站：浙江秦山核电站、广东大亚湾核电站、江苏田湾核电站、岭澳核电站广东大亚湾核电站①太阳能热发电：它是将吸收的太阳辐射热能转换成电能的装置，其基本组成与常规火力电厂相似。②太阳能光发电：太阳能光发电不通过热过程而直接将太阳的光能转换成电能，其中光伏电池是一种主要的太阳能光发电形式，也叫光伏发电。（4）太阳能发电太阳能发电——光伏发电徐州协鑫光伏电力有限公司20兆瓦大型光伏地面电站（5）风力发电1—叶轮2—升速齿轮箱3—发电机4—控制系统5—改变方向的驱动装置6—塔架7—控制和保护装置8—基础9—电缆线路10—配电装置图风力发电装置的示意图风力发电厂地热能的储量很大，它的总量大约是煤炭的一亿七千万倍。（6）地热发电西藏羊八井的地热发电站（提供了拉萨市近一半的电力）（7）潮汐发电利用潮汐的落差推动水轮机而发电称之为潮汐发电。即在海湾或河流入海口处筑起堤坝，涨潮时蓄水，高潮时关闭。退潮时形成足以使水轮机工作的落差时才开始放水，将蓄水放出，驱动水轮发电机发电。潮汐能是地球在自转过程中，海水受月流重力牵引产生的。还有小部分潮汐是受太阳引力牵引形成的。海水涨落的周期为12小时25分钟，同时在海底造成三角流。潮汐发电示意图我国最大潮汐发电站:温岭江厦潮汐试验电站变电所接受电能、变换电压、分配电能按变电所的性质和任务不同，分为升压变电所和降压变电所。按变电所的地位和作用不同，分为枢纽变电所、地区变电所和用户变电所。降压变电所地区降压变电所终端变电所工厂降压变电所及车间变电所地区降压变电所又称为一次变电站。位于一个大用电区或一个大城市附近，从220kV～500kV的超高压输电网或发电厂直接受电，通过变压器把电压降为35～110kV，供给该区域的用户或大型工厂用电。终端变电所又称二次变电站，多位于用电的负荷中心，高压侧从地区降压变电所受电，经变压器降到6～10kV，对某个市区或农村城镇用户供电。工厂降压变电所又称工厂总降压变电所，与终端变电所类似，它是对企业内部输送电能的中心枢纽。车间变电所接受工厂降压变电所提供的电能，将电压降为220/380V，对车间各用电设备直接供电。电力系统的主要环节－变电站（所）变电站电力系统的主要环节－电力网电力网按电压等级分类：低压电网：1kV及以下高压电网：3kV~330kV超高压电网：330kV~1000kV特高压电网：1000kV以上2009年1月6日，由我国自主研发、设计和建设的具有自主知识产权的晋东南～南阳～荆门1000千伏特高压交流试验示范工程正式投运。该工程是目前世界上电压等级最高、技术水平最高的输变电工程，标志着我国在远距离、大容量、低损耗的特高压核心技术和设备国产化上取得重大突破，对保障国家能源安全和电力可靠供应具有重要意义。电力网：将输送、变换、分配电能的各种变电所和各电压等级的电力线路构成的网络称为电力网。电网典型的电力系统由一次设备和二次设备组成：一次设备：指直接生产、输送和分配电能的设备。–包括变压器、高压断路器、隔离开关、电抗器、并联补偿电力电容器、电力电缆、送电线路、母线等。又称为一次部分。由这些设备构成的电路称为变电所的主电路或主接线或一次接线。二次设备：对一次设备的工作状态进行监视、测量、控制和保护的辅助电气设备称为二次设备。–包括测量仪表、控制与信号回路、继电保护装置、制动装置以及远动装置等。又称为二次部分。这些设备通常由电压互感器、电流互感器、蓄电池组或低压电源供电，它们相互间所连接的电路称为二次回路或二次接线。220～500kV220～500kV35～110kV图1.1.1电力系统示意图区域变电站终端变电站10kV380/220V地区供配电系统工厂供配电系统M总降变电所6～10kV车间变电所380/220V35～110kV220～500kV火力发电厂～～水力发电厂枢纽变电所升压变电所升压变电所•电能传送过程：电厂升压-远距离输电-枢纽变电所降压-远距离输电-企业变电所降压-近距离输电-负荷。•并网目的是保证电网稳定。•高压深入负荷中心可提高电能质量。•图中一根线代表三相。典型电力系统图—说明典型电力系统图—电气设备符号发电机G电力变压器T母线及引出线WB断路器QF负荷开关QL隔离开关QS熔断器F电压互感器PT电流互感器CT阀型避雷器F电抗器L电容器C电缆终端头X•电力负荷：电力系统中所有用电设备消耗功率的总和。电力设备电力负荷电动机电热电炉整流设备照明家用电器电力线路二、电力负荷与供电可靠性工业电力系统的综合用电负荷通信农业交通运输市政生活电网中损耗功率电力系统的供电负荷发电厂消耗功率发电负荷•发电负荷电力负荷的分类级别一级二级三级停电影响人身伤亡；重大经济损失；影响重要用电单位运行经济造成较大损失；影响重要用电单位的运行不属于一级、二级的负荷允许停电时间备用电源投入时间，特别重要负荷不允许停电允许短时停电几分钟停电影响不大对供电电源要求两个独立电源供电，增加应急电源两回路供电无特殊要求举例银行、博物馆、炼钢厂的炼钢炉、医院、大型国际比赛场馆交通枢纽、通信枢纽、大型影剧院、纺织厂，化工厂用户对供电的基本要求1．安全在电能的供应、分配和使用中，不应发生人身事故和设备事故。2．可靠应满足用电设备对供电可靠性的要求。3．优质保证供电电能质量：（1）电压偏差：±5%，（2）频率偏移：±0.2-0.5Hz,（3）波形畸变极限值：3%-5%。4．经济供配电应尽量做到投资省，年运行费低，尽可能减少有色金属消耗量和电能损耗，提高电能利用率。电工安全基本知识1、人为什么会触电？人体本身就是一个导体，有一定的电阻。触电分为：单相触电、两相触电、跨步电压触电。2、触电程度跟哪些因素有关？通过人体电流强度、持续时间、电压频率、通过人体的途径、以及人体状况都有关系。3、怎样预防触电？要有必要的安全知识、安装保护设备、创造不导电环境：绝缘、屏护、间距。4、发生了触电怎么办？迅速切断电源、触电程度轻重的判断、立即采取相应的急救措施：口对口（或口对鼻）人工呼吸法、外心脏挤压法。1、额定电压概念三、电力系统的额定电压电气设备的额定电压，就是能使电气设备正常工作的电压，在额定电压工作时，其技术性能和经济效果最好。设备电压高了容易烧坏，低了不正常工作（灯泡发光不正常，电机不正常运转）。工作在额定电压时，电器中的元器件都工作在最佳状态，只有工作在最佳状态时，电器的性能才比较稳定，这样电器的寿命才得以延长。额定电压是电缆设计和运行的基准电压电视信号在天线上感应的电压约0.1mV维持人体生物电流的电压约1.2mV碱性电池标称电压1.5V电子手表用氧化银电池两极间的电压1.5V手持移动电话的电池两极间的电压3.7V家庭电路的电压220V（日本和一些美洲的国家的家用电压为110V）动力电路电压380V无轨电车电源的电压550~600V电视机显像管的工作电压10kV以上列车上方电网电压25000v发生闪电的云层间电压可达1000kV常用的电压2、额定电压的等级额定电压是能使电气设备长期运行在经济效果最好的电压，它是国家根据国民经济发展的需要，电力工业的水平和发展趋势，经全面技术经济分析后确定的。我国规定的三相交流电网和电力设备的额定电压,如表1-0所示。表1-0我国交流电网和电力设备的额定电压分类电网和用电设备额定电压kV发电机额定电压kV电力变压器额定电压kV一次绕组二次绕组低压0.380.660.40.690.38/0.220.66/0.380.4/0.230.69/0.4高压3610－35661102203305003.156.310.513.8，15.7518，20，2224，26－－－－－－3，3.