1、,电工 进 网 作 业 许 可 考 试,国家电网 华北唐山供电公司 郭卫国,辅 导 材 料,电力系统基本知识,目录,电力系统、电力网构成,电力负荷,变电所,供电质量,电力系统接地,1、定义,1、动力系统:原动机 2、电力系统：电厂+电力网+用户 3、电力网:送电+变电+配电,一、电力系统概述1,超高压变电所,一次变电所,TPC,6.9/13.8 167KVA,*,*,火力发电厂,配電變電所,水力发电厂,核能发电厂,二次变电所,发电系统,供电系統,业务系統,特高压用户161KV,配电变电所,特高压用户69KV,高压用戶 22/11KV,低压用戶220/110V,161/22KV,69/11KV,
2、345/161KV,161/69KV,(生产),(输送),(配售),电力系统的示意图,升压变电所,220kV,地区枢纽所,10kV,至用户,配电所,10kV,10kV,升压 变电所,220kV,220kV,220kV,输电线路,220kV,10kV,为保证供电的可靠性和安全连续性，电力系统将各地区、各种类型的发电机变压器、输电线、配电和用电设备等连成一个环形整体。,各种类型发电厂,火力发电厂 水利发电厂 核能发电厂 风力发电厂 地热发电厂 太阳能发电厂 潮汐能发电厂,小水力发电 太阳能(太阳光发电、太阳热能) 风力发电 生质能(廢棄物发电、沼氣发电、生質物汽化发电.) 地热发电 海洋能(波浪发
3、电、潮汐发电、海洋温差) 氢能,再生能源可分为：,当位于高处的水（具有位能）往低处流动時位能转换为动能，此时装设在水道低处的水轮机，因水流的动能推动叶片而转动（机械能），如果将水轮机连接发电机，就能帶动发电机的转动將机械能转换为电能，这就是水力发电的原理。,水力为最“传统” 的再生能源之一，水力发电技述也是再生能源中最成熟者。,能开发地区是有限的,水力能,但是,太阳能应用可分二种 太阳光电能 太阳热能,太阳能,太阳能电池 原理,自由电子,N型半导体,P型半导体,电洞,光激发电子电洞對,家用太阳能光电系统,海 上 的 风 力 发 电,英国布来斯(Blyth)海岸风电场,現有海上风电场的四个国家
4、: 1. 丹麥 2. 荷兰 3. 瑞典 4. 英国,丹麦, 北海 荷恩礁的风电场 (80座),台湾风力发电推广现状,总裝置容量8.54 MW 台朔重工雲林麥寮風力發電示範系統 每kW年發電量：3,000 kWh 發電成本(元/kWh)：無補助時 1.25/1.78 (20/10年折舊) 外購：66.2%；內製：33.8% 台電公司澎湖中屯風力發電示範系統 每kW年發電量：3,200 kWh 發電成本(元/kWh)：無補助時 1.64/2.34 (20/10年折舊) 外購：53.4%；內製：46.7% (含道路及13 km輸配電專線費用) 天隆造紙竹北春風風力發電示範系統 每kW年發電量：2,5
5、20 kWh 發電成本(元/kWh)：無補助時 1.30/1.80 (20/11年折舊) 外購：66.6%；內製：33.4%,4 x 660 kW,4 x 600 kW,2 x 1,750 kW,定义,有机物经各种自然或人为之化学反应能量转换为工业用能源（如沼氣），再转换为电能,实际应用发电类型及实绩,垃圾焚化发电,垃圾掩埋场及动物排泄物沼气发电,台北內湖垃圾焚化厂,台北山豬窟、福德坑，台中文山及高雄青埔垃圾掩埋场，合计装置容量21,800瓩。台糖公司推动乡间饲养动物之排泄物发电,生物能,台湾生物能源发展现状 1、全省第一座固态衍生燃料制造厂2004年6月在花蓮县丰滨乡启用全国第一座固态衍生
6、燃料制造厂，废弃物衍生燃料（Refuse Derived Fuel） 简称RDF，兼具环保及能源双重效益。,全省第一座生物柴油示范厂2004年10月7日在嘉义民雄兴建第一座生物柴油示范厂，以植物油与回收废食用油为原料，估计此座生物柴油示范厂每年最大产量約3000公噸。,地热能,地球內部的温度可能高达6000，地热即是泛指地球內部所蕴含的这种热能。 由於地壳岩层的导热性不良，地球核心內部的热能不容易传到地表，通常在地壳裂开处，例如火山口和温泉区等，以高温熔岩、高温泉水和水蒸气等形态，把热能传到地表。,地熱发电,地热发电潛力,台湾位处环太平洋火山帶，有地热能源蘊藏,具地热开发潜能地区有二十多处，蕴
7、藏量至少有数十万瓩，其中大屯山區约占一半以上,待克服问题,地热蒸气含量不多、地热蒸气酸性成分过高,地热发电实绩,七十年代兴建清水及土場兩座地热电厂，装置容量分別为3,000瓩及300瓩。因蒸气逐年降低，八二年后陆续停止发电,台湾第一座地热发电厂(1981),宜蘭清水废弃的地热发电厂,海洋能,温差发电,波浪发电,潮差发电,黑潮发电,海面与海底间有20温差，以工作流体吸收海面热量成气态推动汽轮发电机，再以海底冷却成液体循环。目前在东部海兴建5,000瓩差差电厂。 问题：经济效益差、冷却管路铺设技术有待优化。,以海水无穷之波浪能源转換为电能。台电于76年即开始研究评估，并研究波浪发电系統。 问题：发
8、电系統及适宜厂址仍待进一步研究。,利用海水潮位升降水头差以水轮机发电。经济性潮位水头差约68公尺。粗估以金門、馬祖潮差(5m)发电潛力約有一万瓩。 问题：潮位差大之地点不多、机組设备效率及潮差水头如何利用尚待继续研究突破。,利用海洋流域中流速較大之黑潮(流速約0.5m/sec1.0m/sec)流经水轮子机发电。目前仅限于对台湾附近洋流做研究。 問題：黑潮发电之工程技术仍有待研究与突破。,潮汐发电,在海湾围建堤防和水路，在涨潮时引水人储水池，退潮时将储水放出，每日可发电四次,贯通法国不列塔尼半島東边的兰斯河，潮的高低差135公尺，于1967年建立世界最早的潮汐发电场，每日的发电量有400至500
9、百万瓦小時(MWh),氢能社会构想,再生能源制氫,CO2处理,加氢站,燃料电池工廠,天然气制氢,潮汐发电场,终端用户,一、电力系统概述2,电力联成系统的好处：利用各电厂的互补性，增加供电的可靠性； 可以降低系统备用容量； 发挥各能源的优势； 利用地理位置减少系统备用；,标准：安全性、经济性、可靠性、灵活性,一、电力系统概述3,电力生产的特点1、同时性：发、供、用同一时间完成 2、统一性：统一标准、统一调度、统一管理 3、适用性：通用能源，供各种设备 4、先行性：电力工业是其他工业的基础,电网资产重组示意图,东北电网公司,西北电网公司,西藏电网（代管）,华北电网公司,华东电 网公司,华中电网公司
10、,南方电网公司,海南,贵州,云南,广东,台湾,国家电网公司,各区域电网公司,广西,一、电力系统概述 华北电网介绍,一、电力系统概述 京津唐电网介绍,一、电力系统概述 唐山电网介绍,二、电力负荷1,1、定义：是功率、电流、电能量的通称；电力负荷是指电功率（KW）,2、分类： 按行业分类：工业负荷、农业负荷、市政负荷、居民负荷 是制订政策、制订电价的依据按重要性分类：一类负荷、二类负荷、三类负荷;是当电力不足时进行拉路及批双路电源按时间分类：尖峰负荷、峰负荷、平段负荷及谷段负荷；削峰填谷，及实行峰谷分时电价。,供电可靠性要求 电力网上用电设备所消耗的功率称为用户的用电负荷或电力负荷。一级负荷二级负
11、荷三级负荷 其它,中断供电将造成人员伤亡 中断供电将造成重大政治影响 中断供电将造成重大经济损失 中断供电将造成公共场所秩序严重混乱,中断供电将造成较大政治影响 中断供电将造成较大经济损失 中断供电将造成公共场所秩序混乱,三、变电所1,1、作用：变电站（配电所）联接枢纽变电站及终端用户，将电网的电能变换和分配到用电设备。 2、电压等级：以最高电压等级定义220KV、110KV、35KV、10KV、6KV、0.4KV 3、类型： 室外变电站：220KV、110KV、35KV以上电压等级 室内变电站：35KV、10KV、6KV、0.4KV及以下电压等级，还有220KV、110KV、35KV外绝缘不
12、能满足防污闪要求的。 地下变电站 箱式变电站：35KV、10KV、6KV、0.4KV及以下电压等级小容量 室外简易站（线路变压器组）：一般用于10KV、6KV线路下配电用。,输电电压的高低取决于,输送距离输送容量,三、变电所2,4、主接线,对主接线的基本要求：,满足用电要求； 接线简单； 运行经济、可靠； 操作方便、运行灵活； 设备选择合理； 便于维护检修； 故障处理能保证安全；,三、变电所 .线路变压器组接线,线路变压器组接线特点 ： 1、接线简单，设备少； 2、节省投资； 3、操作方便； 4、维护简单； 5、检修需要全部停电,三、变电所 .单母线接线1,单母线接线： 特点： 接线简单； 操
13、作方便； 投资节省。适用于10KV系统0.4KV系统,三、变电所 .单母线接线2,三、变电所 .双母线接线,供电容量大； 用于供电回路多的站； 供电可靠性高； 运行灵活性大； 投资高； 操作步骤复杂； 占地面积大,适用于：110KV以上的变电站,三、变电所 .双母线接线,双母线接线：解决了母线检修检修问题,三、变电所 .双母线接线,双母线接线：解决了母线检修检修问题 旁路母线：解决开关检修的问题,四、供电质量要求,电能质量: 电压、频率和波形的质量供电可靠性：全年停电次数和停电持续时间,四、供电质量 供电可靠性,GB：不低于99.96% 影响因素： 1、线路长短； 2、抢修和恢复能力； 3、统
14、一安排检修和带电作业； 4、检修周期要求。,1、供电可靠性：连续供电的能力,供电可靠率=-100%,供电时间,全部时间,例：一年中，某用户停电三次，每次5小时，问年供电可靠率是多少？（8760-5-5-5） K=-100%=99.82%8760,四、供电质量 频率偏差,f=f测量-50GB：对于300MW以上的电网，f士0.2HZ49.8-50.2HZ 起因：系统有功不足，频率降低 方法：拉路限电，三类负荷,频率偏差：变化着的频率偏离额定值的程度,四、供电质量 电压偏差,电压偏差：电压偏离额定值的程度（长期）U=U测量-U额定GB： 220V居民用户： 7% - 10% 380V到10KV用户
15、：7% 35KV及以上用户： 正负偏差的绝对值之和不大于10%。 起因：系统少无功，电压降低 方法：加稳压器、加增压器，更换大变压器改变变压器的分头补偿电力电容器改变运行方式进行线路改造,四、供电质量 电压波动,电压波动：电压偏离额定值的程度（瞬间）U=U最大-U最小GB/T： 220KV以上，1.6% 35110KV,2% 10KV及以下，2.5% 起因：负荷的快速变化引起，如电焊机、电弧炉等 闪变：灯闪 措施：增大系统容量，换大变压器增大供电电压选用专用变压器或专线带选用专用设备如SVC静止式无功补偿装置,四、供电质量 谐波畸变率,GB/T： 110 KV总电压正弦波形畸变率不超1.5；
16、35 KV总电压正弦波形畸变率不超3.0； 10 KV总电压正弦波形畸变率不超4.0； 0.38 KV总电压正弦波形畸变率不超5.0； 起因：电网中有非线性的负荷，如整流型、电弧型、磁滞型等 措施：常规方法与上面方法一致主要有滤波和阻波的方法。,谐波畸变率：反映电力谐波的一个量,Un-第n次谐波电压有效值 V； U1-基波电压有效值 V。,典型谐波产生源,电子开关型:各种交直流换流装置、变频装置 铁磁饱和型:各种铁芯设备, 如变压器、电抗器等，其铁磁饱 和特性呈现非线性 电弧型:各种炼钢电弧炉、交流电弧焊机,非正弦（余弦）波形的分析,非正弦波信号 通过傅立叶分析，可分解为多个不同频率的正弦波叠
17、加,3次谐波叠加,29次谐波叠加,非正弦波信号 通过傅立叶分析，可分解为多个不同频率的正弦波叠加,非正弦（余弦）波形的分析,谐波种类,偶次谐波 : 2nd, 4th, 6th, 8th 奇次谐波 : 3rd, 5th, 7th, 11th 正序谐波 :(3n+1) 4th, 7th, 10th 负序谐波 :(3n-1) 2nd, 5th, 8th 零序谐波 :(3n) 3rd, 6th, 9th 电压谐波总畸变率(失真率): V(THD),谐波的危害,设备过热、中性线电流大、断路器动作； 功率因数下降，电费增加； 供电波形产生畸变，精密设备工作异常； 测试计量器具显示不准； 干扰通信系统,谐波
18、降低PF实例,负载电流中含有3次、5次等谐波成分，负载的输入电压为标准正弦波，根据三角函数的正交特性，当计算负载上的功率时， ， ，即：高次谐波的有功功率为0。 谐波含量越高，功率因数越低。,谐波造成波形畸变,基波与2次谐波无相差叠加,基波与2次谐波有相差叠加,基波与3次谐波无相差叠加,基波与3次谐波有相差叠加,四、供电质量 负序电压,GB：NO 不超过2%起因：三相负荷不平衡 方法：作到三相负荷平衡。,负序电压：和正序相反方向的一组电压,Ue -额定电压有效值，V； U2(1)-基波负序电压有效值，V；,UAB(1)、UBC(1)、UCA(1) -基波三相线电压实际值，V；,五、电力系统中性
19、点接地方式,220V/380V :中性点直接接地方式； 10-35KV： 中性点不接地方式、经消弧线圈 接地、经小电阻接地； 110KV以上：中性点直接接地方式；,中性点接地方式选择标准： 1、供电可靠性； 2、设备安全性； 3、投资成本； 4、运行灵活。,低压系统接地分为TN、TT、IT三类： 1、第一个字母：电力系统中性点对地关系；T-中性点直接接地I-中性点不接地或经阻抗接地 2、第二个字母：设备外露可导电部分对地关系T-独立于系统而直接接地N-与系统接地点进行电气连接,五、电力系统中性点接地方式低压系统接地,五、电力系统接地 . TN-S系统,特点：整个系统的中性线N与保护线PE是分开
20、的。避免由于中性线断开而造成的危害；（只有保护线PE断开且有一台设备相线碰壳时才有危险）增加一根导线，工程费用增大；厂矿企业和城市宜采用。,五、电力系统接地 . TN-C系统,特点： 整个系统的中性线N与保护线PE是合一的。,五、电力系统接地 . TN-C-S系统,特点： 系统中有一部分线路的中性线N与保护线PE是合一的。 前端用TN-C系统，给一般三相负荷供电； 末端用TN-S系统，给少量不平衡负荷或对安全较高的设备供电。,五、电力系统接地 . TT系统,特点： 系统有一点直接接地；电气装置的外露可接近导体，通过保护接地线接到与系统接地点无关的接地极。 当设备碰壳，形成单相接地，使回路上的过流保护动作，切除故障； 该保护有局限性，在系统内设漏电保护器； 农村低压电网宜采用这种接地方式,五、电力系统接地 . IT系统,特点： 系统与大地不直接连接，电气装置的外露可接近导体，通过保护接地线与接地极连接。 设备漏电外壳带电中性点不接地漏电流很小可以运行； 适用于对安全的特殊要求或纯排灌的动力系统； 要求各相对地绝缘良好，正常时各相泄漏电流小于30mA； 不得从变压器再引出220V单相电源； 为防止B过电压，B中性点及各回路终端相线应装过压装置。,没有批评 就没有进步,欢迎大家指正,
