电能系统基础
河海大学电气工程学院 陈星莺 廖迎晨
第一章 电能系统概论
概述
电能系统负荷
电能系统的电压等级
输电线路
电能系统的电气连接方式
三相电能系统中性点运行方式
电能系统的运行特点和基本要求
安全接地
1.1 概述
电气技术的发展与电力系统的形成
我国电力工业及电力系统的发展
电能系统与电力系统的定义
发电厂、变电所、电力网概述
电气技术的发展
与电力系统的形成( 1)
电磁学的发展与电气技术的形成:
1820年奥斯特证实电流的磁效应,1831年法拉
第发现电磁感应定律;
1882年德波里实现较高电压的直流输电;
1891年德国工程师奥斯卡拉主持建立了三相交流
输电系统
电气技术的发展
与电力系统的形成( 2)
近代电力系统的发展历程 ( 提高输电电压,
增大输送功率和输送距离,减少线路损耗),
1906年,110~120kV;
20世纪 20~50年代,200~220kV,330~500kV;
交直流传输,引入电子技术,超过 1000kV;
电气技术的发展
与电力系统的形成( 3)
21世纪的电力系统发展趋势:
能源开发与环境保护的协调;
电源结构的优化配置;
灵活交流输电与新型直流输电;
现代能量管理系统;
电能质量新标准;
电力市场
我国电力工业
及电力系统的发展( 1)
发展方向:优化火电结构、优先发展水电、适当
发展核电、积极利用新能源。
我国电力工业的发展:
1882年 4月,英国人利特尔成立上海电光公司,
在南京路上创办了中国第一座发电厂。 1949年,总装
机容量为 1849MW,发电量仅有 43亿 kW.h。
1998年末,总装机容量为 277GW,发电量为
11577亿 kW.h,有大亚湾和秦山两座核电站。
我国电力工业
及电力系统的发展( 2)
我国电力系统的发展:
时间 规模 电压 /kV 输电距离 /km
1950~1960 城网 35~ 110 50~ 100
1960~1970 省网 220 100~ 300
1970~1989 区域网 220~ 330 300~ 600
1990~2010 大区互联 500 500~ 1500
2010~2030 全国联网 500~ 750 1000~ 2000
电能系统与电力系统的定义
动力系统:
转化, 分配和应用电能, 热能, 动能等各种能量的
全部环节 。
电能系统:
生产, 输送, 转换的能量主要部分是电能 。
电力系统:
电能系统中的电气部分 。
电力网:
发电机和用电之间属于输送和分配电能的中间环节 。
电能系统、电力系统、电力网示意图
发电厂、变电所、电力网( 1)
发电厂
电能系统的电源, 把不同种类的一次能源转换成电
能 。 ( 火力发电厂, 水力发电厂, 核动力发电厂 )
1.火电厂
燃料化学能 锅炉 热能 汽轮机 机械能
发电机 电能
2.水电厂
水能 水轮机 机械能 发电机 电能
3.核电厂
重核裂变能 核蒸汽发生系统 热能 汽 轮 机
机械能 发电机 电能
发电厂、变电所、电力网( 2)
电力网 ( 电力线路和变电所 )
1,地方电力网, U<=110kV,L<100km;
2,区域电力网, 110~220kV;
3.超高压远距离输电网络,
330kV或 550kV,联系几个区域电力网形成大
型联合系统 。
发电厂、变电所、电力网( 3)
变电所
汇集电源, 升降电压, 分配电能 。
1.枢纽变电所,220~500kV;
2.中间变电所,110~220kV;
3.终端变电所,35~110kV。
发电厂、变电所、电力网( 4)
1.2 电能系统负荷
负荷
各种用电设备从电力系统中取用的功率或电能 。
1.一级负荷, 供电中断将造成人员伤亡, 政治极坏影响,
重大经济损失, 社会混乱 。
2.二级负荷, 供电中断将造成政治不好影响, 较大经济
损失, 社会生活的正常规律被打乱 。
3.三级负荷, 停电时不会造成较大影响 。
负荷曲线
电力负荷大小随时间变化的图形 。 主要用于计划和
分配各发电厂的发电任务;确定系统装机容量, 安排
主要设备检修计划 。
1.日负荷曲线
2.年负荷曲线
负荷曲线
t
WP t
av ?
m axP
PK av
L ?
m a x
m a x P
WT a? ( 反映了设备利用的程度和用户负荷平稳的程度 )
1.3 电能系统的电压等级
我国:西北 330/110/35/10KV;
东北采用 500/220/63/10KV;
其它地区采用 500/220/110/35/10KV;
低压常用 0.38/0.22KV。
为使电力工业和电工制造业的生产标准化, 系列
化和统一化, 制定的有关于额定电压等级的标准 。
1.4 输电线路
架空线路 ( 导线, 避雷线, 绝缘子, 金具和杆塔 ),
1,导线和避雷线,
裸线 ( 高压输电线 ) 和绝缘导线 ( 低压线路 ) 。
型号 有材料, 结构和截 面积三部 分表示 。 如 LGJ-
120表示为 120mm2的钢芯铝绞线 。
2.杆塔,支撑导线 。
3.绝缘子,支撑和悬挂导线并使导线与杆塔绝缘 。
4.金具,连接导线和绝缘子所使用的金属部件 。
电力电缆 ( 导线, 绝缘层和保护层 )
1.6 电能系统的电气连接方式
1,电能系统的接线图
电气接线图 ( 电气设备之间的联系 ) ;
地理接线图 ( 各厂站之间的相对位置 ) 。
2, 电能系统的接线方式
无备用电源接线 ( 单回放射式, 树干式, 链式网
络 ) ;
有备用电源接线 ( 双回放射式, 树干式, 链式, 环
式及两端供电网络 ) 。
1.7 三相电能系统中性点
运行方式
小接地电流系统:
中性点不接地 ( 10~ 35kV ) 系统;
中性点经消弧线圈接地 ( 10~ 63kV ) 系统;
大接地电流系统:
中 性 点 直 接 接 地 ( 110kV 及以上系统,
380/220V三相四线低压系统 ) 。
中性点,
发电机,变压器。
1.8 电能系统的运行特点
与基本要求
运行特点:
电能不易贮存 ;
暂态过程十分短暂 ;
电能和国民经济各部门及人民生活密切 ;
基本要求:
安全可靠 ;
电能质量 ( 电压, 频率, 谐波 ) ;
经济性 ;
环境保护 。
1.10 安全接地
电流对人体的危害:
电伤:电流流过人体时,造成人体外部组织局部
伤害的现象。
电击:电流流过人体时, 造成人体内部组织破坏
的现象 。
我国规定不超过 1S的 安全电流为 30mA(50HZ).
保护接地的基本概念