电力系统基础知识简介
电力系统基础知识
感性无功功率的电流相量滞后于电压相量90度，容性无功功率的电流相量超前电压 相量90度。所以常用容性无功功率补偿感性无功功率以减少电网无功负荷。这就是所 谓变压器“吸收”无功电流而电容器“发”无功电流的道理。 视在功率：在具有电阻、电感和电容的电路内，电压有效值与电流有效值的乘积称 为视在功率，以字母S表示，单位伏安（VA）
3ห้องสมุดไป่ตู้
变压器的原理
变压器是一种静止的电磁装置，是利用电磁感应原理，从一个电路向另一个电路传 递电能或传输信号的一种电器。 电力变压器是将电力系统中的电压升高或降低，以利于电能的合理输送、分配和使 用。 按相数分为三相变压器和单相变压器，按绕组形式分为自耦变压器、双绕组变压器 和三绕组变压器，按冷却介质分为油浸式、干式和充气式。 变压器正常运行时，由于负荷变动，或一次测电源电压的变化，二次侧电压也是经 常在变动的。电网各点的实际电压一般不能恰好与额定电压相等。这种实际电压与额 定电压之差称为电压偏移。这种偏移时不可避免的，但不能太大，否则就不能保证供 电质量，所以对变压器进行调压时变压器正常运行中一项必要的工作。 有载调压的基本原理就是在变压器的绕组中，引出若干分接头，通过有载调压分接 开关，在保证不切断负荷电流的情况下，由一个分接头切换到另外一个，以达到改变 绕组的有效匝数，即改变变压器变比。
2 2 视在功率2＝有功功率 ＋无功功率
功率因数：有功功率P与视在功率S之比 一次设备是指直接生产和输、配电能的高压电气设备，电能从发电厂送到各用户。 如发电机、变压器、断路器、隔离开关、电压互感器、电流互感器、电抗器、电容器、 输电线路等。 二次设备指对一次设备进行监视、测量、控制、调节、保护以及为运行、维护人员 提供运行情况或产生指挥信号所需的电气设备。 对于交流一次回路和二次回路，一般可以用互感器作为它们的分界，也就是说，与 互感器一次绕组处于同一回路中的电气回路称为一次回路，连接在互感器二次绕组端 的电气回路称为二次回路。
(完整版)电力系统的基础知识
❖ 火力发电：
▪ 燃料在锅炉中燃烧，水变成高温高压水蒸气推 动汽轮机旋转，带动发电机发电。
• 按水蒸气温度压力分：中低压发电厂，高压发电厂 ，超高压发电厂，亚临界压力发电厂，超临界压力 发电厂；超超临界压力发电厂
动力系统：电力系统加上各类型发电厂中的动力部分就是动力系统。
电网调度
应用服务器
数据采集和传输
RTU
RTU
RTU
发电
输电
变电
配电
用电
❖ 电力网：
❖ 按电压等级的高低、供电范围的大小的分 类
▪ 地方电力网：电压等级在35kV及以下，供电半 径在20~50km以内
▪ 区域电力网：电压等级在35kV以上（一般为 110kV~220kV），供电半径超过50km，联系 较多发电厂的网络
▪ 水能可储蓄和调节。 ▪ 发电不污染环境。 ▪ 建设投资大、工期长，受自然条件限制。
建设中的水电站
❖ 核电：
▪ 核反应堆中发生核反应发热，水烧成高温高压 水蒸气推动汽轮机，带动发电机发电。
• 按照反应堆形式分：
– 压水堆核电站 – 沸水堆核电站（现在发生事故的日本福岛第一核电站） – 重水堆核电站（如中国秦山III期核电站） – 快堆核电站 – 石墨气冷堆电站
▪ 远距离输电网：电压等级为330kV~500kV的网 络，其主要任务是把远处发电厂生产的电能输 送到负荷中心，同时还联系若干区域电力网形 成跨省、跨地区的大型电力系统
电力网：
按电压等级分类： ➢ 低压网：电压等级在1kV以下； ➢ 中压网：1～10kV； ➢ 高压网：高于10kV、低于330kV； ➢ 超高压网：低于750kV； ➢ 特高压网：1000kV及以上。
电力系统的基本知识
电力系统的基本知识电力系统是指由发电厂、变电站、输电线路和配电网等组成的一套电力供应体系。
它负责将发电厂产生的电能以高效可靠的方式输送到用户终端，为社会各个领域提供稳定可靠的电力供应。
下面将介绍电力系统的基本知识。
一、发电厂发电厂是电力系统的起点，它通过能源转换将原始能源（例如煤炭、天然气、水力、核能等）转化为电能。
发电厂通常由发电机组组成，它们通过旋转发电机的转子产生交流电，并将其送入输电线路。
根据能源形式和转换原理的不同，发电厂可以分为燃煤发电厂、天然气发电厂、核电站、水电站、风电场等。
每种类型都有其独特的特点和应用场景。
二、变电站变电站是电力系统中的重要组成部分，主要起到电能转换、传输和分配的作用。
它将输送到变电站的高电压电能转换为用户使用的低电压电能，同时也将电能从一根输电线路传送到另一根输电线路。
变电站通常由变压器、断路器、隔离开关等设备组成。
其中，变压器用于电能的电压转换，断路器和隔离开关用于控制电能的传输和分配。
三、输电线路输电线路将发电厂或变电站产生的电能从一个地方输送到另一个地方。
根据电压等级和输送距离的不同，输电线路可分为高压输电线路、超高压输电线路和特高压输电线路。
高压输电线路通常采用导线杆塔结构，通过输电线路上悬挂的导线将电能传输到目标地点。
超高压和特高压输电线路通常采用高压直流输电技术，以提高电能的远距离传输效率。
四、配电网配电网将变电站输出的低电压电能传送给用户终端。
它是电力系统中的最后一级，主要包括低压配电线路、变配电站和用户终端。
配电网的主要功能是分配电能并管理电力负荷。
它需要根据用户的需求进行电能供应的合理规划，确保电力供应的可靠性和稳定性。
五、电力负荷电力负荷是指用户终端消耗电能的需求量。
根据不同的用电特点，电力负荷可分为工业负荷、商业负荷和居民负荷等。
电力系统需要根据电力负荷的变化来调整发电量，并合理规划输电和配电设备的运行。
通过实时监测和负荷预测，电力系统可以优化电力供应，并确保供需平衡。
电力系统基础知识
电力系统的基础知识一、电力系统的构成一个完整的电力系统由分布各地的各种类型的发电厂、升压和降压变电所、输电线路及电力用户组成，它们分别完成电能的生产、电压变换、电能的输配及使用。
二．电力网、电力系统和动力系统的划分电力网：由输电设备、变电设备和配电设备组成的网络。
电力系统：在电力网的基础上加上发电设备。
动力系统：在电力系统的基础上，把发电厂的动力部分（例如火力发电厂的锅炉、汽轮机和水力发电厂的水库、水轮机以及核动力发电厂的反应堆等）包含在内的系统。
三．电力系统运行的特点一是经济总量大。
目前，我国电力行业的资产规模已超过2万多亿，占整个国有资产总量的四分之一，电力生产直接影响着国民经济的健康发展。
二是同时性，电能不能大量存储，各环节组成的统一整体不可分割，过渡过程非常迅速，瞬间生产的电力必须等于瞬间取用的电力，所以电力生产的的发电、输电、配电到用户的每一环节都非常重要。
三是集中性，电力生产是高度集中、统一的，无论多少个发电厂、供电公司，电网必须统一调度、统一管理标准，统一管理办法;安全生产，组织纪律，职业品德等都有严格的要求。
四是适用性，电力行业的服务对象是全方位的，涉及到全社会所有人群，电能质量、电价水平与广大电力用户的利益密切相关。
五是先行性，国民经济发展电力必须先行。
四、电力系统的额定电压电网电压是有等级的，电网的额定电压等级是根据国民经济发展的需要、技术经济的合理性以及电气设备的制造水平等因素，经全面分析论证，由国家统一制定和颁布的。
我们国家电力系统的电压等级有220/380V、3 kV、6 kV、10 kV、20 kV、35 kV、66 kV、110 kV、220 kV、330 kV、500 kV。
随着标准化的要求越来越高，3 kV、6 kV、20 kV、66 kV也很少使用。
供电系统以10 kV、35 kV、为主。
输配电系统以110 kV以上为主。
发电机过去有6 kV与10 kV两种，现在以10 kV为主，低压用户均是220/380V。
电力系统基本知识
电力系统基本知识一、电力系统的基本知识1.1电力系统的基本概念1.1.1电力系统及电力网1.1.1.1电力系统的定义把发电、变电、电网、配电和用电等各种电器设备相连接在一起的整体，称作电力系统。
它包含发电厂的电气部分、降压变压器、升压变压器、输配电线路及各类用电设备等。
1.1.1.2电力网的定义、作用、分类1.定义：由相同电压等级的变电所和输配电线路形成的网络结构称作电力网。
2.作用:汇聚、传输、变换、分配电能。
3.分类：为了分析排序电力网可以分成地方电网、区域电网和远距离输电网。
地方电网电压较低（110kv以下)，运送功率较小，线路较短（100km以下），排序时可以搞较多精简；区域电网电压较低（110kv-330kv），运送功率很大，线路较长（100km-300km），排序时就可以搞一定精简；远距离输电网（电压在330kv及以上），运送线路少于300km，排序时无法精简。
按电压多寡，电力网可以分成扰动电网，（1kv及以下）、中压电网（3、6、10kv）、高压电网（35、60、110、220kv）、超高压电网（330kv、差值500、差值600、差值750）、特高压电网（差值800、1000kv）。
按接线方式，电力网分成一端电源可供电网、两端电源可供电网、多端电源可供电网。
1.1.2对电力系统的基本要求电能做为一种特定的商品，它的生厂、运送、分配和采用同时展开；生产与国民经济及人名生活关系密切；电力系统运行的过度过程非常短暂。
要求具有较高的自动化程度，需要继电保护、自动装置的投入，实施实时监控。
1．最大限度的满足用户的建议；2．安全、平衡、可信的供电；3．为电力用户提供更多优质的电能；4．满足系统运行的经济性。
电力系统运行的经济性应考虑合理分配各个发电厂的负荷、降低发电厂燃料消耗率、厂用电率、降低电力网的电能损耗和管理成本。
1.2电能质量的标准良好的电能质量可以使电气设备正常工作，并取得最佳的经济效果。
电力系统基础知识
第一章电力系统基础知识继电保护、自动装置对电力系统起到保护和安全控制的作用，因此首先应明确所要保护和控制对象的相关情况，涉及的内容包括：电力系统的构成，电力系统中性点接地方式及其特点，电力系统短路电流计算及其相关概念。
这是学习继电保护、自动装置等本书内容的基础。
>>第一节电力系统基本概念一、电力系统构成电力系统是由发电厂、变电站(所)、送电线路、配电线路、电力用户组成的整体。
其中，联系发电厂与用户的中间环节称为电力网，主要由送电线路、变电所、配电所和配电线路组成，如图1-1中的虚框所示。
电力系统和动力设备组成了动力系统，动力设备包括锅炉、汽轮机、水轮机等。
在电力系统中，各种电气设备多是三相的，且三相系统基本上呈现或设计为对称形式，所以可以将三相电力系统用单相图表述。
动力系统、电力系统及电力网之间的关系示意图如图1-l所示。
图1-1 动力系统、电力系统及电力网示意图需要指出的是，为了保证电力系统一次电力设施的正常运行，还需要配置继电保护、自动装置、计量装置、通信和电网调度自动化设施等。
电力系统主要组成部分和电气设备的作用如下。
(1)发电厂。
发电厂是把各种天然能源转换成电能的工厂。
天然能源也称为一次能源，例如煤炭、石油、天然气、水力、风力、太阳能等，根据发电厂使用的一次能源不同，发电厂分为火力发电厂(一次能源为煤炭、石油或天然气)、水力发屯厂、风力发电厂等。
(2)变电站(所)。
变电站是电力系统中联系发电厂与用户的中间环节，具有汇集电能和分配电能、变换电压和交换功率等功能，是一个装有多种电气设备的场所。
根据在电力系统中所起的作用，可分为升压变电站和降压变电站；根据设备安装位置，可分为户外变电站、户内变电站、半户外变电站和地下变电站。
变电站内一次电气设备主要有变压器、断路器、隔离开关、避雷器、电流互感器、电压互感器、高压熔断器、负荷开关等。
变电站内还配备有继电保护和自动装置、测量仪表、自动控制系统及远动通信装置等。
电力系统基础知识
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QF2
QS11
W
QS1 QF1
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单母线分段接线
• 特点：1）减少母线故 障或检修时的停电范 围。2）断路器检修期 间必须停止该回路的 供电。 应用范围：6~10kV配 电装置出线6回及以上 ；35kV出线数为4~8 回；110~220kV出线 数为3~4回。
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一、电力系统基础知识
主要内容
1. 什么是电力系统 2. 电力负荷 3. 变电站介绍 4. 供电质量 5. 电力系统的接地方式
1 什么是电力系统？
• • • •
电力系统的发展史 电力系统描述 电力系统运行特点 电力系统接线方式
1.1 电力系统的发展史
电力系统发展图示：
1891年，德 1882年，法国， 国，奥斯 冯· 密勒， 德波列茨，世 卡· 界上第一个直 三相交流输 流电力系统； 电系统，近 代输电技术 的基础；
单选题
• 1、在分析用户的负荷率时，选一天24h中负荷最高的一个小 时的（ ）作为高峰负荷。 • A计算负荷，B最大负荷，C平均负荷。 • C • 2、突然中断供电时造成的损失不大或不会造成直接损失的负 荷是（ ）类负荷。 • A一类，B二类，C三类。 • C • 3、突然中断供电将会造成人身伤亡或会引起对周围环境严重 污染，造成经济上的巨大损失，造成社会秩序严重混乱或在 政治上产生严重影响的负荷，称为（ ） • A一类，B二类，C三类。 • A
• 1. 2. 3. 4.
影响负荷特性的主要因素 作息时间 生产工艺的影响(工业企业班制) 气候的影响 季节的影响
3 变电站介绍
• 变电站类别/规 模 • 一次系统与二次 系统 • 主控室
电力系统基础知识
电力系统基础知识电力系统是由发电厂、送变电线路、供配电所和用电单位组成的整体，在同一瞬间，发电厂将发出的电能通过送变电线路，送到供配电所，经过变压器将电能送到用电单位，供给工农业生产和人民生活。
因此掌握电力系统基础知识和电力生产特点，是对进网作业电工的基本要求。
第一节电力系统、电力网构成发电厂将燃料的热能、水流的位能或动能以及核能等转换为电能。
电力经过送电、变电和配电到各用电场所，通过各种设备在转换成为动力（机械能）热、光、等不同形式的能量，为国民经济、工农业生产和人民生活服务。
由于目前电力不能大量储存，其生产、输送、分配和消费都在同一时间内完成，因此，必须将各个环节有机的联成一个整体。
这个由发电、送电、变电、配电和用电组成的整体称为电力系统。
电力系统中的送电、变电、配电三个部分称为电力网。
什么叫电力网？电力网是将各电压等级的输电线路和各个类型的变电所连接而成的网络，简称电网。
配电网中又分为高压配电网指110KV及以上电压、中压配电网指（35KV）10KV、6KV、3KV 电压及低压配电网220V、380V。
我国标准：0.38，3，6，10，35，66，110，220，（330），500，750，1000 KV。
辽宁电网的电压中枢点为：南关岭、红旗堡、沙河营、沈东变、清河厂220KV母线及辽阳变500KV母线辽宁沈阳电网一次系统结线图什么叫电力系统？电力系统：是指由发电厂（不包括动力部分）、变电站、输配电线路直到用户等在电气上相互联结的整体，它包括了发电、输电、配电直到用电这样一个全过程。
10kV输电线路动力系统与电力系统、电力网关系示意图为什么要采用高压输电低压配电？采用高压输电，可以减小功率损耗、电能损耗和电压降落，保证电能质量，提高运行中的经济性。
P=√3UI （U↑I ↓）一、大型电力系统优点1提高了供电可靠性2减少了系统的备用容量3通过合理地分配负荷4提高了供电质量5形成大的电力系统，便于利用大型动力资源，特别是能充分发挥水力发电厂的作用。
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电力一次设备介绍
Y型
柱式
罐式
几种形式的SF6断路器
电力一次设备介绍
ZN23-35真空 断路器原理图
LW35-126 SF6断 路器原理图
电力一次设备介绍
环网开关柜：简称环网柜，用于电缆供电环网中，起着分支、分段、联络功能。环网柜是一种组合 配电装置，包含负荷开关柜、断路器柜、负荷开关-熔断器组合电器柜等功能柜单元。可将负荷开关 柜或组合电器柜做成单个柜子，也可将几个负荷开关柜与组合电器柜集成在一个柜（箱）体内，根 据需要可配置接地开关、电流互感器、电压互感器、避雷器、高压带电显示器、“五防闭锁”装置 等。一个环网柜的进出线回路数一般在3~6路之间。
电力二次设备介绍
监控系统 直流电源
Байду номын сангаас
保护装置 录波装置
目录 一 二 三
电力系统构成 电气设备介绍 配电自动化系统介绍
配电自动化
配电自动化系统（Distribution Automation System DAS）：运用计算机技术、自动控制技术、电子技 术、通信技术及高性能配电设备等手段，对配网进 行离线与在线智能监控管理（安全监视、控制、保 护），一般由主站、子站、智能终端及通信网构成。 三个基本功能： 安全监视功能：通过采集配电网的模拟量、状态量、 电度量，实现对配电网运行状态的监视。 控制功能：远方控制开关的合闸、跳闸及有载调压 档位的调节。 保护功能：监测、判断故障区段，隔离故障区段， 恢复正常区域供电，缩小故障影响范围。
隔离开关 母线
变压器
断路器
电压互感器
电力一次设备介绍
断路器：能够关合、开断回路正常条件下和短路条件下的电流的开关装置。因灭弧介质不同，常用 高压断路器可分为真空断路器、SF6断路器、油断路器等几类。 电弧的产生：触头绝缘介质的中性质点转换为带电质点被游离，电子发射是起因，碰撞游离是重要 因素，热游离维持电弧燃烧；当游离过程＞去游离过程，电弧增大；当游离过程＜去游离过程，电 弧熄灭；当游离过程＝去游离过程，电弧稳定燃烧。 电弧的熄灭： （1）利用灭弧介质：如空气、绝缘油、真空、SF6等； （2）特殊金属材料作灭弧触头：如铜、银、钨合金等； （3）利用灭弧介质或电流磁场吹动电弧：纵吹、横吹、混合吹弧、环吹等； （4）多断口熄弧； （5）提高触头分离速度； （6）加装并联电阻等。
环网柜外形图
F
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环网柜系统图
电力一次设备介绍
箱式变电站：简称箱变，是一种将配电变压器、中压环网开关、低压开关按照一定的结构和接线方 式组合起来的预装式配电装置。优点是占地面积小，可以工厂化生产，现场安装施工快，节省了二 次部分的接线，所有开关及二次仪表、传感器在厂内连接调试完毕，不需再建配电所等土建，投资 节约，外形美观且与环境相协调，因此己被广泛采用。
箱变外形图
箱变结构示意图
电力一次设备介绍
真空断路器
真空灭弧室
中置式铠装金属封 闭高压开关柜
电力一次设备介绍
油侵变压器 原理示意图
干式变压器 原理示意图
电力二次设备介绍
二次设备：电力二次设备是对电力系统内一次设备进行监察、测量、控制、保护、调节的辅助设备；即 不直接和电能产生联系的设备。 主要包括： （1）测量表计，如电压表、电流表、功率表、电能表用于测量电路中的电气参数。 （2）绝缘监察装置。 （3）控制和信号装置。 （4）继电保护及自动装置，如继电器、自动装置等，用于监视一次系统的运行状况，迅速反应异常和 事故，然后作用于断路器，进行保护控制。 （5）直流电源设备，如蓄电池组、直流发电机、硅整流装置等，供给控制保护用的直流电源及用直流 负荷和事故照明用电等。 （6）备自投装置等。
电力系统常用参数
1、电压：380V、10kV、35kV、110（66）kV、220（330）kV、500kV等。 2、电流：表征单位时间里通过导体任一横截面的电荷量，单位：A，1库伦/秒。 3、频率：是指单位时间内完成周期性变化的次数，单位：Hz。 4、电量：电功率在一段时间内做功，单位：kWh。
电能生产与消费环节
电力系统构成
500kV 枢纽变电站
水电厂 G G
输电线路
中间变电站 220kV
110kV
地区变电站
220kV
10kV
10/0.4kV
用户
110kV
110kV 10kV
35kV
终端变电站
G 火电厂
10kV
G
G
火电厂
电力系统构成示意图
电力系统各环节
1、发电：主要是各类发电厂，如火电、水电、核电、新能源发电等。 2、输电：交流输电、直流输电，主要是高电压、远距离输电线路及变电站、换流站等。 3、变电：在电力系统所起的作用主要是电压变换，包含升压、降压；升压的作用主要是电能远距离输送 ，高电压有利于降低损耗；降压的作用是将电压降低至电气设备所能使用的电压等级。 4、配电：一般将电力系统中从降压配电变电站出口到用户端的这一段系统称为配电系统。由于配电系统 作为电力系统的最后一个环节直接面向终端用户，它的完善与否直接关系着广大用户的用电可靠性和用电 质量，因而在电力系统中具有重要的地位。 5、用电：各类高低压用户，根据用电性质分为居民、大工业、一般工商业、农业等几类。
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电力系统基础知识简介
日期：2019.07
目录 一 二 三
电力系统构成 电气设备介绍 配电自动化系统介绍
电力系统构成
电能从生产到消费主要经过由发电、输电、变电、配电和用电等环节组成的电能生产与消费系统。 它的功能是将自然界的一次能源通过发电动力装置转化成电能，再经输电、变电和配电将电能供应到 各用户。为实现这一功能，电力系统在各个环节和不同层次还具有相应的信息与控制系统，对电能的 生产过程进行测量、调节、控制、保护、通信和调度，以保证用户获得安全、经济、优质的电能。
DAS主站
主干通信网
配电子站
分支通信网
变电所、开闭所自动 化或RTU
电压电流波形图
目录 一 二 三
电力系统构成 电气设备介绍 配电自动化系统介绍
电力一次设备介绍
以某110/10kV变电站为例，其主要一次设备由110kV配电装置、主变压器、10kV配电装置三个层面设备 构成：
110kV配电装置
主变压器
10kV配电装置
电力一次设备介绍
变电站主要一次电气设备包含：变压器、断路器、隔离开关、互感器、母线等。