电力系统和电力网的基本知识(第一章).ppt

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1、第一章第一章电力系统和电力网的基电力系统和电力网的基本知识本知识1.1 电力系统的基本概念电力系统的基本概念 一、电力系统的组成一、电力系统的组成一、电力系统的组成一、电力系统的组成 发电厂发电厂 电力网电力网 电力用户电力用户或者说：由发电厂、电力网和电力用户就构成了电力系统。或者说：由发电厂、电力网和电力用户就构成了电力系统。电力系统示意图如电力系统示意图如图图1-1所示。所示。1.1.电力系统电力系统电力系统电力系统电力系统是指完成电能生产、输送、分配和消费的统电力系统是指完成电能生产、输送、分配和消费的统一整体。一整体。图图1-1电力系统示意图电力系统示意图工业企工业企业业供电系供电系

2、统统电力系统的基本概念电力系统的基本概念 4 4、送电线路（输电线路）：是发电厂向电力负荷中心输送电能及电力负、送电线路（输电线路）：是发电厂向电力负荷中心输送电能及电力负、送电线路（输电线路）：是发电厂向电力负荷中心输送电能及电力负、送电线路（输电线路）：是发电厂向电力负荷中心输送电能及电力负荷中心之间互相联络的长距离线路。荷中心之间互相联络的长距离线路。荷中心之间互相联络的长距离线路。荷中心之间互相联络的长距离线路。5 5、配电线路：是负责电能分配任务的线路。、配电线路：是负责电能分配任务的线路。、配电线路：是负责电能分配任务的线路。、配电线路：是负责电能分配任务的线路。6 6、区域电力网

3、：一般将电压在、区域电力网：一般将电压在、区域电力网：一般将电压在、区域电力网：一般将电压在110kV110kV以上，供电范围较广，输送功率较以上，供电范围较广，输送功率较以上，供电范围较广，输送功率较以上，供电范围较广，输送功率较大的电力网称为区域电力网。大的电力网称为区域电力网。大的电力网称为区域电力网。大的电力网称为区域电力网。7 7、地方电力网：电压在、地方电力网：电压在、地方电力网：电压在、地方电力网：电压在110kV110kV及以下，供电距离较短，输送功率较小的及以下，供电距离较短，输送功率较小的及以下，供电距离较短，输送功率较小的及以下，供电距离较短，输送功率较小的电力网称为地方

4、电力网。电力网称为地方电力网。电力网称为地方电力网。电力网称为地方电力网。8 8、配电网：电压在、配电网：电压在、配电网：电压在、配电网：电压在10kV10kV及其以下的电力网称为配电网。及其以下的电力网称为配电网。及其以下的电力网称为配电网。及其以下的电力网称为配电网。9 9、开式电力网：凡用户只能从单方向得到电能的电力网。开式电力网：凡用户只能从单方向得到电能的电力网。开式电力网：凡用户只能从单方向得到电能的电力网。开式电力网：凡用户只能从单方向得到电能的电力网。1010、闭式电力网：凡用户可以从两个或两个方向得到电能的电力网。、闭式电力网：凡用户可以从两个或两个方向得到电能的电力网。、闭

5、式电力网：凡用户可以从两个或两个方向得到电能的电力网。、闭式电力网：凡用户可以从两个或两个方向得到电能的电力网。1111、电力网分类：、电力网分类：、电力网分类：、电力网分类：（1 1）、低压电力网：电压在）、低压电力网：电压在）、低压电力网：电压在）、低压电力网：电压在1kV1kV及以下的电力网；及以下的电力网；及以下的电力网；及以下的电力网；（2 2）、高压电力网：电压在）、高压电力网：电压在）、高压电力网：电压在）、高压电力网：电压在1kV1kV到到到到330kV330kV之间的电力网；之间的电力网；之间的电力网；之间的电力网；（3 3）、超高压电力网：电压在）、超高压电力网：电压在）、

6、超高压电力网：电压在）、超高压电力网：电压在330kV330kV以上到以上到以上到以上到1000kV1000kV之间的电力网；之间的电力网；之间的电力网；之间的电力网；（4 4）、特高压电力网：电压在）、特高压电力网：电压在）、特高压电力网：电压在）、特高压电力网：电压在1000kV1000kV及以上的电力网。及以上的电力网。及以上的电力网。及以上的电力网。建立大型电力系统的优点建立大型电力系统的优点建立大型电力系统的优点建立大型电力系统的优点联合电力系统的优越性联合电力系统的优越性（1）、提高供电可靠性和电能质量；）、提高供电可靠性和电能质量；（2）、可减少系统的装机容量，提高设备利用率；）

7、、可减少系统的装机容量，提高设备利用率；（3）、便于安装大型机组，降低造价；）、便于安装大型机组，降低造价；（4）、充分利用各种动力资源，提高运行的经济性。）、充分利用各种动力资源，提高运行的经济性。发电厂的生产过程发电厂的生产过程一、火力发电厂一、火力发电厂1火电厂的燃料：煤炭、石油、天然气等。火电厂的燃料：煤炭、石油、天然气等。2能量转换过程：燃料的化学能能量转换过程：燃料的化学能热能热能机械能机械能电能。电能。3分类：汽轮机发电厂、蒸汽机发电厂、内燃机发电厂等。分类：汽轮机发电厂、蒸汽机发电厂、内燃机发电厂等。4火电厂的组成：火电厂的组成：燃烧系统（锅炉）：燃料燃烧系统（锅炉）：燃料灰渣

8、，风（空气）灰渣，风（空气）烟气烟气电力系统：发电机、变压器、输电线路等。电力系统：发电机、变压器、输电线路等。5火电厂的生产过程（见火电厂的生产过程（见图图1-3）汽水系统（汽轮机）：水汽水系统（汽轮机）：水 蒸汽、循环水（冷水蒸汽、循环水（冷水 热水）热水）图图1-3凝气式火电厂生产过程示意图凝气式火电厂生产过程示意图 6火电厂是我国目前最主要的电源，比例大于火电厂是我国目前最主要的电源，比例大于75%。发电厂的生产过程发电厂的生产过程江苏谏壁发电厂江苏谏壁发电厂 7火力发电存在的问题火力发电存在的问题8今后火电建设的重点今后火电建设的重点采用高参数、大容量、高效率的设备。采用高参数、大容

9、量、高效率的设备。开发清洁煤燃烧发电、天然气蒸汽联合循环发电。开发清洁煤燃烧发电、天然气蒸汽联合循环发电。鼓励热电联产。鼓励热电联产。加强煤炭基地的矿口电厂建设。加强煤炭基地的矿口电厂建设。安全问题：采矿和运输中的安全性灾难等安全问题：采矿和运输中的安全性灾难等。环境问题：酸雨、温室效应、可吸入颗粒物等。环境问题：酸雨、温室效应、可吸入颗粒物等。效率问题：凝汽式火电厂效率为效率问题：凝汽式火电厂效率为40%，热电厂为，热电厂为60%70%。张家口发电总厂张家口发电总厂浙江北仑发电厂浙江北仑发电厂 发电厂的生产过程发电厂的生产过程二、水力发电厂二、水力发电厂1水电厂的能量转换过程：水的位能水电厂

10、的能量转换过程：水的位能机械能机械能电能。电能。2水电厂的分类水电厂的分类堤坝式水电厂堤坝式水电厂引水式水电厂引水式水电厂抽水蓄能电站抽水蓄能电站坝后式：如三门峡、刘家峡、丹江口、三峡水电站坝后式：如三门峡、刘家峡、丹江口、三峡水电站河床式：如葛洲坝水电站河床式：如葛洲坝水电站 3水电厂的组成：水库、水轮机、电力系统水电厂的组成：水库、水轮机、电力系统发电厂的生产过程发电厂的生产过程4水电厂的生产过程（见图水电厂的生产过程（见图1-4）图图1-4堤坝式水电厂生产过程示意图堤坝式水电厂生产过程示意图6水电厂是我国目前最重要的电源之一，比例大于水电厂是我国目前最重要的电源之一，比例大于10%。葛洲

11、坝水电站葛洲坝水电站 南美伊泰普水电站南美伊泰普水电站 长江三峡水电站长江三峡水电站 广州抽水蓄能电站广州抽水蓄能电站 7水力发电的优点水力发电的优点是最干净的能源之一。是最干净的能源之一。是最廉价的能源之一：无需燃料、无环境污染、生产效率是最廉价的能源之一：无需燃料、无环境污染、生产效率高、发电成本低、运行维护简单。高、发电成本低、运行维护简单。综合水利工程：可同时解决发电、防洪、灌溉、航运、水综合水利工程：可同时解决发电、防洪、灌溉、航运、水产养殖等问题。产养殖等问题。特殊的水电厂：抽水蓄能电厂，起特殊的水电厂：抽水蓄能电厂，起“削峰填谷削峰填谷”作用。作用。发电厂的生产过程发电厂的生产过

12、程8水力发电存在的问题水力发电存在的问题发电厂的生产过程发电厂的生产过程建设问题：投资大、工期长，存在库区移民、淹没耕地、破建设问题：投资大、工期长，存在库区移民、淹没耕地、破坏人文景观、破坏自然生态平衡等问题。坏人文景观、破坏自然生态平衡等问题。运行问题：发电量受气象、水文、季节水量变化的影响较大，运行问题：发电量受气象、水文、季节水量变化的影响较大，分丰水期和枯水期，出力不稳定，增加电力系统运行的复杂分丰水期和枯水期，出力不稳定，增加电力系统运行的复杂性。性。三、核电厂三、核电厂1核电厂的能量转换过程：核燃料的裂变能核电厂的能量转换过程：核燃料的裂变能热能热能机械机械能能电能。电能。2核电

13、厂的组成：核反应堆、汽水系统（汽轮机）、电力核电厂的组成：核反应堆、汽水系统（汽轮机）、电力系统系统发电厂的生产过程发电厂的生产过程 3核反应堆的分类：轻水堆（包括沸水堆和压水堆）、重水核反应堆的分类：轻水堆（包括沸水堆和压水堆）、重水堆和石墨冷气堆等。堆和石墨冷气堆等。轻水堆核电厂的生产过程示意图如轻水堆核电厂的生产过程示意图如图图1-5所示所示。图图1-5轻水碓核电厂生产过程示意图轻水碓核电厂生产过程示意图a）沸水碓）沸水碓b）压水碓）压水碓热力系统由单回热力系统由单回路构成，有可能路构成，有可能使汽轮机等设备使汽轮机等设备受放射性污染受放射性污染由双回路系统构成，由双回路系统构成，两个回

14、路各自独立循两个回路各自独立循环，不会造成设备的环，不会造成设备的放射性污染。放射性污染。4核电厂是我国目前最重要的电源之一，比例大于核电厂是我国目前最重要的电源之一，比例大于10%。秦山核电站秦山核电站 大亚湾核电站大亚湾核电站 发电厂的生产过程发电厂的生产过程5核电迅速发展的原因核电迅速发展的原因核电是一种新型的巨大能源。核电是一种新型的巨大能源。煤、石油等火电燃料储量有限，不可再生。煤、石油等火电燃料储量有限，不可再生。发达国家的水资源已基本殆尽。发达国家的水资源已基本殆尽。一些资源贫乏国家一些资源贫乏国家“能源危机能源危机”，不得不发展核电。，不得不发展核电。6.核能发电的优缺点核能发

15、电的优缺点节省大量煤炭、石油等燃料，避免燃料运输。节省大量煤炭、石油等燃料，避免燃料运输。不需空气助燃，可建在地下、水下、山洞或空气稀薄地区。不需空气助燃，可建在地下、水下、山洞或空气稀薄地区。发电厂的生产过程发电厂的生产过程比火电厂造价高，但发电成本低比火电厂造价高，但发电成本低30%50%，且规模越大，且规模越大越合算。越合算。存在问题：放射性污染。存在问题：放射性污染。四、其它新能源发电四、其它新能源发电1太阳能发电：太阳光能或太阳热能太阳能发电：太阳光能或太阳热能电能电能太阳能发电系统的组成太阳能发电系统的组成太阳能发电的优点太阳能发电的优点u是一种取之不尽、用之不竭的廉价能源。是一种

16、取之不尽、用之不竭的廉价能源。u不需要燃料、生产成本低、不产生污染不需要燃料、生产成本低、不产生污染u受季节、昼夜、地理和气象条件的影响较大受季节、昼夜、地理和气象条件的影响较大。发电厂的生产过程发电厂的生产过程太阳能光伏电源在西部地区应用广泛。（青海、新疆）太阳能光伏电源在西部地区应用广泛。（青海、新疆）我国首座太阳能发电厂我国首座太阳能发电厂：2005年年10月月29日在南京江宁发日在南京江宁发电成功，发电量只有电成功，发电量只有70kW。2风力发电：风力的动能风力发电：风力的动能机械能机械能电能电能风力发电的优点风力发电的优点西部地区的风能资源占全国的西部地区的风能资源占全国的50%以上

17、以上。（青海、甘肃、。（青海、甘肃、新疆、内蒙、云南、西藏等）新疆、内蒙、云南、西藏等）新疆达板城风电厂新疆达板城风电厂u是一种取之不尽、用之不竭的自然能源。是一种取之不尽、用之不竭的自然能源。u不需要燃料、没有污染、运行成本低。不需要燃料、没有污染、运行成本低。u有一定的随机性和不稳定性，因此必须配有蓄能装置。有一定的随机性和不稳定性，因此必须配有蓄能装置。1.2 发电厂的生产过程发电厂的生产过程3地热发电：地热能地热发电：地热能电能电能电能生产过程：与火电厂相似，用地热井取代锅炉设备电能生产过程：与火电厂相似，用地热井取代锅炉设备。地热资源的开发利用在西部地区已取得了良好的效益。地热资源的

18、开发利用在西部地区已取得了良好的效益。西藏羊八井电厂西藏羊八井电厂4潮汐发电：海水涨潮或落潮的动能或势能潮汐发电：海水涨潮或落潮的动能或势能电能电能。潮汐发电示意图潮汐发电示意图江厦潮汐电站江厦潮汐电站 法国郎斯潮汐电站法国郎斯潮汐电站我国正在运行发电的潮汐电站共有我国正在运行发电的潮汐电站共有8座（浙江座（浙江4座，山东、座，山东、江苏、广西、福建各江苏、广西、福建各1座）座）5新能源发电的优缺点新能源发电的优缺点太阳能、风能、地热能、潮汐能等新能源都属于清洁、廉太阳能、风能、地热能、潮汐能等新能源都属于清洁、廉价和可再生能源，是未来的能源主要形式。价和可再生能源，是未来的能源主要形式。其他

19、新能源：燃料电池、垃圾燃料、核聚变能、生物质能其他新能源：燃料电池、垃圾燃料、核聚变能、生物质能等。等。太阳能、风能发电容量小，分散性大，属于分布式能源，太阳能、风能发电容量小，分散性大，属于分布式能源，互联后在运行安全和管理方面存在很多问题。互联后在运行安全和管理方面存在很多问题。发电厂的生产过程发电厂的生产过程 电力系统元件参数和等值电路电力系统元件参数和等值电路 二、输电线路的参数计算及等值电路二、输电线路的参数计算及等值电路二、输电线路的参数计算及等值电路二、输电线路的参数计算及等值电路1输电线路的参数计算输电线路的参数计算电阻：电阻：单根导线的直流电阻为：单根导线的直流电阻为：导线的

20、交流电阻比直流电阻增大导线的交流电阻比直流电阻增大0.2%1%，主要是因为：，主要是因为：F应考虑集肤效应和邻近效应的影响；应考虑集肤效应和邻近效应的影响；F导线为多股绞线，使每股导线的实际长度比线路长度大导线为多股绞线，使每股导线的实际长度比线路长度大;F导线的额定截面（即标称截面）一般略大于实际截面。导线的额定截面（即标称截面）一般略大于实际截面。通常取通常取 ;电力系统元件参数和等值电路电力系统元件参数和等值电路电抗：电抗：每相导线单位长度的等值电抗为：每相导线单位长度的等值电抗为：式中，式中，r为相对磁导率，铜和铝的为相对磁导率，铜和铝的;r为导线半径（为导线半径（m）；）；Sav为三

21、相导线的线间几何均距（为三相导线的线间几何均距（m）。）。通常架空线路的电抗值在通常架空线路的电抗值在0.4/km左右左右电力系统元件参数和等值电路电力系统元件参数和等值电路注意：注意：为了使三相导线的为了使三相导线的电气参数对称，应将输电电气参数对称，应将输电线路的各相导线进行换位，线路的各相导线进行换位，如图如图3-15所示。所示。图图3-14三相导线的布置方式三相导线的布置方式a）等边三角形布置）等边三角形布置b）水平等距布置）水平等距布置图图3-15一次整循环换位一次整循环换位若三相导线等边三角形若三相导线等边三角形排列，则排列，则若三相导线水平等距离若三相导线水平等距离排列，则排列，

22、则电力系统元件参数和等值电路电力系统元件参数和等值电路电纳：电纳：每相导线单位长度的等值电容（每相导线单位长度的等值电容（F/km）为：）为：则单位长度的电纳（则单位长度的电纳（S/km）为：）为：一般架空线路一般架空线路b1的值为的值为S/km左右，则左右，则电导：电导：电导参数是反映沿线路绝缘子表面的泄露电流和导电导参数是反映沿线路绝缘子表面的泄露电流和导线周围空气电离产生的电晕现象而产生的有功功率损耗线周围空气电离产生的电晕现象而产生的有功功率损耗 。说明：说明：通常架空线路的绝缘良好，泄露电流很小，可以忽略不计。通常架空线路的绝缘良好，泄露电流很小，可以忽略不计。电力系统元件参数和等值

23、电路电力系统元件参数和等值电路电晕现象：电晕现象：在架空线路带有高电压的情况下，当导线表面的在架空线路带有高电压的情况下，当导线表面的电场强度超过空气的击穿强度时，导线周围的空气被电离而电场强度超过空气的击穿强度时，导线周围的空气被电离而产生局部放电的现象。产生局部放电的现象。当线路电压高于当线路电压高于电晕临界电压电晕临界电压时，将出现电晕损耗，与时，将出现电晕损耗，与电晕相对应的导线单位长度的等值电导（电晕相对应的导线单位长度的等值电导（S/km）为：）为：因此，因此，式中，式中，为实测线路单位长度的电晕损耗功率（为实测线路单位长度的电晕损耗功率（kW/km）。）。注意：注意：通常由于线路

24、泄漏电流很小，而电晕损耗在设计线路通常由于线路泄漏电流很小，而电晕损耗在设计线路时已经采取措施加以限制，故在电力网的电气计算中，近似时已经采取措施加以限制，故在电力网的电气计算中，近似认为认为 。在设计架空线路时依据电晕临界电压规定了在设计架空线路时依据电晕临界电压规定了不需要验算电晕的不需要验算电晕的导线最小外径：导线最小外径：110kV导导线外径不应小于线外径不应小于9.6mm；220kV导线外径不导线外径不应小于应小于21.3mm；60kV及以下的导线不必验及以下的导线不必验算电晕临界电压；算电晕临界电压；220kV以上的超高压输电以上的超高压输电线，采用分裂导线或扩径导线以增大每相导线

25、，采用分裂导线或扩径导线以增大每相导线的等值半径，提高电晕临界电压线的等值半径，提高电晕临界电压电力系统元件参数和等效电路电力系统元件参数和等效电路2输电线路的等效电路输电线路的等效电路一字型等效电路一字型等效电路：用于长度不超过用于长度不超过100km的架空线路（的架空线路（35kV及以下）和线及以下）和线路不长的电缆线路（路不长的电缆线路（10kV及以下）。及以下）。型或型或T型等效电路：型等效电路：（110220kV）和）和长度不超过长度不超过100km的电缆线路（的电缆线路（10kV以上）。以上）。用于长度为用于长度为100300km的架空线路的架空线路图图3-16一字型等效电路一字型

26、等效电路图图3-17型或型或T型等效电路型等效电路a）型型b）T型型用电设备的额定电压：用电设备的额定电压：用电设备的额定电压：用电设备的额定电压：与同级电网的额定电压相同。与同级电网的额定电压相同。与同级电网的额定电压相同。与同级电网的额定电压相同。发电机的额定电压：发电机的额定电压：发电机的额定电压：发电机的额定电压：比比比比同级电网的额定电压高同级电网的额定电压高同级电网的额定电压高同级电网的额定电压高出出出出5%5%，用于补偿线路上，用于补偿线路上，用于补偿线路上，用于补偿线路上的电压损失。的电压损失。的电压损失。的电压损失。电力系统的电压与电能质量电力系统的电压与电能质量一、电力系统

27、的额定电压一、电力系统的额定电压电力网的额定电压：电力网的额定电压：电力网的额定电压：电力网的额定电压：我国高压电网的额定电压等级有我国高压电网的额定电压等级有我国高压电网的额定电压等级有我国高压电网的额定电压等级有3kV3kV、6kV6kV、10kV10kV、35kV35kV、63kV63kV、110kV110kV、220kV220kV、330kV330kV、500kV500kV、1000kV1000kV等。等。等。等。图图1-6供电线路上的电压变化示意图供电线路上的电压变化示意图图图1-6为供电线路上的为供电线路上的电压变化示意图。电压变化示意图。电力系统的电压与电能质量电力系统的电压与电

28、能质量二、电压等级的选择二、电压等级的选择220kV及以上：及以上：用于大型电力系统的主干线。用于大型电力系统的主干线。110kV：用于中小型电力系统的主干线。用于中小型电力系统的主干线。35kV：用于大型工业企业内部电力网。用于大型工业企业内部电力网。10kV：常用的高压配电电压，当常用的高压配电电压，当6kV高压用电设备较多时，高压用电设备较多时，也可考虑用也可考虑用6kV配电。配电。3kV：仅限于工业企业内部采用仅限于工业企业内部采用。380/220V：工业企业内部的低压配电电压。工业企业内部的低压配电电压。电力网的额定电压、传输功率和传输距离之间的关系见表电力网的额定电压、传输功率和传

29、输距离之间的关系见表1-2 我国电力系统中性点有三种运行方式：我国电力系统中性点有三种运行方式：我国电力系统中性点有三种运行方式：我国电力系统中性点有三种运行方式：二、中性点不接地的电力系统二、中性点不接地的电力系统正常运行时，系统的三相电压对称，三相导线对地电容电流也对称正常运行时，系统的三相电压对称，三相导线对地电容电流也对称正常运行时，系统的三相电压对称，三相导线对地电容电流也对称正常运行时，系统的三相电压对称，三相导线对地电容电流也对称。l l中性点不接地中性点不接地中性点不接地中性点不接地l l中性点经消弧线圈接地中性点经消弧线圈接地中性点经消弧线圈接地中性点经消弧线圈接地l l中性

30、点直接接地中性点直接接地中性点直接接地中性点直接接地电力系统中性点运行方式电力系统中性点运行方式 小电流接地系统小电流接地系统大电流接地系统大电流接地系统一、概述一、概述特点特点特点特点中性点不接地系统发生单相接地故障时，线电压不变，而中性点不接地系统发生单相接地故障时，线电压不变，而非故障相对地电压升高到原来相电压的非故障相对地电压升高到原来相电压的倍倍。单相接地电流等于正常时单相对地电容电流的单相接地电流等于正常时单相对地电容电流的3倍。倍。电力系统中性点运行方式电力系统中性点运行方式 绝缘投资大。绝缘投资大。单相故障时，非故障相对地电压升为相电压单相故障时，非故障相对地电压升为相电压的的

31、倍，为确保设备的绝缘安全，系统相对地绝缘按线电压倍，为确保设备的绝缘安全，系统相对地绝缘按线电压设计，中性点绝缘按相电压设计。设计，中性点绝缘按相电压设计。单相接地电流小于单相接地电流小于单相接地电流小于单相接地电流小于30A30A的的的的310kV310kV电力网；电力网；电力网；电力网；单相接地电流小于单相接地电流小于单相接地电流小于单相接地电流小于10A10A的的的的35kV35kV电力网。电力网。电力网。电力网。运行可靠性高。运行可靠性高。发生单相故障时，电力网的线电压仍然对称，发生单相故障时，电力网的线电压仍然对称，用户的三相用电设备仍能照常运行一段时间。但运行时间不能太用户的三相用

32、电设备仍能照常运行一段时间。但运行时间不能太长，以免另一相又发生接地故障时形成两相接地短路长，以免另一相又发生接地故障时形成两相接地短路。优点优点优点优点缺点缺点缺点缺点适用范围适用范围适用范围适用范围当中性点不接地系统的单相接地电流较大时，将产生间歇当中性点不接地系统的单相接地电流较大时，将产生间歇性电弧而引起弧光接地过电压，甚至发展成多相短路。为此，性电弧而引起弧光接地过电压，甚至发展成多相短路。为此，可采用中性点经消弧线圈接地的方式，如图可采用中性点经消弧线圈接地的方式，如图1-9所示所示。电力系统中性点运行方式电力系统中性点运行方式 三、中性点经消弧线圈接地的电力系统三、中性点经消弧线

33、圈接地的电力系统 图图1-9中性点经消弧线圈接地系统发生单相接地故障时的电路图和相量图中性点经消弧线圈接地系统发生单相接地故障时的电路图和相量图a）电路图）电路图b）相量图）相量图消弧线圈消弧线圈特点：特点：特点：特点：运行可靠性高，但绝缘投资大。运行可靠性高，但绝缘投资大。运行可靠性高，但绝缘投资大。运行可靠性高，但绝缘投资大。适用范围：适用范围：适用范围：适用范围：单相接地电流大于单相接地电流大于单相接地电流大于单相接地电流大于30A30A的的的的310kV310kV电力网；电力网；电力网；电力网；单相接地电流大于单相接地电流大于单相接地电流大于单相接地电流大于10A10A的的的的35kV

34、35kV电力网。电力网。电力网。电力网。电力系统中性点运行方式电力系统中性点运行方式 在电力系统中一般采在电力系统中一般采用过补偿运行方式用过补偿运行方式消弧线圈的补偿方式消弧线圈的补偿方式消弧线圈的补偿方式消弧线圈的补偿方式全补偿全补偿全补偿全补偿:欠补偿欠补偿欠补偿欠补偿:过补偿过补偿过补偿过补偿:特点：特点：特点：特点：中性点始终保持零电位。中性点始终保持零电位。中性点始终保持零电位。中性点始终保持零电位。优点优点优点优点节约绝缘投资。节约绝缘投资。发生发生单相短路时，非故障相对单相短路时，非故障相对地电压不变，电气设备绝地电压不变，电气设备绝缘水平可按相电压考虑。缘水平可按相电压考虑。

35、因此，我国因此，我国110kV及以上及以上的电力系统基本上都采用的电力系统基本上都采用中性点直接接地的方式中性点直接接地的方式。电力系统中性点运行方式电力系统中性点运行方式 四、中性点直接接地的电力系统四、中性点直接接地的电力系统 图图1-10中性点直接接地系统的电力系统示意图中性点直接接地系统的电力系统示意图针对缺点应采取的措施针对缺点应采取的措施针对缺点应采取的措施针对缺点应采取的措施加装自动重合闸装置，以提高供电可靠性。加装自动重合闸装置，以提高供电可靠性。适用范围适用范围适用范围适用范围110kV及以上电网和及以上电网和380/220V电力网。电力网。说明：说明：110kV及以上电网采

36、用中性点直接接地方式是为了降低及以上电网采用中性点直接接地方式是为了降低工程造价，而在工程造价，而在380/220V低压电网中是为了保证人身安全。低压电网中是为了保证人身安全。缺点缺点缺点缺点供电可靠性不高。供电可靠性不高。单相短路时，接地相短路电流很大，单相短路时，接地相短路电流很大，保护装置迅速跳闸，因此系统不能继续运行。保护装置迅速跳闸，因此系统不能继续运行。电力系统中性点运行方式电力系统中性点运行方式 我国电网的发展历程中国，中国，中国，中国，19491949年前，电力工业发展缓慢，输电电压按具年前，电力工业发展缓慢，输电电压按具年前，电力工业发展缓慢，输电电压按具年前，电力工业发展缓

37、慢，输电电压按具体工程决定，电压等级繁多：体工程决定，电压等级繁多：体工程决定，电压等级繁多：体工程决定，电压等级繁多：vv19081908年建成年建成年建成年建成22kV22kV石龙坝水电站至昆明线路；石龙坝水电站至昆明线路；石龙坝水电站至昆明线路；石龙坝水电站至昆明线路；vv19211921年建成年建成年建成年建成33kV33kV石景山电厂至北京城的线路；石景山电厂至北京城的线路；石景山电厂至北京城的线路；石景山电厂至北京城的线路；vv19331933年建成抚顺电厂的年建成抚顺电厂的年建成抚顺电厂的年建成抚顺电厂的44kV44kV出线；出线；出线；出线；vv19341934年建成年建成年建

38、成年建成66kV66kV延边至老头沟线路；延边至老头沟线路；延边至老头沟线路；延边至老头沟线路；vv19351935年建成抚顺电厂至鞍山的年建成抚顺电厂至鞍山的年建成抚顺电厂至鞍山的年建成抚顺电厂至鞍山的154kV154kV线路；线路；线路；线路；vv19431943年建成年建成年建成年建成110kV110kV镜泊湖水电厂至延边线路。镜泊湖水电厂至延边线路。镜泊湖水电厂至延边线路。镜泊湖水电厂至延边线路。我国电网的发展历程中国，中国，1949年新中国成立后，按电网年新中国成立后，按电网发展统一电压等级，逐渐形成经济合理的电发展统一电压等级，逐渐形成经济合理的电压等级系列：压等级系列：vv195

39、2年，用自主技术建设了年，用自主技术建设了110kV输电线路，输电线路，逐渐形成京津唐逐渐形成京津唐110kV输电网。输电网。vv1954年，建成丰满至李石寨年，建成丰满至李石寨220kV输电线路，输电线路，随后继续建设辽宁电厂至李石寨，阜新电厂随后继续建设辽宁电厂至李石寨，阜新电厂至青堆子等至青堆子等220kV线路，迅速形成东北电网线路，迅速形成东北电网220kV骨干网架。骨干网架。vv19721972年建成年建成年建成年建成330kV330kV刘家峡刘家峡刘家峡刘家峡关中输电线路，全长关中输电线路，全长关中输电线路，全长关中输电线路，全长534km534km，随后逐渐形成西北电网，随后逐渐

40、形成西北电网，随后逐渐形成西北电网，随后逐渐形成西北电网330kV330kV骨干网架。骨干网架。骨干网架。骨干网架。vv19811981年建成年建成年建成年建成500kV500kV姚孟姚孟姚孟姚孟武昌输电线路，全长武昌输电线路，全长武昌输电线路，全长武昌输电线路，全长595km595km。为适应葛洲坝水电厂送出工程的需要，。为适应葛洲坝水电厂送出工程的需要，。为适应葛洲坝水电厂送出工程的需要，。为适应葛洲坝水电厂送出工程的需要，19831983年又建成葛洲坝年又建成葛洲坝年又建成葛洲坝年又建成葛洲坝-武昌和葛洲坝武昌和葛洲坝武昌和葛洲坝武昌和葛洲坝-双河两回双河两回双河两回双河两回500kV5

41、00kV线路，开始形成华中电网线路，开始形成华中电网线路，开始形成华中电网线路，开始形成华中电网500kV500kV骨干网架。骨干网架。骨干网架。骨干网架。vv19891989年建成年建成年建成年建成500kV500kV葛洲坝葛洲坝葛洲坝葛洲坝-上海高压直流输电线，上海高压直流输电线，上海高压直流输电线，上海高压直流输电线，实现了华中实现了华中实现了华中实现了华中-华东两大区的直流联网。华东两大区的直流联网。华东两大区的直流联网。华东两大区的直流联网。我国电网的发展历程vv2005年年9月，中国在西北地区（青海官厅月，中国在西北地区（青海官厅兰州东）建成了一条兰州东）建成了一条750kV输电线

42、路，长度输电线路，长度为为140.7km。输、变电设备，除。输、变电设备，除GIS外，全外，全部为国产。部为国产。我国电网的发展历程vv2008年年12月，晋东南月，晋东南南阳南阳荆门荆门1000KV特高压交流试验示范工程是我国首特高压交流试验示范工程是我国首条跨区域特高压交流输电线路，始于山西条跨区域特高压交流输电线路，始于山西长治晋东南变电站，经河南南阳开关站，长治晋东南变电站，经河南南阳开关站，止于湖北荆门变电站。止于湖北荆门变电站。1000kV晋东南南阳荆门特高压交流试验示范工程1000kV晋东南南阳荆门特高压交流试验示范工程1000kV1000kV晋东南晋东南南阳南阳荆门特高压交流试

43、验示范荆门特高压交流试验示范工程起于山西晋东南（长治）变电站，经河南南工程起于山西晋东南（长治）变电站，经河南南阳开关站，止于湖北荆门变电站。全线单回路架阳开关站，止于湖北荆门变电站。全线单回路架设，全长设，全长640640公里，跨越黄河和汉江。变电容量公里，跨越黄河和汉江。变电容量600600万千伏安。系统标称电压万千伏安。系统标称电压10001000千伏，最高运行千伏，最高运行电压电压11001100千伏。千伏。工程于工程于20062006年年8 8月取得国家发展和改革委员会下达月取得国家发展和改革委员会下达的项目核准批复文件，同年底开工建设，的项目核准批复文件，同年底开工建设，20082

44、008年年1212月全面竣工，月全面竣工，1212月月3030日完成系统调试投入试运日完成系统调试投入试运行，行，20092009年年1 1月月6 6日日2222时完成时完成168168小时试运行投入商小时试运行投入商业运行，目前运行情况良好。业运行，目前运行情况良好。特高压输电的优点提高输送容量提高输送容量缩短电气距离提高稳定极限缩短电气距离提高稳定极限降低线路损耗降低线路损耗减少工程投资减少工程投资提高单位走廊输电能力节省走廊面积提高单位走廊输电能力节省走廊面积改善电网结构降低短路电流改善电网结构降低短路电流加强联网能力加强联网能力特高压输电的优点提高输送容量提高输送容量交流线路的自然功率

45、是表征其送电能力的一项指标，其计算公式如下：交流线路的自然功率是表征其送电能力的一项指标，其计算公式如下：交流线路的自然功率是表征其送电能力的一项指标，其计算公式如下：交流线路的自然功率是表征其送电能力的一项指标，其计算公式如下：一回一回一回一回1000kV1000kV特高压输电线路的自然功率接近特高压输电线路的自然功率接近特高压输电线路的自然功率接近特高压输电线路的自然功率接近500500万千万千万千万千瓦，约为瓦，约为瓦，约为瓦，约为500kV500kV输电线路的输电线路的输电线路的输电线路的五倍五倍五倍五倍左右。左右。左右。左右。800kV800kV800kV800kV直流特高压直流特高

46、压直流特高压直流特高压输电能力可达到输电能力可达到输电能力可达到输电能力可达到640640万千瓦，是万千瓦，是万千瓦，是万千瓦，是500kV500kV高压直流的高压直流的高压直流的高压直流的2.12.1倍，倍，倍，倍，是是是是620kV620kV高压直流的高压直流的高压直流的高压直流的1.71.7倍倍倍倍.特高压输电的优点提高输送容量提高输送容量单单单单 回回回回 线线线线 路路路路 的的的的 输输输输 送送送送 能能能能 力力力力特高压输电的优点缩短电气距离缩短电气距离 提高稳定极限提高稳定极限交流线路的输送功率可按下式计算：交流线路的输送功率可按下式计算：交流线路的输送功率可按下式计算：交

47、流线路的输送功率可按下式计算：10001000千伏线路的电气距离相当于同长度千伏线路的电气距离相当于同长度千伏线路的电气距离相当于同长度千伏线路的电气距离相当于同长度500500千伏线路的千伏线路的千伏线路的千伏线路的1/41/41/51/5。换句。换句。换句。换句话说，在输送相同功率的情况下，话说，在输送相同功率的情况下，话说，在输送相同功率的情况下，话说，在输送相同功率的情况下，1000kV1000kV特高压输电线路的最远送电距特高压输电线路的最远送电距特高压输电线路的最远送电距特高压输电线路的最远送电距离约为离约为离约为离约为500kV500kV线路的线路的线路的线路的4 4倍。倍。倍。

48、倍。采用采用采用采用800kV800kV直流输电技术使超远距离的送电成为可能，经济输电距离可直流输电技术使超远距离的送电成为可能，经济输电距离可直流输电技术使超远距离的送电成为可能，经济输电距离可直流输电技术使超远距离的送电成为可能，经济输电距离可以达到以达到以达到以达到2500km2500km及以上。及以上。及以上。及以上。特高压输电的优点减少工程投资减少工程投资1000kV1000kV交流输电方案的单位输送容量综合交流输电方案的单位输送容量综合交流输电方案的单位输送容量综合交流输电方案的单位输送容量综合造价约为造价约为造价约为造价约为500kV500kV输电方案的四分之三。输电方案的四分之

49、三。输电方案的四分之三。输电方案的四分之三。800kV800kV直流输电方案的单位输送容量综合直流输电方案的单位输送容量综合直流输电方案的单位输送容量综合直流输电方案的单位输送容量综合造价也约为造价也约为造价也约为造价也约为500kV500kV直流输电方案的四分之直流输电方案的四分之直流输电方案的四分之直流输电方案的四分之三。三。三。三。特高压输电的优点提高单位走廊输电能力节省走廊面积提高单位走廊输电能力节省走廊面积交流特高压：同塔双回和猫头塔单回线路的走廊宽度交流特高压：同塔双回和猫头塔单回线路的走廊宽度交流特高压：同塔双回和猫头塔单回线路的走廊宽度交流特高压：同塔双回和猫头塔单回线路的走廊

50、宽度分别为分别为分别为分别为7575米和米和米和米和8181米，单位走廊输送能力分别为米，单位走廊输送能力分别为米，单位走廊输送能力分别为米，单位走廊输送能力分别为13.313.3万万万万千瓦千瓦千瓦千瓦/米和米和米和米和6.26.2万千瓦万千瓦万千瓦万千瓦/米，约为同类型米，约为同类型米，约为同类型米，约为同类型500kV500kV线路的三线路的三线路的三线路的三倍。倍。倍。倍。直流特高压：直流特高压：直流特高压：直流特高压：800kV800kV、640640万千瓦直流输电方案的线万千瓦直流输电方案的线万千瓦直流输电方案的线万千瓦直流输电方案的线路走廊约路走廊约路走廊约路走廊约7676米，单