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        講講電力系統介紹

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        講講電力系統介紹

        發布日期:2019-02-20 作者: 點擊:

        貴州電力維護講講電力系統介紹

        貴州電力維護

        一、電力系統的構成

        一個完整的電力系統由分布各地的各種類型的發電廠、升壓和降壓變電所、輸電線路及電力用戶組成,它們分別完成電能的生產、電壓變換、電能的輸配及使用。

        電力系統運行特點:

        電能不能大量存儲;各環節組成的統一整體不可分割;過渡過程非常迅速(百分之幾秒到十分之幾秒);電力系統的地區性特點較強;對電能質量的要求頗為嚴格;與國民經濟各部門和人民生活關系極其密切。

        電網電壓是有等級的,電網的額定電壓等級是根據國民經濟發展的需要、技術經濟的合理性以及電氣設備的制造水平等因素,經全面分析論證,由國家統一制定和頒布的。

        1.用電設備

        用電設備的額定電壓和電網的額定電壓一致。實際上,由于電網中有電壓損失,致使各點實際電壓偏離額定值。為了保證用電設備的良好運行,國家對各級電網電壓的偏差均有嚴格規定。顯然,用電設備應具有比電網電壓允許偏差更寬的正常工作電壓范圍。

        2.發電機

        發電機的額定電壓一般比同級電網額定電壓高出5%,用于補償電網上的電壓損失。

        3.變壓器

        變壓器的額定電壓分為一次和二次繞組。對于一次繞組,當變壓器接于電網末端時,性質上等同于電網上的一個負荷(如工廠降壓變壓器),故其額定電壓與電網一致,當變壓器接于發電機引出端時(如發電廠升壓變壓器),則其額定電壓應與發電機額定電壓相同。對于二次繞組,額定電壓是指空載電壓,考慮到變壓器承載時自身電壓損失(5%),變壓器二次繞組額定電壓應比電網額定電壓高5%,當二次側輸電距離較長時,還應考慮到線路電壓損失(5%),此時, 二次繞組額定電壓應比電網額定電壓高10%。

        二、電力系統的額定電壓

        電網電壓是有等級的,電網的額定電壓等級是根據國民經濟發展的需要、技術經濟的合理性以及電氣設備的制造水平等因素,經全面分析論證,由國家統一制定和頒布的。

        1.用電設備

        用電設備的額定電壓和電網的額定電壓一致。實際上,由于電網中有電壓損失,致使各點實際電壓偏離額定值。為了保證用電設備的良好運行,國家對各級電網電壓的偏差均有嚴格規定。顯然,用電設備應具有比電網電壓允許偏差更寬的正常工作電壓范圍。

        2.發電機

        發電機的額定電壓一般比同級電網額定電壓高出5%,用于補償電網上的電壓損失。

        3.變壓器

        變壓器的額定電壓分為一次和二次繞組。對于一次繞組,當變壓器接于電網末端時,性質上等同于電網上的一個負荷(如工廠降壓變壓器),故其額定電壓與電網一致,當變壓器接于發電機引出端時(如發電廠升壓變壓器),則其額定電壓應與發電機額定電壓相同。對于二次繞組,額定電壓是指空載電壓,考慮到變壓器承載時自身電壓損失(5%),變壓器二次繞組額定電壓應比電網額定電壓高5%,當二次側輸電距離較長時,還應考慮到線路電壓損失(5%),此時, 二次繞組額定電壓應比電網額定電壓高10%。

        三、電力系統的中性點運行方式

        在電力系統中,當變壓器或發電機的三相繞組為星形聯結時,其中性點可有兩種運行方式:中性點接地和中性點部接地。中性點直接接地系統稱為大電流接地系統,中性點不接地和中性點經消弧線圈(或電阻)接地的系統稱為小電流接地系統。中性點的運行方式主要取決于單相接地時電氣設備絕緣要求及供電可靠性。圖12列出了常用的中性點運行方式。圖中,電容C為輸電線路對地分布電容。

        中性點直接接地方式:當發生一相對地絕緣破壞時,即構成單相短路,供電中斷,可靠性降低。但是,該方式下非故障相對地電壓不變,電氣設備絕緣水平可按相電壓考慮。此外,在380/220V低壓供電系統中,線對地電壓為相電壓,可接入單相負荷。

        中性點不接地方式:當發生單相接地故障時,線電壓不變,而非故障相對地電壓升高到原來相電壓的3倍,供電不中斷,可靠性高。

        四、供電質量的主要指標

        決定用戶供電質量的指標為電壓、頻率和可靠性。

        1.電壓

        理想的供電電壓應該是幅值恒為額定值的三相對稱正弦電壓。由于供電系統存在阻抗、用電負荷的變化和用電負荷的性質等因素,實際供電電壓無論是在幅值上、波形上還是三相對稱性上都與理想電壓之間存在著偏差。

        1)電壓偏差:電壓偏差是指電網實際電壓與額定電壓之差,實際電壓偏高或偏低對用電設備的良好運行都有影響。

        2)電壓波動和閃變:電網電壓的均方根值隨時間的變化稱為電壓波動,由電壓波動引起的燈光閃爍對人眼腦的刺激效應稱為電壓閃變。當電弧爐等大容量沖擊性負荷運行時,劇烈變化的負荷電流將引起線路壓降的變化,從而導致電網發生電壓波動。

        3)高次諧波:當電網電壓波形發生非正弦畸變時,電壓中出現高次諧波。高次諧波的產生,除電力系統自身背景諧波外,在用戶方面主要由大功率變流設備、電弧爐等非線性用電設備所引起。高次諧波的存在降導致供電系統能耗增大、電氣設備絕緣老化加快,并且干擾自動化裝置和通信設施的正常工作。

        4)三相不對稱:三相電壓不對稱指三個相電壓的幅值和相位關系上存在偏差。三相不對稱主要由系統運行參數不對稱、三相用電負荷不對稱等因素引起。供電系統的不對稱運行,對用電設備及供配電系統都有危害,低壓系統的不對稱運行還會導致中性點偏移,從而危及人身和設備安全。

        2.頻率

        我國規定的電力系統標稱頻率(俗稱工頻)為50Hz,國際上標稱頻率有50Hz60Hz兩種。由電力系統供電的交流用電設備的工作頻率應與電力系統頻率相一致。為了達到某種特殊目的,有的用電設備需在其它頻率下工作,則可配以專用變頻電源供電,如高頻加熱、電動機變頻調速等。

        當電能供需不平衡時,系統頻率會偏離其標稱值。頻率偏差不僅影響用電設備的工作狀態、產品的產量和質量,更重要的影響到電力系統的穩定運行。

        用戶供電系統的電壓頻率是由電力系統保證的。我國國標規定,電力系統正常頻率偏差允許值為±0.2Hz,當系統容量較小時,偏差值可以放到±0.5Hz。

        3.可靠性

        可靠性即根據用電負荷的性質和突然中斷其供電在政治或經濟上造成損失和影響的程度,對用電設備提出的不允許中斷供電的要求。按照供電可靠性要求,用電負荷分為下列三級:

        1)一級負荷:突然停電將造成人身傷亡,或在經濟上造成重大損失,或在政治上造成重大不良影響者。如重要交通和通信樞紐用電負荷、重點企業中的重大設備和連續生產線、政治和外事活動中心等。

        2)二級負荷:突然停電將在經濟上造成較大損失,或在政治上造成不良影響者。如突然停電將造成主要設備損壞或大量產品報廢或大量減產的工廠用電負荷,交通和通信樞紐用電負荷,大量人員集中的公共場所等。

        3)三級負荷:不屬于一級和二級負荷者。

        五、電氣主接線方式

        主接線圖(亦稱原理接線圖)表示電能由電源分配給用戶的主要電路,圖中表示出所有的電氣設備及其聯接關系。

        1、母線制

        常用的母線制主要有三種:單母線制、單母線分段制和雙母線制,工廠供電系統一般不采用雙母線制。

        1)單母線

        單母線制如下圖所示,一般用于只有一回進線的情況。

        2)單母線分段制

        六、電力系統的穩定

        1)電力系統的靜態穩定是指電力系統受到小干擾后不發生非周期性失步,自動恢復到起始運行狀態。

        2)電力系統的暫態穩定是指系統在某種運行方式下突然受到大的擾動后,經過一個機電暫態過程達到新的穩定運行狀態或回到原來的穩定狀態。

        3)電力系統的動態穩定是指電力系統受到干擾后不發生振幅不斷增大的振蕩而失步。主要有:電力系統的低頻振蕩、機電耦合的次同步振蕩、同步電機的自激等。

        4)電力系統的電壓穩定是指電力系統維持負荷電壓于某一規定的運行極限之內的能力。它與電力系統中的電源配置、網絡結構及運行方式、負荷特性等因素有關。當發生電壓不穩定時,將導致電壓崩潰,造成大面積停電。

        5)頻率穩定是指電力系統維持系統頻率與某一規定的運行極限內的能力。當頻率低于某一臨界頻率,電源與負荷的平衡將遭到徹底破壞,一些機組相繼退出運行,造成大面積停電,也就是頻率崩潰。

        七、電力系統的負荷

        電力系統的負荷大致分為:同步電動機負荷;異步電動機負荷;電爐、電熱負荷;整流負荷;照明用電負荷;網絡損耗負荷等類型。

        1)有功負荷的頻率特性:

        同(異)步電動機的有功負荷:與頻率變化的關系比較復雜,與其所驅動的設備有關。

        當所驅動的設備是:球磨機、切削機床、往復式水泵、壓縮機、卷揚機等設備時,與頻率的一次方成正比。

        當所驅動的設備是:通風機、靜水頭阻力不大的循環水泵等設備時,與頻率的三次方成正比。

        當所驅動的設備是:靜水頭阻力很大的給水泵等設備時,與頻率的高次方成正比。

        電爐、電熱;整流;照明用電設備的有功負荷:與頻率變化基本上無關。

        網絡損耗的有功負荷:與頻率的平方成正比。

        2)有功負荷的電壓特性:

        同(異)步電動機的有功負荷:與電壓基本上無關(異步電動機滑差變化很?。?。

        電爐、電熱;整流;照明用電設備的有功負荷:與電壓的平方成正比(其中:照明用電負荷與電壓的1.6次方成正比,為簡化計算,近似為平方關系)。

        網絡損耗的有功負荷:與電壓的平方成反比(其中:變壓器的鐵損與電壓的平方成正比,因所占比例很小,可忽略)。

        3)無功負荷的電壓特性:

        異步電動機和變壓器是系統中無功功率主要消耗者,決定著系統的無功負荷的電壓特性。其無功損耗分為兩部分:勵磁無功功率與漏抗中消耗的無功功率。勵磁無功功率隨著電壓的降低而減小,漏抗中的無功損耗與電壓的平方成反比,隨著電壓的降低而增加。

        輸電線路中的無功損耗與電壓的平方成反比,而充電功率卻與電壓的平方成正比。

        照明、電阻、電爐等因為不消耗無功,所以沒有無功負荷電壓靜態特性。

        電力電容器的維護與運行管理

        電力電容器是一種靜止的無功補償設備。它的主要作用是向電力系統提供無功功率,提高功率因數。采用就地無功補償,可以減少輸電線路輸送電流,起到減少線路能量損耗和壓降,改善電能質量和提高設備利用率的重要作用?,F將電力電容器的維護和運行管理中一些問題,作一簡介,供參考。

        1電力電容器的保護

        (1)電容器組應采用適當保護措施,如采用平衡或差動繼電保護或采用瞬時作用過電流繼電保護,對于3.15kV及以上的電容器,必須在每個電容器上裝置單獨的熔斷器,熔斷器的額定電流應按熔絲的特性和接通時的涌流來選定,一般為1.5倍電容器的額定電流為宜,以防止電容器油箱爆炸。

        (2)除上述指出的保護形式外,在必要時還可以作下面的幾種保護:

        ①如果電壓升高是經常及長時間的,需采取措施使電壓升高不超過1.1倍額定電壓。

        ②用合適的電流自動開關進行保護,使電流升高不超過1.3倍額定電流。

        ③如果電容器同架空線聯接時,可用合適的避雷器來進行大氣過電壓保護。

        ④在高壓網絡中,短路電流超過20A時,并且短路電流的保護裝置或熔絲不能可靠地保護對地短路時,則應采用單相短路保護裝置。

        (3)正確選擇電容器組的保護方式,是確保電容器安全可靠運行的關鍵,但無論采用哪種保護方式,均應符合以下幾項要求:

        ①保護裝置應有足夠的靈敏度,不論電容器組中單臺電容器內部發生故障,還是部分元件損壞,保護裝置都能可靠地動作。

        ②能夠有選擇地切除故障電容器,或在電容器組電源全部斷開后,便于檢查出已損壞的電容器。

        ③在電容器停送電過程中及電力系統發生接地或其它故障時,保護裝置不能有誤動作。

        ④保護裝置應便于進行安裝、調整、試驗和運行維護。

        ⑤消耗電量要少,運行費用要低。

        (4)電容器不允許裝設自動重合閘裝置,相反應裝設無壓釋放自動跳閘裝置。主要是因電容器放電需要一定時間,當電容器組的開關跳閘后,如果馬上重合閘,電容器是來不及放電的,在電容器中就可能殘存著與重合閘電壓極性相反的電荷,這將使合閘瞬間產生很大的沖擊電流,從而造成電容器外殼膨脹、噴油甚至爆炸。

        2電力電容器的接通和斷開

        (1)電力電容器組在接通前應用兆歐表檢查放電網絡。

        (2)接通和斷開電容器組時,必須考慮以下幾點:

        ①當匯流排(母線)上的電壓超過1.1倍額定電壓Z大允許值時,禁止將電容器組接入電網。

        ②在電容器組自電網斷開后1min內不得重新接入,但自動重復接入情況除外。

        ③在接通和斷開電容器組時,要選用不能產生危險過電壓的斷路器,并且斷路器的額定電流不應低于1.3倍電容器組的額定電流。

        3電力電容器的放電

        (1)電容器每次從電網中斷開后,應該自動進行放電。其端電壓迅速降低,不論電容器額定電壓是多少,在電容器從電網上斷開30s后,其端電壓應不超過65V。

        (2)為了保護電容器組,自動放電裝置應裝在電容器斷路器的負荷側,并經常與電容器直接并聯(中間不準裝設斷路器、隔離開關和熔斷器等)。具有非專用放電裝置的電容器組,例如:對于高壓電容器用的電壓互感器,對于低壓電容器用的白熾燈泡,以及與電動機直接聯接的電容器組,可以不另裝放電裝置。使用燈泡時,為了延長燈泡的使用壽命,應適當地增加燈泡串聯數。

        (3)在接觸自電網斷開的電容器的導電部分前,即使電容器已經自動放電,還必須用絕緣的接地金屬桿,短接電容器的出線端,進行單獨放電。

        4運行中的電容器的維護和保養

        (1)電容器應有值班人員,應做好設備運行情況記錄。

        (2)對運行的電容器組的外觀巡視檢查,應按規程規定每天都要進行,如發現箱殼膨脹應停止使用,以免發生故障。

        (3)檢查電容器組每相負荷可用安培表進行。

        (4)電容器組投入時環境溫度不能低于-40℃,運行時環境溫度1小時,平均不超過+40℃,2小時平均不得超過+30℃,及一年平均不得超過+20℃。如超過時,應采用人工冷卻(安裝風扇)或將電容器組與電網斷開。

        (5)安裝地點的溫度檢查和電容器外殼上Z熱點溫度的檢查可以通過水銀溫度計等進行,并且做好溫度記錄(特別是夏季)。

        (6)電容器的工作電壓和電流,在使用時不得超過1.1倍額定電壓和1.3倍額定電流。

        (7)接上電容器后,將引起電網電壓升高,特別是負荷較輕時,在此種情況下,應將部分電容器或全部電容器從電網中斷開。

        (8)電容器套管和支持絕緣子表面應清潔、無破損、無放電痕跡,電容器外殼應清潔、不變形、無滲油,電容器和鐵架子上面不應積滿灰塵和其他臟東西。

        (9)必須仔細地注意接有電容器組的電氣線路上所有接觸處(通電匯流排、接地線、斷路器、熔斷器、開關等)的可靠性。因為在線路上一個接觸處出了故障,甚至螺母旋得不緊,都可能使電容器早期損壞和使整個設備發生事故。

        (10)如果電容器在運行一段時間后,需要進行耐壓試驗,則應按規定值進行試驗。

        (11)對電容器電容和熔絲的檢查,每個月不得少于一次。在一年內要測電容器的tg 23次,目的是檢查電容器的可靠情況,每次測量都應在額定電壓下或近于額定值的條件下進行。

        (12)由于繼電器動作而使電容器組的斷路器跳開,此時在未找出跳開的原因之前,不得重新合上。

        (13)在運行或運輸過程中如發現電容器外殼漏油,可以用錫鉛焊料釬焊的方法修理。

        5、電力電容器組倒閘操作時必須注意的事項

        (1)在正常情況下,全所停電操作時,應先斷開電容器組斷路器后,再拉開各路出線斷路器?;謴退碗姇r應與此順序相反。

        (2)事故情況下,全所無電后,必須將電容器組的斷路器斷開。

        (3)電容器組斷路器跳閘后不準強送電。保護熔絲熔斷后,未經查明原因之前,不準更換熔絲送電。

        (4)電容器組禁止帶電荷合閘。電容器組再次合閘時,必須在斷路器斷開3min之后才可進行。

        6、電容器在運行中的故障處理

        (1)當電容器噴油、爆炸著火時,應立即斷開電源,并用砂子或干式滅火器滅火。此類事故多是由于系統內、外過電壓,電容器內部嚴重故障所引起的。為了防止此類事故發生,要求單臺熔斷器熔絲規格必須匹配,熔斷器熔絲熔斷后要認真查找原因,電容器組不得使用重合閘,跳閘后不得強送電,以免造成更大損壞的事故。

        (2)電容器的斷路器跳閘,而分路熔斷器熔絲未熔斷。應對電容器放電3min后,再檢查斷路器、電流互感器、電力電纜及電容器外部等情況。若未發現異常,則可能是由于外部故障或母線電壓波動所致,并經檢查正常后,可以試投,否則應進一步對保護做全面的通電試驗。通過以上的檢查、試驗,若仍找不出原因,則應拆開電容器組,并逐臺進行檢查試驗。但在未查明原因之前,不得試投運。

        (3)當電容器的熔斷器熔絲熔斷時,應向值班調度員匯報,待取得同意后,再斷開電容器的斷路器。在切斷電源并對電容器放電后,先進行外部檢查,如套管的外部有無閃絡痕跡、外殼是否變形、漏油及接地裝置有無短路等,然后用絕緣搖表搖測極間及極對地的絕緣電阻值。如未發現故障跡象,可換好熔斷器熔絲后繼續投入運行。如經送電后熔斷器的熔絲仍熔斷,則應退出故障電容器,并恢復對其余部分的送電運行。

        7、處理故障電容器應注意的安全事項

        處理故障電容器應在斷開電容器的斷路器,拉開斷路器兩則的隔離開關,并對電容器組經放電電阻放電后進行。電容器組經放電電阻(放電變壓器或放電電壓互感器)放電以后,由于部分殘存電荷一時放不盡,仍應進行一次人工放電。放電時先將接地線接地端接好,再用接地棒多次對電容器放電,直至無放電火花及放電聲為止,然后將接地端固定好。由于故障電容器可能發生引線接觸不良、內部斷線或熔絲熔斷等,因此有部分電荷可能未放盡,所以檢修人員在接觸故障電容器之前,還應戴上絕緣手套,先用短路線將故障電容器兩極短接,然后方動手拆卸和更換。

        對于雙星形接線的電容器組的中性線上,以及多個電容器的串接線上,還應單獨進行放電。

        電容器在變電所各種設備中屬于可靠性比較薄弱的電器,它比同級電壓的其他設備的絕緣較為薄弱,內部元件發熱較多,而散熱情況又欠佳,內部故障機會較多,制造電力電容器內部材料的可燃物成分又大,所以運行中極易著火。因此,對電力電容器的運行應盡可能地創造良好的低溫和通風條件。

        8、電力電容器的修理

        (1)下面幾種故障,可以在安裝地方自行修理:

        ①箱殼上面的漏油,可用錫鉛焊料修補。

        ②套管焊縫處漏油,可用錫鉛焊料修補,但應注意烙鐵不能過熱,以免銀層脫焊。

        (2)電容器發生對地絕緣擊穿,電容器的損失角正切值增大,箱殼膨脹及開路等故障,需要在有專用修理電容器設備的工廠中才能進行修理。


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