電力系統(tǒng)概述

電力系統(tǒng)的組成

?ABBGroup10January2026|Slide1～工業(yè)農業(yè)商業(yè)生活發(fā)電＋輸電＋配電＋用電電網(wǎng)電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)基礎介紹電力系統(tǒng)概述

電力系統(tǒng)的組成

?ABBGroup10January2026|Slide2～工業(yè)農業(yè)商業(yè)生活發(fā)電＋輸電＋配電＋用電電網(wǎng)電力系統(tǒng)升壓降壓調度降壓電力系統(tǒng)概述

動力系統(tǒng)、電力系統(tǒng)和電力網(wǎng)示意圖

?ABBGroup10January2026|Slide3動力系統(tǒng)電力系統(tǒng)電力網(wǎng)絡電力系統(tǒng)概述

電力系統(tǒng)的組成

?ABBGroup10January2026|Slide4電力系統(tǒng)：是由發(fā)電廠、變電所、輸電線、配電系統(tǒng)及負荷組成的，是現(xiàn)代社會中最重要、最龐雜的工程系統(tǒng)之一電力網(wǎng)絡：是由變壓器、電力線路等變換、輸送、分配電能設備所組成的部分地方電力網(wǎng)：是指電壓不超過35kV、輸電距離在幾十公里以內的電力網(wǎng)。一般城市、工礦區(qū)和農村配電網(wǎng)屬于地方電力網(wǎng)區(qū)域電力網(wǎng)：是指電壓為110～220kV、供電范圍大、聯(lián)系發(fā)電廠較多的電力網(wǎng)。目前,我國大部分省(自治區(qū))的電力網(wǎng)屬于區(qū)域電力網(wǎng)。超/特高壓遠距離輸電網(wǎng)：是指電壓在330kV以上,聯(lián)系幾個區(qū)域性電力網(wǎng)形成的跨省(自治區(qū))的電力網(wǎng)。動力系統(tǒng)：在電力系統(tǒng)的基礎上，把發(fā)電廠的動力部分（例如火力發(fā)電廠的鍋爐、汽輪機和水力發(fā)電廠的水庫、水輪機以及核動力發(fā)電廠的反應堆等）包含在內的系統(tǒng)一次電路：供配電系統(tǒng)中擔負輸送和分配電力這一主要任務的電路，稱為“一次電路”，也稱為“主電路”二次電路：供配電系統(tǒng)中用來控制、指示、監(jiān)測和保護一次電路及其中設備運行的電路稱為“二次電路”，通稱“二次回路”電力系統(tǒng)概述

基本概念

?ABBGroup10January2026|Slide5總裝機容量：指該系統(tǒng)中實際安裝的發(fā)電機組額定有功功率的總和，以千瓦（kW）、兆瓦（MW）、吉瓦（GW）為單位計年發(fā)電量：指該系統(tǒng)中所有發(fā)電機組全年實際發(fā)出電能的總和，以千瓦時（kWh）、兆瓦時（MWh）、吉瓦時（GWh）為單位計

最大負荷：指規(guī)定時間內，電力系統(tǒng)總有功功率負荷的最大值，以千瓦（kW）、兆瓦（MW）、吉瓦（GW）為單位計。頻率：按國家標準規(guī)定，我國所有交流電力系統(tǒng)的額定功率為50Hz最高電壓等級：是指該系統(tǒng)中最高的電壓等級電力線路的額定電壓電力系統(tǒng)概述

電力系統(tǒng)運行特點和要求

?ABBGroup10January2026|Slide6特點電能不能大量儲存暫態(tài)過程非常短促與國民經(jīng)濟及日常生活關系密切要求安全

保證電網(wǎng)的安全、可靠的運行優(yōu)質電壓：≥35kV±5%；≤10kV±7%；6~10kV≤4%；380V≤5%（無功功率）頻率：±0.2（≥3000MW)~0.5Hz(≤3000MW）（有功功率）諧波：一級負荷：對這一級負荷中斷供電，將造成人身事故，經(jīng)濟嚴重損失，人民生活發(fā)生混亂二級負荷：對這一級負荷中斷供電，將造成大量減產，人民生活受影響三級負荷：所有不屬于一、二級的負荷經(jīng)濟煤耗率（水耗率）、網(wǎng)損、廠用電率環(huán)?；痣姀S裝機＞70％

煤炭燃燒造成的污染限制污染物的排放量電力系統(tǒng)概述

電網(wǎng)接線方式-無備用

?ABBGroup10January2026|Slide7包括單回路放射式、干線式和鏈式網(wǎng)絡優(yōu)點：簡單、經(jīng)濟、運行方便缺點：供電可靠性差適用范圍：二級負荷電力系統(tǒng)概述

電網(wǎng)接線方式-有備用

?ABBGroup10January2026|Slide8包括雙回路放射式、干線式和鏈式網(wǎng)絡優(yōu)點：供電可靠性和電壓質量高缺點：不經(jīng)濟適用范圍：電壓等級較高或重要的負荷電力系統(tǒng)概述

電力系統(tǒng)的額定電壓等級

?ABBGroup10January2026|Slide9S=√3UI當輸送功率一定時，輸電電壓越高，電流越小，導線等載流部分的截面積越小，投資越??；但電壓越高，對絕緣的要求越高，桿塔、變壓器、斷路器等絕緣的投資越大線路額定電壓：線路始末端的平均電壓(Ua+Ub)/2，始末端電壓降落為10％。用電設備額定電壓：取與線路額定電壓相同，使它們都能在接近于它們的額定電壓下運行。容許電壓偏移一般為±5%。發(fā)電機：高于線路額定電壓的5％。變壓器：一次側接電源，相當于用電設備，因此一次側額定電壓等于用電設備額定電壓（直接與發(fā)電機相連的變壓器一次側額定電壓應等于發(fā)電機額定電壓）；二次側接向負荷供電，相當于發(fā)電機，因此二次側額定電壓應較線路額定電壓高5％，考慮短路阻抗在正常運行時產生的5％的電壓降后，二次側額定電壓應高于線路額定電壓高10％。用電設備額定線電壓（kV)交流發(fā)電機線電壓(kV)變壓器線電壓(kV)一次繞組二次繞組3610351102203305003.156.310.53及3.156及6.310及10.5351102203305003.15及3.36.3及6.610.5及1138.5121242345及363525及550電力系統(tǒng)概述

系統(tǒng)最大&最小運行方式?ABBGroup10January2026|Slide10最大運行方式：電網(wǎng)的最大運行方式是電網(wǎng)在該方式下運行時具有最小的短路阻抗值,發(fā)生短路后產生的短路電流為最大的一種運行方式一般根據(jù)電網(wǎng)最大運行方式的短路電流值校驗所選用的電氣設備的穩(wěn)定性。最小運行方式：最小運行方式是電網(wǎng)在該方式下運行時具有最大的短路阻抗值,發(fā)生短路后產生的短路電流為最小的一種運行方式。一般根據(jù)電網(wǎng)最小運行方式的短路電流值校驗繼電保護裝置的靈敏度。電力系統(tǒng)概述

中性點的運行方式

?ABBGroup10January2026|Slide11為什么接地為了保證電力網(wǎng)或電氣設備的正常運行和工作人員的人身安全，人為地使電力網(wǎng)及其某個設備的某一特定地點通過導體與大地作良好的連接。接地分類工作接地：為了保證電氣設備在正?；虬l(fā)生故障情況下可靠地工作而采取的接地。保護接地：將一切正常工作時不帶電而在絕緣損壞時可能帶電的金屬部分接地，以保證工作人員接觸時的安全。（接地保護）保護接零：在中性點直接接地的低壓電力網(wǎng)中，把電氣設備的外殼與接地中性線（也稱零線）直接連接，以實現(xiàn)對人身安全的保護作用。防雷接地：為消除大氣過電壓對電氣設備的威脅，而對過電壓保護裝置采取的接地措施。防靜電接地：對生產過程中有可能積蓄電荷的設備所采取的接地。如何實現(xiàn)工作接地電氣設備（電力變壓器、電壓互感器或發(fā)電機）的中性點接地—又稱為電力系統(tǒng)中性點接地。電力系統(tǒng)的中性點：星形連接的變壓器或發(fā)電機的中性點中性點接地方式小電流接地：中性點不接地（中性點絕緣）中性點經(jīng)消弧線圈接地大電流接地：中性點直接接地中性點經(jīng)電阻接地如何確定中性點接地方式

應從供電可靠性、內過電壓、對通信線路的干擾、繼電保護以及確保人身安全諸方面綜合考慮。電力系統(tǒng)概述

中性點的運行方式

電力系統(tǒng)概述

中性點的運行方式

電力系統(tǒng)概述

中性點的運行方式

?ABBGroup10January2026|Slide14單相接地故障時:電流變化電壓變化中性點不接地系統(tǒng)電力系統(tǒng)概述

中性點的運行方式

電力系統(tǒng)概述

中性點不同接地方式的比較

?ABBGroup10January2026|Slide16供電可靠性經(jīng)消弧線圈接地>不接地>直接接地過電壓與絕緣水平大接地→相電壓小接地→線電壓繼電保護

大接地→靈敏、可靠小接地→不靈敏對通信的干擾

大接地→電流大、干擾大小接地→電流小，干擾小系統(tǒng)穩(wěn)定性小接地系統(tǒng)優(yōu)先小接地系統(tǒng)優(yōu)先小接地系統(tǒng)優(yōu)先大接地系統(tǒng)優(yōu)先大接地系統(tǒng)優(yōu)先110kV及以上——直接接地20~60kVIc<10A——中性點不接地Ic>10A——中性點經(jīng)消弧線圈接地10kVIc<20A——中性點不接地Ic>20A——中性點經(jīng)消弧線圈接地3~6kV

Ic<30A——中性點不接地Ic>30A——中性點經(jīng)消弧線圈接地1kV及以下——直接接地電力系統(tǒng)概述

電力系統(tǒng)故障

?ABBGroup10January2026|Slide17

電力系統(tǒng)運行有三種狀態(tài)：正常運行狀態(tài)、非正常運行狀態(tài)和短路故障。短路原因短路的主要原因是電氣設備載流部分絕緣損壞。誤操作及誤接。飛禽跨接裸導體。其它原因。短路后果電力系統(tǒng)發(fā)生短路，短路電流數(shù)值可達幾萬安到幾十萬安。產生很大的熱量，很高的溫度，從而使故障元件和其它元件損壞。產生很大的電動力，該力使導體彎曲變形。短路時，電壓驟降。短路可造成停電。嚴重短路要影響電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，造成系統(tǒng)癱瘓。單相短路時，對附近通信線路，電子設備產生干擾。電力系統(tǒng)的故障：三相短路k(3)、兩相短路k(2)、單相短路接地k(1)、兩相短路接地k(1,1)、斷線、變壓器繞組匝間短路、復合故障等。非正常運行狀態(tài)：小接地電流系統(tǒng)的單相接地、過負荷、變壓器過熱、系統(tǒng)振蕩、電壓升高、頻率降低等。電力系統(tǒng)概述

電力系統(tǒng)故障-短路形式

?ABBGroup10January2026|Slide18兩相接地短路短路對稱短路不對稱短路單相短路兩相短路單相接地短路單相接中性點短路兩相短路兩相短路接地a)三相短路b)兩相短路c)單相短路d)單相接中心點短路e)兩相接地短路f)兩相短路接地選擇、檢驗電氣設備，以三相短路計算為主。校驗繼電器保護裝置用兩相或單相短路電流。電力系統(tǒng)概述

繼電保護

電力系統(tǒng)概述

繼電保護基本原理

?ABBGroup10January2026|Slide20繼電保護的原理是利用被保護線路或設備故障前后某些突變的物理量為信息量，當突變量達到一定值時，起動邏輯控制環(huán)節(jié)，發(fā)出相應的跳閘脈沖或信號利用基本電氣參數(shù)的區(qū)別利用內部故障和外部故障時被保護元件兩側電流相位（或功率方向）的差別對稱分量是否出現(xiàn)反應非電氣量的保護電力系統(tǒng)概述

繼電保護基本原理

?ABBGroup10January2026|Slide21正常運行：電流：各線路流過負荷電流，越靠近電源側，負荷電流越大；電壓：各母線電壓在額定電壓±5％～10％范圍內變化，靠近電源的母線電壓最高；相角：取決于負荷的功率因數(shù)角和線路參數(shù)；測量阻抗：負荷阻抗，值很大短路電流：劇增

熔斷器保護（過電流保護）：故障時電流劇增電壓：降低低電壓保護：故障時電壓降低測量阻抗：正比于短路點到變電所母線B之間的距離

距離保護（低阻抗保護）利用基本電氣參數(shù)的區(qū)別電力系統(tǒng)概述

繼電保護基本原理

?ABBGroup10January2026|Slide22利用內部故障和外部故障時被保護元件兩側電流相位（或功率方向）的差別構成各種差動原理的保護，如縱聯(lián)差動保護，相差高頻保護、方向高頻保護等。線路變壓器母線發(fā)電機、電動機電力系統(tǒng)概述

繼電保護基本原理

?ABBGroup10January2026|Slide23對稱分量是否出現(xiàn)電氣元件在正常運行（或發(fā)生對稱短路）時，負序分量和零序分量為零；在發(fā)生不對稱短路時，一般負序和零序都較大。根據(jù)這些分量的是否存在可以構成零序保護和負序保護。此種保護裝置都具有良好的選擇性和靈敏性。電力系統(tǒng)概述

繼電保護基本原理

?ABBGroup10January2026|Slide24反應非電氣量的保護反應變壓器油箱內部故障時所產生的氣體而構成瓦斯保護；反應于電動機繞組的溫度升高而構成過負荷保護等。電力系統(tǒng)概述

繼電保護的基本要求－四統(tǒng)一原則

電力系統(tǒng)概述

繼電保護發(fā)展–原理與硬件

?ABBGroup10January2026|Slide26全數(shù)字化保護?ABBGroup10January2026|Slide27變電站

變電站類型樞紐變電站：位于電力系統(tǒng)的樞紐點，電壓等級一般為330KV及以上，聯(lián)系多個電源，出線回路多，變電容量大，全站停電后將大面積停電，或系統(tǒng)解列，所以其對電力系統(tǒng)的穩(wěn)定和可靠性起著重要作用。中間變電站：位于系統(tǒng)主干環(huán)行線路或系統(tǒng)主要干線的接口處，電壓等級一般為330～220KV，匯集2～3個電源和若干線路，高壓側以穿越功率為主，同時降壓向地區(qū)用戶供電。地區(qū)變電站：是一個地區(qū)和一個中、小城市的主要變電站，電壓等級一般為220KV，全站停電后將造成該地區(qū)或城市供電的紊亂。企業(yè)變電站：是大、中型企業(yè)的專用變電站，電壓等級35～220KV，1～2回進線。終端變電站：位于配電線路的終端，接近負荷處，高壓側10～110KV引入線，經(jīng)降壓后向用戶供電。變電站一次系統(tǒng)

變電站設備

?ABBGroup10January2026|Slide28一次電氣設備是直接生產和輸配電能的設備,包括發(fā)電機、變壓器、斷路器、隔離開關、閘刀開關、電抗器、避雷器、熔斷器、電流互感器、電壓互感器、母線、電力電纜等。二次電氣設備是對一次電氣設備的工作進行控制、監(jiān)測、測量、計量和保護的設備,包括各種儀表、繼電器、自動控制設備、監(jiān)控計算機、通信設備及控制電纜等。變電站一次系統(tǒng)

主接線圖

?ABBGroup10January2026|Slide29設計基本要求滿足用戶或電力系統(tǒng)對供電可靠性和電能質量要求要求在運行中發(fā)生事故幾率盡可能少，一但發(fā)生故障，影響范圍要小，中斷供電時間要短有一定的靈活性主接線應能適應各種工作情況和運行方式，能根據(jù)運行情況方便地退出和投入電氣設備。當檢修設備時，盡可能少中斷供電接線簡單、清晰,操作維護方便技術先進，經(jīng)濟合理便于擴展變電站一次系統(tǒng)

主接線圖

?ABBGroup10January2026|Slide30單母線接線單母線接線主要優(yōu)點是：接線簡單、清晰、操作方便，所用電氣設備少隔離開關僅作為隔離電源用，不作為操作電器，減少誤操作機會單母線接線主要缺點是：可靠性靈活性差。若母線或隔離開關故障或檢修時，所有回路必須停止運行，一直待修復完畢后才能恢復供電。故這種接線只適用于可靠性靈活性不高、小容量的配電裝置。變電站一次系統(tǒng)

主接線圖

?ABBGroup10January2026|Slide31單母線分段接線分段的單母線接線保留了單母線接線優(yōu)點,同時提高了重要用戶供電的可靠性，因為：

重要用戶可以分別從不同分段上取得雙回路供電。由于母線被分段,就可以輪流檢修分段母線,總可以保留一半用戶繼續(xù)供電,從而提高了供電可靠性；同時由于當一段母線故障,仍有一半用戶繼續(xù)供電，從而縮小了事故范圍。變電站一次系統(tǒng)

主接線圖

?ABBGroup10January2026|Slide32單母線帶旁母接線檢修出線斷路器時出線不停電

帶有旁路母線的單母分段接線適用于出線回路數(shù)較多、容量不很大的中小型發(fā)電廠和電壓為35~110kV的變電所，它具有足夠的可靠性和靈活性變電站一次系統(tǒng)

主接線圖

?ABBGroup10January2026|Slide33雙母線接線優(yōu)點輪流檢修主母線而不中斷供電；檢修任一回路母線隔離開關時，只斷開該回路；工作母線發(fā)生故障，可將全部回路轉換到備用母線上，以便迅速恢復供電；兩組母線帶有均衡負荷，當母聯(lián)投入并聯(lián)運行時，相當于單母線分段接線的作用；任一回路運行中的斷路器故障、拒絕動作或不允許操作時，可利用母聯(lián)斷路器代替之，以斷開該回路而檢修故障斷路器。缺點接線復雜、設