第一课：电网及变电运行基本情况-solarbe文库

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2010-7-30 主讲电网及变电运行基本情况第一讲电网及变电运行基本情况主讲种衍师国家电网公司优秀工程技术专家中国电力行业仿真培训高级教师国家职业技能鉴定考评员国家电网技术学院兼职教师 2010年 7月 28日于兰州 2 电网及变电运行基本情况第一节电网基本情况一、电力系统的组成二、电网三、电网的分类四、超高压电网五、高压直流输电六、特高压电网七、区域电网八、联合电力系统 3 电网及变电运行基本情况�一、电力系统电力系统是动力系统的一部分，把动力系统中的热力、水力部分剥离，余下的部分就是电力系统。因此，电力系统包括发电设备，输变电一次设备、二次设备，调度通信自动化设备和用电设备。 �电力系统的作用是把发电厂生产的电能通过升压变电站、高压（超高压、特高压）输电线路、降压变电站及中低压输配电设备输送到用电客户。锅炉汽轮机 GQFQSWBFUTVTWB电力系统 4 电网及变电运行基本情况�二、电网电网是电力系统的一部分，除去电力系统中的发电机和用电设备余下的就是电网。所以电网只包括变电站和各种不同电压等级的输电线路。锅炉汽轮机 GQFQSWBFUTVTWB电网 5 电网及变电运行基本情况�三、电网的分类（ 1）电网可分为区域电网和地方电网。电压在 110kV及以上、供电范围较广、输送功率较大的电网，称为区域电网。电压在 110kV以下，供电距离较短，输电功率较少的电网，称为地方电网。一般将电压在 6～ 10kV至 35kV的配电电网称为中压配电网，电压为 380∕ 220V的配电网，称为低压配电网。 6 电网及变电运行基本情况�三、电网的分类（ 2）根据电网的结构方式，又分为开式电网和闭式电网。凡是用户只能从单方向得到电能的电网，称为开式电网；凡用户至少可以从两个或更多方向同时得到电能的电网，称为闭式电网。�（ 3）根据电压等级的高低，电网还可分为低压、高压、超高压及特高压电网。通常把 1kV以下的电网称为低压电网， 1～ 220kV的电网称为高压电网， 330～ 750kV称为超高压电网，750kV以上称为特高压电网。 7 电网及变电运行基本情况�四、超高压电网超高压电网是指电压等级为 330～ 750kV，电力输送距离可达 200～ 1200km，输送容量可达 20～ 250万 kW的电网。我国现有电网主要以 500kV交流电和 ±500kV直流系统为主。�1984年，我国第一条自行设计、施工、制造设备的 500 kV元宝山锦州辽阳海城输变电工程建成投产，将黑龙江东部和西部电网纳入东北主网，逐步形成了覆盖辽、吉、黑和内蒙东部地区 220 kV为骨干网架的东北区域电网。接下来，京津唐、山西、河北南部和内蒙古呼包电网先后以 220 kV、 500 kV联网，并形成了以京津唐为中心、以为骨干线路连接的华北区域电网； 8 电网及变电运行基本情况�四、超高压电网华中地区各省内地区电网逐步联网，形成统一省网后，鄂湘、鄂赣联网与鄂豫网形成了连接，逐步形成了华中区域电网；华东地区随着江苏、浙江等统一省网形成后，逐步发展以 500 kV电网贯穿三省一市，并形成华东三省一市大环网；西北地区，逐步发展成以 330 kV为骨干网架的覆盖陕西、甘肃、青海、宁夏四省区的西北区域电网；南方四省区在各省区统一电网发展的基础上通过天广线形成了广东、广西、贵州、云南四省互联电网，实现了联合。至 1990年，国内电网联网布局雏形初显，我国电网建设也进入超高压大电网时代。 9 电网及变电运行基本情况�五、高压直流输电一般把 ±50kV电压等级的直流输电系统称为高压直流输电系统（ HDC）。�（ 1）高压直流输电的优点 ① 可远距离大容量输送电力； ② 直流输电所联系的两端交流电力系统可非同期运行； ③ 能方便而迅速地进行控制和调节； ④ 可提高每条线路走廊内的输送容量，节省线路占地； ⑤ 线路稳态运行时无电容充电电流，使线路的输送距离和功率大大提高。�（ 2）高压直流输电的输送能力 ±50kV直流输电技术的经济输电距离小于 10 km ,输送容量可达 20-30万 kW；±60kV直流输电技术的经济输电距离为 9～ 170m , 输送容量可达 30-40万 kW； ±80kV直流输电技术的经济输电距离为 120～ 27m ,±10k直流输电技术的经济输电距离在 8 km 以上，输送容量可达 50万 kW。 10 电网及变电运行基本情况�五、高压直流输电（ 3）高压直流输电存在的问题� ① 换流器运行会在交流侧和直流侧产生谐波；② 以大地或海水作为回路，会引起沿途金属构件严重电化学腐蚀； ③ 强迫停运多，可能会对两端电网造成冲击甚至危及电网稳定； ④ 由于技术和经济上的原因，难以形成交流电网那样的多端直流电网。 1 电网及变电运行基本情况�六、特高压电网�特高压电网是以 1000kV交流电和 ±800kV直流系统为主，电力输送距离可达 1000～2000km，可以满足远距离大容量电力输送的需求，有利于大型电站群的开发和电力外送。 12 电网及变电运行基本情况�六、特高压电网国家电网发展思路� 1）交流特高压主要用于远距离、大容量跨区域输电，距离 0-20km 。北方煤电基地到华中、华东的距离恰好是 1kV交流较为经济合理的输电距离，煤电基地建设到一定规模后其电力采用交流特高压输送到华中和华东。�2）西部水电外送以直流特高压为主，交流特高压为辅。3）根据我国能源资源优化配置的需要，以构建华北－华中坚强的同步电网为核心，以晋陕蒙宁煤电基地和西南水电开发为契机。 �4）在华北与华中电网率先建设贯通南北的百万伏级交流通道，将其构筑成为联系紧密的同步电网。 13 电网及变电运行基本情况�六、特高压电网 5）华东电力市场空间庞大，可以大规模地接受来自晋陕蒙煤电基地的电力，同步电网的范围将通过百万伏级交流特高压扩大到华东电网。 �6）西南水电外送采用特高压交流和直流，共同形成联结大煤电基地、四川水电基地和华北、华中、华东三大电网负荷中心的特高压电网。�7）全国电力流向总体上呈现西电东送、北电南送的格局。 14 电网及变电运行基本情况�1000千伏特高压交流试验示范工程�根据 “十一五 ”规划，我国自主研发、设计和建设的具有自主知识产权的晋东南～南阳～荆门 1000千伏特高压交流试验示范工程，于 2006年 8月通过国家核准，同年底开工建设； 2008年 12月，工程全面竣工并顺利完成各项系统调试，于 2008年 12月 30日投入试运行； 2009年 1月 6日，工程顺利通过 168小时试运行，正式投入运行。 15 电网及变电运行基本情况 16 电网及变电运行基本情况�这是目前世界上电压等级最高、技术水平最高的输变电工程，标志着我国在远距离、大容量、低损耗的特高压核心技术和设备国产化上取得重大突破，对保障国家能源安全和电力可靠供应具有重要意义。 17 �201年 7月 8日向家坝 -上海 ±80kV特高压直流输电示范工程正式投运�向家坝－上海 ±８００千伏特高压直流输电示范工程，是我国自主研发、自主设计和自主建设的，是世界上电压等级最高、输送容量最大、送电距离最远、技术水平最先进的直流输电工程，也是我国能源领域取得的世界级创新成果，代表了当今世界高压直流输电技术的最高水平。 18 �向家坝－上海 ±８００千伏特高压直流输电示范工程承担着金沙江下游大型水电基地的送出任务，起于四川宜宾复龙换流站，止于上海奉贤换流站，途经四川、重庆、湖北、湖南、安徽、浙江、江苏、上海等８省市，四次跨越长江。线路全长１９０７公里。工程额定电压 ±８００千伏，额定电流４０００安培，额定输送功率６４０万千瓦，最大连续输送功率７２０万千瓦。工程由国家电网公司负责建设，动态投资２３２．７４亿元。 19 电网及变电运行基本情况�七、区域电网区域电网通常是由一些紧密联系的省级电网组成的。除了物理上连接以外，最重要的是通过区域电网，可以实现省级电网之间的电量交易，有利于电力资源的跨地区交换，实现市场资源的优化配置。除西北电网以 30千伏为主网架外，其他区域电网主网架的电压等级均为 50千伏。�过去我国电网的建设一直是以省为主体，以满足当地电力供需为出发点来进行规划的。随着区域电网的逐步加强，实现区域电网内电力交易及全国统一电网的形成将成为可能。�到 202年底，华北、东北、华东、华中、西北、川渝和南方等七个跨省、区电网和五个省级独立电网在我国形成。其中， 201年 5月，华北与东北电网通过 50 kV线路连接实现了第一个跨大区交流联网，拉开了全国跨区联网的序幕。 20 电网及变电运行基本情况�七、区域电网区域电网通常是由一些紧密联系的省级电网组成的。除了物理上连接以外，最重要的是通过区域电网，可以实现省级电网之间的电量交易，有利于电力资源的跨地区交换，实现市场资源的优化配置。 21 电网及变电运行基本情况�七、区域电网�除西北电网以 330千伏为主网架外，其他区域电网主网架的电压等级均为 500千伏。 2 电网及变电运行基本情况�七、区域电网过去我国电网的建设一直是以省为主体，以满足当地电力供需为出发点来进行规划的。随着区域电网的逐步加强，实现区域电网内电力交易及全国统一电网的形成将成为可能。 23 电网及变电运行基本情况�七、区域电网�其中， 2001年 5月，华北与东北电网通过 500 kV线路连接实现了第一个跨大区交流联网，拉开了全国跨区联网的序幕。 24 电网及变电运行基本情况�到 2002年底，华北、东北、华东、华中、西北、川渝和南方等七个跨省、区电网和五个省级独立电网在我国形成。 �2003年 9月，华中与华北电网联网工程投运，自此形成了由东北、华北、华中区域电网构成的交流同步电网。�2004年，华中电网通过三广直流工程与南方电网相联。 �2005年 6月，华中与西北电网通过灵宝直流背靠背联网工程相联，标志着我国主要电网实现了全国联网。 25 电网及变电运行基本情况�2005年 3月，山东电网联入华北电网 26 电网及变电运行基本情况�八、联合电力系统把几个区域性电网通过超高压甚至特高压输电线路连接起来，组成的更大的电力系统称为联合电力系统。�（ 1）联合电力系统的优越性1）提高电力系统供电的可靠性。在电力系统中，大量运行着的设备都有发生故障的可能性，但系统中多个电厂同时发生事故的概率远较单一电厂发生事故的概率小得多，组成联合电力系统后，可使供电可靠性得到提高。�2）减少系统备用容量的比重。电力系统的备用容量，是为机组的事故停电及由于设备检修停电时而又不中断对用户供电而设置的。在联合电力系统中，各子系统的备用容量是可通用的，这样系统容量大，备用容量占总装机容量的百分比愈小。 27 电网及变电运行基本情况�3）可采用高效率的大容量机组。联合电力系统的容量很大，个别机组的开停甚至故障，对系统的影响相对较小。这样一来，就为大容量高效率机组的使用创造了条件。大容量机组效率高，节省材料，占地少，运行经济。�4）可减少总负荷的峰值。在联合电力系统中，通过合理的调配用电，可以降低电力的最大负荷，减少总的装机容量。由于不同地区用电负荷、生产、生活及时差条件的差异，使联合后的电力系统的最大负荷小于联合前子系统最大负荷之和。�5）可以充分利用水电厂的水能资源。联合电力系统的形成，可以合理的调度负荷在水、火电厂间的分配，充分利用水能，减少煤耗量。同时，水电厂担负电力系统的调频任务时，进行负荷的增减也较容易。 28 电网及变电运行基本情况�（ 2）我国联合电力系统的现状�现由东北电网、西北电网、华北电网、华中电网、华东电网和南方电网六大电网组成，如图 1-1所示。 29 电网及变电运行基本情况�我国的联合电力系统的未来将按地理位置分片形成北、中、南 3个跨区互联电网，三网再进行有限的互联，以建成全国统一的联合电网。 �北部电网包括东北、华北、山东及西北电网。中部电网包括华东、华中、川渝和福建电网。�南部电网包括广东、广西、贵州、云南、海南及港、澳电网。 30 电网及变电运行基本情况第二节变电运行基本情况