第一课：电网及变电运行基本情况

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１９０ ７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