電力

電力

電力是以電能作為動力的能源。發明于19世紀70 年代,電力的發明和套用掀起了第二次工業化高潮。成為人類歷史18世紀以來,世界發生的三次科技革命之一,從此科技改變了人們的生活。既是是當今的網際網路時代我們仍然對電力有著持續成長的需求,因為我們發明了電腦、家電等更多使用電力的產品。不可否認新技術的不斷出現使得電力成為人們的必需品。20世紀出現的大規模電力系統是人類工程科學史上最重要的成就之一,是由發電、輸電、變電、配電和用電等環節組成的電力生產與消費系統

  • 中文名稱
    電力
  • 是以
    電能作為動力的能源
  • 發明時間
    19世紀70年代
  • 弊端
    煙氣污染、粉塵污染

​基本介紹

當今是網際網路的時代,我們仍然對電力有著持續成長的需求,因為我們發明了電腦、家電等更多使用電力的產品。不可否認新技術的不斷出現使得電力成為人們的必需品。

產生的方式主要有:火力發電(煤等可燃燒物)、太陽能發電、大容量風力發電技術、核能發電氫能發電、水利發電等,21世紀能源科學將為人類文明再創輝煌。燃料電池 燃料電池是將、天然氣、煤氣、甲醇、肼等燃料的化學能直接轉換成電能的一類化學電源。生物質能的高效和清潔利用技術生物質能是以生物質為載體的能量。

由于國內經濟由高速成長期進入平穩成長期,基建新增裝機規模將延續下降態勢,電力工程投資將進一步放緩,新增電源裝機以清潔高效火電項目和清潔能源項目為主。

(2013年中國電力市場投資運行態勢)中表示:火電方面,煤價的理性回歸將帶來煤電的進一步融合,但火電投資仍將延續下滑態勢,下滑幅度或將減小。由于火電與經濟走勢密切相關,預測2013年火電項目投資仍將持續下滑。水電方面,隨著運營風電收益率的下降,電企對風電投資的動力也在下降,預測2013年電源投資中有所成長的將是水電投資。核電方面,隨著核電項目的重啓,2013年我國核電設備行業投資有望迎來新一輪成長。

其他新能源方面,雖然國家支持新能源發展的產業政策將引發新一輪新能源發電投資熱潮,迴圈經濟、節能環保和綠色低碳產業的發展空間將進一步拓展,但由于近年來風電、光伏、天然氣等新能源發展速度過快,市場已趨于飽和甚至過剩。

發電弊端

火力發電

煙氣污染:煤炭直接燃燒排放的SO2、NOx等酸性氣體不斷成長,使我國很多地區酸雨量增加。全國每年產生140萬噸SO2。

粉塵污染:對電站附近環境造成粉煤灰污染,對人們的生活及植物的生長造成不良影響。全國每年產生1500萬噸煙塵。

資源消耗:發電的汽輪機通常選用水作為冷卻介質,一座100萬千瓦火力發電廠每日的耗水量約為 十萬噸。全國每年消耗5000萬噸標準煤

水力發電

水電要淹沒大量土地,有可能導致生態環境破壞,而且大型水庫一旦塌崩,後果將不堪構想。另外,一個國家的水力資源也是有限的,而且還要受季節的影響。

風力發電

噪聲,視覺污染。佔用大片土地及林地,對植被破壞大。不穩定,不可控。目前成本仍然很高。

核能發電

要用反應堆產生核能,需要解決以下10個問題:

1.為核裂變鏈式反應提供必要的條件,使之得以進行。

2.鏈式反應必須能由人通過一定裝置進行控製。失去控製的裂變能不僅不能用于發電,還會釀成災害。

3.裂變反應產生的能量要能從反應堆中安全取出。

4.裂變反應中產生的中子和放射性物質對人體危害很大,必須設法避免它們對核電站工作人員和附近居民的傷害。

5.核能電廠會產生高低階放射性廢料,或者是使用過之核燃料,雖然所佔體積不大,但因具有放射線,故必須慎重處理,且需面對相當大的政治困擾。

6.核能發電廠熱效率較低,因而比一般化石燃料電廠排放更多廢熱到環境裏,故核能電廠的熱污染較嚴重。

7.核能電廠投資成本太大,電力公司的財務風險較高。

8.核能電廠較不適宜做尖峰、離峰之隨載運轉。

9.興建核電廠較易引發政治歧見紛爭。

10.核電廠的反應器內有大量的放射性物質,如果在事故中釋放到外界環境,會對生態及民眾造成傷害。

核電在正常情況下固然是幹凈的,但萬一發生核泄漏,後果同樣是可怕的。前蘇聯切爾諾貝利核電站事故,已使900萬人受到了不同程度的損害,而且這一影響並未終止。

發展前景

進入21世紀以來,電力市場就面臨著巨大的沖擊,尤其是在全球金融危機的影響下,電力行業所面對的機遇和挑戰也變得更多。為了提高電力銷量,保證企業在競爭中立于不敗之地,並對企業進行具有前瞻性的分析,國家採取有效策略不斷擴寬電力市場就顯得尤為重要。據中國前瞻產業研究院了解,國家電力部門已經逐步認識到了電力市場實現擴大的重要意義,明確了電力是國家基礎行業之一,並盡可能的採取行之有效的對策予以完善。[1]一、轉變思想,樹立競爭意識企業生存的基礎是市場,思想又是行動的先導,為了擴展電力市場,企業一定要轉變以往的思想觀念,明確以市場為主體的競爭策略,堅持市場的導向作用。在此基礎上,企業還要樹立競爭意識,培養效益觀念,加強市場管理,並結合黨中央的政策規章,使企業形成良好的信譽和形象,增強企業的凝聚力,讓市場消費者信任企業,從而最大限度的拓寬電力市場。例如,在國家提出西部大開發戰略後,雲南某電力企業就立足整體,抓住機遇,樹立了競爭意識,並不斷完善自身的企業形象,在機遇面前沒有錯過,準確掌握了市場定位,擴寬了電力市場,取得了巨大的經濟效益。二、健全完善電力市場規章製度想要做好任何事情都要有健全完善的規章製度作基礎,電力市場的有效擴展也是如此。由于以往計畫經濟體製的束縛,再加上人們思想觀念的局限性,就使得我國有關電力市場的規章製度不夠健全。在新時期背景下,為了有效拓展電力市場,黨和國家一定要健全完善相應的規章製度,以《電力法》和相關法律為依據,結合當前的具體情況予以進一步完善。具體來說,要細化電力市場的準入規則,明確電價,規範企業的行為,並製定配套的監督管理法規,明確違法的具體懲罰措施,從而規範企業行為,保證市場的公開性和科學性,凈化電力市場,確保其進一步拓展。三、建立以使用者為核心的電力市場並拓展新市場想要增加社會用電數量,並逐步拓展電力市場,就要堅持供電以客戶為核心,根據使用者的具體需求構建電力市場。首先,電力企業要保證供電質量,質量是市場得以拓寬的主要因素之一,質量過硬,才能爭取到更多的使用者;其次,在工作的具體過程中,要堅持“預防為主,安全第一”的原則,在保證電能質量的基礎上,也要確保全全生產,定期對供電設施進行檢查維修,避免出現安全隱患,逐步提高設施的使用年限;最後,要完善企業自身的服務水準,樹立為使用者服務的觀念,創新服務意識,並定期對客戶進行走訪調查,了解他們對電能供應的滿意度,從而找到企業的不足,滿足客戶需要。前瞻產業研究院發布的《中國電力建設行業市場前瞻與投資戰略規劃分析報告前瞻》顯示我國區域分配不協調,各地區對電能的需求數量存在很大的差異,電能使用的中心集中在東部和東南沿海地區。想要拓展電力市場,就一定要打破這種不平衡的用電結構,開闢新興市場。對此,企業可以建立跨區域電網,使電能在不同區域間進行有效調節,並加大巨觀調控力度來平衡電價。此外,企業也可以借鏡國外的先進經驗,開展政策促銷活動,實行以電代油、以電代柴、以電代煤等形式,並加強對電動汽車、熱泵設備、電熱鍋爐等產品的推廣,從而逐步增加電能在市場消費中的佔有率。例如,一旦進入夏季,我國長江以南地區使用空調的數量就會大幅提高,用電情況也會增加。國家針對這樣的現象,對蓄冰製冷空調的電價方面實行了相關的優惠政策,企業可以利用這一特點逐步拓寬市場,提高經濟效益。四、提高員工貭素能力電力市場的有效拓展要依靠企業員工的業務能力和綜合貭素來完成,隨著社會主義市場經濟的全面開放,以及現代化技術的逐步興起,給電力企業員工貭素能力提出了更高的要求。想要有效拓寬電力市場,企業就一定要培養高貭素、高能力的員工。第一,企業要提高企業人員的技術水準,堅持先進設備的引進,並逐步完善他們的技術能力。第二,堅持實施“引進來與走出去”並存的發展戰略,加強員工之間的交流和合作,派遣有能力的員工對外學習交流。第三,企業要定期組織人員培訓,做好崗位選拔工作,在保證員工具有高能力的基礎上,還要完善他們的道德貭素,樹立他們為企業服務的理念,從而進一步拓展電力市場。

綠色行銷

為幫助綠色電力產業建立競爭優勢,政府應該鼓勵電力公司向使用者提供綠色電力產品,對綠色電力高出普通電力部分的價格給予電力公司一定的定價權,這部分的價格反映的是綠色電力的環境效益,可根據市場的需求與綠色電力的供給來確定。這部分價格的放開不會影響到電價的穩定,因為使用者可以選擇,如果價格定得不合理,使用者可以不購買。鼓勵電網根據使用者的需求以招標的方式選擇綠色電力供應商,並製定相應的招投標規則,以保證資源得到最優配置,使用者獲得最大效用。授權一家有良好公眾信譽的第三方組織(可以請國際組織擔任)對電力公司的綠色電力業務進行監督,前期可考慮建立一個綠色電力標志識別的機製,在市場中銷售的綠色電力產品需要保證遵守由綠色電力標志所確定的標準,並定期接受財務方面的審計,主要是針對綠色電力業務的審計。這一標準應該由所有利益相關者共同確定,包括電力公司、政府相關主管部門、環境社團、消費者代表、綠色電力廠商。由這家獲得授權的機構成立一個包括所有利益相關者代表的綠色電力委員會,先製定相關標準,經過幾輪公開的意見征詢形成最終的標準。這一做法的目的在于使綠色電力的交易更為透明,從而有利于建立使用者信心,因為如果交易不夠透明,將會妨礙綠色電力市場的成長。

根據綠色電力市場發展的情況,可逐步考慮建立綠色證書交易系統,以促進跨省區的綠色電力交易。考慮到政府正在製定關于強製性市場份額製的政策,也需要建立綠色證書交易系統,二者可逐漸結合。鼓勵電力公司向使用者披露電力生產的相關環境信息,這有助于幫助使用者了解到電力生產對環境的影響,從而明白購買綠色電力的意義。鼓勵國際組織、民間組織參與綠色電力的宣傳。鼓勵綠色電力廠商、投資商積極參與綠色電力的宣傳。政府部門帶頭購買綠色電力,計委、經委、科技部(科委)、環保局等部門作為推動可再生能源發展及環境保護的主要政府部門可率先購買綠色電力,因為這是最直接的而且成本最低的對綠色電力的支持,對環境保護的支持。

結束語

利用太陽能、風能、生物質能、地熱能等可再生能源生產的電力在生產過程中沒有或很少排放對環境有害的廢物,是對環境友好的二次能源,我們將它們稱之為綠色電力。綠色行銷的前提是綠色消費,綠色行銷的基礎在于綠色產品和綠色產業,綠色行銷的目標是促使企業進行綠色革命。

其他資料

輸電信息

electric power transmission

電能的傳輸,它和變電、配電、用電一起,構成電力系統的整體功能。通過輸電,把相距甚遠的(可達數千千米)發電廠和負荷中心聯系起來,使電能的開發和利用超越地域的限製。和其他能源的傳輸(如輸煤、輸油等)相比,輸電的損耗小、效益高、靈活方便、易于調控、環境污染少;輸電還可以將不同地點的發電廠連線起來,實行峰谷調節。輸電是電能利用優越性的重要體現,在現代化社會中,它是重要的能源動脈。

輸電線路按結構形式可分為架空輸電線路和地下輸電線路。前者由線路桿塔、導線、絕緣子等構成,架設在地面上;後者主要用電纜,敷設在地下(或水下)。輸電按所送電流性質可分為直流輸電和交流輸電。19世紀80年代首先成功地實現了直流輸電,後因受電壓提不高的限製(輸電容量大體與輸電電壓的平方成比例)19世紀末為交流輸電所取代。交流輸電的成功,迎來了20世紀電氣化時代。20世紀60年代以來,由于電力電子技術的發展,直流輸電又有新發展,與交流輸電相配合,形成交直流混合的電力系統。

輸電電壓的高低是輸電技術發展水準的主要標志。到20世紀90年代,世界各國常用輸電電壓有220千伏及以上的高壓輸電330~765千伏的超高壓輸電,1000千伏及以上的特高壓輸電。

變電信息

電力系統中,發電廠將天然的一次能源轉變成電能,向遠方的電力使用者送電,為了減小輸電線路上的電能損耗及線路阻抗壓降,需要將電壓升高;為了滿足電力使用者安全的需要,又要將電壓降低,並分配給各個使用者,這就需要能升高和降低電壓,並能分配電能的變電所。所以變電所是電力系統中通過其變換電壓、接受和分配電能的電工裝置,它是聯系發電廠和電力使用者的中間環節,同時通過變電所將各電壓等級的電網聯系起來,變電所的作用是變換電壓,傳輸和分配電能。變電所由電力變壓器、配電裝置、二次系統及必要的附屬設備組成。

變壓器是變電所的中心設備,變壓器利用的是電磁感應原理。配電裝置是變電所中所有的開關電器、載流導體輔助設備連線在一起的裝置。其作用是接受和分配電能。配電裝置主要由母線、高壓斷路器開關、電抗器線圈、互感器、電力電容器、避雷器、高壓熔斷器、二次設備及必要的其他輔助設備所組成。

電力

二次設備是指一次系統狀態測量、控製、監察和保護的設備裝置。由這些設備構成的回路叫二次回路,總稱二次系統。

二次系統的設備包含測量裝置、控製裝置、繼電保護裝置、自動控製裝置、直流系統及必要的附屬設備。

配電信息

電力系統電壓等級

電力系統電壓等級有220/380V(0.4 kV),3 kV、6 kV、10 kV、20 kV、35 kV、66 kV、110 kV、220 kV、330 kV、500 kV。隨著電機製造工藝的提高,10 kV電動機已批量生產,所以3 kV、6 kV已較少使用,20 kV、66 kV也很少使用。供電系統以10 kV、35 kV為主。輸配電系統以110 kV以上為主。發電廠發電機有6 kV、10 kV與20kV三種,現在以20 kV為主,使用者均為220/380V(0.4 kV)低壓系統。

根據《城市電力網規定設計規則》規定:輸電網為500 kV、330 kV、220 kV、110kV,高壓配電網為110kV、66kV,中壓配電網為20kV、10kV、6 kV,低壓配電網為0.4 kV(220V/380V)。

發電廠發出6 kV或10 kV電,除發電廠自己用(廠用電)之外,也可以用10 kV電壓送給發電廠附近使用者,10 kV供電範圍為10Km、35 kV為20~50Km、66 kV為30~100Km、110 kV為50~150Km、220 kV為100~300Km、330 kV為200~600Km、500 kV為150~850Km。

變配電站種類

電力系統各種電壓等級均通過電力變壓器來轉換,電壓升高為升壓變壓器(變電站為升壓站),電壓降低為降壓變壓器(變電站為降壓站)。一種電壓變為另一種電壓的選用兩個線圈(繞組)的雙圈變壓器,一種電壓變為兩種電壓的選用三個線圈(繞組)的三圈變壓器。

變電站除升壓與降壓之分外,還以規模大小分為樞紐站,區域站與終端站。樞紐站電壓等級一般為三個(三圈變壓器),550kV /220kV /110kV。區域站一般也有三個電壓等級(三圈變壓器),220 kV /110kV /35kV或110kV /35kV /10kV。終端站一般直接接到使用者,大多數為兩個電壓等級(兩圈變壓器)110kV /10 kV或35 kV /10 kV。使用者本身的變電站一般隻有兩個電壓等級(雙圈變壓器)110 kV /10kV、35kV /0.4kV、10kV /0.4kV,其中以10kV /0.4kV為最多。

一次回路接線方案

1)一次接線種類

變電站一次回路接線是指輸電線路進入變電站之後,所有電力設備(變壓器及進出線開關等)的相互連線方式。其接線方案有:線路變壓器組,橋形接線,單母線,單母線分段,雙母線,雙母線分段,環網供電等。

2)線路變壓器組

變電站隻有一路進線與一台變壓器,而且再無發展的情況下採用線路變壓器組接線。

3)橋形接線

有兩路進線、兩台變壓器,而且再沒有發展的情況下,採用橋形接線。針對變壓器,聯絡斷路器在兩個進線斷路器之內為內橋接線,聯絡斷路器在兩個進線斷路器之外為外橋接線。

4)單母線

變電站進出線較多時,採用單母線,有兩路進線時,一般一路供電、一路備用(不同時供電),二者可設備用電源互自投,多路出線均由一段母線引出。

5)單母線分段

有兩路以上進線,多路出線時,選用單母線分段,兩路進線分別接到兩段母線上,兩段母線用母聯開關連線起來。出線分別接到兩段母線上。

單母線分段運行方式比較多。一般為一路主供,一路備用(不合閘),母聯合上,當主供斷電時,備用合上,主供、備用與母聯互鎖。備用電源容量較小時,備用電源合上後,要斷開一些出線。這是比較常用的一種運行方式。

對于特別重要的負荷,兩路進線均為主供,母聯開關斷開,當一路進線斷電時,母聯合上,來電後斷開母聯再合上進線開關。

單母線分段也有利于變電站內部檢修,檢修時可以停掉一段母線,如果是單母線不分段,檢修時就要全站停電,利用旁路母線可以不停電,旁路母線隻用于電力系統變電站。

6)雙母線

雙母線主要用于發電廠及大型變電站,每路線路都由一個斷路器經過兩個隔離開關分別接到兩條母線上,這樣在母線檢修時,就可以利用隔離開關將線路倒在一條件母線上。雙母線也有分段與不分段兩種,雙母線分段再加旁路斷路器,接線方式復雜,但檢修就非常方便了,停電範圍可減少。

4.變配電站二次回路

1)二次回路種類

變配電站二次回路包括:測量、保護、控製與信號回路部分。測量回路包括:計量測量與保護測量。控製回路包括:就地手動合分閘、防跳聯鎖、試驗、互投聯鎖、保護跳閘以及合分閘執行部分。信號回路包括開關運行狀態信號、事故跳閘信號與事故預告信號。

2)測量回路

測量回路分為電流回路與電壓回路。電流回路各種設備串聯于電流互感器二次側(5A),電流互感器是將原邊負荷電流統一變為5A測量電流。計量與保護分別用各自的互感器(計量用互感器精度要求高),計量測量串接于電流表以及電度表,功率表功率因數表電流端子。保護測量串接于保護繼電器的電流端子。微機保護一般將計量及保護集中于一體,分別有計量電流端子與保護電流端子。

電壓測量回路,220/380V低壓系統直接接220V或380V,3KV以上高壓系統全部經過電壓互感器將各種等級的高電壓變為統一的100V電壓,電壓表以及電度表、功率表與功率因數表的電壓線圈經其端子並接在100V電壓母線上。微機保護單元計量電壓與保護電壓統一為一種電壓端子。

3)控製回路

(1)合分閘回路

合分閘通過合分閘轉換開關進行操作,常規保護為提示操作人員及事故跳閘報警需要,轉換開關選用預合-合閘-合後及預分-分閘-分後的多檔轉換開關。以使利用不對應接線進行合分閘提示與事故跳閘報警,國家已有標準圖設計。採用微機保護以後,要進行遠分合閘操作後,還要到就地進行轉換開關對位操作,這就失去了遠分操作的意義,所以應取消不對應接線,選用中間自復位的隻有合閘與分閘的三檔轉換開關。

(2)防跳回路

當合閘回路出現故障時進行分閘,或短路事故未排除,又進行合閘(誤操作),這時就會出現斷路器反復合分閘,不僅容易引起或擴大事故,還會引起設備損壞或人身事故,所以高壓開關控製回路應設計防跳。防跳一般選用電流啓動,電壓保持的雙線圈繼電器。電流線圈串接于分閘回路作為啓動線圈。電壓線圈接于合閘回路,作為保持線圈,當分閘時,電流線圈經分閘回路起動。如果合閘回路有故障,或處于手動合閘位置,電壓線圈起啓動並通過其常開接點自保持,其常閉接點馬上斷開合閘回路,保證斷路器在分閘過程中不能馬上再合閘。防跳繼電器的電流回路還可以通過其常開接點將電流線圈自保持,這樣可以減輕保護繼電器的出口接點斷開負荷,也減少了保護繼電器的保持時間要求。

有些微機保護裝置自己已具有防跳功能,這樣就可以不再設計防跳回路。斷路器操作機構選用彈簧儲能時,如果選用儲能後可以進行一次合閘與分閘的彈簧儲能操作機構(也有用于重合閘的儲能後可以進行二次合閘與分閘的彈簧儲能操作機構),因為儲能一般都要求10秒左右,當儲能開關經常處于斷開位置時,儲一次能,合完之後,將儲能開關再處于斷開位置,可以跳一次閘;跳閘之後,要手動儲能之後才能進行合閘,此時,也可以不再設計防跳回路。

(3)試驗與互投聯鎖與控製

對于手車開關櫃,手車推出後要進行斷路器合分閘試驗,應設計合分閘試驗按鈕。進線與母聯斷路,一般應根據要求進行互投聯鎖或控製。

(4)保護跳閘

保護跳閘出口經過連線片接于跳閘回路,連線片用于保護調試,或運行過程中解除某些保護功能。

(5)合分閘回路

合分閘回路為經合分閘母線為操作機構提供電源,以及其控製回路,一般都應單獨畫出。

4)信號回路

(1)開關運行狀態信號由合閘與分閘指示兩個裝于開關櫃上的信號燈組成:經過操作轉換開關不對應接線後接到正電源上。採用微機保護後,轉換開關取消了不對應接線,所以信號燈正極可以直接接到正電源上。

(2)事故信號有事故跳閘與事故預告兩種信號,事故跳閘報警也要通過轉化開關不對應後,接到事故跳閘信號母線上,再引到中央信號系統。事故預告信號通過信號繼電器接點引到中央信號系統。採用微機保護後,將斷路器操作機構輔助接點與信號繼電器的接點分別接到微機保護單元的開關量輸入端子,需要有中央信號系統時,如果微機保護單元可以提供事故跳閘與事故預告輸出接點,可將其引到中央信號系統。否則,應利用信號繼電器的另一對接點引到中央信號系統。

(3)中央信號系統為安裝于值班室內的集中報警系統,由事故跳閘與事故預告兩套聲光報警組成,光報警用光字牌,不用信號燈,光字牌分集中與分散兩種。採用變電站綜合自動化系統後,可以不再設計中央信號系統,或將其簡化,隻設計集中報警作為電腦報警的後備報警。

5.變配電站繼電保護

1)變配電站繼電保護的作用

變配電站繼電保護能夠在變配電站運行過程中發生故障(三相短路、兩相短路、單相接地等)和出現不正常現象時(過負荷、過電壓、低電壓、低周波、瓦斯、超溫、控製與測量回路斷線等),迅速有選擇性發出跳閘命令將故障切除或發出報警,從而減少故障造成的停電範圍和電氣設備的損壞程度,保證電力系統穩定運行。

2)變配電站繼電保護的基本工作原理

變配電站繼電保護是根據變配電站運行過程中發生故障時出現的電流增加、電壓升高或降低、頻率降低、出現瓦斯、溫度升高等現象超過繼電保護的整定值(給定值)或超限值後,在整定時間內,有選擇的發出跳閘命令或報警信號。

根據電流值來進行選擇性跳閘的為反時限,電流值越大,跳閘越快。根據時間來進行選擇性跳閘的稱為定時限保護,定時限在故障電流超過整定值後,經過時間定值給定的時間後才出現跳閘命令。瓦斯與溫度等為非電量保護。

可靠系數為一個經驗資料,計算繼電器保護動作值時,要將計算結果再乘以可靠系數,以保證繼電保護動作的準確與可靠,其範圍為1.3~1.5。

發生故障時的最小值與保護的動作值之比為繼電保護的靈敏系數,一般為1.2~2,應根據設計規範要進行選擇。

3)變配電站繼電保護按保護性質分類

機電型、整流型、電晶體型和積體電路型 。

4)變電站繼電保護按被保護對象分類

(1)發電機保護

發電機保護有定子繞組相間短路,定子繞組接地,定子繞組匝間短路,發電機外部短路,對稱過負荷,定子繞組過電壓,勵磁回路一點及兩點接地,失磁故障等。出口方式為停機,解列,縮小故障影響範圍和發出信號。

(2)電力變壓器保護

電力變壓器保護有繞組及其引出線相間短路,中性點直接接地側單相短路,繞組匝間短路,外部短路引起的過電流,中性點直接接地電力網中外部接地短路引起的過電流及中性點過電壓、過負荷,油面降低,變壓器溫度升高,油箱壓力升高或冷卻系統故障。

(3)線路保護

線路保護根據電壓等級不同,電網中性點接地方式不同,輸電線路以及電纜或架空線長度不同,分別有:相間短路、單相接地短路、單相接地、過負荷等。

(4)母線保護

發電廠和重要變電所的母線應裝設專用母線保護。

(5)電力電容器保護

電力電容器有電容器內部故障及其引出線短路,電容器組和斷路器之間連線線短路,電容器組中某一故障電容切除後引起的過電壓、電容器組過電壓,所連線的母線失壓。

(6)高壓電動機保護

高壓電動機有定子繞組相間短路、定子繞組單相接地、定子繞組過負荷、定子繞組低電壓、同步電動機失步、同步電動機失磁、同步電動機出現非同步沖擊電流。

6.微機保護裝置

1)微機保護的優點

(1)可靠性高:一種微機保護單元可以完成多種保護與監測功能。代替了多種保護繼電器和測量儀表,簡化了開關櫃與控製屏的接線,從而減少了相關設備的故障環節,提高了可靠性。微機保護單元採用高集成度的晶片,軟體有自動檢測與自動糾錯功能,也有提高了保護的可靠性。

(2)精度高,速度快,功能多。測量部分數位化大大提高其精度。CPU速度提高可以使各種事件以m s來計時,軟體功能的提高可以通過各種復雜的演算法完成多種保護功能。

(3)彈性大,通過軟體可以很方便的改變保護與控製特徵,利用邏輯判斷實現各種互鎖,一種類型硬體利用不同軟體,可構成不同類型的保護。

(4)維護調試方便,硬體種類少,線路統一,外部接線簡單,大大減少了維護工作量,保護調試與整定利用輸入按鍵或上方電腦下傳來進行,調試簡單方便。

(5)經濟性好,性能價格比高,由于微機保護的多功能性,使變配電站測量、控製與保護部分的綜合造價降低。高可靠性與高速度,可以減少停電時間,節省人力,提高了經濟效益。

2)微機保護裝置的特點

微機保護裝置除了具有上述微機保護的優點之外,與同類產品比較具有以下特點:

(1)品種齊全:微機保護裝置,品種特別齊全,可以滿足各種類型變配電站的各種設備的各種保護要求,這就給變配電站設計及電腦聯網提供了很大方便。

(2)硬體採用最新的晶片提高了技術上的先進性,CPU採用80C196KB,測量為14位A/D轉換,模擬量輸入回路多達24路,採到的資料用DSP信號處理晶片進行處理,利用高速傅氏變換,得到基波到8次的諧波,特殊的軟體自動校正,確保了測量的高精度。利用雙口RAM與CPU變換資料,就構成一個多CPU系統,通信採用CAN匯流排。具有通信速率高(可達100MHZ,一般運行在80或60MHZ)抗幹擾能力強等特點。通過鍵盤與液晶顯示單元可以方便的進行現場觀察與各種保護方式與保護參數的設定。

(3)硬體設計在供電電源,模擬量輸入,開關量輸入與輸出,通信接口等採用了特殊的隔離與抗幹擾措施,抗幹擾能力強,除集中組屏外,可以直接安裝于開關櫃上。

(4)軟體功能豐富,除完成各種測量與保護功能外,通過與上位處理電腦配合,可以完成故障錄波(1秒高速故障記錄與9秒故障動態記錄),諧波分析與小電流接地選線等功能。

(5)可選用RS232和CAN通信方式,支持多種遠動傳輸規約,方便與各種電腦管理系統聯網。

(6)採用寬溫帶背景240×128大螢幕LCD液晶顯示器,操作方便、顯示美觀。

(7)集成度高、體積小、重量輕,便于集中組屏安裝和分散安裝于開關櫃上。

3)微機保護裝置的使用範圍

(1)中小型發電廠及其升壓變電站。

(2)110 kV /35 kV /10 kV區域變電站。

(3)城市10 kV電網10 kV開閉所

(4)使用者110 kV /10kV或35kV /10kV總降壓站。

(5)使用者10kV變配電站

4)微機保護裝置的種類

(1)微機保護裝置共有四大類。

(2)線路保護裝置

微機線路保護裝置 微機電容保護裝置 微機方向線路保護裝置 。

微機零序距離線路保護裝置 微機橫差電流方向線路保護裝置 。

(3)主設備保護裝置

微機雙繞組變壓器差動保護裝置 微機三繞組變壓器差動保護裝置。

微機變壓器後備保護裝置 微機發電機差動保護裝置 微機發電機後備保護裝置。

微機發電機後備保護裝置 微機電動機差動保護裝置 微機電動機保護裝置 。

微機廠(站)用變保護裝置 。

(4)測控裝置

微機遙測遙控裝置 微機遙信遙控裝置 微機遙調裝置 微機自動準同期裝置。

微機備自投裝置 微機PT切換裝置 微機脈沖電度測量裝置 。

微機多功能變送測量裝置 微機解列裝置 。

(5)管理裝置單元

通信單元 、管理單元、 雙機管理單元 。

5)微機保護裝置功能

微機保護裝置的通用技術要求和指標(工作環境、電源、技術參數、裝置結構)以及主要功能(保護性能指標、主要保護功能、保護原理、定值與參數設定,以及外部接線端子與二次圖)詳見相關產品說明書。

微機監控

1)220/380V低壓配電系統特點

(1)套用範圍廣,現在工業與民用用電除礦井、醫療、危險品庫等外,均為220/380V,所以套用範圍非常廣泛。

(2)低壓配電系統一般均為TN—S,或TN—C—S系統。TN—C系統為三個相線(A、B、C)與一個中性線(N),N線在變壓器中性點接地或在建築物進戶處重復接地。輸電線為四根線,電纜為四芯,沒有保護地線(PE),少一根線。設備外殼,金屬導電部分保護接地接在中性線(N)上,稱為接零系統,接零系統安全性較差,對電子設備幹擾大,設計規範已規定不再採用。

TN—S系統為三個相線,一個中性線(N)與一個保護地線(PE)。N線與PE線在變壓器中性點集中接地或在建築物進戶線處重復接地。輸電線為五根,電纜為五芯。中性線(N)與保護地線(PE)在接地點處連線在一起後,再不能有任何連線,因此中性線(N)也必須用絕緣線。中性線(N)引出後如果不用絕緣對地絕緣,或引出後又與保護地線有連線,雖然用了五根線,也為TN—C系統,這一點應特別引起註意。TN—S或TN—C—S系統安全性好,對電子設備幹擾小,可以共用接地線(CPE),,採用等電位連線後安全性更好,幹擾更小。所以設計規範規定除特殊場所外,均採用TN—S或TN—C—S系統。

(3)220/380V低壓配電系統的保護現在仍採用低壓斷路器或熔斷器。所以220/380V隻有監控沒有保護。監控包括電流、電壓、電度、頻率、功率、功率因數、溫度等測量(遙測),開關運行狀態,事故跳閘,報警與事故預告(過負荷、超溫等)報警(遙信)與電動開關遠方合分閘操作(遙控)等三個內容(簡稱三遙),而沒有保護。

(4)220/380V低壓配電系統一次回路一般均為單母線或單母線分段,兩台以上變壓器均為單母線分段,有幾台變壓器就分幾段,這是因為使用者變電站變壓器一般不採用並列運行,這是為了減小短路電流,降低短路容量,否則,低壓斷路器的斷開容量就要加大。

(5)220/380V低壓配電系統進線、母聯、大負荷出線與低壓聯絡線因容量較大,一般一路(1個斷路器)佔用一個低壓櫃。根據供電負荷電流大小不同,一個低壓開關櫃內有兩路出線(安裝兩個斷路器),四路出線(安裝四個斷路器),以及五、六、八與十路出線,不象高壓配電系統一個斷路器佔用一個開關櫃。因此低壓監控單元就要有用于一路、兩路或多路之分,設計時要根據每個低壓開關的出線回路數與低壓監控單元的規格來進行設計。

(6)低壓斷路器除手動操作外,還可以選用電動操作。大容量低壓斷路器一般均有手動與電動操作,設計時應選用帶遙控的低壓監控單元,小容量低壓斷路器,設計時,大多數都選用隻有手動操作的斷路器,這樣低壓監控單元的遙控出口就可以不接線,或選用不帶遙控的低壓監控單元。

2)220/380V低壓配電系統微機監控系統的設計

(1)220/380V低壓配電系統微機監控系統首先根據一次系統及使用者要求進行遙測、遙信及遙控設計。

(2)測量回路設計

A 測量部分的二次接線與高壓一樣,電流回路串聯于電壓互感器二次回路,電壓回路並聯于電壓測量回路。由于220/380V低壓配電系統沒有電壓互感器,電壓測量可以直接接到220/380V母線上,和電度表電壓回路一樣一般可以不加熔斷器保護,但櫃內接線應盡量短,有條件時最好加熔斷器保護,以便于檢修。

B 電度測量可選用自帶電源有脈沖輸出的脈沖電度表,對于有計算功率與電度功能的低壓監控單元,隻作為內部計費時,可以不再選用脈沖電度表。

C 選用有顯示功能的低壓監控單元,可以不再設計電流、電壓表,選用不帶顯示功能的低壓監控單元時還應設計電流或電壓表,不應兩種都設計。

(3)信號回路設計

設計時,低壓斷路器要增加一對常開接點接到低壓監控單元開關狀態輸入端子上。有事故跳閘報警輸出接點的,再將其接到低壓監控單元事故預告端子上。

(4)遙控回路設計

低壓監控系統的遙控設計比較簡單,電動操作的低壓斷路器都有一對合分閘按鈕,隻要將低壓監控單元合分閘輸出端子分別並在合分閘按鈕上即可,必要時,可設計一個就地與遙控操作轉換開關,防止就地檢修開關時,遙控操作引起事故。

(5)供電電源與通信電纜設計

低壓監控單元電源為交流220V供電,耗電量一般隻有幾瓦,設計時將其電源由端子上引到一個220V/5A兩極低壓斷路器上,再引到開關櫃端子上,然後統一用KVV—3×1.0電纜集中引到低壓櫃一路小容量出線上。需要時可加一個UPS電源。

通信電纜一般距離不超過200米可選用KVV—3×1.0普通禁止控製電纜,超過200米時應選用禁止雙絞線(最好選帶護套型)或電腦用通信電纜。

變配電站

1)系統組成

高壓採用微機保護,低壓採用監控單元,再用通信電纜將其與電腦聯網之後就可以組成一個現代化變配電站管理系統——變配電站綜合自動化系統。

2)變配電站綜合自動化系統設計內容

A高壓微機保護單元(組屏或安裝在開關櫃上)選型及二次圖設計。

B低壓微機監控單元(安裝在開關櫃上)選型及二次圖設計。

C管理電腦(放在值班室,無人值班時可放在動力調度室)選型。

D模擬盤(放在值班室或調度室)設計。

E上位機(與工廠電腦或電力部門調度聯網)聯網方案設計。

F通信電纜設計(包括管理電腦與上位機)。

3)管理電腦

管理電腦可根據系統要求進行配置。

4)模擬盤

使用者要求有模擬盤時,可以設計模擬盤,小系統可以用掛牆式,大系統用落地式,模擬盤尺寸根據供電系統一次圖及值班室面積來決定。模擬盤採用專用控製單元,將其通信電纜引到管理電腦處。模擬盤還需要一路交流220V電源,容量隻有幾十瓦,設計時應與管理電腦電源一起考慮。

5)變配電站綜合自動化系統主要功能

變配電站綜合自動化系統的管理電腦通過通信電纜與安裝在現場的所有微機保護與監控單元進行信息交換。管理電腦可以向下傳送遙控操作命令與有關參數修改,隨時接受微機保護與監控單元傳上來的遙測、遙信與事故信息。管理電腦就可通過對信息的處理,進行存檔儲存,通過記錄列印與畫面顯示,還可以對系統的運行情況進行分析,通過遙信可以隨時發現與處理事故,減少事故停電時間,通過遙控可以合理調配負荷,實現最佳化運行,從而為實現現代化管理提供了必須的條件。

管理電腦軟體要標準化,操作要簡單方便,人機介面好,組態方便,使用者使用與二次開發簡單,容易掌握。

電站組成

變配電站是接受、變換和分配電能的環節,是企、事業單位的動力樞紐。變配電站一旦發生事故必將帶來重大損失。再者,變配電站裝有大量高壓設備和低壓設備,而且密集度很高,安全問題比較特殊。因此,保證變配電站的安全運行是十分重要的。

變配電站組成

變配電站種類很多。按照電壓高低,變配電站分為高壓變配電站、高壓配電站和低壓配電站;按照有無變壓器,分為變配電站和配電站;按照主要配電裝置的安裝位置,分為室外變配電站和室內變配電站等。以前一般以35kV為分界線,35kV以上者,由于變配電設備的體積較大,安全間距也較大,為了節省投資,多建成室外變配電站。室外變配電站佔地面積大、建築面積小、土建費用低、受環境的影響比較嚴重。10kV及10kV以下者,由于變配電設備的體積和安全間距較小,為了便于管理,多建成室內變配電站。

由于科學技術的不斷發展,人民生活水準的提高,城市用電量大幅度成長。因此在城市內的負荷中心建110KV高壓變電站,套用六氟化硫組合電器。由于六氟化硫組合電器具有體積小、短路容量大、無污染、安全、可靠,且有免維護的特點,因此,廣泛被採用于城內電網,使高壓進城變為可能。因而110kV甚至220kV亦可建成室內變電站。室內變配電站佔地面積小、建築費用高,適用于市內居民密集的地區和周圍空氣受到污染的地區。一般變配電站由高壓配電室、低壓配電室、值班室、變壓器室、電容器室等組成。

不同變配電站的接線方式有較大的差別。變配電站的接線方式用單線圖表示。單線圖是用一條線代替同樣功能和同樣連線的三條線以表示三相電路。

變配電站一般安全要求

變配電站一般安全要求包括建築設計、設備安裝、運行管理等方面的要求。

1. 變配電站位置選擇

從供電經濟性的角度考慮,變配電站應接近負荷中心。從生產角度考慮,變配電站不應妨礙生產和廠內運輸;變配電站本身設備的運輸也應當方便。從安全形度考慮,變配電站應避開易燃易爆場所;變配電站宜設在企業的上風側,並不得設在容易沉積粉塵和纖維的場所;變配電站不應設在人員密集的場所。變配電站的選址和建築還應考慮到滅火、防蝕、防污、防水、防雨、防雪、防振以及防止小動物鑽入的要求。

2.建築要求

高壓配電室耐火等級不應低于★二級;低壓配電室耐火等級不應低于★三級。油浸電力變壓器室應為★一級耐火建築;對于不易取得鋼材和水泥的地區,可以採用★三級耐火等級的獨立單層建築。

變配電站各間隔的門應向外開啓;門的兩面都有配電裝置時,門應向兩個方向開啓。門應為非燃燒體或難燃燒體材料製做的實體門。長度超過7m的高壓配電室和長度超過10m的低壓配電室至少應有兩個門。

有充油設備的房間與爆炸危險環境或有腐蝕性氣體存在的環境毗鄰時,牆上、天花板上以及地板上的孔洞應予封堵。

室內變配電站單台設備油量達到600kg者應有貯油坑或擋油設施。貯油坑應能容納100%的油;擋油設施應能容納20%的油,並能將油排至安全處。室外變配電站單台設備油量達到1000kg者應有擋油設施。擋油設施也應能容納20%的油。

3.間距合格

室外油量2500kg的兩台變壓器之產的凈距不足10m時,中間應加防火牆。室外變壓器距建築物不足5m時,變壓器投影以外3m以內的範圍內不得有門窗或通風孔。

變配電站的圍牆、變配電設備的圍欄、變配電站各室的門窗、通風孔的小動物欄網、開關櫃的門等屏護裝置應保持完好,並應根據需要做上明顯的標志(如“止步、高壓危險!”等),並予上鎖。

室內充油設備油量60kg以下者允許安裝在兩側有隔板的間隔內;油量60~600kg者須裝在有防爆隔牆的間隔內;600kg以上者應安裝在單獨的間隔內。

為了防止電弧燒傷和熔化金屬濺出燙傷工作人員以及為了防止工作人員過分接近帶電體,應在必要的位置設定隔板或遮欄。

4.通風良好

蓄電池室有可燃氣體產生,必須有良好的通風;變壓器室、電容器室等有較多熱量排放,必須有良好的自然通風,必要時採取強迫通風。進風口均宜在下方,出風口均宜在上方。

5.保持電氣設備正常運行

保持電氣設備正常運行包括觀察電流、電壓、功率因數、油量、油色、溫度指示、接點狀態等是否正常,觀察設備和線路有無損壞、是否嚴重髒污以及觀察門窗、圍欄等輔助設施是否完好;聽聲音是否正常,註意有無放電聲等異常聲響;聞有無焦糊味及其他異常氣味。

斷路器與隔離開關操動機構之間的聯鎖裝置、電容器放電的聯鎖裝置等安全裝置和信號裝置應保持在良好狀態。

6.滅火器材齊全、完好

變配電站應配備可用于帶電滅火的滅火器材,如1211滅火器、二氧化碳滅火器、幹粉滅火器等滅火器。

7.製度完善

變配電站除應執行與停、送電作業、檢修、值班、巡視相關聯的各項製度外,還應建立防火責任製以及崗位責任製等規章製度。

★ 廠房建築耐火等級

一級:用鋼筋混凝土或用磚牆與鋼筋混凝土組成的混合結構;

二級:用鋼結構、鋼筋混凝土柱或磚牆組成的混合結構;

三級:木屋頂和磚牆組成的磚木結構;

四級:木屋頂、難燃燒體牆組成的可燃結構。

用電

通過配電傳送給各個居民,企業所使用的電能叫做用電。

中國電網

為了判斷三套方案的安全性,2011年國家能源局委托中國電科院進行仿真模擬計算。不過,鑒于中國電科院隸屬于國家電網公司的性質,國家能源局又把該課題同時委托給了電力規劃設計總院。

出人意料的是,在國家能源局于2011年8月召開的座談會上,雙方卻拿出了不同的結論。

中國電科院的結論是:“500千伏方案和三華非同步電網方案均不能滿足《電力系統安全穩定導則》的要求,三華同步電網完全滿足要求,電網有安全保障。”(見國家電網公司2011年5月30日的報告)

但電力規劃設計總院的結論是:直流遠距離500千伏方案可以保證電網安全。

“規劃設計總院與國家電網公司就同一仿真試驗得出的結果卻不相同。我們應該對仿真的每一個步驟、每一個資料從頭到尾捋一遍,看看到底是哪兒不對。” 電力規劃設計總院總工吳雲表示。

同時參會的國家能源局電網“十二五”專家委員會成員王仲鴻對採訪人員說:“國家電網公司採用錯誤的預設條件,在模擬計算500千伏方案中,讓華東大部分發電廠的調速器不動作,這意味著人為廢除了電網的自我調節功能,誇大了超高壓電網方案的故障結果,但在實際中,發電廠的自我調節功能是完全自動化的。”

而對中國電科院“三華同步網可以保證安全”的仿真結果同樣存在抗告。

中國工程院院士盧強在談到三華同步網的安全性時表示:“電科院做了500-600次故障試驗,證明三華同步網的安全性是有保障的。”

熟悉仿真模擬計算的專家都知道,500-600次是假設電網發生1個故障(N-1)或極少數的2個故障(N-2)。(見中國電力科學研究院于2010年6月發布的《受端電網構建研究》)

蒙定中告訴採訪人員:“這不符合實際情況,因為世界上發生過的23次重大(損失≥800萬千瓦)停電事故都不是由單一故障,而是八九個甚至29個連鎖跳閘(N-8、N-9、N-29)引起的。”

蒙定中是《電力系統安全穩定導則》的重要起草者之一。

韓英鐸認為,“三華聯網”的各級支路元件如有500個至600個(500-600),“五六百種情況”就相當于隻有一個元件故障跳閘所做試驗的次數,稱為(N-1)條件。如果按照兩個元件故障,即(N-2)條件,就得做(500~600)2次的仿真計算,以此類推。

張正陵並不認為仿真模擬試驗需要做那麽多次計算,他告訴採訪人員:“安全不安全,要用標準衡量,路上行駛的汽車隨時會出事故,但還是要上路行駛,它隻要滿足汽車安全標準即可,電科院的計算滿足《電力安全穩定導則》的規定。”

張正陵列舉了現實中的幾次電網事故,證明交流聯網並不像反對者說的那樣不安全,“汶川、雅安地震及2008年冰凍災害中,局部電網雖與主網以交流相連,但並未影響主網安全。”

市場信息

(一)動力煤市場持續低迷,電煤價格繼續呈現小幅下滑

2013年一季度,在煤炭市場去庫存化難度大、消費增幅小、進口煤持續大幅增加和水電增發帶來的電煤消耗減少的背景下,煤炭價格在低位運行中又出現小幅下滑。3月份,秦皇島地區市場動力煤價格繼續下降,月末,具代表性的發熱量5500大卡/千克市場動力煤的主流平倉價格由2月末的620~630元/噸之間下降到615~625元/噸之間;發熱量5000大卡/千克市場動力煤的主流平倉價格由2月末的530~540元/噸之間下降到520~530元/噸之間。由于火電企業的燃料成本壓力年有所減輕,發電企業經營情況整體有所改善。

2010~2013年3月我國秦皇島港煤炭價格走勢

電力

資料來源:中國煤炭運銷協會

(二)主要燃料價格持續低位運行,電力行業利潤大幅成長

2013年一季度,受益于主要燃料價格持續低位運行,電力企業特別是火電企業自2008年以來的長期虧損局面得到有效遏製,經營狀況明顯改善,發電行業整體經營情勢轉折向好。1~3月份,電力行業實現銷售收入12767.7億元,同比成長5.36%;利潤總額705.88億元,同比成長90.53%,與上年同期相比翻了近一番。

2013年1-4月,全國電力供需整體平衡,局部富餘,發電設備利用小時同比下滑51小時,其中水電枯水期來水情況良好,同比增99小時,火電受經濟大環境以及水電沖擊影響,同比降74小時。

2013年全年,全國電源裝機增速將略高于需求增速,水電、風電等清潔能源全年利用小時數小于火電,電力供需整體平衡,發電設備利用小時數同比基本持平,我們預計將達到4550小時,西南水電進入集中投產期,若汛期來水較好,水電消納將會有一定壓力,預計全年利用小時可達3500小時,火電利用小時將受大環境以及清潔能源的長期壓製,“新常態”下平均利用小時將在5000小時左右。

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