第1章 電力系統(tǒng)的基本概念

1、第1章電力系統(tǒng)的基本概念1.1電力系統(tǒng)概述1.2電力系統(tǒng)運(yùn)行的特點(diǎn)和要求1.3電力系統(tǒng)的接線方式和電壓等級(jí)1.4電力系統(tǒng)中性點(diǎn)的運(yùn)行方式1.1電力系統(tǒng)概述1.1.1電力系統(tǒng)、電力網(wǎng)及動(dòng)力系統(tǒng)1.1.2我國(guó)電力系統(tǒng)的發(fā)展1.1.1電力系統(tǒng)、電力網(wǎng)及動(dòng)力系統(tǒng)1)火力發(fā)電廠的鍋爐、汽輪機(jī)、供熱網(wǎng)絡(luò)等，如圖1-1中所示。2)水力發(fā)電廠的水庫(kù)、水輪機(jī)。3)核能發(fā)電廠的反應(yīng)堆。4)風(fēng)能、太陽(yáng)能等。1.1.1電力系統(tǒng)、電力網(wǎng)及動(dòng)力系統(tǒng)圖1-1簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)1.1.1電力系統(tǒng)、電力網(wǎng)及動(dòng)力系統(tǒng)圖1-2復(fù)雜電力系統(tǒng)1動(dòng)力部分2變壓器3負(fù)荷4電動(dòng)機(jī)5低壓負(fù)載圖1-3凝汽式火力發(fā)電廠生產(chǎn)過(guò)程1.1.2我國(guó)電力系統(tǒng)的發(fā)

2、展表1-1我國(guó)發(fā)電裝機(jī)容量和發(fā)電量增長(zhǎng)情況年份裝機(jī)容量/萬(wàn)kW裝機(jī)容量在國(guó)際排位年發(fā)電量/億kWh年發(fā)電量在國(guó)際排位備16)2143(7)25建國(guó)前67年19601192(194)9594(74)裝機(jī)容量突破1000萬(wàn)kW198710290(3019)54973(1000)裝機(jī)容量突破1億kW199521722(5218)410069(1868)裝機(jī)容量突破2億kW1.1.2我國(guó)電力系統(tǒng)的發(fā)展表1-1我國(guó)發(fā)電裝機(jī)容量和發(fā)電量增長(zhǎng)情況年份裝機(jī)容量/萬(wàn)kW裝機(jī)容量在國(guó)際排位年發(fā)電量/億kWh年發(fā)電量在國(guó)際排位備注199623654(5558)210794(1869)2全國(guó)

3、電力供需基本平衡200031932(7935)213685(2431)2裝機(jī)容量突破3億kW200338450219080(2830)2200662200(12857)228344(4167)2裝機(jī)容量突破6億kW2009年7月82752(18200)22裝機(jī)容量突破8億kW1.2電力系統(tǒng)運(yùn)行的特點(diǎn)和要求1.2.1電能的優(yōu)點(diǎn)1.2.2電力系統(tǒng)運(yùn)行的特點(diǎn)1.2.3對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行的基本要求1.2.1電能的優(yōu)點(diǎn)1)電能可以很方便地轉(zhuǎn)換成其他形式的能，如光能、熱能、機(jī)械能和化學(xué)能等。2)電能便于生產(chǎn)、輸送、分配、使用，易于控制。3)自然界中具有豐富的電力資源，如煤、石油、天然氣、水力、核能和太陽(yáng)能等，

4、可以方便地轉(zhuǎn)化為電能。1.2.2電力系統(tǒng)運(yùn)行的特點(diǎn)1.電能不能大量?jī)?chǔ)存2.過(guò)渡過(guò)程非常迅速3.與國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)密切相關(guān)1.電能不能大量?jī)?chǔ)存電能的產(chǎn)生、輸送、分配和使用實(shí)際上是同時(shí)進(jìn)行的，每時(shí)每刻系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能必須等于該時(shí)刻用戶(hù)使用的電能，再加上傳輸這些電能時(shí)在電網(wǎng)中損耗的電能。這個(gè)產(chǎn)銷(xiāo)平衡關(guān)系是電能生產(chǎn)的最大特點(diǎn)。2.過(guò)渡過(guò)程非常迅速電能的傳輸近似于光的速度，以電磁波的形式傳播，傳播速度為30萬(wàn)kms，“快”是它的一個(gè)極大特點(diǎn)。如電能從一處輸送至另一處所需要的時(shí)間僅千分之幾秒；電力系統(tǒng)從一種運(yùn)行狀態(tài)過(guò)渡到另一種運(yùn)行狀態(tài)的過(guò)渡過(guò)程非?？?。3.與國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)密切相關(guān)現(xiàn)代工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防、

5、交通運(yùn)輸業(yè)等都廣泛使用著電能，此外在人民日常生活中也廣泛使用著各種電器，而且各部門(mén)的電氣化程度愈來(lái)愈高。因此，電能供應(yīng)的中斷或不足，不僅直接影響各行業(yè)的生產(chǎn)，造成人民生活紊亂，而且在某些情況下甚至?xí)斐烧紊系膿p失或極其嚴(yán)重的社會(huì)性災(zāi)難。1.2.3對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行的基本要求1.保證可靠地持續(xù)供電2.保證良好的電能質(zhì)量3.努力提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性1.保證可靠地持續(xù)供電電力系統(tǒng)運(yùn)行首先要滿(mǎn)足可靠、不間斷供電的要求。雖然保證可靠、不間斷的供電是電力系統(tǒng)運(yùn)行的首要任務(wù)，但并不是所有負(fù)荷都絕對(duì)不能停電，一般可按負(fù)荷對(duì)供電可靠性的要求將負(fù)荷分為三級(jí)，運(yùn)行人員根據(jù)各種負(fù)荷的重要程度不同，區(qū)別對(duì)待。2.保證

6、良好的電能質(zhì)量我國(guó)已先后頒布了7個(gè)有關(guān)電能質(zhì)量的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，即供電電壓偏差、電力系統(tǒng)頻率偏差、公用電網(wǎng)諧波、三相電壓不平衡、電壓波動(dòng)和閃變、暫時(shí)過(guò)電壓和瞬態(tài)過(guò)電壓、公用電壓間諧波。這些國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的制定，無(wú)疑保證了我國(guó)電力系統(tǒng)的電能質(zhì)量。3.努力提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性電力系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性主要反映在降低發(fā)電廠的能源消耗、廠用電率和電力網(wǎng)的電能損耗等指標(biāo)上。電能所消耗的能源在國(guó)民經(jīng)濟(jì)能源的總消耗中占的比重很大，使電能在生產(chǎn)、輸送和分配的過(guò)程中耗能小、效率高，最大限度地降低電能成本有著十分重要的意義。1.3電力系統(tǒng)的接線方式和電壓等級(jí)1.3.1電力系統(tǒng)的接線方式和接線圖1.3.2電力系統(tǒng)的電壓等級(jí)1.3

7、.1電力系統(tǒng)的接線方式和接線圖1.電力系統(tǒng)的接線圖2.電力系統(tǒng)的接線方式1.電力系統(tǒng)的接線圖(1)電氣接線圖(2)地理接線圖(1)電氣接線圖電力系統(tǒng)的電氣接線圖如圖1-4所示。在電氣接線圖上，要求突出表明電力系統(tǒng)各主要元件之間(發(fā)電機(jī)、變壓器、線路等)的電氣連接關(guān)系。要求接線清楚，一目了然，而不過(guò)分重視實(shí)際的位置如何、距離的比例關(guān)系。(2)地理接線圖圖1-4電力系統(tǒng)的電氣接線圖(2)地理接線圖圖1-5電力系統(tǒng)的地理接線圖2.電力系統(tǒng)的接線方式1)必須保證用戶(hù)供電的可靠性。2)必須能靈活地適應(yīng)各種可能的運(yùn)行方式。3)應(yīng)力求節(jié)約設(shè)備和材料，減少設(shè)備費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用，使電力網(wǎng)的建設(shè)和運(yùn)行比較經(jīng)濟(jì)。4)

8、應(yīng)保證在各種運(yùn)行方式下運(yùn)行人員都能夠安全靈活地操作。(1)無(wú)備用接線圖1-6無(wú)備用接線方式a)放射式b)干線式c)鏈?zhǔn)?2)有備用接線圖1-7有備用接線方式a)雙回路放射式b)雙回路干線式c)雙回路鏈?zhǔn)絛)環(huán)式e)兩端供電網(wǎng)1.3.2電力系統(tǒng)的電壓等級(jí)1.電力系統(tǒng)各元件的額定電壓2.變壓器二次繞組欄內(nèi)3.3kV、6.6kV及11kV電壓適用于短路電壓值在7.5%及以上的降壓變壓器。3.為證明在技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上有特殊優(yōu)點(diǎn)時(shí)，水輪發(fā)電機(jī)的額定電壓容許用非標(biāo)準(zhǔn)電壓。2.電力網(wǎng)電壓等級(jí)的選擇1.電力系統(tǒng)各元件的額定電壓表1-2第一類(lèi)額定電壓直流電壓/V交流電壓/V三相（線電壓）單相11212243636

9、481.電力系統(tǒng)各元件的額定電壓表1-3第二類(lèi)額定電壓用電設(shè)備發(fā)電機(jī)變壓器直流電壓/V三相交流電壓/V直流電壓/V交流三相線電壓/V交流電壓/V三相單相線電壓相電壓一次繞組二次繞組110115（127）（133）（127）（133）（127）（133）2202201272302302202302202303802204003804003804004601.電力系統(tǒng)各元件的額定電壓表1-4第三類(lèi)額定電壓用電設(shè)備電壓/kV發(fā)電機(jī)線電壓/kV變壓器線電壓/kV用電設(shè)備電壓/kV發(fā)電機(jī)線電壓/kV變壓器線電壓/kV一次繞組二次繞組33153，315315，331101101216636，6363，66

10、2202202421010510，105105，11330330345，36315751575500500525，5502323750750788，8253535385100010001050，11003.為證明在技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上有特殊優(yōu)點(diǎn)時(shí)，水輪發(fā)電機(jī)的額定電壓容許用非標(biāo)準(zhǔn)電壓。(1)用電設(shè)備的額定電壓(2)電力線路的額定電壓(3)發(fā)電機(jī)的額定電壓(4)變壓器的額定電壓(1)用電設(shè)備的額定電壓圖1-8電壓沿線路長(zhǎng)度的分布(2)電力線路的額定電壓電壓沿線路長(zhǎng)度的分布如圖1-8所示。線路的始端和末端均可接有用電設(shè)備，而用電設(shè)備的端電壓一般允許在額定電壓的5%以?xún)?nèi)波動(dòng)。因而在沒(méi)有調(diào)壓設(shè)備的情況下，可

11、容許在線路始末兩端之間的電壓損耗不大于10%。(3)發(fā)電機(jī)的額定電壓發(fā)電機(jī)作為直接配電的電源，總是接在線路的始端，為了補(bǔ)償線路運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的電壓降，所以發(fā)電機(jī)的額定電壓應(yīng)該比線路的額定電壓高5%(與線路始端電壓相當(dāng))，即為UGN=UN(1+5%)。(4)變壓器的額定電壓圖1-9電力系統(tǒng)各元件的額定電壓2.電力網(wǎng)電壓等級(jí)的選擇圖1-10330750kV電壓線路的輸送容量與輸送距離關(guān)系2.電力網(wǎng)電壓等級(jí)的選擇表1-5電力網(wǎng)的額定電壓與輸送容量及輸送距離的關(guān)系額定電壓/kV輸送容量/MW輸送距離/km額定電壓/kV輸送容量/MW輸送距離/km301101322010050010030060112415

12、330200800200600100220620500600150040080035210205075020002500500以上11010505010010001.4電力系統(tǒng)中性點(diǎn)的運(yùn)行方式1.不接地方式2.中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地3.中性點(diǎn)直接接地1.不接地方式1)故障相：C相對(duì)地電壓為零，Cf=0。2)非故障相：A相A變成Af，即3)接地電流：Cf=(AC+BC)=CC(本身的電容電流)。1)未接地兩相對(duì)地電壓升高到相電壓的倍，即等于線電壓，所以在這種系統(tǒng)中，相對(duì)地的絕緣水平應(yīng)根據(jù)線電壓來(lái)設(shè)計(jì)。2)各相間的電壓大小和相位仍然不變，三相系統(tǒng)的平衡沒(méi)有遭到破壞，因此可以繼續(xù)運(yùn)行一段時(shí)間，這便是不