第一講 電力系統(tǒng)基本知識

第一講電力系統(tǒng)基本知識第一節(jié)電力系統(tǒng)的組成及特點

一、電力工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀我國電力工業(yè)發(fā)展速度很快，截至2007年底，全國的裝機容量已經(jīng)達到71329萬kW（其中火電55442萬kW，水電14526萬kW，核電885萬kW，風電設(shè)備容量達到403萬kW），年均增長14.36%；年發(fā)電量達到32458億kWh，年增長16.8%。裝機容量和發(fā)電量已由解放時世界的25位躍升為僅次于美國的第二位。預計到2020年，我國電力裝機將在此基礎(chǔ)上再翻一番，達到95000萬kW（見表1-1）。與之相配套的一大批500kV交流輸變電和直流±500kV輸電線路已經(jīng)投入運行，750kV已經(jīng)帶電試運行，交流1000kV和直流±800kV特高壓輸變電工程已經(jīng)開工建設(shè)。表1-12020（2010）年我國電力裝機預測（萬kW）年份總計煤電常規(guī)水電抽水蓄能氣電核電新能源20209500059200220002500550036002200100%62.323.2%2.6%5.8%3.8%2.32010584504000013500150018001250400100%68.4%23.1%2.6%3.1%2.10.7%二、電力系統(tǒng)的組成為了提高供電的可靠性和經(jīng)濟性，通常將發(fā)電廠和用戶之間通過升、降壓變電所、輸配電線路聯(lián)系起來，如圖1-1所示。由發(fā)電廠中的電氣部分、各類變電所及輸電、配電線路及各種類型的用電設(shè)備組成的統(tǒng)一整體稱為電力系統(tǒng)。電力系統(tǒng)中各種類型的變電所及輸配電線路組成的統(tǒng)一體，稱為電力網(wǎng)。如果將各種類型發(fā)電廠的原動力部分，如水電廠的水庫和水輪機、火力發(fā)電廠的鍋爐和汽輪機、核電廠的核島（反應(yīng)堆）及汽輪機等考慮進去，它們與電力系統(tǒng)所組成的統(tǒng)一整體，稱為動力系統(tǒng)。三、電力系統(tǒng)的特點在電力系統(tǒng)短短的一百多年發(fā)展歷史中，電力系統(tǒng)從早期的直流到后來的交流，再到現(xiàn)代的交直流并存，電力系統(tǒng)的規(guī)模越來越大，輸電距離也越來越遠，已經(jīng)出現(xiàn)了大型的跨國、跨區(qū)域聯(lián)合電力系統(tǒng)。將小系統(tǒng)聯(lián)合成大系統(tǒng)具有下列幾方面明顯的優(yōu)點：（1）提高了供電可靠性；（2）提高了供電的電能質(zhì)量；（3）可以減少系統(tǒng)的備用容量，提高設(shè)備利用率；（4）便于安裝大機組，且機組容量越大，技術(shù)經(jīng)濟效益越好；（5）可以合理利用動力資源，提高了系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性。雖然聯(lián)合電力系統(tǒng)具有上述優(yōu)點，但是隨著系統(tǒng)容量的不斷擴大，故障影響和波及的范圍也在擴大，系統(tǒng)的短路容量也在增大，對電氣設(shè)備開斷短路電流的能力也提出了更高的要求，這也正是聯(lián)合電力系統(tǒng)需要解決的問題。電力系統(tǒng)運行的特點，概括起來有以下幾個方面：1.發(fā)供用電的連續(xù)性現(xiàn)階段電能尚不能大量地、廉價地儲存，發(fā)、變、輸、配以及用電幾乎同時完成，其中任一環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障，必將影響電力系統(tǒng)的運行。因此，必須努力提高各環(huán)節(jié)的可靠性，以保證電力系統(tǒng)的安全、經(jīng)濟、連續(xù)、可靠運行和對用戶的不間斷供電。2.與國民經(jīng)濟各部門關(guān)系密切電力工業(yè)與國民經(jīng)濟及人民生活息息相關(guān)，是國民經(jīng)濟發(fā)展的動力和基礎(chǔ)，是人們生活的必需品，電力供應(yīng)的中斷或不足，將直接影響到社會生產(chǎn)、人民生活和國民經(jīng)濟的方方面面。3.過渡過程的短暫性電力系統(tǒng)中發(fā)電機、變壓器、線路等元件的投入和切除要求非常迅速，由此而引起的系統(tǒng)電磁、機電暫態(tài)過程是非常短暫的。因此，正常和故障情況所進行的調(diào)整和切換操作非常迅速，必須依賴自動化程度高和動作可靠的繼電保護設(shè)備及自動裝置來完成。同時還需要大量的、高素質(zhì)的專門人才來加以控制。四、對電力系統(tǒng)的基本要求根據(jù)電力系統(tǒng)運行的特點，對電力系統(tǒng)的基本要求主要有以下幾個方面。1.保證連續(xù)可靠的供電2.保證良好的電能質(zhì)量電能質(zhì)量指標是指電壓、頻率和波形三者的變化不能超過允許的波動范圍。電壓的允許波動范圍：35kV及以上為±5%，10kV及以下為±7%；頻率的允許偏移為50±（0.2~0.5）Hz（小系統(tǒng)為±0.5Hz，大系統(tǒng)為±0.2Hz）；波形應(yīng)為標準正弦波且諧波應(yīng)不超過標準。電能質(zhì)量合格，用電設(shè)備正常工作時具有最佳的技術(shù)經(jīng)濟效果；相反，電能質(zhì)量不合格，不僅對用電設(shè)備運行產(chǎn)生影響，對電力系統(tǒng)本身也有危害。3.保證電力系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性電力系統(tǒng)運行時，要盡可能的降低發(fā)電、變電和輸配電過程中的損耗，最大限度的降低電能成本。這不僅意味著大量的節(jié)約了能量資源，而且也降低了各用電部門的生產(chǎn)成本，使國民經(jīng)濟整體受益。

第二節(jié)發(fā)電廠和變電所的類型及設(shè)備一、發(fā)電廠的類型1.火力發(fā)電廠利用固體、液體、氣體燃料的化學能來生產(chǎn)電能的工廠稱為火力發(fā)電廠，簡稱火電廠。迄今為止，火電廠仍是世界上電能生產(chǎn)的主要方式，約占發(fā)電設(shè)備總裝機容量的70%以上。我國和世界各國的火電廠使用的燃料大多以煤炭為主，其他還有燃油、天然氣以及生活和工業(yè)垃圾等為燃料的火電廠?；痣姀S按照其生產(chǎn)方式不同又可以分為下列類型：（1）凝汽式火電廠。（2）熱電廠。圖1-2火力發(fā)電廠生產(chǎn)過程示意圖2.水力啟發(fā)電閃廠（1）堤納壩式梅水電非廠。發(fā)（2）引圖水式杏水電戰(zhàn)廠。3.核能障發(fā)電校廠4.其他蛙能源志發(fā)電攔污柵廠房蝴蝶閥發(fā)電機尾水管下游壩體尾水閘門升壓站蝸殼圖1-3水力發(fā)電廠生產(chǎn)過程示意圖上游水庫溢流壩段攔河壩高壓輸電線路進水閘門二、遞變電癥所的蹲類型1.樞紐欣變電境所樞紐敢變電司所是繼大供敞電區(qū)庫域內(nèi)許的核并心變遮電所止，起寨著匯安集多教個大嘗型發(fā)盡電廠萌電能彈和再蹲分配羅的重章要任余務(wù)。2.中間買變電婚所中間個變電伴所的義特點業(yè)是以風交換巡壽潮流鉛為主判，一西般匯否集2~昂3個電麗源，受作為閣長距梯離輸帽電線僅路的丟分段嬌，低襯壓側(cè)粥可以麻帶部臟分當凈地負蠢荷，酷在系亭統(tǒng)中仗起著平“承膊上啟加下”佛的重睬要作售用。3.地區(qū)箏變電歪所地區(qū)對變電保所一始般作睛為地側(cè)區(qū)或利城市遷配電傲網(wǎng)的狂主要踢變電爸所。4.終端步變電宇所終端滑變電偽所作筍為電綢網(wǎng)的虛末端屑變電宜所，狐一般經(jīng)位于阻輸電車線路糠終端。三、津電氣獎設(shè)備區(qū)及其筋作用一次眨設(shè)備（1）電駛能生促產(chǎn)和算轉(zhuǎn)換芹類設(shè)繁備。（2）控開制和父保護萄類電匆氣設(shè)單備。（3）限掉流和硬限制助過電尋壓類灘設(shè)備辨。（4）載娘流導腎體類扇。二次事設(shè)備（1）互去感器累類。（2）測鼠量表恥計類黨。（3）繼頃電保炮護和員自動杠裝置桃類。（4）直旋流設(shè)悉備。一次介設(shè)備慈是指組發(fā)、死輸、秩配電朽的主企系統(tǒng)計上所晚使用程的設(shè)橫備備沾。如膽發(fā)電短機、填變壓臣器、則斷路策器、亭隔離夾開關(guān)手、母渣線、誕電力才電纜銹和輸懷電線詢路等久。套二旅次設(shè)湯備是候指對暮一次岔設(shè)備種的工散作進著行控嫩制、休保護未、監(jiān)院察和縮慧測量切的設(shè)誓備。夜如測泊量儀暮表、處繼電電器、我操作煎開關(guān)叔、按嚇鈕、幸自動如控制壇設(shè)備品、計始算機抬、信拌號設(shè)躍備、伐控制厚電纜未以及航提供英這些怎設(shè)備連能源拔的一業(yè)些供城電裝戒置(如蓄扶電池習、硅勉整流淡器等)。第三滾節(jié)撒電協(xié)力系不統(tǒng)的吩額定米電壓一、郵額定射電壓鞏等級為了面使電美力設(shè)嗚備的魚生產(chǎn)氣實現(xiàn)賽標準邀化、厲系列方化，賄為了崖各元附件能嶺夠合路理配慚套，清電力鼓系統(tǒng)催中發(fā)埋電機浸、變拉壓器乞、線全路及拜各種輝電氣禁設(shè)備孫等，修都是鋸按照馳規(guī)定管的額穗定電績壓進岸行設(shè)脫計制斯造的抄。電摘力設(shè)炮備在聲額定岔電壓眉下運本行時我，其欠技術(shù)四和經(jīng)科濟性位能最投佳。繞國家癢所規(guī)錘定的其標準覺電壓斃等級棟稱為忠額定績電壓致。通沖常將10業(yè)0V以下槍的電孕壓稱似為第跪一類御額定中電壓評；將10信0~裙10察00伴V的電怕壓稱遺為第民二類進額定盒電壓魄；電翼壓10進00弓V以上轟的稱畫為第膽三類大額定埋電壓庭。表1-津33k記V及以缸上額慨定電洗壓（kV）用電設(shè)備平均額定電壓交流發(fā)電機變壓器一次變壓器二次361035（60）110（154）22033050075010003.156.310.53763115（162）23034552578710503.156.310.513.8，15.75，18，20，243及3.156及6.310及10.513.8，15.75，18，20，2435（60）110（154）22033050075010003.15及3.36.3及6.310.5及1138.5（66）121（169）2423635508251100二、戚用電櫻設(shè)備假額定世電壓二、鑄各級料電壓裹的經(jīng)挨濟輸溪送容宰量根據(jù)清經(jīng)驗厚：在11追0k就V以下快時，壘額定舞電壓螞的級要差以3倍左艷右為健宜；11拼0k樓V以上下時以2倍左心右為罵宜。表1-4架空輸電線路的額定電壓與輸送功率和輸送距離的關(guān)系

線路電壓（kV）輸送功率（MW）輸送距離（km）線路電壓（kV）輸送功率（MW）輸送距離（km）0.383610350.1以下0.1~1.00.1~1.20.2~2.02.0~100.6以下1~34~156~2020~50

110220330500750

10~50100~500200~8001000~15002000~250050~150100~300200~600250~850500以上

第四思節(jié)魯電爭力線霉路的婚結(jié)構(gòu)一、躁架空娘線路別的導奧線電力海線路遠按結(jié)但構(gòu)可尾分為釘架空陷線路耍和電伙纜線犁路兩墊大類喬。對困架空格導線即的要鴿求是代：具擋有良亦好的冷導電勉性能對、必楚要的鉛機械尾強度炒和抗拼腐蝕越性能財，且礙制造導工藝傾簡單砌、質(zhì)蝦輕、珍價廉利。導線霧的材晶料主奸要是歪銅、揀鋁、姑鋼等揪。目顧前導鋼線多葉采用耐鋁材深料；各為了興提高精鋁導樂線的都強度羅，鋁膜中加倍少量酒的鎂繩、硅俗等元送素，怕可制套成強澤度較憐高的礎(chǔ)鋁合鄰金絞煌線。征導線持及避大雷線歷的截及面如略圖1-葵18所示痰。架空擊線路微導線科的型抵號用筆漢語久拼音趕字母晶表示坡，舉圈例如益下：LJ串-7裳0為鋁兵絞線泉，額艘定截蝕面積忌為70找mm2；TJ茶-3廳5為銅胞絞線忠，額筋定截害面積號為35詳mm2；GJ陷-2勤5為鋼政絞線雅，額遇定截紫面積壓為25運mm2；LG膽J-莖24共0為鋼濁芯鋁神絞線煩，鋁立線部弱分額曠定截工面積周為24紹0虜mm2。此外謊，還坊有輕營型鋼叫芯鋁踏絞線竿（LG稻JQ）和揪加強鹿型鋼刷芯鋁俱絞線閑（LG敵JJ）等蛛。二、柏架空傲線路墨的桿法塔桿塔遲按照股使用瘦材料始不同股，可求以分梢為木態(tài)桿、碎水泥緒桿和零鐵塔久三種酸；按擁用途蜂又可撫以分舉為終藍端桿抵塔、估轉(zhuǎn)角機桿塔胖、跨啞越桿張塔、毫直線除桿塔騰、耐乒張桿誰塔和叢換位滅桿塔蜘等。（a）（b）圖1-20直線水泥桿塔（a）單桿；（b）門型桿耐張桿直線桿直線桿直線桿耐張桿耐張段引流線檔距檔距檔距檔距導線方向?qū)Ь€方向合力方向轉(zhuǎn)角桿塔轉(zhuǎn)角α（a）（b）圖1-22直線、耐張、轉(zhuǎn)角桿塔示意圖（a）線路轉(zhuǎn)角；（b）一個耐張段示意圖圖1-21直線鐵塔雙分裂三分裂四分裂圖1-19分裂導線AABBCCl1l2l3（a）AABBCCl1l2l3（b）（c）AABBCC圖1-17換位桿塔（a）單柱直線換位桿；（b）門型直線換位桿；（c）耐張換位桿導線旋的換鐮位及去換位圣桿塔L/3L/3L/3LABCBCACAB圖1-16換位循環(huán)示意圖三、廣絕緣浩子架空孩線路放的絕碌緣子區(qū)分針址式、鋪懸式諒、棒桑式及礎(chǔ)瓷橫篇擔絕壩緣子反等幾悶種。四、撤金具1.線夾2.連接炕金具3.保護織金具12101000401003025圖1-26棒式絕緣子（a）（b）圖1-25針式和懸式絕緣子（a）針式絕緣子；（b）懸式絕緣子第五屠節(jié)爪超汪高壓盞輸電陷的幾著個特銅殊問茄題一、勤電暈粱問題1.電暈疾產(chǎn)生貧的機槽理當導進線上筒所加棚的電乞壓達支到一王定值捷時，梁使導對線表族面的狗電場茅強度商達到低一定蠻值，但從而掉使導渣線周騰圍的客介質(zhì)得（空注氣）銜發(fā)生縫電離瘦，電量荷在古導線厭周圍煌的快宏速運徐動，遇發(fā)出純沙沙誰聲，沸同時扣伴隨今有談藍藍色摸光，媽此即影為電高暈。2.易產(chǎn)灶生電凡暈原怖因和睜地方（1）電從壓等毛級高明。11柜0k披V以下伶無電監(jiān)暈。（2）導怎線截催面小棗，易齒使電余荷集羊中而搞產(chǎn)生給電暈欺。（3）導彼線表始面不略光滑趣或有溜毛刺鴨，易溫產(chǎn)生隙尖端某放電（4）各究種連鮮接點記處，高如連椅接端夕頭、劍懸掛環(huán)點、秀金具艦等。3.電暈收的危狡害（1）電哲暈損升耗。龍經(jīng)測巷算50希0k若V線路娛，晴宋天損售耗約本為12渠kW肆/k織m；75廚0k夾V線路騰約為20葉~3合0k格W/漁km。而陽在大悉霧天僅，損蟻耗可故達30清0k前W/雪km。（2）電難暈噪眨聲。價變電聾站中丈噪聲起可達70訊~8吳0d喪B。（3）無構(gòu)線電以干擾母。（4）電尺暈腐渴蝕。4.防止匪電暈所措施（1）采袋用分既裂導蜜線。夏可以洽增大謹導線威的等遷值半碑徑。33投0k潔V—頂—2分裂吹；50含0k估V—判—4分裂孩；75渠0k榜V—罩—6分裂魯；10研00問kV城——療8分裂釣。33羅0k咳V雙分瘋裂50吹0k達V四分泄裂75框0k沾V六分悲裂（2）采懼用擴遺徑或乓空心桿導線離。（3）采匹用優(yōu)過良導燒線材液料。鳴如LG麥J-嬸63悶0/啞10逃0防腐那防振禁導線披，鋁北包鋼淋芯鋁引絞線AC褲SR摧/A蛛S-批72向0/胞50等。（4）各到種連兇接點巨處采國用均礙壓環(huán)叛均壓粘。如診導線武懸掛摘點、釘設(shè)備慎連接染點等孫等。二、讓導線斷的振握動導線出振動趴分為口微風鏡震動劃和舞潤動。泳主要煮是指夏導線鄭在風躲力作俊用下脾左右膨或上代下運旅動。導線懂振動州的危螺害：習導線積在懸蠶掛點絨發(fā)生振金屬忙疲勞耀而導顧致斷肢股或值斷線漠故障屯。防震鞋措施療：（1）安奧裝防駕振錘制。一晨般安淹裝在到風振耐動波灰長的1/柔4處。（2）大雜跨越尤檔距客也可么安裝僵阻尼能線。（3）利怠用間睜隔棒喇防止差導線趣鞭擊困。三、蘇超高勝壓輸羞電線襪路的曠工頻壓過電邪壓1.過電非壓產(chǎn)輩生的跑原理輸電油線路史帶電祝后，插三相仗導線領(lǐng)與導某線之界間以兔及導架線與晃地之妙間存代在有驅(qū)分布讓電容噴，在隱電壓孔作用炮下，拍將有峽容性窩位移呼電流擋流過就，對蠅應(yīng)的棗功率壟即為迎線路愧的充激電功亞率。后正?；筮\行紫時，柏這一抱容性鏟功率繳對線錫路電濫感上表消耗泥的感嘗性功月率起底補償堅作用微。33熄0k依V—凈—4逗1M塑va繳r/健10摧0k盛m；50候0k引V—捆—1鞭05街Mv冰ar淡/1占00滔km；75代0k哪V—林—2健50猜Mv嘗ar良/k旁m。當線淋路空樓載或芽輕載尋時，蹈這一話容性牢電流迫將反拒向在琴線路翁電抗都上產(chǎn)洋生較孔高的傾過電蠅壓——即工保頻過倚電壓敢。其逐值為潤：當線睜