電力系統(tǒng)基本知識

電力系統(tǒng)基礎(chǔ)知識簡介：一個完整的電力系統(tǒng)由分布各地的各種類型的發(fā)電廠、升壓和降壓變電所、輸電線路及電力用戶組成，它們分別完成電能的生產(chǎn)、電壓變換、電能的輸配及使用。一、電力系統(tǒng)的構(gòu)成一個完整的電力系統(tǒng)由分布各地的各種類型的發(fā)電廠、升壓和降壓變電所、輸電線路及電力用戶組成，它們分別完成電能的生產(chǎn)、電壓變換、電能的輸配及使用。圖1－1電力系統(tǒng)的組成示意圖二、電力系統(tǒng)的額定電壓電網(wǎng)電壓是有等級的，電網(wǎng)的額定電壓等級是根據(jù)國民經(jīng)濟發(fā)展的需要、技術(shù)經(jīng)濟的合理性以及電氣設(shè)備的制造水平等因素，經(jīng)全面分析論證，由國家統(tǒng)一制定和頒布的。1．用電設(shè)備用電設(shè)備的額定電壓和電網(wǎng)的額定電壓一致。實際上，由于電網(wǎng)中有電壓損失，致使各點實際電壓偏離額定值。為了保證用電設(shè)備的良好運行，國家對各級電網(wǎng)電壓的偏差均有嚴(yán)格規(guī)定。顯然，用電設(shè)備應(yīng)具有比電網(wǎng)電壓允許偏差更寬的正常工作電壓范圍。2．發(fā)電機發(fā)電機的額定電壓一般比同級電網(wǎng)額定電壓高出5%，用于補償電網(wǎng)上的電壓損失。3．變壓器變壓器的額定電壓分為一次和二次繞組。對于一次繞組，當(dāng)變壓器接于電網(wǎng)末端時，性質(zhì)上等同于電網(wǎng)上的一個負(fù)荷(如工廠降壓變壓器)，故其額定電壓與電網(wǎng)一致，當(dāng)變壓器接于發(fā)電機引出端時(如發(fā)電廠升壓變壓器)，則其額定電壓應(yīng)與發(fā)電機額定電壓相同。對于二次繞組，額定電壓是指空載電壓，考慮到變壓器承載時自身電壓損失(按5%計)，變壓器二次繞組額定電壓應(yīng)比電網(wǎng)額定電壓高5%，當(dāng)二次側(cè)輸電距離較長時，還應(yīng)考慮到線路電壓損失(按5%計)，此時，二次繞組額定電壓應(yīng)比電網(wǎng)額定電壓高10%。三、電力系統(tǒng)的中性點運行方式在電力系統(tǒng)中，當(dāng)變壓器或發(fā)電機的三相繞組為星形聯(lián)結(jié)時，其中性點可有兩種運行方式：中性點接地和中性點部接地。中性點直接接地系統(tǒng)稱為大電流接地系統(tǒng)，中性點不接地和中性點經(jīng)消弧線圈（或電阻）接地的系統(tǒng)稱為小電流接地系統(tǒng)。中性點的運行方式主要取決于單相接地時電氣設(shè)備絕緣要求及供電可靠性。圖1－2列出了常用的中性點運行方式。圖中，電容C為輸電線路對地分布電容。圖1－2電力系統(tǒng)中性點運行方式a)中性點直接接地b)中性點不接地c)中性點經(jīng)消弧線圈接地d)中性點經(jīng)電阻接地中性點直接接地方式：當(dāng)發(fā)生一相對地絕緣破壞時，即構(gòu)成單相短路，供電中斷，可靠性降低。但是，該方式下非故障相對地電壓不變，電氣設(shè)備絕緣水平可按相電壓考慮。此外，在380/220V低壓供電系統(tǒng)中，線對地電壓為相電壓，可接入單相負(fù)荷。中性點不接地方式：當(dāng)發(fā)生單相接地故障時，線電壓不變，而非故障相對地電壓升高到原來相電壓的√3倍，供電不中斷，可靠性高。四、供電質(zhì)量的主要指標(biāo)決定用戶供電質(zhì)量的指標(biāo)為電壓、頻率和可靠性。1．電壓理想的供電電壓應(yīng)該是幅值恒為額定值的三相對稱正弦電壓。由于供電系統(tǒng)存在阻抗、用電負(fù)荷的變化和用電負(fù)荷的性質(zhì)等因素，實際供電電壓無論是在幅值上、波形上還是三相對稱性上都與理想電壓之間存在著偏差。（1）電壓偏差：電壓偏差是指電網(wǎng)實際電壓與額定電壓之差，實際電壓偏高或偏低對用電設(shè)備的良好運行都有影響。（2）電壓波動和閃變：電網(wǎng)電壓的均方根值隨時間的變化稱為電壓波動，由電壓波動引起的燈光閃爍對人眼腦的刺激效應(yīng)稱為電壓閃變。當(dāng)電弧爐等大容量沖擊性負(fù)荷運行時，劇烈變化的負(fù)荷電流將引起線路壓降的變化，從而導(dǎo)致電網(wǎng)發(fā)生電壓波動。（3）高次諧波：當(dāng)電網(wǎng)電壓波形發(fā)生非正弦畸變時，電壓中出現(xiàn)高次諧波。高次諧波的產(chǎn)生，除電力系統(tǒng)自身背景諧波外，在用戶方面主要由大功率變流設(shè)備、電弧爐等非線性用電設(shè)備所引起。高次諧波的存在降導(dǎo)致供電系統(tǒng)能耗增大、電氣設(shè)備絕緣老化加快，并且干擾自動化裝置和通信設(shè)施的正常工作。（4）三相不對稱：三相電壓不對稱指三個相電壓的幅值和相位關(guān)系上存在偏差。三相不對稱主要由系統(tǒng)運行參數(shù)不對稱、三相用電負(fù)荷不對稱等因素引起。供電系統(tǒng)的不對稱運行，對用電設(shè)備及供配電系統(tǒng)都有危害，低壓系統(tǒng)的不對稱運行還會導(dǎo)致中性點偏移，從而危及人身和設(shè)備安全。2．頻率我國規(guī)定的電力系統(tǒng)標(biāo)稱頻率（俗稱工頻）為50Hz，國際上標(biāo)稱頻率有50Hz和60Hz兩種。由電力系統(tǒng)供電的交流用電設(shè)備的工作頻率應(yīng)與電力系統(tǒng)頻率相一致。為了達(dá)到某種特殊目的，有的用電設(shè)備需在其它頻率下工作，則可配以專用變頻電源供電，如高頻加熱、電動機變頻調(diào)速等。當(dāng)電能供需不平衡時，系統(tǒng)頻率會偏離其標(biāo)稱值。頻率偏差不僅影響用電設(shè)備的工作狀態(tài)、產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量，更重要的影響到電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。用戶供電系統(tǒng)的電壓頻率是由電力系統(tǒng)保證的。我國國標(biāo)規(guī)定，電力系統(tǒng)正常頻率偏差允許值為±0.2Hz，當(dāng)系統(tǒng)容量較小時，偏差值可以放到±0.5Hz。3．可靠性可靠性即根據(jù)用電負(fù)荷的性質(zhì)和突然中斷其供電在政治或經(jīng)濟上造成損失和影響的程度，對用電設(shè)備提出的不允許中斷供電的要求。按照供電可靠性要求，用電負(fù)荷分為下列三級：（1）一級負(fù)荷：突然停電將造成人身傷亡，或在經(jīng)濟上造成重大損失，或在政治上造成重大不良影響者。如重要交通和通信樞紐用電負(fù)荷、重點企業(yè)中的重大設(shè)備和連續(xù)生產(chǎn)線、政治和外事活動中心等。（2）二級