电力系统基本知识

第一章电力系统基本知识第一章电力系统基本知识一、概念1）世界上第一台发电机建于1882年，在美国纽约市，机组容量只有30万千瓦，随着科技的发展，到1976年为止，全世界的发电厂总装机容量已达到16亿4千万千瓦，从世界各国经济发展的经验来看，国民经济增长1%电力系统就要增长1.3~1.5%左右，发达国家几乎是每7~10年装机容量就要增长一倍，个别特别发达国家为5~6年装机容量就要增长一倍。

这是70年代，从80年代到目前为止，发达国家已达到2~3年左右装机容量就要增长近一倍，发展相当快，这是跟他们的工业基础有相当大的关系，而且发电的手段和控制系统的手段都达到了相当的先进。

2）我国的电力发展情况我国解放前总发电能力还不到2000万千瓦，这个时候主要分为东北地区和上海地区，上海当时以杨树浦电厂为主，以后发展了南市和闸北电厂，陆续的不断发展，在上海周边地区发展了很多发电厂。

到80年代末，进过三十几年的建设，全国发电设备的总装机容量达到7000万千瓦，发电量达到近3000亿度，是世界的第四、第五位（在60年代上海武宁路陆家宅武宁变电所是亚洲第一位），在80年代末容量在25万千瓦以上的大型电厂全国共有六十多个，发展也相当快，已建成330KV超高压输电线路，在90年至今上海已达到500KV直流输送超高压输电线路，随着国民经济的不断增长和经济建设的效率开放，电力系统在内资和外资的作用下装机容量又发生了更大的变化。

装机容量几乎是80年代的3~4倍，但是还不能适应经济的发展，所以电力系统在不断地发展，作为涉及到电力行业或即将接触到高压电的人现在也越来越多，在这个领域里工作的人，必须要掌握和熟悉电气安全知识和各项电气安全规程、规章制度，才能确保电力系统的安全运行，稳定我们的国民经济的生产。

第一节供电系统一、了解电力系统及电力网的构成，大型电力系统的优点，电力生产的特点。

1）电力系统是由发电厂→变电站（所）→电力线路和用电设备（用户）联系在一起组成的一个发电、输电、变电、配电和用电的整体。

大力发电水力发电1、发电厂→将各种能源转换为电能，按一次能源得不同核电风力发电拉西发电2、变配电所→进行电压变换和电能的分配变电站（所）有升压变电站和降压变电站，与电厂相连的一般为升压变电站，而与用户相连的一般为降压变电站。

3、电力线路→电力线路又称输电线，其作用是进行电能的输送，就是把发电厂、变电所和电能用户连接起来，电力线路按用途可分为输电线路和配电线路两种。

按架设方法分为架空线路和电缆线路，按传输电流的种类可分为交流线路和直流线路。

输电线路架空线路1）电力线路→称输电线→电力线路，按用途→按架式分配电线路电缆线路交流线路→按传输电流的种类可分为直流线路所以电力系统及电力网的构成，大家要注意的是以下两条：a、电力系统是：由发电机→送电→变电→配电→用户组成的整体称电力系统b、电力网：由送电→变电→配电组成2）大型电力网的优点环网当故障时（1）提高供电可靠性当雷电时双环网当检修时（2）减少系统的备用量如孤立运行发电厂，如它的发电量是30万千瓦，备用量也要维持30万千瓦左右满足该地区的使用量，因为每时每刻系统的发电量取决于同一时刻用户的用电量。

例如：1965年美国东部电力系统曾发生过一次大面积的停电事故，给纽约等大城市的生产和生活带来很大的影响。

1977年7月美国发生的第二次纽约大停电事故给国民经济带来的损失，据统计，停电所造成的直接经济损失为5500万美元，而间接的损失竟达到3亿美元左右。

互相牵连a、降低系统的高峰负荷，调整峰谷曲线，提高运行的经济性。

（3）通过合理的分配负荷：b、故障造成停电，通过电力调整掌握整个电力网，统一调度，合理分配电能。

（1）电压偏差：电压偏差是指在某一时段内，电压复制缓慢变化偏离额定值的程度。

措施：a、就地进行无功功率补偿；b、调整同步电动机的励磁电流；（4）提高供电质量c、采用有载调压变压器或正确选择无载调压变压器电压分接头；d、采用电抗值最小的高、低压配电线路方案，架空0.4Ω/km 电缆0.08Ω/km；e、尽量使系统的三相负荷平衡；（2）电压波动与闪变，在某一时段内，电压急剧变化而偏离额定值的现象，称电压波动。

电压变化的速率大于1%/s时，即为电压急剧变化。

措施：a、对负荷变动剧烈的大型电气设备，采用专用线路或专用变压器单独供电；b、减小系统阻抗；c、加装限流电抗器；d、对大型感应电动机进行个别补偿；e、在低压供配电系统，采用电力稳压器稳压；（3）电压正弦波动畸变率：电压波形应是正弦波，但是电力系统中存在大量非线性供电设备，这些设备向电网注入谐波电流或谐波电压，使得到的电压波形偏离正弦波。

造成波形失真，主要来自产生电弧和整流设备变压器非线性运行。

高次谐波是有一个无畸变的基波与各种倍频的正弦波形叠加。

（4）负序电压系统：（三相电压不平衡度）由于用户使用大功率单项设备（如电焊机），电力系统中，出现不对称故障（如单相接地，相间短路）。

（5）形成大的电力系统，便于利用大型动力资源，特别是能充分发挥水力发电的作用。

（6）频率：频率的变化对电动机来讲，频率降低将使电动机转速下降，生产效率低，影响电机寿命，反之，频率上升电机转速上升，增加功率消耗，使经济性降低。

三、电力生产的特点由于电能本身所固有的特点以及造成电力与系统后所出现的新问题，决定了电能生产、运输、分配和使用的过程与其它的工业部门有着许多完全不同的特点。

1、同时性：电能的生产和消费是在同一时间实现，也就讲电能产生→输送→分配以及转换为其它形态能量过程。

升压、输送、降压、分配、消耗→同时性2、集中性：电力生产是高度集中，统一调度指挥、统一质量标准、统一管理办法、统一分配和销售→都是由电网来决定。

3、适用性：电能使用最方便，适用性最广泛，它不受或很少受外加因素的干扰（例如，时间、地点、空间、气湿、风雨、场地等）是半绝缘或全绝缘的能源。

4、先行性：a、工农业方面b、出现新的项目和企业c、交通运输、新技术推广d、人民生活的需求第二节电力负荷一、了解电力负荷组成及分类电力负荷是指用电设备或用电单位所消耗的功率（KW）容量（KV A）电流（A）对发电、供电及用电而言，电力负荷分为四种。

1、发电负荷：是电厂的发电机向电网提供的电力。

2、供电负荷：是发电负荷扣除厂用电的厂变损耗、线路损耗后的负荷。

3、线路负荷：是电力网在电力的输送和分配过程中的各种损耗的总和。

=R0v == P0L(R0·)4、用电负荷：是用电实际使用的负荷。

二、电力负荷的分类1、高峰负荷（又称最大负荷）：是指电网或用户在一天时间内所发生的最大负荷值Imax，常以每小时的用电量作为（平均）负荷。

日高峰负荷高峰负荷又分为选一天24H中最高的一个小时的平均负荷作为高峰负荷。

晚高峰负荷2、低谷负荷（又称最小负荷）：是指电网用户在一天24H内发生的用电量最少的某小时的平均负荷，为了合理用电，应尽量减少发生低谷负荷的时间，对于整个电力系统来说峰谷负荷差越小，则用电越能趋于合理，发电与供电也愈加经济。

3、平均负荷：是指电网中或某用户在某一确定时间阶段内的平均小时用电量，为了分析负荷率，常用月平均负荷，即一天的用电量被一天的用电小时来除，为了安排用电量，做好用电计划，往往也采用月平均负荷和年平均负荷。

4、负荷级别分类根据供电系统设计规范和GB50052-1995规定，根据电力负荷对供电可靠性的要求及中断供电造成的损失或影响分为三级，即一级负荷、二级负荷和三级负荷。

根据用户对电力需求的重要性将负荷分为三级。

1）一级负荷：中断供电将造成下列情况之一者为一级负荷a、人身伤亡者b、重大政治影响者c、重大经济损失者d、公共场所秩序严重混乱者2）二级负荷：中断供电将造成下列情况之一者为二级负荷a、较大政治影响者b、较大经济损失者c、公共场所秩序混乱者3）三级负荷：凡不属于一级负荷和二级负荷者为三级负荷对这类负荷，突然中断供电所造成的损失不大或不会造成直接损失。

第三节变电所概述按照国家标准规定的图形符号和文字符号表示电气装置中各元件，相互连接的工程图称为电气接线图或电路图。

工厂变电所的电路图按功能可分为两种：一种是表示变电所的电能输送和分配线路的电路图，称为主电路图或一次接线图；另一中表示测量、控制和保护一次电路及设备安全运行的电气设备之间连接的电路图成为二次电路图或二次回路图。

由于电力系统为三相系统，每相上的电气设备基本相同，所以电气主接线图通常以单线图来表示，即用一条线代表三相，使接线图简单清晰。

对变配电所主电路的接线方式（简称主接线）有下列基本要求：1、安全性：应符合国家标准和有关技术规范的要求；能保障人身和设备的安全。

2、可靠性：应根据本厂负荷级别和特点，能保证必要的供电可靠性和电能质量。

3、灵活性：应能适应系统所需的各种运行方式，便于操作、检修，并能适应负荷的发展，具有扩充改建的可能。

4、经济性：在满足安全性、可靠性、灵活性的前提下，应力求使主接线简单、投资少、运行费用低。

一、变电所主接线变电所主接线是由电气部分的主体，由其他发电机、变压器、断路器等各种电气设备通过母线、导线有机地联接起来，并配置避雷器、互感器等保护、测量电器构成变电所汇集和分配电能的一个系统。

1）当高压配电所只有一路电源进线时，其主接线可采用单母线不分段方式此接线方式适用于对三级负荷的供电。

2）当高压配电所有两路电源进线时，其主接线采用单母线分段方式两路进线引自不同的电源，一段采取一路电源供电，另一路电源备用，或两段母线并列运行。

当一路电源失电时，可手动或自动投入备用电源，即可恢复对整个高压配电所的供电，此接线方式适用对供电可靠性、要求较高的一、二级负荷供电。

1、高压线路的接线方式（1）放射式高压线路的接线方式，以工矿企业高压线路的接线方式（2）树干式（3）环形式介绍一下放射式供电线路的特点（1）供电可靠性较高，发生故障影响范围小；优点（2）保护装置简单且易于整定；（3）操作灵活，便于实现自动化。

特点（1）高压开关较多，有色金属耗量大、投资大；缺点（2）如发生线路或开关设备故障检修时，该线路上的负荷都要停。

此接线方式适用于容量较大，位置较分散的负荷供电在中压和低压系统中较常见。

此接线也可以采用来自两个电源的两路高压进线，采用双回路放射式供电（图2）2、树干式供电线路的特点优点：出线少、节约有色金属、投资少。

（1）供电可靠性差特点缺点（2）当干线或开关设备故障或检修时所有用户全部停电，停电范围大，若干线中某一用户故障，该保护装置拒动，也可能引起干线停电。

为了提高供电可靠性，可采用双干线供电一般供电部门用的较多我们叫正母或付母3、环形供电线路特点是树干式的另一种形式，在城市供配电中广泛采用，此接线方式一般采用“开口”运行方式在环路上有一处开关是断开的，当线路发生故障时，只需经过短时停电“倒闸操作”断开故障点两侧开关，合上原“开口”处开关，即可恢复供电，提高了供电的可靠性。