電力系統(tǒng)的基本概念

1章電力系統(tǒng)的根本概念今日，我們將進入電力系統(tǒng)根本概念的學(xué)習。也就1章。實際上，我們每天都在與電打交道，例如各種家電產(chǎn)品，電車、電梯、自動扶梯等運輸設(shè)備，計算機等信息設(shè)備，商務(wù)、教育器材、照明燈、空調(diào)。進展講解。額定值電力系統(tǒng)運行要求組成接線方式在這種與電的交往中，最重要的就是與電友好相處。進展講解。額定值電力系統(tǒng)運行要求組成接線方式1-11章構(gòu)造圖首先是什么是電力系統(tǒng)？它由哪些局部構(gòu)成？常常聽到的電力網(wǎng)、輸電系統(tǒng)等是什么？和電力系統(tǒng)是一個概念嗎？之后我們將對系統(tǒng)中最根本的兩個額定值，也就是電壓和頻率額定值，進展定義和說明，了解為什么要規(guī)定額定值。電力系統(tǒng)的運行有其特別的特點和規(guī)律，不能違反。這點需要我們了解。比方有人會問，為什么我們不在春天和秋天用電不緊急的時候多發(fā)一點電，存起來到夏天和冬天用呢？那學(xué)完后，你們就應(yīng)當能夠向身邊的朋友解釋了。最終是電力系統(tǒng)的接線方式，簡潔了解一下而已，接線方式的具體介紹要到“發(fā)電廠電氣”課程中介紹。這個呢，就是我們這一章的根本內(nèi)容。下面我們進入根本概念的學(xué)習！1-1電力系統(tǒng)的組成—電力系統(tǒng)由生產(chǎn)、輸送、安排和消費電能的各種電氣設(shè)備連接在一起而組成的整體稱為電力系統(tǒng)。P1〔生產(chǎn)、輸電線路〔輸送〔分配〕及負荷〔消耗電能的各種電氣設(shè)備〕組成。發(fā)電廠將水力能源、火力能源以及地熱、潮汐、風力和太陽能等原始能源轉(zhuǎn)換成電能，電能經(jīng)過變壓器和不同電壓的輸電線路輸送至配電系統(tǒng)，再由配電線路把電能安排給負荷(用戶)。二電力網(wǎng)輸送和安排電能的局部稱為電力網(wǎng)，或電力網(wǎng)絡(luò)，包括升、降壓變壓器和各種電壓等級的輸電線路。所以，電力網(wǎng)是電力系統(tǒng)的一個組成局部。三動力系統(tǒng)電力系統(tǒng)中，將火電廠的汽輪機、鍋爐、供熱管道稱為動力系統(tǒng)。所以，電力系統(tǒng)是動力系統(tǒng)的一個組成局部。1-2。1-2是單相圖。實際的溝通電力系統(tǒng)，包括發(fā)電機、變壓器、輸配電設(shè)備都是三相的，但是為了簡潔起見，我們通常并不畫三相圖，而都用單相圖。水水110kV鍋爐220kVG庫||110kV110kVG鍋爐G鍋爐10kV380/220V35kVG鍋爐M380/220V6kVM M1-2電力系統(tǒng)單相圖四直流輸電系統(tǒng)世界上第一個完整意義上的電力系統(tǒng)由 Edison于1882年建成，就是一個直流系統(tǒng)。之后覺察直流系統(tǒng)有很多弊端，比方說傳輸距離小、線路損耗大、電壓降落多以及電動機制造等問題，1886年，美國的Westinghouse和他的助手開發(fā)了溝通系統(tǒng)，1889年在北美投入運行。之后的10年間，Edison和Westinghouse兩派之間開放了劇烈的爭論，最終溝通系統(tǒng)勝出，并且始終沿用到現(xiàn)在。20世紀60年月直流輸電又活潑起來，由于它可以對更長距離的更大容量的電能進展傳送。最終直流和溝通系統(tǒng)握手言和，構(gòu)成現(xiàn)代交直流混1-3。GGG溝通系統(tǒng) 換流站 直流輸電線 換流站 溝通系統(tǒng)1-3交直流混合輸電系統(tǒng)圖1-2額定電壓與額定頻率概念在溝通輸電的早期，輸電頻率是不確定的，使用的頻率有25,50,60,125和133，這就給網(wǎng)絡(luò)之間的連接造成困難。最終北美選了60Hz，還有一些國家選了50Hz。同時，大容量遠距離輸電也需要更高的電壓等級。我們在學(xué)習大學(xué)物理的時候，有過一個結(jié)論，就是，輸送功率肯定時，輸電電壓越高，電流越小，導(dǎo)線等載流局部的截面積越小，投資也越小，損耗也相應(yīng)減小。這樣，電壓從12，44，60kV升到165kV(1922年)，220kV(1923年)，287kV(1935年)330kV(1953年)，500kV(1965年)，735kV(1966年)。但電壓越高，對絕緣的要求越高，塔桿、變壓器、斷路器等的投資也越大。為了避開電壓無限制地隨便使用，國家開頭考慮制訂肯定的標準。綜合考慮以上因素，對應(yīng)肯定的輸送功率和輸送距離有一最合理的線路電壓，國家從設(shè)備設(shè)計制造角度考慮，為保證生產(chǎn)的系列性，就規(guī)定了一系列的標準的電壓等級，又稱額定電壓。同樣，指定的頻率稱為額定頻率。我國規(guī)定的額定電壓等級見P3。留意，表1-1中同一個電壓等級下同一行中)全相等。將用以下的電壓分布來說明。受電設(shè)備與系統(tǒng)額定線電壓/kV供電設(shè)備額定線電壓受電設(shè)備與系統(tǒng)額定線電壓/kV供電設(shè)備額定線電壓/kV/kV一次繞組二次繞組33.15*33.153.153.366.3*66.36.36.61010.5*13.8*1010.513.810.511-15.75*15.75-18*18-20*20-35-3538.5110-110121220-220242330-330363500-500二電壓分布1-4說明電力網(wǎng)絡(luò)中用電設(shè)備、線路、發(fā)電機與變壓器的電壓分布。ab送電。abV-Va b

所示。明顯，線路ab間用電設(shè)備1～7的端電壓將各不一樣。aa1 2 34 5 6b7a NV(105%V)a N1線路的額定電壓

VNb NV(95%V)b N1-4電壓分布圖a 所謂線路額定電壓即線路的平均電壓(V+V)/2；2a 用電設(shè)備的額定電壓與線路額定電壓相等，使全部用電設(shè)備能在接近它們的額定電壓下運行。3發(fā)電機的額定電壓N為了供給應(yīng)用電設(shè)備不小于95%V 到線路電壓降落一般為10%，可以推出線路始端電壓為N105%V

，發(fā)電機往往接在線路始端，因此，發(fā)電機的額NN定電壓規(guī)定為線路額定電壓的105%V1-1中供N4變壓器的額定電壓變壓器一次側(cè)接電源，相當于用電設(shè)備，所以一次側(cè)額定電壓等于用電設(shè)備的額定電壓〔固然，假設(shè)變壓器一次側(cè)直接和發(fā)電機相連，一次側(cè)的額定電壓就應(yīng)當?shù)扔诎l(fā)電機的額定電壓當于供電設(shè)備，考慮到變壓器內(nèi)部設(shè)計的不同，二次側(cè)105%VN

110%VN

兩種。5輸電網(wǎng)絡(luò)的額定電壓P7表1-2列出了架空線路各種電壓等級的電壓與輸送力量〔送電距離與送電容量〕的對應(yīng)關(guān)系。三額定頻率我國規(guī)定電力系統(tǒng)的額定頻率為50Hz，簡稱工頻或60Hz為工頻。1-3電力系統(tǒng)運行的根本要求電力系統(tǒng)運行的特點電力系統(tǒng)是由電能的生產(chǎn)、輸送、安排和消費的各環(huán)節(jié)組成的一個整體。與別的工業(yè)系統(tǒng)相比較，電力系統(tǒng)的運行具有如下的明顯特點。電能不能大量存儲電能的生產(chǎn)、輸送、安排和消費實際上是同時進展的。電力系統(tǒng)中，發(fā)電廠在任何時刻發(fā)出的功率必需等于該時刻用電設(shè)備所需的功率、輸送和安排環(huán)節(jié)中的功率損失之和。這個特性可以解釋為什么夏天要拉電。電力系統(tǒng)的暫態(tài)過程格外短暫電力系統(tǒng)從一種運行狀態(tài)到另一種運行狀態(tài)的過渡極為短暫。發(fā)電機、變壓器、電力線路、電動機等元件的投入或退出都是在一瞬間完成。電能從一處輸送至另10-3~10-6秒計。與國民經(jīng)濟各部門的關(guān)系親熱電能是最便利的能源，各部門都廣泛使用電能。因此：a〕供電中斷有可能給國民經(jīng)濟和人民生活造成重大損失。由故障而少供一度電給國民經(jīng)濟造成的損失遠大于一度電的電費本身。有人說電力系統(tǒng)故障是國民經(jīng)濟的一大災(zāi)難，這話一點也不過分。b〕電能質(zhì)量惡化可能導(dǎo)致產(chǎn)品報廢、設(shè)備損壞，甚至消滅局部或大面積停電。二根本要求1保證安全牢靠的供電。電力系統(tǒng)事故的緣由是多方面的，有自然災(zāi)難、設(shè)備損壞、自動裝置誤動作、人員過失、治理水平低等。除了提高治理水平和人員素養(yǎng)外，應(yīng)當從以下幾方面著手：保證肯定的備用容量；從構(gòu)造上講：提高電力系統(tǒng)的整體牢靠性；從自動化技術(shù)上講：加強對電力系統(tǒng)運行的監(jiān)控；事故發(fā)生后，首先保證一級、二級負荷，三級負荷最終。依據(jù)用戶的性質(zhì)，用電負荷可以分為工業(yè)負荷、農(nóng)業(yè)負荷、交通運輸業(yè)負荷和人民生活用電負荷；依據(jù)對一級負荷對這一級負荷中斷供電的后果是極為嚴峻的。例如，可能發(fā)生危及人身安全的事故；使工業(yè)生產(chǎn)中的關(guān)鍵設(shè)備遭到難以修復(fù)的損壞，以致生產(chǎn)秩序長期不能恢復(fù)正常；造成國民經(jīng)濟的重大損失；使市政生活的重要部門發(fā)生混亂等。二級負荷對這一級負荷中斷供電將造成大量減產(chǎn)，使城市中大量居民的正?；顒邮艿接绊懙取Ｈ壺摵?。不屬于一、二級的，停電影響不大的其它負荷都屬于三級負荷，如工廠的附屬車間，小城鎮(zhèn)和農(nóng)村的公共負荷等。對這一級負荷的短時供電中斷不會造成重大損失。P5要有符合要求的電能質(zhì)量。傳統(tǒng)所指的電能質(zhì)量指標是頻率、電壓和波形。這也是設(shè)備制造的根本技術(shù)參數(shù)。運行電壓和頻率超過允許的偏移值時，不僅要影響用電設(shè)備的安全運行，并可能造成減產(chǎn)和廢品。頻率：50Hz，允許偏移：±0.2~±0.5Hz。與系統(tǒng)有功功率有關(guān)。電壓：35kV5%。10kV7%。與系統(tǒng)的無功功率有關(guān)。波形：6~10kV供電電壓的波形畸變率不超過4%。0.38kV5%。要有良好的經(jīng)濟性。盡可能減小對生態(tài)環(huán)境的有害影響。1-4電力系統(tǒng)的接線方式電力系統(tǒng)的接線方式包括發(fā)電廠的主接線、變電所的主接線和電力網(wǎng)的接線。發(fā)電廠和變電所的主接線在發(fā)電廠的課程中學(xué)習，這里只對電力網(wǎng)的接線方式作簡略的介紹。—分類無備用和有備用接線電力網(wǎng)的根本接線方式分為無備用和有備用兩類P61-5。放射式無備用 樹狀雙回路放射式、干線式、樹狀有備用 環(huán)式兩端供電1