能源管理師培訓(xùn)第03章電力基礎(chǔ)知識

第三章電力基礎(chǔ)知識§3.1電力系統(tǒng)與電力網(wǎng)一、電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)是生產(chǎn)、變換、輸送、分配、消費電能的發(fā)電機、變壓器、變換器、電力線路和各種用電設(shè)備（一次設(shè)備）以及測量、保護、控制等智能裝置（二次設(shè)備）組成的統(tǒng)一整體。二、電力網(wǎng)由變壓器、電力線路等變換、輸送、分配電能設(shè)備所組成的部分常稱為電力網(wǎng)絡(luò)，即電力系統(tǒng)中除發(fā)電機和電力用戶以外的部分。電力網(wǎng)是將各電壓等級的輸電線路和各種類型的變電所連接而成的網(wǎng)絡(luò)。電力網(wǎng)按照其在電力系統(tǒng)中作用，分為輸電網(wǎng)和配電網(wǎng)。輸電網(wǎng)是以高電壓甚至超高電壓將發(fā)電廠、變電站或變電所之間連接起來的送電網(wǎng)絡(luò)，所以又可以稱為電力網(wǎng)絡(luò)中的主網(wǎng)架。

直接將電能送到用戶的網(wǎng)絡(luò)稱為配電網(wǎng)。配電網(wǎng)的電壓因用戶的需要而定，因此配電網(wǎng)又分為高壓配電網(wǎng)、中壓配電網(wǎng)和低壓配電網(wǎng)。（1）總裝機容量：該系統(tǒng)中實際安裝發(fā)電機額定有功功率的總和，以千瓦（kW）、兆瓦（MW）、吉瓦（GW）計。（2）年發(fā)電量：該系統(tǒng)中所有發(fā)電機組全年實際發(fā)出電能的總和，以兆瓦·時（MW·h），吉瓦·時（GW·h），太瓦·時（TW·h）計。（3）最大負荷：規(guī)定時間，如一天、一月或一年內(nèi)，電力系統(tǒng)總有功功率負荷的最大值，以千瓦（kW）、兆瓦（MW）、吉瓦（GW）計。（4）額定頻率：我國所有交流電力系統(tǒng)的額定頻率是50Hz，國外有60Hz和25Hz。（5）最高電壓等級：該系統(tǒng)中最高電壓等級電力線路的額定電壓，以千伏（kV）計。（6）地理接線圖:主要顯示該系統(tǒng)中發(fā)電廠、變電所的地理位置，電力線路的路徑，及它們相互間的聯(lián)結(jié)。優(yōu)點是可獲得系統(tǒng)的宏觀印象，缺點是難以表示各主要電機、電器間的聯(lián)系。（7）電氣接線圖:主要顯示該系統(tǒng)中發(fā)電機、變壓器、母線、斷路器、電力線路等主要電機、電器、線路之間的電氣接線。缺點是，難以反映各發(fā)電廠、變電所、電力線路的相對位置。三、電力系統(tǒng)的基本參量和結(jié)線圖四、構(gòu)成大型電力系統(tǒng)的優(yōu)點1．提高供電的可靠性；2．減少系統(tǒng)的備用容量；3．便于發(fā)展大型機組；4．通過合理分配負荷，可降低系統(tǒng)的高峰負荷；5.提高供電質(zhì)量；6.便于利用大型動力資源，特別是能充分發(fā)揮水力發(fā)電廠的作用。五、電力生產(chǎn)的特點1.電能的生產(chǎn)、輸送、分配以及裝換為其他形式的能量的過程，是同時進行的，電能不能大量存儲，電力系統(tǒng)中瞬間生產(chǎn)的電力，必須等于同一瞬間取用的電力；2．電力生產(chǎn)是高度集中、統(tǒng)一的；3．電能使用最方便，適用性最廣泛；4．過渡過程相當(dāng)迅速，電力系統(tǒng)中各元件的投入或退出是在一瞬間完成的；5．電力生產(chǎn)在國民經(jīng)濟中具有先行性；§3.2電力負荷一、電力負荷電力系統(tǒng)的總負荷就是系統(tǒng)中所有用電設(shè)備消耗總功率的總和；將用戶所消耗的功率相加，得電力系統(tǒng)的綜合用電負荷；再加網(wǎng)絡(luò)損耗的功率就是系統(tǒng)中各發(fā)電廠應(yīng)供應(yīng)的功率，稱為電力系統(tǒng)的供電負荷（供電量）；再加各發(fā)電廠本身消耗的功率（即廠用電），就是系統(tǒng)中各發(fā)電機應(yīng)發(fā)的功率，稱為系統(tǒng)的發(fā)電負荷（發(fā)電量）。電力負荷包括異步電動機、同步電動機、各類電弧爐、整流裝置、電解裝置、制冷制熱設(shè)備、電子儀器和照明設(shè)施等。二、基本概念（一）設(shè)備安裝容量連續(xù)工作的用電設(shè)備銘牌上的標(biāo)稱功率。用電設(shè)備往往因為工作性質(zhì)不同而具有不同的運行工作制，從供電安全和經(jīng)濟性兩方面來考慮，應(yīng)按設(shè)備銘牌功率予以折算。（二）負荷與負荷曲線電力負荷是指單臺用電設(shè)備或一組用電設(shè)備從電源取用的電功率，包括有功功率、無功功率和視在功率。所謂負荷曲線就是指在一段時間內(nèi)用電設(shè)備有功、無功負荷隨時間變化的圖形。負荷曲線對變電所、發(fā)電廠和電力系統(tǒng)的運行有重要意義。它是變電所負荷控制，發(fā)電廠安排日發(fā)電計劃，確定電力系統(tǒng)運行方式的重要依據(jù)。（三）平均負荷、最大負荷、有效負荷與計算負荷1.平均負荷平均負荷是指電力負荷在一段時間內(nèi)的平均值。2最大負荷一年中典型日負荷曲線（全年至少出現(xiàn)3次的最大負荷工作班內(nèi)的負荷曲線）中的最大負荷，即30min內(nèi)消耗電能最大時的平均負荷。3.有效負荷有效負荷是指由典型工作班負荷曲線確定的平均負荷，其持續(xù)運行所產(chǎn)生的熱效應(yīng)和實際變動負荷長期運行產(chǎn)生的熱效應(yīng)是相等的。4.計算負荷電力用戶的實際負荷并不等于所有用電設(shè)備額定功率之和。在供電系統(tǒng)設(shè)計中，必須找出用電設(shè)備的等效負荷（計算負荷），指用電設(shè)備在實際運行中對配電設(shè)備所產(chǎn)生的最大熱效應(yīng)與等效負荷產(chǎn)生的熱效應(yīng)相等。（四）負荷系數(shù)、利用系數(shù)、需要系數(shù)與形狀系數(shù)1.負荷系數(shù)：是指平均負荷與最大負荷之比，它反映了負荷的平穩(wěn)程度。負荷系數(shù)常分為有功負荷系數(shù)和無功負荷系數(shù)。2.利用系數(shù)3.需要系數(shù)4.形狀系數(shù)5.年最大負荷利用小時數(shù)三、電力負荷的分類（自學(xué)）（一）按用電的部門屬性來劃分（二）按負荷的大小劃分（三）按使用電力的目的來劃分（四）按用電用戶的重要性劃分（五）按年最大負荷預(yù)測的時間長短劃分（六）按電能的生產(chǎn)和銷售過程劃分（七）按國民經(jīng)濟行業(yè)用電劃分四、負荷的計算（自學(xué)）（一）單臺用電設(shè)備的計算負荷（二）用電設(shè)備組的計算負荷（三）車間或全廠的計算負荷（四）單項用電設(shè)備計算負荷的確定§3.3供電系統(tǒng)國際電工委員會（IEC）統(tǒng)一規(guī)定分為：TT系統(tǒng)、TN系統(tǒng)、IT系統(tǒng)。其中TN系統(tǒng)又分為TN-C/TN-S/TN-C-S系統(tǒng)。一、供電線路符號IEC規(guī)定的供電方式符號中，第一個字母表示電力系統(tǒng)對地關(guān)系。如T表示是重點直接接地；I表示所有帶電部分絕緣。第二個字母表示用電裝置外露的金屬部分對地的關(guān)系。如T表示設(shè)備外殼接地，它與系統(tǒng)中任何其他接地點無直接關(guān)系；N表示負載采用接零保護。第三個字母表示工作零線與保護線的組合關(guān)系二、TT方式供電系統(tǒng)將電氣設(shè)備的金屬外殼直接接地的保護系統(tǒng)，稱為保護接地系統(tǒng)，也稱TT系統(tǒng)。第一個符號T表示電力系統(tǒng)中心點直接接地；第二個符號T表示負載設(shè)備金屬外殼和正常不帶電的金屬部分與大地直接連接，而與系統(tǒng)如何接地?zé)o關(guān)。在TT系統(tǒng)中負載的所有接地均稱為保護接地。三、TN方式供電系統(tǒng)（自學(xué)）四、IT方式供電系統(tǒng)I表示電源側(cè)沒有工作接地，或經(jīng)過高阻抗接地；T表示負載側(cè)電氣設(shè)備進行接地保護。IT方式供電系統(tǒng)在供電距離不是很長時，供電的可靠性高、安全性好。一般用于不允許停電的場所，或者是要求嚴(yán)格地連續(xù)供電的地方。§3.4供電質(zhì)量

供電質(zhì)量是指用電方與供電方之間相互作用和影響中供電方的責(zé)任，包括電能質(zhì)量和供電可靠性兩個方面。供電質(zhì)量惡化會引起用電設(shè)備的效率和功率因數(shù)降低，損耗增加，壽命縮短，產(chǎn)品品質(zhì)下降，電子和自動化設(shè)備失靈等。決定供電質(zhì)量的主要指標(biāo)為電壓、頻率和可靠性。一、供電質(zhì)量的具體指標(biāo)（一）電網(wǎng)頻率（二）電壓偏差（三）三相電壓不平衡（四）公用電網(wǎng)諧波（五）電壓波動和閃變（六）可靠性供電可靠性，用戶平均停電時間，

用戶平均停電次數(shù)，用戶平均故障停電次數(shù)。二、電能質(zhì)量（一）電壓偏差電壓偏差是指在某一時間內(nèi)，電壓幅值緩慢變化而偏離額定值的程度，以電壓實際值與額定值之差或其百分值來表示。電壓偏差的大小，主要取決于電力系統(tǒng)的運行方式，線路阻抗以及有功與無功負荷的變化。改善措施有：（1）正確選擇變壓器的變壓比和電壓分接頭；（2）合理減少線路阻抗；（3）提高功率因數(shù)，合理進行無功補償，并按電壓與負荷變化自動接切無功補償?shù)娜萘浚唬?）采用有載調(diào)壓手段；（5）根據(jù)電力系統(tǒng)潮流分布，及時調(diào)整運行方式；（二）電壓波動在某一時段內(nèi)，電壓急劇變化而偏離其額定值的現(xiàn)象。電壓變化的速度大于每秒1%的，即為電壓急劇變化。電壓波動程度以電壓在急劇變化過程中，相繼出現(xiàn)的電壓最大值與最小值之差或其百分比值來表示。（三）電壓閃變周期性電壓急劇變化引起電光源光通量急劇波動而造成人眼視覺不舒適的現(xiàn)象稱為閃變。電壓波動主要是大型用電設(shè)備負載快速變化引起的沖擊性負荷造成的，電壓波動是否會引起閃變，主要決定于電壓波動的頻度、波動量和電光源的類型及工作場所對照明質(zhì)量的要求。抑制電壓波動和閃變的措施：增大供電系統(tǒng)容量；提高供電電壓等級；采用專用變壓器和專線供電；改進生產(chǎn)工藝操作水平；采用快速響應(yīng)的靜止無功補償裝置。（四）電壓正弦波畸變率由于電力系統(tǒng)中存在有大量非線性阻抗特性的供用電設(shè)備，向公用電網(wǎng)注入諧波電流或在公用電網(wǎng)中產(chǎn)生諧波電壓，稱為諧波源。諧波源使得實際的電壓波形偏離正弦波，稱為電壓正弦波形畸變。電壓波形畸變的程度用電壓正弦波畸變率來衡量，也稱電壓諧波畸變率。電壓諧波畸變率以各次諧波電壓的均方根值與基波電壓有效值之比的百分數(shù)來表示。抑制諧波的措施有：受電變壓器采用Y/Δ或Δ/Y接法，或增加相數(shù)；采用濾波裝置，采用電容器吸收諧波；調(diào)整三相負載使其平衡。

（五）負序電壓系數(shù)負序電壓系數(shù)表示三相電壓不平衡程度。通常以三相基波負序電壓有效值與額定電壓有效值之比的百分數(shù)來表示。

三相電壓不平衡是由