電力系統(tǒng)組成和特點(diǎn)

1、重慶水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院一、組成一、組成 廣義的電力系統(tǒng)應(yīng)該是有鍋爐、反應(yīng)堆、汽輪廣義的電力系統(tǒng)應(yīng)該是有鍋爐、反應(yīng)堆、汽輪機(jī)、水輪機(jī)、發(fā)電機(jī)等生產(chǎn)電能的設(shè)備，變壓器、機(jī)、水輪機(jī)、發(fā)電機(jī)等生產(chǎn)電能的設(shè)備，變壓器、電力線路等變換、輸送、分配電能的設(shè)備，電動機(jī)、電力線路等變換、輸送、分配電能的設(shè)備，電動機(jī)、電熱電爐、電燈等各種消耗電能的設(shè)備，以及測量、電熱電爐、電燈等各種消耗電能的設(shè)備，以及測量、保護(hù)、控制裝置乃至能量管理系統(tǒng)組成的統(tǒng)一整體，保護(hù)、控制裝置乃至能量管理系統(tǒng)組成的統(tǒng)一整體，是一個十分龐大而復(fù)雜的研究對象。是一個十分龐大而復(fù)雜的研究對象。 發(fā)電廠 電力網(wǎng) 電力用戶電力系統(tǒng)示意圖如圖所示。

2、學(xué)習(xí)情景一 電力系統(tǒng)概述學(xué)習(xí)任務(wù)一 電力系統(tǒng)的組成和特點(diǎn) 電力系統(tǒng)示意圖 電力系統(tǒng)中，由變壓器、電力線路等變換、輸送、分配電電力系統(tǒng)中，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)。可分為地方電力網(wǎng)、能設(shè)備所組成的部分常稱為電力網(wǎng)絡(luò)?？煞譃榈胤诫娏W(wǎng)、區(qū)域電力網(wǎng)及超高壓遠(yuǎn)距離輸電網(wǎng)三種類型。區(qū)域電力網(wǎng)及超高壓遠(yuǎn)距離輸電網(wǎng)三種類型。 地方電力網(wǎng)：電壓等級在地方電力網(wǎng)：電壓等級在35kV及以下、供電半徑在及以下、供電半徑在2050km以內(nèi)的電力網(wǎng)以內(nèi)的電力網(wǎng); 區(qū)域電力網(wǎng)：電壓等級在區(qū)域電力網(wǎng)：電壓等級在35kV以上、供電半徑超過以上、供電半徑超過50km的電力網(wǎng)的電力網(wǎng)

3、; 超高壓遠(yuǎn)距離輸電網(wǎng)：電壓等級為超高壓遠(yuǎn)距離輸電網(wǎng)：電壓等級為330500kV的電力網(wǎng)，的電力網(wǎng)，一般由遠(yuǎn)距離輸電線路連接而成。一般由遠(yuǎn)距離輸電線路連接而成。通常將通常將220kV及以上的電力線路稱為輸電線路，及以上的電力線路稱為輸電線路，110kV及以下及以下的電力線路稱為配電線路。配電線路又分為高壓配電線路的電力線路稱為配電線路。配電線路又分為高壓配電線路（110kV）、中壓配電線路（）、中壓配電線路（635kV）和低壓配電線路）和低壓配電線路（380/220V）。）。 如果把發(fā)電廠內(nèi)的動力部分（如熱力發(fā)電廠的鍋爐、汽如果把發(fā)電廠內(nèi)的動力部分（如熱力發(fā)電廠的鍋爐、汽輪機(jī)、熱力網(wǎng)和用熱設(shè)備

4、，水力發(fā)電廠的水庫、汽輪機(jī)以及輪機(jī)、熱力網(wǎng)和用熱設(shè)備，水力發(fā)電廠的水庫、汽輪機(jī)以及核電廠的反應(yīng)堆）也包含在內(nèi)，稱之為動力系統(tǒng)。核電廠的反應(yīng)堆）也包含在內(nèi)，稱之為動力系統(tǒng)。二、電力系統(tǒng)的特點(diǎn)（一）電能生產(chǎn)的技術(shù)特點(diǎn)（一）電能生產(chǎn)的技術(shù)特點(diǎn) 1、與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及人民生活的密切相關(guān)性、與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及人民生活的密切相關(guān)性 2、發(fā)、輸、配電和用電的連續(xù)性、發(fā)、輸、配電和用電的連續(xù)性 3、瞬態(tài)過程的非常短暫性、瞬態(tài)過程的非常短暫性 （二）對電力系統(tǒng)生產(chǎn)的基本要求（二）對電力系統(tǒng)生產(chǎn)的基本要求 1、保證供電可靠性、保證供電可靠性 2、保證良好的電能質(zhì)量、保證良好的電能質(zhì)量 3、提高系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性、提高系統(tǒng)運(yùn)

5、行的經(jīng)濟(jì)性 根據(jù)用戶本身的重要程度可將負(fù)荷分為三類：根據(jù)用戶本身的重要程度可將負(fù)荷分為三類： 第一類負(fù)荷：中斷供電會造成人身事故、設(shè)備損第一類負(fù)荷：中斷供電會造成人身事故、設(shè)備損壞、產(chǎn)品報廢，生產(chǎn)秩序長期不能恢復(fù)，人民生活壞、產(chǎn)品報廢，生產(chǎn)秩序長期不能恢復(fù)，人民生活混亂，嚴(yán)重政治影響等的用戶劃屬為第一類負(fù)荷，混亂，嚴(yán)重政治影響等的用戶劃屬為第一類負(fù)荷，這是重要負(fù)荷。這是重要負(fù)荷。 第二類負(fù)荷：中斷供電會造成大量減產(chǎn)，人民生第二類負(fù)荷：中斷供電會造成大量減產(chǎn)，人民生活會受到影響的用戶劃屬為第二類負(fù)荷，這是較重活會受到影響的用戶劃屬為第二類負(fù)荷，這是較重要負(fù)荷；要負(fù)荷； 第三類負(fù)荷：除一、二類負(fù)荷

6、以外的一般用戶屬第三類負(fù)荷：除一、二類負(fù)荷以外的一般用戶屬于第三類負(fù)荷。于第三類負(fù)荷。 在電力系統(tǒng)供電的可靠性中，要確保第一類負(fù)荷，在電力系統(tǒng)供電的可靠性中，要確保第一類負(fù)荷，力爭保證第二類負(fù)荷和第三類負(fù)荷。力爭保證第二類負(fù)荷和第三類負(fù)荷。 衡量電能質(zhì)量指標(biāo)是頻率、電壓和波形。衡量電能質(zhì)量指標(biāo)是頻率、電壓和波形。（1）頻率）頻率 我國規(guī)定電力系統(tǒng)的額定頻率為我國規(guī)定電力系統(tǒng)的額定頻率為50HZ，也就是工，也就是工業(yè)用電的標(biāo)準(zhǔn)頻率，簡稱工頻。正常運(yùn)行時頻率偏移不超過業(yè)用電的標(biāo)準(zhǔn)頻率，簡稱工頻。正常運(yùn)行時頻率偏移不超過士士0.20.5Hz。 （2）電壓）電壓 為各類用電設(shè)備的額定電壓，各類用電設(shè)備

7、的額為各類用電設(shè)備的額定電壓，各類用電設(shè)備的額定電壓允許偏移一般為額定電壓的士定電壓允許偏移一般為額定電壓的士5%，具體要求在以后調(diào)，具體要求在以后調(diào)壓中介紹。壓中介紹。電壓和頻率偏移過大，會引起大量減產(chǎn)、產(chǎn)品報廢，嚴(yán)重時電壓和頻率偏移過大，會引起大量減產(chǎn)、產(chǎn)品報廢，嚴(yán)重時會造成人身事故、設(shè)備損壞。會造成人身事故、設(shè)備損壞。甚至?xí)＜罢麄€系統(tǒng)的安全運(yùn)行。甚至?xí)＜罢麄€系統(tǒng)的安全運(yùn)行。（3）波形）波形 交流電壓的波形為正弦波。正弦波畸變主要有換交流電壓的波形為正弦波。正弦波畸變主要有換流設(shè)備和非線性設(shè)備造成。波形畸變產(chǎn)生高次諧波，使電氣流設(shè)備和非線性設(shè)備造成。波形畸變產(chǎn)生高次諧波，使電氣設(shè)備過熱

8、，保護(hù)誤動、通訊干擾。為保證電壓質(zhì)量，對電壓設(shè)備過熱，保護(hù)誤動、通訊干擾。為保證電壓質(zhì)量，對電壓正弦波形畸變率也有限制，波形畸變率是指各次諧波有效值正弦波形畸變率也有限制，波形畸變率是指各次諧波有效值平方和的方根值對基波的有效值的百分比，對于平方和的方根值對基波的有效值的百分比，對于110kV不超不超過過2%，對于，對于35kV不超過不超過3%，對于，對于610kV供電電壓不超過供電電壓不超過4，對于對于0.38kv供電電壓不超過供電電壓不超過5。三、目前電力系統(tǒng)的特點(diǎn) 目前從世界各國電力網(wǎng)及電力系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r可以看目前從世界各國電力網(wǎng)及電力系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r可以看出，世界各國都在不斷擴(kuò)大電力系統(tǒng)

9、，逐步將小系統(tǒng)聯(lián)出，世界各國都在不斷擴(kuò)大電力系統(tǒng)，逐步將小系統(tǒng)聯(lián)合成大系統(tǒng)，聯(lián)合電力系統(tǒng)實(shí)行統(tǒng)一調(diào)度。合成大系統(tǒng)，聯(lián)合電力系統(tǒng)實(shí)行統(tǒng)一調(diào)度。 （一）大規(guī)模聯(lián)合電網(wǎng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：（一）大規(guī)模聯(lián)合電網(wǎng)具有以下優(yōu)點(diǎn)： 1可減少系統(tǒng)中的總裝機(jī)容量可減少系統(tǒng)中的總裝機(jī)容量 2合理利用動力資源、充分發(fā)揮水力發(fā)電廠作用合理利用動力資源、充分發(fā)揮水力發(fā)電廠作用 3提高了供電可靠性提高了供電可靠性 4提高了運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性提高了運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性由于負(fù)荷特性、地理位置等的不同，電力系統(tǒng)中各發(fā)電由于負(fù)荷特性、地理位置等的不同，電力系統(tǒng)中各發(fā)電廠孤立運(yùn)行的最大負(fù)荷并不是同時出現(xiàn)的，因此系統(tǒng)的廠孤立運(yùn)行的最大負(fù)荷并不是同時出現(xiàn)

10、的，因此系統(tǒng)的綜合最大負(fù)荷常小于各個發(fā)電廠單獨(dú)供電時的最大負(fù)荷綜合最大負(fù)荷常小于各個發(fā)電廠單獨(dú)供電時的最大負(fù)荷的總和，從而，相應(yīng)地可減少系統(tǒng)中的總裝機(jī)容量。的總和，從而，相應(yīng)地可減少系統(tǒng)中的總裝機(jī)容量。 水力發(fā)電廠的出力取決于河流的來水情況，由于水流情況的多變，很難與電力負(fù)荷相適應(yīng)，往往在枯水季節(jié)出力不足，而豐水季節(jié)卻要棄水。當(dāng)水力發(fā)電廠聯(lián)入電力系統(tǒng)后，它的運(yùn)行情況就可與火力發(fā)電廠相互配合調(diào)劑。在豐水季節(jié)，水力發(fā)電廠盡量多發(fā)以減少火力發(fā)電廠的出力，節(jié)省燃料；而在枯水季節(jié)由于水力發(fā)電廠擔(dān)負(fù)尖鋒負(fù)荷，火力發(fā)電廠擔(dān)負(fù)固定的基本負(fù)荷。這樣既充分利用了水能資源，又提高了火力發(fā)電廠的運(yùn)行效率，降低了煤耗。

11、所以形成電力系統(tǒng)將使多種能源得到充分利用。 通常，孤立運(yùn)行的發(fā)電廠必須單獨(dú)裝設(shè)一定的備用容量，以防機(jī)組檢修或事故時中斷對用戶的供電。但當(dāng)聯(lián)成電力系統(tǒng)后，則隨著系統(tǒng)容量的增大，不僅可以減少備用機(jī)組的臺數(shù)和容量，提高設(shè)備的利用率，而且不同發(fā)電廠之間在發(fā)生事故時還可以相互支援，從而提高了供電可靠性。 除了可以充分利用動力系統(tǒng)外，在電力系統(tǒng)中還可除了可以充分利用動力系統(tǒng)外，在電力系統(tǒng)中還可在各發(fā)電廠之間合理地分配負(fù)荷，降低整個系統(tǒng)的電能在各發(fā)電廠之間合理地分配負(fù)荷，降低整個系統(tǒng)的電能成本，另外，隨著系統(tǒng)容量的增大，就在可能采用單機(jī)成本，另外，隨著系統(tǒng)容量的增大，就在可能采用單機(jī)容量較大的大型發(fā)電機(jī)組，

12、降低了單位千瓦造價和運(yùn)行容量較大的大型發(fā)電機(jī)組，降低了單位千瓦造價和運(yùn)行損耗，提高了系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。損耗，提高了系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。（二）大規(guī)模聯(lián)合電網(wǎng)運(yùn)行的重大問題（二）大規(guī)模聯(lián)合電網(wǎng)運(yùn)行的重大問題(1)電能質(zhì)量電能質(zhì)量三個評價指標(biāo)：電壓、頻率、波形。三個評價指標(biāo)：電壓、頻率、波形。波形靠發(fā)電機(jī)的設(shè)計保證。遏制高次諧波的影響。典型的非波形靠發(fā)電機(jī)的設(shè)計保證。遏制高次諧波的影響。典型的非線性大功率電器會產(chǎn)生高次諧波，如軋鋼機(jī)、電弧爐、電氣線性大功率電器會產(chǎn)生高次諧波，如軋鋼機(jī)、電弧爐、電氣鐵路等。與運(yùn)行有關(guān)的就是電壓、頻率。按國家規(guī)定，正常鐵路等。與運(yùn)行有關(guān)的就是電壓、頻率。按國家規(guī)定，正常運(yùn)行頻率應(yīng)在運(yùn)行頻率應(yīng)在49.850.2hz間。電壓波動不超過間。電壓波動不超過10%。(2)經(jīng)濟(jì)性經(jīng)濟(jì)性對一次能源的合理調(diào)度、機(jī)組合理起停、負(fù)荷合理分配、減對一次能源的合理調(diào)度、機(jī)組合理起停、負(fù)荷合理分配、減少傳輸損耗都能節(jié)約大量能源、產(chǎn)生極大的經(jīng)濟(jì)效益。少傳輸損耗都能節(jié)約大量能源、產(chǎn)生極大的經(jīng)濟(jì)效益。核電機(jī)組和大型火電機(jī)組啟動代價很高，適合帶基本負(fù)荷。核電機(jī)組和大型火電機(jī)組啟動代價很高，適合帶基本負(fù)荷。水電機(jī)組啟動很快，適合調(diào)頻、調(diào)峰。水電機(jī)