天津大學電力系統(tǒng)基礎培訓

電力系統(tǒng)基礎培訓（一）提綱

電力系統(tǒng)的基本設備和設施

電力系統(tǒng)的基本概念電力系統(tǒng)的接線方式電力系統(tǒng)的基本概念

目的和意義1電能的概念22345電力系統(tǒng)范圍電壓等級

電力系統(tǒng)組成

電力系統(tǒng)基本參數(shù)電能的概念

能源分為一次能源和二次能源，其中，一次能源主要是指不經(jīng)過加工即進行直接利用的能源，包括煤、風能、水能、太陽能等；二次能源主要是指經(jīng)過一次轉(zhuǎn)換后被利用的能源，如電能。電能是現(xiàn)代社會中最重要、也是最方便的能源，它有很多有點：它可以方便的轉(zhuǎn)化為別種形式的能，如機械能、熱能、光能、化學能等；它的輸送和分配易于實現(xiàn)；它的應用規(guī)模也較為靈活；它是節(jié)約總能源消耗的一個重要途徑。因此，電能目前已經(jīng)被廣泛應用。

電力系統(tǒng)范圍

如圖為動力系統(tǒng)、電力系統(tǒng)和電網(wǎng)的示意。圖1-1交流系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖電壓等級在我國，通常將電力系統(tǒng)的電壓等級范圍劃分低壓、中壓、高壓、超高壓和特高壓見下表。表1-1我國電壓等級范圍的劃分我國輸電網(wǎng)的電壓等級一般在220-1000kV之間，基本屬于高壓、超高壓和特高壓的范疇。而配電網(wǎng)的電壓等級一般選為110kV（或35kV）及以下，大致涵蓋了低壓、中壓和高壓的各種電壓等級。電壓等級（續(xù)一）不同國家的配電系統(tǒng)所采用的電壓等級的差異很大表1-2國內(nèi)外配電系統(tǒng)電壓等級比較

注：法國根據(jù)電壓等級將全電力網(wǎng)劃分為一次輸電網(wǎng)（400kV）、二次輸電網(wǎng)（225kV、150kV、90kV、63kV）和配電網(wǎng)（20kV及以下）。國別配電系統(tǒng)電壓等級中國110kV、66kV、35kV、(20kV)、10kV、6.6kV、0.4kV/220V美國34.5kV、23.9kV、14.4kV、13.2kV、12.47kV、(4.16kV)、110V俄羅斯110kV、35kV、20kV、10kV、0.4kV/220V英國132kV、33kV、11kV、415/240V法國20kV、0.4kV電力系統(tǒng)組成傳統(tǒng)上講電力系統(tǒng)劃分為發(fā)電、輸電和配電三大組成系統(tǒng)。發(fā)電系統(tǒng)發(fā)出的電能經(jīng)由輸電系統(tǒng)的輸送，最后由配電系統(tǒng)分配給各個用戶。在發(fā)、輸、配等環(huán)節(jié)之間和環(huán)節(jié)內(nèi)部均存在能夠使得電壓等級轉(zhuǎn)換的變電站，也有說法稱其為變電系統(tǒng)。如圖為電力系統(tǒng)的組成劃分。

電力系統(tǒng)組成（續(xù)一）電力系統(tǒng)基本參數(shù)

參數(shù)符號單位電壓UV、kV相角φrad電流IA、kA功率有功功率PW、kW、MW無功功率QVar、kVar、MVar視在功率SVA、kVA、MVA阻抗ZΩ電阻RΩ電抗XΩ電導GS電納BS電感LH、mH、μH電容CF、μF、pF電力系統(tǒng)的基本設備和設施

基本設備1基本設施2基本設備電力系統(tǒng)的設備按功能分為一次設備和二次設備。一次設備用于直接輸送電能。二次設備用于實行系統(tǒng)的測量、保護與控制等。此處將對發(fā)電機、變壓器、母線、開關和線路等主要一次設備進行介紹?；驹O備（1）發(fā)電機發(fā)電機是將其他形式的能源轉(zhuǎn)換成電能的機械設備，它由水輪機、汽輪機、柴油機或其他動力機械驅(qū)動，將水流，氣流，燃料燃燒或原子核裂變產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)化為機械能傳給發(fā)電機，再由發(fā)電機轉(zhuǎn)換為電能。發(fā)電機的形式很多，但其工作原理都基于電磁感應定律和電磁力定律。因此，其構(gòu)造的一般原則是：用適當?shù)膶Т藕蛯щ姴牧蠘?gòu)成互相進行電磁感應的磁路和電路，以產(chǎn)生電磁功率，達到能量轉(zhuǎn)換的目的?；驹O備（2）線路線路是傳輸電能的設備，包括架空線路和電纜線路兩種，其中架空線路又根據(jù)其外絕緣情況分為架空裸導線和架空絕緣導線兩種?；驹O備（3）變壓器變壓器是變換電壓等級的設備，它根據(jù)電能傳輸和分配的需要，將電能的電壓等級升高或者降低，因此，根據(jù)功能可將變壓器分為升壓變壓器和降壓變壓器。變壓器主要由鐵心、繞組和分接頭（也稱抽頭）組成，根據(jù)繞組數(shù)量可分為兩繞組變壓器（也稱兩卷變）和三繞組變壓器（也稱三卷變）。另外，根據(jù)所變換電壓等級是否公用繞組，還可將變壓器分為自耦變壓器和非自耦變壓器。

基本設備圖2-1變壓器抽頭基本設備（4）母線在電力系統(tǒng)中，母線起到聚集電能和分配電能的作用，通常位于發(fā)電廠和變電站中。在電氣分析中，母線相當于節(jié)點。（5）開關類設備在電力系統(tǒng)中，開關起到切斷/閉合支路的作用，是系統(tǒng)中最為廣泛的元件，主要包括斷路器、負荷開關、刀閘、熔斷器等等。基本設施從電氣角度看，設施是若干設備的集合。電力系統(tǒng)的基礎設施，主要包括發(fā)電廠、變電站、開閉所（也稱開閉站、開關站）、環(huán)網(wǎng)柜、電纜分支箱（也稱電纜分接箱）、配電室、箱式變（也稱箱變）等，可歸為發(fā)電設施、變電設施和配電設施三類。

基本設施2.2.1發(fā)電設施電力系統(tǒng)的發(fā)電設施，主要包括火電廠、水電站、核電站、包括風電、太陽能發(fā)電等各種分布式電源?；痣姀S、水電站和核電站，是發(fā)電機、母線、升壓變壓器和斷路器等電氣元件的組合?；驹O施2.2.2變電設施在電力系統(tǒng)中，變電設施主要起到轉(zhuǎn)變電壓等級的作用，包括變電站、配電室、箱式變等。其中配電室和箱式變均為10/0.4kV的變電設施。2.2.3配電設施在電力系統(tǒng)中，配電設施主要起到分配電能的作用，包括開閉所、環(huán)網(wǎng)柜和電纜分支箱等。電力系統(tǒng)的接線方式

發(fā)電廠和變電站主接線

1配電系統(tǒng)主接線2發(fā)電廠和變電站主接線

（1）單母線圖3-1單母線接線方式優(yōu)點：接線簡單，操作方便、設備少、經(jīng)濟性好，而且便于向兩端延伸，擴建方便。缺點：①可靠性差。母線或母線隔離開關檢修或故障時，所有回路都要停止工作，也就是要造成全廠或全站長期停電。②調(diào)度不方便，電源只能并列運行，不能分列運行，并且線路側(cè)發(fā)生短路時，有較大的短路電流。發(fā)電廠和變電站主接線（2）單母線分段圖3-2單母線分段接線方式優(yōu)點：提高了供電可靠性和靈活性；對重要用戶可以從不同段引出兩回饋電線路，由兩個電源供電；一側(cè)母線故障，分段斷路器自動將故障段隔離。缺點：分段越多，斷路器使用越多，且配電裝置和運行也越復雜。對重要負荷必須采用兩條出線供電，大大增加了出線數(shù)目，使整個母線系統(tǒng)可靠性受到限制。發(fā)電廠和變電站主接線

（3）雙母線圖3-3雙母線接線方式優(yōu)點：①供電可靠；②調(diào)度靈活；③擴建方便。發(fā)電廠和變電站主接線

（4）旁路接線（a）單母帶旁路優(yōu)點：極大地提高了可靠性。缺點：增加了一臺旁路斷路器的投資。發(fā)電廠和變電站主接線

圖3-4旁路接線方式（b）雙母帶旁路

優(yōu)點：比雙母線可靠性更高。缺點：但是增加了斷路器，同時接線更為復雜。發(fā)電廠和變電站主接線

（5）橋型接線內(nèi)橋外橋圖3-6橋型接線方式優(yōu)點：在線路故障或切除、投入時，不影響其余回路工作，并且操作簡單；缺點：變壓器故障或切除、投入時，要使得相應線路短時停電，并且操作復雜。一般適用于線路較長（相對來說線路的故障幾率較大）和變壓器不需要經(jīng)常切換（如戶電廠）的情況。適合于線路較短和變壓器需要經(jīng)常切換的情況。發(fā)電廠和變電站主接線

（6）單元接線雙繞組發(fā)電機-變壓器單元接線

三繞組發(fā)電機-變壓器單元接線發(fā)電廠和變電站主接線

發(fā)電機-變壓器擴大單元接線

圖3-5發(fā)電機-變壓器單元接線方式優(yōu)點：單元接線簡單，開關設備少，操作簡便，因不設發(fā)電機電壓級母線，使得在發(fā)電機和變壓器低壓側(cè)短路的幾率和短路電流相對于具有發(fā)電機電壓級母線時，有所減少。缺點：故障波及范圍大，具體電氣過程較為復雜，不加贅述。發(fā)電廠和變電站主接線

（7）3/2接線

圖3-73/2接線特點：運行的可靠性和靈活性很高，在檢修母線或者回路斷路器的時候不必用隔離開關進行大量的倒閘操作，并且調(diào)度和擴建也很方便。廣泛應用于超高壓電網(wǎng)，在500KV的升壓變電站和降壓變電站中，一般都采用這種接線。發(fā)電廠和變電站主接線

（8）四角接線

圖3-8四角接線方式優(yōu)點：①所有的斷路器數(shù)目比單母線分段接線或雙母線接線還少一臺，卻具有雙母線接線的可靠性，任一臺斷路器檢修時，只需斷開其兩側(cè)的隔離開關，不會引起任何回路停電；②沒有母線，因而不會存在因母線故障所產(chǎn)生的影響；③任一回路故障時，只跳開與它相連接的2臺斷路器，不會影響其他回路的正常工作；④操作方便，所有隔離開關，只用于檢修時隔離電源，不作操作之用，不會發(fā)生帶負荷斷開隔離開關的事故。缺點：檢修任何一臺斷路器時，多角形就開環(huán)運行，如果此時出現(xiàn)故障，又有斷路器自動跳開，將使供電造成紊亂；由于運行方式變化大，電氣設備可能在閉環(huán)和開環(huán)兩種情況下工作，其中所流過的工作電流差別較大，會給電氣設備的選擇帶來困難，并且使繼電保護裝置復雜化；不便于擴建。

配電系統(tǒng)主接線3.2.1高壓配電網(wǎng)主接線各級高壓網(wǎng)絡接線模式不同，且供電模式眾多。一個實際的高壓網(wǎng)絡往往不是由一種供電模式構(gòu)成，而是由若干種供電模式組成。因此在進行高壓網(wǎng)絡規(guī)劃時要對各電壓等級的高壓網(wǎng)絡接線模式進行分析，從而確定適合規(guī)劃區(qū)特點的高壓網(wǎng)絡接線模式，構(gòu)造規(guī)劃區(qū)高壓網(wǎng)絡。高壓配電網(wǎng)絡的基本供電接線模式有十余種，現(xiàn)對其總結(jié)和分析如下：

配電系統(tǒng)主接線（1）同電源不同母線輻射接線（變電所設二臺變）

圖3-9同電源不同母線輻射方式配電系統(tǒng)主接線這種接線簡單實用，正常運行時變電所母線上的斷路器開關斷開，兩條線路分別帶50%負荷。當其中一條線路發(fā)生故障時，這條線路退出運行，合上變電所母線上的斷路器，由剩下的一條正常線路帶兩臺變壓器。在這種接線模式中，斷路器的故障率通常很小，影響系統(tǒng)可靠性指標的元件主要是線路的故障率和開關的操作時間，因而這種接線模式的可靠性較高。配電系統(tǒng)主接線（2）不同電源雙T接線（變電所設二臺變）圖3-10不同電源雙T接線方式配電系統(tǒng)主接線這種模式接線采用變壓器母線組的形式，所需的變電站設備投資較少，并且對實施自動化特別有利。這種模式可靠性比第一種接線模式低，當有一條線路發(fā)生故障時，所帶的變壓器必須停電，變壓器所帶的負荷只能通過變電站低壓側(cè)備用轉(zhuǎn)帶，若沒有低壓備用，則負荷就要停電。配電系統(tǒng)主接線（3）同電源不同母線雙T接線（變電所設二臺變壓器）

圖3-11同電源不同母線雙T方式配電系統(tǒng)主接線這種接線的主要優(yōu)點是簡單，投資省，有較高的可靠性。變壓器高壓側(cè)為線路—變壓器組接線，線路和變壓器之間可以用斷路器或隔離開關。這種模式可靠性與接線模式（2）相近，它們的差別在于高壓線路的長度可能不一樣。

配電系統(tǒng)主接線（4）雙側(cè)電源不同母線雙T接線（變電所設二臺變）圖3-12雙側(cè)電源不同母線雙T方式（雙∏、雙鏈接線）配電系統(tǒng)主接線這種接線模式又可稱為雙∏接線（雙鏈），接線模式稍顯復雜，設備投資較大，但是靈活性較好，可靠性較高。正常運行時聯(lián)絡線兩側(cè)的開關斷開，當有一條線路發(fā)生故障時，相應的聯(lián)絡線投入從而不會造成長時間斷電，停電的時間主要是由倒閘操作時間決定。由于增設了聯(lián)絡線，它的故障率也是影響系統(tǒng)可靠性的因素之一。

配電系統(tǒng)主接線圖3-13不完全雙鏈、不完全雙環(huán)和單環(huán)配電系統(tǒng)主接線（5）不同電源三T接線（變電所設三臺變壓器）配電系統(tǒng)主接線圖3-14不同電源三雙T接線方式配電系統(tǒng)主接線這種接線模式接線原理跟接線模式(2)類似。接線模式(2)是兩臺變壓器，而這種模式是三臺變壓器。10kV變電所的三條進路分別來自兩個不同的高壓變電站的三段母線，110kV變電所站內(nèi)是變壓器母線組接線。當有一條線路發(fā)生故障時，該線路所帶的變壓器必須停電，變壓器所帶的負荷只能通過變電站低壓側(cè)備用轉(zhuǎn)帶，若沒有低壓備用，則負荷就要停電。配電系統(tǒng)主接線（6）同電源不同母線三T接線（變電所設三臺變壓器）圖3-15同電源不同母線三T方式配電系統(tǒng)主接線這種接線模式特點同接線模式(3)類似。10kV變電所的三條進路來自同一高壓變電站的三段不同母線。站內(nèi)接成變壓器母線組的形式。運行簡單、可靠。配電系統(tǒng)主接線（7）雙側(cè)電源不同母線三T接線（變電所設三臺變壓器）

配電系統(tǒng)主接線圖3-16雙側(cè)電源不同母線雙T方式（三鏈接線）這種接線模式的特點同接線模式(4)。配電系統(tǒng)主接線（8）同電源不同母線輻射接線（進線側(cè)不設開關）與圖3-9差別在變電站接線模式，由于站內(nèi)接線不再考慮之內(nèi)，因此與圖3-9相同。這種接線模式與接線模式(1)相比，最大的特點是在變電站進線側(cè)沒有開關。線路平常都帶滿負荷，當其中的一條線路發(fā)生故障,其相應的變壓器必須停電。配電系統(tǒng)主接線（9）雙側(cè)電源輻射接線（變電所采用內(nèi)橋接線）圖3-18雙側(cè)電源輻射接線方式（單鏈）

配電系統(tǒng)主接線這種接線模式與模式(1)和模式(2)都有類似之處。它與模式(1)的區(qū)別在于變電所的兩條進線來自不同電源。與模式(2)相比，模式(9)的變電所采用內(nèi)橋接線，可靠性比模式(2)高。配電系統(tǒng)主接線（10）∏T混合接線圖3-19∏T方式配電系統(tǒng)主接線這種接線模式為兩座220kV變電站間串入三座高壓配電變電站，其中兩側(cè)的配電變電站采用T接方式，而中間的配電變電站采用∏接方式。該接線模式可靠性較高。配電系統(tǒng)主接線（11）單輻射接線圖3-20單輻射接線方式配電系統(tǒng)主接線3.2.2中壓配電網(wǎng)主接線中壓配電網(wǎng)由高壓變電所的10kV配電裝置、開關站、配電房和架空線路或電纜線路等部分組成，其功能是將電力安全、可靠、經(jīng)濟、合理地分配到客戶。一般網(wǎng)絡由架空線和電纜線混合組成。在研究一個特定的供電區(qū)域內(nèi)的10kV配電網(wǎng)的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)時，我們采取架空線路和電纜線路分開進行分析研究的方法，這樣也不失一般性。配電系統(tǒng)主接線（1）架空線路分3種具有代表性的接線模式介紹

單電源輻射接線單環(huán)網(wǎng)（手拉手）接線分段聯(lián)絡接線配電系統(tǒng)主接線1）單電源輻射接線單電源輻射接線模式如圖3-21所示，這種模式適用于非重要負荷架空線客戶。干線可以分段，其原則是：一般主干線分為2-3段，負荷較密集地區(qū)1km分1段，遠郊區(qū)和農(nóng)村地區(qū)按所接配電變壓器容量每2-3MVA分1段，以縮小事故和檢修停電范圍。單電源線輻射接線的優(yōu)點是比較經(jīng)濟，配電線路和高壓開關數(shù)量少、投資小，新增負荷也比較方便。但其缺點也很明顯，主要是故障影響范圍較大，供電可靠性較差。當線路故障時，部分線路段或全線將停電；當電源故障時，將導致整條線路停電。配電系統(tǒng)主接線對于這種簡單的接線模式，由于不存在線路故障后的負荷轉(zhuǎn)移，可以不考慮線路的備用容量，即每條出線（主干線）均可以滿載運行。該模式主要適用于郊區(qū)和農(nóng)村地區(qū)。

配電系統(tǒng)主接線圖3-21單電源輻射接線模式（架空線）配電系統(tǒng)主接線2）單環(huán)網(wǎng)（手拉手）接線單環(huán)網(wǎng)（手拉手）接線模式如圖3-22所示，這種模式中的兩個電源可以取自同一變電所的不同母線段或不同變電所。這種接線的最大優(yōu)點是可靠性比單電源線輻射接線模式大大提高，接線清晰、運行比較靈活。主干線通常可分為二至三段，線路故障或電源故障時，在線路負荷允許的條件下，通過切換操作可以使非故障段恢復供電。在這種接線模式中，線路的備用容量為50%，即正常運行時，每條線路最大負荷只能達到該線路允許載流量的1/2。配電系統(tǒng)主接線它適用于負荷密度較大且供電可靠性要求高的城區(qū)供電，運行方式一般采用開環(huán)。圖3-22單環(huán)網(wǎng)（手拉手）接線模式（架空線）配電系統(tǒng)主接線在實際應用中，還有一種三條線的環(huán)式接線模式，如圖3-23所示。三個電源可以取自同一變電所的2段母線和不同變電所。正常運行時聯(lián)絡開關都是斷開的，當線路1出現(xiàn)故障時，聯(lián)絡開關1閉合，由線路2送電；當線路2出現(xiàn)故障時，或聯(lián)絡開關1閉合由線路1送電，或聯(lián)絡開關2閉合由線路3送電；當線路3出現(xiàn)故障時，聯(lián)絡開關2閉合，由線路2送電?？梢姡谡＿\行時，每條線路均應留有50%的裕量。配電系統(tǒng)主接線該模式適用于電網(wǎng)建設初期，較為重要的負荷區(qū)域，能保證一定的供電可靠性，并且隨著電網(wǎng)的發(fā)展，在不同回路之間通過建立聯(lián)絡，就可以發(fā)展為更為復雜的接線模式，線路利用率進一步提高，供電可靠性也相應的有所加強，便于過渡，適合負荷的發(fā)展。

配電系統(tǒng)主接線圖3-23三條線的環(huán)式接線模式（架空線）

配電系統(tǒng)主接線3）分段聯(lián)絡接線分段聯(lián)絡接線模式又可分為兩分段聯(lián)絡（圖3-24）和三分段聯(lián)絡（圖3-25）。

圖3-24兩分段兩聯(lián)絡接線模式（架空線）配電系統(tǒng)主接線圖3-25三分段三聯(lián)絡接線模式（架空線）

配電系統(tǒng)主接線這種接線模式，通過在干線上加裝分段斷路器把每條線路進行分段，并且每一分段都有聯(lián)絡線與其他線路相連接，當任何一段出現(xiàn)故障時，均不影響另一段正常供電，這樣使每條線路的故障范圍縮小，提高了供電可靠性。

配電系統(tǒng)主接線這種接線最大的特點和優(yōu)勢是可以有效的提高線路的負載率，降低不必要的備用容量。例如手拉手接線模式中干線正常運行負載率可以達到50%，兩分段兩聯(lián)絡模式中干線正常運行負載率可以達到67%，三分段三聯(lián)絡模式中干線正常運行負載率可以達到75%。配電系統(tǒng)主接線該模式適用于負荷密度較高，對供電可靠性要求較高的區(qū)域，并且允許架空線路供電的區(qū)域。對于這些區(qū)域，可以在規(guī)劃中預先設計好分段聯(lián)絡的網(wǎng)絡模式及線路走徑。在實施過程中，先形成單聯(lián)絡網(wǎng)絡，注意盡量保證線路上的負荷能夠均勻分布，隨著負荷水平的提高，再按照規(guī)劃逐步形成分段聯(lián)絡的配電網(wǎng)絡，既提高了供電可靠性又滿足了供電的要求。配電系統(tǒng)主接線（2）電纜線路分6種具有代表性的接線模式單電源線輻射接線單環(huán)網(wǎng)接線不同母線出線連接開閉所接線雙∏接線主備接線模式互為備用的主備接線模式配電系統(tǒng)主接線1）單電源線輻射接線如圖3-26所示，電纜線路的單電源線輻射接線的優(yōu)點就是比較經(jīng)濟，配電線路較短，投資小，新增負荷時連接也比較方便。但其缺點也很明顯，主要是電纜故障多為永久性故障，故障影響時間長、范圍較大，供電可靠性較差。當電源故障時也將導致全線癱瘓。配電系統(tǒng)主接線對于這種簡單的接線模式，不考慮線路的備用容量，即每條出線（主干線）均可滿載運行。

圖3-26單電源線輻射接線模式（電纜）配電系統(tǒng)主接線2）單環(huán)網(wǎng)接線如圖3-27所示，與架空線的單環(huán)網(wǎng)接線一樣，兩個電源可以取自同一變電所的2段母線或不同變電所。電纜單環(huán)網(wǎng)的環(huán)網(wǎng)點一般為環(huán)網(wǎng)柜、箱式站或環(huán)網(wǎng)配電站，與單環(huán)網(wǎng)的架空線路相比它具有明顯的優(yōu)勢，由于各個環(huán)網(wǎng)點都有兩個負荷開關（或斷路器），可以隔離任意一段線路的故障，客戶的停電時間大為縮短，只有在終端變壓器（單臺配置）故障的時候，客戶的停電時間是故障的處理時間。在實際應用中，正常運行時，每條線路均留有50%的裕量。配電系統(tǒng)主接線該模式的適用范圍同架空線的單環(huán)網(wǎng)接線模式類似。圖3-27單環(huán)網(wǎng)接線模式（電纜）配電系統(tǒng)主接線3）不同母線出線連接開閉所接線如圖3-28所示，從同一變電站的不同母線或不同變電站引出主干線連接至開閉所，再從開閉所引出電纜線路帶負荷（一般從開閉所出線的電纜型號比主干線電纜型號小一些）。在這里每個開閉所具有兩回進線，開閉所出線可以采用輻射狀接線方式供電，也可以形成小環(huán)網(wǎng)，進一步提高可靠性。在實際應用中，正常運行時，開閉所每條線路負載率應控制在50%左右。配電系統(tǒng)主接線該種接線模式適于向?qū)╇娍煽啃杂休^高要求的用戶供電，如城市核心區(qū)，重要負荷密集區(qū)域等。該接線模式可以使用戶同時得到兩個方向的電源，滿足從上一級10kV線路到客戶側(cè)10kV配電變壓器的整個網(wǎng)絡的N-1要求，供電可靠性很高。配電系統(tǒng)主接線圖3-28不同母線出線連接開閉所接線模式（電纜）配電系統(tǒng)主接線4）雙∏接線如圖3-29所示，類似于架空線路的分段聯(lián)絡接線模式，這種接線當其中一條線路故障時，整條線路可以劃分為若干部分被其余線路轉(zhuǎn)供，供電可靠性較高，運行較為靈活。這種接線模式最大的特點和優(yōu)勢就是能夠提高線路理論負載率，這種接線最高運行負載率為67%。配電系統(tǒng)主接線該模式適用于城市核心區(qū)、繁華地區(qū)，負荷密度發(fā)展到相對較高水平，而且存在大規(guī)模公用網(wǎng)的情況下，尤其是架空網(wǎng)逐步向電纜網(wǎng)過渡的區(qū)域。

圖3-29雙∏接線模式（電纜）配電系統(tǒng)主接線5）主備接線模式（又稱“N-1”接線）所謂“N-1”主備接線模式（圖3-30為“3-1”主備模式，圖3-31為“4-1”主備模式），就是指N條電纜線路連成電纜環(huán)網(wǎng)，其中有1條線路作為公共的備用線路。非備用線路滿載運行，若有某1條運行線路出現(xiàn)故障，則可以通過線路切換把備用線路投入運行。該種模式隨著“N”值的不同，其接線的運行靈活性、可靠性和線路的平均負載率均有所不同。一般以“3-1”和“4-1”模式比較理想，總的線路利用率分別為67%和75%。“5-1”以上的模式接線比較復雜，操作也比較繁瑣，同時聯(lián)絡線的長度較長，投資較大，線路載流量的利用率提高已不明顯。“N-1”主備接線模式的優(yōu)點是供電可靠性較高，線路的理論利用率也較高。

配電系統(tǒng)主接線該模式適用于負荷發(fā)展已經(jīng)飽和、網(wǎng)絡按最終規(guī)模一次規(guī)劃建成的地區(qū)。

圖3-30“3-1”主備接線模式（電纜）配電系統(tǒng)主接線圖3-31“4-1”主備接線模式（電纜）配電系統(tǒng)主接線6）互為備用的主備接線模式如圖3-32所示，在該模式中，每一條饋線都在線路中間以及末端裝設開關互相連接。正常情況下，每條饋線的最高負荷可以控制在該電纜安全載流量的67%。該模式相當于電纜線路的分段聯(lián)絡接線模式，比較適合于架空線路逐漸發(fā)展成電纜網(wǎng)的情況，但運行管理比較復雜。配電系統(tǒng)主接線圖3-32互為備用的主備接線模式（電纜）謝謝大家！主講人：

電力基礎知識培訓（二）內(nèi)容回顧培訓目的培訓內(nèi)容培訓流程基本概念1電壓等級電壓等級分類低壓中壓高壓超高壓特高壓現(xiàn)行主要電壓等級380/220V6kV、10kV、20kV35kV、110kV、220kV330kV、500kV1000kV2基本參數(shù)參數(shù)符號單位電壓UV、kV相角φrad電流IA、kA功率有功功率PW、kW、MW無功功率QVar、kVar、MVar視在功率SVA、kVA、MVA阻抗ZΩ電阻RΩ電抗XΩ電導GS電納BS電感LH、mH、μH電容CF、μF、pF1.基本設備設備分類主要作用主要設備一次設備發(fā)電機將原動機產(chǎn)生的機械能轉(zhuǎn)換為電能線路傳輸電能架空裸導線/架空絕緣線/電纜變壓器轉(zhuǎn)換電能的電壓等級兩繞組/三繞組，升壓/降壓母線聚集電能開關切斷或閉合電能傳輸斷路器/負荷開關/倒閘/熔斷器二次設備--實行系統(tǒng)的測量、保護與控制電力系統(tǒng)構(gòu)成2基本設施設施主要作用所包含主要一次設備發(fā)電廠將一次能源（包括化石能、風能、太陽能等）轉(zhuǎn)化為電能原動機/發(fā)電機/變壓器/母線/開關變電站/配電室/箱變轉(zhuǎn)換電能的電壓等級變壓器/母線/開關開閉所/環(huán)網(wǎng)柜/分支箱分配電能母線/開關電力系統(tǒng)構(gòu)成3電力系統(tǒng)組成主要作用所包含主要設施和設備發(fā)電系統(tǒng)將一次能源（包括化石能、風能、太陽能等）轉(zhuǎn)化為電能發(fā)電廠輸電系統(tǒng)將大容量發(fā)電廠的電能可靠而經(jīng)濟的輸送到負荷密集地區(qū)變電站和輸電線路配電系統(tǒng)將發(fā)/輸電系統(tǒng)的電能分配到用戶變電站和配電線路電力系統(tǒng)構(gòu)成主接線模式1.廠站主接線模式接線模式優(yōu)點缺點適用范圍單母線經(jīng)濟、易擴建靈活性差、可靠性低配電變電站中、低壓側(cè)單母分段提高了靈活性和可靠性降低了經(jīng)濟性，不易擴建配電變電站中、低壓側(cè)雙母線供電可靠、調(diào)度靈活，易擴建經(jīng)濟性差發(fā)電廠；輸/配電變電站高壓側(cè)旁路接線使得出線斷路器檢修成為可能增加了旁路斷路器的投資發(fā)電廠；輸/配電變電站高壓側(cè)橋型接線操作簡單故障投切需短時停電配電變電站高壓側(cè)單元接線接線簡單，經(jīng)濟性好故障波及范圍大發(fā)電廠；變電站（國外）3/2接線可靠性和靈活性均較高，易擴建經(jīng)濟性較差發(fā)電廠；500kV升/降壓變電站高壓側(cè)四角接線具備雙母線運行特點，但比雙母線經(jīng)濟開/閉環(huán)運行使設備選型困難配電變電站低壓側(cè)2配電網(wǎng)主接線模式（1）高壓配電網(wǎng)接線模式簡稱要點同電源不同母線輻射接線雙回直供可靠性高不同電源雙T接線雙T變壓器母線組接線易于實現(xiàn)配電自動化；可靠性較“雙回直供”低同電源不同母線雙T接線一直一T簡單，投資省，有較高的可靠性雙側(cè)電源不同母線雙T接線雙鏈靈活性較好，可靠性較高；接線模式稍顯復雜，設備投資較大雙側(cè)電源輻射接線單鏈可靠性高于“雙T”∏T混合接線--可靠性較高主接線模式（2）中壓配電網(wǎng)接線模式要點架空線單輻射線路利用率100%；可靠性差單環(huán)網(wǎng)線路利用率50%；可靠性高；接線清晰分段聯(lián)絡線路利用率67%或75%；可靠性高；接線稍顯復雜電纜單輻射線路利用率100%；可靠性差單環(huán)網(wǎng)線路利用率50%；可靠性高；接線清晰雙∏線路利用率67%；可靠性高；接線稍顯復雜

“N-1”主備線路利用率67%或75%；可靠性高；接線清晰互為備用的主備線路利用率67%；可靠性高；運行管理比較復雜開閉所接線可靠性很高；接線清晰主接線模式加強對電力系統(tǒng)構(gòu)成的認識；了解電力系統(tǒng)的運行狀態(tài)；熟悉電力系統(tǒng)的元件等值和潮流計算。主要意義電力系統(tǒng)元件等值電力系統(tǒng)潮流計算電力系統(tǒng)運行主要內(nèi)容電力系統(tǒng)的運行電力系統(tǒng)運行狀態(tài)電力系統(tǒng)相位等值三相交流輸電意義電力系統(tǒng)運行狀態(tài)

電力系統(tǒng)運行狀態(tài)一般區(qū)分為穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)。暫態(tài)是系統(tǒng)暫時的運行狀態(tài)，一般指系統(tǒng)從一種運行狀態(tài)到另外一種運行狀態(tài)的過渡過程。在暫態(tài)中，所有運行參數(shù)都發(fā)生變化，有些則發(fā)生激烈變化。穩(wěn)態(tài)是暫態(tài)的反方面，指系統(tǒng)各項運行參數(shù)保持穩(wěn)定時候的運行狀態(tài)。由于電力系統(tǒng)存在各種隨機擾動（如負荷變動）因素，絕對的穩(wěn)態(tài)是不存在的。因此，在電力系統(tǒng)運行的某一段時間內(nèi)，如果運行參數(shù)只在某一恒定的平均值附近發(fā)生微小的變化，我們就稱其為穩(wěn)態(tài)。穩(wěn)態(tài)還可分為正常穩(wěn)態(tài)、故障穩(wěn)態(tài)和故障后穩(wěn)態(tài)。三相交流輸電的意義

首先，三相交流電在交流電機定子繞組中可以產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，而且這個磁場是穩(wěn)定的具有固定旋轉(zhuǎn)方向的旋轉(zhuǎn)磁場。但四相及以上在設計上變得不夠經(jīng)濟，而正交排列的兩相系統(tǒng)也能構(gòu)成旋轉(zhuǎn)磁場，但是不具有固定的旋轉(zhuǎn)方向，從而會造成電機極距下線圈無法均布，從而不但降低了電機容量，還會產(chǎn)生主磁場的嚴重崎變。此外，在發(fā)電方面，相同尺寸的三相發(fā)電機比單相發(fā)電機的功率大，在三相負載相同的情況下，發(fā)電機轉(zhuǎn)矩恒定，有利于發(fā)電機的工作；在傳輸方面，三相系統(tǒng)比單相系統(tǒng)節(jié)省傳輸線，三相變壓器比單相變壓器經(jīng)濟；在用電方面，三相電容易產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場使三相電動機平穩(wěn)轉(zhuǎn)動。電力系統(tǒng)等值

電力系統(tǒng)的三相是指A相、B相和C相，其中，A相比B相超前120度，B相比C相超前120度、C相比A相超前120度。電力系統(tǒng)運行狀態(tài)基本上是三相對稱的（如正常運行狀態(tài)）或者是可以化為三相對稱的（如用對稱分量法），因此只研究一相就可以了。電力系統(tǒng)各元件的三相，有星形接法和三角形接法，相應的三相等值電路也有星形電路和三角形電路。為了便于應用一相等值電路進行分析計算，常把三角形電路化為星形電路。因此，等值電路中的參數(shù)是計及了其余兩項影響（如相間互感等）的一相等值參數(shù)。電力系統(tǒng)元件等值電力系統(tǒng)潮流計算電力系統(tǒng)運行主要內(nèi)容輸電線路的等值

變壓器等值電力系統(tǒng)元件等值輸電線路等值輸電線路的參數(shù)有四個：反映線路通過電流時產(chǎn)生有功功率損失效應的電阻，記為R；反映載流導線周圍產(chǎn)生磁場效應的電感，記為X；反映線路帶電時絕緣介質(zhì)中產(chǎn)生泄漏電流及導線附近空氣游離而產(chǎn)生有功功率損失的電導，記為G；反映帶電導線周圍電場效應的電容，記為B。圖1輸電線路等值電路（“П”型等效）輸電線路等值變壓器等值圖2兩繞組變壓器等值電路圖3三繞組變壓器等值電路電力系統(tǒng)元件等值電力系統(tǒng)潮流計算電力系統(tǒng)運行主要內(nèi)容

基本知識網(wǎng)絡元件的電壓降落和功率損耗簡單網(wǎng)絡潮流計算復雜網(wǎng)絡潮流計算

關鍵指標電力系統(tǒng)潮流計算基本知識（1）網(wǎng)絡的電氣表達電氣網(wǎng)絡主要由節(jié)點和支路組成，節(jié)點與節(jié)點之間靠支路相連，支路與支路之間靠節(jié)點相連。支路—線路、開關、變壓器繞組；節(jié)點—發(fā)電廠、變壓器中性點、母線、負荷和其他虛擬拓撲點。（2）潮流計算變量

P—有功功率；

Q—無功功率；

V—節(jié)點電壓；

δ—節(jié)點相角。（3）潮流計算節(jié)點分類

PQ節(jié)點—般的變電站、負荷；

PV節(jié)點—具有無功設備儲備的發(fā)電廠、具有可調(diào)無功電源設備的變電站；

Vδ節(jié)點—主調(diào)頻發(fā)電廠、與外部可最大提供功率的節(jié)點。

基本知識網(wǎng)絡元件的電壓降落和功率損耗簡單網(wǎng)絡潮流計算復雜網(wǎng)絡潮流計算

關鍵指標電力系統(tǒng)潮流計算網(wǎng)絡元件的電壓降落和功率損耗

（1）電壓降落網(wǎng)絡元件的電壓降落是指元件首末端兩點電壓的相量差。圖1-1網(wǎng)絡元件的等值電路

（1-1）

圖1-2

電壓降落相量圖

注：和分別稱為電壓降落的縱分量和橫分量。

（1-4）

（1-3）

（1-2）網(wǎng)絡元件的電壓降落和功率損耗

在潮流計算中，一般給定的已知量都是功率，而不是節(jié)點的電流，所以與電壓和電流對應的單相功率為通過上式解出和，代入式（1-2）和（1-3）中

（1-6）

（1-7）可得電壓降落公式

（1-5）注意，在使用公式（1-6）和（1-7）計算電壓降落的縱、橫分量時，如所用的是某一點的功率，就應該取同一點的電壓。網(wǎng)絡元件的電壓降落和功率損耗而首端元件的相電壓為同樣，若以電壓相量的方向為參考方向，則元件末端的電壓為

（1-9）

（1-8）網(wǎng)絡元件的電壓降落和功率損耗

從電壓降落的公式可見，元件兩端的電壓幅值差主要由電壓降落的縱分量決定，電壓的相角差則由橫分量確定。高壓輸電線的參數(shù)中，電抗要比電阻大得多，作為極端的情況，令R=0，便得，說明在純電抗元件中，電壓降落的縱分量是因傳送無功功率而產(chǎn)生，電壓降落的橫分量則因傳送有功功率而產(chǎn)生。換句話說，元件兩端存在電壓幅值差是傳送無功功率的條件，存在電壓相角差則是傳送有功功率的條件。感性無功功率將從電壓較高的一端流向電壓較低的一端，有功功率則從電壓相位超前的一端流向電壓相位落后的一端。網(wǎng)絡元件的電壓降落和功率損耗則電壓就應是環(huán)節(jié)末端的電壓；若功率是環(huán)節(jié)首端的視在功率，則電壓就應是環(huán)節(jié)首端電壓。當（或）未知時，一般可用線路額定電壓代替作近似計算。（2）功率損耗電流在線路電阻上產(chǎn)生的有功功率損耗為電流通過線路的感抗X產(chǎn)生的無功功率損耗為注意在式（1-10）和式（1-11）中，功率和電壓應為線路環(huán)節(jié)中同一點的值。即如果功率是環(huán)節(jié)末端的視在功率，

（1-10）

（1-11）網(wǎng)絡元件的電壓降落和功率損耗

電力線路上除了阻抗支路中的變動功率損耗外，導納支路中還會消耗與負荷無關的額固定電容功率（也稱充電功率）。如果已知線路首、末兩端的運行電壓分別為和

,則有式中：為靠近線路首端的一半線路所消耗的容性無功功率，為靠近線路末端的一半線路所消耗的容性無功功率，

（1-12）B

為線路的總電納。網(wǎng)絡元件的電壓降落和功率損耗式中：為全線路的充電功率（電容功率）。

電壓與線路額定電壓的差值一般不大，因而在工程計算中通?？砂础⒔朴嬎憔€路的電容功率，即

（1-13）

變壓器的功率損耗包括阻抗支路中的變動損耗和導納支路中的固定損耗兩部分。一般計算時用變壓器的額定電壓代替運行電壓，則雙繞組變壓器功率損耗的計算公式為

（1-14）

（1-15）網(wǎng)絡元件的電壓降落和功率損耗式中：為變壓器的短路損耗，為變壓器的額定容量，為變壓器的短路電壓百分數(shù)，為變壓器的空載電壓百分數(shù)。

網(wǎng)絡元件的電壓降落和功率損耗

基本知識網(wǎng)絡元件的電壓降落和功率損耗簡單網(wǎng)絡潮流計算復雜網(wǎng)絡潮流計算

關鍵指標電力系統(tǒng)潮流計算（1）開式網(wǎng)絡開式網(wǎng)絡是電力網(wǎng)結(jié)構(gòu)中最簡單的一種，用戶僅能從單方向獲取電源。潮流計算的任務就是要根據(jù)給定的網(wǎng)絡接線和其他已知條件，計算網(wǎng)絡中的功率分布，功率損耗和未知的節(jié)點電壓。開式電力網(wǎng)的功率分布于電壓計算過程，實際上就是上述電力網(wǎng)環(huán)節(jié)功率與電壓平衡的反復應用，即應用功率、電壓平衡關系式逐個環(huán)節(jié)進行計算，最終求出整個電力網(wǎng)的潮流分布。簡單的潮流計算圖1-3網(wǎng)絡元件的等值電路簡單的潮流計算

在工程實際中，一般已知線路末端負荷功率和線路首段電壓。其功率平衡和電壓平衡計算一般分兩步進行：首先，根據(jù)并用線路額定電壓代替各點的實際運行電壓，從線路末端到首端逐段進行功率平衡計算，直至求出供電點首端送出的功率為止；其次，根據(jù)給定