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(jìn)入電力系統(tǒng)根本概念的學(xué)習(xí)。也就1章。實(shí)際上，我們每天都在與電打交道，例如各種家電產(chǎn)品，電車(chē)、電梯、自動(dòng)扶梯等運(yùn)輸設(shè)備，計(jì)算機(jī)等信息設(shè)備，商務(wù)、教育器材、照明燈、空調(diào)。進(jìn)展講解。額定值電力系統(tǒng)運(yùn)行要求組成接線(xiàn)方式在這種與電的交往中，最重要的就是與電友好相處。進(jìn)展講解。額定值電力系統(tǒng)運(yùn)行要求組成接線(xiàn)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(tīng)到的電力網(wǎng)、輸電系統(tǒng)等是什么？和電力系統(tǒng)是一個(gè)概念嗎？之后我們將對(duì)系統(tǒng)中最根本的兩個(gè)額定值，也就是電壓和頻率額定值，進(jìn)展定義和說(shuō)明，了解為什么要規(guī)定額定值。電力系統(tǒng)的運(yùn)行有其特別的特點(diǎn)和規(guī)律，不能違反。這點(diǎn)需要我們了解。比方有人會(huì)問(wèn)，為什么我們不在春天和秋天用電不緊急的時(shí)候多發(fā)一點(diǎn)電，存起來(lái)到夏天和冬天用呢？那學(xué)完后，你們就應(yīng)當(dāng)能夠向身邊的朋友解釋了。最終是電力系統(tǒng)的接線(xiàn)方式，簡(jiǎn)潔了解一下而已，接線(xiàn)方式的具體介紹要到“發(fā)電廠(chǎng)電氣”課程中介紹。這個(gè)呢，就是我們這一章的根本內(nèi)容。下面我們進(jìn)入根本概念的學(xué)習(xí)！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(fèi)電能的各種電氣設(shè)備連接在一起而組成的整體稱(chēng)為電力系統(tǒng)。P1〔生產(chǎn)、輸電線(xiàn)路〔輸送〔分配〕及負(fù)荷〔消耗電能的各種電氣設(shè)備〕組成。發(fā)電廠(chǎng)將水力能源、火力能源以及地?zé)帷⒊毕?、風(fēng)力和太陽(yáng)能等原始能源轉(zhuǎn)換成電能，電能經(jīng)過(guò)變壓器和不同電壓的輸電線(xiàn)路輸送至配電系統(tǒng)，再由配電線(xiàn)路把電能安排給負(fù)荷(用戶(hù))。二電力網(wǎng)輸送和安排電能的局部稱(chēng)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(jí)的輸電線(xiàn)路。所以，電力網(wǎng)是電力系統(tǒng)的一個(gè)組成局部。三動(dòng)力系統(tǒng)電力系統(tǒng)中，將火電廠(chǎng)的汽輪機(jī)、鍋爐、供熱管道稱(chēng)為動(dòng)力系統(tǒng)。所以，電力系統(tǒng)是動(dòng)力系統(tǒng)的一個(gè)組成局部。1-2。1-2是單相圖。實(shí)際的溝通電力系統(tǒng)，包括發(fā)電機(jī)、變壓器、輸配電設(shè)備都是三相的，但是為了簡(jiǎn)潔起見(jiàn)，我們通常并不畫(huà)三相圖，而都用單相圖。水水110kV鍋爐220kVG庫(kù)||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(gè)完整意義上的電力系統(tǒng)由 Edison于1882年建成，就是一個(gè)直流系統(tǒng)。之后覺(jué)察直流系統(tǒng)有很多弊端，比方說(shuō)傳輸距離小、線(xiàn)路損耗大、電壓降落多以及電動(dòng)機(jī)制造等問(wèn)題，1886年，美國(guó)的Westinghouse和他的助手開(kāi)發(fā)了溝通系統(tǒng)，1889年在北美投入運(yùn)行。之后的10年間，Edison和Westinghouse兩派之間開(kāi)放了劇烈的爭(zhēng)論，最終溝通系統(tǒng)勝出，并且始終沿用到現(xiàn)在。20世紀(jì)60年月直流輸電又活潑起來(lái)，由于它可以對(duì)更長(zhǎng)距離的更大容量的電能進(jìn)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(xiàn) 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(guó)家選了50Hz。同時(shí)，大容量遠(yuǎn)距離輸電也需要更高的電壓等級(jí)。我們?cè)趯W(xué)習(xí)大學(xué)物理的時(shí)候，有過(guò)一個(gè)結(jié)論，就是，輸送功率肯定時(shí)，輸電電壓越高，電流越小，導(dǎo)線(xiàn)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(duì)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(kāi)電壓無(wú)限制地隨便使用，國(guó)家開(kāi)頭考慮制訂肯定的標(biāo)準(zhǔn)。綜合考慮以上因素，對(duì)應(yīng)肯定的輸送功率和輸送距離有一最合理的線(xiàn)路電壓，國(guó)家從設(shè)備設(shè)計(jì)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(biāo)準(zhǔn)的電壓等級(jí)，又稱(chēng)額定電壓。同樣，指定的頻率稱(chēng)為額定頻率。我國(guó)規(guī)定的額定電壓等級(jí)見(jiàn)P3。留意，表1-1中同一個(gè)電壓等級(jí)下同一行中)全相等。將用以下的電壓分布來(lái)說(shuō)明。受電設(shè)備與系統(tǒng)額定線(xiàn)電壓/kV供電設(shè)備額定線(xiàn)電壓受電設(shè)備與系統(tǒng)額定線(xiàn)電壓/kV供電設(shè)備額定線(xiàn)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(shuō)明電力網(wǎng)絡(luò)中用電設(shè)備、線(xiàn)路、發(fā)電機(jī)與變壓器的電壓分布。ab送電。abV-Va b

所示。明顯，線(xiàn)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(xiàn)路的額定電壓

VNb NV(95%V)b N1-4電壓分布圖a 所謂線(xiàn)路額定電壓即線(xiàn)路的平均電壓(V+V)/2；2a 用電設(shè)備的額定電壓與線(xiàn)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(yùn)行。3發(fā)電機(jī)的額定電壓N為了供給應(yīng)用電設(shè)備不小于95%V 到線(xiàn)路電壓降落一般為10%，可以推出線(xiàn)路始端電壓為N105%V

，發(fā)電機(jī)往往接在線(xiàn)路始端，因此，發(fā)電機(jī)的額NN定電壓規(guī)定為線(xiàn)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(dāng)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(jī)相連，一次側(cè)的額定電壓就應(yīng)當(dāng)?shù)扔诎l(fā)電機(jī)的額定電壓當(dāng)于供電設(shè)備，考慮到變壓器內(nèi)部設(shè)計(jì)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(xiàn)路各種電壓等級(jí)的電壓與輸送力量〔送電距離與送電容量〕的對(duì)應(yīng)關(guān)系。三額定頻率我國(guó)規(guī)定電力系統(tǒng)的額定頻率為50Hz，簡(jiǎn)稱(chēng)工頻或60Hz為工頻。1-3電力系統(tǒng)運(yùn)行的根本要求電力系統(tǒng)運(yùn)行的特點(diǎn)電力系統(tǒng)是由電能的生產(chǎn)、輸送、安排和消費(fèi)的各環(huán)節(jié)組成的一個(gè)整體。與別的工業(yè)系統(tǒng)相比較，電力系統(tǒng)的運(yùn)行具有如下的明顯特點(diǎn)。電能不能大量存儲(chǔ)電能的生產(chǎn)、輸送、安排和消費(fèi)實(shí)際上是同時(shí)進(jìn)展的。電力系統(tǒng)中，發(fā)電廠(chǎng)在任何時(shí)刻發(fā)出的功率必需等于該時(shí)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(gè)特性可以解釋為什么夏天要拉電。電力系統(tǒng)的暫態(tài)過(guò)程格外短暫電力系統(tǒng)從一種運(yùn)行狀態(tài)到另一種運(yùn)行狀態(tài)的過(guò)渡極為短暫。發(fā)電機(jī)、變壓器、電力線(xiàn)路、電動(dòng)機(jī)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(jì)。與國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)的關(guān)系親熱電能是最便利的能源，各部門(mén)都廣泛使用電能。因此：a〕供電中斷有可能給國(guó)民經(jīng)濟(jì)和人民生活造成重大損失。由故障而少供一度電給國(guó)民經(jīng)濟(jì)造成的損失遠(yuǎn)大于一度電的電費(fèi)本身。有人說(shuō)電力系統(tǒng)故障是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的一大災(zāi)難，這話(huà)一點(diǎn)也不過(guò)分。b〕電能質(zhì)量惡化可能導(dǎo)致產(chǎn)品報(bào)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(dòng)裝置誤動(dòng)作、人員過(guò)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(dāng)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(dòng)化技術(shù)上講：加強(qiáng)對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行的監(jiān)控；事故發(fā)生后，首先保證一級(jí)、二級(jí)負(fù)荷，三級(jí)負(fù)荷最終。依據(jù)用戶(hù)的性質(zhì)，用電負(fù)荷可以分為工業(yè)負(fù)荷、農(nóng)業(yè)負(fù)荷、交通運(yùn)輸業(yè)負(fù)荷和人民生活用電負(fù)荷；依據(jù)對(duì)一級(jí)負(fù)荷對(duì)這一級(jí)負(fù)荷中斷供電的后果是極為嚴(yán)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(zhǎng)期不能恢復(fù)正常；造成國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重大損失；使市政生活的重要部門(mén)發(fā)生混亂等。二級(jí)負(fù)荷對(duì)這一級(jí)負(fù)荷中斷供電將造成大量減產(chǎn)，使城市中大量居民的正?；顒?dòng)受到影響等。三級(jí)負(fù)荷。不屬于一、二級(jí)的，停電影響不大的其它負(fù)荷都屬于三級(jí)負(fù)荷，如工廠(chǎng)的附屬車(chē)間，小城鎮(zhèn)和農(nóng)村的公共負(fù)荷等。對(duì)這一級(jí)負(fù)荷的短時(shí)供電中斷不會(huì)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(biāo)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(yùn)行電壓和頻率超過(guò)允許的偏移值時(shí)，不僅要影響用電設(shè)備的安全運(yùn)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(wú)功功率有關(guān)。波形：6~10kV供電電壓的波形畸變率不超過(guò)4%。0.38kV5%。要有良好的經(jīng)濟(jì)性。盡可能減小對(duì)生態(tài)環(huán)境的有害影響。1-4電力系統(tǒng)的接線(xiàn)方式電力系統(tǒng)的接線(xiàn)方式包括發(fā)電廠(chǎng)的主接線(xiàn)、變電所的主接線(xiàn)和電力網(wǎng)的接線(xiàn)。發(fā)電廠(chǎng)和變電所的主接線(xiàn)在發(fā)電廠(chǎng)的課程中學(xué)習(xí)，這里只對(duì)電力網(wǎng)的接線(xiàn)方式作簡(jiǎn)略的介紹?！诸?lèi)無(wú)備用和有備用接線(xiàn)電力網(wǎng)的根本接線(xiàn)方式分為無(wú)備用和有備用兩類(lèi)P61-5。放射式無(wú)備用 樹(shù)狀雙回路放射式、干線(xiàn)式、樹(shù)狀有備用 環(huán)式兩端供電1