電力系統(tǒng)概述 (一)

電力系統(tǒng)概述

(-)電力系統(tǒng)的組成和基本特征

電力系統(tǒng)是由發(fā)電廠、電力網(wǎng)、用電設(shè)備和相應(yīng)的輔助系統(tǒng)(繼電

保護(hù)、安全自動(dòng)、測(cè)量、調(diào)度自動(dòng)化和通信等裝置)，按規(guī)定的技術(shù)和經(jīng)

濟(jì)要求組成的整體。

火力發(fā)電廠、水力發(fā)電廠和核電廠發(fā)出的電力，按其容量的不同和

所需輸送距離的不同，分別接入110、220kV和500kV交流電力網(wǎng)以及高

壓電流輸電線路。在電力網(wǎng)的構(gòu)成中，不同電壓的輸電線路和配電線路

通過相應(yīng)電壓等級(jí)的變電所相互連接，在配電網(wǎng)的低壓側(cè)接有動(dòng)力負(fù)荷

和照明負(fù)荷等各種用電設(shè)備，這就形成了發(fā)電、輸電和配電設(shè)備，以及

用電設(shè)備在內(nèi)的統(tǒng)一的電力系統(tǒng)。

電力系統(tǒng)的基本特征包括電力系統(tǒng)電壓等級(jí)，電力系統(tǒng)頻率、電力

網(wǎng)結(jié)構(gòu)和電力系統(tǒng)流量等。

1、電力系統(tǒng)頻率

電力系統(tǒng)頻率是電力系統(tǒng)中發(fā)電廠的同步發(fā)電機(jī)所產(chǎn)生的交流正弦

基波電壓的頻率。頻率質(zhì)量是電能質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)。在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行的

條件下，各發(fā)電機(jī)同步運(yùn)行，整個(gè)電力系統(tǒng)的頻率是相等的。它是電力

系統(tǒng)一致的運(yùn)行參數(shù)。世界上，電力系統(tǒng)采用的額定頻率有50Hz和60Hz

兩種。我國(guó)和世界多數(shù)國(guó)家均采用50Hz電力系統(tǒng)；只有美國(guó)、加拿大、

古巴、朝鮮等少數(shù)國(guó)家采用60Hz電力系統(tǒng)；日本的東部地區(qū)為50Hz電

力系統(tǒng)，中部和西部地區(qū)為60Hz電力系統(tǒng)，兩種不同頻率的電力系統(tǒng)與

直流變頻站互聯(lián)。

電力系統(tǒng)中的發(fā)電和用電設(shè)備，都是按照額定頻率設(shè)計(jì)和制造的，

只有在額定頻率附近運(yùn)行時(shí)，才能發(fā)揮最好的功能。只有當(dāng)電力系統(tǒng)中

所有發(fā)電設(shè)備發(fā)出的有功功率之總和與電力網(wǎng)中電力負(fù)荷吸收和消耗的

有功功率相等時(shí)，系統(tǒng)頻率才能保持不變。

2、電力系統(tǒng)的電壓等級(jí)

電壓等級(jí)是電力系統(tǒng)及電力設(shè)備的額定電壓級(jí)別系列，額定電壓是

指電力系統(tǒng)及電力設(shè)備規(guī)定的正常工作電玉。電力系統(tǒng)各個(gè)節(jié)點(diǎn)的實(shí)際

運(yùn)行電壓容許在一定程度上偏離額定電壓。在上述容許偏離的電壓范圍

內(nèi)，各種電力設(shè)備和整個(gè)電力系統(tǒng)仍能正常運(yùn)行。

我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的電力系統(tǒng)額定電壓等級(jí)為分3、6、10、35、63、

110、220、330、500、750kVo一般認(rèn)為，在一個(gè)電力系統(tǒng)中，相鄰兩

級(jí)電壓之比取1.7~3.0是比較合理的，因此在上述電壓等級(jí)中，35kV與

63kV,63kV與UOkV不宜在同一地區(qū)性電力系統(tǒng)中并存。

3、電力網(wǎng)結(jié)構(gòu)

電力網(wǎng)結(jié)構(gòu)與電壓等級(jí)、電源和負(fù)荷點(diǎn)的容量和數(shù)目，以及它們之

間的地理位置及供電可靠性要求等因素有關(guān)。

4、電力系統(tǒng)容量

電力系統(tǒng)容量是指系統(tǒng)中各類發(fā)發(fā)電廠機(jī)組額定容量的總和，也稱

為系統(tǒng)裝機(jī)容量。電力系統(tǒng)裝機(jī)容量和覆蓋的地域大小反映了電力系統(tǒng)

的規(guī)模。到2002年底我國(guó)已形成了覆蓋全國(guó)大部分省區(qū)的統(tǒng)一調(diào)度或聯(lián)

合調(diào)度的6個(gè)跨省區(qū)域電力系統(tǒng)，即東北、華北、華東、華中、西北和

南方電力系統(tǒng)，其中華東、華北、華中和南方電力系統(tǒng)的裝機(jī)容量超過

了40000MWo

（二）電力系統(tǒng)的負(fù)荷

電力負(fù)荷是指連接在電力系統(tǒng)上的一切用電設(shè)備所消耗的功率，分

為有功負(fù)荷和無功負(fù)荷。有功功率是指用電設(shè)備在把電能轉(zhuǎn)化為其他能

量形式（機(jī)械能、光能、熱能等）的過程中真實(shí)消耗掉的功率，例如變

燈（電能轉(zhuǎn)換為光能）、電爐（電能轉(zhuǎn)換為熱能）以及電動(dòng)機(jī)用來帶動(dòng)水

泵、風(fēng)車、車床及軋鋼設(shè)備等機(jī)械（電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能）所消耗的功率

就是有功功率。無功功率是指電動(dòng)機(jī)、變壓器運(yùn)行時(shí)，在電磁能量轉(zhuǎn)換

過程中建立磁場(chǎng)所消耗掉的功率。因此，無功功率和有功功率同等重要，

沒有無功功率，電動(dòng)機(jī)就轉(zhuǎn)不動(dòng)，變壓器也不能變壓。所以，為了滿足

有功負(fù)荷和無功負(fù)荷的需要，電力系統(tǒng)要供給足夠的有功功率和無功功

率。發(fā)電廠的發(fā)電機(jī)既發(fā)有功功率，又發(fā)無功功率。裝在大型變電所里

的同步調(diào)相機(jī)、禁止無功補(bǔ)償器等是只能斃供無功功率的無功電源。

按照用電重要程度不同，我國(guó)國(guó)家建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)將電力負(fù)荷分為一、二、

三級(jí)。一級(jí)負(fù)荷是指中斷供電將造成人身傷亡或?qū)⒃谡?、?jīng)濟(jì)上造成

重大損失的負(fù)荷，如：造成重大設(shè)備損壞，有害物溢出污染環(huán)境，或重

要交通樞紐無法工作，以及造成經(jīng)常用于國(guó)際活動(dòng)的場(chǎng)所秩序混亂等；

二級(jí)負(fù)荷是指中斷供電將在政治、經(jīng)濟(jì)上造成較大損失的負(fù)荷，如造成

主要設(shè)備損壞，產(chǎn)品大量報(bào)廢或大量減產(chǎn)以及造成人員集中的公共場(chǎng)所

秩序混亂等；三級(jí)負(fù)荷是指不屬于一、二級(jí)負(fù)荷的其他負(fù)荷。對(duì)于一級(jí)

負(fù)荷，都要由兩個(gè)獨(dú)立電源供電，以保證對(duì)其供電的連續(xù)性。

由于目前電能還不能大規(guī)模儲(chǔ)存，因而電力系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)發(fā)出的功

率與用電設(shè)備消耗的功率要始終保持平衡。系統(tǒng)負(fù)荷是隨時(shí)間不斷變化

的，這種變化通常用負(fù)荷曲線來表示。為了滿足系統(tǒng)負(fù)荷的需要，除做

好負(fù)荷預(yù)測(cè)工作外，電力系統(tǒng)還應(yīng)具配備一定數(shù)量的發(fā)電備用容量，以

便隨時(shí)保持電力的供需平衡。

（三）電力系統(tǒng)的優(yōu)越性

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，發(fā)電廠和電力網(wǎng)的不斷建設(shè)以及供電范圍的

逐步擴(kuò)大，電力系統(tǒng)的規(guī)模越來越大，一些電力系統(tǒng)之間還通過網(wǎng)絡(luò)線

并網(wǎng)，形成聯(lián)合電力系統(tǒng)。電力系統(tǒng)和聯(lián)合電力系統(tǒng)的主要好處如下：

1、更經(jīng)濟(jì)合理的開發(fā)利用大型動(dòng)力資源

大型礦口火電廠、大型水電廠和核電廠一般都離負(fù)荷中心較遠(yuǎn)，送

電容量又大，往往需要建設(shè)330kV及以上的超高壓輸電線路，并要求受

端的是較大容量的電力系統(tǒng)。因?yàn)樵谑芏巳萘枯^大的條件下，送端電廠

安裝大型機(jī)組，在接入電力系統(tǒng)后，運(yùn)行比較安全。

2、減少裝機(jī)容量和備用容量

由于不同供電地區(qū)存在的時(shí)差、季節(jié)差以及電力消費(fèi)習(xí)慣的差別，

形成大型電力系統(tǒng)和聯(lián)合電力系統(tǒng)以后，可以錯(cuò)開負(fù)荷高峰，全系統(tǒng)總

的日負(fù)荷高峰或季節(jié)負(fù)荷高峰都比各地區(qū)系統(tǒng)的日負(fù)荷高峰或季節(jié)負(fù)荷

高峰之和要小。此外，系統(tǒng)中各發(fā)電廠的機(jī)組可以按地區(qū)系統(tǒng)輪流檢修，

錯(cuò)開檢修時(shí)間，當(dāng)機(jī)組故障時(shí)，各地區(qū)系統(tǒng)可以互相支援，因而全系統(tǒng)

總的檢修或事故備用容量都比各地區(qū)系統(tǒng)的檢修或事故備用容量之和要

小。所以，系統(tǒng)可以減少總的裝機(jī)容量和備用容量。

3、有利于采用大容量發(fā)電機(jī)組和發(fā)展大容量電廠

安裝大機(jī)組和建設(shè)大型發(fā)電廠是節(jié)省基建投資、加快建設(shè)速度、降

低發(fā)電成本和燃料消耗量以及提高勞動(dòng)生產(chǎn)率的重要措施。但對(duì)十較小

容量的電力系統(tǒng)，大機(jī)組會(huì)造成系統(tǒng)運(yùn)行和檢修困難。一般認(rèn)為，單臺(tái)

機(jī)組容量不宜超過系統(tǒng)總?cè)萘康?0婷20虬因此，系統(tǒng)容量增大，按照

比例，可裝設(shè)較大容量機(jī)組，提高投資效益和運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性

4、提高供電安全可靠性

電力系統(tǒng)容量增大，系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，不僅各地區(qū)系統(tǒng)的電力可以

相互支援，而且對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的影響也較小，從而能提高系統(tǒng)的供電可靠

性。不過，電力系統(tǒng)的個(gè)別環(huán)節(jié)發(fā)生故障，如果不及時(shí)消除，就有可能

使故障擴(kuò)大，造成電力系統(tǒng)的大面積停電事故。因此，為保證供