1、電力系統的基本知識介紹電力系統的基本知識介紹 電力系統與電力網電力系統與電力網發電機發電機升壓變壓器升壓變壓器二次高壓變配電所二次高壓變配電所 工廠工廠低壓變配電站低壓變配電站一般用戶一般用戶一次高壓變配電所一次高壓變配電所 工廠工廠火力發電廠核子發電廠大容量帛水蓄能電站500KV220KV一般水力發電站大型工企業鐵道變電站380/220V380/220V地下電纜桿上變壓器10KV35KV6KV10KV旅游點住宅酒店工廠電力機車變電站1變電站2變電站31.11.1電力系統的組成和特點電力系統的組成和特點1.21.2電力系統的電壓等級規定電力系統的電壓等級規定1.31.3電力系統的接線方式電力系

2、統的接線方式1.41.4電力線路的結構電力線路的結構電力系統的基本概念電力系統的基本概念1.1 電力系統的組成和特點電力系統的組成和特點1.1.1 1.1.1 電力系統的組成電力系統的組成1.1.2 1.1.2 電力系統運行應滿足的基本要求電力系統運行應滿足的基本要求 能源的分類能源的分類： 一次能源一次能源: : 自然界存在的能源自然界存在的能源 如如: : 炭、石油、天然氣、水力、太炭、石油、天然氣、水力、太陽能等陽能等 二次能源二次能源：由一次能源轉換而成：由一次能源轉換而成 如：電能如：電能能源的轉換與傳輸：能源的轉換與傳輸：發發 電電 廠：廠： 把其他形式的能量轉換成電能把其他形式的

3、能量轉換成電能變變 壓壓 器：器： 改變電壓等級改變電壓等級輸電線路：輸電線路： 輸送電能輸送電能用電設備：用電設備： 把電能轉換成適合用戶需要的其他形式把電能轉換成適合用戶需要的其他形式 的能量的能量 基本概念：基本概念： 1 1、電力系統、電力系統 2 2、電力網、電力網 3 3、動力系統、動力系統1.1.1 1.1.1 電力系統的組成電力系統的組成發發電電廠廠 輸輸 電網電網（35KV以上以上輸電線路及與其輸電線路及與其連接的變電所連接的變電所） 配電網配電網（10KV及以下及以下的配電線路和的配電線路和配電變電所）配電變電所）電 力 網用用戶戶一級負荷一級負荷二級負荷二級負荷三級負荷三

4、級負荷380/220V用戶用戶 電力系統就是一個由生產、輸送和消費電能的多環節電力系統就是一個由生產、輸送和消費電能的多環節有機配合協調工作的整體系統有機配合協調工作的整體系統電力系統電力系統負負荷荷分分類類一類負荷一類負荷二類負荷二類負荷三類負荷三類負荷負荷突然停電負荷突然停電,會做成人身作傷亡會做成人身作傷亡危險和重大設備損壞危險和重大設備損壞,給國民經濟給國民經濟帶來重大損失。帶來重大損失。負荷突然停電負荷突然停電,將引起主要設備損將引起主要設備損壞，產生大量廢品，大量減產。壞，產生大量廢品，大量減產。所有不屬于一所有不屬于一.二類的負荷。二類的負荷。應由兩個獨立電源供電，以保證供電的應

5、由兩個獨立電源供電，以保證供電的持續性。其中一電源為備用。持續性。其中一電源為備用。由雙變壓器或雙母線供電。由雙變壓器或雙母線供電。無特殊要求。無特殊要求。 電力系統：電力系統：把這些生產、輸送、分配和消費電能的各種電氣設備連接在一起而組成的整體稱為電力系統， 它包括從發電、變電、輸電、配電直到用電這樣一個全過程。 動力系統動力系統: : 電力系統加上發電廠的動力部分，就稱為動力系統。 火電廠的動力部分包括汽輪機、鍋爐、供熱管道和熱用戶，水電廠的動力部分包括水庫和水輪機，核電廠的動力部分包括反應堆和汽輪機。 電力網：電力網：電力系統中輸送和分配電能的部分稱為電力網，它包括升、降壓變壓器和各種電

6、壓的輸電線路。 1 1、電力系統的特點、電力系統的特點 （1）電能與國民經濟各部門及人民日常生活關系密切 1.1.2 電力系統運行應滿足的基本要求電力系統運行應滿足的基本要求（2）電能不能大量儲存 （3）電力系統暫態過程非常短暫 2 2、電力系統運行的基本要求、電力系統運行的基本要求 （1 1）保證安全可靠的供電）保證安全可靠的供電 （2 2）保證良好的電能質量）保證良好的電能質量 （3 3）保證電力系統運行的經濟性）保證電力系統運行的經濟性 （1 1）保證安全可靠的供電）保證安全可靠的供電在三級負荷為，不屬于第一、第二級，停電影響不大的其他負荷。 在二級負荷中，中斷供電將在經濟上造成較大損失

7、，中斷供電將影響較重要用電單位正常工作。 在一級負荷中，當中斷供電將造成人員傷亡或重大設備損壞或發生中毒、爆炸和火災等情況的負荷，以及特別重要場所的不允許中斷供電的負荷，應視為一級負荷中特別重要的負荷。（2 2）保證良好的電能質量）保證良好的電能質量 1）頻率 fN = 50 0.2 Hz 2) 電壓 偏移不超過 0.1 UN 3）波形 1）煤耗： 發電廠生產1 KWh 電能所消耗的標準煤量。(3) (3) 保證電力系統運行的經濟性保證電力系統運行的經濟性 2）網損率： 電力網中損耗的電量占向電力網供電量的百分 比。 3）廠用電率： 發電廠自用電量占發電量的百分比。1.2.1 1.2.1 電力

8、系統的額定電壓電力系統的額定電壓1.2 電力系統的電壓等級和規定電力系統的電壓等級和規定1.2.2 1.2.2 電力網電壓等級的選擇電力網電壓等級的選擇1 1、電力系統的額定電壓、電力系統的額定電壓1.2.1 電力系統的額定電壓電力系統的額定電壓2 2、電力網電壓等級的選擇、電力網電壓等級的選擇1-2電力系統的額定電壓和額定頻率電力系統的額定電壓和額定頻率電氣設備都是按照指定的電壓V和頻率f設計制造的，這個指定的電壓和頻率，稱為電氣設備的額定電壓額定電壓VN和額定和額定頻率頻率fN。電氣設備在額定電壓和頻率下運行在額定電壓和頻率下運行時，具有最好的技術性能和經濟效果。為了實現設備的互換，各國發

9、用電設備都有標準的額定電壓和額定頻率。我國三相交流 3kV 及以上設備與系統的額定電壓的數值列于表1-1中。我國電力系統的額定頻率為額定頻率為50Hz ，是系統的標準頻率，簡稱工頻簡稱工頻。1 1、網絡額定電壓、網絡額定電壓 電力線路的額定電壓和用電設備的額定電電力線路的額定電壓和用電設備的額定電壓相等，這一電壓即稱為電網的額定電壓。壓相等，這一電壓即稱為電網的額定電壓。 我國的交流網絡額定電壓有：我國的交流網絡額定電壓有： 3kV、 6kV 、 10kV 、 35kV 、 110kV 、220kV 、 330kV、 500kV 、750kV、1000kV電力變壓器額定電壓/KV 分類 電網和

10、用電設備 電壓/KV 發電機額定 電壓/KV 一次繞組 二次繞組 低壓 0.38 0.66 0.40 0.69 0.38 0.66 0.40 0.69 高壓 3 6 10 35 66 110 220 330 500 750 3.15 6.3 10.5 13.8, 15.75, 18,20,22,24,26 3 及 3.15 6 及 6.3 10 及 10.5 13.8, 15.75, 18,20,22,24,26 35 66 110 220 330 500 750 3.15 及 3.3 6.3 及 6.6 10.5 及 11 38.5 72.6 121 242 363 550 820 同一電壓

11、級別下，各種電氣設備的同一電壓級別下，各種電氣設備的額定電壓不完全相等。額定電壓不完全相等。各電氣設備的額定電壓之間有一個相互配合的問題。各電氣設備的額定電壓之間有一個相互配合的問題。發電機的額定電壓與系統的發電機的額定電壓與系統的額定電壓為同一等級時，發電機的額定電壓規定比系統的額定電壓高額定電壓為同一等級時，發電機的額定電壓規定比系統的額定電壓高 5 。電力線路和系統的額定電壓相等，稱為網絡的額定電壓，如 220kV 網絡。發電機的額定電壓規定比系統的額定電壓高 5 。比系統比系統的額定的額定電壓高電壓高10%比系統比系統的額定的額定電壓高電壓高5%2 2、發電機的額定電壓、發電機的額定電

12、壓 發電機的額定電壓比電網的額定電壓高5%。UN1.05UN1.0UN1.05UN0.95UN變壓器的額定電壓變壓器的額定電壓 一次繞組：一次繞組： 1.0U1.0UN N 變壓器一次繞組直接與發電機聯接時，變壓器一次繞組直接與發電機聯接時，1.05U1.05UN N 二次繞組：二次繞組： 1.1U1.1UN N 內阻抗小于內阻抗小于7.57.5的小型變壓器和供電距離很短的變的小型變壓器和供電距離很短的變 壓器，壓器，1.05U1.05UN N變壓器額定電壓的規定變壓器額定電壓的規定:根據T的功率傳輸方向，規定T接受功率側的繞組為一一次繞組次繞組，輸出功率側的繞組為二次繞組二次繞組。一次繞組相

13、當于受電設備受電設備時，其額定電壓與系統的額定額定電壓與系統的額定電壓相等電壓相等，但直接與發電機聯接時，其額定電壓則與發電機的額定電壓相等。二次繞組的作用相當于供電設備，考慮其內部電壓損耗，額定電壓規定比系統的額定電壓高10% ，如果變壓器的短路電壓小于7或直接（包括通過短距離線路）與用戶聯接時，則規定比系統的額定電壓高比系統的額定電壓高5。為了適應系統電壓調節，通常在T的高壓繞組上設分接抽頭。分接頭用百分數表示，分接頭電壓與主抽頭電壓分接頭電壓與主抽頭電壓的差值為主抽頭電壓的百分之幾的差值為主抽頭電壓的百分之幾。圖1-3 所示為用線電壓表示的 220kV 電壓級具有抽頭 (122.5%)

14、VN 的變壓器的抽頭額定電壓。對于5抽頭，升壓變壓器為 2421.05=254kV ，同樣對于5抽頭，降壓變壓器則為 2201.05=231kV。圖 l-3用線電壓表示的抽頭額定電壓；(a)升壓變壓器(b)降壓變壓器對同一電壓級的T，升壓T和降壓T ，即使分接頭百分值相同，分接頭的額定電壓也不同。討論：討論： 前提：輸電距離前提：輸電距離 L L 一定一定 輸送功率輸送功率 P P 一定一定L1.2.2 電力網電壓等級的選擇電力網電壓等級的選擇電壓等級高電壓等級高 優點優點： 因為因為 所以，所以， 導線截面小，節省有色金屬導線截面小，節省有色金屬 缺點：缺點： 絕緣要求高，網絡投資增加絕緣要

15、求高，網絡投資增加cosUIP IU額定電壓額定電壓（KV）輸送容量輸送容量（MW）輸送距離輸送距離（Km）適用地區適用地區0.380.1以下以下0.6以下以下低壓動力與三相照明低壓動力與三相照明 30.11.013高壓電動機高壓電動機 60.11.2415發電機電壓、高壓電動機發電機電壓、高壓電動機100.22.0620配電線路、高壓電機配電線路、高壓電機352.0102050縣級輸電網、用戶配電網縣級輸電網、用戶配電網110105050150地區級輸電網、用戶配電網地區級輸電網、用戶配電網220100500100300省、區級輸電網省、區級輸電網3302001000200600省、區級輸電

16、網、聯合系統輸電網省、區級輸電網、聯合系統輸電網50010001500150850省、區級輸電網、聯合系統輸電網省、區級輸電網、聯合系統輸電網75020002500500以上以上聯合系統輸電網聯合系統輸電網表表1.2 1.2 各級電壓架空線路與輸送容量、輸送距離的關系各級電壓架空線路與輸送容量、輸送距離的關系 1.3 電力系統的接線方式電力系統的接線方式1.3.11.3.1 電力系統接線圖電力系統接線圖1.3.2 1.3.2 電力系統的接線方式電力系統的接線方式1 1、電力系統電氣結線圖、電力系統電氣結線圖 圖中較詳地表示出圖中較詳地表示出電力系統各主要元電力系統各主要元件之間的電氣聯系，件之

17、間的電氣聯系，但不能反映各發電但不能反映各發電廠、變電所的相對廠、變電所的相對地理位置。地理位置。1.3.1電力系統接線圖電力系統接線圖 2 2、電力系統地理結線圖、電力系統地理結線圖 圖中各發電廠、變電所相對地理位置圖中各發電廠、變電所相對地理位置和線路路徑都按一定比例畫出，但各主要和線路路徑都按一定比例畫出，但各主要元件較詳細的電氣聯系卻難以表示。元件較詳細的電氣聯系卻難以表示。1.3.1電力系統接線圖電力系統接線圖 1 1、按供電可靠性分類、按供電可靠性分類 1.3.2 電力系統的接線方式電力系統的接線方式 （1 1）無備用結線）無備用結線 任何一個變電站（用戶）都只能從一條線路取得電能

18、任何一個變電站（用戶）都只能從一條線路取得電能的電力網絡。的電力網絡。 有單回路放射式、干線式、鏈式。有單回路放射式、干線式、鏈式。無備用結線無備用結線 有備用結線有備用結線優點：結線簡單、投資少、運行維護方便；優點：結線簡單、投資少、運行維護方便； 缺點：供電可靠性較低，當干線式、鏈式線路長缺點：供電可靠性較低，當干線式、鏈式線路長時，末端電壓可能偏低。時，末端電壓可能偏低。單回路放射式單回路干線式單回路鏈式無備用結線無備用結線（2 2）有備用結線）有備用結線 任何一個變電站（用戶）可以從兩條及兩條以上的線路取得電能的電力網絡。 有: 雙回路放射式、干線式、鏈式，環形供電網絡，和兩端供電網絡

19、。 1 1）雙回路放射式、干線式、鏈式）雙回路放射式、干線式、鏈式 優點：優點：結線簡單，運行方便，供電可靠性結線簡單，運行方便，供電可靠性和電壓和電壓, ,質量高。質量高。 缺點：缺點：設備投資大。設備投資大。雙回路放射式雙回路干線式雙回路鏈式2 2）環形供電網）環形供電網 優點：優點： 供電可靠性高，投資少。 缺點：缺點： 運行調度復雜；開環運行時，某些線路可能過負荷、某些負荷點電壓質量不能滿足要求。環形供電網環形供電網3 3）兩端供電網）兩端供電網 優點：優點： 供電可靠性高，投資少。 缺點：缺點： 運行調度復雜。2 2、按負荷取得電能的方向分類、按負荷取得電能的方向分類 （1 1）開式

20、網絡）開式網絡 凡變電站（用戶）只能從一個方向取得電能的網凡變電站（用戶）只能從一個方向取得電能的網絡，叫做開式網絡。絡，叫做開式網絡。 有單、雙回路放射式、干線式和鏈式。有單、雙回路放射式、干線式和鏈式。 （2 2）閉式網絡）閉式網絡 凡變電站（用戶）可以從兩個或兩個以上的方向取得凡變電站（用戶）可以從兩個或兩個以上的方向取得 電能的網絡，叫做閉式網絡。電能的網絡，叫做閉式網絡。 有環形網絡、兩端供電網絡。有環形網絡、兩端供電網絡。 對電力網絡接線方式的選擇，要考慮以下幾個方對電力網絡接線方式的選擇，要考慮以下幾個方面：面： （1 1）必須保證用戶供電的可靠性；）必須保證用戶供電的可靠性；

21、1.3.2 電力系統的接線方式電力系統的接線方式 （2 2）必須能靈活的適應各種可能的運行方式；）必須能靈活的適應各種可能的運行方式； （3 3）應力求節約設備材料，減少投資與運行費用；）應力求節約設備材料，減少投資與運行費用； （4 4）應保證在各種運行方式下運行人員能安全的操作。）應保證在各種運行方式下運行人員能安全的操作。1.4 電力線路的結構電力線路的結構1.4.1 1.4.1 架空線路的結構架空線路的結構1.4.2 1.4.2 電纜線路的結構電纜線路的結構1.4.1 架空線路的結構架空線路的結構 架空線路由架空線路由導導線、避雷線（又稱線、避雷線（又稱架空地線）、桿塔、架空地線）、桿

22、塔、絕緣子和絕緣子和 金具金具等等元件組成元件組成 如圖如圖1.61.6所示。所示。 圖圖1.6架空線路架空線路 1、導線、導線（1 1）作用：傳導電流，輸送電能）作用：傳導電流，輸送電能1.4.1 架空線路的結構架空線路的結構（2 2）常用材料：銅、鋁、鋼、鋁合金）常用材料：銅、鋁、鋼、鋁合金（3 3）結構：單股導線、單金屬多股絞線、鋼芯鋁絞線、擴徑導）結構：單股導線、單金屬多股絞線、鋼芯鋁絞線、擴徑導線、空心導線、分裂導線線、空心導線、分裂導線 （4 4）型號）型號: LJ: LJ35 35 鋁絞線鋁絞線 LGJLGJ185 185 鋼芯鋁絞線鋼芯鋁絞線 LGJQLGJQ300 300 輕

23、型鋼芯鋁絞線輕型鋼芯鋁絞線 LGJJLGJJ400 400 加強型鋼芯鋁絞線加強型鋼芯鋁絞線鋼芯鋁絞線廣泛用于鋼芯鋁絞線廣泛用于35KV35KV及以上電壓線路及以上電壓線路 為防止電暈和減小線路感抗，為防止電暈和減小線路感抗，220KV220KV以上線路常采用擴以上線路常采用擴: :徑導徑導線、空心導線、分裂導線線、空心導線、分裂導線1.4.1 架空線路的結構架空線路的結構圖圖1.7 導線的斷面圖導線的斷面圖 2 2、避雷線、避雷線（1 1）作用）作用 保護導線不受直保護導線不受直接雷擊接雷擊（2 2）結構）結構 架設在桿塔頂部架設在桿塔頂部 常采用鋼絞線、常采用鋼絞線、鋁包鋼線鋁包鋼線1.4.1 架空線路的結構架空線路的結構3 3、桿塔、桿塔 （1 1）作用）作用 支持導線和避雷線，并使之保持一定的安支持導線和避雷線，并使之保持一定的安全距離全距離 1.4.1 架空線路的結構架空線路的結構（2 2）分類）分類 1 1）按所用材料分類）按所用材料分類 木桿、鐵塔、鋼筋混凝土桿木桿、鐵塔、鋼筋混凝土桿 2 2）按用途分類）按用途分類 直線桿塔、耐張桿塔、轉角桿塔、直線桿塔、耐張桿塔、轉角桿塔、 終端桿塔、換位桿塔終端桿塔、換位桿塔圖圖1