第1章 電力系統(tǒng)概論

1、第1章 供電系統(tǒng)概述我國(guó)是電能的生產(chǎn)和使用大國(guó)，地域廣闊，我國(guó)是電能的生產(chǎn)和使用大國(guó)，地域廣闊，發(fā)電資源分布和經(jīng)濟(jì)發(fā)展極不平衡發(fā)電資源分布和經(jīng)濟(jì)發(fā)展極不平衡: 全國(guó)可開(kāi)發(fā)的水電資源近2/3在西部的四川、云南、西藏； 煤炭保有量的2/3分布在山西、陜西、內(nèi)蒙古。 全國(guó)2/3的用電負(fù)荷卻分布在東部沿海和京廣鐵路沿線以東的經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)。 西部能源供給基地與東部能源需求中心之間的距離將達(dá)到20003000km。中國(guó)電力工業(yè)的現(xiàn)狀中國(guó)電力工業(yè)的現(xiàn)狀發(fā)電量：18000-20000億度/年，人均1400度, 裝機(jī)容量：4億kW電壓等級(jí)： 交流：500kV / 220kV / 110kV / (66 kV)

2、35kV / 10kV 直流：500kV（600kV） 西北電網(wǎng)：750kV/330kV / 220kV / 110kV / 35kV / 10kV缺電問(wèn)題：缺什么電？缺多少電？為什么缺電？缺電問(wèn)題：缺什么電？缺多少電？為什么缺電？ 近近15年我國(guó)用電構(gòu)成情況年我國(guó)用電構(gòu)成情況 中國(guó)及各主要發(fā)達(dá)國(guó)家年人均用電量（中國(guó)及各主要發(fā)達(dá)國(guó)家年人均用電量（ kW.hkW.h/ /人年人年）各行業(yè)用電構(gòu)成各行業(yè)用電構(gòu)成 % %年份年份重工業(yè)重工業(yè)輕工業(yè)輕工業(yè)農(nóng)業(yè)農(nóng)業(yè)交通市政交通市政城鄉(xiāng)居民城鄉(xiāng)居民1987198764.564.516.516.57.17.16.46.45.55.51991199161.86

3、1.816166.96.97.37.38.58.51995199559.859.815156.26.28.78.710.210.21999199957.557.514.414.45.755.7510.1610.1612.212.2國(guó)家國(guó)家加拿大加拿大美國(guó)美國(guó)英國(guó)英國(guó)日本日本德國(guó)德國(guó)中國(guó)中國(guó)19941558011890607059205750640200616753135506185845171742100缺電問(wèn)題：缺什么電？缺多少電？為什么缺電？缺電問(wèn)題：缺什么電？缺多少電？為什么缺電？我國(guó)在發(fā)電、輸電、配電的關(guān)系長(zhǎng)期投資比例失調(diào):電力電源建設(shè)與電網(wǎng)建設(shè). 發(fā):輸:配 我國(guó) 1 : 0.21

4、: 0.12 美國(guó)1 : 0.43 : 0.7 日本 1 : 0.47 : 0.68電力工業(yè)長(zhǎng)期跟不上國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展速度 我國(guó)國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值(GDP)及發(fā)電量年增長(zhǎng)率情況比較年增長(zhǎng)率年增長(zhǎng)率1980198019851985年年1986198619901990年年1991199119951995年年1996199620002000年年20012001年年20022002年年GDPGDP年增長(zhǎng)率年增長(zhǎng)率10.7110.717.877.8712128.288.287.37.38 8發(fā)電量年增長(zhǎng)率發(fā)電量年增長(zhǎng)率6.46.48.68.610.110.16.36.35.85.81212我國(guó)電力工業(yè)的展望我國(guó)

5、電力工業(yè)的展望 國(guó)家中長(zhǎng)期科技發(fā)展規(guī)劃（能源部分）未來(lái)我國(guó)能源需求預(yù)測(cè): 2020年，我國(guó)一次能源需求2533億噸標(biāo)煤 煤炭21 29億噸、石油4.5 6.1億噸 天然氣1400 1600億立方 發(fā)電裝機(jī)8.6 9.5億kW， 其中水電2.0 2.4億kW能源發(fā)電發(fā)展規(guī)劃： 2010年，三峽水電站向華中，華東，四川和重慶供電，形成全國(guó)北，中，南三大跨區(qū)互聯(lián)電網(wǎng)。 2020年，實(shí)現(xiàn)水電，火電，核電和新能源四者結(jié)構(gòu)合理基礎(chǔ)上的全國(guó)統(tǒng)一電網(wǎng)。我國(guó)電力工業(yè)的展望我國(guó)電力工業(yè)的展望國(guó)家中長(zhǎng)期科技發(fā)展規(guī)劃能源科技發(fā)國(guó)家中長(zhǎng)期科技發(fā)展規(guī)劃能源科技發(fā)展思路：展思路： 把節(jié)約能源放在首位，促進(jìn)節(jié)能型社會(huì)的建立；

6、以煤炭為主體，以電力為中心，加快發(fā)展水電、 核電，保障油氣安全；堅(jiān)持遠(yuǎn)近結(jié)合，積極推進(jìn)可再生能源和新能源的發(fā)展。從發(fā)電到供電的示意圖火力發(fā)電站核電站水力發(fā)電站超高壓變電站一般水力發(fā)電站一次變電站配電用變電所牽引變電所大工廠高壓配電線農(nóng)家住宅商店小工廠 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)-是由發(fā)電廠、變電站、電力線路和用電設(shè)備聯(lián)系在一起組成的統(tǒng)一整體。上述各組成部分分別起到生產(chǎn)、轉(zhuǎn)換、分配、輸送和使用電能的作用。 1發(fā)電廠發(fā)電廠 是將自然界蘊(yùn)藏的各種一次能源轉(zhuǎn)化成二次能源（電能）的場(chǎng)所，按一次能源性質(zhì)分類如：火力發(fā)電廠，水力發(fā)電廠，核電廠，風(fēng)力風(fēng)電場(chǎng)等。 2變電站變電站 是進(jìn)行電壓變換以及電能接受和分配的場(chǎng)所。只

7、進(jìn)行電能接受和分配，沒(méi)有電壓變換功能的場(chǎng)所稱為 配電所。配電所。 根據(jù)變電站性質(zhì)可分為根據(jù)變電站性質(zhì)可分為 升壓和降壓變電站。升壓和降壓變電站。升壓變電站升壓變電站是將發(fā)電廠是將發(fā)電廠發(fā)出的電能進(jìn)行升壓處理，以便于遠(yuǎn)距離大功率輸送。發(fā)出的電能進(jìn)行升壓處理，以便于遠(yuǎn)距離大功率輸送。降壓變電站降壓變電站是對(duì)電是對(duì)電力系統(tǒng)的高壓進(jìn)行降壓處理，以便電力設(shè)備使用。力系統(tǒng)的高壓進(jìn)行降壓處理，以便電力設(shè)備使用。 降壓變電站中，按其用途分為降壓變電站中，按其用途分為 樞紐變電站，區(qū)域變電站和用戶變電樞紐變電站，區(qū)域變電站和用戶變電站。站。樞紐變電站樞紐變電站起到對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)各部分紐帶聯(lián)接的作用，負(fù)責(zé)整個(gè)系起

8、到對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)各部分紐帶聯(lián)接的作用，負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)電能傳輸和分配。統(tǒng)電能傳輸和分配。區(qū)域變電站區(qū)域變電站是將樞紐變電站送來(lái)的電能作一次降壓后是將樞紐變電站送來(lái)的電能作一次降壓后分配給電能用戶。分配給電能用戶。用戶變電站用戶變電站接受區(qū)域變電站的電能，將其降壓為能滿足接受區(qū)域變電站的電能，將其降壓為能滿足用電設(shè)備電壓要求的電能并合理分配給各用電設(shè)備。用電設(shè)備電壓要求的電能并合理分配給各用電設(shè)備。3電力線路電力線路 是進(jìn)行電能輸送的通道。分為 輸電線路和配電線路兩種。 輸電線路輸電線路是將升壓后的電能送到鄰近負(fù)荷中心的樞紐變電站，或連接相鄰樞紐變電站，或從樞紐變電站將電能送到區(qū)域變電站，電壓等級(jí)一

9、般在220kV以上； 配電線路配電線路是將從區(qū)域變電站經(jīng)降壓后輸送到電能用戶的線路，一般電壓等級(jí)為110kV及以下。 4用電設(shè)備（負(fù)荷）用電設(shè)備（負(fù)荷） 從電力系統(tǒng)中汲取電能，并將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能、熱能、光能等。如電動(dòng)機(jī)、電爐、照明器等設(shè)備。電力系統(tǒng)中除去發(fā)電廠和用電設(shè)備以外的部分稱為 電力網(wǎng)絡(luò)電力網(wǎng)絡(luò)，簡(jiǎn)稱電網(wǎng)。電力系統(tǒng)和動(dòng)力機(jī)械設(shè)備部分合稱 動(dòng)力系統(tǒng)動(dòng)力系統(tǒng)電力系統(tǒng)組網(wǎng)運(yùn)行的原因電力系統(tǒng)組網(wǎng)運(yùn)行的原因降低成本、提高一次能源使用效率組網(wǎng)運(yùn)行后可以不受區(qū)域負(fù)荷限制，采用效率高的大容量機(jī)組代替小容量機(jī)組發(fā)電；在一次能源產(chǎn)出就地設(shè)發(fā)電廠，電網(wǎng)組網(wǎng)運(yùn)行向電能使用地輸送，降低發(fā)電成本；充分利用發(fā)電廠季

10、節(jié)優(yōu)勢(shì)，合理調(diào)度發(fā)電量。保證電力供應(yīng)的可靠性組網(wǎng)運(yùn)行后，系統(tǒng)崩潰的可能性減小增強(qiáng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性指系統(tǒng)受到一定干擾后繼續(xù)運(yùn)行的能力，包括 同步運(yùn)行穩(wěn)定性，頻率穩(wěn)定性，電壓穩(wěn)定性保證電能質(zhì)量反映在電壓質(zhì)量和頻率質(zhì)量上，組網(wǎng)后系統(tǒng)容量大，用電設(shè)備負(fù)荷波動(dòng)對(duì)系統(tǒng)電氣參數(shù)影響減小電力系統(tǒng)示意圖1電力系統(tǒng)示意圖2從發(fā)電廠到用戶的送電過(guò)程示意圖 電力系統(tǒng)由電能的產(chǎn)生,電能的輸送和電能的使用等三部分組成.(1) (1) 電能的產(chǎn)生電能的產(chǎn)生: :主要利用煤主要利用煤, ,油油, ,天然氣天然氣, ,水力水力, ,核能等一次能源核能等一次能源, ,通過(guò)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)化成電能通過(guò)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)化成電能. . 近年來(lái)近年來(lái), ,

11、利用太陽(yáng)能利用太陽(yáng)能, ,風(fēng)能風(fēng)能, ,生物質(zhì)能生物質(zhì)能, ,地?zé)岷偷責(zé)岷统毕葷崈裟茉吹陌l(fā)電技術(shù)得到了迅速發(fā)展潮汐等潔凈能源的發(fā)電技術(shù)得到了迅速發(fā)展. . 我國(guó)電力生產(chǎn)政策我國(guó)電力生產(chǎn)政策: :火力發(fā)電為主火力發(fā)電為主, ,優(yōu)先發(fā)展優(yōu)先發(fā)展水電水電, ,適當(dāng)發(fā)展核電適當(dāng)發(fā)展核電. .火力發(fā)電廠概念：是指用煤、油、天然氣等為燃料的發(fā)電廠，簡(jiǎn)稱火電站或火電廠 。我國(guó)的火電廠以燃煤為主?，F(xiàn)代火電廠一般都考慮了“三廢”（ 廢水、廢汽、廢渣）的綜合利用，并且不僅發(fā)電，而且供熱。這類兼供熱能的火電廠，稱為熱電廠（熱電站）：如上?；^(qū)余熱電廠，年發(fā)電1億kW，7.7%用于區(qū)內(nèi)道路辦公照明，其余上傳城市電

12、網(wǎng)。能量轉(zhuǎn)換過(guò)程：燃料的化學(xué)能熱能機(jī)械能電能世界和中國(guó)主要常規(guī)能源儲(chǔ)量預(yù)測(cè)世界和中國(guó)主要常規(guī)能源儲(chǔ)量預(yù)測(cè)水力發(fā)電廠就是把水的位能和動(dòng)能轉(zhuǎn)變成電能的發(fā)電廠，簡(jiǎn)稱就是把水的位能和動(dòng)能轉(zhuǎn)變成電能的發(fā)電廠，簡(jiǎn)稱水電廠或水電站。水電廠或水電站。主要分為主要分為堤壩式水力發(fā)電廠堤壩式水力發(fā)電廠和和引水式水力發(fā)電廠引水式水力發(fā)電廠。由高壩和引水渠道分別提高一部分水位。這類水電廠，稱為混合式水電廠概念：能量轉(zhuǎn)換過(guò)程是：水流位能機(jī)械能電能。我國(guó)電力政策：“優(yōu)先發(fā)展水電”如三峽水電站：全世界最大水電站，2011年32臺(tái)機(jī)組全部投產(chǎn)發(fā)電。 堤壩式水力發(fā)電廠堤壩式水力發(fā)電廠 ( (圖圖) )堤壩式水力發(fā)電廠堤壩式水力

13、發(fā)電廠如：我國(guó)三峽水電站如：我國(guó)三峽水電站引水式水力發(fā)電廠引水式水力發(fā)電廠( (圖圖) )引水式水力發(fā)電廠引水式水力發(fā)電廠抽水蓄能電站抽水蓄能電站: 抽水蓄能發(fā)電為目前實(shí)現(xiàn)負(fù)載管理、調(diào)節(jié)系統(tǒng)用電高峰和低谷時(shí)電量的最佳方式。輸 電 鐵 塔開(kāi) 關(guān) 場(chǎng)變 壓 器發(fā) 電 設(shè) 備上 池上池壩發(fā) 電 機(jī)水 輪 機(jī)引 水 管 道下 池下池壩尾 水 路河 川原子能發(fā)電廠原子能發(fā)電廠是利用核裂變能量轉(zhuǎn)化為熱能，再按火力發(fā)電廠方式發(fā)電的，只是它的“鍋爐”為原子核反應(yīng)堆，以少量的核燃料代替了大量的煤炭。又稱核電站。由于核能是巨大的能源，而且核電站的建設(shè)具有重要的經(jīng)濟(jì)和科研價(jià)值，所以世界上很多國(guó)家都很重視核電建設(shè)，核

14、電在整個(gè)發(fā)電量的比重逐年增長(zhǎng)。 能量轉(zhuǎn)換過(guò)程是：核裂變能熱能機(jī)械能電能我國(guó)電力方針：“適當(dāng)發(fā)展核電” 概念：核能核能: 核能是通過(guò)轉(zhuǎn)化其質(zhì)量從原子核釋放的能量。中國(guó)與世界一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)比較（中國(guó)與世界一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)比較（20042004年）年）（美國(guó)數(shù)據(jù)為（美國(guó)數(shù)據(jù)為20012001年）年）我國(guó)有5座核電站: 杭州灣的秦山核電站(我國(guó)第一個(gè)自主設(shè)計(jì),建造,管理和運(yùn)營(yíng)的核電站); 廣東大亞灣核電站; 江蘇連云港的田灣核電站; 廣東大亞灣西海岸大棚半島東南側(cè)的嶺澳核電站. 浙江南部的三門核電站 (2004年7月一期工程建設(shè)批準(zhǔn)。浙江省境內(nèi)第二座核電站) 核裂變核裂變：一個(gè)大質(zhì)量的原子分裂成兩個(gè)

15、比較小的原子。原子彈是用裂變?cè)碓斐桑壳暗暮穗娬疽彩抢煤肆炎兌l(fā)電。 核聚變核聚變：小質(zhì)量的兩個(gè)原子合成一個(gè)比較大原子，如兩個(gè)氫原子合為一個(gè)氦原子，就叫核聚變，太陽(yáng)就是依此而釋放出巨大的能量。 核裂變產(chǎn)生能量遠(yuǎn)小于核聚變，裂變堆的核燃料蘊(yùn)藏有限，有強(qiáng)核裂變產(chǎn)生能量遠(yuǎn)小于核聚變，裂變堆的核燃料蘊(yùn)藏有限，有強(qiáng)大輻射，且廢料難以處理；核聚變輻射少，燃料取之不盡。大輻射，且廢料難以處理；核聚變輻射少，燃料取之不盡。 核聚變的核聚變的“點(diǎn)火點(diǎn)火”問(wèn)題：?jiǎn)栴}： 核聚變要在近億度高溫條件下進(jìn)行，原子彈爆炸可以達(dá)到這個(gè)溫度,但不適合聚變發(fā)電.因?yàn)殡姀S需要的不是一次驚人爆炸力，而是緩緩釋放的電能。 目前最大

16、激光輸出功率達(dá)100萬(wàn)億瓦，利用激光或者超高微波加熱法, 足以“點(diǎn)燃”核聚變。發(fā)達(dá)國(guó)家這方面的研究已取得進(jìn)展。 我國(guó)自行研制的最大受控核聚變實(shí)驗(yàn)裝置“中國(guó)環(huán)流器一號(hào)”， 1984年在四川啟動(dòng)。 估計(jì)，2025年后核聚變發(fā)電廠才有可能投入商業(yè)運(yùn)營(yíng)。2050年受控核聚變發(fā)電將廣泛造福人類。 其他類型的發(fā)電廠其他類型的發(fā)電廠（新能源）風(fēng)力發(fā)電廠風(fēng)力發(fā)電廠: 利用風(fēng)力的動(dòng)能發(fā)電。英國(guó)，德國(guó)，丹麥等應(yīng)用廣泛，丹麥被封為“歐洲風(fēng)力發(fā)電冠軍”。地?zé)岚l(fā)電廠地?zé)岚l(fā)電廠: 利用地球內(nèi)部蘊(yùn)藏的大量的地?zé)崮馨l(fā)電。西藏羊八井地?zé)犭姀S是中國(guó)最大的地?zé)犭娬?，目前地?zé)岚l(fā)電量在西藏電網(wǎng)中占10%，冬季與枯水期可達(dá)12%。 太陽(yáng)

17、能發(fā)電廠太陽(yáng)能發(fā)電廠: 利用太陽(yáng)光能或熱能發(fā)電。太陽(yáng)能發(fā)電又稱光伏產(chǎn)業(yè)（無(wú)錫尚德，世界太陽(yáng)能光伏大亨，創(chuàng)建人施正榮 ）。成本高，原材料多晶硅全部靠進(jìn)口，主要為邊遠(yuǎn)地區(qū)居民及交通、通訊等領(lǐng)域提供電。 潮汐能發(fā)電廠潮汐能發(fā)電廠: 利用海洋的潮汐能進(jìn)行發(fā)電。英國(guó)在威爾士海岸建設(shè)首座深海潮汐能發(fā)電廠，2010估計(jì)可提供英國(guó)電力需求的5。全球變暖原因，潮汐能不會(huì)產(chǎn)生二氧化碳；潮汐能比風(fēng)能更有優(yōu)勢(shì)，是可預(yù)測(cè)的。風(fēng)能風(fēng)能: 是太陽(yáng)輻射下流動(dòng)所形成的。風(fēng)能與其他能源相比，具有明顯的優(yōu)勢(shì)，它蘊(yùn)藏量大，是水能的10倍，分布廣泛，永不枯竭，對(duì)交通不便、遠(yuǎn)離主干電網(wǎng)的島嶼及邊遠(yuǎn)地區(qū)尤為重要。太陽(yáng)能太陽(yáng)能: 太陽(yáng)能一般

18、指太陽(yáng)光的輻射能量。太陽(yáng)能的主要利用形式有太陽(yáng)能的光熱轉(zhuǎn)換、光電轉(zhuǎn)換以及光化學(xué)轉(zhuǎn)換三種主要方式。生物質(zhì)能生物質(zhì)能: 生物質(zhì)能來(lái)源于生物質(zhì)，也是太陽(yáng)能以化學(xué)能形式貯存于生物中的一種能量形式，它直接或間接地來(lái)源于植物的光合作用。生物質(zhì)能生物質(zhì)能:大型垃大型垃圾焚燒圾焚燒發(fā)電廠發(fā)電廠海洋能海洋能: 海洋能指蘊(yùn)藏于海水中的各種可再生能源，包括潮汐能、波浪能、海流能、海水溫差能、海水鹽度差能等。潮汐電站設(shè)想中的溫差發(fā)電裝置海洋能海洋能:波能發(fā)電站潮流發(fā)電站 2006年初，我國(guó)正式頒布了可再生能源法，即將陸續(xù)出臺(tái)一系列鼓勵(lì)政策與配套措施。未來(lái)，我國(guó)將以水電、沼氣發(fā)電、秸桿發(fā)電、太陽(yáng)能供熱等常規(guī)清潔能源轉(zhuǎn)換

19、成熟技術(shù)和風(fēng)電、光伏發(fā)電、燃料電池、微燃機(jī)組熱電聯(lián)產(chǎn)分布供電等具有大規(guī)模發(fā)展?jié)摿Φ男录夹g(shù)為重點(diǎn)。 (2)電能的輸送 發(fā)電廠和電力負(fù)荷中心往往距離很遠(yuǎn),可能相距幾千公里. 為了減少輸電過(guò)程中的電能損失,必須采用高電壓技術(shù)輸送電力.電力輸送距離越遠(yuǎn),輸送容量越大,所需的輸電電壓等級(jí)就越高. 輸送方式:直流輸電和交流輸電. 輸送線路:架空線和電纜線.超高壓輸電問(wèn)題超高壓輸電問(wèn)題 高電壓輸電的發(fā)展 高壓輸電的出現(xiàn)與電壓等級(jí)的提高 100年來(lái)世界上的輸電電壓提高了100倍. 隨著社會(huì)的發(fā)展隨著社會(huì)的發(fā)展,對(duì)電力能源的需求激增對(duì)電力能源的需求激增: 不斷增長(zhǎng)的用電需求促進(jìn)發(fā)電技術(shù)向單位（千瓦）造價(jià)低、效率

20、高的大型、特大型發(fā)電機(jī)組方向發(fā)展，而可用于大規(guī)模發(fā)電的能源基地在地理分布以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的歷史又形成了電源和電力負(fù)荷地理分布上的不平衡。 電力負(fù)荷中心地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展較快，用電需求增長(zhǎng)也快，但往往缺乏一次能源。而一次能源豐富的地區(qū)，如礦物燃料、水力資源的地區(qū)，其經(jīng)濟(jì)發(fā)展相對(duì)較慢，用電增長(zhǎng)相對(duì)較低或人均用電水平較低。 這種一次能源分布和需求的不平衡情況增加了這種一次能源分布和需求的不平衡情況增加了遠(yuǎn)距離、大容量輸電和電網(wǎng)互聯(lián)的需求。遠(yuǎn)距離、大容量輸電和電網(wǎng)互聯(lián)的需求。東西東西20003000km、南北、南北8002000km遠(yuǎn)距離。遠(yuǎn)距離。促進(jìn)輸電電壓等級(jí)的提高的因素之一-社會(huì)發(fā)展對(duì)能源的需求激增

21、輸煤還是輸電? 電纜線路的波阻抗小,幾十歐姆,因此同樣電壓等級(jí)下,比架空線輸送功率大得多;但是電纜太貴,且故障后查找和修復(fù)困難.輸電方式輸電方式:架空線路架空線路鐵塔、導(dǎo)線、絕緣子 電纜輸電太貴(10倍) 一方面一方面 電力系統(tǒng)電壓等級(jí):當(dāng)輸送功率一定時(shí)，電壓越高，電流越小，線路、電氣設(shè)備等的載流部分所需的截面積越小，有色金屬投資就越小；同時(shí)，由于電流小，傳輸線路上的功率損耗和電壓損失也較小。因此提高輸電線路的電壓等級(jí)可以增大輸電容量,提高電能效率。另一方面，另一方面，電壓越高，對(duì)絕緣的要求則越高，變壓器、開(kāi)關(guān)等設(shè)備以及線路的絕緣投資也就越大。在電壓等級(jí)不變的情況下，遠(yuǎn)距離輸電意味著線路電能在

22、電壓等級(jí)不變的情況下，遠(yuǎn)距離輸電意味著線路電能耗損的增加和電壓損失增大。耗損的增加和電壓損失增大。設(shè)備可靠性隨電壓升高而下降設(shè)備的體積隨電壓升高而增大電壓設(shè)備可靠性體積電壓等級(jí)提高，雖然線路損耗減小，但相應(yīng)投資也隨之增長(zhǎng)。綜合考慮這些因素，對(duì)應(yīng)一定的輸送功率和輸送距離都有一個(gè)最為經(jīng)濟(jì)、合理的輸電電壓。通過(guò)理論計(jì)算和經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定兩者最佳結(jié)合點(diǎn)，來(lái)決定輸電線路的電壓等級(jí)、最大輸送功率和輸送距離。工程概數(shù)：交流線路一般100kV可送100km 表表 電壓等級(jí)與輸送距離及輸送容量電壓等級(jí)與輸送距離及輸送容量電壓等級(jí)電壓等級(jí)(kV)(kV)110110220220330330500500輸送容量輸送容量

23、(MW)(MW)10-5010-50100-500100-500200-800200-8001000-15001000-1500輸送距離輸送距離(km)(km)50-15050-150100-300100-300200-600200-600150-850150-850特高壓輸電的出現(xiàn)特高壓輸電的出現(xiàn) 標(biāo)稱電壓標(biāo)稱電壓 1kV及以下及以下 低壓低壓 1kV-330kV以下以下 高壓高壓 330kV及以上及以上-1000kV 超高壓超高壓 1000kV及以上及以上 特高壓特高壓由于遠(yuǎn)距離由于遠(yuǎn)距離,大容量大容量,減少線路走廊和節(jié)省土地資源等減少線路走廊和節(jié)省土地資源等因素因素,20世紀(jì)世紀(jì)60年代

24、后期年代后期,國(guó)際上開(kāi)始特高壓輸電的研國(guó)際上開(kāi)始特高壓輸電的研究究.特高壓輸電還有許多未解決的技術(shù)困難特高壓輸電還有許多未解決的技術(shù)困難, 國(guó)際上目前國(guó)際上目前實(shí)際投入的只有實(shí)際投入的只有750kV等級(jí)等級(jí).因此因此: 特高壓輸電技術(shù)是指電壓等級(jí)在特高壓輸電技術(shù)是指電壓等級(jí)在750kV交流和交流和500kV直流之上的更高一級(jí)電壓等級(jí)的輸電技術(shù)，直流之上的更高一級(jí)電壓等級(jí)的輸電技術(shù)，包括交流特高壓輸電技術(shù)和直流特高壓輸電技術(shù)兩部包括交流特高壓輸電技術(shù)和直流特高壓輸電技術(shù)兩部分。分。 特高壓同塔雙回的常規(guī)輸電線路,可以壓縮線路走廊寬度.輸電方式輸電方式交流輸電交流輸電優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)(主要表現(xiàn)在發(fā)電和配電

25、方面所具有的獨(dú)主要表現(xiàn)在發(fā)電和配電方面所具有的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)特優(yōu)勢(shì))： 基于電磁感應(yīng)原理,交流發(fā)電機(jī)可以很經(jīng)濟(jì)方便地把機(jī)械能、化學(xué)能等其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能； 交流電源和交流變電站與同功率的直流電源和直流換流站相比，造價(jià)大為低廉； 交流電可以方便地通過(guò)變壓器升壓和降壓，給配送電能帶來(lái)極大方便交流(傳統(tǒng)方法)和直流(趨勢(shì))兩種傳輸方式。交流輸電缺點(diǎn)交流輸電缺點(diǎn):*1 交流輸電線路中,除了有導(dǎo)線的電阻損耗外還有交流感抗的損耗. 因此交流輸電不能做太遠(yuǎn)距離輸電. 距離長(zhǎng)線路感抗增大,限制輸送容量,需要投入無(wú)功功率補(bǔ)償,增加投資; *2 存在分布電抗和對(duì)地電容,引起線路電壓變化,造成系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定;*3 并

26、網(wǎng)困難: 交流輸電并網(wǎng)要考慮相位的一致.如果相位不一致兩組發(fā)電機(jī)并網(wǎng)會(huì)互相抵消. 直流輸電 電力系統(tǒng)中近年來(lái)迅速發(fā)展的一項(xiàng)新技術(shù)。主要應(yīng)用于遠(yuǎn)距離大容量輸電、電力系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)、遠(yuǎn)距離海底電纜或大城市地下電纜送電、配電網(wǎng)絡(luò)的輕型直流輸電等方面。 直流輸電與交流輸電相互配合，構(gòu)成現(xiàn)代電力傳輸系統(tǒng)。隨著電力系統(tǒng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)需求的不斷增長(zhǎng)和提高，直流輸電受到廣泛的注意并得到不斷的發(fā)展。 與直流輸電相關(guān)的技術(shù)，如電力電子、微電子、計(jì)算機(jī)控制、絕緣新材料、光纖、超導(dǎo)、電力系統(tǒng)運(yùn)行、控制和規(guī)劃等的發(fā)展為直流輸電開(kāi)辟了廣闊的應(yīng)用前景。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：(1)輸送相同功率時(shí)，線路造價(jià)低： 交流輸電架空線路通常采用3根導(dǎo)線，而

27、直流只需1根(單極)或2根(雙極)導(dǎo)線。直流輸電可利用大地或海水為回路，省去一極的導(dǎo)線，由于大地電阻率低，因此損耗小。對(duì)于雙極直流系統(tǒng)，大地回路通常作為備用導(dǎo)線，因此，直流輸電可節(jié)省大量輸電材料，同時(shí)也可減少大量的運(yùn)輸、安裝費(fèi)。 (2)線路有功損耗?。?由于直流架空線路僅使用1根或2根導(dǎo)線，所以有功損耗較小，并且具有空間電荷效應(yīng)，其電暈損耗和無(wú)線電干擾均比交流架空線路要小。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：(3)適宜于海下輸電： 在有色金屬和絕緣材料相同的條件下，直流時(shí)的允許工作電壓比在交流下約高3倍。2根芯線的直流電纜線路輸送的功率比3根芯線的交流電纜線路輸送的功率大得多。 運(yùn)行中沒(méi)有磁感應(yīng)損耗，直流輸電基本上只

28、有芯線的電阻損耗，而且絕緣的老化也慢得多，使用壽命相應(yīng)也較長(zhǎng)。(4)系統(tǒng)的穩(wěn)定性問(wèn)題： 在交流輸電系統(tǒng)中，所有連接在電力系統(tǒng)的同步發(fā)電機(jī)必須保持同步運(yùn)行。如果采用直流線路連接兩個(gè)交流系統(tǒng)，由于直流線路沒(méi)有電抗，所以不存在穩(wěn)定問(wèn)題。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：(5)能限制系統(tǒng)的短路電流： 用交流輸電線路連接兩個(gè)交流系統(tǒng)時(shí)，由于系統(tǒng)容量增加，將使短路電流增大，有可能超過(guò)原有斷路器的開(kāi)斷容量，這就要求更換大量設(shè)備，增加大量的投資。直流輸電時(shí)，就不存在上述問(wèn)題。(6)調(diào)節(jié)速度快，運(yùn)行可靠： 直流輸電通過(guò)晶閘管換流器能夠方便、快速地調(diào)節(jié)有功功率和實(shí)現(xiàn)潮流翻轉(zhuǎn)。如果采用雙極線路，當(dāng)一極故障，另一極仍可以大地或水作為回路，

29、繼續(xù)輸送一半的功率，這也提高了運(yùn)行的可靠性。缺點(diǎn)： 直流輸電換流站比交流變電站的設(shè)備多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價(jià)高、損耗大、運(yùn)行費(fèi)用高等。 換流器運(yùn)行時(shí)在交流側(cè)和直流側(cè)產(chǎn)生一系列的諧波，為降低諧波的影響，在兩側(cè)需分別裝設(shè)交流濾波器和直流濾波器，使得換流站占地面積、造價(jià)和運(yùn)行費(fèi)用均大幅度提高。 直流斷路器滅弧問(wèn)題難以解決，使得多端直流輸電工程發(fā)展緩慢。 由于直流電的靜電吸附作用，使得直流輸電線路和換流站設(shè)備的污穢問(wèn)題比交流輸電嚴(yán)重，給外絕緣帶來(lái)困難。 直流輸電一般由整流站、直流線路和逆變站三部分組成。 在輸送功率的過(guò)程中，整流站把送端系統(tǒng)的三相交流電變?yōu)橹绷麟?，通過(guò)直流電路送到用戶，再通過(guò)逆變站把直流電轉(zhuǎn)

30、變?yōu)榻涣麟?，供給用戶。 今天的直流輸電以交流電力系統(tǒng)為基礎(chǔ)，在直流輸電網(wǎng)的兩端是兩個(gè)換流站和交流系統(tǒng) ,如下圖所示.直流輸電系統(tǒng)示意圖直流輸電系統(tǒng)示意圖 換流裝置把交流整流成直流，通過(guò)直流電網(wǎng)輸送給換流裝置，換流裝置再把直流逆變?yōu)榕c交流系統(tǒng)B同頻率同相位的交流電饋送給交流系統(tǒng)B。超高壓直流輸電具有輸送容量大,損耗小,穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn),在長(zhǎng)距離,大容量輸電領(lǐng)域占有主要地位.我國(guó)已建成數(shù)條500kV超高壓直流輸電線路.目前,800的特高壓直流輸電也已提上議程.2011年10月17日山東完成世界首次660KV超高壓直流輸電線帶電作業(yè)直流輸電線路走廊問(wèn)題線路走廊問(wèn)題 電能輸送主要通過(guò)架空輸電線路.隨著世

31、界經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展,城市化進(jìn)程加快,城市高樓林立,輸電線路的線路走廊越來(lái)越擁擠.因此,線路走廊問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重. 在城市內(nèi)的電能輸送,目前逐步由空中轉(zhuǎn)入地下,采用電纜輸送.不但解決了線路走廊問(wèn)題,而且也滿足了城市景觀的要求.但是,電纜價(jià)格是架空線路的十倍左右.目前電能輸送仍以架空輸電線路為主,電纜應(yīng)用主要限于城市.線路 走 廊 問(wèn) 題緊湊型輸電緊湊型輸電 緊湊型輸電技術(shù)在我國(guó)近十幾年來(lái)迅速發(fā)展和應(yīng)用.1989年能源部成立緊湊型線路領(lǐng)導(dǎo)小組,華北電力集團(tuán)開(kāi)展研究;1994年第一條安廊220kV緊湊型線路建成投運(yùn);1999年第一條500kV昌房線啟動(dòng). 定義: 通過(guò)對(duì)線路的優(yōu)化排列,將三相導(dǎo)線置于同一塔

32、窗內(nèi),三相導(dǎo)線間無(wú)接地構(gòu)件,達(dá)到提高自然輸送功率,減少線路走廊寬度,提高單位走廊輸電容量的架空送電線路. 緊湊型輸電技術(shù):通過(guò)縮小導(dǎo)線的相間距離,增加相導(dǎo)線分裂根數(shù)和相導(dǎo)線等效半徑,從而減小波阻抗,達(dá)到大幅度提高自然輸送功率,和有效壓縮送電線路走廊的目的.世界上許多國(guó)家研究緊湊型線路的著重點(diǎn)不同: 如俄羅斯為了大幅度提高自然輸送功率,因此導(dǎo)線布置復(fù)雜; 巴西采用同一塔窗內(nèi)布置,但兩邊使用懸垂串,輸送功率提高不大; 美國(guó)采用的三相導(dǎo)線間仍有接地體,只是壓縮了些線路走廊; 我國(guó)既要壓縮線路走廊,又有提高自然輸送功率的目的.分裂導(dǎo)線分裂導(dǎo)線:超高壓輸電線路為抑制電暈放電和減少線路電抗所采取的一種導(dǎo)線

33、架設(shè)方式。即每相導(dǎo)線由幾根直徑較小的分導(dǎo)線組成，各分導(dǎo)線間隔一定距離并按對(duì)稱多角形排列。超高壓輸電線路的分裂導(dǎo)線數(shù)一般取34根。 緊湊型輸電線路可以采用:同塔雙回,同塔四回.每回線路輸送的功率不變,但每條線路走廊的輸送容量卻大大提高.交流緊湊型輸電2004年華北地區(qū)投運(yùn)的渾源-霸州500kV緊湊型輸電線路變配電所變配電所變電所起著變換電能電壓、接受電能與分配電能的作用，是聯(lián)系發(fā)電廠和用戶的中間環(huán)節(jié)。如果變電所只用以接受電能和分配電能，則稱為配電所 。概念：分類：升壓變電所多建在發(fā)電廠內(nèi)，把電能電壓升高后，再進(jìn)行長(zhǎng)距離輸送(升壓原因:線路電流降低,減少線路電壓損失,功率損耗和有色金屬的消耗量)。

34、降壓變電所多設(shè)在用電區(qū)域，將高壓電能適當(dāng)降低電壓后，對(duì)某地區(qū)或用戶供電。降壓變電所又可分為三類：樞紐變電所、區(qū)域變電所樞紐變電所、區(qū)域變電所、用戶變電所。、用戶變電所。變電所的結(jié)構(gòu)示意圖變電所的結(jié)構(gòu)示意圖輸送電網(wǎng)輸送電網(wǎng) 概念： 電力系統(tǒng)中各級(jí)電壓的電力線路及與其連接的變電所總稱為電力網(wǎng)，簡(jiǎn)稱電網(wǎng)電力網(wǎng)是電力系統(tǒng)的一部分，是輸電線路和配電線路的統(tǒng)稱，是輸送電能和分配電能的通道。電力網(wǎng)是把發(fā)電廠、變電所和電能用戶聯(lián)系起來(lái)的紐帶。動(dòng)力系統(tǒng) = 電力系統(tǒng)+發(fā)電廠動(dòng)力部分+熱能用戶電力系統(tǒng) = 發(fā)電廠+電網(wǎng)+電力用戶電網(wǎng) = 變配電所+電力線路 (見(jiàn)下頁(yè)圖示)電力線路的分類電力線路的分類按電力線路的功

35、能可分為：輸電線路輸電線路配電線路配電線路用電線路用電線路輸電線路用于遠(yuǎn)距離輸送較大的電功率，其電壓等級(jí)為220500kV。配電線路用于向用戶或者各負(fù)荷中心分配電能，其電壓等級(jí)為220kV以下，其中110kV及以上稱為高壓配電線路高壓配電線路,1kV以上稱為中壓配電線路中壓配電線路。低壓配電變壓器低壓側(cè)引出的0.4kV配電線路，稱為低壓配電線路低壓配電線路。用電線路是指低壓接戶線、進(jìn)戶線及戶外配線。對(duì)工廠供配電系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，指設(shè)備用電線路。機(jī)械能熱能光能化學(xué)能電能(3) 電能的使用:電能可以方便地轉(zhuǎn)換成其他能源電能用戶電能用戶所有的用電單位均稱為電能用戶。概念：我國(guó)工業(yè)企業(yè)用電占全年總發(fā)電量的60

36、%以上，是最大的電能用戶。 而工業(yè)企業(yè)的電力負(fù)荷種類多，容量相差懸殊，運(yùn)行特征也各種各樣。用電設(shè)備的這些不同特征關(guān)系到供電技術(shù)措施的確定。 用電負(fù)荷的分類用電負(fù)荷的分類 各類負(fù)荷的運(yùn)行特點(diǎn)和重要性不一樣，它們對(duì)供電的可靠性各類負(fù)荷的運(yùn)行特點(diǎn)和重要性不一樣，它們對(duì)供電的可靠性和電能品質(zhì)的要求不同。我國(guó)將電力負(fù)荷按其對(duì)供電可靠性要求和電能品質(zhì)的要求不同。我國(guó)將電力負(fù)荷按其對(duì)供電可靠性要求的不同劃分為的不同劃分為: 一級(jí)負(fù)荷、二級(jí)負(fù)荷和三級(jí)負(fù)荷一級(jí)負(fù)荷、二級(jí)負(fù)荷和三級(jí)負(fù)荷 具體的劃分標(biāo)準(zhǔn)由國(guó)家電力管理部門制訂的規(guī)程規(guī)定具體的劃分標(biāo)準(zhǔn)由國(guó)家電力管理部門制訂的規(guī)程規(guī)定. 用電負(fù)荷分級(jí)主要是從用電負(fù)荷分級(jí)

37、主要是從安全和經(jīng)濟(jì)損失安全和經(jīng)濟(jì)損失兩個(gè)方面來(lái)確定，反兩個(gè)方面來(lái)確定，反映它對(duì)供電可靠性要求。如工廠中一、二級(jí)負(fù)荷點(diǎn)的比例較大映它對(duì)供電可靠性要求。如工廠中一、二級(jí)負(fù)荷點(diǎn)的比例較大（占（占60%80%），因此即便是短時(shí)停電造成的經(jīng)濟(jì)損失都很可），因此即便是短時(shí)停電造成的經(jīng)濟(jì)損失都很可觀。掌握了負(fù)荷分級(jí)及其對(duì)供電可靠性的要求后，在設(shè)計(jì)新建或觀。掌握了負(fù)荷分級(jí)及其對(duì)供電可靠性的要求后，在設(shè)計(jì)新建或改造工廠的供電系統(tǒng)時(shí)可以按照實(shí)際情況進(jìn)行方案擬定和分析比改造工廠的供電系統(tǒng)時(shí)可以按照實(shí)際情況進(jìn)行方案擬定和分析比較，使供電方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)最合理，并保證安全性。較，使供電方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)最合理，并保證安全性。 一

38、級(jí)負(fù)荷一級(jí)負(fù)荷（First Grade LoadFirst Grade Load） 一級(jí)負(fù)荷在供電突然中斷時(shí)將造成人身傷亡的危險(xiǎn)，或造成重大設(shè)備損壞且難以修復(fù)，或給國(guó)民經(jīng)濟(jì)帶來(lái)極大損失。 一級(jí)負(fù)荷應(yīng)要求由兩個(gè)獨(dú)立電源（雙重電源）供電。而對(duì)一級(jí)負(fù)荷中的特別重要負(fù)荷（Vital Load in First Grade Load），應(yīng)由兩個(gè)獨(dú)立電源點(diǎn)（強(qiáng)調(diào)幾個(gè)獨(dú)立電源來(lái)自不同的地點(diǎn) ）供電。一級(jí)負(fù)荷通常又叫保安負(fù)荷。對(duì)保安負(fù)荷須備有應(yīng)急使用的可靠電源，當(dāng)工作電源突然中斷時(shí)，保證工廠安全停產(chǎn)。這種為安全停產(chǎn)而應(yīng)急使用的電源稱為保安電源。 q雙重電源：一個(gè)負(fù)荷的電源由兩個(gè)電路提供，這兩個(gè)電路就安全供電層

39、面而言，可以認(rèn)為是互相獨(dú)立的。當(dāng)一電源發(fā)生故障時(shí)，另一電源不應(yīng)同時(shí)受到損壞。同時(shí)具備下列兩個(gè)條件的發(fā)電廠、變電站的不同母線均屬獨(dú)立電源：每段母線的電源來(lái)自不同的發(fā)電機(jī)；母線段之間無(wú)聯(lián)系，或雖有聯(lián)系，但當(dāng)其中一段母線發(fā)生故障時(shí)，能自動(dòng)斷開(kāi)聯(lián)系，不影響其余母線段繼續(xù)供電。 q一級(jí)負(fù)荷中特別重要負(fù)荷對(duì)電源的要求 除應(yīng)由雙重電源供電外，尚應(yīng)增設(shè)應(yīng)急電源，并嚴(yán)禁將其它負(fù)荷接入應(yīng)急供電系統(tǒng)。同時(shí)，設(shè)備的供電電源切換時(shí)間，應(yīng)滿足設(shè)備允許中斷供電的要求。 一級(jí)負(fù)荷舉例: 1）中斷供電將造成人身傷亡。例如醫(yī)院手術(shù)室的照明及電力負(fù)荷、嬰兒恒溫箱、心臟起搏器等單位或設(shè)備。2）中斷供電將在政治、經(jīng)濟(jì)上造成重大損失。例

40、如國(guó)賓館、國(guó)家級(jí)會(huì)堂以及用于承擔(dān)重大國(guó)事活動(dòng)的場(chǎng)所; 中斷供電將造成重大設(shè)備損壞、重大產(chǎn)品報(bào)廢、連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程被打亂需要長(zhǎng)時(shí)間才能恢復(fù)的重點(diǎn)企業(yè)、一類高層建筑的消防設(shè)備等用電單位或設(shè)備。3）中斷供電將影響有重大政治、經(jīng)濟(jì)意義的用電單位的正常工作。例如：重要交通樞紐、重要通信樞紐、不低于四星級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的賓館、大型體育場(chǎng)館、大型商場(chǎng)、大型對(duì)外營(yíng)業(yè)的餐飲單位以及經(jīng)常用于國(guó)際活動(dòng)的大量人員集中的公共場(chǎng)所等重要用電單位或設(shè)備。4）中斷供電將造成公共秩序嚴(yán)重混亂的特別重要公共場(chǎng)所。例如大型劇院、大型商場(chǎng)、重要交通樞紐等一級(jí)負(fù)荷中的一級(jí)負(fù)荷中的特別重要負(fù)荷特別重要負(fù)荷: 對(duì)于重要的交通樞紐、通信樞紐、國(guó)賓館、國(guó)家

41、級(jí)及承擔(dān)重大國(guó)事活動(dòng)的會(huì)堂、國(guó)家級(jí)大型體育中心、經(jīng)常用于重要國(guó)際活動(dòng)的大量人員集中的公共場(chǎng)所等,中斷供電將影響實(shí)時(shí)處理計(jì)算機(jī)及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)正常工作,或者中斷供電將會(huì)發(fā)生爆炸、火災(zāi)、嚴(yán)重中毒,以及特別重要場(chǎng)所中不允許中斷供電的一級(jí)負(fù)荷為特別重要負(fù)荷。特別重要負(fù)荷。 如：當(dāng)生產(chǎn)裝置工作電源突然中斷時(shí)，為確保安全停車，避免引起爆炸、火災(zāi)、中毒、人員傷亡，而必須保證的負(fù)荷，為特別重要負(fù)荷； 如 中壓及以上的鍋爐給水泵，大型壓縮機(jī)的潤(rùn)滑油泵等； 民用建筑中大型金融中心的關(guān)鍵電子計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和防盜報(bào)警系統(tǒng)、大型國(guó)際比賽場(chǎng)館的記分系統(tǒng)及監(jiān)控系統(tǒng)等； 或者事故一旦發(fā)生能夠及時(shí)處理，防止事故擴(kuò)大，保證工作人員的搶救

42、和撤離，而必須保證的用電負(fù)荷，為特別重要負(fù)荷。符合下列條件之一即為二級(jí)負(fù)荷：1）中斷供電，將在經(jīng)濟(jì)上造成較大損失的負(fù)荷。 如：由于停電，使主要設(shè)備損壞、大量產(chǎn)品報(bào)廢、連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程被打亂需較長(zhǎng)時(shí)間才能恢復(fù)、重點(diǎn)企業(yè)大量減產(chǎn)等的負(fù)荷。2）中斷供電，將影響較重要用電單位正常工作的負(fù)荷。如：交通樞紐、通信樞紐等用電單位中的重要負(fù)荷，以及中斷供電將造成大型影劇院、大型商場(chǎng)等較多人員集中的重要的公共場(chǎng)所秩序混亂的負(fù)荷。二級(jí)負(fù)荷二級(jí)負(fù)荷（Second Grade LoadSecond Grade Load） 二級(jí)負(fù)荷對(duì)電源的要求q二級(jí)負(fù)荷的供電系統(tǒng)，宜由兩回線路供電。在負(fù)荷較小或地區(qū)供電條件困難時(shí)，二級(jí)負(fù)荷

43、可由一回6kV及以上專用的架空線路供電。二級(jí)負(fù)荷的“兩回路線路供電”要求與一級(jí)負(fù)荷的“雙重電源”要求不同，后者強(qiáng)調(diào)電源的相對(duì)獨(dú)立性。當(dāng)采用架空線時(shí)，可為一回架空線供電。這主要是考慮架空線路的常見(jiàn)故障檢修周期較短，而并非電纜的故障率高。事實(shí)上，電纜的故障率較架空線低。二級(jí)負(fù)荷舉例:1）中斷供電將造成較大政治影響者。例如省部級(jí)辦公樓、民用機(jī)場(chǎng)中處特別重要和普通一級(jí)負(fù)荷外的用電負(fù)荷等。2）中斷供電將造成較大經(jīng)濟(jì)損失者。例如中斷供電將造成主要設(shè)備損壞、大量產(chǎn)品報(bào)廢的企業(yè)、中型百貨商場(chǎng)、二類高層建筑的消防設(shè)備、四星級(jí)以上賓館客房照明等用電單位或用電設(shè)備。3）中斷供電將影響正常工作的重要用電單位或用電設(shè)備

44、。例如小型銀行（儲(chǔ)蓄所）、通信樞紐、電視臺(tái)的電視電影室等。4）中斷供電將造成公共秩序混亂的較多人員集中的公共場(chǎng)所。例如丙級(jí)影院劇場(chǎng)、中型百貨商場(chǎng)、交通樞紐等用電單位或用電設(shè)備。三級(jí)負(fù)荷三級(jí)負(fù)荷（Third Grade LoadThird Grade Load）所有不屬于一級(jí)和二級(jí)負(fù)荷的電能用戶均屬于三級(jí)負(fù)荷。三級(jí)負(fù)荷對(duì)供電無(wú)特殊要求，允許較長(zhǎng)時(shí)間停電，可采用單回路供電。 對(duì)供電無(wú)特殊要求，允許較長(zhǎng)時(shí)間停電，可采用單回路供電。供配電系統(tǒng)的概念供配電系統(tǒng)的概念v供配電系統(tǒng)是電力系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，包括電力系統(tǒng)中區(qū)域變電站和用戶變電站，涉及電力系統(tǒng)電能發(fā)、輸、配、用的后兩個(gè)環(huán)節(jié)。v在供配電系統(tǒng)中

45、，功率流動(dòng)方向通常是單向的，即從電源端流向用戶端。其主要目的是將電力系統(tǒng)中的電能通過(guò)降壓和一定的分配方式，變換成各電能用戶的用電設(shè)備所能使用的電能。v目前，供配電系統(tǒng)的電壓通常在220kV及以下，即前述的配電電壓，其電力網(wǎng)即高、中、低壓配電網(wǎng)。電力系統(tǒng)示意圖電廠電廠電廠電廠電廠電廠變電站變電站變電站變電站變電站變電站LoadLoadLoadLoadLoadLoadSubstationv供配電系統(tǒng)供配電系統(tǒng) 按用戶用電性質(zhì)分類按用戶用電性質(zhì)分類工業(yè)企業(yè)供配電系統(tǒng)工業(yè)企業(yè)供配電系統(tǒng)民用供配電系統(tǒng)（商業(yè)，居民用電）民用供配電系統(tǒng)（商業(yè)，居民用電）v供配電系統(tǒng)供配電系統(tǒng) 按用戶的用電規(guī)模分類按用戶的用

46、電規(guī)模分類二級(jí)降壓的供配電系統(tǒng)（特大型企業(yè)，總降壓變電站二級(jí)降壓的供配電系統(tǒng)（特大型企業(yè)，總降壓變電站110kV/35kV降到降到10kV，分變電站（車間變電站），分變電站（車間變電站）10kV降到降到0.38kV）一級(jí)降壓的供配電系統(tǒng)一級(jí)降壓的供配電系統(tǒng)(大中型建筑物或工廠企業(yè)等，用戶變電站大中型建筑物或工廠企業(yè)等，用戶變電站10kV降到降到0.38kV)直接供電的供配電系統(tǒng)（小型建筑物或工廠企業(yè)，直接由城市公直接供電的供配電系統(tǒng)（小型建筑物或工廠企業(yè)，直接由城市公共變電站的共變電站的0.38/0.22kV電源直接供給用戶電源直接供給用戶 ）v供配電系統(tǒng)的組成供配電系統(tǒng)的組成一次部分系統(tǒng)中用

47、于變換和傳輸電能的部分二次部分系統(tǒng)中用于監(jiān)測(cè)運(yùn)行參數(shù)（電流、電壓、功率等）、保護(hù)一次設(shè)備、自動(dòng)進(jìn)行開(kāi)關(guān)投切操作的部分v供配電系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)供配電系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)提高供電電壓：如以220kV進(jìn)入城市中心，用20kV配電，以解決大型城市配電距離長(zhǎng)，配電功率大問(wèn)題。簡(jiǎn)化配電的層次；如按220/63/20kV電壓等級(jí)供電。逐步淘汰6kV等級(jí)，大型用電設(shè)備電壓380V上升到660V。推廣配電智能化技術(shù)：結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)，自動(dòng)化技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，增強(qiáng)與用戶互動(dòng)，提高系統(tǒng)故障自檢自愈能力等。 供配電系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性評(píng)估供配電系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性評(píng)估 經(jīng)濟(jì)因素在電力系統(tǒng)規(guī)劃和項(xiàng)目規(guī)劃中是必須考慮的問(wèn)題，在項(xiàng)目實(shí)施前的方案設(shè)計(jì)階

48、段中，需要對(duì)不同情況下，不同備選方案進(jìn)行對(duì)比和評(píng)估。如該項(xiàng)目的投資成本，以及系統(tǒng)運(yùn)行造成的損失等進(jìn)行估價(jià)。 進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性評(píng)估的方法是多種多樣的，其中最常見(jiàn)的方法是現(xiàn)值法和年金法。供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則和要求供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則和要求供配電系統(tǒng)應(yīng)滿足安全性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性和優(yōu)質(zhì)的要求供電可靠性的影響因素：供配電系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)設(shè)備選型供配電系統(tǒng)運(yùn)行方式中性點(diǎn)接地方式運(yùn)行人員的專業(yè)素養(yǎng)定期維修運(yùn)行的安全標(biāo)準(zhǔn)可靠性根據(jù)具體需要而定，設(shè)計(jì)和運(yùn)行則盡可能地經(jīng)濟(jì)?？煽啃愿鶕?jù)具體需要而定，設(shè)計(jì)和運(yùn)行則盡可能地經(jīng)濟(jì)。供配電的基本要求在電能的供應(yīng)、分配和使用中，不應(yīng)發(fā)生人身事故和設(shè)備事故。應(yīng)滿足電能用戶對(duì)供電可靠性的要求

49、。供電系統(tǒng)的投資要少，運(yùn)行費(fèi)用要低，并盡可能地節(jié)約電能和減少有色金屬消耗量。應(yīng)滿足電能用戶對(duì)電壓和頻率等質(zhì)量的要求。安全供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)必須考慮如下幾個(gè)方面的要求供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)必須考慮如下幾個(gè)方面的要求1供配電系統(tǒng)提供的電能必須考慮到設(shè)備的負(fù)荷。2供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)和運(yùn)行必須滿足短路電流的條件。3系統(tǒng)設(shè)計(jì)和運(yùn)行必須考慮到發(fā)電、輸電和配電各個(gè)環(huán)節(jié)的匹配。4系統(tǒng)設(shè)計(jì)和運(yùn)行必須正確確定系統(tǒng)電壓.5 系統(tǒng)設(shè)計(jì)和運(yùn)行必須考慮到靈活性和經(jīng)濟(jì)性.工廠降壓變電所及車間變電所工廠降壓變電所及車間變電所工廠供配電系統(tǒng)是指從電源線路進(jìn)廠起到高低壓用電設(shè)備進(jìn)線端止的整個(gè)電路系統(tǒng)，包括廠內(nèi)的變配電所和所有高低壓配電線路。工廠降

50、壓變電所一般大型工業(yè)企業(yè)均設(shè)工廠降壓變電所，把35110kV電壓降為610kV電壓向車間變電所供電。車間變電所車間變電所將610kV的高壓配電電壓降為380/220V，對(duì)低壓用電設(shè)備供電。工廠配電線路（高壓）工廠配電線路（高壓）主要作用： 工廠內(nèi)輸送、分配電能之用，通過(guò)它把電能送到各個(gè)生產(chǎn)廠房和車間。敷設(shè)方法： 以前多采用架空線路，現(xiàn)在已逐漸向電纜化方向發(fā)展。工廠配電線路（低壓）工廠配電線路（低壓）主要作用：向低壓用電設(shè)備供電 在戶外目前多采用架空線路。在廠房或車間內(nèi)部則應(yīng)根據(jù)具體情況確定，或采用明線配電線路，或采用電纜配電線路。在廠房或車間內(nèi)，由動(dòng)力配電箱到電動(dòng)機(jī)的配電線路一律采用絕緣導(dǎo)線穿

51、管敷設(shè)或采用電纜線路。 敷設(shè)方法：車間內(nèi)的供電線路車間內(nèi)的供電線路車間內(nèi)電氣照明線路和動(dòng)力線路通常是分開(kāi)的，一般由一臺(tái)配電用變壓器分別進(jìn)行照明和動(dòng)力供電。事故照明必須由可靠的獨(dú)立電源供電。 工廠內(nèi)配電線路的距離不長(zhǎng)，但用電設(shè)備多，支路多；設(shè)備的功率不大，電壓也較低，但電流較大。 如采用380/220V三相四線制線路供電，動(dòng)力設(shè)備由380V三相線供電，而照明負(fù)荷由220V相線和零線供電，但各相所供應(yīng)的照明負(fù)荷應(yīng)盡量平衡。如果動(dòng)力設(shè)備沖擊負(fù)荷使電壓波動(dòng)較大時(shí)，則應(yīng)使照明負(fù)荷由單獨(dú)的變壓器供電。中型工廠供配電系統(tǒng)示意圖中型工廠供配電系統(tǒng)示意圖電源進(jìn)線電源進(jìn)線高壓配電所（HDS）610kVCM1號(hào)車間

52、變電所（STS1）2號(hào)車間變電所（STS2）3號(hào)車間變電所（STS3）220/380VC聯(lián)絡(luò)線聯(lián)絡(luò)線用電設(shè)備用電設(shè)備用電設(shè)備具有總降壓變電所的工廠供配電系統(tǒng)示意圖具有總降壓變電所的工廠供配電系統(tǒng)示意圖STSSTSSTSSTSSTS高壓配電所（HDS）總降壓變電所（HSS）電源進(jìn)線電源進(jìn)線35220kV610kV高壓配電線車間變電所220/380V用電設(shè)備高壓深入負(fù)荷中心的工廠供配電系統(tǒng)示意圖高壓深入負(fù)荷中心的工廠供配電系統(tǒng)示意圖STS1STS2STS3電源進(jìn)線35kV車間變電所220/380V用電設(shè)備只設(shè)一個(gè)降壓變電所的工廠供配電系統(tǒng)只設(shè)一個(gè)降壓變電所的工廠供配電系統(tǒng)220/380VC各車間用

53、電設(shè)備610kV電源進(jìn)線C各車間用電設(shè)備610kV電源進(jìn)線裝有一臺(tái)變壓器裝有兩臺(tái)變壓器低壓進(jìn)線的小型工廠供配電系統(tǒng)示意圖低壓進(jìn)線的小型工廠供配電系統(tǒng)示意圖低壓用電設(shè)備公共低壓電網(wǎng)低壓配電間車間車間車間220/380V電源進(jìn)線220/380V電力系統(tǒng)的電壓2工廠供配電電壓的選擇1額定電壓的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)衡量供電質(zhì)量的主要指標(biāo)是指交流電的電壓質(zhì)量,頻率質(zhì)量和供電可靠性. 3供電質(zhì)量的主要指標(biāo)工廠電網(wǎng)和電氣設(shè)備的額定電壓有不同的電壓等級(jí) （設(shè)備的）額定電壓（設(shè)備的）額定電壓額定電壓額定電壓：通常由制造廠家確定，用以規(guī)定元件、器件或設(shè)備的額定工作條件的電壓，是某受電器（如電動(dòng)機(jī)，電燈等）、發(fā)電機(jī)和變壓器等在

54、正常運(yùn)行時(shí)具有最大經(jīng)濟(jì)效益時(shí)的電壓。系統(tǒng)標(biāo)稱電壓系統(tǒng)標(biāo)稱電壓：用以標(biāo)志或識(shí)別系統(tǒng)電壓的給定值。在不同的標(biāo)稱電壓下，運(yùn)行的發(fā)、供、用電設(shè)備因?yàn)檫B接于系統(tǒng)的不同供電點(diǎn)，實(shí)際用電電壓是不相同的，因此具有不同的額定電壓具有不同的額定電壓。我國(guó)交流電網(wǎng)和電力設(shè)備的額定電壓電網(wǎng)和用電設(shè)備額定電壓交流發(fā)電機(jī)額定線電壓變壓器額定電壓一次電壓二次電壓0.220.230.220.230.380.40.380.433.153及3.153.15及3.366.36及6.36.3及6.61010.510及10.510.5及1115.7515.75353538.5606066110110121154154169220220

55、242330330363500500525特點(diǎn)（一） 用電設(shè)備的額定電壓和系統(tǒng)標(biāo)稱電壓用電設(shè)備的額定電壓和系統(tǒng)標(biāo)稱電壓UN（電網(wǎng)額（電網(wǎng)額定電壓）取值一致。定電壓）取值一致。 由于用電設(shè)備運(yùn)行時(shí)在線路中產(chǎn)生電壓損耗，造成線路上各點(diǎn)電壓略有不同，沿線電壓分布往往首端高于末端。為使線路沿線的實(shí)際電壓與用電設(shè)備的額定電壓之間的偏差不要太多，因此：特點(diǎn)（二）由于同一電壓的線路一般允許的電壓偏差是5%，即整個(gè)線路允許有 10%的電壓損耗。 因此為了保證線路首端與末端的平均電壓額定值，線路首端應(yīng)比電網(wǎng)的額定電壓高5%，而發(fā)電機(jī)接在線路首端，所以規(guī)定發(fā)電機(jī)的額定電壓高于所供電網(wǎng)額定電壓5%，用以補(bǔ)償線路電壓

56、損失。 特點(diǎn)（三）變壓器的一次線圈連接在某一級(jí)額定電壓線路的末端，可將變壓器看做是線路上用電設(shè)備，因此其一次側(cè)額定電壓與用電設(shè)備（或該電網(wǎng)）的額定電壓相同，如下圖中的變壓器T2。但如果變壓器直接與發(fā)電機(jī)相連時(shí)，其一次側(cè)額定電壓就應(yīng)與發(fā)電機(jī)額定電壓相同，即比電網(wǎng)的額定電壓要高5%，如下圖中的變壓器T1。 特點(diǎn)（四）因?yàn)樽儔浩鞯亩尉€圈向負(fù)荷供電，因此相當(dāng)于一個(gè)供電電源，其二次繞組額定電壓也應(yīng)高出線路額定電壓5%。又由于變壓器二次繞組額定電壓規(guī)定為變壓器的空載電壓，而變壓器通過(guò)額定負(fù)荷電流時(shí)，其內(nèi)部繞組會(huì)有5%的電壓損失。（1）升壓變壓器 ：U1N=UNG=1.05UN ； U2N=1.1UN （

57、2）降壓變壓器 ：U1N=UN （一次側(cè)） U2N = 1.05UN 10kV及以下，線路較短時(shí) 1.1UN 35kV及以上，線路較長(zhǎng)時(shí)電力變壓器的額定電壓系統(tǒng)平均額定電壓系統(tǒng)平均額定電壓Uav：由于線路首末端的電壓不同，為簡(jiǎn)化計(jì)算，對(duì)每個(gè)電壓等級(jí)的系統(tǒng)標(biāo)稱電壓都規(guī)定一個(gè)對(duì)應(yīng)的平均額定電壓，并認(rèn)為線路上任何一點(diǎn)的電壓都是系統(tǒng)平均額定電壓，由此造成的誤差是可以接受的。線路末端電壓與電氣設(shè)備相同為：UN，首端為1.1UN，由此Uav=1.05UN解：G: UNG=1.05UN3L=1.056=6.3kV 1T: U1N1T=UNG=6.3kV U2N1T=1.1UN1L=1.1110=121kV

58、1T額定電壓為6.3/121kV2T: U1N2T=UN1L=110kV U2N2T=1.1UN2L=1.135=38.5kV 2T額定電壓為110/38.5kV供配電系統(tǒng) 電壓的選擇配電電壓的選擇供配電電壓選擇與很多因素有關(guān)，主要取決于地區(qū)電力網(wǎng)電壓、用戶用電設(shè)備的容量和輸送距離等。高壓輸電網(wǎng)高壓輸電網(wǎng)：一般220750kV電壓為輸電電壓，完成電能遠(yuǎn)距離輸送功能。配電電壓配電電壓：一般為220kV及以下電壓，完成對(duì)電能的降壓及按一定方式分配。其中： 35 220kV為高壓配電網(wǎng)高壓配電網(wǎng)，10 35kV為中壓配電網(wǎng)中壓配電網(wǎng)（3/6kV為工廠企業(yè)中壓電氣設(shè)備的供電電壓）為工廠企業(yè)中壓電氣設(shè)備

59、的供電電壓），1kV以下為低壓配電網(wǎng)低壓配電網(wǎng)。我國(guó)規(guī)定:安全電壓 36v 24v 12v常用各級(jí)電壓的經(jīng)濟(jì)輸送容量與輸送距離常用各級(jí)電壓的經(jīng)濟(jì)輸送容量與輸送距離線路電壓（kV）輸送功率（kW）輸送距離（km）0.38100以下0.631001 0001361001 200415102002 000620352 00010 000205011010 00050 00050150220100 000500 000100300工廠高壓配電電壓的選擇工廠高壓配電電壓的選擇6kV與10kV比較，變壓器、開(kāi)關(guān)設(shè)備投資差不多，傳輸相同功率情況下，10kV線路可以減少投資，節(jié)約有色金屬，減少線路電能損耗和電

60、壓損耗，更適應(yīng)發(fā)展，所以工廠內(nèi)一般選用10kV作為高壓配電電壓。 但如果工廠供電電源的電壓就是6kV，或工廠使用的6kV電動(dòng)機(jī)多而且分散，可以采用6kV的配電電壓。目前我國(guó)配電趨勢(shì)：逐步淘汰6kV。 3kV的電壓等級(jí)太低，作為配電電壓不經(jīng)濟(jì)。工廠低壓配電電壓的選擇工廠低壓配電電壓的選擇 工廠低壓配電電壓，除因安全所規(guī)定的特殊電壓外，一般采用380/220V。380V為三相配電電壓，供電給三相用電設(shè)備及380V單相用電設(shè)備。220V為單相配電電壓，供電給一般照明燈具及220V單相用電設(shè)備。 礦山及化工等部門，因其負(fù)荷中心離變電所較遠(yuǎn)，為減少線路電壓損耗和電能損耗，提高負(fù)荷端電壓水平，也有采用66