電力系統(tǒng)概論

電力系統(tǒng)概論第1頁/共86頁2023/4/192/871、電力系統(tǒng)和工廠供配電系統(tǒng)

◆電力系統(tǒng)的基本知識

◆供配電系統(tǒng)的組成

◆電力系統(tǒng)的運行要求2、電力系統(tǒng)的額定電壓

◆電力系統(tǒng)的電壓等級

◆電力系統(tǒng)中各元件的額定電壓規(guī)定

介紹電力系統(tǒng)的組成、供配電系統(tǒng)、變電所的類型、額定電壓和電能質量等基本概念，主要包括：第一章電力系統(tǒng)概論第2頁/共86頁2023/4/193/873、電力系統(tǒng)中性點的運行方式

◆電力系統(tǒng)中性點運行方式類型

◆各種運行方式特點及適用場合4、電能質量指標

◆電力系統(tǒng)電能質量衡量標準

◆各指標的具體含義重點:（1）電力系統(tǒng)及常用電氣設備額定電壓的確定（2）中性點的運行方式分析第3頁/共86頁2023/4/194/87補充知識：電能是一種清潔的二次能源，具有以下優(yōu)點：（1）方便地、經濟地、遠距離的輸送和分配；（2）易于轉化為其他形式的能量，如轉化為機械能、熱能、化學能、光能等；（3）易于操作、調節(jié)和控制；（4）有利于實現(xiàn)生產過程的自動化；（5）可以提高產品的質量和經濟效果。故在國民經濟、社會生產和人民生活中得到廣泛應用。

第一節(jié)電力系統(tǒng)的基本概念一次能源：從自然界取得未經改變或轉變而直接利用的能源。如原煤、原油、天然氣、水能、風能、太陽能、海洋能、潮汐能、地熱能、天然鈾礦等。

第4頁/共86頁2023/4/195/87生產中所占的比重◆在產品成本中所占的比重一般很小（除電化工業(yè)外）。如機械工業(yè)中，電費僅占產品成本的5%左右?！魪耐顿Y額來看，一般機械工廠在供電設備上的投資，僅占總投資的5%左右。電能的來源：

電能大都由電力系統(tǒng)中發(fā)電廠提供，電力工業(yè)為基礎行業(yè)。工業(yè)用電量已占全部用電量的50～70%，是電力系統(tǒng)的最大電能用戶-故以工廠供配電來講述電能的供應與分配。

工廠供配電系統(tǒng)的任務：企業(yè)所需電能的供應和分配。第5頁/共86頁2023/4/196/871.電力系統(tǒng)——電力系統(tǒng)由各種不同類型的發(fā)電廠、變電所、輸電線路及電力用戶組成?；螂娏ο到y(tǒng):完成電能生產、輸送、分配和消費的統(tǒng)一整體。從發(fā)電廠到用戶的送電過程第6頁/共86頁2023/4/197/87

發(fā)電機生產的電能，受發(fā)電機制造電壓的限制，不能遠距離輸送。因此，通常使發(fā)電機的電壓經過升壓達220～500kV，再通過超高壓遠距離輸電網送往遠離發(fā)電廠的城市或工業(yè)集中地區(qū)，通過那里的區(qū)域降壓變電所將電壓降到35～110kV，然后再用35～110kV的高壓輸電線路將電能送至工廠降壓變電所降至6～10kV配電或終端變電所。第7頁/共86頁2023/4/198/87從發(fā)電到用電的示意圖火力發(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家住宅商店小工廠第8頁/共86頁2023/4/199/87工業(yè)企業(yè)供電系統(tǒng)第9頁/共86頁2023/4/1910/872、組建大型電力系統(tǒng)的意義？1．可以減少系統(tǒng)的總裝機容量。2．可以減少系統(tǒng)的備用容量。3．可以提高供電可靠性。4．可以安裝大容量的機組。5．可以合理利用動力資源，提高系統(tǒng)運行的經濟性。

目前，我國電力系統(tǒng)已形成東北、華北、華東、華中、西北、南方共6個跨省電網，由兩大集團分別管理。第10頁/共86頁2023/4/1911/87國家電網公司南方電網公司第11頁/共86頁2023/4/1912/87名詞解釋1）發(fā)電廠：生產電能，將一次能源轉換成二次能源（電能），分為火、水、核、風、太陽、地熱等發(fā)電廠。2）變電所：功能--接受電能、變換電壓和分配電能。3）配電所：僅用于接受電能和分配電能的場所。4）換流站：交、直流相互轉換的場所--整流站和逆變站。5）電力線路：將發(fā)電廠、變電所和電能用戶連接起來，完成輸送和分配電能。6）電能用戶：所有消耗電能的用電設備或用電單位。第12頁/共86頁2023/4/1913/872.年發(fā)電量：指系統(tǒng)中所有發(fā)電機組全年發(fā)出電能的總和，以兆瓦時（MW·）h、吉瓦時（GW·）h、太瓦時（TW·h）計。3.最大負荷：指規(guī)定時間內電力系統(tǒng)總有功功率負荷的最大值，以兆瓦（MW）、吉瓦（GW）計。4.額定頻率：50Hz5.電壓等級：指系統(tǒng)中電力線路的額定電壓，以千伏（kV）計。1MW·h=103kW·h（千度），1GW·h=103MW·h（100萬度）1TW·h=103GW·h（10億度），1kW·h=1度3、電力系統(tǒng)的基本參量1.總裝機容量：指系統(tǒng)中所有機組額定有功功率的總和，以兆瓦（MW）、吉瓦（GW）計。

1GW=103MW（10萬千瓦）1MW=103kW（1000千瓦）第13頁/共86頁2023/4/1914/87

4、電力系統(tǒng)的特點1．電能不能大量儲存。2．電力系統(tǒng)的過渡過程十分短暫。3．與國民經濟各部門的關系密切。1．保證供電的可靠性。2．保證良好的電能質量。

5、對電力系統(tǒng)的基本要求3．為用戶提供充足的電能。4．提高電力系統(tǒng)運行的經濟性。第14頁/共86頁2023/4/1915/87二、發(fā)電廠及變電所

將燃料燃燒加熱鍋爐中的水，利用高溫高壓的水蒸氣推動汽輪機，帶動與它聯(lián)軸的發(fā)電機發(fā)電。

（1）火電廠的燃料：煤炭、石油、天然氣等。（2）能量轉換過程：燃料的化學能→熱能→機械能→電能。1．火力發(fā)電廠--火電站（4）火電廠的生產過程（3）火電廠的組成：燃燒系統(tǒng)（鍋爐）：燃料→灰渣，風（空氣）→煙氣電力系統(tǒng)：發(fā)電機、變壓器、輸電線路等。汽水系統(tǒng)（汽輪機）：水蒸汽、循環(huán)水（冷水熱水）第15頁/共86頁2023/4/1916/87第16頁/共86頁2023/4/1917/87（5）火電廠是我國目前最主要的電源，比例大于75%。江蘇諫壁發(fā)電廠

（6）火力發(fā)電存在的問題（7）今后火電建設的重點采用高參數、大容量、高效率的設備。開發(fā)清潔煤燃燒發(fā)電、天然氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電。鼓勵熱電聯(lián)產。加強煤炭基地的礦口電廠建設。安全問題：采礦和運輸中的安全性災難等。環(huán)境問題：酸雨、溫室效應、可吸入顆粒物等。效率問題：凝汽式火電廠效率為40%，熱電廠為60%~70%。張家口發(fā)電總廠浙江北侖發(fā)電廠第17頁/共86頁2023/4/1918/87

江蘇諫壁發(fā)電廠始建于1959年，于1987年9月全部建成，共安裝10臺機組，總容量162.5萬千瓦，年發(fā)電量在100億度左右，成為80年代末到90年代初國內最大的火力發(fā)電廠。第18頁/共86頁2023/4/1919/87

浙江北侖發(fā)電廠是我國目前最大的現(xiàn)代化火力發(fā)電廠，總裝機容量為300萬千瓦(5×600MW)，工程于1988年1月正式開工建設，2000年9月全部建成發(fā)電。年發(fā)電量167億度，為浙江省各類發(fā)電廠發(fā)電總量的四分之一，其中兩臺機組的發(fā)電量就能滿足寧波市全部用電所需。第19頁/共86頁2023/4/1920/87北侖發(fā)電廠主控制室北侖發(fā)電廠汽輪機房第20頁/共86頁2023/4/1921/87

張家口發(fā)電總廠成立于1988年8月，由下花園發(fā)電廠和沙嶺子發(fā)電廠合并而成，位于張家口市東南14km，距首都北京170km，距煤都大同180km。發(fā)電廠總裝機容量240萬千瓦（8×300MW），通過500kV雙回線向北京供電，同時兼顧地方用電，擔負著北京地區(qū)1/4電力負荷的供電任務。張家口發(fā)電總廠夜景廠區(qū)景色汽輪機房第21頁/共86頁2023/4/1922/87（1）水電廠的能量轉換過程：水的位能→機械能→電能。（2）水電廠的總發(fā)電功率：

（3）水電廠的分類堤壩式水電廠引水式水電廠抽水蓄能電站壩后式：如三門峽、劉家峽、丹江口、三峽水電站河床式：如葛洲壩水電站2．水力發(fā)電廠第22頁/共86頁2023/4/1923/87堤壩式水電廠生產過程示意圖（4）水電廠的組成：水庫、水輪機、電力系統(tǒng)第23頁/共86頁2023/4/1924/87（5）水電廠是我國目前最重要的電源之一，比例大于10%。

葛洲壩水電站

南美伊泰普水電站

長江三峽水電站

廣州抽水蓄能電站（6）水力發(fā)電的優(yōu)點最干凈的能源之一。最廉價的能源之一：無需燃料、無環(huán)境污染、生產效率高、發(fā)電成本低、運行維護簡單。綜合水利工程：可同時解決發(fā)電、防洪、灌溉、航運、水產養(yǎng)殖等問題。

特殊的水電廠：抽水蓄能電廠，起“削峰填谷”作用。第24頁/共86頁2023/4/1925/87葛洲壩27孔泄洪閘葛洲壩水電站

葛洲壩水電站是長江干流上修建的第一座大型水電工程，是三峽工程的反調節(jié)和航運梯級。電站始建于1970年，共有機21臺機組，總裝機容量271.5萬千瓦，年發(fā)電量157億度。電站以500kV和220kV輸電線路并入華中電網，并通過500kV直流輸電線路向距離1000km的上海輸電120萬千瓦。第25頁/共86頁2023/4/1926/87

南美伊泰普水電站是二十世紀最大的水電站

，位于巴西和巴拉圭交界處的巴拉那河上，從1974年5月開始修建，于1991年5月竣工，由巴西與巴拉圭共建。總裝機容量12.6GW（18×700MW），年發(fā)電量790億度。水電站壩身長7.7公里，壩高196米（相當于65層樓的高度）。第26頁/共86頁2023/4/1927/87三峽水電站效果圖

長江三峽水電站壩長2309m，壩高185m，水頭175m，總庫容393億立方米，總裝機容量18.2GW（26×700MW），年發(fā)電量86.5TW·h；庫區(qū)將淹沒耕地36萬畝，淹沒城鎮(zhèn)129座，需安置遷移人口113萬；電站于93年起步，首批機組于2003年10月發(fā)電，以后每年投產4臺機組（280MW），2009年全部機組建成投產。三峽電站發(fā)出的強大電力將送往華中、華東地區(qū)和廣東省。電站將引出15條超高壓交流輸電線路，其中3條線路通過換流站將交流電轉換成直流電后，再通過500kＶ直流輸電線路，2條送往華東、1條送往廣東。第27頁/共86頁2023/4/1928/87三期導流圖三峽大壩模型

三峽大壩由多個功能模塊組成，從左至右（面向下游）依次為永久船閘、升船機、泄沙通道（臨時船閘）、左岸大壩及電站、泄洪壩段、右岸大壩及電站、山體地下電站等。升船機的最大提升高度為113米，供3000噸以下船只通過大壩，用時約40分鐘；永久船閘是雙線五級船閘，供3000噸以上船只從這里翻過大壩，用時約3小時。第28頁/共86頁2023/4/1929/87三峽雙線五級船閘

三峽船閘全長6.4公里，可通過萬噸級船隊，單向年通過能力5000萬噸。船閘主體段閘首和閘室分南北兩線，每線船閘主體段由6個閘首和5個閘室組成，每個閘室長280米、寬34米。而船閘人字門是名副其實的“天下第一門”，單扇門寬20.2米，高38.5米，厚度3米，面積有兩個籃球場那么大，重達850多噸。第29頁/共86頁2023/4/1930/87三峽工程綜合效益防洪：三峽水庫正常蓄水位175米，總庫容393億立方米，防洪庫容221.5億立方米，能有效地控制長江上游洪水，保護長江中下游荊江地區(qū)1500萬人口、2300萬畝土地，是世界上防洪效益最為顯著水利工程。發(fā)電：三峽水電站裝機總容量為1820萬kW，年均發(fā)電量847億kW·h。以直線距離1000公里為半徑，全國除遼寧、吉林、黑龍江、新疆、西藏、海南、臺灣7省區(qū)外，其余地區(qū)的主要城市和工業(yè)基地都在這個范圍內。如圖所示

航運：它將改善航運里程660公里，使重慶至宜昌航道通行的船隊噸位由現(xiàn)在的3000噸級提高至萬噸級，年單向通過能力由1000萬噸提高到5000萬噸。第30頁/共86頁2023/4/1931/87三峽的供電范圍第31頁/共86頁2023/4/1932/87

廣州抽水蓄能電站為目前世界上最大的抽水蓄能電站，是為大亞灣核電站安全經濟運行而建設的配套工程，同時還承擔著廣東、香港電網的調峰填谷和事故備用的任務。電站總裝機總裝機容量2.4GW（8×300MW），分兩期建設，每期4臺，設計水頭535m，電站一期工程于1989年5月25日開工且1993年6月29日1號機投產，二期工程于1994年9月12日開工，至2000年3月14日8號機投產。第32頁/共86頁2023/4/1933/87（7）水力發(fā)電存在的問題建設問題：投資大、工期長，存在庫區(qū)移民、淹沒耕地、破壞人文景觀、破壞自然生態(tài)平衡等問題。運行問題：發(fā)電量受氣象、水文、季節(jié)水量變化的影響較大，分豐水期和枯水期，出力不穩(wěn)定，增加電力系統(tǒng)運行的復雜性。

3.核電廠（1）核電廠的能量轉換過程：核燃料的裂變能→熱能→機械能→電能。（2）核電廠的組成：核反應堆、汽水系統(tǒng)（汽輪機）、電力系統(tǒng)第33頁/共86頁2023/4/1934/87（3）核電廠是我國目前最重要的電源之一，比例大于10%。秦山核電站大亞灣核電站（4）核電迅速發(fā)展的原因核電是一種新型的巨大能源。煤、石油等火電燃料儲量有限，不可再生。發(fā)達國家的水資源已基本殆盡。資源貧乏國家“能源危機”，不得不發(fā)展核電。（5）核能發(fā)電的優(yōu)缺點節(jié)省大量煤炭、石油等燃料，避免燃料運輸。不需空氣助燃，可建在地下、水下、山洞或空氣稀薄地區(qū)。第34頁/共86頁2023/4/1935/87

秦山核電站位于東海之濱美麗富饒的杭州灣畔，是中國第一座依靠自己的力量設計、建造和運營管理的壓水堆核電站，總裝機容量2×300MW。1985年3月動工，1991年12月首次并網發(fā)電。它的建成使我國成為繼美、英、法、前蘇聯(lián)、加拿大、瑞典之后世界上第七個能夠自行設計、建造核電站的國家。第35頁/共86頁2023/4/1936/87秦山核電站主控制室秦山核電站汽輪機房第36頁/共86頁2023/4/1937/87

大亞灣核電站位于深圳市東部大亞灣畔，為我國目前最大的核電站。大亞灣核電站是我國引進國外資金、設備和技術建設的第一座大型商用核電站。核電站安裝有兩臺單機容量為900MW的壓水堆反應堆機組。1987年8月7日工程正式開工，1994年2月1日和5月6日兩臺機組先后投入商業(yè)營運。大亞灣核電站每年發(fā)電量超過100億度，其中七成電力供應香港，三成電力供應廣東電網。大亞灣核電站電站設備第37頁/共86頁2023/4/1938/87比火電廠造價高，但發(fā)電成本低30%～50%，且規(guī)模越大越合算。存在問題：放射性污染。

4、其它新能源發(fā)電（1）太陽能發(fā)電：太陽光能或太陽熱能→電能太陽能發(fā)電系統(tǒng)的組成：電池板、控制器和逆變器太陽能發(fā)電的優(yōu)點是一種取之不盡、用之不竭的廉價能源。不需要燃料、生產成本低、不產生污染受季節(jié)、晝夜、地理和氣象條件的影響較大。第38頁/共86頁2023/4/1939/87太陽能發(fā)電系統(tǒng)的組成太陽能電池板：將太陽的輻射能轉換為電能。太陽能控制器：控制整個系統(tǒng)的工作狀態(tài)，對蓄電池起到過充電保護、過放電保護的作用。蓄電池：有光照時將太陽能電池板所發(fā)出的電能儲存起來，到需要的時候再釋放出來。逆變器：將太陽能發(fā)電系統(tǒng)所發(fā)出的直流電能轉換成交流電能。

光電板控制器逆變器配電線路負載蓄電池第39頁/共86頁2023/4/1940/87太陽能光伏電源在西部地區(qū)應用廣泛。（青海、新疆）我國的太陽能光伏發(fā)電產業(yè)于20世紀70年代起步，2007年底累計裝機容量只有100MW。（2）風力發(fā)電：風力的動能→機械能→電能風力發(fā)電的優(yōu)點：西部地區(qū)的風能資源占全國的50%以上

。（青海、甘肅、新疆、內蒙、云南、西藏等）新疆達板城風電廠一種取之不盡、用之不竭的自然能源。有一定的隨機性和不穩(wěn)定性，因此必須配有蓄能裝置。第40頁/共86頁2023/4/1941/87達板城風力發(fā)電廠裝機容量7.23萬千瓦，占全國的30%。第41頁/共86頁2023/4/1942/87（3）地熱發(fā)電：地熱能→電能電能生產過程：與火電廠相似，用地熱井取代鍋爐設備。地熱資源的開發(fā)利用在西部地區(qū)已取得了良好的效益。西藏羊八井電廠（4）潮汐發(fā)電：海水漲潮或落潮的動能或勢能→電能。潮汐發(fā)電示意圖江廈潮汐電站

法國郎斯潮汐電站我國正在運行發(fā)電的潮汐電站共有8座（浙江4座，山東、江蘇、廣西、福建各1座）第42頁/共86頁2023/4/1943/87

羊八井電廠是我國最大的地熱電廠，總裝機容量為25.18MW，水溫約150℃，擔負拉薩地區(qū)50%的供電任務。電站由5眼地熱井供水，單井產量為75～160立方米／小時。羊八井地熱電廠

羊八井地熱溫泉第43頁/共86頁2023/4/1944/87潮汐發(fā)電示意圖

第44頁/共86頁2023/4/1945/87法國郎斯潮汐電站示意圖

法國朗斯潮汐電站

法國郎斯電站1967年建成，位于法國圣馬洛灣郎斯河口。一道750米長的大壩橫跨郎斯河。壩上是通行車輛的公路橋，壩下設置船閘、泄水閘和發(fā)電機房。郎斯潮汐電站機房中安裝有24臺雙向渦輪發(fā)電機，漲潮、落潮都能發(fā)電?？傃b機容量24萬千瓦，年發(fā)電量5億多度，輸入國家電網。第45頁/共86頁2023/4/1946/87

江廈潮汐電站是中國第一座雙向潮汐電站，位于浙江省溫嶺市樂清灣北端江廈港。1980年5月第一臺機組投產發(fā)電。電站裝有雙向貫流式機組6臺，總裝機容量3200干瓦，年發(fā)電量600萬度，可晝夜發(fā)電14～15小時

。規(guī)模僅次于法國郎斯潮汐電站、加拿大芬地灣安娜波利斯潮汐電站，居世界第三。第46頁/共86頁2023/4/1947/87三、變配電所變電所：是變換電壓、接受電能、分配電能的場所。區(qū)域變電所：電壓等級高，變壓器容量大，進出線回路數多，由大電網供電，高壓側電壓為330～750kV，全所停電后，將引起整個系統(tǒng)解列甚至瓦解；地區(qū)變電所：由發(fā)電廠或區(qū)域變電所供電，高壓側電壓為110～220kV，全所停電后，將使該地區(qū)中斷供電；終端變電所：是電網的末端變電所，主要由地區(qū)變電所供電，其高壓側為35～110kV，全所停電后，將使用戶中斷供電。配電所：只接受和分配電能，不變換電壓。升壓變電所：多建在發(fā)電廠內，電壓升高后，進行長距離輸送。降壓變電所：多設在用電區(qū)域，將高壓電能適當降低電壓后，對某地區(qū)或用戶供電。分為區(qū)域變電所、地區(qū)變電所和終端變電所等。第47頁/共86頁2023/4/1948/87

通常將220kV及以上的電力線路稱為輸電線路，110kV及以下的電力線路稱為配電線路。配電線路又分為高壓配電線路（110kV）、中壓配電線路（6～35kV）和低壓配電線路（380/220V）。地方電力網：電壓為110kV以下的電力網（如35kV、10kV等）區(qū)域電力網：電壓為110kV以上的電力網（如220kV）超高壓遠距離輸電網：電壓為330～500kV及以上的電力網110kV屬于地方網還是區(qū)域網，要視其在電力系統(tǒng)中的作用而定電力網：由不同電壓等級的輸電線路和變壓器組成，是把發(fā)電廠、變電所和電能用戶聯(lián)系起來的紐帶。可分為地方電力網、區(qū)域電力網及超高壓遠距離輸電網三種類型。四、輸送電網第48頁/共86頁2023/4/1949/87直流輸電應用場合：◆遠距離、大功率輸電及跨海輸電；◆聯(lián)系不同頻率或相同頻率而非同步運行的交流系統(tǒng)；◆限制短路電流；◆向長距離的大城市供電；傳輸方式有交流和直流兩種。電網的傳輸方式：優(yōu)點：具有線路投資少、不存在系統(tǒng)穩(wěn)定問題、調節(jié)快速、運行可靠等優(yōu)點

第49頁/共86頁2023/4/1950/872．工廠供配電系統(tǒng)：是指從電源線路進廠起到高低壓用電設備進線端止的整個電路系統(tǒng)。由總降壓變電所、高壓配電線路、車間變電所、低壓配電線路及用電設備組成。總降壓變電所：將35～110kV的供電電壓變換為6～10kV的高壓配電電壓，給廠區(qū)各車間變電所或高壓電動機供電。第50頁/共86頁2023/4/1951/87

車間變電所：將6～10kV的電壓降為380/220V，再通過車間低壓配電線路，給車間用電設備供電。配電線路：分為6-10KV廠內高壓配電線路和380/220V廠內低壓配電線路。車間變電所可分為：附設式變電所（1~4）車間內變電所（5）獨立變電所（7）露天變電所（6）地下變電所桿上變電所車間變電所的類型

第51頁/共86頁2023/4/1952/87第52頁/共86頁2023/4/1953/87供配電系統(tǒng)的基本要求在電能的供應、分配和使用中，不應發(fā)生人身事故和設備事故。應滿足電能用戶對供電可靠性的要求。供電系統(tǒng)的投資要少，運行費要低，并盡可能地節(jié)約電能和減少有色金屬消耗量?？煽績?yōu)質經濟應滿足電能用戶對電壓和頻率等質量要求。安全此外：要求靈活、方便且有冗余。第53頁/共86頁2023/4/1954/87

電力系統(tǒng)的電壓是有等級的，電力系統(tǒng)的額定電壓包括電力系統(tǒng)中各種發(fā)電、供電、用電設備的額定電壓。額定電壓：能使電氣設備長期運行時獲得最好經濟效果的電壓，由國家確定的，設備廠商必須遵守，銘牌上給出。當輸送功率S一定◆U越高，I越小，導線等載流體截面積越小，投資也越??；◆U越大，對設備絕緣要求也越高，變壓器、斷路器等設備的絕緣投資也越大。故：對一定輸送功率和輸送距離總會有一最合理的線路電壓，此時最經濟。第二節(jié)

電力系統(tǒng)額定電壓電壓分級原因：第54頁/共86頁2023/4/1955/87分類電網和用電設備額定電壓KV交流發(fā)電機額定線電壓KV變壓器額定電壓一次電壓KV二次電壓KV低壓0.220.230.220.230.380.40.380.4高壓33.153及3.153.15及3.366.36及6.36.3及6.61010.510及10.510.5及11—15.7515.75—35—3538.560—6066110—110121154—154169220—220242330—330363500—500525我國交流電網和電力設備的額定電壓第55頁/共86頁2023/4/1956/87電壓等級的選擇220kV及以上：用于大型電力系統(tǒng)的主干線。110kV：用于中小型電力系統(tǒng)的主干線。35kV：用于大型工業(yè)企業(yè)內部電力網。10kV：常用的高壓配電電壓，當6kV高壓用電設備較多時，也可考慮用6kV配電。3kV：僅限于工業(yè)企業(yè)內部采用。380/220V：工業(yè)企業(yè)內部的低壓配電電壓。第56頁/共86頁2023/4/1957/87

電網（線路）的額定電壓只能選用國家規(guī)定的額定電壓。它是確定各類電氣設備額定電壓的基本依據。

線路的額定電壓實際就是線路首末兩端電壓的平均值。1、電網（線路）的額定電壓2、用電設備的額定電壓

由于用電設備運行時要在線路中產生電壓損耗，沿線各用電設備的實際端電壓將不同。

為使各用電設備的電壓偏移差異不大，用電設備的額定電壓與同級電網（線路）的額定電壓相同。第57頁/共86頁2023/4/1958/873、發(fā)電機的額定電壓

同一電壓的線路一般允許的電壓偏差是±5%，即整個線路允許有10%的電壓損耗。

因此為了保證線路首端與末端的平均電壓在額定值，線路首端應比電網的額定電壓高5%，而發(fā)電機接在線路首端，所以規(guī)定發(fā)電機的額定電壓高于所供電網額定電壓5%目的：用以補償線路的電壓損失。

第58頁/共86頁2023/4/1959/874、電力變壓器的額定電壓變壓器的二次繞組對于用電設備而言，相當于供電設備。第一種情況比用電設備額定電壓高10%第二種情況比用電設備額定電壓高5%變壓器的一次繞組：相當于是用電設備，所以規(guī)定變壓器一次繞組的額定電壓與受電設備額定電壓相同。注意：但當變壓器一次繞組直接與發(fā)電機相連時，變壓器一次繞組的額定電壓與發(fā)電機額定電壓相等。其中5%用于補償變壓器滿載供電時，一、二次繞組上的電壓損失；另外5%用于補償線路上的電壓損失，因此適用于變壓器供電距離較長時的情況，用于35kV及以上線路。當變壓器供電距離較短時，可以不考慮線路上的電壓損失，只需要補償滿載時變壓器繞組上的電壓損失即可。第59頁/共86頁2023/4/1960/871、電網（線路）額定電壓UN

低壓380V,660V高壓（3），6，10，35，（66），110，220，（330），500kV2、用電設備的額定電壓，等于同級電網的額定電壓3、發(fā)電機的額定電壓：UN·GG=1.05UN

電力系統(tǒng)額定電壓的總結4、電壓變壓器的額定電壓（1）升壓變壓器：U1N=UN·G·G=1.05UN

；U2N=1.1UN

（2）降壓變壓器：U1N=UN

（一次側）

U2N=1.05UN

10kV及以下，線路較短時

U2N=1.1UN

35kV及以上，線路較長時第60頁/共86頁2023/4/1961/87~T1GT2110kV10kV6kVM發(fā)電機G的額定電壓：UN·G=1.05×10=10.5（kV）變壓器T1的額定電壓：U1N=10.5（kV）

U2N=1.1×110=121（kV）變壓器T1的變比為：10.5/121kV變壓器T2的額定電壓：U1N=110（kV）

U2N=1.05×6=6.3（kV）變壓器T2的變比為：110/6.3kV例

已知下圖所示系統(tǒng)中電網的額定電壓，試確定發(fā)電機和變壓器的額定電壓。變壓器T1的一次繞組與發(fā)電機直接相連，其一次側的額定電壓應與發(fā)電機的額定電壓相同變壓器T1的二次側供電距離較長，其額定電壓應比線路額定電壓高10%變壓器T2的二次側供電距離較短，可不考慮線路上的電壓損失第61頁/共86頁2023/4/1962/87

三相交流電系統(tǒng)的中性點是指星形聯(lián)結的變壓器或發(fā)電機的中性點。

中性點的運行方式涉及系統(tǒng)的電壓等級、絕緣水平、通訊干擾、接地保護劑保護整定等方面。

電力系統(tǒng)中性點有三種運行方式：中性點直接接地中性點不接地中性點經消弧線圈接地小接地電流系統(tǒng)大接地電流系統(tǒng)第三節(jié)電力系統(tǒng)的中性點運行方式第62頁/共86頁2023/4/1963/871中性點不接地運行假定條件：◆電路是三相對稱：電源、線路和負載均對稱；◆C為相對地之間的總分布電容。（1）系統(tǒng)正常時三相線電壓對稱三相相電壓對稱三相對地電容電流對稱故：正常時，虛擬接地點的總接地電流為0，中性點對地電壓也為0。第63頁/共86頁2023/4/1964/87（2）單相接地-A相接地電壓特征：A相對地電壓為0，中性點對地電壓不為0，為-UA；在數值上第64頁/共86頁2023/4/1965/87由相量圖可知：相位上:Ic超前UA90度；數值上：所以：◆中性點不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，線電壓不變，而非故障相對地電壓升高到原來相電壓的倍◆單相接地電流等于正常時單相對地電容電流的三倍。電流特征：第65頁/共86頁2023/4/1966/87

絕緣投資大。單相故障時，非故障相對地電壓升為相電壓的倍，為確保設備的絕緣安全，系統(tǒng)相對地絕緣按線電壓設計，中性點絕緣按相電壓設計。單相接地電流小于30A的3~10kV電力網；單相接地電流小于10A的35kV電力網。

運行可靠性高。發(fā)生單相故障時，電力網的線電壓仍然對稱，用戶的三相用電設備仍能照常運行一段時間,但運行時間不能太長，規(guī)定不超過2h，以免另一相又發(fā)生接地故障時形成兩相接地短路。優(yōu)點缺點適用范圍第66頁/共86頁2023/4/1967/872、中性點直接接地方式

特點：中性點始終保持零電位。發(fā)生接地時，形成單相短路。優(yōu)點

節(jié)約絕緣投資。發(fā)生單相短路時，非故障相對地電壓不變，電氣設備絕緣水平可按相電壓考慮。因此，我國110kV及以上的電力系統(tǒng)基本上都采用中性點直接接地的方式。中性點直接接地系統(tǒng)的電力系統(tǒng)示意圖第67頁/共86頁2023/4/1968/87針對缺點應采取的措施加裝自動重合閘裝置，以提高供電可靠性。適用范圍110kV及以上電網和380/220V電力網。說明：110kV及以上電網采用中性點直接接地方式是為了降低工程造價，而在380/220V低壓電網中是為了保證人身安全。缺點

供電可靠性不高。單相短路時，接地相短路電流很大，保護裝置迅速跳閘，因此系統(tǒng)不能繼續(xù)運行。第68頁/共86頁2023/4/1969/873、中性點經消弧線圈接地電力系統(tǒng)

當中性點不接地系統(tǒng)的單相接地電流超過規(guī)定值時，為了避免產生斷續(xù)電弧，引起過電壓和造成短路；減小接地電弧電流使電弧容易熄滅，中性點應經消弧線圈接地。當中性點經消弧線圈接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地時，流過接地點的電流是接地電容電流和流過消弧線圈的電感電流之相量和。由于超前90°，滯后90°，兩電流相抵后使流過接地點的電流減小。消弧線圈消弧線圈實際上就是鐵心可調的電抗線圈，安裝在中性點與地之間。

第69頁/共86頁2023/4/1970/87特點：運行可靠性高，但絕緣投資大。補償度與脫諧度消弧線圈的補償容量：適用范圍：單相接地電流大于30A的3~10kV電力網；單相接地電流大于10A的35kV電力網。補償度（調諧度）：

脫諧度：

在電力系統(tǒng)中一般采用過補償運行方式Why?消弧線圈的補償方式全補償:欠補償:過補償:實際上都采用過補償，以防止由全補償引起的電流諧振，損壞設備或欠補償由于部分線路斷開造成全補償。第70頁/共86頁2023/4/1971/87第四節(jié)

電能的質量指標衡量標準：電壓質量、頻率質量和供電可靠性等三項指標。1.4.1電壓電壓質量是以電壓偏離額定電壓的幅度、電壓波動與閃變和電壓波形來衡量。1.4.2頻率頻率的質量是以頻率偏差來衡量1.4.3供電可靠性供電可靠性用對用戶停電的時間及次數來衡量。另外：三相電壓或電流不對稱也是電能質量的重要指標之一。電能質量：指通過公用電網供給用戶端的交流電能的品質。第71頁/共86頁2023/4/1972/87

電網的電壓偏差過大時，不僅影響電力系統(tǒng)的正常運行，而且對用電設備的危害很大，如：電壓偏差的危害白熾燈：電壓低時，壽命延長，但發(fā)光效率降低，照度下降；電壓高時，發(fā)光效率增加，但使用壽命大大縮短。

，電壓低時，轉矩將急劇減小，電流由于電動機：增大，使電動機繞組絕緣過熱受損，縮短使用壽命。1）電壓質量指標--電壓偏差電壓偏差：指用電設備的實際電壓與額定電壓之差，用占額定電壓的百分數來表示第72頁/共86頁2023/4/1973/87我國目前規(guī)定供電電壓的允許偏差線路額定電壓UN

允許電壓偏差35KV及以上10KV及以下220V-低壓照明用戶±5%±7%＋7%、－10%2）電壓波動和閃變

電壓波動：指電網電壓短時、快速的變動，用電壓最大值與最小值之差對電網額定電壓的百分比表示，即第73頁/共86頁2023/4/1974/87電壓波動產生的原因：是由負荷急劇變動引起的。

閃變：指人眼對因電壓波動引起燈閃的一種主觀感覺，引起燈閃的電壓稱為閃變電壓。使電動機無法正常起動，引起同步電動機轉子振動；使某些電子設備無法正常工作；使照明燈發(fā)生明顯的閃爍現(xiàn)象等。電壓波動的危害額定電壓（kV）電壓波動允許值（δU%）10及以下2.535-1102.0220及以上1.6應用場合對照明要求δU10允許值較高的白熾燈負荷0.4（推薦值）一般性照明負荷0.6（推薦值）第74頁/共86頁2023/4/1975/873）波形--標準見課本波形的質量是以正弦電壓波形畸變率來衡量的。波形畸變的原因：理想情況的交流電壓波形為正弦波，但電力系統(tǒng)中有大功率可控硅整流、逆變裝置；感應爐、電弧焊；電磁元件；高頻斬波器等非線性元件，使電壓波形發(fā)生畸變。除基波外，還有各項諧波。變壓器和電動機的鐵芯損耗增加，引起局部過熱，同時振動和噪聲增大，縮短使用壽命；線路的功率損耗和電能損耗增加，并有可能使電力線路出現(xiàn)電壓諧振，產生過電壓，擊穿電氣設備的絕緣；電容器產生過負荷而影響其使用壽命；繼電保護及自動裝置產生誤動作；使計算電費用的感應式電能表的計量不準；對附近的通信線路產生信號干擾，使數據傳輸失真等。波形畸變的危害第75頁/共86頁2023/4/1976/87

我國工業(yè)標準電流頻率為50Hz。為提高生產效率，有時采用較高的頻率。電網低頻運行時，所有用戶的交流電動機轉速都將相應降低，因而許多工廠的產量和質量都將不同程度地受到影響，尤其是紡織、造紙行業(yè)。頻率對電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性影響很大，因而對頻率的要求比對電壓的要求嚴格得多，一般不得超過±0.5Hz，電網容量在300萬千瓦及以上者不得超過±0.2Hz，非正常運行時偏差在±1Hz。目前，頻率允許偏差都保持在0.1Hz以內。

頻率調整主要依靠發(fā)電廠。2、頻率第76頁/共86頁2023/4/1977/873、供電可靠性

為保證工廠企業(yè)正常生產，除保證電能質量外，還須保證可靠供電。供電可靠性：以對用戶停電的時間及次數來衡量。它常用供電可靠率Kre1表示，即實際供電時間與統(tǒng)計期全部時間的比值的百分數表示，

停電時間應包括：事故停電、計劃檢修停電及臨時性停電時間。Tw：統(tǒng)計期實際供電時間之和（h）；Tt為統(tǒng)計期全部時間（h）；Ts：統(tǒng)計期內停電時間之和（h）；ti為統(tǒng)計期內每次停電時間（h）。第77頁/共86頁2023/4/1978/87其他指標：三相不平衡

指三相系統(tǒng)中三相電壓（或電流）的不平衡程度，用電壓（或電流）負序分量有效值與正序分量有效值的百分比來表示，即使電動機產生一個反向轉矩，降低輸出轉矩，同時的總電流增大，繞組溫升增高，加速絕緣老化，縮短使用壽命。使變壓器的