第1章 電力系統(tǒng)的基本概念

第1章電力系統(tǒng)的根本概念本章提示1.1電力系統(tǒng)的組成和特點(diǎn)1.2電力系統(tǒng)的電壓等級(jí)降規(guī)定1.3電力系統(tǒng)的接線方式1.4電力線路的構(gòu)造小結(jié)本章提示電力系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)、電力網(wǎng)的根本概念；發(fā)電機(jī)、變壓器額定電壓確實(shí)定；架空線路的構(gòu)造，架空線路導(dǎo)線型號(hào)的表示法。1.1電力系統(tǒng)的組成和特點(diǎn)1.1.1電力系統(tǒng)的組成1.1.2電力系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)應(yīng)滿足的根本要求能源的分類(lèi)：一次能源:自然界存在的能源如:炭、石油、天然氣、水力等

1.1電力系統(tǒng)的組成和特點(diǎn)二次能源：由一次能源轉(zhuǎn)換而成如：電能1.1電力系統(tǒng)的組成和特點(diǎn)能源的轉(zhuǎn)換與傳輸：發(fā)電廠：把其他方式的能量轉(zhuǎn)換成電能變壓器：改動(dòng)電壓等級(jí)輸電線路：保送電能用電設(shè)備：把電能轉(zhuǎn)換成適宜用戶需求的其他方式的能量根本概念：1、電力系統(tǒng)2、電力網(wǎng)3、動(dòng)力系統(tǒng)1.1.1電力系統(tǒng)的組成電力網(wǎng)電力系統(tǒng)動(dòng)力系統(tǒng)動(dòng)力部分負(fù)荷發(fā)電機(jī)1.1.1電力系統(tǒng)的組成圖1.1動(dòng)力系統(tǒng)、電力系統(tǒng)和電力網(wǎng)的表示圖電力系統(tǒng)：把這些消費(fèi)、保送、分配和消費(fèi)電能的各種電氣設(shè)備銜接在一同而組成的整體稱(chēng)為電力系統(tǒng)，它包括從發(fā)電、變電、輸電、配電直到用電這樣一個(gè)全過(guò)程。動(dòng)力系統(tǒng):電力系統(tǒng)加上發(fā)電廠的動(dòng)力部分，就稱(chēng)為動(dòng)力系統(tǒng)。

1.1.1電力系統(tǒng)的組成火電廠的動(dòng)力部分包括汽輪機(jī)、鍋爐、供熱管道和熱用戶，水電廠的動(dòng)力部分包括水庫(kù)和水輪機(jī)，核電廠的動(dòng)力部分包括反響堆和汽輪機(jī)。電力網(wǎng)：電力系統(tǒng)中保送和分配電能的部分稱(chēng)為電力網(wǎng)，它包括升、降壓變壓器和各種電壓的輸電線路?？梢?jiàn)，電力系統(tǒng)是動(dòng)力系統(tǒng)的一部分，電力網(wǎng)又是電力系統(tǒng)的一部分。1、電力系統(tǒng)的特點(diǎn)〔1〕電能與國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)及人民日常生活關(guān)系親密

1.1.2電力系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)應(yīng)滿足的根本要求〔2〕電能不能大量?jī)?chǔ)存

〔3〕電力系統(tǒng)暫態(tài)過(guò)程非常短暫2、電力系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的根本要求〔1〕保證平安可靠的供電

1.1.2電力系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)應(yīng)滿足的根本要求〔2〕保證良好的電能質(zhì)量

〔3〕保證電力系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的經(jīng)濟(jì)性

(4)環(huán)?！?〕保證平安可靠的供電第一級(jí)負(fù)荷：對(duì)這一級(jí)負(fù)荷中斷供電將會(huì)呵斥人身事故、設(shè)備損壞、大量廢品，導(dǎo)致消費(fèi)次序長(zhǎng)期不能恢復(fù)，市政生活混亂。

1.1.2電力系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)應(yīng)滿足的根本要求第二級(jí)負(fù)荷：對(duì)這一級(jí)負(fù)荷中斷供電將呵斥大量減產(chǎn)，影響人民生活。

第三級(jí)負(fù)荷：不屬于第一、第二級(jí)，停電影響不大的其他負(fù)荷?！?〕保證良好的電能質(zhì)量1〕頻率fN=50±0.2Hz

1.1.2電力系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)應(yīng)滿足的根本要求2)電壓偏移不超越0.1UN

3〕波形1〕煤耗：發(fā)電廠消費(fèi)1KWh電能所耗費(fèi)的規(guī)范煤量。(3)保證電力系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的經(jīng)濟(jì)性1.1.2電力系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)應(yīng)滿足的根本要求2〕網(wǎng)損率：電力網(wǎng)中損耗的電量占向電力網(wǎng)供電量的百分比。

3〕廠用電率：發(fā)電廠自用電量占發(fā)電量的百分比。1.2.1電力系統(tǒng)的額定電壓1.2電力系統(tǒng)的電壓等級(jí)和規(guī)定1.2.2電力網(wǎng)電壓等級(jí)的選擇1、電力系統(tǒng)的額定電壓1.2.1電力系統(tǒng)的額定電壓2、電力網(wǎng)電壓等級(jí)的選擇1、網(wǎng)絡(luò)額定電壓電力線路的額定電壓和用電設(shè)備的額定電壓相等，這一電壓即稱(chēng)為電網(wǎng)的額定電壓。我國(guó)的網(wǎng)絡(luò)額定電壓有：3KV、6KV、10KV、35KV、60KV、110KV、220KV、330KV、500KV1.2.1電力系統(tǒng)的額定電壓2、發(fā)電機(jī)的額定電壓發(fā)電機(jī)的額定電壓比電網(wǎng)的額定電壓高5%。UN1.05UN1.0UN1.05UN0.95UN1.2.1電力系統(tǒng)的額定電壓變壓器的額定電壓一次繞組：1.0UN變壓器一次繞組直接與發(fā)電機(jī)聯(lián)接時(shí)，1.05UN1.2.1電力系統(tǒng)的額定電壓二次繞組：1.1UN內(nèi)阻抗小于7.5％的小型變壓器和供電間隔很短的變壓器，1.05UN例題1.1電力系統(tǒng)接線圖如圖1.2所示，圖中標(biāo)明了各級(jí)電力線路的額定電壓。試求發(fā)電機(jī)和變壓器繞組的額定電壓。圖1.2例1.1的附圖解：發(fā)電機(jī)G的額定電壓為10.5KV。變壓器T1:低壓側(cè)額定電壓為10.5KV,高壓側(cè)額定電壓為242KV；變壓器T2:高壓側(cè)額定電壓為220KV，中壓側(cè)額定電壓為121KV，低壓側(cè)額定電壓為38.5KV；變壓器T3:高壓側(cè)額定電壓為110KV,低壓側(cè)額定電壓為11KV；變壓器T4:高壓側(cè)額定電壓為35KV，低壓側(cè)額定電壓為6.6KV；變壓器T5:高壓側(cè)額定電壓為10.5KV,低壓側(cè)額定電壓為3.15KV。1.2.1電力系統(tǒng)的額定電壓討論：

前提：輸電間隔L一定保送功率P一定P+jQL1.2.2電力網(wǎng)電壓等級(jí)的選擇電壓等級(jí)高優(yōu)點(diǎn)：由于所以，導(dǎo)線截面小，節(jié)省有色金屬

缺陷：絕緣要求高，網(wǎng)絡(luò)投資添加1.2.2電力網(wǎng)電壓等級(jí)的選擇額定電壓

（KV）輸送容量（MW）輸送距離（Km）適用地區(qū)0.380.1以下0.6以下低壓動(dòng)力與三相照明30.1～1.01～3高壓電動(dòng)機(jī)60.1～1.24～15發(fā)電機(jī)電壓、高壓電動(dòng)機(jī)100.2～2.06～20配電線路、高壓電機(jī)352.0～1020～50縣級(jí)輸電網(wǎng)、用戶配電網(wǎng)11010～5050～150地區(qū)級(jí)輸電網(wǎng)、用戶配電網(wǎng)220100～500100～300省、區(qū)級(jí)輸電網(wǎng)330200～1000200～600省、區(qū)級(jí)輸電網(wǎng)、聯(lián)合系統(tǒng)輸電網(wǎng)5001000～1500150～850省、區(qū)級(jí)輸電網(wǎng)、聯(lián)合系統(tǒng)輸電網(wǎng)7502000～2500500以上聯(lián)合系統(tǒng)輸電網(wǎng)1.2.2電力網(wǎng)電壓等級(jí)的選擇表1.2各級(jí)電壓架空線路與保送容量、保送間隔的關(guān)系1.3電力系統(tǒng)的接線方式

1.3.1電力系統(tǒng)接線圖1.3.2電力系統(tǒng)的接線方式1、電力系統(tǒng)電氣結(jié)線圖圖中較詳?shù)乇硎境鲭娏ο到y(tǒng)各主要元件之間的電氣聯(lián)絡(luò)，但不能反映各發(fā)電廠、變電所的相對(duì)地理位置。1.3.1電力系統(tǒng)接線圖2、電力系統(tǒng)地理結(jié)線圖圖中各發(fā)電廠、變電所相對(duì)地理位置和線路途徑都按一定比例畫(huà)出，但各主要元件較詳細(xì)的電氣聯(lián)絡(luò)卻難以表示。1.3.1電力系統(tǒng)接線圖1、按供電可靠性分類(lèi)

1.3.2電力系統(tǒng)的接線方式〔1〕無(wú)備用結(jié)線任何一個(gè)變電站〔用戶〕都只能從一條線路獲得電能的電力網(wǎng)絡(luò)。有單回路放射式、干線式、鏈?zhǔn)?。無(wú)備用結(jié)線有備用結(jié)線優(yōu)點(diǎn)：結(jié)線簡(jiǎn)單、投資少、運(yùn)轉(zhuǎn)維護(hù)方便；缺陷：供電可靠性較低，當(dāng)干線式、鏈?zhǔn)骄€路長(zhǎng)時(shí)，末端電壓能夠偏低。單回路放射式單回路干線式單回路鏈?zhǔn)綗o(wú)備用結(jié)線1.3.2電力系統(tǒng)的接線方式〔2〕有備用結(jié)線任何一個(gè)變電站〔用戶〕可以從兩條及兩條以上的線路獲得電能的電力網(wǎng)絡(luò)。有:雙回路放射式、干線式、鏈?zhǔn)剑h(huán)形供電網(wǎng)絡(luò)，和兩端供電網(wǎng)絡(luò)。1.3.2電力系統(tǒng)的接線方式1〕雙回路放射式、干線式、鏈?zhǔn)絻?yōu)點(diǎn)：結(jié)線簡(jiǎn)單，運(yùn)轉(zhuǎn)方便，供電可靠性和電壓,質(zhì)量高。缺陷：設(shè)備投資大。雙回路放射式雙回路干線式雙回路鏈?zhǔn)?.3.2電力系統(tǒng)的接線方式2〕環(huán)形供電網(wǎng)優(yōu)點(diǎn)：供電可靠性高，投資少。缺陷：運(yùn)轉(zhuǎn)調(diào)度復(fù)雜；開(kāi)環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，某些線路能夠過(guò)負(fù)荷、某些負(fù)荷點(diǎn)電壓質(zhì)量不能滿足要求。環(huán)形供電網(wǎng)1.3.2電力系統(tǒng)的接線方式3〕兩端供電網(wǎng)優(yōu)點(diǎn)：供電可靠性高，投資少。缺陷：運(yùn)轉(zhuǎn)調(diào)度復(fù)雜。1.3.2電力系統(tǒng)的接線方式2、按負(fù)荷獲得電能的方向分類(lèi)〔1〕開(kāi)式網(wǎng)絡(luò)凡變電站〔用戶〕只能從一個(gè)方向獲得電能的網(wǎng)絡(luò)，叫做開(kāi)式網(wǎng)絡(luò)。有單、雙回路放射式、干線式和鏈?zhǔn)健?.3.2電力系統(tǒng)的接線方式〔2〕閉式網(wǎng)絡(luò)凡變電站〔用戶〕可以從兩個(gè)或兩個(gè)以上的方向獲得電能的網(wǎng)絡(luò)，叫做閉式網(wǎng)絡(luò)。有環(huán)形網(wǎng)絡(luò)、兩端供電網(wǎng)絡(luò)。對(duì)電力網(wǎng)絡(luò)接線方式的選擇，要思索以下幾個(gè)方面：〔1〕必需保證用戶供電的可靠性；

1.3.2電力系統(tǒng)的接線方式〔2〕必需能靈敏的順應(yīng)各種能夠的運(yùn)轉(zhuǎn)方式；

〔3〕應(yīng)力求節(jié)約設(shè)備資料，減少投資與運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用；

〔4〕應(yīng)保證在各種運(yùn)轉(zhuǎn)方式下運(yùn)轉(zhuǎn)人員能平安的操作。1.4電力線路的構(gòu)造

1.4.1架空線路的構(gòu)造1.4.2電纜線路的構(gòu)造1.4.1架空線路的構(gòu)造

架空線路由導(dǎo)線、避雷線〔又稱(chēng)架空地線〕、桿塔、絕緣子和金具等元件組成如圖1.6所示。圖1.6架空線路1、導(dǎo)線〔1〕作用：傳導(dǎo)電流，保送電能1.4.1架空線路的構(gòu)造〔2〕常用資料：銅、鋁、鋼、鋁合金〔3〕構(gòu)造：?jiǎn)喂蓪?dǎo)線、單金屬多股絞線、鋼芯鋁絞線、擴(kuò)徑導(dǎo)線、空心導(dǎo)線、分裂導(dǎo)線〔4〕型號(hào):LJ—35鋁絞線LGJ—185鋼芯鋁絞線LGJQ—300輕型鋼芯鋁絞線LGJJ—400加強(qiáng)型鋼芯鋁絞線鋼芯鋁絞線廣泛用于35KV及以上電壓線路為防止電暈和減小線路感抗，220KV以上線路常采用擴(kuò):徑導(dǎo)線、空心導(dǎo)線、分裂導(dǎo)線1.4.1架空線路的構(gòu)造圖1.7導(dǎo)線的斷面圖2、避雷線〔1〕作用維護(hù)導(dǎo)線不受直接雷擊〔2〕構(gòu)造架設(shè)在桿塔頂部常采用鋼絞線、鋁包鋼線1.4.1架空線路的構(gòu)造3、桿塔〔1〕作用支持導(dǎo)線和避雷線，并使之堅(jiān)持一定的平安間隔

1.4.1架空線路的構(gòu)造〔2〕分類(lèi)1〕按所用資料分類(lèi)木桿、鐵塔、鋼筋混凝土桿2〕按用途分類(lèi)直線桿塔、耐張桿塔、轉(zhuǎn)角桿塔、終端桿塔、換位桿塔圖1.8架空線路的一個(gè)耐張段1.4.1架空線路的構(gòu)造4、絕緣子〔2〕分類(lèi)針式絕緣子懸式絕緣子瓷橫擔(dān)等1.4.1架空線路的構(gòu)造〔1〕作用使導(dǎo)線與桿塔間堅(jiān)持絕緣針式絕緣子用于電壓不超越35KV線路上1.4.1架空線路的構(gòu)造圖1.10絕緣子懸式絕緣子用于電壓為35KV及以上線路上瓷橫擔(dān)用于35KV及以下線路上5、金具〔1〕作用起懸掛、耐張、固定、防震、銜接等作用1.4.1架空線路的構(gòu)造〔2〕分類(lèi)懸垂線夾、耐張線夾、接續(xù)金具、防震金具1、導(dǎo)體2、絕緣層3、包護(hù)層1.4.2電纜線路的構(gòu)造圖1.11常用電纜的構(gòu)造1、導(dǎo)體鋁或銅的單股或多股線，通常用多股線根據(jù)電纜中導(dǎo)體數(shù)目的不同，可分為單心、三心、四心電纜1.4.2電纜線路的構(gòu)造