電力系統(tǒng)工程樣本

第1章當(dāng)代電力系統(tǒng)1.1當(dāng)代電力系統(tǒng)特點(diǎn)1.1.1能源能源構(gòu)成如下。1.1.2電能效率電能是由一次能源轉(zhuǎn)換而成，電能以其以便性、傳播迅速性、無(wú)污染性使之成為無(wú)可代替二次能源。用電能代替其她能源，可以提高能源運(yùn)用率。例如，用電動(dòng)機(jī)代替柴油機(jī)可節(jié)能50%；用電氣機(jī)車代替蒸汽機(jī)車，效率可從8%上升到30%。美國(guó)一研究小組對(duì)20個(gè)部門350種產(chǎn)品進(jìn)行了記錄分析，成果如下。(1)用電比重每升高2%，單位產(chǎn)值能源消費(fèi)可減少18%。(2)用電率——電能占一次能源供應(yīng)比率：≥≤對(duì)84個(gè)國(guó)家記錄≥≤1.1.3電能生命周期特異性就普通商品而言，大都在經(jīng)歷了如圖1.1所示引入期、成長(zhǎng)期、成熟期和衰退期4個(gè)階段后自行消滅，被其她功能更多、性能更先進(jìn)新產(chǎn)品所代替。然而，電力卻是與眾不同商品。從1885年俄國(guó)人多里沃·多勃列沃列斯基在法蘭克福舉辦國(guó)際電工技術(shù)展覽會(huì)上展出三相交流輸電系統(tǒng)以來(lái)，電力工業(yè)經(jīng)歷著一代又一代技術(shù)革命而不斷煥發(fā)著青春，其生命周期似乎是無(wú)限擴(kuò)展，永無(wú)止境，如圖1.2所示。可以設(shè)想一下，有什么商品可以取代電力，像電力這樣如此便于能量轉(zhuǎn)換、輸送快捷、使用以便呢？答案是沒(méi)有！電力商品這種特異性決定著人們只能不斷地去進(jìn)行電力技術(shù)革命和電力管理體制改革，以適應(yīng)它生命周期無(wú)限擴(kuò)展性。

圖1.1普通產(chǎn)品生命周期圖1.2電能生命周期特異性1.1.4當(dāng)代電力系統(tǒng)發(fā)展特點(diǎn)1．大電網(wǎng)。有助于開發(fā)邊遠(yuǎn)地區(qū)水煤資源。有助于減少發(fā)電成本(可安裝大機(jī)組)。有助于錯(cuò)開地區(qū)時(shí)差，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)調(diào)度，減少負(fù)荷備用。有助于改進(jìn)電能質(zhì)量。例如，鋼廠150～200MW沖擊負(fù)荷會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生高次諧波，電氣化鐵路(兩相運(yùn)營(yíng))會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生負(fù)序電流。而電網(wǎng)規(guī)模越大，其容納高次諧波和負(fù)序電流能力就越強(qiáng)。2．大機(jī)組可節(jié)能降耗，減少單位建設(shè)成本。3．超高壓(1) 可提高線路輸送功率隨著電網(wǎng)規(guī)模擴(kuò)大，電力線路延長(zhǎng)，大容量輸電需要超高壓。即(1-1)式中：P——線路輸送有功功率(MW)；——線路額定電壓(kV)；X——線路電抗()；——送、受電端電壓相角差。330kV～750kV超高壓輸電線路輸送容量以大體接近于自然功率為宜。即(1-2)式中：P——線路輸送有功功率(MW)?！€路輸送自然功率(MW)。所謂自然功率，是指線路阻抗為波阻抗，即“無(wú)損耗”傳播時(shí)，線路所輸送有功功率?！€路額定電壓(kV)?！€路波阻抗。對(duì)于長(zhǎng)線路或分布參數(shù)線路，由于，可假設(shè)線路上沒(méi)有有功功率損耗。而對(duì)于這種“無(wú)損耗”線路，其特性阻抗呈純電抗性，謂之波阻抗。=(1-3)當(dāng)線路輸送有功負(fù)荷為時(shí)，由于線路無(wú)功損耗正好等于其充電功率，因而完全補(bǔ)償，從而使全線路各點(diǎn)電壓及電流大小一致，線路任一點(diǎn)功率因數(shù)都同樣，實(shí)現(xiàn)無(wú)損耗傳播。從式(1-1)可看出，要提高線路輸送容量，可采用分裂導(dǎo)線減少波阻抗。電力線路波阻抗變動(dòng)幅值不大，單導(dǎo)線架空線路約為385～415；兩分裂導(dǎo)線約為285～305；三分裂導(dǎo)線約為275～285；四分裂導(dǎo)線約為255～265；電纜線路則小得多，僅為30～50。如果220kV線路采用單導(dǎo)線，波阻抗為400，則為120MW；500kV線路若采用四分裂導(dǎo)線，波阻抗為260，則為1000MW。在實(shí)際運(yùn)營(yíng)中，輸送功率P決定于線路長(zhǎng)短、無(wú)功損耗及導(dǎo)線發(fā)熱條件，可通過(guò)電容器或電抗器補(bǔ)償作恰當(dāng)調(diào)節(jié)。國(guó)內(nèi)：短線路P=(3～5)長(zhǎng)線路P=(1～1.2)德國(guó)：L(線路長(zhǎng)度)=500km，P=L=300km，P=1.5L=150km，P=2.0L＜150km，P=

4.0美國(guó)：354kV線路經(jīng)濟(jì)輸送功率為600MW500kV線路經(jīng)濟(jì)輸送功率為950MW765kV線路經(jīng)濟(jì)輸送功率為1900～3000MW從式(1-1)可看出，要提高線路輸送容量，需提高輸電電壓。表1.1所示為以110kV線路為基本電壓升高與輸送功率倍比關(guān)系。表1.1國(guó)內(nèi)電力線路輸送功率與電壓級(jí)別近似計(jì)算關(guān)系(電壓)110kV220kV330kV500kV(功率)30MW30×22=120MW30×32=270MW30×52=750MW(2) 節(jié)約輸電線路走廊例如美國(guó)765kV輸電走廊寬60m，可輸送3000MW功率，而345kV輸電走廊寬45m，只能輸送600MW功率。1條765kV輸電線路輸電容量相稱于5條345kV輸電線路輸電容量。輸送相似容量時(shí)，前者走廊占用寬度只有后者26.7%。4．高度自動(dòng)化集測(cè)量、控制、信號(hào)、保護(hù)于一體，向小型化、集中化、自適應(yīng)和自調(diào)節(jié)方向發(fā)展。

1.1.5現(xiàn)行電壓級(jí)別國(guó)內(nèi)現(xiàn)行電壓級(jí)別如表1.2所示。表1.2國(guó)內(nèi)現(xiàn)行電壓級(jí)別單位：kV低壓高壓超高壓0.4161035601102203305007501000(籌建中)其她某些國(guó)家電壓級(jí)別如表1.3所示。表1.3某些國(guó)家現(xiàn)行電壓級(jí)別單位：kV國(guó)名電壓等級(jí)美國(guó)500/230/115765/345/133俄羅斯500/220/1101150/750/330/110日本500/275/154法國(guó)380/225/90～150中華人民共和國(guó)500/220/110(60)(750)/330/1101.2對(duì)當(dāng)代電力系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)基本規(guī)定1.2.1電能商品特性電能作為商品，既有它普通商品屬性，又有它特殊性和公用性。作為普通商品屬性，電能在市場(chǎng)交易中，必然與其她商品同樣，要服從價(jià)值規(guī)律，按照等價(jià)互換原則，公平、公正地進(jìn)行。電能與普通商品不同之處在于：一方面，電力行業(yè)是公用性服務(wù)行業(yè)，中斷供電或電力供應(yīng)局限性會(huì)給國(guó)民經(jīng)濟(jì)和廣大顧客導(dǎo)致巨大損失。因而，實(shí)行電力市場(chǎng)化，必要以安全、可靠供電為前提，除保持電力供需平衡外，還必要留有足夠發(fā)電備用容量。另一方面，電力產(chǎn)、供、銷同步進(jìn)行，瞬間完畢(電能從一處輸送至另一處所需時(shí)間以～s計(jì))，這就需要信息反饋迅速，市場(chǎng)預(yù)測(cè)精確，電網(wǎng)調(diào)度統(tǒng)一。再者，電力是看不見、摸不著商品，不能像其她有形商品同樣，買主可以一邊觀測(cè)商品，一邊向賣主討價(jià)還價(jià)，現(xiàn)買現(xiàn)賣，這就規(guī)定電力交易具備提前性，規(guī)定電力市場(chǎng)情報(bào)公開，透明度高，對(duì)所有買者和賣者真正做到公平、公正和公開。電能作為商品，它市場(chǎng)供應(yīng)除受電價(jià)、發(fā)電成本(含燃料費(fèi)、水費(fèi)、材料費(fèi)、人工工資、基本折舊、修理費(fèi)、管理費(fèi)等)影響外，還受輸電服務(wù)費(fèi)、投資利潤(rùn)T等影響，用表達(dá)電力供應(yīng)，其函數(shù)關(guān)系可表達(dá)為：(1-4)電力需求是電價(jià)、國(guó)民收入、季節(jié)氣候、物價(jià)指數(shù)等函數(shù)，用公式表達(dá)為：(1-5)世界各國(guó)歷史記錄資料表白，國(guó)民收入(或國(guó)民生產(chǎn)總值)和電力消費(fèi)之間有一定有關(guān)關(guān)系，普通是電力消費(fèi)增長(zhǎng)速度快于國(guó)民收入增長(zhǎng)速度，這種規(guī)律稱為電力工業(yè)超前發(fā)展規(guī)律。在若干年時(shí)期內(nèi)，電力消費(fèi)平均年增長(zhǎng)率與國(guó)民收入平均年增長(zhǎng)率之比，稱為電力彈性系數(shù)，用公式表達(dá)為：(1-6)式中：——電力彈性系數(shù)；——用電量年均增長(zhǎng)率；——國(guó)民收入或國(guó)民生產(chǎn)總值年均增長(zhǎng)率；、——計(jì)算期末、期初用電量，單位為kWh；、——計(jì)算期末、期初國(guó)民收入。電能在短期內(nèi)需求價(jià)格缺少?gòu)椥裕陂L(zhǎng)期內(nèi)需求價(jià)格是富有彈性。在電力市場(chǎng)中實(shí)時(shí)交易階段，為調(diào)節(jié)負(fù)荷供需平衡，可人為地將需求價(jià)格彈性地進(jìn)行調(diào)節(jié)。1.2.2對(duì)當(dāng)代電力系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)基本規(guī)定依照電能生產(chǎn)、輸送、消費(fèi)同步性，交易提前性以及不能大量?jī)?chǔ)存特殊性和電網(wǎng)不可分割、交易調(diào)度統(tǒng)一性等特點(diǎn)，當(dāng)代電力系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)必要達(dá)到如下3點(diǎn)規(guī)定。1．可靠持續(xù)供電持續(xù)、安全、可靠地供電是國(guó)民經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定、迅速發(fā)展與人民生活安全、幸福保障。由于電力系統(tǒng)事故難以絕對(duì)避免，電力負(fù)荷瞬變性隨時(shí)存在，要長(zhǎng)期保證所有電力顧客絕對(duì)可靠供電是相稱困難。為此，可按供電可靠性規(guī)定將電力負(fù)荷進(jìn)行分級(jí)管理和調(diào)度。在國(guó)內(nèi)，普通按民用建筑電力負(fù)荷與工業(yè)電力負(fù)荷而分為一級(jí)、二級(jí)和三級(jí)負(fù)荷。(1) 民用建筑物電力負(fù)荷分級(jí)一級(jí)負(fù)荷：因中斷供電能導(dǎo)致重大政治影響建筑物和因中斷供電能導(dǎo)致人員傷亡建筑物，如人民大會(huì)堂、大型體育館、重要賓館、醫(yī)院手術(shù)室。二級(jí)負(fù)荷：因中斷供電能導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)上較大損失建筑物和因中斷供電能導(dǎo)致秩序混亂重要公共建筑物，如某些實(shí)驗(yàn)室、大型影劇院、大型商場(chǎng)。三級(jí)負(fù)荷：停電導(dǎo)致影響和損失不大普通建筑物。民用建筑中慣用用電設(shè)備及部位負(fù)荷分級(jí)見表1.4。

表1.4慣用民用用電設(shè)備負(fù)荷級(jí)別序號(hào)建筑類別建筑物名稱用電設(shè)備及部位名稱負(fù)荷級(jí)別1住宅建筑高層普通住宅客梯電力，樓梯照明二級(jí)2宿舍建筑高層宿舍客梯電力，重要通道照明二級(jí)3旅館建筑一、二級(jí)旅游賓館經(jīng)營(yíng)管理用電子計(jì)算機(jī)及其外部設(shè)備電源，宴會(huì)廳電聲、新聞?wù)障?、錄像電源，宴?huì)廳、餐廳、娛樂(lè)廳、高檔客房、廚房、重要通道照明，某些客梯電力，廚房某些電力一級(jí)別的客梯電力，普通客房照明二級(jí)高層普通建筑客梯電力，重要通道照明二級(jí)4辦公建筑省、市、自治區(qū)及部級(jí)辦公樓客梯主力，重要辦公室、會(huì)議室、總值班室、檔案室及重要通道照明一級(jí)銀行重要業(yè)務(wù)用電子計(jì)算機(jī)及其外部設(shè)備電源，防盜信號(hào)電源一級(jí)客梯主力二級(jí)5教學(xué)建筑高等學(xué)校教學(xué)樓客梯主力，重要通道照明二級(jí)高等學(xué)校重要實(shí)驗(yàn)室一級(jí)6科教建筑科研院所重要實(shí)驗(yàn)室一級(jí)市(地區(qū))級(jí)及以上氣象臺(tái)重要業(yè)圖及預(yù)報(bào)照明一級(jí)客梯電力二級(jí)計(jì)算中心重要業(yè)務(wù)用電子計(jì)算機(jī)及其外部設(shè)備電源一級(jí)客梯電力二級(jí)7文娛建筑大型劇院舞臺(tái)、賓客室、演員化妝室照明，電聲、廣播及電視轉(zhuǎn)播、新聞?wù)障嚯娫匆患?jí)8博覽建筑省、市、自治區(qū)級(jí)及以上博物館、博覽館貴重展品展室照明，防盜信號(hào)電源一級(jí)商品展覽用電二級(jí)9體育建筑省、市、自治區(qū)級(jí)及以上體育館、體育場(chǎng)比賽廳(場(chǎng))、主席臺(tái)、賓客室、接待室、廣場(chǎng)照明，計(jì)時(shí)計(jì)分、電聲、廣播及電視傳播、新聞?wù)障嚯娫匆患?jí)10醫(yī)療建筑縣(區(qū))級(jí)及以上醫(yī)院手術(shù)室、分娩室、嬰兒室、急診室、監(jiān)護(hù)病房、高壓氧倉(cāng)、病理切片分析、區(qū)域性中心血庫(kù)電力及照明一級(jí)細(xì)菌培養(yǎng)、電子顯微鏡、電子計(jì)算機(jī)X線斷層掃描裝置、放射性同位素加速器電源，客梯電力二級(jí)

11商業(yè)倉(cāng)庫(kù)建筑冷庫(kù)大型冷庫(kù)、有特殊規(guī)定冷庫(kù)一臺(tái)氨壓縮機(jī)及其附屬設(shè)備電力，電梯電力，庫(kù)內(nèi)照明二級(jí)

續(xù)表序號(hào)建筑類別建筑物名稱用電設(shè)備及部位名稱負(fù)荷級(jí)別12商業(yè)建筑省轄市及以上重點(diǎn)百貨大樓營(yíng)業(yè)廳某些照明一級(jí)自動(dòng)扶梯電力二級(jí)13司法建筑監(jiān)獄警衛(wèi)照明一級(jí)14公用附屬建筑區(qū)域采暖鍋爐房二級(jí)15一類高層建筑高層建筑消防設(shè)施消防控制室、消防水泵、消防電梯、防煙排煙設(shè)施、水災(zāi)自動(dòng)報(bào)警、自動(dòng)滅水裝置、水災(zāi)事故照明、疏散批示標(biāo)志和電梯防火門窗、閥門等消防用電一級(jí)16二類高層建筑二級(jí)(2) 工業(yè)電力負(fù)荷分級(jí)一級(jí)負(fù)荷：因中斷供電能導(dǎo)致人身傷亡和導(dǎo)致國(guó)民經(jīng)濟(jì)重大損失電力負(fù)荷(如重大設(shè)備損壞、重大產(chǎn)品報(bào)廢、國(guó)民經(jīng)濟(jì)中重點(diǎn)公司持續(xù)生產(chǎn)過(guò)程被打亂，需要長(zhǎng)時(shí)間才干恢復(fù)，以及破壞重要交通樞紐、重要通信設(shè)施等)。二級(jí)負(fù)荷：因中斷供電能導(dǎo)致國(guó)民經(jīng)濟(jì)較大損失電力負(fù)荷(如重要設(shè)備損壞、大量產(chǎn)品報(bào)廢、持續(xù)生產(chǎn)過(guò)程被打亂需較長(zhǎng)時(shí)間才干恢復(fù)、重點(diǎn)公司大量減產(chǎn)等)。三級(jí)負(fù)荷：即為不屬于一級(jí)和二級(jí)負(fù)荷者。工業(yè)建筑中慣用用電設(shè)備負(fù)荷級(jí)別參見表1.5。(3) 各級(jí)電力負(fù)荷對(duì)電力規(guī)定一級(jí)負(fù)荷：應(yīng)有兩個(gè)以上獨(dú)立電源供電。獨(dú)立電源是指在若干電源中任一電源發(fā)生故障或因檢修停電時(shí)，不影響其她電源繼續(xù)供電。對(duì)有特殊規(guī)定一級(jí)負(fù)荷，為保證供電絕對(duì)可靠，獨(dú)立電源應(yīng)來(lái)自不同地點(diǎn)。二級(jí)負(fù)荷：普通采用雙回路供電，即采用兩條線路供電。若條件不容許，可采用10kV及10kV如下專用架空線供電。與否設(shè)立備用電源應(yīng)作經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較，若中斷供電所導(dǎo)致?lián)p失不不大于設(shè)立備用電源費(fèi)用，則應(yīng)設(shè)立備用電源。否則容許采用一種獨(dú)立電源。三級(jí)負(fù)荷：對(duì)供電無(wú)特殊規(guī)定。在不增長(zhǎng)投資狀況下，應(yīng)盡量提高供電可靠性。表1.5慣用工業(yè)用電設(shè)備負(fù)荷級(jí)別序號(hào)廠房或車間名稱用電設(shè)備名稱負(fù)荷級(jí)別備注1熱煤氣站鼓風(fēng)機(jī)、發(fā)生爐傳動(dòng)機(jī)構(gòu)二級(jí)2冷煤氣站鼓風(fēng)機(jī)、排送機(jī)、冷卻通風(fēng)機(jī)、發(fā)生爐轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、中央儀表室計(jì)量屏、冷卻塔電扇、高壓整流器、雙皮帶系統(tǒng)機(jī)械化輸煤系統(tǒng)二級(jí)3部定重點(diǎn)公司中總蒸汽量超過(guò)10t/h鍋爐房給水泵、軟化水泵、鼓風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、二次鼓風(fēng)機(jī)、爐排機(jī)構(gòu)二級(jí)

續(xù)表序號(hào)廠房或車間名稱用電設(shè)備名稱負(fù)荷級(jí)別備注4部定重點(diǎn)公司中總壓縮空氣站壓縮機(jī)、獨(dú)立勵(lì)磁機(jī)二級(jí)5鑄鋼車間平爐氣化冷卻水泵、平爐循環(huán)冷卻水泵、平爐加料起重機(jī)、平爐所用75t及以上澆鑄起重機(jī)、平爐鼓風(fēng)機(jī)、平爐用其她用電設(shè)備(換向機(jī)構(gòu)、爐門卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)、計(jì)器屏)，5t、10t電弧煉鋼爐低壓用電設(shè)備(升降機(jī)構(gòu)、傾爐機(jī)構(gòu))及其澆鑄起重機(jī)二級(jí)6鑄鐵車間30t及以上澆鑄起重機(jī)、部定重點(diǎn)公司沖天爐鼓風(fēng)爐二級(jí)7熱解決車間井式爐專用淬火起重機(jī)、井式爐油槽油泵二級(jí)8300t及如下水壓機(jī)車間鍛造專用設(shè)備：起重機(jī)、水壓機(jī)、高壓水泵二級(jí)9水泵房供二級(jí)負(fù)荷用電設(shè)備水泵二級(jí)10大型電機(jī)實(shí)驗(yàn)室重要機(jī)組、輔助機(jī)組二級(jí)及以上發(fā)電機(jī)實(shí)驗(yàn)站11剛玉冶煉車間剛玉冶煉電爐變壓器、低壓用電設(shè)備(循環(huán)冷卻水泵、提高機(jī)構(gòu)、電爐傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu))二級(jí)12磨具成型車間隧道窯鼓風(fēng)機(jī)、卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)二級(jí)13油漆樹酯車間反映釜及其供熱鍋爐二級(jí)2500l及以上14層壓制品車間壓機(jī)及其供熱鍋爐二級(jí)15動(dòng)平衡實(shí)驗(yàn)站動(dòng)平衡實(shí)驗(yàn)裝置潤(rùn)滑油系統(tǒng)二級(jí)16線纜車間熔煉爐冷卻水泵、鼓風(fēng)機(jī)、連鑄機(jī)冷卻水泵及潤(rùn)滑泵壓鉛機(jī)、壓鉛機(jī)熔化爐、高壓水泵、水壓機(jī)交聯(lián)聚乙烯加工設(shè)備擠壓交聯(lián)、冷卻、收線用電設(shè)備漆包機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、鼓風(fēng)機(jī)、漆泵干燥浸油缸持續(xù)電加熱、真空泵、液壓泵二級(jí)17焙燒車間隧道窯鼓風(fēng)機(jī)、排風(fēng)機(jī)、窖車推動(dòng)機(jī)、窖門關(guān)閉機(jī)構(gòu)油加熱器、油泵及其供熱鍋爐二級(jí)

對(duì)這三級(jí)負(fù)荷，可通過(guò)電價(jià)作杠桿和需求作管理來(lái)進(jìn)行科學(xué)管理和合理調(diào)度。供電可靠性高負(fù)荷電價(jià)高，供電可靠性低負(fù)荷電價(jià)低。第三級(jí)負(fù)荷可在用電高峰時(shí)讓電給一、二級(jí)負(fù)荷而獲得一定停電補(bǔ)償費(fèi)用。2．良好電能質(zhì)量電能質(zhì)量包括頻率質(zhì)量、波形質(zhì)量和電壓質(zhì)量。(1) 頻率質(zhì)量國(guó)內(nèi)頻率為工頻50Hz。美國(guó)等某些國(guó)家頻率為60Hz。國(guó)內(nèi)規(guī)定容許頻率偏移為～0.5)Hz。(2) 波形質(zhì)量在國(guó)內(nèi)，波形質(zhì)量是以正弦波畸變率與否超過(guò)給定值來(lái)衡量。所謂正弦波畸變率是指各次諧波有效值平方和方根值與正弦波有效值比例。為保證波形質(zhì)量，必要限制或消除各種非線性諧波源，如限制或?yàn)V除電氣化線路、換流裝置、電熱電爐等非線性負(fù)荷向系統(tǒng)注入諧波電流。(3) 電壓質(zhì)量能使電力設(shè)備正常工作電壓叫額定電壓()。各種電力設(shè)備在額定電壓下運(yùn)營(yíng)時(shí)，其技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)可以達(dá)到最優(yōu)。國(guó)內(nèi)規(guī)定電網(wǎng)額定電壓如表1.2所示，某些國(guó)家現(xiàn)行額定電壓級(jí)別見表1.3。由于用電設(shè)備容許電壓偏移為，電力網(wǎng)電壓損失不得不不大于10%，這就規(guī)定線路始端電壓為額定值105%，以使其末端電壓不低于額定值95%。發(fā)電機(jī)往往接于線路始額定電壓高5%，變壓器二次側(cè)額定電壓應(yīng)較線路額定電壓高10%。送電線路電壓分布如圖1.3所示。帶載調(diào)壓變壓器高壓繞組上具備變化變壓比分接頭，可依照電網(wǎng)電壓損失大小及顧客實(shí)際電壓規(guī)定而進(jìn)行電壓調(diào)節(jié)。圖1.3輸電線路電壓分布圖3．經(jīng)濟(jì)靈活運(yùn)營(yíng)電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)營(yíng)目的是在保證安全優(yōu)質(zhì)供電條件下，盡量減少供電能耗與供電成本。這重要通過(guò)合理優(yōu)化功率通量計(jì)算、改進(jìn)運(yùn)營(yíng)方式等以減少線損，通過(guò)競(jìng)價(jià)交易與經(jīng)濟(jì)調(diào)度以實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)購(gòu)電費(fèi)用最省，以充分運(yùn)用水能、減少棄水，使效率高機(jī)組多發(fā)電、效率低機(jī)組少發(fā)電，達(dá)到全網(wǎng)資源優(yōu)化配備目。1.3當(dāng)代電力系統(tǒng)構(gòu)成如圖1.4所示由生產(chǎn)、輸送、分派、消費(fèi)電能發(fā)電機(jī)、變壓器、電力線路及各種用電設(shè)備構(gòu)成統(tǒng)一整體，稱為電力系統(tǒng)。圖1.4包括發(fā)電、輸電、配電、顧客電力系統(tǒng)示意電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)接線如圖1.5所示。圖1.5電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)接線1.3.1電力系統(tǒng)構(gòu)成1．電力系統(tǒng)要素電廠(powerstation)、輸電線路(transmissionline)、變電站(substation)、開關(guān)站(switchingstation)、配電網(wǎng)絡(luò)(distributionnetwork)、發(fā)電機(jī)(generator)、變壓器(transformer)、開關(guān)(switcher)、斷路器(circuitbreaker)、架空線(overheadtransmissionline)、電纜(cable)、測(cè)量?jī)x器(measuringdevice)、保護(hù)設(shè)備(protectivedevice)、控制系統(tǒng)(controlsystem)。

2．大都市與周邊電力系統(tǒng)大都市與周邊電力系統(tǒng)如圖1.6所示。圖1.6大都市與周邊電力系統(tǒng)3．電力系統(tǒng)結(jié)線方式電力系統(tǒng)地理接線圖如圖1.7所示。圖1.7電力系統(tǒng)地理接線無(wú)備用接線方式如圖1.8所示。圖1.8無(wú)備用接線方式有備用接線方式如圖1.9所示。圖1.9有備用接線方式

4．都市中壓電網(wǎng)接線模式10kV配電網(wǎng)慣用接線模式如圖1.10所示。圖1.10都市中壓電網(wǎng)接線模式1.3.2發(fā)電廠1．按能源分類(1) 火力發(fā)電廠凝汽式電廠：能源運(yùn)用效率()為30%～40%。若裝機(jī)50萬(wàn)千瓦，燒發(fā)熱值為25120.8KJ/kg煤，需建單線鐵路運(yùn)煤。燒發(fā)熱值為12560.4KJ/kg煤，需建復(fù)線鐵路運(yùn)煤。熱電廠：能源運(yùn)用效率()為60%～70%，可發(fā)電兼供熱，將汽輪機(jī)中一某些做過(guò)功蒸汽從中間抽出來(lái)供應(yīng)顧客，因此效率比凝汽式電廠高。(2) 水力發(fā)電廠國(guó)內(nèi)水力資源儲(chǔ)量是6.8億千瓦(680GW)，可供開發(fā)為3.7億千瓦(370GW)。水電廠出力與水流量與落差乘積成正比。依照取水方式，可分為：壩后式(運(yùn)用落差發(fā)電)。電廠建在壩背面(例如湖南柘溪電廠，壩高78m；長(zhǎng)江三峽電廠，壩高176m)。河床式(或稱涇流式，廠房和擋水壩連成一體，壩較低)。運(yùn)用水流量和流速發(fā)電，例如湖北省葛洲壩電廠。引水式。由引水渠道導(dǎo)致水頭，運(yùn)用地形提高落差。抽水蓄能式(例如北京十三陵抽水蓄能電廠)。運(yùn)用用電負(fù)荷低谷時(shí)剩余電力，使水輪機(jī)以水泵方式工作，將下游水抽到高水位蓄水池內(nèi)，再在用電高峰時(shí)從蓄水池往下游放水發(fā)電。作負(fù)荷高峰用。(3) 核電運(yùn)用核裂變或核聚變所產(chǎn)生巨大熱能，再按火電廠方式發(fā)電。核電子“鍋爐”是原子核反映堆。核裂變：1kg鈾235≈2700tCE(噸標(biāo)煤)；核聚變(氘、氚聚變轉(zhuǎn)化成氦)：1kL氘=20000tCE(噸標(biāo)煤)。(4) 其她電廠：運(yùn)用風(fēng)力、太陽(yáng)能、潮汐、地?zé)岬劝l(fā)電。2．按在系統(tǒng)中地位和作用分類按在系統(tǒng)中地位可分為主力、地區(qū)和公司自備電廠。主力電廠：100萬(wàn)千瓦以上電廠，接入330kV以上電網(wǎng)。地區(qū)電廠：中小型電廠，接入110～220kV電網(wǎng)。公司自備電廠：例如湖南省冷江鋼廠，裝機(jī)3000kW×2(運(yùn)用焦?fàn)t廢氣發(fā)電)，資江氮肥廠，裝機(jī)kW×6(運(yùn)用余熱發(fā)電)。按在系統(tǒng)中作用可分為基荷、腰荷和峰荷電廠，如圖1.11所示。圖1.11基荷、腰荷和峰荷電廠一年中，無(wú)調(diào)節(jié)水電廠——承擔(dān)基荷發(fā)電；年調(diào)節(jié)水電廠——豐水期承擔(dān)基荷，枯水期承擔(dān)峰荷發(fā)電；熱電廠——冬季承擔(dān)基荷發(fā)電；凝汽式電廠——承擔(dān)基荷或腰荷發(fā)電；核電廠——承擔(dān)基荷發(fā)電。1.3.3變電所變電所是聯(lián)系發(fā)電廠和顧客中間環(huán)節(jié)，起著變換和分派電能作用。按在電力系統(tǒng)中地位和作用，可分為：樞紐變電所、中間變電所(可包括開閉所)、地區(qū)變電所和終端變電所，如圖1.5所示。樞紐變電所：處在系統(tǒng)樞紐點(diǎn)，連結(jié)電力系統(tǒng)超高壓和高壓幾種某些，樞紐變電所一旦停電，將引起系統(tǒng)解列，甚至癱瘓。開閉所：開閉所是為提高系統(tǒng)穩(wěn)定性規(guī)定而設(shè)立，其重要作用是將長(zhǎng)距離輸電線路分段，以減少工頻過(guò)電壓，減少線路故障影響面和提高系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)穩(wěn)定度，并可設(shè)立串聯(lián)補(bǔ)償裝置，以提高供電能力和送電質(zhì)量。開閉所設(shè)立地點(diǎn)：長(zhǎng)距離干線中段、1/3或2/3處。若與中間變電所合并，可節(jié)約投資。中間變電所(區(qū)域變電所)：中間變電所普通匯集2～3個(gè)電源，高壓母線重要供系統(tǒng)互換功率，同步又降壓供應(yīng)本地用電。普通從超高壓重要環(huán)狀線路或次要干線上T接引入，所址接近線路T接處。中間變電所若停電，將引起區(qū)域電網(wǎng)解列。地區(qū)變電所：對(duì)地區(qū)供電，是一種地區(qū)重要變電所。終端變電所：所址接近負(fù)荷點(diǎn)，降壓后直接向顧客供電。1.3.4電力輸送設(shè)備1．輸電鐵塔輸電鐵塔如圖1.12所示。圖1.12輸電鐵塔構(gòu)成2．絕緣子——支持導(dǎo)線絕緣物可由陶瓷、玻璃、硅橡膠等材料制成絕緣子。一片原則絕緣子，可承受4～10kV電壓，電壓級(jí)別越高，絕緣子串絕緣子片數(shù)越多，如圖1.13所示。圖1.13懸垂絕緣子串使用

3．電力線運(yùn)用電流集膚效應(yīng)通過(guò)度裂導(dǎo)線減少波阻抗，可將220kV以上導(dǎo)線做成2分裂、4分裂、8分裂、16分裂等，電壓越高，載流量越大，分裂股數(shù)越多，如圖1.14所示。圖1.14電力線構(gòu)成為增長(zhǎng)耐拉力，電力線普通采用鋼芯多股線構(gòu)造，如鋼芯鋁絞線ACSR(AlminiumConductorSteelReinforced)。4．架空地線光纖復(fù)合架空地線，例如OPGW(Compositefiber-OpicGroundWire)，外部鋼芯鋁線作為避雷線，內(nèi)部鋁管通過(guò)光纜作信息電纜使用。5．變壓器(T)(1) 雙繞組變壓器(見圖1.15)圖1.15變壓器原理圖雙繞組變壓器計(jì)算公式如下：(1-7)式中：——一次側(cè)電壓(V或kV)；——一次側(cè)電壓(V或kV)；——二次側(cè)繞組匝數(shù)；——二次側(cè)繞組匝數(shù)。(1-8)(1-9)式中：——視在功率(VA、kVA或MVA)；——有功功率(W、kW或MW)；——無(wú)功功率(var、kvar或Mvar)；——線電流(A或kA)；——線電壓(V或kV)；——阻抗角，又稱功率因數(shù)角。(2) 三繞組變壓器三繞組變壓器構(gòu)造如圖1.16所示。每相有三個(gè)線圈，其中兩個(gè)線圈具備調(diào)壓作用帶負(fù)載分接頭切換裝置。容器內(nèi)布滿了油，電扇在外部予以冷卻。油枕是絕緣油和氣體接觸某些，里面布滿了不不大于外面大氣壓力氮?dú)?。圖1.16三繞組變壓器構(gòu)造三繞組變壓器接線如圖1.17所示。圖1.17三繞組變壓器接線示意圖(3) 兩臺(tái)變壓器并列運(yùn)營(yíng)條件變壓比偏差≤±0.5%(即規(guī)定兩臺(tái)變壓器一、二次電壓均相等)。額定短路電壓(U%)相差不得不不大于±10%。極性相似，相位相似，接線組別相似。變壓器過(guò)載能力達(dá)額定容量1.4倍時(shí)，限持續(xù)運(yùn)營(yíng)6小時(shí)。(4) 自耦變壓器(圖1.18)圖1.18自耦變壓器接線6．開關(guān)設(shè)備(1) 隔離開關(guān)(QS)用途：隔離電壓，形成明顯斷開點(diǎn)，保證檢修安全；配合斷路器進(jìn)行倒閘操作；相對(duì)于斷路器而言先通后斷，等電位下操作。分、合小電流，分、合避雷器、電壓互感器和空載母線。(2) 斷路器(QF)用途：接通或切斷電力線路。類型：空氣斷路器、油斷路器、真空斷路器、斷路器等。500kVSF6氣體斷路器如圖1.19所示。(3) 接地刀閘(QG)用途：取代安全接地線，保證檢修線路人身和設(shè)備安全，如圖1.20所示。圖1.19500kVSF6氣體斷路器圖1.20各種高壓開關(guān)安裝位置示意7．母線(W)用途：用于變電站、發(fā)電廠輸電、變電與互換電能(見圖1.21)。

圖1.21母線示意8．電流與電壓互感器(1) 電流互感器(TA)電流互感器作用如下。將一次回路高電壓和大電流變?yōu)槎位芈吩瓌t低電壓(100V)和小電流(5A)。使二次設(shè)備與高壓某些隔離，且TA二次側(cè)均接地，從而保證了設(shè)備和人身安全。構(gòu)造原理，如圖1.22和圖1.23所示。圖1.22電流互感器原理圖1.23電流互感器電路圖電流互感器接線如圖1.24所示。圖1.24電流互感器接線圖安全使用要點(diǎn)是電流互感器二次側(cè)不能開路。發(fā)展前景是光電式電流互感器。

(2) 電壓互感器(TV)電壓互感器作用如下。將一次回路高電壓變成二次回路低電壓。作測(cè)量、控制、保護(hù)電壓信號(hào)。電磁式電壓互感器原理如圖1.25所示。圖1.25電磁式電壓互感器原理圖電容式電壓互感器如圖1.26所示。圖1.26電容式電壓互感器圖1.26中兩端電壓為，運(yùn)用電容器反比分壓原理得到：(1-10)但因、有內(nèi)阻壓降，將浮現(xiàn)誤差。采用等效發(fā)電機(jī)原理，從a、b兩點(diǎn)看進(jìn)去(將電源短接)。為減小，減小誤差，在a、b回路中加入一補(bǔ)償電感L，則：當(dāng)，(產(chǎn)生串聯(lián)電壓諧振)。放電間隙作用：防止TV二次側(cè)短路時(shí)，大電流引起共振過(guò)電壓擊穿絕緣。接線方式和安裝位置如圖1.27所示。圖1.27電壓互感器接線方式安全使用要點(diǎn)是電壓互感器二次側(cè)不能短路。9．電抗器(符號(hào)為L(zhǎng)或DK)普通電抗器分為線路電抗器(XDK)、母線電抗器(WDK)和分裂電抗器。(1) 線路電抗器(XDK)線路電抗器如圖1.28所示。圖1.28電抗器安裝位置示意作用：減少出線XL和母線(W)K(3)(三相短路)等故障時(shí)短路電流，保護(hù)設(shè)備安全運(yùn)營(yíng)，延長(zhǎng)使用壽命。型號(hào)：XKGK—10—1500—6正常：<5%故障≥60%～70%(殘壓)(2) 母線電抗器(WDK)WDK%=8%～12%。安裝時(shí)應(yīng)優(yōu)先考慮安裝WDK，計(jì)算效果不夠時(shí)，再裝XDK。(3) 分裂電抗器分裂電抗器如圖1.29所示。圖1.29分裂電抗器接線示意型號(hào)為FKL-10-2×1000-10。圖1.30中，自感電抗，互感電抗。圖1.30分裂電抗器電路原理圖正常運(yùn)營(yíng)時(shí)等值電抗，為一種支臂自感電抗值一半，因而，電壓損耗小。注意：圖1.30所示接線中，當(dāng)1、2端無(wú)電源，1端或2端短路時(shí)，；當(dāng)3端無(wú)電源，1端或2端有電源，1端或2端短路時(shí)，。線路浮現(xiàn)短路故障時(shí)，等值電抗為一種支臂電抗值1～3倍，從而可減小短路電流。10．電容器與用電無(wú)功補(bǔ)償裝置電容器是容性設(shè)備，重要用來(lái)補(bǔ)償系統(tǒng)中感性負(fù)載所消耗無(wú)功，提高系統(tǒng)功率因數(shù)。常用有并聯(lián)電容補(bǔ)償、電力電容器成套補(bǔ)償裝置和靜止補(bǔ)償裝置。(1) 電容器對(duì)被絕緣隔開兩個(gè)導(dǎo)體之間施加電壓時(shí)，接在高電位導(dǎo)體能容納正電荷，接在低電位導(dǎo)體能容納負(fù)電荷，這個(gè)裝置就稱為電容器。電容器能容納電荷量為：(1-11)式中：——電荷量(庫(kù)侖)；——電壓(V或kV)；——電容(F、F或pF)。

1F=F=pFn個(gè)電容器并聯(lián)總電容C為各并聯(lián)電容之和。(1-12)n個(gè)電容器串聯(lián)時(shí)，總電容倒數(shù)等于各參加串聯(lián)分電容倒數(shù)之和。(1-13)(2) 電容器補(bǔ)償容量擬定電容器補(bǔ)償容量大小取決于電力負(fù)荷大小，補(bǔ)償前功率因數(shù)及補(bǔ)償后規(guī)定達(dá)到功率因數(shù)。補(bǔ)償容量選取可以采用如下辦法擬定。①計(jì)算法。普通按下列公式計(jì)算：(1-14)式中：——所需補(bǔ)償容量(kvar)；——最大負(fù)荷月平均有功負(fù)荷(kW)；——補(bǔ)償前功率因數(shù)正切值；——補(bǔ)償后規(guī)定達(dá)到功率因數(shù)正切值；——補(bǔ)償前最大負(fù)荷月平均功率因數(shù)；——規(guī)定補(bǔ)償后達(dá)到功率因數(shù)。②查諾模圖法。查諾模圖如圖1.31所示。依照補(bǔ)償先后功率因數(shù)和，從圖1.31左右兩坐標(biāo)軸上取其相應(yīng)兩點(diǎn)，然后將兩點(diǎn)連線，與系數(shù)K坐標(biāo)軸相交于第三點(diǎn)，此點(diǎn)即為系數(shù)K數(shù)值。由于，因此補(bǔ)償容量可由式算出。③查表法。如表1.6所示。表中數(shù)值為每千瓦有功負(fù)荷所需要補(bǔ)償容量(kvar/kW)，可由補(bǔ)償前功率因數(shù)和補(bǔ)償后功率因數(shù)查出相應(yīng)數(shù)值，然后乘以有功功率千瓦數(shù)，即得所需補(bǔ)償容量。(3) 電動(dòng)機(jī)補(bǔ)償容量擬定個(gè)別補(bǔ)償電動(dòng)機(jī)補(bǔ)償容量按下式擬定：(1-15)

圖1.31計(jì)算電容補(bǔ)償設(shè)備查諾模圖式中：——電動(dòng)機(jī)電壓(kV)；——電動(dòng)機(jī)空載電流(A)；——所需補(bǔ)償容量(kvar)。表1.6每千瓦有功功率所需電容器容量單位：kvar0.800.810.820.830.840.850.860.870.880.890.900.910.920.930.940.950.960.500.9811.0081.0351.0601.0861.1121.1381.1661.1921.2191.2461.2761.3051.3381.3681.4041.4420.510.9390.9660.9931.0181.0441.0701.1061.1341.1601.1871.2141.2441.2731.3061.3361.3721.4100.520.8900.9170.9450.9690.9951.0211.0471.0751.1011.1281.1551.1851.2171.2471.2771.3131.351(4) 并聯(lián)電容補(bǔ)償成套設(shè)備并聯(lián)電容補(bǔ)償成套設(shè)備由電力電容器、開關(guān)電器、放電裝置、保護(hù)裝置和自動(dòng)控制器等器件構(gòu)成。①電力電容器。按額定電壓不同可分高壓和低壓兩類。按相數(shù)不同可分單相和三相兩種。普通高壓電容器做成單相，低壓電容器做成三相或單相。按使用場(chǎng)合分戶內(nèi)和戶外兩種。工礦公司慣顧客內(nèi)型。②開關(guān)電器。采用隔離開關(guān)和斷路器，用于接通和開斷補(bǔ)償裝置。③放電裝置。為保證運(yùn)營(yíng)和檢修人員在停電后電容器上工作時(shí)安全，依照電容器容量大小應(yīng)并聯(lián)恰當(dāng)放電裝置。放電裝置必要滿足兩個(gè)條件：第一，無(wú)論電容器額定電壓高低，裝置應(yīng)保證在電容器切斷30s后其端電壓不超過(guò)65V；第二，放電裝置有功損耗小，普通不超過(guò)1W/kvar。低壓電容器組放電裝置普通采用220V白熾燈泡串聯(lián)后接成星形或三角形，再與電容器組相連，如圖1.32所示；用于個(gè)別補(bǔ)償?shù)蛪弘娙萜鲾嚯姾螅ㄟ^(guò)長(zhǎng)期與電容器并聯(lián)電動(dòng)機(jī)繞組自行放電；高壓電容器組慣用電壓互感器作為放電裝置進(jìn)行放電。(a)燈泡三角形接法(b)燈泡星形接法圖1.32低壓電容器放電用燈泡接法④自動(dòng)控制器。無(wú)功功率補(bǔ)償裝置投切分手動(dòng)和自動(dòng)兩種方式。對(duì)于負(fù)荷比較穩(wěn)定、功率因數(shù)變化不大顧客，普通用手動(dòng)方式。控制辦法有時(shí)間程序控制投切法、檢測(cè)電壓變化自動(dòng)投切法、檢測(cè)無(wú)功功率自動(dòng)投切法、檢測(cè)功率因數(shù)自動(dòng)投切法和檢測(cè)電流變化自動(dòng)投切法等各種方式。⑤保護(hù)裝置。無(wú)功補(bǔ)償裝置保護(hù)依照電壓級(jí)別和容量大小可采用單臺(tái)熔斷器保護(hù)、多臺(tái)熔斷器保護(hù)和繼電保護(hù)。⑥補(bǔ)償方式。用并聯(lián)電容器進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償方式有高壓側(cè)補(bǔ)償、低壓側(cè)補(bǔ)償和高壓低壓混合補(bǔ)償。高壓側(cè)補(bǔ)償。高壓側(cè)多采用集中補(bǔ)償，將補(bǔ)償裝置接于變電所3～10kV母線上，如圖1.33所示。其特點(diǎn)是電容器運(yùn)用率高，能減少供電系統(tǒng)及線路中輸送無(wú)功功率，但不能減少通過(guò)變壓器和低壓供電網(wǎng)中無(wú)功功率。圖1.33高壓集中補(bǔ)償C－電容器組；TV－放電用電壓互感器；T－變壓器；QF－斷路器；QA－低壓斷路器；M－電動(dòng)機(jī)

低壓側(cè)補(bǔ)償。低壓側(cè)補(bǔ)償分為個(gè)別補(bǔ)償、分散補(bǔ)償和集中補(bǔ)償。第一，個(gè)別補(bǔ)償。按照單臺(tái)用電設(shè)備規(guī)定，將電容器直接與用電設(shè)備連接，并公用一組開關(guān)，同步投入和退出運(yùn)營(yíng)，如圖1.34所示。特點(diǎn)是所需無(wú)功功率可就地補(bǔ)償，減少工廠內(nèi)部配電線路和變壓器無(wú)功功率，但運(yùn)用率低。第二，分散補(bǔ)償。將電容器組接于車間配電網(wǎng)母線上進(jìn)行補(bǔ)償，如圖1.35所示。特點(diǎn)是運(yùn)用率高，對(duì)低壓配電線路較長(zhǎng)車間，可提高末端電壓。第三，集中補(bǔ)償。在變電所低壓母線上集中裝設(shè)電容器組進(jìn)行補(bǔ)償，如圖1.36所示。它合用于負(fù)荷比較集中，低壓線路較短，供電半徑不大顧客，能減少變壓器無(wú)功功率損耗。圖1.34低壓個(gè)別補(bǔ)償圖1.35低壓分散補(bǔ)償M－電動(dòng)機(jī)；QA－低壓斷路器；FU－熔斷器QA－低壓斷路器；C－電容器組圖1.36低壓集中補(bǔ)償QA－低壓斷路器；C－電容器組；M－電動(dòng)機(jī)；T－變壓器；QF－斷路器(5) 靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置該裝置由電抗器、電力電容器、控制裝置(交流電子開關(guān))等構(gòu)成。在飽和電抗器飽和電壓以上，通過(guò)所吸取電流不斷變化，來(lái)適應(yīng)負(fù)荷和潮流不同規(guī)定，達(dá)到補(bǔ)償動(dòng)態(tài)無(wú)功和穩(wěn)定電壓目。該裝置能消除高次諧波危害，防止系統(tǒng)電壓閃變，改進(jìn)電力系統(tǒng)穩(wěn)定性，調(diào)節(jié)無(wú)功功率，改進(jìn)功率因數(shù)。靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置分為飽和電抗器型(涉及自飽和電抗器型和可控飽和電抗器型)，晶閘管相控電抗器(TCR型)(該型又分相控電抗器型和相控高阻抗變壓器型)，晶閘管投切電容器型(TSC型)，TCR和TSC混合型。各類靜止補(bǔ)償裝置原理接線如圖1.37所示。圖1.37靜止無(wú)功補(bǔ)償原理接線圖1.4電能傳播1.4.1單相交流電單相交流電，公式如下，如圖1.38所示。(1-16)式中：——電壓幅值；——初相位角；——角頻率()；為＝60Hz。(1-17)圖1.38瞬時(shí)交流電與相位

(1-18)(1-19)式(1-18)和式(1-19)中：——視在功率(kVA或MVA)；——有功功率(kW或MW)；——無(wú)功功率(kVAR或MVAR)；——功率因數(shù)角，電壓與電流之間夾角。1.4.2三相交流電1．瞬時(shí)值(見圖1.39)圖1.39三相瞬時(shí)交流電與相位瞬時(shí)值計(jì)算公式：(1-20)2．三相交流電回路(見圖1.40)圖1.40三相交流電接線方式三相交流電回路計(jì)算公式：(1-21)

3．電阻、電感與電容電阻為負(fù)載耗能元件，電感為磁場(chǎng)儲(chǔ)能元件，電容為電場(chǎng)儲(chǔ)能元件。電阻、電感、電容構(gòu)成了交流輸電阻抗。(1-22)式中：——阻抗()；——電阻()；——電抗()；——感抗()；——容抗()。(1) 電阻(R)設(shè)∠0°(1-23)(2) 電感(L)(1-24)(3) 電容(C)(1-25)(4) 電阻、電感、電容混聯(lián)滯后角超前角——功率因數(shù)角，又稱為阻抗角。4．功率(1-26)式中：——線電壓(kV或MV)；——線電流(kA或MA)；——相電壓(kV或MV)；——相電流(kA或MA)。(1-27)(1-28)

1.4.3高壓直流輸電由于直流電頻率等于零，直流電變形如圖1.41所示。電壓沒(méi)有交替變化，感抗為零而容抗為無(wú)窮大，使得直流輸電具備如下優(yōu)越性。圖1.41直流電波形電壓沒(méi)有正負(fù)交替，無(wú)充電電流。不存在穩(wěn)定性問(wèn)題。不存在同期問(wèn)題。長(zhǎng)距離輸電，輸電建設(shè)成本較低。高壓直流輸電適應(yīng)于：長(zhǎng)距離大容量輸電，例如從葛洲壩輸電給上海。海底電纜。非同期系統(tǒng)。不同頻率兩系統(tǒng)聯(lián)系，例如日本佐治間、新信濃等50/60Hz轉(zhuǎn)換站。1.4.4各種輸電方式和輸電功率比較各種輸電方式和輸電功率比較，如表1.7所示。表1.7各種輸電方式下輸電效率比較輸電方式接線圖輸電功率每條母線輸送功率效率/%直流兩線式100單相兩線式100兩相三線式94三相三線式115

續(xù)表輸電方式接線圖輸電功率每條母線輸送功率效率/%四相四線式1001.5例題【例1】為了長(zhǎng)距離大容量輸送電能，為什么要提高輸電電壓？分析：導(dǎo)線輸送容量與導(dǎo)線容許電流、容許損耗和穩(wěn)定性關(guān)于。普通表達(dá)式為：由此可見，交流輸電容量與電壓平方成正比，式中X是線路電抗，是送受電端電壓相角差正弦。因而，要提高輸電容量P就要提高線路電壓或減少線路電抗。【例2】為什么要規(guī)定額定電壓級(jí)別？電力系統(tǒng)各元件額定電壓又是如何擬定？分析：(1) 電氣設(shè)備都是按照指定電壓和頻率來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)制造，這個(gè)指定電壓和頻率，稱為電氣設(shè)備額定電壓()和額定頻率()。當(dāng)電氣設(shè)備在此電壓和頻率下運(yùn)營(yíng)時(shí)，將具備最佳技術(shù)性能和經(jīng)濟(jì)效果。為了進(jìn)行成批生產(chǎn)和實(shí)現(xiàn)設(shè)備互換，各國(guó)都制定有原則額定電壓和額定頻率。(2) ?！纠?】三個(gè)負(fù)載并聯(lián)接在220V單相交流輸電系統(tǒng)中，各負(fù)載取用功率和電流分別為：，(感性)；，(感性)；，(容性)。求該系統(tǒng)功率因數(shù)(只考慮上述所提及負(fù)載)。解：依照題意，可畫出如圖1.42所示電路圖。圖1.42圖解

由，可得：則有(闡明該元件為感性)。同理：，(感性)，由于，，因此設(shè)，即V于是，44.7A50A60A于是，總電流為：44.7+50+60A若電壓相位，則A。已知功率因數(shù)角為，因此功率因數(shù)：?！纠?】如圖1.42所示，線電壓為380V，Y形負(fù)載功率為10kW，功率因數(shù)(感性)，Δ形負(fù)載功率為20kW，功率因數(shù)為(感性)，求：①電源線電流；②電源視在功率、有功功率和無(wú)功功率及功率因數(shù)。解