第1章 电力系统概论

第一章 电力系统概论,电能是一种清洁的二次能源。由于电能不仅便于输送和分配，易于转换为其它的能源，而且便于控制、管理和调度,易于实现自动化。因此，电能已广泛应用于国民经济、社会生产和人民生活的各个方面。绝大多数电能都由电力系统中发电厂提供，电力工业已成为我国实现现代化的基础，得到迅猛发展。到2003年底，我国发电机装机容量达38450万千瓦，发电量达19080亿度，居世界第2位。工业用电量已占全部用电量的5070%，是电力系统的最大电能用户，供配电系统的任务就是企业所需电能的供应和分配。,第一节 供配电系统,第二节 电力系统的额定电压,第三节 中性点运行方式,第四节 电能的质量指标,第五节 电力负荷,第一节 供配电系统,1.电力系统发电厂、变电所、电力线路和电能用户组成的一个整体。电力系统示意图如下：,从发电厂到用户的发、输、配电过程,名词解释,1）发电厂：将一次能源转换成电能。有火力、水力、核能等2）变电所：功能是接受电能、变换电压和分配电能。3）配电所：仅用于接受和分配电能的场所。4）换流站：交、直流相互转换的场所。,5）电力线路：将发电厂、变电所和电能用户连接起来，完成输送电能和分配电能的任务。（220KV输电线，110KV配电线）6）电能用户：所有消耗电能的用电设备或用电单位。7）电网：电力系统中除发电厂和电能用户之外的部分。8）为什么建电力系统：减少装机容量；装设大机组；充分利用动力资源；提高供电可靠性；提高电能质量；提高运行的经济性。,2 供配电系统由总降变电所、高压配电所、配电线路、车间变电所和用电设备组成。,总降压变电所：将35-110KV的外部供电电源降到6-10KV共高压配电所、车间变电所或建筑物变电所、高压用电设备。一般大型企业都设之。高压配电所：接受6-10KV电压，再分配。一般负荷分散、厂区大的大型企业需设置。配电线路：分6-10KV厂内高压配电线路和380/220V厂内低压配电线路。车间变电所（建筑物变电所）：6-10KV降到380/220V, 供配电的要求和课程任务供配电的基本要求是： （1）安全 （2）可靠 （3）优质 （4）经济 本课程的任务： 讲述供配电系统电能供应和分配的基本知识和理论，使学生掌握供配电系统的设计和计算方法，管理和运行技能，为学生今后从事供配电技术工作奠定基础。,第二节 电力系统额定电压,1、电网（线路）额定电压 UN 低压 380V,660V 高压 （3），6，10，35，（66），110，220，（330），500kV 2、用电设备的额定电压，等于同级电网的额定电压3、发电机的额定电压：UNGG=1.05UN 注：用电设备偏移 5%，线路允许电压降10%,4、电压变压器的额定电压 （1）升压变压器 ：U1N=UNGGG=1.05UN ； U2N=1.1UN （2）降压变压器 ：U1N=UN （一次侧）U2N=1.05UN 10kV及以下，线路较短时 1.1UN 35kV及以上，线路较长时,例1-1已知图示系统中线路的额定电压，求发电机和变压器的额定电压。,解：G: UNG=1.05UN3L=1.056=6.3kV,1T: U1N1T=UNG=6.3kV U2N1T=1.1UN1L=1.1X110=121kV 6.3/121kV,2T: U1N2T=UN1L=110kV U2N2T=1.1UN2L=1.1X35=38.5kV 110/38.5kV,习题1-8、1-9图见书P14。,第三节 电力系统中性点运行方式,一、概述 三相系统的中性点运行方式取决于供电可靠性，工作要求和设备制造。 110kV及以上：中性点直接接地 设备绝缘按相电压设计 单相接地跳闸停电，采用重合闸提高可靠性,366kV：中性点不接地 设备绝缘按线电压设计 单相接地可短时运行2H 接地电流大于等于防止间隙电弧过电压或高频电流经消弧线圈接地 380V：中性点直接接地，单相设备工作要求,二、中性点不接地的电力系统 正常运行 三相线电压对称 ；三相相电压对称 ；三相对地电容电流对称,单相接地：C相接地 接地相对地电压为零 ；非接地相对地电压上升为线电压 ；三相线电压仍对称 ；接地相对地电容电流为零 ；非接地相对地电容电流增大 倍 ；接地电流为正常电容电流的3倍,Ic的估算UN系统额定电压kV ;lah系统架空线总长度km ;lcab系统电缆总长度km,三、中性点经消弧线圈接地的电力系统正常运行 ：同“中性不接地系统” 单向接地 ：除消弧线圈有电流IL外，同中性点不接地系统 全补偿ILIC ；欠补偿ILIC ；过补偿ILIC,四、中性点直接接地的电力系统 接地相对地电压为零；非接地相对地电压升为相电压，单相接地即单相短路，保护装置动作跳闸。,第四节 电能的质量指标,1、电压 电压质量是以电压偏离额定电压的幅度、电压波动与闪变和电压波形来衡量。 1）电压偏差电压偏差是以电压偏离额定电压的幅度，一般以百分数表示，即,式中，V%为电压偏差百分数，U为实际电压，UN为额定电压。,2） 电压波动和闪变电压波动是指电压的急剧变化。电压变化的速率大于每秒1%的即为电压急剧变化。电压波动程度以电压最大值与最小值之差或其百分数表示，即,U=Umax-Umin,U%=,式中，U为电压波动；U%为电压波动百分数；Umax、Umin为电压波动的最大值和最小值（kV）；UN为额定电压（kV）。,3）波形波形的质量是以正弦电压波形畸变率来衡量的。,2、频率:频率的质量是以频率偏差来衡量。3、供电的可靠性:供电可靠性是以对用户停电的时间及次数来衡量。它常用供电可靠率表示，即实际供电时间与统计期全部时间的比值的百分数表示，,第五节 电力负荷,一、按对供电可靠性要求的负荷分类我国将电力负荷按其对供电可靠性的要求及中断供电在政治上、经济上造成的损失或影响的程度划分为三级。 1一级负荷 一级负荷为中断供电将造成人身伤亡者；中断供电将在政治上、经济上造成重大损失者，如重大设备损坏、重大产品报废、用重要原料生产的产品大量报废，国民经济中重点企业的连续性生产过程被打乱而需要长时间恢复等；中断供电将有重大政治、经济影响的用电单位的正常工作的负荷者。,2二级负荷二级负荷为中断供电将在政治上、经济上造成较大损失者，如主要设备损坏、大量产品报废，连续性生产过程被打乱需较长时间才能恢复，重点企业大量减产等；中断供电系统将影响重要用电单位正常工作的负荷者；中断供电将造成大型影剧院、大型商场等较多人员集中的重要公共场所秩序混乱者。,3三级负荷 三级负荷为不属于一级和二级负荷者。对一些非连续性生产的中小型企业，停电仅影响产量或造成少量产品报废的用电设备，以及一般民用建筑的用电负荷等均属三级负荷。,二、按工作制的负荷分类电力负荷按其工作制可分为三类。1连续工作制负荷连续工作制负荷是指长时间连续工作的用电设备，其特点是负荷比较稳定，连续工作发热使其达到热平衡状态，其温度达到稳定温度，用电设备大都属于这类设备。如泵类、通风机、压缩机、电炉、运输设备、照明设备等。2短时工作制负荷短时工作制负荷是指工作时间短、停歇时间长的用电设备。其运行特点为工作时其温度达不到稳定温度，停歇时其温度降到环境温度，此负荷在用电设备中所占比例很小。如机床的横梁升