电力系统的概论09电气6班梁伟浩.doc

电力系统的概论09电气6班 梁伟浩所谓的电力系统，就是由发电、输电、变电、配电和用电等环节组成的电能生产与消费系统。它的功能是将自然界的一次能源通过发电动力装置（主要包括锅炉、汽轮机、发电机及电厂辅助生产系统等）转化成电能，再经输、变电系统及配电系统将电能供应到各负荷中心，通过各种设备再转换成动力、热、光等不同形式的能量，为地区经济和人民生活服务。由于电源点与负荷中心多数处于不同地区，也无法大量储存，故其生产、输送、分配和消费都在同一时间内完成，并在同一地域内有机地组成一个整体，电能生产必须时刻保持与消费平衡。因此，电能的集中开发与分散使用，以及电能的连续供应与负荷的随机变化，就制约了电力系统的结构和运行。据此，电力系统要实现其功能，就需在各个环节和不同层次设置相应的信息与控制系统，以便对电能的生产和输运过程进行测量、调节、控制、保护、通信和调度，确保用户获得安全、经济、优质的电能。电力系统的组成包括一次系统（高压电）和二次系统（低压电）。一次系统（高压电）由发电机（一次能源转换成二次能源：火/水/核/风/太阳/地热等）、输电线路（输送电能）、配电线路（分配电能，高压/低压配电系统）、负荷（电能转换成其他形式能量，电动机/照明/电炉等）构成。二次系统（低压电）则是为了保证一次系统安全可靠、经济运行，需要具有量测、保护、操作、通讯的作用。电力系统的分类按照其自身的供电容量、供电范围、电压等级，可以分为三种：方电力网、区域电力网和超高远距离输电网。其中，地方电力网供电容量为110kV，供电范围为几十公里，主要是城乡配电网。域电力网供电容量为220kV，供电范围为各省（区）。而超高距离输电网供电容量为330500kV以上，供电范围为远区发电厂负荷，网际联络，全国网络。关于电压等级、容量、输送距离的相关规定如下表所示：输送距离(km)输送容量(万kVA)电压级级（kV）380/220V（楼内、农电）低压配电620（市内）0.020.2102050（县市内）0.213550100（跨县市）15110高中压配电100300（跨地区）1050220200600（西北）2080330输电150850（跨省）100150500电力系统联网的优点主要有减小总装机量，避免错峰效应使各发电厂孤立运行的最大负荷并不是同时出现；合理利用动力资源发挥水电厂的作用主要应用在丰水和枯水季节；提高供电的可靠性，使其个别故障和异常时可以相互支援；提高运行的经济性，使发电厂合理分配负荷，降低系统的电能成本。但是，电力系统联网亦是有其不足之处。电力系统联网投资大；且系统复杂，运行难度大，当存在局部故障时很有可能会危及整个系统；出现故障电流增加，并联回路增多的现象。这些都是电力系统联网需要认真面对的问题。不过，随着计算机等信息技术的应用，自动化水平提高，这些缺点还是能够逐步克服的。电力的产生有多方面，包括火力发电、水力发电、核能发电、新能源发电。火力发电拥有热效率，不过会产生污染，而且需要不可再生能源，启动消耗能量和时间。水力发电相对比较干净，而且存在廉价优势，水电机组启动迅速。核能发电虽然比较节省燃料，而且规模越大，电能成本越低，但是其产生电力的过程亦会伴随出现辐射。而新能源发电则包括地热、太阳能、风能、垃圾燃料、潮汐能、燃料电磁、生物质能等。而电能也存在着一定的质量指标，电压以35kV以上作为5，以10kV以下作为7，而低压照明用户所允许的仅限+510。其频率应为50Hz，(0.20.5)。而波形则主要是正弦波和高次谐波两种。对于电力系统的接线，按其接线图分为电气接线（元件间电气联接关系）和地理接线（发电厂、变电所间相对地理位置及其联接路径）。如果按照接线方式则分为开式和闭式两种。上图为地理接线图上图为开式接线上图为闭式接线为了避免电压等级数量的无限制扩大，导致互联困难，必须标准化。亦是为了取得最佳的技术经济性能，电力设备需要在额定电压下进行优化设计、制造和使用，所以需要确定的电压。其中，线路额定电压 = 电力设备额定电压 = 网络额定电压发电机额定电压 = 105%线路额定电压降压变压器额定电压：一次侧额定电压 = 线路额定电压二次侧额定电压 = 110%（或105%）线路额定电压升压变压器额定电压：一次侧额定电压 = 发电机额定电压二次侧额定电压 = 110%线路额定电压交流电压的选择（Still公式）下表为电力系统电压等级表：55050050036333033024222022012111011038.5353510.5及1110及10.510.5106.3及6.66及6.36.363.15及3.33及3.153.153二次一次额定电压额定电压变压器电压(kV)发电机(kV)线路额定电压电力设备(kV)关于交流电路的功率中单相功率可由下图得知：而电流的有功无功分量则如下：功率的有功分量：功率的无功分量：有功功率P 定义为pR(t)的均值P = UIcosj无功功率Q 定义为pX(t)的峰值Q = UIsinjP的物理意义：无源网络消耗的功率均值。Q的物理意义：无源网与外界交换能量的能力大小，均值为零，交换功率峰值未消耗，是无源网电感和电容存储和释放场能的过程。网络若是电感性的，则Q0，习惯上认为网络“吸收”感性无功，是“无功负荷”。网络若是电容性的，则Q0，习惯上认为网络“发出”容性无功，是“无功电源”。（“吸收”感性（或容性）无功功率相当于“发出”容性（或感性）无功功率）电力系统的负荷是电力用户所需电功率的总和，也称电力系统综合用电负荷。它可能包括工农业、交通运输和人民生活等各方面的各种用电设备。主要有电动机（同步和异步）、电炉、电热、照明、整流设备等，在不同行业中比重不同，最大量的是异步电动机。这里研究的电力系统负荷是指高压输电系统负荷，如：一个乡镇或者大工厂的总负荷，配电网络是负荷的一部分。负荷特性是描述负荷变化趋势的数学手段：指一段时间内负荷随端电压或系统频率变化的曲线。按负荷类型分：有功负荷曲线和无功负荷曲线。按时间分：日负荷曲线(周、旬)、月负荷曲线、年最大负荷曲线时序负荷曲线和年持续负荷曲线累计负荷曲线。按对象分：发电厂负荷曲线、变电所负荷曲线、线路负荷曲线和用户负荷曲线。所谓的负荷预测就是利用已知的历史负荷、气