电力系统基础培训教材课件

电力系统基础培训教材Nov,2007主要内容：电力系统与电力工业概述电力系统（electricpowersystem）

电力工业(electricpowerindustry)

发电与发电厂

电力网（electricnetwork电网）电力系统和城市电网的规划

电力系统运行电力营销（用电管理）电力系统重大事故Q&A2电力系统与电力工业概述电能是目前人类生活中应用范围最广，与现代社会最贴近，对人们生活质量影响最大的一种能源，也是最普及、最方便、最清洁、最容易输送和控制、高效节能的不可替代的二次能源，因此电力工业是属于国家的基础产业，是国民经济的“生命线”。而城市电力网是属于城市的重要基础设施，包括整个城市范围内的各级配电网以及向配电网提供电源的输电网，并且是电力系统的重要组成部分和电力负荷中心。31.1电力系统基本概念、组成电力系统是由发电、变电、输电、配电、用电等设备和相应的辅助系统，按规定的技术和经济要求组成的，将一次能源转换为电能并输送和分配至电力用户的用电设备，从而完成了电能从生产到使用的整个过程。电力系统还包括为保证其安全可靠运行的继电保护和安全自动装置、调度自动化和通信等相应的辅助系统。电力系统的根本任务：是向用户提供充足、可靠、合格和廉价的电能。什么是电力系统由于电能便于集中、分散、传输、控制和转换成其他形式的能源，因此，电能的使用已遍及国民经济及人民生活的各个领域，成为现代社会的必需品。电力工业的发展程度已成为衡量一个国家经济和文化发达程度的重要标志。保证供给充足的电力，成为各个地区发展经济和招商引资的一项重要环境条件。同时由于电能是使用方便、节约和清洁的能源，世界各国都尽可能地将各种能源转换为电能再使用。例如将河流的水能（机械能）经水电站的水轮发电机组转换为电能；将煤炭、石油、天然气等矿物燃料的化学能经火电厂的锅炉、汽轮发电机组转换为电能，或经内燃机、燃气轮机发电机组转换为电能；将核能经核电厂的核反应堆和汽轮发电组转换为电能等。电力系统的组成及根本任务51.2电力系统主要特征同一性电能与其它能量不同，电能虽然可以储存在电容器或电感之中，但一般不能以电能的形式大量储存，而只能转换成其他形式的能量来储存，例如蓄电池，是以化学能的形式储存电能，抽水蓄能电站，是以势能的形式储存电能等。电能的生产过程是连续的，并且由于电的传播速度为30万公里/秒，所以发、输、变、配电与用电的过程几乎是在同一瞬间进行并完成的。

平衡性

同样由于电能不能直接大量储存，只能随用随发，因此发电、供电与用电之间必须随时保持平衡。这种平衡包括有功功率和无功功率的平衡，否则就会造成电力系统的频率或电压不满足标准的要求。而过低、过高的频率和电压都将直接影响用户用电设备的寿命、产品质量或服务质量。若出现突然停电，特别是大面积停电，将造成用户大量产品报废、设备损坏和社会秩序的混乱，其后果是及其严重的。

备用性

由于电力负荷随季节、气候、社会活动、工农业生产的需要和人们生活习惯的不同而变化，为使电能生产与消费随时保持平衡，并保证供电质量（包括频率、电压、谐波和供电可靠性等）合乎规定的标准，电力系统的发电容量和设备均需有相应的备用容量，包括容量备用和旋转备用，以适应电力负荷的变化，设备的事故或检修，水电因枯水或洪水而出力不足，火电降低出力等因素以及自然增长和发展的备用。联网性

因为整个电力系统在电磁上是互相耦合和连接在一起的，所以在电力系统中，任何一点发生的故障现象，都会在瞬时间影响和波及到全系统，往往会引起连锁式的反应，导致事故的扩大，在严重的情况下会使系统发生大面积停电事故。因此在电力系统中，特别要求进行自动快速有效的控制和保护。电力系统的主要特征61.3电力系统主要优点※

能更经济合理的开发利用水力、火力和核能等一次能源，并由于大容量电力传输的方便性与可能性，在便于获得一次能源的地方建造大型发电厂，以解决能源资源与负荷分布在地域间的不平衡；※

由于存在供电地区内的时差和季节差，各地区电力消费习惯的差别、负荷曲线不同等因素，电力系统的形成可以错开负荷高峰，减少系统总的负荷峰值和总的装机容量及备用容量；※

有利于采用大容量和标准化的发电机组和电力设备，可以节省建设投资和运行费用，以提高投资效益和运行经济性；※

便于在电力系统发生故障时，各地区间电力的相互支援，提高系统运行的安全性和可靠性；※

便于集中管理，实现经济调度与电力的合理分配，从而能贯彻落实节能减排的各项要求等。7主要内容：电力系统与电力工业概述发电与发电厂

电力网（electricnetwork电网）电力系统和城市电网的规划

电力系统运行电力营销（用电管理）电力系统重大事故Q&A

■电力工业(electricpowerindustry)★

生产和使用环节★

电力工业的主要特点

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电力工业的建设与发展

■电力系统（electricpowersystem）82.2电力工业的三个基本特点(1)公用事业资金密集性行业技术密集性行业(1)满足公用事业的需求作为公用事业，各国政府对电力工业的经营和发展都极为重视，既要保证电力工业能根据用电需求不断发展，又对电力工业严格控制，明确规定电力工业的权利和义务。公用事业通常有权使用道路、河流，并为建设其设施有权征用土地，但必须将其资产用于为公众服务，即必须对所有提出申请用电的用户提供服务，设备的容量必须能满足所有的需要，而不受季节、气候或其他因素的限制。(2)适度超前发展。由于电力建设的周期比较长，无论是兴建火电厂、水电厂和新建、扩建电网都需要数年以上的时间，而影响负荷变化的因素很多、很快因此电力系统应该适度超前发展。(3)电力的社会普遍服务目前国际上通常采用的称之为“电力社会普遍服务”的概念，即将电力的社会普遍服务的目标可确定为：国家制定政策，采取措施，确保所有的电力用户都能以合理的价格，获得可靠的、持续的基本电力服务。电力的社会普遍服务包括三层含义：

1)可获得性，即无论何时何地，都应当得到电力的服务；2)非歧视性，即所用用户都应当被同等对待；3)可承受性，即服务的价格应当为大多数用户所能够承受。目前在我国“电力社会普遍服务”的概念已被广泛推广采用。(4)供电营业区作为公用事业，各电力公司，都必须得到当地政府的批准才能开业。一般来说，还要划定营业范围（营业地区）。在同一营业范围内，只允许一家电力企业经营。作为公用事业，电力企业实行“以电养电”，即通过售电收取的电费来发展自己，除以积累的赢利作为发展资金外，还可以通过发行债券、借款等方式多方筹集资金，但最终还要靠收取的电费来还本付息。收取电费的价格一般是采取成本电价制，即按发供电的实际成本加一定的利润率来确定电价，而电价必须经政府有关部门批准后才能实行。我国各电力公司作为公用事业，都十分突出“人民电力为人民”，为电力用户服务的方针，强调做好为用户服务的工作，强调在提高电业本身效益的同时，更强调提高电业的社会效益。102.2电力工业的三个基本特点(1)公用事业技术密集性行业资金密集性行业(1)固定资产的比例大在世界上不少国家中，电力工业都是资产最大的行业。据日本统计，在各行业中，电力行业的固定资产占其总资本的92%，而其他行业（如化工、制造、冶金等）只占45%左右，因此日本称电业为“装置性产业”（即设备型产业）。这充分说明了发展电业需要大量的资金，并且初投资很大，但在设备投产之后，产品的市场规定（垄断），销售量比较稳定，投资回收也就比较稳定；(2)设备性能的重要性电力设备的性能是否良好对电业经营有决定性的作用。例如，一台好的90万kw发电机组，不仅燃料消耗(供电煤耗)比性能差的发电机组少，更主要的是如果设备性能良好，检修周期长，保证供电，多供电量。反之，如果设备制造质量低劣，造成经常停机检修，不仅丧失应取得的生产效益，而且还要配备大量的检修人员，降低电业的劳动生产率。(3)电能的社会产值贡献率高目前我国电能的社会产值较高，一般1元电费的电量可供社会上企业平均生产30元以上的产值。对发展国民经济能作出较大的贡献。各国的经验证明，一个电力系统如果系统坚强，结构合理，就很少会发生”稳定”破坏，电压崩溃、电网瓦解等大面积停电事故。因此电业行业属于资金密集性行业，其初投资较大，并对各类电气产品和设备的质量也提出了很高的要求。

12主要内容：电力系统与电力工业概述电力网（electricnetwork电网）电力系统和城市电网的规划

电力系统运行电力营销（用电管理）电力系统重大事故Q&A

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发电与发电厂

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火力发电（fossilpowergeneration）

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火力发电厂（fossil-firedpowerplant;

thermalpowerplant）

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水力发电（hydropower）

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水电站（hydropowerstation）

■电力系统（electricpowersystem）■电力工业(electricpowerindustry)143.1火力发电火力发电是指：通过燃烧将化石燃料的化学能转化为热能，再通过适当动力机械转换为机械能，进而驱动发电机发电的电能转换技术。具体实现这种电能转换技术的工厂称为火力发电厂，其中完成上述能量转换过程的设备和组合称为火力发电机组。用于火力发电的主要燃料是：自然界蕴藏量及丰富的化石燃料，包括固体燃料（煤炭、油页岩）、液体燃料（主要为重油、柴油、原油等石油制品）、气体燃料（主要是天然气、各种煤气及液化气）。

火力发电的方式有：蒸汽动力发电、内燃机发电、燃气轮机发电，以及燃气——蒸汽联合循环发电。还需要提及的是在上述发电方式基础上发展起来的热电联产，这种生产方式使火电机组既供电又供热，进一步提高了热能的利用率。

定义

发电方式主要燃料153.2火力发电厂火力发电厂:是指利用化石燃料燃烧释放的热能发电的动力设施，包括燃料燃烧释热和热能电能转换以及电能输出的所有设备、装置、仪表器件，以及为此目的设置在特定场所的建筑物、构筑物和所有有关生产的生活的附属设施。根据动力设备的类型，火电厂可区分为蒸汽动力发电厂、燃气轮机发电厂和内燃机发电厂。其中蒸汽动力发电厂占据主要地位，它提供的电能约占火电厂提供电能的95%。根据使用的燃料，火电厂又常区分为燃煤、燃油、燃气等几种类型。对一个国家地区，火力发电燃料构成主要取决于资源和能源政策。中国火力发电以燃煤为主。定义

分类3.2.1蒸汽动力发电厂在现代主要是气轮机发电厂，其主要动力设备的锅炉、汽轮机、汽轮发电机以及有关辅助设备、配电装置等。燃料在锅炉中燃烧放热，将给水加热成蒸汽，蒸汽在汽轮机内膨胀是热能转换为转子转动的机械能，再通过发电机转换成电能，由配电装置分配传送给用户或输入地区电力网。汽轮机排气进入凝汽器被冷凝成水，再由凝结水泵经低压加热器送入除氧器，再经给水泵通过高压加热器送回锅炉，借以实现连续不断地电能生产。根据汽轮机的型式，汽轮机发电厂又可分为凝汽式电厂和热电厂两类。前者只向用户供给电能，进入汽轮机的蒸汽基本上都排入凝汽器凝结；后者出供给电能外还利用汽轮机排气或中间级抽气向用户供热。后一生产方式也称热电联产，它比分别在凝汽式电厂生产电能和在地区锅炉房中生产热能可更充分地利用燃料，有很高的经济效益。3.2.2燃气轮机发电厂

是指用燃汽轮机带动发电机的火电厂。现阶段已使用液体或气体燃料为主。主要设备有燃气轮机（压气机和燃气透平）、燃烧室、发电机，以及燃料喷射泵、各种换热器和冷却装置。进入燃气透平的燃烧室后的介质温度因材料而异，目前可高达1250℃，个别实验装置达1500℃左右，这在一定程度上改进了燃汽轮机装置的效率。燃汽轮机的单机功率可从数千到十多万kw，用于高峰负荷发电的储气燃气轮机可高达约300MW。燃气轮机起动快，2~20min即可带满负荷，因此燃气轮机发电厂主要用于承担系统尖峰负荷或事故备用，功率一般不很大。燃气轮机发电厂的效率一般约为26%~35%，个别高温燃汽轮机组甚至可达40%，如利用发热排热于供热，经济性还可有相当提高。燃汽轮机体积小、重量轻，系统简单，冷却水需求量少，因此建厂投资省、工期短，但由于燃料贵，使用上受到一定限制。由燃气轮机和汽轮机联合组成燃气-蒸汽动力装置的火电厂，也称燃气-蒸汽联合循环电厂，效率可提高42%~55%，当采用供热式汽轮机时，燃料利用率可高达85%，是很有前途的动力装置，目前已得到一定发展。3.2.3内燃机发电厂是指用内燃机作原动机的发电厂。使用液体燃料。主要设备为内燃机、发电机，以及油泵、油罐、空压机、加热和冷却设备等。现阶段用于发电的内燃机主要是柴油机，汽油机和较少的煤气机。柴油机体积小、重量轻，起动快（一般只需60~90s），效率高（30%~40%），且系统简单，操作维护方便，建厂投资少、工期短，但燃料价格昂贵，零机件易磨损，连续运行时间短，检修工作量大，电能成本较高，故多用于少煤缺水的边远缺电地区，或用作工矿企业的紧急备用电源。功率为25~150kw的柴油发电机组可布置在汽车车厢（或半连挂车）内，构成移动式发电站(车)，目前在提高供电可靠性方面,作为临时电源,已得到广泛的应用。固定式柴油机发电机组的功率一般也不大，单机功率多为5~15MW，大型的可达40MW以上。详细介绍163.3水力发电水力发电是指：开发河川和海洋的水能资源，转换水能为电能的工程技术。采取集中水头和调节径流等措施，把天然水流蕴有的位能和动能经水轮机转换为机械能，再通过发电机转换为电能，最后经输变电设施将电能送入电力系统或直接供电给用户。

●水能是可再生能源。地球表面以海洋为主题的水体，在太阳能的作用下，蒸发成水汽升到高空，在风力推动下，部分水气被吹向大陆，在适当条件下凝结成水滴下降，经地面汇集补给河川径流，汇入海洋。这是一个以太阳热能为动力的水文循环，周而复始，永不停息。河川径流是这一循环中的一个环节，因而水能资源不断再生。潮汐能是由月球和太阳的引力作用产生的，波浪能是由风力作用产生的，也都不断再生。利用这些可再生的水能发电，可节省火电和核电消耗的煤、油和铀等不可再生的宝贵矿产资源。●水力发电是清洁的电力生产，不排放有害气体、烟尘和灰渣，没有核辐射污染等。●水力发电的效率高。常规水电站水能的利用效率在80%左右，而火力发电厂的热效率只有30%~50%。●

水力发电承担这一次能源开发和二次能源转换的双重任务。建设水电站所需的投资和建设工期，与建设或电厂及其所需燃料的开采、运输等工程的投资和建设工期差不多。●水力发电的生产成本低廉。无需购买、运输和贮存燃料；所需运行人员较少、劳动生产率较高；管理和运行简便，运行可靠性较高。●水轮发电机组起停灵活、增减出力快，出力可变幅度大，是电力系统理想的调峰、调频和事故备用电源。●受河川天然径流丰枯变化的影响，无水库调节或水库调节能力较差的水电站，其可发电力在年内和年际间变化较大，与用户用电需要不相适应。因此，一般水电站需建设水库调节径流，以适应电力系统负荷的需要。现代电力系统，一般采用水、火、核电站联合供电方式，既可弥补水力发电天然径流丰枯不均的缺点，又能充分利用丰水期水电电量，节省火电厂消耗的燃料。潮汐能和波浪能也随时间变化，也宜与其它类型电站配合供电。●水电站的水库可以综合利用，承担防洪、灌溉、航运、城乡生活和工矿生产供水，养殖、旅游等任务。如安排得当，可以做到一库多用，一水多用，获得最优的综合经济效益和社会效益。●建有较大水库的水电站，有的水库淹没损失较大，移民较多，并改变了人民的生产生活条件；水库淹没影响野生动植物的生存环境；水库调节径流，改变了原有水文情况，对生态环境有一定的影响。这些问题需妥善处理。●水能资源在地理上分布不均，建坝条件较好和水库淹没损失较少的大型水电站站址往往位于远离用电中心的偏僻地区，施工条件较困难，需要建设较长的输电线路，会增加造价和输电损失。定义

水力发电特点173.4水电站水电站：是指把水能转换成电能的工厂，又称水力发电厂或水力发电站。抽水蓄能电站的发电工况，也是把水能转换成电能，所以也属于水电站范畴。水力发电有多种形式：利用河川径流水能发电的为常规水电；利用海洋潮汐能发电的为潮汐发电；利用波浪能法案的为波浪发电；利用电力系统低谷负荷时的剩余电力抽水蓄能，高峰负荷时放水发电的为抽水蓄能发电。因此按利用能源的种类，水电站通常可分为:常规水电站、抽水蓄能电站、潮汐电站和波浪能电站等。

(1)造价和运行费用与火电厂比较，建造在河川上的常规水电站，每kw装机容量的造价虽较高，但系利用水能发电，不需燃料，运行管理费用又低，因而每kwh的发电成本一般要比其他电源的发电成本要低。(2)技术特点常规水电站除向电力系统提供电力、电量外，由于其水轮发电机组起停方便、迅速，只要具有能对径流进行日调节以上的水库，往往是优越的调峰、调频和事故备用电源。在电力系统规模和负荷峰谷差日渐增大的情况下，常规水电站在系统中承担调峰、调频、事故备用的作用和对系统安全与经济方面的效益也越显著。(3)环保效益水电站具有节约燃料和不污染空气的优点,常规水电站的水库一般还具有综合利用效益。因此，在工业发达国家的电力工业发展过程中，一般首先着力建设水电站。如在20世纪50年代，不少欧洲国家的电力系统中，有水电站提供的电量比重超过了50%，甚至超过90%。这些国家在水能资源大部分被开发以后，这一比重才逐渐下降。据联合国《世界能源统计年鉴》，1990年世界水电年发电量占总年发电量的比重为18.4%，水电装机容量占总装机容量的比重为22.9%。随着世界上最大的三峡水电站的建设，我国的水力资源正在得到大力的开发和利用。定义

类型主要特点184.1电力网的定义以及电网结构相关概念电力系统中输送、变换和分配电能的那一部分称为电力网（简称电网）。所以，电力网是电力系统的一个组成部分。电力网主要包括输电网和配电网。输电网一般又可分为高压、超高压和特高压输电网。配电网一般也可分为高压、中压和低压配电网。输、配电网可按电压等级的高低分层，或按负荷密集的地区分区。不同容量的发电厂和电力用户应分别接入不同电压等级的电力网，较大容量的应接入较高电压的电力网，较小容量的可接入较低电压的电力网。

电网结构：是指输送和分配电能（包括电压变换）的各类电压等级电力线路、变压器和相应的配电装置的连接或接线方式。电力网由输电网和配电网组成。大型电力网的结构通常以电压等级进行分层。输电网：主要是将远离负荷中心的发电厂的大量电能经过变压器升高电压，通过高压、超高压和特高压输电线路，送到邻近负荷中心的枢纽变电站。同时，输电网还有联络相邻电力系统和联系相邻变电站的作用，或向某些特大容量的电力用户直接供电。输电网的额定电压通常为220～1000kV或更高，它的结构与电力系统运行的安全性及经济性关系极大，是整个电力系统的骨架或主干电网。配电网：是将电能从高压变电站直接分配到用户去的电力网。其中高、中压配电网主要是将来自变电站的电能分配给众多的配电变压器，以及直接供应大、中等容量的用户（高压供电）；而低压配电网用于向数量庞大的小容量用户和居民用户供电。

定义和组成基本相关概念204.2电网的结构和分类（1）

电网的结构和分类

电网的结构与电压等级、电源点、负荷的容量和数目，它们之间的地理位置以及可靠性要求等因素有关，其基本分类如下：（1）放射式：[图1－1（a）]是一种最简单的电网结构，运行调度和控制最为方便，但单回线路供电可靠性不高（2）链式：[图1－1（b）]结构是放射式的扩展，但可靠性低于放射式；（3）环式：[图1－1（c）]结构有较好的可靠性与经济性，但当某一线路退出运行后，电压质量可能较差；214.2电网的结构和分类（3）电网结构对电力系统运行的安全性、经济性、电能质量以及调度控制的方便性和灵活性等均有很大的影响，其基本要求如下：（1）主干网络，要采用电联系强的结构，包括采用较高的电压等级，以提高稳定性，保证各种运行方式下主干线路有足够的输电能力；（2）要尽量简化结构，提高调度控制的方便性和灵活性；（3）要注意限制短路电流水平；（4）对于交流远距离输电线路，如果输电能力受到限制，可考虑直流输电方案。当稳定性有问题、或调度控制有困难，或短路容量太大，也可考虑应用直流联络线分隔交流电力网；（5）对于低一级电压的电力网，应力求采用简单的结构，实行划块分片（分区）供电，限制短路容量；（6）要避免不同电压的线路经过变压器形成电磁环网，以简化继电保护，提高系统的稳定性。通常要针对具体的电力系统，提出若干个电力网结构方案，逐个进行潮流、稳定、保护控制和短路电流的计算和研究以及进行经济分析，经过经济技术比较，最后确定最佳的电网结构方案。

电网的结构的基本要求1）线路所连接的各交流系统不需要同步运行，直流输电功率的大小和距离不受同步运行稳定性的限制；2）基本上不增加交流系统的短路容量；3）可以独立而快速地控制输电功率，不受两端交流电压及其相位的限制；4）用以协助控制和提高交流系统的稳定极限（阻尼发电机间的振荡）以及控制频率。当前直流输电主要用于：大功率远距离输电；长距离电缆输电；交流系统间的非同步联络，用以提高交流系统稳定性，增强调度控制能力及限制短路电流等。随着多端直流系统的发展和应用，将会进一步改善整个电力系统运行和控制的性能，提高安全性和经济性。

高压直流电的主要特点234.3电网频率电力系统中，同步发电机产生的交流正弦波电压的频率，在稳定条件下，系统中所有联网运行的同步发电机均在同步运行，亦即整个电力系统的频率是相等的，它是一个全系统一致的运行参数。目前世界上电力系统的额定频率主要为50Hz或60Hz，中国及欧洲地区采用50Hz，美州地区大多采用60Hz，而日本国内既有50Hz，又有60Hz分成了二个系统。(1)电力系统的频率只有在所有发电机的总有功出力与总有功负荷（包括电网的所有损耗）相等时，才能保持不变，(2)当总有功出力小于与总负荷时，频率就要下降；(3)当总有功出力大于与总负荷时，频率就要上升。电力系统的负荷是时刻变化的，任何一处负荷的变化，都要引起全系统功率的不平衡，导致频率的变化。电力系统运行时，要及时调节各发电机的出力（通过调节原动机动力元素——蒸汽或水等的输入量），以保持频率的偏移在允许的范围之内。电网频率的概念电力系统频率偏差是电能质量的重要指标之一。在我国电能质量系列国家标准GB/T15945-1995《电能质量电力系统频率允许偏差》中规定：（1）电力系统正常频率偏差允许值±0.2Hz，当系统容量较小时，偏差值可以放宽为±0.5Hz（通常以电力系统容量300万KW为界）。（2）用户冲击负荷引起的系统频率变动一般不得超过±0.2Hz，根据冲击负荷性质和大小以及系统的条件也可适当变动限值，但应保证近区电力网、发电机组和用户的安全、稳定运行以及正常供电。我国电力系统频率允许偏差244.4电网的电压等级(2)电网电压等级系列的应用1993年3月我国原能源部和建设部颁发的《城市电力网规划设计导则》，随后在很长时间的应用以后，国家电网公司进行了修编，并于2006年12月颁发了国家电网公司的企业标准《城市电力网规划设计导则》（Q/GDW156-2006）。该导则按照电力网结构和运行特性上的差异，对电压等级的划分划分如下:1)输电电压特高压输电:交流1000kV、直流±800kV及以上的电压；超高压输电:330、500、750KV；高压输电:220KV；2)配电电压高压配电:35、63、110KV；中压配电:10、20KV；低压配电:380/220V。在国家电网公司的企业标准《城市电力网规划设计导则》（Q/GDW156-2006）中指出，考虑到大型及特大型城市近年来电网的快速发展，中压配电电压可扩展至35kV，高压配电电压可扩展至220kV、330kV乃至500kV。电网电压等级的划分目前我国的电力系统中，电压等级系列的应用情况如下：我国大部分区域电网均采用500/220/110/(35)/10/0.38kV的电压等级系列。西北电网现采用750/330/（220）/110/(35)/10/0.38kV的电压等级系列；东北电网现采用500/220/63/10/0.38kV的电压等级系列；特高压交流1000kV和直流±800kV输电工程都正在建设，即将投产。20KV中压配电的电压等级也已在运行使用中（苏州）。根据国际GB12325—90《电能质量供电电压允许偏差》的规定，供电电压允许偏差如下：（1）35KV及以上供电电压正、负偏差绝对值之和不超过额定电压10%。注：如供电电压上下偏差同号（均为正或负）时，按较大的偏差绝对值作为衡量依据。（2）10KV及以下三相供电电压允许偏差为额定电压的±7%。（3）220V单相供电电压允许偏差为额定电压的+7%、-10%。

注：1）用电设备额定工况的电压允许偏差仍由各自标准规定，例如旋转电机按GB755《旋转电机基本技术要求》规定。

2）对电压有特殊要求的用户，供电电压允许偏差由供用电协议确定。

供电电压允许偏差26主要内容：电力系统与电力工业概述电力系统运行电力营销（用电管理）电力系统重大事故Q&A

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电力系统和城市电网的规划★

电网规划的主要原则&分类★

城网规划的范围和要求

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电力系统（electricpowersystem）

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电力工业(electricpowerindustry)

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发电与发电厂

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电力网（electricnetwork电网）275.1电网规划的主要原则&分类(1)电力网规划是研究和制定电力网的整体和长期发展目标，各项发、输、变、配电工程的设计、建设和改造，都必须符合电网总体规划的要求。(2)在电力网规划尤其是城市电网规划中，既要处理好电力网近期发展与长远目标网架、供电网络的关系，又要重视对电力增长需求与有限的城市资源的关系。由于电力需求从规模、数量、对电能质量、可靠性等要求上，还有很大的增长需求空间,但是城市能够提供的电力建设资源，包括城市范围内的电厂、通道、走廊、电缆通道，是有限的。(3)

电力网规划的重点是进行网架的规划。在研究和制定电网规划的整体和长期发展目标时，应始终围绕着目标网架进行，就能最大限度地满足用电需求增长和电力网自身发展的需要，从某种程度上也是最大的节约和优化。(4)

电力网规划除了主网架规划以外，还应包括城市配电网规划；无功规划；电力系统的辅助系统（也称二次系统）——电力系统通信、电力系统安全自动装置、电力系统继电保护和调度自动化系统等系统规划。必须从整个电力系统出发，全面、系统地进行规划设计，提出在规划期内各专门系统的布局和设备配置原则、技术规范要求、投资估算以几个专门系统间的协调配合原则，作为今后各单项工程设计中有关各个系统工程项目设计的依据。电网规划的主要原则由于电力设备的建设需要较长的时间（大型水电厂和核电厂的建设一般要8~10年，大型火电厂要3~5年），同时其使用年限也较长，所以必须拟订20~30年的电力系统长远发展规划，并在长远发展规划的指导下制定5~15年的电力系统中期发展规划。在制定电力系统长远发展规划时，必须掌握电力负荷（包括工业、农业、服务业、人民生活等方面）的发展需求、可能开发的动力资源、新技术的发展趋势，以及电力系统对社会发展的适应性等，并在充分考虑原有系统条件下提出电源的构成与配置、输电网的电压等级和结构、配电网的发展原则等问题。电力系统中期发展规划应对规划期内电力系统的发展进行具体的调查研究和计算分析，进行各种方案的比较，提出具体的分阶段的电源和电力网规划以及建设项目和进度。通常电网规划的分类如下。

(1)长期规划电力网长期规划（20～30年以上）的重点是对主网架进行战略性、框架性、结构性以及电力市场和饱和负荷水平等方面的研究和展望；(2)中期规划中期规划（10～15年）的重点是对电网网架进行多方案的比选论证，预留变电站站址和通道，推荐电网方案和输变电建设项目并做好前期工作，提出合理的电网结构；(3)近期规划近期规划（5年）侧重于解决当前存在的主要问题，根据近期规划编制年度计划，对近期输变电建设项目进行优化和调整电网规划的分类28主要内容：电力系统与电力工业概述■

电力营销（用电管理）电力系统重大事故Q&A

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电力系统运行

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满足用户对供电的需要

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电力系统的安全可靠性

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电力系统运行的经济性

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满足环境保护和生态条件的要求

&合理使用燃料及其他资源■电力系统（electricpowersystem）

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电力工业(electricpowerindustry)

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发电与发电厂

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电力网（electricnetwork电网）■

电力系统和城市电网的规划306.1满足用户对供电的需要满足用户对供电的需要满足用户对供电的需要应包括供电的数量和质量在内。

﹡提供充足的电力在正常运行情况下，应该满足用户的用电需求，只有在处理不足的情况下才进行有计划的限制供电。在事故发生后的紧急情况下，当不能满足供电需求时，要有选择地切除一部分预定的负荷，以保证重要负荷的供电（如交通、医院、连续生产的工厂等）和全系统的安全。

﹡频率的监控。在稳态运行情况下，电力系统的频率是一个全系统统一的运行参数和电能质量指标。当电力系统的总处理与总负荷（包括线损）发生不平衡时，电力系统的频率就要发生变化。由于电力系统的负荷时经常发生变化的，任何一处的负荷发生变化，都要引起全系统的有功功率的不平衡，因而导致电力系统频率的变动。所以，电力系统运行中的重要任务之一，就是要根据出力和负荷的变化对电力系统的频率进行监视和控制。

﹡电压的监控与频率一样，供电电压也是电能质量的重要指标之一。电压值的变化对用户设备的运行特性有很大影响。电力系统中的无功功率配置及其传输是影响电压的重要因素，所以应有效地调节电力系统的无功功率及电压，保证用户的电压偏差在允许范围之内。电能质量还包括电压和电流的波形质量、交流三相系统的电压和电流的不对称度、电压闪变和过电压等。概述为了充分发挥电力系统的功能和作用，向各种电力用户提供充足、可靠、质量合格和廉价的电能，在电力系统的实际运行中应满足一列几个主要目标。316.2电力系统的安全可靠性电力系统的安全可靠性是指能保证电力系统以质量合格的电能充分地对用户连续供电的能力，在各级电网中通常采用了“N-1”准则。﹡电力系统的抗干扰能力一个能够保证安全可靠供电的电力系统必须具有一定程度的抗干扰和经受的起事故的能力。也就是说，当在系统中出现干扰或事故的性质和规模均属预先规定时，电力系统凭藉其本身具有的抗干扰能力(如发电出力的备用容量，电力网的合理结构，以及输、变电设备的合理备用等)和继电保护及安全自动装置的作用，以及运行人员的控制和操作，仍能保持连续供电。目前在各级电网中通常采用了“N-1”准则，在我国的电力行业标准DL755-2001《电力系统安全稳定导则》中已有明确的定义，即“N-1”准则为在正常运行方式下，电力系统中任一元件（如线路、发电机、变压器等）无故障或因故障断开，电力系统应能保持稳定运行和正常供电，其他元件不过负荷，电压和频率均在允许范围内。这通常称为“N-1”准则。在电力系统中采用了“N-1”准则后，无疑会使电力系统的抗干扰和经受的起事故的能力有很大提高。﹡防止事故扩大的能力当电力系统中出现一个，超出预先规定的事故后，就有可能使电力系统部分失去供电的能力。一个安全可靠的电力系统，在严重的事故情况下也应尽量避免使事故扩大，以防止波及电力系统其他正常运行的部分，造成大面积停电。同时应迅速消除事故的后果，使恢复正常供电。保证电力系统安全运行的自动控制系统的具体功能应包括有效的监视控制系统，安全分析系统和安全控制系统。电力系统的安全可靠性326.3电力系统运行的经济性电力系统运行的经济性电力系统的经济性是指:以最小发电成本或最小燃料消耗为目的的经济运行，使系统中并列运行的发电机组之间，合理地分配出力以及减少线损，当发电机组经过输电线路对负荷供电时，应考虑电网线损的影响。﹡“能效电厂”的概念由于在一个电力系统中存在容量不同，型号不一的各类电厂和发电机组，由于各台机组的“供电煤耗”不同，产生1kwh电能的能耗也就不同。为此在合理经济调度和合理地分配出力的基础上，让低能耗的高效机组多发电，同时给高能耗的机组以适当补贴，这样对于满足同样负荷水平的电力系统就可少建电厂，而使原有的电厂的负荷利用小时数提高，相当于新建一个“能效电厂”，是节能减排的有效措施。﹡

机组的合理起停在电力系统正常运行中，还应根据负荷的变化，相应地开停发电机组，以达到减少燃料消耗的目的。﹡

水电、火电的合理调度在有水电和火电的混合电力系统中，要求在充分发挥水力发电能力，有效地利用水力资源的条件下，满足发电成本最小的要求。﹡

大力降低电网“线损”电网的“线损”是电力系统能量损耗的主要部分之一，“线损”包括技术线损和管理线损二大部分，都必需要加强管理，采取有效技改措施来降低线损。336.4满足环境保护和生态条件的要求&合理使用燃料及其他资源

电力系统所包括的发电厂，在运行过程中会产生相当数量的固体和气体废料，造成对大气和水源的严重污染，所以要控制发电厂排放的烟气成分(如硫的氧化物SOz，氮的氧化物N0x，及烟尘等)、温度、扩散速度以及冷却水的流出温度和流速。对于核电厂则要控制其放射性污染。在输变电设备方面则要求考虑输电线对周围环境的影响(如高压电磁场对人体及周围设备的影响)以及变压器噪声对周围环境的影响。满足环境保护和生态条件的要求在电力系统中，应根据国家的能源政策以及燃料的供应和运输条件、价格等因素来综合考虑和协调全系统的燃料使用计划，例如由于燃油的限制而改为烧其他燃料，如煤、液化天然气或以核代油，以及为减少大气污染和运输上的原因改烧油为烧液化天然气等。在不同的电力系统中，电力系统运行对上述各个运行目标的要求是不同的，这些目标又是相互联系但又是不可相比的，有时彼此还是相互矛盾的，所以实际的电力系统运行是一个多目标和多约束的复杂优化问题。为了实现上述电力系统运行的目标，正确和及时地掌握每时每刻都在变化着的电力系统运行情况，协调和控制电力系统各组成部分的运行方式，处理影响整个电力系统正常运行的事故和异常情况，保证电力系统的安全和经济运行，必须建立分级的电力系统的调度管理，并配置相应的调度自动化系统和电力系统专用通信网。为此，在各电力公司中不断提出新的管理思路，研究开发新的管理模式例如精细化管理模式，生产管理系统（PMS）,ERP管理系统等。合理使用燃料及其他资源34主要内容：电力系统与电力工业概述电力系统重大事故Q&A

■电力营销（用电管理）★

电力营销（用电）的主要内容&商品特性★

电力弹性系数&用电构成

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电力系统（electricpowersystem）

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电力工业(electricpowerindustry)

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发电与发电厂

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电力网（electricnetwork电网）■

电力系统和城市电网的规划■

电力系统运行

357.1主要内容及其商品特性我国在实施社会主义市场经济体制以后，各供电企业纷纷把计划经济年代的用电部门改为电力营销部门，用电管理改为电力营销管理。这一改变并不只是名称上的改变，而是各供电企业经营、管理理念上具有深层次内涵意义的改变，进一步体现了供电企业一切为了电力用户，尤其是提出了“电力社会普遍服务”新的理念，更加深入体现了“人民电业为人民”的精神，电能也是商品，要符合社会主义市场经济和商业经济的规律的，使得社会效益和企业效益达到完美的结合。电力营销（用电）是指：按预定目的销售和消耗电能的行为。社会上应用的电能，是由水、煤、油、核等一次能源加工转换得来的，送到用户后又借助能量转换器具转换为机械能、热能、化学能、光能，以满足社会政治、经济、文化和人民生活的需要，因此可以认为“用电”是借助于电气设备（包括家用电器），按照使用者的意志进行能量转换，用以实现某一目的的能量消费行为。当今社会，只要有人活动的场所，都是电的市场，电力企业以充足、优质、可靠、廉价的电能来满足市场的需要。●

电能的商品价值作为商品的电能与其他商品一样，有使用价值，也有价值。电能的应用是继钻木取火和蒸汽机应用后，人类历史上利用能源的第三次飞跃。在人类社会生产史上，蒸汽机曾为社会生产由劳动密集型向能源密集型过渡起了先导作用；电能的应用推动了能源密集型生产的发展，开辟了社会生产进入技术密集型的前景，创造出空前规模的社会生产力；电能的应用与电子技术控制手段、电力电子技术以及信息技术等相结合，为社会生产的技术进步，社会劳动生产率的提高和劳动条件的改善，提供了广阔的发展前景。●

节约用电和计划用电由于受社会经济发展的不平衡和电能的发电、供电、用电瞬间同时完成，不能大量贮存，以及行业用电负荷各有时间特点等客观规律影响，电力供需的盈亏经常是随时间、季节而异。近几年我国不少地区发生的高峰时段缺电或长期缺电，在世界多数国家都曾发生过。采用分时间、分季节不同电价等经济手段和实行配额供电等政府行政干预，也是世界各国通用的缓解电力供需矛盾的办法。为此，节约能源特别是节约用电，是世界各国长期努力的目标，也是我国的基本国策之一。概述电能的商品特性电力营销（用电）的主要内容367.2电力弹性系数&用电构成●电力弹性系数的定义电力弹性系数是指：在某一时期内电力总消费量年平均增长率与同一时期国民生产总值（或国内生产总值）年平均增长率的比值。它是反映电力发展速度与国民经济发展速度关系的一项综合指标。各国都广泛用于分析、权衡电力发展速度是否与国民经济发展速度相适应。电力弹性系数（e）的表达式为

式中E为某一时期内电力总消费量年平均增长率；P为同一时期内国民生产总值年平均增长率。●影响电力弹性系数的主要因素

不同国家在不同的经济发展阶段，其电力弹性系数有不同的数值。这一系数的变化不仅与电力工业的发展水平直接有关，还与科学技术水平、经济结构、产品结构、装备和管理水平、人民生活水平等因素有关。(1)当经济发展过程中基本上保持原来结构和原有技术水平，其扩大再生产是以扩大外延方式为主时，国民生产总值年平均增长率和电力总消费量年平均增长率将会同步增长，是电力弹性系数保持等于1的趋向；(2)当经济发展过程中高电耗的重工业和基础工业的比重增长时，特别是在发展中国家，使用电力来替代直接使用的依次能源和其他动力的范围不断扩大时，则电力总消费量增长率会不断增长，电力弹性系数将呈现大于1的趋向；(3)当产业结构和产品结构向节能型方向调整，用电效率提高，节能工作加强，以及单位产值电耗降低时，电力弹性系数会呈现小于1的趋向。在实际经济发展过程中这种趋向是并存的，但在不同发展阶段内通常有一种趋向占主导地位。我国在1949～1990年的41年中，工农业总产值年递增10.83%，而同期发电量年递增12.9%，电力弹性系数约为1.19，略大于1●分析用电构成的作用用电构成—般指：在一个国家或地区内，各行业用电量的组成。用电构成反映一个国家、地区在一个统计年度内，国民经济的结构状况。世界各国的用电构成分类一般比较接近，可以进行大致比较。但用电构成还有其他分类的方法，不同的分类可用于不同的目的。如一个电力系统按地区分布的用电量分类反映其电力潮流分布；一个电力企业按不同电价类别的售电量分类，用以进行财务核算；一个用电企业按生产产品的用电量分类，用以考核单位产品（产值）耗电量等。●用电构成发展的过程从国家的行业用电构成历史发展的一般规律来看，世界上主要国家用电构成的发展经历了三个历史发展时期。第一个时期：随着人类历史进人利用能源的第三次飞跃，电能开始在工业生产上广泛应用，用电构成中工业用电比重逐步上升并占有很大比重，居民生活用电和商业用电比重因不大。第二个时期：随着社会劳动生产率的逐步提高，第三产业和居民生活用电有了较高的要求，与此同时，以电为代表的先进科学技术，从生产领域扩展到第三产业和居民生活，用电构成中居民生活及第三产业用电比重又逐步提高，工业用电比重相应下降。第三个时期：在一个国家，工业用电比重与居民生活用电比重，两项各占全部用电1／3左右时，比重变化趋于平稳。●经济发达国家的用电构成世界上经济发达国家早已进入了工业用电比重逐步下降，居民生活用电比重逐步上升时期。在产业结构比较完整的英国、美国等国家居民生活用电的比例已占到约35％，而我国居民生活用电的比例约占10％左右。电力弹性系数用电构成

37主要内容：电力系统与电力工业概述Q&A

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发生重大事故的主要原因

★2003年“美加8.14大面积停电事件”的分析★

防止重大事故发生的措施

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电力系统（electricpowersystem）

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电力工业(electricpowerindustry)

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发电与发电厂

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电力网（electricnetwork电网）■

电力系统和城市电网的规划■

电力系统运行

■电力营销（用电管理）■

电力系统重大事故388.1发生重大事故的主要原因电力系统中发生事故的直接原因有自然灾害、外力破坏、设备损坏、运行管理不当及错误操作等各方面的内外原因。在电力系统的设计及运行中一般都考虑了处理可预见事故的能力和相应的设施，保证系统的安全连续供电。但是，在特别恶劣的自然环境(如风暴、水灾、地震)和运行条件下，会同时出现多重事故，或者由单个事故诱发连锁发展的事故扩大，这种重大事故往往超过设计及运行规定的安全界限，所以会出现稳定破坏、频率崩溃、电压崩溃等严重现象，从而导致系统瓦解和大面积停电事故的发生。事故扩大的原因是多种多样的，下面是几种主要的原因。●当切除部分发电机（或联络线）或部分系统解列后，由于出力减少，在电力系统的有功出力和负荷间发生很大的不平衡，这会引起电力系统频率的很大变化，以致使一些对频率要求较高的发电厂辅助设备（如水泵、鼓风机等）不能正常运转，从而导致整个发电厂与电力系统的解列，使电力系统的有功功率平衡进一步恶化，频率进一步下降，如此恶性循环，将使全系统崩溃。●电力系统无功功率备用不足的情况下，在发电机失步或切除发电发电机（或线路）的同时，使系统无功功率出现不平衡，电压迅速下降，引起电压崩溃。●在平行线路（或变压器）或环网运行情况下，当一回线路发生故障而断开后，被断开线路的负荷转移到相邻线路上去，使该线路的负荷突然增大，如果负荷超过该线路的输送容量是，将使稳定破坏或线路自动断开，其余剩下的健全线路负荷将进一步增加，有可能在断开另一些线路。相继断开线路的结构，有可能扩大事故，使电力系统瓦解。●事故后，当电力系统的某一部分失去稳定而处于失步状态时，由于未能及时将失去稳定的部分系统解列或采取有效的措施使全系统迅速恢复正常工作，将产生剧烈的功率和电压波动，并可能在电力系统的相邻部分引起新的失步现象。●在雷击、污闪等情况下，有可能在电力系统中若干绝缘薄弱点同时发生闪络事故，这种同时发生的多重故障会造成大面积停电。●由于整定值的不适应或者元件的损坏，继电保护装置、自动装置或断路器拒绝动作或误动作，往往会使应该断开的系统元件不断开或延长断开时间，导致后备保护动作，或者不应断开的反而误断开，这将扩大停电范围。重大事故的后果是很严重的、灾难性的，特别是对于工业发达的国家和城市，其直接和间接的损失都很大。发生重大事故的主要原因

398.22003年“美加8.14大面积停电事件”＊“美加8.14大面积停电事件”

美国东部时间8月14日16时10分（北京时间8月15日4时10分）开始，美国东北部和加拿大东部互联电网发生大面积停电事件。累计损失负荷6180万千瓦，涉及美国密歇根州、俄亥俄州、纽约州、新泽西州北部、马萨褚塞州、康涅狄格州和加拿大东部的安大略省、魁北克省等广大地区，