城市轨道交通供电系统的基本概念城市轨道交通供电系统的基本概

城市轨道交通供电系统的基本概念城市轨道交通供电系统的基本概念城市轨道交通供电系统郑州铁路职业技术学院URBANRAILTRANSITPOWERSUPPLYSYSTEM主讲人：刘峻峰电力系统的基本概念01电力网的结构与接线形式02content目录目录电力系统运行的基本要求与电能质量指标03电力系统的基本概念电力系统的基本概念0

1一、电力系统的基本概念1.电力系统发电机把机械能转换为电能，随后经变压器、电力线路等电力设备输送并分配到用户，用户的电动机、电炉、电灯等用电设备又将电能转换为需要的机械能、热能和光能等。这些发电、输电、配电和用电的所有装置及设备连接在一起组成了电力系统，其示意图如图所示。电力系统的示意图现代社会使用最广泛的能源就是电能。电力系统最根本的任务就是生产和传输电能，即将其他形式的能源转换成电能，并将电能提供给各类用户使用（包括城市轨道交通系统）。同时，提高社会的电气化程度，以电能代替其他形式的能源，也是节能的一个重要途径。电力系统中，常见的基本概念包括电力系统、发电厂、电力网、电压等级等。一、电力系统的基本概念在电力系统中，发电厂是产生电能的场所，它可将其他形式的能源转换为电能。根据转换能源的不同，发电厂主要包括火电厂、水电厂和核电厂等，此外还有地热电厂、风力电厂、潮汐海洋电厂等。2.发电厂火电厂水电厂一、电力系统的基本概念电力系统中除发电机和用电设备外的部分称为电力网，简称电网。电力网由各种电压等级的输、配电线路和变（配）电站（所）组成。电力网是电力系统的重要组成部分，其任务是将电能从发电厂输送和分配到电能用户。它对于电力系统的可靠性和经济运行有着重要的意义。3.电力网常见的输电网（1）输电网和配电网电力网按其功能常分为输电网和配电网两大部分。是由220KV及以上的输电线路和与其相连接的变电所组成，是电力系统的主要网络，其作用是将电能输送到各个地区的配电网或直接输送给大型企业用户，常见的输电网如图所示。输电网一、电力系统的基本概念常见的配电设备（1）输电网和配电网是由110KV及以下的配电线路和与其相连接的配电所（或简单的配电变压器）组成，其作用是将电能分配并输送到各类用户。根据电压等级的不同，配电网通常分为高压配电网（66-110KV），中压配电网（1-35KV）和低压配电网（1KV及以下）。配电网一、电力系统的基本概念变电所的示意图（2）变电所和配电所由电力变压器和配电装置组成，它具有变换电压、集中电能、分配电能、控制电能以及调整电压的作用。将电压升高的称为升压变电所（站），将电压降低的称为降压变电所（站）。一般把变电所（站）分为以下3种：①枢纽变电所；②地区变电所；③用户变电所；变电所(站)最大的特点是不变换电压，只承担分配电能的任务。配电所(站)一、电力系统的基本概念4.电力系统的电压等级输电技术发展的特点是努力减少线路损失（简称线损），减少线损的经济合理的方法是提高输电电压。由于电功率是电压和电流的乘积，电力线路输电功率一定时，输电电压越高，则电流越小，线损越小；另一方面，电流越小，则导线的载流部分的截面积越小，投资越小。但电压越高，对绝缘的要求越高。提高输电电压，与线路、变压器和断路器等的绝缘技术发展水平密切相关。一、电力系统的基本概念4.电力系统的电压等级综合考虑这些因素，对应一定的输送功率和输送距离有一最合理的电压等级。我国规定了电力系统以及相关设备的标准电压。其中，交流（或直流）系统的标准电压用“标称电压”表示；相关设备的标准电压用“额定电压”表示。该标准给出了三相交流系统的标称电压值有1000、750、500、330、220、110、66、35、20、10、6、3、1、0.38、0.22（单位为KV）等电压等级，其值均为线电压。同一电力系统中往往有几种不同电压等级。最高电压等级，是指该系统中最高的标称电压值。电力网的结构与接线形式电力网的结构与接线形式0

2二、电力网的结构与接线形式1.电力网的结构电力网主要是由变压器和不同电压等级的电力线路组成，通常一个大的电力网是由许多个子电力网互联而成的。电力网采用分层结构，一般可划分为输电网、高压配电网、中压配电网和低压配电网，其结构图如图所示。电力网结构示意图二、电力网的结构与接线形式1.电力网的结构一级输电网一般是由电压为330KV及以上的主干电力线路组成，它连接大型发电厂、大容量用户以及相邻电力子网。二级输电网电压一般为220KV，它上接一级输电网，下连高压配电网，并连接较大型的发电厂和向较大容量用户供电。配电网是向中等用户和小用户供电的网络。高压配电网通常用于城市和农村分片供电，也用于大用户供电；35KV与10KV配电网是最为常用的中压配电网，主要用于各类中等用户的供电，也用于大工业企业的内部电网；3KV配电网只限于工业企业内部使用，且正在被6KV配电网所代替。电压为380/220V以下的低压配电网主要用于各类动力与照明用电系统。二、电力网的结构与接线形式2.电力网的接线方式电力网的接线方式大致可分为无备用和有备用两类。无备用接线的网络中，每一个负荷只能靠一条线路取得电能，单回路放射式、干线式和树状网络就是这一类形式，其接线图如图所示。无备用接线电力网又称为开式电力网，具有接线简单、经济、运行方便，但供电可靠性差，通常在中低压配电网中使用较多。放射式网络树状网络干线式网络几种常见的无备用接线方式二、电力网的结构与接线形式2.电力网的接线方式在有备用的接线方式中，最简单的一类是在上述无备用网络的每一段线路上都采用双回路。这类接线同样具有简单和运行方便的特点，而且供电可靠性和电压质量都有明显的提高，其缺点是设备费用增加较多。几种常见的有备用接线方式由一个或几个电源点和一个或几个负荷点通过线路连接而成的环形网络，是一类最常见的有备用网络。一般来说，环形网络的供电可靠性很高，也比较经济，其缺点是调度比较复杂。几种常用的有备用网络接线，如图所示。电力系统运行的基本要求与电能质量指标电力系统运行的基本要求与电能质量指标0

3电力系统运行的基本要求三、电力系统运行的基本要求与电能质量指标向用户提供可靠且符合电能质量指标的电能，保证电力系统自身运行的安全性和提高其运行的经济性。频率和电压是电能质量的两个基本指标。此外，电能质量还包括谐波、三相电压不平衡、电压的波动和闪变、暂时过电压和瞬时过电压等。电能质量的有关国家标准，简述如下：1.电力系统的频率我国电力系统的标称频率为50Hz。国家标准规定：电力系统正常运行条件下频率偏差限值为±0.2Hz，当系统容量较小时，偏差限值可以放宽到±0.5Hz。在《全国供用电规则》中规定“供电局供电频率的允许偏差：电网容量在300万千瓦及以上者为±0.2Hz；电网容量在300万千瓦以下者，为±0.5Hz。”实际运行中，从全国各大电力系统运行看，电网频率的偏差都保持在不大于±0.1Hz。三、电力系统运行的基本要求与电能质量指标2.供电电压国家标准规定：35KV及以上供电电压正、负偏差绝对值之和不超过标称电压的10%；20KV及以下三相供电电压偏差不超过标称电压的±7%；220V单相供电电压偏差不超过标称电压的-10%—+7%。三、电力系统运行的基本要求与电能质量指标谐波是指电气量频率为基波整数倍的正弦波分量。对于我国使用的50Hz电源来说基波为50Hz，3次谐波为150Hz，5次谐波为250Hz，以此类推。电力系统的发电机在正常稳态运行条件下，产生的电动势波形可以视为正弦波。如果电力系统中的所有元件都是线性的，电力系统中的电压和电流波形也都是正弦波。如果电力系统中的元件含有非线性元件，那么即使这些非线性元件上施加的电压是正弦的，但由于其非线性伏安特性，其电流也会发生波形畸变。由于阻抗的存在，这些畸变电流会产生畸变的电压降，电网的电压波形也发生畸变，从而含有谐波。因此电力系统的非线性元件是电力系统的谐波源。3.谐波三、电力系统运行的基本要求与电能质量指标三相电压不平衡度是指三相系统中三相电压的不平衡程度，用电压或电流负序分量与正序分量的均方根百分比表示。电压不平衡度的表达式为：4.三相电压不平衡度U1、U2、U0分别为工频三相电压的正序、负序和零