电气设备运行与维护-绪论

一、电力系统的组成随着生产和科学技术的发展，电能已成为工业、农业、国防和交通等部门不可缺少的动力，成为改善和提高人们物质文化生活的重要因素。一个国家电力工业的发展水平，往往是反映其国民经济发达程度的重要标志之一。生产和科学技术的进步，使得发电机单机容量不断增大，发电厂的规模不断扩大，同时要求输送的电功率也相应增多，输送距离增大，并且对可靠性提出了更高的要求，于是逐步地将一个个孤立发电厂、变电所连接起来，形成强大的电力系统。下一页返回一、电力系统的组成现代化大型火力、水力发电厂，多数建在能源产地（如煤炭、石油生产基地）和自然条件便利的地方，以便减少发电厂所需燃料的巨额运输费用；然而，电力用户则集中在大城市、工业中心、矿山和农业发达地区。因此，发电厂与用户之间往往相距几百公里①，甚至上千公里。为向用户供电，就需要专门的电力线路传输电能。电力线路又称为输电线路，在输电过程中，为了满足不同用户对经济供电与安全供电的要求，就得采用多种电压等级的方式输送电能。电力系统中电压的升高与降低，是通过电力变压器完成的。安装电力变压器和控制设备以及保护设备等装置的整体称为变电所。用于升高输送电能电压的变电所称为升压变电所；反之，则称为降压变电所。上一页下一页返回一、电力系统的组成变电所和不同电压等级输电线路通常称为电力网。这些由生产、输送、分配和消费电能的各种电气设备连接在一起而组成的整体称为电力系统。电力系统再加上火力发电厂的热力部分、水力发电厂的水力部分以及热力网和热力用户通常称为动力系统。在电力系统中，由于各种电气设备大都是三相设备，它们的参数是对称的，所以可将三相电力系统用单线图表示。用单线图表示的动力系统、电力系统及电网如图０－１所示。上一页返回二、电力系统运行特点电能的生产、输送、分配和使用与其他部门产品相比具有下列明显的特点。１.电能不能大量储存２.暂态过程非常迅速３.电力生产和国民经济各部门之间的关系密切返回三、对电力系统的基本要求１.保证供电可靠中断向用户供电，会使生产停顿、生活混乱，甚至于危及人身和设备的安全，会给国民经济造成极大的损失。因此，电力系统运行的首要任务是对用户保证安全、可靠地连续供电。２.保证电能质量电能质量是以电压、频率和波形三个技术指标衡量的。（１）电压。电压质量对各类用电设备的安全经济运行有着直接的影响。用电设备是按额定电压设计的，实际供电电压过高或过低都会使用电设备的运行技术、经济指标下降，影响正常工作，甚至损坏电动机和其他用电设备。为此，一般规定供电电压偏移不应超过额定电压值的±５％。下一页返回三、对电力系统的基本要求（２）频率。频率的变化同样会影响发电机组和用电设备的正常运行。频率降低会使电动机出力减小、转速降低，直接影响其寿命；反之，频率升高会使电动机出力增加、经济性降低。目前世界各国对频率变化的容许偏差规定不一致。我国工频交流的额定频率为５０Ｈｚ，其容许偏差值为±（０.２～０.５）Ｈｚ；为了控制频率的累积误差，容许频率变化使电钟在２４ｈ内与标准时间误差不大于１ｍｉｎ（对于大容量系统不大于３０ｓ）。为此，要求电力系统在运行中应保持频率在其容许的变动范围之内。（３）波形。上一页下一页返回三、对电力系统的基本要求通常要求电力系统的供电电压（或电流）的波形为正弦波。为此，要求发电机发出符合标准的正弦电压波。但是，在电能输送过程中波形会产生畸变（如变压器的铁芯饱和会导致波形畸变）。另外，随着电子技术和自动化的发展以及接入电力系统的整流设备的不断增多，也将引起谐波比重增大。因此，电力系统在运行中应严格遵守有关规定，采取必要的措施减小谐波的不利影响，维持波形的质量。３.提高电力系统运行的经济性节约能源是当今世界上普遍关注的一个大问题。电能生产的规模很大，消耗能源很多。上一页下一页返回三、对电力系统的基本要求在电能生产、输送过程中应尽力节约、减少损耗，同时降低成本也成为电力部门的一项重要任务。为提高经济效益，需采用高效、节能的大容量的发电机组；降低发电过程中的能源消耗；合理发展电力系统，减少电能输送、分配过程中的损耗；电力系统应选用最经济的运行方式，合理分配各电厂的负荷，使发电机组处于最经济的运行状态。上一页返回四、电力系统的额定电压电气设备都是按照规定的电压和频率来进行设计制造的，这个指定的电压和频率称为电气设备的额定电压和额定频率。当电气设备在此电压和频率下运行时，将具有最好的技术性能和经济效果。为了进行成批生产和实现设备的互换，各国都制定有标准的额定电压和额定频率。我国制定的标准额定电压分为三类：第一类为１００Ｖ以下适用于蓄电池和安全照明用具等电气设备的额定电压；第二类为５００Ｖ以下适用于一般工业和民用电气设备的额定电压；第三类为１０００Ｖ以上高压电气设备的额定电压，其数值列于表０－１中。从表０－１中可以看到，同一个电压级别下，各种电气设备的额定电压并不完全相等。下一页返回四、电力系统的额定电压为了使各种互相连接的电气设备都能运行在较有利的电压下，各电气设备的额定电压之间有一个相互配合的问题。电力线路的额定电压和用电设备的额定电压相等，有时把它们称为网络的额定电压，如２２０ｋＶ网络等。当发电机的额定电压与网络的额定电压为同一等级时，发电机的额定电压规定比网络的额定电压高５％电压值。变压器额定电压的规定略为复杂。根据变压器在电力系统中传输功率的方向，我们规定变压器接受功率一侧的绕组为一次绕组，输出功率一侧的绕组为二次绕组。一次绕组的作用相当于用电设备，其额定电压与网络的额定电压相等，但直接与发电机连接时，其额定电压则与发电机的额定电压相等。上一页下一页返回四、电力系统的额定电压二次绕组的作用相当于电源设备，其额定电压规定比网络的额定电压高１０％电压值，如果变压器的短路电压小于７％或直接（包括通过短距离线路）与用户连接时，则规定比网络的额定电压高５％电压值。为了适应电力系统运行调节的需要，通常在变压器的高压绕组上设计制造有分接抽头。分接抽头用百分数表示，即表示分接抽头电压与主抽头电压的差值为主抽头电压的百分之几。