1、电力系统基本知识电力系统基本知识电力系统、电力网构成电力系统、电力网构成电力系统电力系统-发电厂发电厂(发电发电)、送变电线路、送变电线路(输电和变输电和变电电)、供配电所、供配电所(配电配电)和用电单位和用电单位(用电用电)组成的整体组成的整体发电厂发电厂(或发电设备或发电设备)将燃料的热能、水流的位能或将燃料的热能、水流的位能或动能、核能等转换为电能。动能、核能等转换为电能。经过、经过、输电、配电等环节。输电、配电等环节。送至用电单位送至用电单位(或用电设备或用电设备)转换成动力转换成动力(机械机械)能、能、光能、热能等。光能、热能等。电力网电力网-是将各电压等级的输电线路和各种类型是将各
2、电压等级的输电线路和各种类型的变电所连接而成的网络。的变电所连接而成的网络。组成组成:电力系统中的输电、变电、配电等部分。电力系统中的输电、变电、配电等部分。分类分类:输电网和配电网。输电网和配电网。1.1.输电网输电网(主网架主网架)-是以高压或超高电压将发电是以高压或超高电压将发电厂、变电所或变电所之间连接起来的输电网络。厂、变电所或变电所之间连接起来的输电网络。2.2.配电网配电网-直接将电能送到用户的网络。直接将电能送到用户的网络。(1)(1)高压配电网高压配电网-指指110kV110kV及以上电压的配电网。及以上电压的配电网。(2)(2)中压配电网中压配电网-指指35kV35kV、1
3、0kV10kV、6kV6kV、3kV3kV电压的配电压的配电网。电网。(3)(3)低压配电网低压配电网-指指220V220V、380V380V电压的配电网。电压的配电网。电力生产的特点电力生产的特点1.1.同时性同时性:电能的生产、输送、分配以及转换为其他电能的生产、输送、分配以及转换为其他形态能量的过程是同时进行的。形态能量的过程是同时进行的。电能是不能大量储存。电能是不能大量储存。2.2.集中性集中性:电力生产是高度集中的、统一的。电力生产是高度集中的、统一的。3.3.适用性适用性:电能使用最方便、最广泛。电能使用最方便、最广泛。4.4.先行性先行性:在国民经济及生活中起主导作用。在国民经
4、济及生活中起主导作用。电力负荷电力负荷电力负荷电力负荷-指电力设备或用电单位所消耗的功率指电力设备或用电单位所消耗的功率(kW)(kW)或容量或容量(kVA(kVA)或电流或电流(A)(A)。负荷负荷种类种类1.1.用电负荷用电负荷-是指用户在某一时刻对电力系统所需是指用户在某一时刻对电力系统所需求的功率。求的功率。2.2.线路损失负荷线路损失负荷(线损线损)-是指电能从发电厂到用户是指电能从发电厂到用户的输电过程中的输电过程中,产生功率和能量损失所对应的功率。产生功率和能量损失所对应的功率。3.3.供电负荷供电负荷-是指用电负荷和同一时刻的线路损失是指用电负荷和同一时刻的线路损失负荷负荷,是
5、发电厂对外供电时所承担的全部负荷。是发电厂对外供电时所承担的全部负荷。分类分类1.1.按负荷发生时间不同按负荷发生时间不同(1)(1)高峰负荷高峰负荷-是指电网或用户在单位时间内所发生是指电网或用户在单位时间内所发生的最大负荷值。的最大负荷值。(2)(2)低谷负荷低谷负荷-是指电网中或某用户在一天是指电网中或某用户在一天24h24h内内,发发生的用电量最少时的负荷。生的用电量最少时的负荷。峰、谷负荷差越小，用电越趋于合理。峰、谷负荷差越小，用电越趋于合理。(3)(3)平均负荷平均负荷-指电网中或某用户在某一段确定的时指电网中或某用户在某一段确定的时间阶段内平均小时用电量。间阶段内平均小时用电量
6、。为了分析为了分析负荷率负荷率,常采用日平均负荷。常采用日平均负荷。为了安排用电量为了安排用电量,常采用月平均负荷和年平均负荷。常采用月平均负荷和年平均负荷。2.2.按负荷的重要性按负荷的重要性(1)(1)一类负荷一类负荷(一级负荷一级负荷)-指突然中断供电将会造成指突然中断供电将会造成人身伤亡或会引起对周围环境严重污染，造成经济人身伤亡或会引起对周围环境严重污染，造成经济上的巨大损失以及将会造成社会秩序严重混乱或产上的巨大损失以及将会造成社会秩序严重混乱或产生政治上的严重影响等用电负荷。生政治上的严重影响等用电负荷。对一级负荷的用电设备对一级负荷的用电设备,应有两个以上的独立电源供应有两个以
7、上的独立电源供电电,并辅之其他必要的非电力电源的保安措施。并辅之其他必要的非电力电源的保安措施。(2)(2)二类负荷二类负荷(二级负荷二级负荷)-指突然中断供电将会造成指突然中断供电将会造成较大经济损失以及将会造成社会秩序混乱或在政治较大经济损失以及将会造成社会秩序混乱或在政治上产生较大影响等用电负荷。上产生较大影响等用电负荷。(3)(3)三类负荷三类负荷(三级负荷三级负荷)-指不属于上述一类和二类指不属于上述一类和二类负荷的其他负荷。负荷的其他负荷。变电所变电所变电所变电所-是联接电力系统的中间环节是联接电力系统的中间环节,用以汇集电用以汇集电源、升降电压和分配电力。源、升降电压和分配电力。
8、组成组成由高低压配电装置、主变压器、主控制室和相应的由高低压配电装置、主变压器、主控制室和相应的设设施以及辅助生产建筑物等。施以及辅助生产建筑物等。变电所主接线变电所主接线-是把变压器、断路器等各种电气是把变压器、断路器等各种电气设备通过母线、导线有机地联结起来。设备通过母线、导线有机地联结起来。变电所一次电气设备变电所一次电气设备1.1.主变压器主变压器-将高电压变换为低电压的电气设备。将高电压变换为低电压的电气设备。2.2.高压断路器高压断路器-是保护变压器和高压线路的电器。是保护变压器和高压线路的电器。具有开断正常负荷和过载、短路故障的保护能力。具有开断正常负荷和过载、短路故障的保护能力
9、。3.3.隔离开关隔离开关-是隔离电源用的电器。是隔离电源用的电器。4.4.电压互感器和电流互感器电压互感器和电流互感器-供保护和计量用。供保护和计量用。5.5.熔断器熔断器-是保护电器。是保护电器。当电路发生短路或过负荷时当电路发生短路或过负荷时,熔断器能自动切断故障熔断器能自动切断故障电路电路,从而使电气设备和线路得到保护。从而使电气设备和线路得到保护。6.6.负荷开关负荷开关-是隔离负荷用的电器。是隔离负荷用的电器。用于不频繁地接通或分断小容量的配电线路和负荷用于不频繁地接通或分断小容量的配电线路和负荷,起到隔离电源的作用。起到隔离电源的作用。供电质量供电质量供电质量供电质量-是指电能质
10、量和供电可靠性。是指电能质量和供电可靠性。电能质量电能质量-是指供给用电单位受电端电能品质的是指供给用电单位受电端电能品质的优劣程度。优劣程度。主要主要包括包括:电压质量电压质量(有有电压允许偏差、电压允许波电压允许偏差、电压允许波动与闪变、公用电网谐波、三相电压允许不平衡度动与闪变、公用电网谐波、三相电压允许不平衡度)和频率质量和频率质量(频率频率允许偏差等允许偏差等)。1.1.供电电压允许偏差供电电压允许偏差-是指是指在某一时段内在某一时段内,电压幅电压幅值缓慢变化而偏离额定值的程度值缓慢变化而偏离额定值的程度。电压电压偏差的影响偏差的影响:电压下降时电压下降时白炽灯的发光效率和光通量都会
11、急剧下降。白炽灯的发光效率和光通量都会急剧下降。电动机的定子、转子电流都增大导致其烧毁电动机的定子、转子电流都增大导致其烧毁,或停转或停转或不能启动。或不能启动。电热设备不能达到所需要的温度等。电热设备不能达到所需要的温度等。电压上升时电压上升时白炽灯的寿命将大为缩短。白炽灯的寿命将大为缩短。各类电气设备绝缘老化加快各类电气设备绝缘老化加快,使用寿命缩短等。使用寿命缩短等。【例【例】白炽灯白炽灯电压上升电压上升1010,寿命减少寿命减少5050。电压下降电压下降1010,光通量减少光通量减少3030。我国国家标准规定电压偏差的允许值我国国家标准规定电压偏差的允许值:35kV35kV及以上供电电
12、压正负偏差绝对值之和不超过及以上供电电压正负偏差绝对值之和不超过标称电压的标称电压的5 5。10kV10kV及以下三相供电电压允许偏差为标称系统电及以下三相供电电压允许偏差为标称系统电压的压的7 7。220V220V单相供电电压允许偏差为标称系统电压的单相供电电压允许偏差为标称系统电压的+7+7、-10-10。2.2.电压电压允许波动和闪变允许波动和闪变(1)(1)电压允许波动电压允许波动-在某一个时段内在某一个时段内,电压急剧变化电压急剧变化而偏离额定值的现象。而偏离额定值的现象。当电压变化速率大于当电压变化速率大于1 1时时,即认为电压急剧变化。即认为电压急剧变化。电压波动程度是以电压电压
13、波动程度是以电压急剧急剧变化期间变化期间,电压最大值和电压最大值和电压最小值之差与额定电压值的百分数来表示。电压最小值之差与额定电压值的百分数来表示。原因原因:由急剧变化的冲击性负荷由急剧变化的冲击性负荷(如电动机启动、电如电动机启动、电焊机或大型电弧炉及轧钢机等工作焊机或大型电弧炉及轧钢机等工作)所引起。所引起。我国国家标准规定对电压波动允许值我国国家标准规定对电压波动允许值:220kV220kV及以上电压波动允许值为及以上电压波动允许值为1.61.6。3535110kV110kV电压波动允许值为电压波动允许值为2 2。10kV10kV及以下电压波动允许值为及以下电压波动允许值为2.52.5
14、。(2)(2)电压闪变电压闪变-周期性电压急剧波动引起灯光闪烁周期性电压急剧波动引起灯光闪烁,光通量急剧波动光通量急剧波动,而造成人眼视觉不舒适的现象。而造成人眼视觉不舒适的现象。3.3.公用电网谐波公用电网谐波电网谐波的产生主要在于电力系统中存在各种非线电网谐波的产生主要在于电力系统中存在各种非线性元件。性元件。大型的晶闸管变流设备和大型电弧炉大型的晶闸管变流设备和大型电弧炉,产生的谐波电产生的谐波电流最为突出流最为突出,是造成电网谐波的主要因素。是造成电网谐波的主要因素。谐波对电气设备的危害谐波对电气设备的危害:使变压器及电动机的铁损增大使变压器及电动机的铁损增大,出现过热、绝缘老出现过热
15、、绝缘老化、寿命缩短等。化、寿命缩短等。电容器对谐波的阻抗很小电容器对谐波的阻抗很小,使电容器很容易发生过使电容器很容易发生过电流发热而导致击穿及烧毁等。电流发热而导致击穿及烧毁等。4.4.供电频率允许偏差供电频率允许偏差我国技术标准规定供电频率我国技术标准规定供电频率(工频工频)为为50Hz50Hz。我国规定对频率允许误差我国规定对频率允许误差,正常允许正常允许0.2Hz,0.2Hz,根据系根据系统容量可放宽统容量可放宽0.5Hz0.5Hz。供电可靠性供电可靠性-是指供电企业某一统计期内对用户是指供电企业某一统计期内对用户停电的时间和次数。停电的时间和次数。1.1.可靠性直接反映供电企业持续
16、向用电单位的供电能可靠性直接反映供电企业持续向用电单位的供电能力。力。供电可靠性一般利用年供电可靠率进行考核。供电可靠性一般利用年供电可靠率进行考核。2.2.供电可靠率是指在一年内供电可靠率是指在一年内,对用户有效时间总小时对用户有效时间总小时数和统计期间停电影响用户小时数之差与统计期间用数和统计期间停电影响用户小时数之差与统计期间用户有效供电时间总小时数比值的百分数。户有效供电时间总小时数比值的百分数。3.3.提高供电可靠率就要尽量缩短用户平均停电时间。提高供电可靠率就要尽量缩短用户平均停电时间。停电时间停电时间:事故停电、计划检修停电、临时性停电。事故停电、计划检修停电、临时性停电。电力系
17、统接地电力系统接地工作接地工作接地-配电变压器或低压发电机中性点通过配电变压器或低压发电机中性点通过接地装置与大地相连。接地装置与大地相连。工作接地的接地电阻一般不应超过工作接地的接地电阻一般不应超过44。电力系统中性线接地的型式电力系统中性线接地的型式(方式方式)1.1.中性点直接接地中性点直接接地-是指电力系统中至少有一个中是指电力系统中至少有一个中性点直接或经小阻抗与接地装置相连接。性点直接或经小阻抗与接地装置相连接。即通过系统中全部或部分变压器中性点直接接地来即通过系统中全部或部分变压器中性点直接接地来实现的。实现的。作用作用:使中性点经常保持零电位。使中性点经常保持零电位。特点特点:
18、若若系统中发生一相接地时系统中发生一相接地时,能能限制非故障相对地电限制非故障相对地电压的升高。压的升高。但发生人身一相接地或电击时但发生人身一相接地或电击时,危险性很大。危险性很大。不适用于对连续供电要求较高及人身安全、环境安不适用于对连续供电要求较高及人身安全、环境安全全要求较高的场合。要求较高的场合。2.2.中性点非直接接地中性点非直接接地-是指电力系统中性点不直接是指电力系统中性点不直接接地或经消弧线圈、电压互感器、高电阻与接地装接地或经消弧线圈、电压互感器、高电阻与接地装置相接。置相接。特点特点:可减小人身电击时流经人体的电流。可减小人身电击时流经人体的电流。发生单相接地时发生单相接
19、地时,一般允许一般允许2 2h时间内可继续用电。时间内可继续用电。发生单相接地时发生单相接地时,接地相对地电压下降接地相对地电压下降,非故障相非故障相对地电压将会升高对地电压将会升高,达达3 3倍。倍。中性点经消弧线圈接地的目的是减小故障电流中性点经消弧线圈接地的目的是减小故障电流,加加速灭弧。速灭弧。规定规定:在中性点不接地系统中在中性点不接地系统中,配电变压器各出线均配电变压器各出线均应装设保险和不允许引出中性线应装设保险和不允许引出中性线(零线零线)N N供单相用电供单相用电 在城市中配电网的接地方式在城市中配电网的接地方式220kV220kV、110kV110kV-采用直接接地方式。采
20、用直接接地方式。35kV35kV-采用经消弧线圈接地。采用经消弧线圈接地。10kV10kV-采用经消弧线圈接地方式或经小电阻接地方采用经消弧线圈接地方式或经小电阻接地方式式(以电缆线路为主的配电网以电缆线路为主的配电网)。220V/380V220V/380V-采用直接接地方式。采用直接接地方式。低压系统接地型式低压系统接地型式TNTN系统接线系统接线(中性点直接接地方式中性点直接接地方式)电力系统中有一点直接接地电力系统中有一点直接接地,电气装置的外露可接近电气装置的外露可接近导体导体(如外壳如外壳)通过保护线与该接地点相连接。通过保护线与该接地点相连接。1.TN-S1.TN-S系统系统:整个
21、系统的中性线整个系统的中性线(零线零线)N N与保护线与保护线PEPE是是各自分开的。各自分开的。2.TN-C2.TN-C系统系统:整个系统的中性线整个系统的中性线(零线零线)N N与保护线与保护线PEPE是是合一的。合一的。3.TN-C-S3.TN-C-S系统系统:系统中有一部分线路的中性线系统中有一部分线路的中性线(零线零线)N N与保护线与保护线PEPE是合一的是合一的,另一部分则是分开的。另一部分则是分开的。TTTT系统接地系统接地(中性点直接接地方式中性点直接接地方式)电力系统中有一点直接接地电力系统中有一点直接接地,电气设备的外露可接近电气设备的外露可接近导体导体(如外壳如外壳)通过保护接地线接至与电力系统接地通过保护接地线接至与电力系统接地点无关的接地极。点无关的接地极。ITIT系统接地系统接地(中性点非直接接地方式中性点非直接接地方式)电力系统与大地间不直接连接电力系统与大地间不直接连接,电气装置的外露可接电气装置的外露可接近导体近导体(如外壳如外壳)通过保护接地线与接地极连接。通过保护接地线与接地极连接。高压配电网高压配电网变电所变电所(站站)
