电力系统的基本概念

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1、电 力系 统基 本概 念 （ 二 ） 主 讲 ： 黎 静 华Prof. J H Li 1.保 证 供电 可 靠性 电 能 生 产 的 基 本 要 求 即满足负荷对电能供应的要求 。不同类型的负荷对供电可靠性 的要求不同。 （1）分类原则 按照供电中断或减少所造成的危害大小进行划分 。 （2）负荷分类 一类负荷（重要负荷）：指电能供应的中断或减少将造成设备 损坏、人员伤亡、生产秩序混乱 ，人民生活在较长时间内得不 到恢复的用户的用电设备。Prof. J H Li 1.保 证 供电 可 靠性 电 能 生 产 的 基 本 要 求 二类负荷（ 较重要负荷 ）： 指供电 中断或减少 将造成产品 产量 和

2、质量下降，人民生活正常秩序受到影响的用户的用电设备 。 三类负荷（ 一般负荷） ：除一类负 荷和二类负 荷之外的用 户的 用电设备。 （3）各类负荷对供电可靠性要求 一类负荷（重要负荷）：任何情况下不允许停电 二类负荷（较重要负荷）： 尽可能不停电 三类负荷（一般负荷）：允许停电Prof. J H Li 2. 良 好 的 电 能质 量 电 能 生 产 的 基 本 要 求 电能质量用电压偏移 、频率偏移和电压波形来衡量。 （1）电压偏移 电气设备的实际电压偏离额定电压的程度，百分值表示。 （2）频率偏移 电力系统的实际运行频率与额定频率的差值。 我国对电力系统频率偏移的基本要求是 100 (%)

3、 n n U U U U n f f f Z H f ) 2 . 0 1 . 0 ( Prof. J H Li 3. 电 力 系 统 运行 的 经济 性 好 电 能 生 产 的 基 本 要 求 电力系统运行的经济性用燃料消耗率 、厂用电率和网损率衡量。 （1）燃料消耗率 指发电厂每发单位电能（1KWh) 所消耗标准煤（g）的多少。 2005年统计数据： 平均煤耗：380g/KWh 超临界机组平均煤耗：298g/KWh 最低煤耗：281g/KWh 效益分析：1000MW 电厂，煤耗降低1g,年节约1000万元Prof. J H Li 3. 电 力 系 统 运行 的 经济 性 好 电 能 生 产

4、的 基 本 要 求 （2）厂用电率 为保证发电厂主要设备运行所需的用电设备的用电称为厂用电 。 厂用电率为厂用电量与同期发电厂发电量的比值的百分值 。 凝汽式火力发电厂的厂用电率在 （68）% 。 （3）网损率 指一定时间内，电网在传输电能过程中所损耗的电能和发电厂送 入电网的电能的比值的百分数 。 100 % 发 电 厂 同 期 发 电 量 厂 用 电 量 ） 厂 用 电 率 （ 1 2 1 1 % W W W W W ） 网 损 率 （Prof. J H Li 1. 电 力 系 统 的接 线 图 电 力 系 统 的 接 线 方 式 （1）电气接线图 表示电力系统各元件之间电气联系的电路图，

5、一般以单线图 表示。（如第一讲的电力系统接线示意图 ） （2）地理接线图 按比例表示电力系统中各发电厂和变电所的相对地理位置接 线图。（如第一讲的电力系统地理接线示意图 ）Prof. J H Li 2. 电 力 系 统 的接 线 方式 电 力 系 统 的 接 线 方 式 （1）无备用接线方式 用户只能从一个方向获得电能的接线方式，包括单回路放射式 、单回路干线式、单回路链式接线。 无 备 用 接 线 方 式 （a ） 单 回 路 放 射式 （b ） 单 回 路 干 线式 （c ） 单 回 路 链 式Prof. J H Li 2. 电 力 系 统 的接 线 方式 电 力 系 统 的 接 线 方

6、式 （1）有备用接线方式 用户可以从两个或两个以上方向获得电能的接线方式。包括双 回路放射式、干线式、链式接线；环式接线和两端供电方式。 有 备 用 接 线 方 式 （a ） 双 回 路 放 射式 （b ） 双 回 路 干 线式 （c ） 双 回 路 链 式 (d) 环 式 （e ） 两 端 供 电 网 络Prof. J H Li 3. 各 种 接 线 方式 的 特点 电 力 系 统 的 接 线 方 式 （ 1 ） 无备用接 线方式 优 点 ：接线 简单 、 投资 少 、运 行维 护方便 缺 点 ：供电 可靠性 差 （ 2 ） 有备用接 线方式 双 回路放 射式 优点：供 电可靠 性高 、电压

7、 质量 好 缺点：投 资大 、 经济 性差 环 形接线 优点：供 电可靠 性较 高 、较 为经 济 缺点：运 行调度 复杂 、故障 或检 修切除 一侧 线路时 ，电 压质量 差 ， 供电 可靠 性下降 。Prof. J H Li 3. 各 种 接 线 方式 的 特点 电 力 系 统 的 接 线 方 式 （ 2 ） 有备用接 线方式 两 端供电 式 优点：供 电可靠 性高 、经济 性好 、故障 或检 修时电 压质 量好 缺点：受 电源分 布限 制 、运 行复 杂Prof. J H Li 4. 各 种 接 线 方式 的 适用 场 合 电 力 系 统 的 接 线 方 式 无 备 用 接 线 方 式

8、通 常 用 于 对 供 电 可 靠 性 要 求 不 高 的 三 类 负 荷 的 供 电 ， 在 采 取 一 定 的 提 高 供 电 可 靠 性 的 措 施 后 （ 例 如 采 用 组 合 开 关 电 气 、 线 路 装 设 重 合 闸 装 置 等 ） 也 可 用 于 对 二 类 负 荷 的 供 电 。 有 备 用 接 线 方 式 通 常 用 于 对 供 电 可 靠 性 较 高 的 一 类 负 荷 和 二 类 负 荷 的 供 电 。 对 于 一 类 负 荷 供 电 时 应 有 两 个 以 上 相 互 独 立 的 电 源 。Prof. J H Li 1. 输 电 线 路 的理 想 电压 电 力 系

9、 统 的 额 定 电 压 对 应 一 定 的 输 电 距 离 和 输 送 容 量 ， 输 电 电 压 等 级 越 高 ， 电 力 网 的 电 能 损 耗 越 小 ， 电 能 损 耗 耗 费 越 少 ； 但 随 着 电 压 的 升 高 ， 线 路 的 投 资 费 用 越 高 。 如 下 图 所 示 ， 图 中C1 为 年 电 能 损 耗 费 （ 万 元/ 年 ） ，C2 为 归 算 到 运 行 年 的 年 投 资 费 用 （ 万 元/ 年 ） ，C 为 输 电 线 路 的 年 费 用 。 显 然 对 应 于 一 定 的 输 送 距 离 和 输 送 容 量 存 在 一 个 电 压 ， 在 该 电

10、压 下 运 行 ， 输 电 线 路 的 经 济 性 最 好 ， 此 电 压 就 是 其 理 想 电 压 。 U C C 1 C 2 C op UProf. J H Li 2. 电 力 系 统 额定 电 压规 定 原则 电 力 系 统 的 额 定 电 压 电 压等级 越多 ，越有 利于 输电线 路选 择接近 理想 电压的 额定 电压但 额 定电压 等级 越多 ， 越不 利于电 气设 备的规 模化 生产 。 电 力系统 额定 电压就 是综 合使用 和制 造两方 面的 要求 ， 经济 技术比 较 确定 ， 并由 国家颁 布实 行的 。Prof. J H Li 3. 电 力 系 统 额定 电 压 电

11、力 系 统 的 额 定 电 压 表 1-3 1000V 以上 的额 定 电 压 变压 器额 定 线 电 压/kV 用电 设备 额定 线电 压/kV 交流 发电 机额 定线 电压/kV 一次 绕组 二次 绕组 3 3.15 3 及 3.5 3.15 及 3.3 6 6.3 6 及 6.3 6.3 及 6.6 10 10.5 10 及 10.5 10.5 及 11 13.8 13.8 13.8 15.75 15.75 15.75 18 18 18 20 20 20 35 35 38.5 (60) (60) (66) 110 110 121 (154) (154) (169) 220 220 242

12、 330 330 363 500 500 注 ： 括 号 内 为 将要 淘汰 的电 压级 Prof. J H Li 4. 电 力 网 中 的 电 压 分 布 与 线 路 、 发 电 机 、 变 压 器 的 额 定 电 压 电 力 系 统 的 额 定 电 压 （1） 电 力 网 的 电 压 分 布Prof. J H Li 电 力 系 统 的 额 定 电 压 （2） 输 电 线 路 允 许 的 电 压 损 耗 用电设备允许的电压偏移为 所以线路允许的电压损耗为 10% 。 % 5 （3） 输 电 线 路 的 额 定 电 压 输电线路的额定电压取线路各点电压的平均值 ，即用电设备的 额定电压。Pro

13、f. J H Li 4. 电 力 网 中 的 电 压 分 布 与 线 路 、 发 电 机 、 变 压 器 的 额 定 电 压 电 力 系 统 的 额 定 电 压 （4） 发 电 机 的 额 定 电 压 在 有 直 配 线 的 情 况 下 ， 发 电 机 接 于 线 路 首 端 ， 运 行 时 电 压 比 用 电 设 备 的 额 定 电 压 高5%， 为 使 发 电 机 在 额 定 电 压 下 运 行 ， 所 以 发 电 机 额 定 电 压 就 取 线 路 首 端 的 电 压 ， 即 用 电 设 备 额 定 电 压 的 1.05倍 。 在 没 有 直 配 线 的 情 况 下 ， 发 电 机 的

14、额 定 电 压 根 据 发 电 机 运 行 的 经 济 性 确 定 。Prof. J H Li 电 力 系 统 的 额 定 电 压 （5） 变 压 器 的 额 定 电 压 原 边绕组 ： 对 于降压 型变 压器 ， 其原 边绕组 既可 能接于 线路 首端 ， 也可 能接于 线 路 末端 ， 为保 证不管 哪种 情况下 ， 其 实际电 压都 在允许 的范 围内 ， 以 其 额定电 压取 用电设 备的 额定电 压 。 对于发 电厂 的升压 变压 器 ，由 于 其 与发电 机直 接连接 ， 所 以取发 电机 的额定 电压 。 副 边绕组 ： 副 边绕组 接于 线路首 端 ， 运行时 其电 压比用 电

15、设 备的额 定电 压高 5 % ， 但 变压器 副边 绕组的 额定 电压是 指原 边绕组 加额 定电压 ，副 边绕组 开 路 时的端 电压 ，注意 到变 压器正 常运 行时变 压器 的内部 电压 损耗约 为 5% ，所以 变压 器副边 绕组 的额定 电压 应取用 电设 备额定 电压 的 1. 1 倍。Prof. J H Li 电 力 系 统 的 额 定 电 压 （5） 变 压 器 的 额 定 电 压 只有当与 变压 器副边绕 组相 连接的线 路路 很短 （或 直接 与 用电设 备相 连接 ）， 线路压降 很小 时 ；或变 压器 本身的 短 路 电 压较小 （ 小于 7.5 % ） 时，允 许变

16、压器 副边额定 电压 取用电设 备额 定电压的 1 .0 5 倍 。 用 线 电 压 表 示 的 抽 头 额 定 电 压 升 压 变 压 器 降 压 变 压 器Prof. J H Li 电 力 系 统 的 额 定 电 压 5. 不 同 电 压 等 级 的 适 用 范 围 3KV ： 工 企 业 内 部使 用 （如3KV 电 动 机） ； 1000 、500 、330 、220kV ： 用于 大 电力 系 统 的主 干 线； 110KV ：小 电 力系 统 的主 干 线 、大 电 力 系 统 的二 次 网 络 ； 35KV ： 大 城市 或 大 工 业 企 业 内 部 配 电网 络 ； 农 村电 力 网 络 ； 10kV ： 配 电 网 络。 额定电 压kV 输送容 量MVA 输送距 离km 额定电 压kV 输送容 量MVA 输送距 离km 3 0.1-1.0 1-3 110 10-50 50-150 6 0.1-