第 1 章 现代电力系统1.1 现代电力系统的特点1.1.1 能源能源的组成如下可再生能源：水力常规能源一次能源非可再生能源：煤碳、石油、天然气、核裂变材料一次能源可再生能源：太阳能、风能、生物质能、海洋能、地能能新能源能源非可再生能源：核聚变材料源二次能源：电力、焦炭、煤气、汽油、煤油、柴油、重油、沼气、蒸汽、热水1.1.2 电能的效率电能是由一次能源转换而成的 , 电能以其方便性、 传输的快速性、 无污染性使之成为无可替代的二次能源 用电能代替其它能源 , 能够提高能源利用率例如 , 用电动机代替柴油机可节能 50%; 用电气机车代替蒸汽机车 , 效率可从 8%上升到 30%美国一研究小组对 20 个部门的 350 种产品进行了统计分析 , 结果如下1) 用电比重每升高 2%, 单位产值的能源消费可降低 18%2) 用电率——电能占一次能源供给的比率 :用电率 ≥ 35% 的国家 , 0.7～1.2kgCE / $产值对 84 个国家的统计用电率 ≤ 17.5% 的国家 , 2.8kgCE / $产值 CE 标准煤 )1.1.3 电能生命周期的特异性就一般商品而言 , 大都在经历了如图 1.1 所示的引入期、 成长期、 成熟期资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。
和衰退期 4 个阶段后自行消亡 , 被其它的功能更多、 性能更先进的新产品所替代然而 , 电力却是与众不同的商品从 1885 年俄国人多里沃多勃列沃列斯基在法兰克福举行的国际电工技术展览会上展出三相交流输电系统以来 , 电力工业经历着一代又一代的技术革命而不断焕发着青春 , 其生命周期似乎是无限扩展 , 永无止境 , 如图 1.2 所示能够设想一下 , 有什么商品能够取代电力 , 像电力这样如此便于能量转换、 输送快捷、 使用方便呢 ? 答案是没有 ! 电力商品的这种特异性决定着人们只能不断地去进行电力技术的革命和电力管理体制的改革 , 以适应它的生命周期的无限扩展性资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除图 1.1 一般产品的生命周期 图 1.2 电能生命周期的特异性1.1.4 现代电力系统发展的特点1．大电网大电网的优越性可概括为 : 利于稳定周波 , 利于事故支援 , 能够减少负荷备用, 具体如下有利于开发边远地区的水煤资源有利于降低发电成本 ( 可安装大机组 ) 有利于错开地区时差 , 实现经济调度 , 减少负荷备用有利于改进电能的质量例如 , 钢厂 150～200MW的冲击负荷会导致产生高次谐波 , 电气化铁路 ( 两相运行 ) 会导致产生负序电流。
而电网规模越大 , 其容纳高次谐波和负序电流的能力就越强2．大机组可节能降耗 , 降低单位建设成本资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除3．超高压(1) 可提高线路输送功率随着电网规模的扩大,电力线路的延长,大容量输电需要超高压即2PU Nsin(1-1)X式中 : P——线路输送的有功功率 (MW);U N ——线路额定电压 (kV);X——线路电抗 ( );——送、 受电端的电压相角差330kV～750kV 超高压输电线路的输送容量以大致接近于自然功率为宜即U N2(1-2)P PZ式中 : P——线路输送的有功功率 (MW)P ——线路输送的自然功率 (MW)所谓自然功率 ,是指线路阻抗为波阻抗 ,即”无损耗”传输时 , 线路所输送的有功功率U N ——线路额定电压 (kV) Z ——线路波阻抗对于长线路或分布参数的线路 , 由于 R X L , 可假设线路上没有有功功率损耗而对于这种”无损耗”线路 , 其特性阻抗呈纯电抗性 , 谓之波阻抗 Z Z = L(1-3)C当线路输送的有功负荷为 P 时 , 由于线路的无功损耗正好等于其充电功率 , 因此完全补偿 , 从而使全线路各点电压及电流大小一致 , 线路任一点功率因数都一样 , 实现无损耗传输。
资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除从式 (1-1) 可看出 , 要提高线路输送容量 , 可采用分裂导线降低波阻抗 Z 电力线路的波阻抗变动幅值不大, 单导线架空线路约为385～ 415;两分裂导线约为285～ 305;三分裂导线约为275～ 285;四分裂导线约为255～265;电缆线路则小得多,仅为30～50如果220kV 线路采用单导线,波阻抗为400,则 P为120MW; 500kV 线路若采用四分裂导线, 波阻抗为 260 , 则 P 为 1 000MW在实际运行中 , 输送功率 P 决定于线路长短、功损耗及导线发热条件 , 可经过电容器或电抗器补偿作适当调整无中国 :短线路P = (3 ～ 5)P长线路P = (1 ～ 1.2)P德国 :L( 线路长度 )= 500km,L = 300km, P =1.5 PL = 150km, P =2.0 PL＜150km, P = 4.0 PP = P美国 : 354kV 线路的经济输送功率为 600MW500kV 线路的经济输送功率为 950MW765kV 线路的经济输送功率为 1 900 ～3 000MW从式 (1-1) 可看出 , 要提高线路输送容量 , 需提高输电电压 U N 。
表 1.1 所示为以 110kV 线路为基础的电压升高与输送功率的倍比关系表 1.1 中国的电力线路输送功率与电压等级的近似计算关系U N (电压 )110kV220kV330kV500kVP (功率 )30MW3022=120MW3032=270MW3052=750MW(2) 节约输电线路走廊例如美国 765kV 的输电走廊宽 60m, 可输送 3 000MW功率 , 而 345kV的输电资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除走廊宽 45m, 只能输送 600MW功率1 条 765kV 输电线路的输电容量相当于5 条345kV 输电线路的输电容量输送相同容量时 , 前者的走廊占用宽度只有后者的 26.7%4．高度自动化集测量、 控制、 信号、 保护于一体 , 向小型化、 集中化、 自适应和自调节方向发展资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除1.1.5 现行电压等级中国现行的电压等级如表 1.2 所示表 1.2 中国现行电压等级单位 : kV低 压高 压超 高 压0.416 10 35 60 110 220330 500 750 1 000(筹建中 )其它部分国家的电压等级如表 1.3 所示。
表 1.3 部分国家现行电压等级单位 : kV国 名电 压 等 级美国500/230/115765/345/133俄罗斯500/220/1101 150/750/330/110日本500/275/154法国380/225/90 ～150中国500/220/110(60)(750)/330/1101.2 对现代电力系统运行的基本要求1.2.1 电能的商品特性电能作为商品 , 既有它的一般商品属性 , 又有它的特殊性和公用性 作为一般商品属性 , 电能在市场交易中 , 必然与其它商品一样 , 要服从价值规律 , 按照等价交换的原则 , 公平、 公正地进行电能与一般商品的不同之处在于 : 首先 , 电力行业是公用服务行业 , 中断供电或电力供给不足会给国民经济和广大用户造成巨大损失 因此 , 实行电力市场化 , 必须以安全、 可靠供电为前提 ,除保持电力供需平衡外 , 还必须留有足够的发电备用容量其次 , 电力的产、。