第1章 电力系统的基本概念

1、第1章 电力系统的基本概念,本章提示 1.1电力系统的组成和特点 1.2电力系统的电压等级降规定 1.3电力系统的接线方式 1.4电力线路的结构 小结,本章提示,电力系统、动力系统、电力网的基本概念； 发电机、变压器额定电压的确定； 架空线路的结构，架空线路导线型号的表示法。,1.1 电力系统的组成和特点,1.1.1 电力系统的组成 1.1.2 电力系统运行应满足的基本要求,能源的分类： 一次能源: 自然界存在的能源 如: 炭、石油、天然气、水力等,1.1 电力系统的组成和特点,二次能源：由一次能源转换而成 如：电能,1.1 电力系统的组成和特点,能源的转换与传输： 发 电 厂： 把其他形式的

2、能量转换成电能,变 压 器： 改变电压等级,输电线路： 输送电能,用电设备： 把电能转换成适合用户需要的其他形式 的能量,基本概念： 1、电力系统 2、电力网 3、动力系统,1.1.1 电力系统的组成,电力网,电力系统,动力系统,动力部分,负荷,发电机,1.1.1 电力系统的组成,图1.1动力系统、电力系统和电力网的示意图,电力系统：把这些生产、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， 它包括从发电、变电、输电、配电直到用电这样一个全过程。 动力系统: 电力系统加上发电厂的动力部分，就称为动力系统。,1.1.1 电力系统的组成,火电厂的动力部分包括汽轮机、锅炉、供

3、热管道和热用户，水电厂的动力部分包括水库和水轮机，核电厂的动力部分包括反应堆和汽轮机。,电力网：电力系统中输送和分配电能的部分称为电力网，它包括升、降压变压器和各种电压的输电线路。,可见，电力系统是动力系统的一部分，电力网又是电力系统的一部分。,1、电力系统的特点 （1）电能与国民经济各部门及人民日常生活关系密切,1.1.2 电力系统运行应满足的基本要求,（2）电能不能大量储存,（3）电力系统暂态过程非常短暂,2、电力系统运行的基本要求,（1）保证安全可靠的供电,1.1.2 电力系统运行应满足的基本要求,（2）保证良好的电能质量,（3）保证电力系统运行的经济性 (4) 环保,（1）保证安全可靠

4、的供电,第一级负荷： 对这一级负荷中断供电将会造成人身事故、设备损坏、大量废品，导致生产秩序长期不能恢复，市政生活混乱。,1.1.2 电力系统运行应满足的基本要求,第二级负荷： 对这一级负荷中断供电将造成大量减产，影响人民生活。,第三级负荷： 不属于第一、第二级，停电影响不大的其他负荷。,（2）保证良好的电能质量,1）频率 fN = 50 0.2 Hz,1.1.2 电力系统运行应满足的基本要求,2) 电压 偏移不超过 0.1 UN,3）波形,1）煤耗： 发电厂生产1 KWh 电能所消耗的标准煤量。,(3) 保证电力系统运行的经济性,1.1.2 电力系统运行应满足的基本要求,2）网损率： 电力网

5、中损耗的电量占向电力网供电量的百分 比。,3）厂用电率： 发电厂自用电量占发电量的百分比。,1.2.1 电力系统的额定电压,1.2 电力系统的电压等级和规定,1.2.2 电力网电压等级的选择,1、电力系统的额定电压,1.2.1 电力系统的额定电压,2、电力网电压等级的选择,1、网络额定电压,电力线路的额定电压和用电设备的额定电压相等，这一电压即称为电网的额定电压。,1.2.1 电力系统的额定电压,2、发电机的额定电压,发电机的额定电压比电网的额定电压高5%。,1.2.1 电力系统的额定电压,变压器的额定电压,一次绕组： 1.0UN 变压器一次绕组直接与发电机联接时，1.05UN,1.2.1 电

6、力系统的额定电压,二次绕组： 1.1UN 内阻抗小于7.5的小型变压器和供电距离很短的变 压器，1.05UN,例题1.1 电力系统接线图如图1.2所示，图中标明了各级电力线路的额定电压。试求发电机和变压器绕组的额定电压。,图1.2 例1.1的附图,解：发电机G的额定电压为10.5KV。 变压器T1:低压侧额定电压为10.5KV,高压侧额定电压为242KV； 变压器T2:高压侧额定电压为220KV，中压侧额定电压为121KV ，低压侧额定电压为38.5KV； 变压器T3:高压侧额定电压为110KV,低压侧额定电压为11KV； 变压器T4:高压侧额定电压为35KV，低压侧额定电压为6.6KV； 变

7、压器T5:高压侧额定电压为10.5KV,低压侧额定电压为3.15KV。,1.2.1 电力系统的额定电压,讨论： 前提：输电距离 L 一定 输送功率 P 一定,P+jQ,L,1.2.2 电力网电压等级的选择,电压等级高 优点： 因为 所以， 导线截面小，节省有色金属 缺点： 绝缘要求高，网络投资增加,1.2.2 电力网电压等级的选择,1.2.2 电力网电压等级的选择,表1.2 各级电压架空线路与输送容量、输送距离的关系,1.3 电力系统的接线方式,1.3.1 电力系统接线图,1.3.2 电力系统的接线方式,1、电力系统电气结线图,图中较详地表示出电力系统各主要元件之间的电气联系，但不能反映各发电

8、厂、变电所的相对地理位置。,1.3.1 电力系统接线图,2、电力系统地理结线图,图中各发电厂、变电所相对地理位置和线路路径都按一定比例画出，但各主要元件较详细的电气联系却难以表示。,1.3.1 电力系统接线图,1、按供电可靠性分类,1.3.2 电力系统的接线方式,（1）无备用结线 任何一个变电站（用户）都只能从一条线路取得电能的电力网络。 有单回路放射式、干线式、链式。,优点：结线简单、投资少、运行维护方便； 缺点：供电可靠性较低，当干线式、链式线路长时，末端电压可能偏低。,单回路放射式,单回路干线式,单回路链式,无备用结线,1.3.2 电力系统的接线方式,（2）有备用结线,任何一个变电站（用

9、户）可以从两条及两条以上的线路取得电能的电力网络。 有: 双回路放射式、干线式、链式，环形供电网络，和两端供电网络。,1.3.2 电力系统的接线方式,1）双回路放射式、干线式、链式,优点：结线简单，运行方便，供电可靠性和电压,质量高。 缺点：设备投资大。,双回路放射式,双回路干线式,双回路链式,1.3.2 电力系统的接线方式,2）环形供电网,优点： 供电可靠性高，投资少。 缺点： 运行调度复杂；开环运行时，某些线路可能过负荷、某些负荷点电压质量不能满足要求。,环形供电网,1.3.2 电力系统的接线方式,3）两端供电网,优点： 供电可靠性高，投资少。 缺点： 运行调度复杂。,1.3.2 电力系统

10、的接线方式,2、按负荷取得电能的方向分类,（1）开式网络 凡变电站（用户）只能从一个方向取得电能的网络，叫做开式网络。 有单、双回路放射式、干线式和链式。,1.3.2 电力系统的接线方式,（2）闭式网络 凡变电站（用户）可以从两个或两个以上的方向取得 电能的网络，叫做闭式网络。 有环形网络、两端供电网络。,对电力网络接线方式的选择，要考虑以下几个方面： （1）必须保证用户供电的可靠性；,1.3.2 电力系统的接线方式,（2）必须能灵活的适应各种可能的运行方式；,（3）应力求节约设备材料，减少投资与运行费用；,（4）应保证在各种运行方式下运行人员能安全的操作。,1.4 电力线路的结构,1.4.1

11、 架空线路的结构,1.4.2 电缆线路的结构,1.4.1 架空线路的结构,架空线路由导线、避雷线（又称架空地线）、杆塔、绝缘子和 金具等元件组成 如图1.6所示。,图1.6架空线路,1、导线,（1）作用：传导电流，输送电能,1.4.1 架空线路的结构,（2）常用材料：铜、铝、钢、铝合金,（3）结构：单股导线、单金属多股绞线、钢芯铝绞线、扩径导线、空心导线、分裂导线,（4）型号: LJ35 铝绞线 LGJ185 钢芯铝绞线 LGJQ300 轻型钢芯铝绞线 LGJJ400 加强型钢芯铝绞线,钢芯铝绞线广泛用于35KV及以上电压线路,为防止电晕和减小线路感抗，220KV以上线路常采用扩:径导线、空心

12、导线、分裂导线,1.4.1 架空线路的结构,图1.7 导线的断面图,2、避雷线,（1）作用 保护导线不受直接雷击 （2）结构 架设在杆塔顶部 常采用钢绞线、铝包钢线,1.4.1 架空线路的结构,3、杆塔,（1）作用 支持导线和避雷线，并使之保持一定的安全距离,1.4.1 架空线路的结构,（2）分类 1）按所用材料分类 木杆、铁塔、钢筋混凝土杆 2）按用途分类 直线杆塔、耐张杆塔、转角杆塔、 终端杆塔、换位杆塔,图1.8 架空线路的一个耐张段,1.4.1 架空线路的结构,4、绝缘子,（2）分类 针式绝缘子 悬式绝缘子 瓷横担等,1.4.1 架空线路的结构,（1）作用 使导线与杆塔间 保持绝缘,针

13、式绝缘子 用于电压不超过35KV线路上,1.4.1 架空线路的结构,图1.10绝缘子,悬式绝缘子 用于电压为35KV及以上 线路上,瓷横担 用于35KV及以下线路上,5、金具,（1）作用 起悬挂、耐张、固定、防震、连接等作用,1.4.1 架空线路的结构,（2）分类 悬垂线夹、耐张线夹、接续金具、防震金具,1、导体 2、绝缘层 3、包护层,1.4.2 电缆线路的结构,图1.11 常用电缆的构造,1、导体,铝或铜的单股或多股线，通常用多股线 根据电缆中导体数目的不同，可分为单心、三心、四心电缆,1.4.2 电缆线路的结构,图1.11 常用电缆的构造,2、绝缘层,作用：用来使导体间及导体与保护包层间相互绝缘,1.4.2