电力系统1介绍

第二节
输电网及配电网
一、输电网与配电网的划分 输电网与配电网的划分主要看网络两端所连设备 的性质。 1．输电网 输电网是指将众多电源点与供电点连接起来的 主干网及不同电网之间互送电力的联网网架。 输电网是电力的主要传输工具和电力的主要交换 工具，凡大型电源节点和负荷节点都直接与输电 网连接。因而输电网是关系电力系统安全、经济 及优质运行的基础。
3．对电力系统的要求
(1)保证供电可靠。
中断用户供电，会造成生产停顿，生活混乱，甚 至危及人身和设备的安全，给国民经济带来极大
的损失。停电给国民经济所造成的损失远远超过 电力系统本身少售电能所造成的损失，一般认为， 由于停电引起国民经济的损失平均值约为电力系 统本身少售电能损失的三四十倍。电力系统运行 的首要任务就是满足用户对供电可靠的要求。
1．电气设备额定电压和最高电 压
电气设备分供电设备和受电设备。电气设备制造厂根
据所规定 的电气设备工作条件而确定的电压，称为电 气设备的额定电压。 电气设备的最高电压是根据设备的绝缘性能和与最高 电压有关的其他性能(如变压器的励磁电流及电容器的 损耗等)所确定的最高允许运行电压，其数值等于所在 的电力系统的最高电压值。
电力是现代社会最重要基础能源之一，它 既为现代工业、现代农业、现代科学技术 和现代国防提供必不可少的动力，又与广 大人民群众的生活密切相关，在国民经济 中占有十分重要的地位。本章的主要内容 是介绍电力系统的基本知识，这是从事电 力电缆工作的人员必须具备的。
第一节电力系统概述
一、电力系统的基本组成及特点 1．电力系统的基本组成 电力系统是由发电厂、变电站、输配电线路直到 用户等在电气上相互连接的整体。 它包括了从发电、输电、配电直到用电的全过程。 另外，还把由输配电线路以及由它所联系起来的 各类变电站总称为电力网(简称为电网)。 因此，电力系统也可以看作是由各类发电厂、电 网、用户组成的相互连接的整体。

(4)电力系统的区域性特点很强。由于各电力系统 的电源结构与能源资源分布情况和特点有关，而 负荷结构却与工业布局、城市规划、电气化水平 等有关，至于输电线路的电压等级、线路配置等 则和电源与负荷间的距离、负荷的集中程度等有 关，因而各电力系统的组成情况将不尽相同，甚 至可能有很大差异。 例如，有的电力系统内水能资源丰富，是以水力 发电厂为主，而有的电力系统煤、油或天然气资 源丰富是以火力发电厂为主，有的电力系统电源 与负荷距离近，联系紧密，而有的电力系统却正 好相反。因此，在做电力系统规划设计时，必须 运用系统分析方法，采用优化技术和人工智能技 术，针对具体系统的情况和特点进行，如果盲目 照搬其他系统或国外系统的一些经验而不加以认 真分析，必将违反客观规律，酿成错误。
(4)提高电力系统运行的经济性。 提高电力系统运行经济性的措施有安装大容量发电
机组、降低火力发电厂的煤耗率、充分发挥水力发 电在电力系统中的作用、降低电网损耗等。
二、电力系统的电压等级
世界上许多国家和有关国际组织都制定有相应的电压
等级标准。该电压等级标准称为电力系统额定电压， 又称作电力网额定电压或线路额定电压。 电力系统正常运行时，在任何时间，系统中任何一点 上所出现的电压最高值(不含系统的暂态和异常电压， 如系统操作所引起的瞬时电压变化等)，称为电力系统 最高电压。
(2)中性点直接接地的电力系统的适用范围。我国
110kV及以上电力系统基本上都采用中性点直接接 地方式，国外220kV及以上电力系统基本上都采用 中性点直接接地方式。 380／220V的三相四线制电力网为了避免在单相接 地时出现超过250V的危险电压，从安全的角度出发， 也采用中性点直接接地方式。
4．中性点经电阻接地的电力系统的特点和适用范围
(1)中性点经电阻接地的电力系统的特点。中性点经 电阻接地系统的特点与中性点直接接地系统类似，
但由于安装了接地电阻，减小了单相接地电流，对 周围通信线路的电磁干扰减弱。 (2)中性点经电阻接地的电力系统的适用范围。中性 点经电阻接地主要应用于l0kV及以下配网中。 现在 城市配网系统正逐步形成手拉手、环网供电的网络， 越来越多的用户采用双路或多路电源供电，为了保 证供电可靠性已经不必再采用中性点不接地的方式。 因此，越来越多的10kV及以下配电网采用了中性点 经电阻接地方式，既可保证供电可靠性，又能降低 设备绝缘水平要求。
(2)中性点不接地的电力系统的适用范围。

1)电压小于500V的装置(380／220V装置除外)； 2)3～6kV电力网，单相接地电流小于30A； 3)10kV电力网，单相接地电流小于20A； 4)35～60kV电力网，单相接地电流小于10A； 5)当发电机(或调相机)直接连在3～20kV电网，要求发 电机(或调相机)带单相接地故障运行时，单相接地电流 小于5A。
(2)保证良好的电能质量。 衡量电能质量的主要指标是电压、频率和波形，而 在电力系统正常运行时，主要保证电压和频率的偏 差在规定的范围内，随着社会现代化的发展，用户
对波形的要求也越来越高。 (3)为用户提供充足的电能。 电力系统要最大限度地满足用户的用电需求，为国 民经济的各个部门提供充足的电力。因此，首先应 按照电力先行的原则做好电力系统发展的规划设计， 搞好电力工业建设，确保电力工业的建设优先于其 他工业部门。其次，要提高运行操作水平，加强现 有设备的维护，提高科学管理水平，防止事故的发 生，减少事故次数。
(2)电能过渡过程非常短暂。 电力系统正常运行时，负荷不断地变化，发电容量跟踪 作相应变化，以适应负荷的需求。 例如，用户用电设备的操作，电动机、电热设备的启停
或负荷增减是很快的，变压器、输电线路的投入运行或 切除都也是在瞬间内完成的。当电力系统出现异常状态 (如短路故障、过电压、发电机失去稳定等过程)更是极 其短暂，往往以微秒或毫秒来计量时间。 因此，无论是正常运行时所进行的调整和切换等操作， 还是故障时为切除故障部分或为把故障限制在一定范围 内以迅速恢复供电所进行的一系列操作，仅仅依靠人工 操作是不能够达到满意效果的，甚至是不可能的。 因此，必须采用各种遥信装置、遥测装置、远动装置、 保护装置和计算机技术来迅速而准确地完成各项调整和 操作任务。
1)3～6kV电力网，单相接地电流大于30A； 2)10kV电力网，单相接地电流大于20A；
3)35～60kV电力网，单相接地电流大于10A；
4)当发电机(或调相机)直接连在3～20kV电网，要求
发电机(或调相机)带单相接地故障运行时，单相接 地电流大于5A。
3．中性点直接接地的电力系统的特点和 适用范围
2．配电网 配电网是指电力系统中直接与用户相连的网络。配
电网由配电变电站、高压配电线(1kV及以上电压)、 配电变压器、低压配电线(1kV以下电压)以及相应 的控制保护设备组成。 通常将配电变电站至用户接户线之间的网络称为配 电网。配电网又可分为一次配电网、二次配电网、 特殊配电网。
2、中性点经消弧线圈接地的电力系统的特点和适用范围
(1)中性点经消弧线圈接地的电力系统的特点。中性
点经消弧线圈接地系统的特点与中性点不接地系统 类似，而且由于安装了消弧线圈，有效地减小了单 相接地电流，能迅速熄灭故障电弧，防止间歇性电 弧接地时产生的过电压。 (2)中性点经消弧线圈接地的电力系统的适用范围。 中性点经消弧线圈接地方式广泛应用于3～60kV电力 网。我国有关规程规定，在3～60kV电力网中，单相 接地电流超过下列数值时，中性点应装设消弧线圈。
三、电力系统中性点运行方式
为了保证电力网或电气设备的正常运行和工作人员的人身安

Байду номын сангаас

全，人为地使电力网及其设备的某一特定点通过导体与大地 做良好的连接，称为接地。 接地包括工作接地、保护接地、保护接零、防雷接地和防静 电接地等。 电力系统中性点是指星形连接的变压器绕组或发电机绕组的 中性点。电力系统工作接地一般都是通过电力系统中性点接 地来实现的，电力系统中性点接地方式与短路电流大小、绝 缘水平、供电可靠性、接地保护方式、对通信的干扰、系统 接线方式等密切相关。 电力系统的中性点接地方式有不接地、经电抗接地或经消弧 线圈接地、直接接地、经电阻接地等。 我国电力系统所采用的中性点接地方式主要是不接地、经消 弧线圈接地、直接接地、经电阻接地四种。
(1)中性点直接接地的电力系统的特点。 发生单相接地故障时，非故障相对地电压基本不变，
对设备的绝缘水平要求不变；发生单相接地故障时， 用电设备不能正常运行，由于此时故障相接地电流很 大，必须立即切除故障设备。 中性点直接接地系统发生单相接地故障时，单相短路 电流在导 线周围产生单相交变电磁场，将对附近的通 信线路和信号设施产生电磁干扰。
2．电力系统的特点
(1)电力生产密切关系着国民经济各部门和人民生 活。 电能是清洁的能源，具有使用灵活、易于转换， 控制方便等优点，国民经济各部门广泛使用电能 作为生产的动力。随着社会现代化的进展，各部 门中的电气化程度越来越高，因而，电能供给的 中断或不足，不仅会直接影响工业、农业生产， 造成人民生活秩序紊乱，在某些情况下甚至会酿 成极其严重的社会性灾难。
(3)电能不易大量储藏。 在电力系统中，电能的生产、变换、输送、分配及 使用是同时进行的。发电厂在任何时刻生产的电能 必须等于该时刻用电设备所消耗的电能与变换、输 送、分配环节中损耗的电能之和，即发电容量和用 电容量应随时保持平衡，因此无论·’是转换能量的 原动机或发电机，还是输送、分配电能的变压器或 输电线路以及用电设备等，只要其中的任何一个元 件发生故障，都将影响系统的工作。 迄今为止，虽然人们对电能的存储方式进行了 大量的研究，并在一些新的存储方式上(如超导储 能、燃料电池储能等)取得了某些突破性的进展， 但是仍未能实现经济的、高效率的以及大容量电能 的存储。
为了保证电气设备能在偏离其额定电压允许值的范围 内工作， 在同一电力系统的额定电压下，电气设备的