电力系统PPT课件
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高压输电线
中国矿业大学电气工程系
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10
•电力系统----由发电、输电和配电系统组成。 •电力网----输、配电线路和变电所，即连接发电厂 和用户的中间环节。包括输电网和配电网两大部分。 • 输电网—由35kv及以上的输电线路和与其相连接 的变电所组成的网络，输电网的作用是将电力输送 到各个地区或直接送给大型用户。 • 配电网--由10kv及以下的配电线路和配电变压器 所组成，它的作用是将电力分配到给类用户。
第27页/共141页
根据不同负荷对供电可靠性的要求分三级。 • 一级负荷 • 二级负荷 • 三级负荷
第28页/共141页
1、 一级负荷
• (1)中断供电将造成人员伤亡及重要设备损坏 • (2)中断供电将造成重大政治影响 • (3)中断供电将造成重大经济损失 • (4)中断供电将造成公共场所的秩序严重混乱 • (5)发生中毒、引发火灾及爆炸等严重事故
第25页/共141页
电力系统的主要环节（3）
变电所：指进行电压变换和汇集、分配电能的场所。
第26页/共141页
4.2 负荷分级、供电要求及质量
4.2.1 电力负荷的分级
• 电力系统运行的最基本要求是供电的可靠性，但有些 负荷也不是绝对不能停电的，为了正确地反映电力负荷 对供电可靠性要求的界限，恰当选择供电方式，提高电 网运行的经济效率，将负荷分为三级。
第39页/共141页
3. 频率偏差：指实际频率与电网的标准频率的差值。
f 0.4Hz 产生的原因：系统有功功率不平衡是产生频率 偏差的根本原因。 危害：频率变化对电力系统运行的稳定性造成 很大的影响。频率降低，电动机速度降低，因 而将影响工厂产品的产量和质量。
第40页/共141页
4.3 变电所的建设
第19页/共141页
向家坝—上海±８００千伏特：该工程是世界上电压等级最 高、输送容量最大、送电距离最远、技术水平最先进的高压 直流输电工程。工程途径：四川、重庆、湖南、湖北、安徽、 浙江、江苏、上海8个省市。
第20页/共141页
目前我国电压等级最高的直流输电项目为±800千伏特高压 工程，但新疆等巨型能源基地距负荷中心超过2700公里， 如果采用±800千伏特高压直流输电技术，电力外送损耗可 能超过10%，因而不是最优的技术方案。而采用±1000千伏 特高压直流输电就能有效解决电力外送技术瓶颈。这也将 是世界上电压等级最高、输送容量最大、送电距离最远的 直流输电工程。中国乃至世界首条±1000千伏特高压直流 输电线路最快有望在“十二五”期间兴建。
终端变电所
第42页/共141页
室内型
按其变压器及高低压开 关设备安装位置
半室内型（低压配电设备在室内）
室外型
双杆式 地台式
第43页/共141页
升或降压变电所
按用途分
工矿企业变电所 农村变电所
整流变电所
第44页/共141页
成套变电站（组合式变电站）：变压器箱、高压设备箱、 低压设备箱
第45页/共141页
第17页/共141页
• 2010年8月12日，国家电网公司宣布晋东南—南阳—荆门特高压交流试 验示范工程已通过国家验收——这意味着特高压已不再停留在“试验”和 “示范”阶段。我国电网将正式步入“特高压”时代，后续工程的核准和 建设步伐有望加快。
第18页/共141页
• 在这项特高压交流输电示范工程成功运行１年 半之后，2010年7月8日，向家坝—上海±８００ 千伏特高压直流输电示范工程成功投入运行。至 此，我国开始进入特高压交、直流混合时代，特 高压电网建设的准备工作已经全部就绪。
•变电所担负着从电力系统接受电能，经过变压，然 后分配电能的任务。变电所是供电系统枢纽，因此 是供电系统中极其重要的组成部分。 •组成：变压器、配电装置、保护和控制设备、测量 仪表等有关建筑物。
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4.3.1 变电所的分类及功能
发电厂变电所
枢纽变电所
按在系统中所处的地位
中间变电所 地区变电所
配电变压器是二十世纪八十年代初期在美国发展 起来的一种新型节能型变压器。
非晶合金是一种与传统硅钢片结构完全不 同的材料，具有低铁损、高导磁率、高电阻率 等特性。当磁密度相同时，低损变压器铁芯损 耗只有传统硅钢片变压器损耗的25～35%。
第14页/共141页
电压等级：电力系统及电力设备的额定电压级别系列。
1. 额定电压：能使各种电气设备、电器等正常 工作的电压，此时其技术性能和经济效果最好。 2. 额定电压等级：由国家规定的各种标准额定 电压。 作用：便于各种电力设备生产制造标准化和系列 化。
第15页/共141页
•目前我国常用的电压等级：
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2、二级负荷
• (1)中断供电将造成大量减产 • (2)中断供电将产生大量废品 • (3)破坏大量居民的正常生活 • (4)中断供电将造成公共场所秩序混乱（
交通秩序混换）
第30页/共141页
3、三级负荷
• 凡不属一级和二级负荷者。
第31页/共141页
4.2.2 各级负荷的供电要求 一级负荷：必须由两个独立电源供电，且不会同 时丢失。
第11页/共141页
• 配电线路——直接供电给用户的线路。用户电 压如果是380／220V，则称为低压配电线路。把电 压降为380／220V的用户变压器称为用户配电变压 器。如果用户是高压电气设备，这时的供电线路称 为高压配电线路，连接用户配电变压器及其前级变 电所的线路也称为高压配电线路。
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第21页/共141页
•我国研制成功世界最高电压等级高压交流变压器
我国具有完全自主知识产权和核心技术的世界最高电压等级和最 大容量的ＯＤＦＰＳ－１０００兆伏安／１０００千伏特高压交 流变压器，2008年７月１６日在河北省保定市的天威保变公司研 制成功。
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第24页/共141页
第4章 电力系统
本章要求：
了解电力系统的组成、电力负荷的分级、变电所的分类 及功能。 掌握各级负荷的供电要求及电能质量、电力系统中的 一些主要电气设备作用和正确使用的方法。 掌握电力系统一次接线的概念、基本要求。 了解电力系统二次接线的单元接线图，互联接线图，端子 接线图和电缆配置图。 掌握电力系统的一次接线图的各种形式和倒闸操作过程。
220V、380V、6KV、10KV、35KV、110KV、 220KV、330KV、500KV。
• 我国规定安全电压为：36v、24v、12v三种。
第16页/共141页
• 2009年1月6日，１０００千伏 晋东南—南阳—荆门特高压交流试 验示范工程投入商业运行。起于山 西晋东南（长治）变电站，经河南 南阳开关站，止于湖北荆门变电站， 全长640km。这项工程是目前世界 上运行电压等级最高、技术水平最 先进、我国具有完全自主知识产权 的交流输变电工程，也是我国发展 特高压输电技术的起步工程、首个 建成投运的特高压工程。
第46页/共141页
优点：现场安装方便、便于搬运、占地面积小； 便于深入负荷中心、从而减少电能损耗、电 压损失； 节约有色金属、提高经济效益。
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4.3.2 变电所位置的选择
（1）尽量靠近负荷中心，距离功率较大的负荷点一般不超过 300m，降低电能损耗，节约输电线用量。
（2）尽量靠近电源侧。 （3）考虑运输方便，特别是变压器、高低压开关柜、配电屏。 （4）进出线方便。 （5）变电所不宜建在剧烈振动、潮湿、有腐蚀气体的场所。
危害：对设备有较大的冲击，减少寿命（U ） 影响生产效率和产品质量（U ）
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2. 电压波动：指电压在短时间内的快速变动情况， 通常以电压幅度波动值来衡量电压波动的程度。
U% Umax - Umin 100% UN
产生的原因：由于用户负荷的剧烈变化所引起 的。 如：大型可控硅整流装置、电焊机、碎石机 危害：上下波动造成转子振动、照明灯光的闪烁
第48页/共141页
4.3.3 变电所的总体布置要求
第49页/共141页
4.4 电力系统的主要电气设备
•电力系统的主要电气设备有变压器、开关电器、 限流电器、互感器及导体与绝缘子等。
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4.4.1 变压器
在电力系统中， 变压器使用的 数量大，应用 非常广泛。因 此在电力系统 中变压器数量、 容量及形式的 选择相当重要。
第4页/共141页
火力发电厂
第5页/共141页
水力发电厂
第6页/共141页
大亚湾核电站
第7页/共141页
风力发电场
第8页/共141页
电力系统的主要环节（2）
电力网：将输送、变换、分配电能的各种变 电所和各电压等级的电力线路构成的网络称 为电力网。
根据电压等级的不同，电力网可分为： 低 压 电 网：1kV及以下 高 压 电 网：3kV~330kV 超高压电网：330kV~1000kV 特高压电网：1000kV以上
• 特高压输电技术和相应的设备制造技术是世界电力科技领域 和电工设备制造领域的前沿技术。特高压线路输送功率是５ ００千伏线路的５倍，但电力损耗仅为它的四分之一，单位 占地面积仅为它的三分之一，综合造价是它的四分之三。
• 发展特高压电网可以解决我国现有５００千伏电网输送能力 不足的问题，提高输电效率、减少投资成本、节约土地资源。
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4.1 电力系统的组成
• 电力系统就是将生产电能的发电机、输送电能的 电力线路、分配电能的变压器以及消耗电能的各种 负荷组成一个整体，对电能进行不间断的生产和分 配的系统。
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第3页/共141页
电力系统的主要环节（1）
•发电厂（站）： 指将其他形式的能量转换成电能的场所。 •一 般 根 据 所 使 用 的 能 源 的 不 同 ， 将 电 厂 分 为 火 力 发 电 厂 、 水 力 发 电 站 、 核 电 站 、 潮汐电站、风力发电站。
• 以上所指的低压，是指lkV以下的电压。 1kV及以上的电压称为高压。一般还把3 、6、10kV等级的电压称为配电电压，把 这些等级的电压的降压变压器称为配电 变压器，接在35kV及其以上电压等级的 变压器称为主变压器。
第13页/共141页
电力网的电压等级
• 电力网的电压等级是比较多的，不同的电压等级 有不同的作用。从输电的角度看，电压 越高则 输送的距离就越远，传输的容量越大，电能的损 耗就越小；但电压越高，要求绝缘水平也越高， 因而造价也越高。电压的等级也不宜太多，否则 输变电容量重复太多，也不易实现电机、变压器 及其他用电设备的生产标准化，电网的接线也比 较复杂零乱。
• 特别重要的负荷，还应增设应急电源。
常用应急电源：
（1）静态交流不间断电源装置 （允许中断供
电：毫秒级）
UPS EPS
第32页/共141页
特点：（1）效率高、体积小 （2）无噪声、振动 （3）可靠性高、维护费用低 （4）容量相对较小 （5）用于电能质量要求高的场所
第33页/共141页
（2）带有自动投入装置的独立于正常电源的专 门馈电线路（允许中断供电1.5s以上）
第36页/共141页
1. 电压偏移：指用电设备的实际端电压偏离其额 定电压的百分数。
U% U - UN 100% UN
产生的原因：系统滞后的无功功率所引起 的系统电压损失。
第37页/共141页
电压幅值允许变化范围：
线路额定电压
电压允许变化范围
35kV及以上 10kV及以下
低压照明
±5%VN ±7%VN +5%VN～－10%VN
第51页/共141页
变 压 器
第52页/共141页
变 压 器
第53页/共141页
变压器的分类： 按相数：单相、三相 按作用：降压、升压、整流等 按绝缘绕组类型：油浸式、干式、充气式 按冷却方式：自冷干式、风冷干式、自冷 油浸式、风冷油浸式、水冷油浸式
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低损耗电力变压器 S7、S9 系列低损耗变压器即低损耗非晶合金
（3）快速自动起动的柴油发电机（允许中断供电 15s以上）
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二级负荷：应由两个独立电源供电，只有一个独立 电源时，采用两回供电线路。
三级负荷：对供电无特殊要求，一般采用单一回 路供电。
第35页/共141页
4.2.3 电能质量
• 电能质量：是指用电点的电压、频率与规范标准的偏 离程度。电能质量的不合格将导致用电设备不能正常工 作，并严重影响其寿命甚至危及运行的安全。
高压输电线
中国矿业大学电气工程系
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•电力系统----由发电、输电和配电系统组成。 •电力网----输、配电线路和变电所，即连接发电厂 和用户的中间环节。包括输电网和配电网两大部分。 • 输电网—由35kv及以上的输电线路和与其相连接 的变电所组成的网络，输电网的作用是将电力输送 到各个地区或直接送给大型用户。 • 配电网--由10kv及以下的配电线路和配电变压器 所组成，它的作用是将电力分配到给类用户。
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根据不同负荷对供电可靠性的要求分三级。 • 一级负荷 • 二级负荷 • 三级负荷
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1、 一级负荷
• (1)中断供电将造成人员伤亡及重要设备损坏 • (2)中断供电将造成重大政治影响 • (3)中断供电将造成重大经济损失 • (4)中断供电将造成公共场所的秩序严重混乱 • (5)发生中毒、引发火灾及爆炸等严重事故
第25页/共141页
电力系统的主要环节（3）
变电所：指进行电压变换和汇集、分配电能的场所。
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4.2 负荷分级、供电要求及质量
4.2.1 电力负荷的分级
• 电力系统运行的最基本要求是供电的可靠性，但有些 负荷也不是绝对不能停电的，为了正确地反映电力负荷 对供电可靠性要求的界限，恰当选择供电方式，提高电 网运行的经济效率，将负荷分为三级。
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3. 频率偏差：指实际频率与电网的标准频率的差值。
f 0.4Hz 产生的原因：系统有功功率不平衡是产生频率 偏差的根本原因。 危害：频率变化对电力系统运行的稳定性造成 很大的影响。频率降低，电动机速度降低，因 而将影响工厂产品的产量和质量。
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4.3 变电所的建设
第19页/共141页
向家坝—上海±８００千伏特：该工程是世界上电压等级最 高、输送容量最大、送电距离最远、技术水平最先进的高压 直流输电工程。工程途径：四川、重庆、湖南、湖北、安徽、 浙江、江苏、上海8个省市。
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目前我国电压等级最高的直流输电项目为±800千伏特高压 工程，但新疆等巨型能源基地距负荷中心超过2700公里， 如果采用±800千伏特高压直流输电技术，电力外送损耗可 能超过10%，因而不是最优的技术方案。而采用±1000千伏 特高压直流输电就能有效解决电力外送技术瓶颈。这也将 是世界上电压等级最高、输送容量最大、送电距离最远的 直流输电工程。中国乃至世界首条±1000千伏特高压直流 输电线路最快有望在“十二五”期间兴建。
终端变电所
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室内型
按其变压器及高低压开 关设备安装位置
半室内型（低压配电设备在室内）
室外型
双杆式 地台式
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升或降压变电所
按用途分
工矿企业变电所 农村变电所
整流变电所
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成套变电站（组合式变电站）：变压器箱、高压设备箱、 低压设备箱
第45页/共141页
第17页/共141页
• 2010年8月12日，国家电网公司宣布晋东南—南阳—荆门特高压交流试 验示范工程已通过国家验收——这意味着特高压已不再停留在“试验”和 “示范”阶段。我国电网将正式步入“特高压”时代，后续工程的核准和 建设步伐有望加快。
第18页/共141页
• 在这项特高压交流输电示范工程成功运行１年 半之后，2010年7月8日，向家坝—上海±８００ 千伏特高压直流输电示范工程成功投入运行。至 此，我国开始进入特高压交、直流混合时代，特 高压电网建设的准备工作已经全部就绪。
•变电所担负着从电力系统接受电能，经过变压，然 后分配电能的任务。变电所是供电系统枢纽，因此 是供电系统中极其重要的组成部分。 •组成：变压器、配电装置、保护和控制设备、测量 仪表等有关建筑物。
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4.3.1 变电所的分类及功能
发电厂变电所
枢纽变电所
按在系统中所处的地位
中间变电所 地区变电所
配电变压器是二十世纪八十年代初期在美国发展 起来的一种新型节能型变压器。
非晶合金是一种与传统硅钢片结构完全不 同的材料，具有低铁损、高导磁率、高电阻率 等特性。当磁密度相同时，低损变压器铁芯损 耗只有传统硅钢片变压器损耗的25～35%。
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电压等级：电力系统及电力设备的额定电压级别系列。
1. 额定电压：能使各种电气设备、电器等正常 工作的电压，此时其技术性能和经济效果最好。 2. 额定电压等级：由国家规定的各种标准额定 电压。 作用：便于各种电力设备生产制造标准化和系列 化。
第15页/共141页
•目前我国常用的电压等级：
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2、二级负荷
• (1)中断供电将造成大量减产 • (2)中断供电将产生大量废品 • (3)破坏大量居民的正常生活 • (4)中断供电将造成公共场所秩序混乱（
交通秩序混换）
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3、三级负荷
• 凡不属一级和二级负荷者。
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4.2.2 各级负荷的供电要求 一级负荷：必须由两个独立电源供电，且不会同 时丢失。
第11页/共141页
• 配电线路——直接供电给用户的线路。用户电 压如果是380／220V，则称为低压配电线路。把电 压降为380／220V的用户变压器称为用户配电变压 器。如果用户是高压电气设备，这时的供电线路称 为高压配电线路，连接用户配电变压器及其前级变 电所的线路也称为高压配电线路。
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•我国研制成功世界最高电压等级高压交流变压器
我国具有完全自主知识产权和核心技术的世界最高电压等级和最 大容量的ＯＤＦＰＳ－１０００兆伏安／１０００千伏特高压交 流变压器，2008年７月１６日在河北省保定市的天威保变公司研 制成功。
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第4章 电力系统
本章要求：
了解电力系统的组成、电力负荷的分级、变电所的分类 及功能。 掌握各级负荷的供电要求及电能质量、电力系统中的 一些主要电气设备作用和正确使用的方法。 掌握电力系统一次接线的概念、基本要求。 了解电力系统二次接线的单元接线图，互联接线图，端子 接线图和电缆配置图。 掌握电力系统的一次接线图的各种形式和倒闸操作过程。
220V、380V、6KV、10KV、35KV、110KV、 220KV、330KV、500KV。
• 我国规定安全电压为：36v、24v、12v三种。
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• 2009年1月6日，１０００千伏 晋东南—南阳—荆门特高压交流试 验示范工程投入商业运行。起于山 西晋东南（长治）变电站，经河南 南阳开关站，止于湖北荆门变电站， 全长640km。这项工程是目前世界 上运行电压等级最高、技术水平最 先进、我国具有完全自主知识产权 的交流输变电工程，也是我国发展 特高压输电技术的起步工程、首个 建成投运的特高压工程。
第46页/共141页
优点：现场安装方便、便于搬运、占地面积小； 便于深入负荷中心、从而减少电能损耗、电 压损失； 节约有色金属、提高经济效益。
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4.3.2 变电所位置的选择
（1）尽量靠近负荷中心，距离功率较大的负荷点一般不超过 300m，降低电能损耗，节约输电线用量。
（2）尽量靠近电源侧。 （3）考虑运输方便，特别是变压器、高低压开关柜、配电屏。 （4）进出线方便。 （5）变电所不宜建在剧烈振动、潮湿、有腐蚀气体的场所。
危害：对设备有较大的冲击，减少寿命（U ） 影响生产效率和产品质量（U ）
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2. 电压波动：指电压在短时间内的快速变动情况， 通常以电压幅度波动值来衡量电压波动的程度。
U% Umax - Umin 100% UN
产生的原因：由于用户负荷的剧烈变化所引起 的。 如：大型可控硅整流装置、电焊机、碎石机 危害：上下波动造成转子振动、照明灯光的闪烁
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4.3.3 变电所的总体布置要求
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4.4 电力系统的主要电气设备
•电力系统的主要电气设备有变压器、开关电器、 限流电器、互感器及导体与绝缘子等。
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4.4.1 变压器
在电力系统中， 变压器使用的 数量大，应用 非常广泛。因 此在电力系统 中变压器数量、 容量及形式的 选择相当重要。
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火力发电厂
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水力发电厂
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大亚湾核电站
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风力发电场
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电力系统的主要环节（2）
电力网：将输送、变换、分配电能的各种变 电所和各电压等级的电力线路构成的网络称 为电力网。
根据电压等级的不同，电力网可分为： 低 压 电 网：1kV及以下 高 压 电 网：3kV~330kV 超高压电网：330kV~1000kV 特高压电网：1000kV以上
• 特高压输电技术和相应的设备制造技术是世界电力科技领域 和电工设备制造领域的前沿技术。特高压线路输送功率是５ ００千伏线路的５倍，但电力损耗仅为它的四分之一，单位 占地面积仅为它的三分之一，综合造价是它的四分之三。
• 发展特高压电网可以解决我国现有５００千伏电网输送能力 不足的问题，提高输电效率、减少投资成本、节约土地资源。
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4.1 电力系统的组成
• 电力系统就是将生产电能的发电机、输送电能的 电力线路、分配电能的变压器以及消耗电能的各种 负荷组成一个整体，对电能进行不间断的生产和分 配的系统。
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电力系统的主要环节（1）
•发电厂（站）： 指将其他形式的能量转换成电能的场所。 •一 般 根 据 所 使 用 的 能 源 的 不 同 ， 将 电 厂 分 为 火 力 发 电 厂 、 水 力 发 电 站 、 核 电 站 、 潮汐电站、风力发电站。
• 以上所指的低压，是指lkV以下的电压。 1kV及以上的电压称为高压。一般还把3 、6、10kV等级的电压称为配电电压，把 这些等级的电压的降压变压器称为配电 变压器，接在35kV及其以上电压等级的 变压器称为主变压器。
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电力网的电压等级
• 电力网的电压等级是比较多的，不同的电压等级 有不同的作用。从输电的角度看，电压 越高则 输送的距离就越远，传输的容量越大，电能的损 耗就越小；但电压越高，要求绝缘水平也越高， 因而造价也越高。电压的等级也不宜太多，否则 输变电容量重复太多，也不易实现电机、变压器 及其他用电设备的生产标准化，电网的接线也比 较复杂零乱。
• 特别重要的负荷，还应增设应急电源。
常用应急电源：
（1）静态交流不间断电源装置 （允许中断供
电：毫秒级）
UPS EPS
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特点：（1）效率高、体积小 （2）无噪声、振动 （3）可靠性高、维护费用低 （4）容量相对较小 （5）用于电能质量要求高的场所
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（2）带有自动投入装置的独立于正常电源的专 门馈电线路（允许中断供电1.5s以上）
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1. 电压偏移：指用电设备的实际端电压偏离其额 定电压的百分数。
U% U - UN 100% UN
产生的原因：系统滞后的无功功率所引起 的系统电压损失。
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电压幅值允许变化范围：
线路额定电压
电压允许变化范围
35kV及以上 10kV及以下
低压照明
±5%VN ±7%VN +5%VN～－10%VN
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变 压 器
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变 压 器
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变压器的分类： 按相数：单相、三相 按作用：降压、升压、整流等 按绝缘绕组类型：油浸式、干式、充气式 按冷却方式：自冷干式、风冷干式、自冷 油浸式、风冷油浸式、水冷油浸式
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低损耗电力变压器 S7、S9 系列低损耗变压器即低损耗非晶合金
（3）快速自动起动的柴油发电机（允许中断供电 15s以上）
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二级负荷：应由两个独立电源供电，只有一个独立 电源时，采用两回供电线路。
三级负荷：对供电无特殊要求，一般采用单一回 路供电。
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4.2.3 电能质量
• 电能质量：是指用电点的电压、频率与规范标准的偏 离程度。电能质量的不合格将导致用电设备不能正常工 作，并严重影响其寿命甚至危及运行的安全。