供配电系统设计基础知识

供配电系统设计基础知识

一、电力系统的概念

1、电力系统的定义

电力系统(electric power system，power system)< 全国科学技术名词审定委员会定义>

定义：由发电、变电、输电、配电和用电等环节组成的电能生产、传输、分配和消费的系统。

功能：是将自然界的一次能源通过发电动力装置转化成电能，再经输电、变电和配电将电能供应到各用户。

特性：由于电源点与负荷中心多数处于不同地区，也无法大量储存，故其生产、输送、分配和消费都在同一时间内完成。

2、电力系统的组成

主体结构及组成：主体结构是电源、电力网络和负荷中心。由发电厂、变电所、输电线、配电系统及负荷组成的

电源：各类发电厂、站，它将一次能源转换成电能；

火电：锅炉－汽轮机－发电机

水电：水库－水轮机－发电机

核电：核反应堆－汽轮机－发电机

其它：如风能、地热能、太阳能、潮汐等

电力网络：由电源的升压变电所、输电线路、负荷中心变电所、配电线路等构成。它的功能是将电源发出的电能升压到一定等级后输送到负荷中心变电所，再降压

至一定等级后，经配电线路与用户相联。简单的说是由变压器、电力线路等变换、输送、分配电能设备所组成的部分。简单的说输电线路与变电所构成的网络。

火电：锅炉－汽轮机－发电机

水电：水库－水轮机－发电机

电源核电：核反应堆－汽轮机－发电机发电厂

其它：如风能、地热能、太阳能、潮汐

电源的升压变电所

输电线路（35~500KV）

电力系统电力网络区域变电所（降压）

配电线路（6~10KV）供电系统

负荷中心变电所（降压）

用户负荷中心配电间

低压配电线路照明

用电负荷

动力发电厂（电源部分）

输电线路（电力网络）

区域变电站（电力网络）

区域变电站（电力网络）

3、电力系统的运行特点

1、与国民经济以及人民生活密切相关

2、电能不能大量储存，故其生产、输送、分配和消费都在同一时间内完成。

3、电力系统中的暂态过程十分迅速。

理论：由于在电路理论中电感、电容属于储能元件，在储存和释放能量的过程就有个过渡过程。通常我们习惯说电感上的电流不发生突变，电容上的电压不发生突变，过渡时间存在一个时间常数。然而在实际应用中，电能以电磁波的形式传播，传播速度为300km ／ms 这个时间很短，几乎是瞬间就完成了过渡阶段。 2021Li dt ui W t L ==⎰ 2

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4、电力系统的设计要求

1、供电可靠安全

2、电能质量（电压、频率、波形）

3、电力系统的经济性

5、电能质量-电压

5．1电压概念

系统标称电压：电力系统被指定的电压(线电压)：3、6、10、20、35、66、110、220、330、500 、750kV。

电压等级（voltage class）电力系统及电力设备的额定电压级别系列。电力系统各点的实际运行电压允许在一定程度上偏离其额定电压，在这一允许偏离范围内，各种电力设备及电力系统本身仍能能正常运行。

用电设备与线路的额定电压：电力系统及电力设备规定的正常电压，与系统标称电压相等。

发电设备的额定电压比系统标称电压高5%。

当变压器作为电源端时，其二次侧（副边）的额定电压要高于系统标称电压高10%。

当变压器作为受电端或用户时，其一次侧（原边）的额定电压与系统标称电压相等。

5．2为什么要设置标称电压

电力网的主要用途是传输电能，当传输的功率（单位时间内传输的能量）一定时，输电电压越高，则传输的电流越小，线路上的损耗越小，且导线的截面积也可以相应减少，从而减少电力线路的投资，但是电压越高，对绝缘的要求就越高，因

此在变压器、断路其、电线杆塔等方面的投资就越大，综合考虑这些因素，每个电网都有规定的电压等级标准，称为额定电压，GB156-2003规定的电力系统额定电压（线电压）

5．3电压偏差

5．3．1产生原因

由于网络中变化的负荷电流流过阻抗元件而造成的电压损失的变化，主要是线路和变压器的损失变化。

5．3．1定义

当地区电网和企业供配电系统的运行方式或所供负荷缓慢变化时，供配电系统各点电压也随之变化，此电压与系统标称电压之差称为电压偏差。

5．4电压的选择-（电压传输的功率和距离）

注：

6KV的电缆实际过程中一般传输3MW，传输距离为3Km以下

10KV的电缆实际过程中一般传输5MW，传输距离为6Km以下

35KV的电缆实际过程中一般传输15MW，传输距离为20Km以下

架空线及6~10KV电缆芯截面最大240平方毫米，35KV的电缆电缆芯截面最大400

平方毫米，电压损失5%

5．4电压波动和闪变

用电负荷发生急剧而频繁地变化，引起配电系统内电压的急剧变化，变化中两个相邻，持续1s以上的电压方均根值的差值称为电压变动，它与标称电压的比值称为电压波动。

由于冲击负荷周期性从电网中取用快速变动的功率，使电压快速变化从而引起人眼对灯闪的明显感觉，此时人眼对灯闪的主观感觉就是闪变。

6、电能质量-频率、波形

6．1基本常识

1）目前我国电力系统电源频率是50HZ（世界上大多数国家都是用的此频率）但是美国、韩国等部分国家的电力系统电源频率是60HZ

2）目前我国电力系统的交流电的波形通常是近似正弦波。

3）畸变的波形对供电设备、用电设备、电网会产生不良影响（具体参见后续篇章节能-

谐波治理）