第1章緒論1.1電力系統(tǒng)概述電能是一種優(yōu)質(zhì)資源，具有易于由其他形式的能量轉(zhuǎn)換而來，也易于轉(zhuǎn)換成其他形式的能量以供應(yīng)用的特點(diǎn)。另外電能還具有轉(zhuǎn)換效率高、便于輸送和分配、有利于實(shí)現(xiàn)自動化等許多方面的優(yōu)點(diǎn)。1.2發(fā)電廠及變電所類型1.2.1發(fā)電廠類型及新能源發(fā)電簡介發(fā)電廠（powerplant）又稱發(fā)電站，是將自然界蘊(yùn)藏的各種一次能源轉(zhuǎn)換為電能（二次能源）的工廠。發(fā)電廠按照其所利用的能源不同，主要分為以下幾種類型：（1）火力發(fā)電廠火力發(fā)電就是利用煤、重油和天然氣為燃料，使鍋爐產(chǎn)生蒸汽，以高壓高溫蒸汽驅(qū)動汽輪機(jī)，由汽輪機(jī)帶動發(fā)電機(jī)來發(fā)電。（2）水力發(fā)電廠水力發(fā)電就是利用自然水力資料作為動力，通過水庫或筑壩截流的方式提高水位，利用水流的位能驅(qū)動水輪機(jī)，由水輪機(jī)帶動發(fā)電機(jī)來發(fā)電。（3）核電廠原子能發(fā)電就是利用核燃料在反應(yīng)堆中的裂變反應(yīng)所產(chǎn)生的熱能來產(chǎn)生高壓高溫蒸汽，驅(qū)動汽輪機(jī)再帶動發(fā)電機(jī)來發(fā)電，原子能發(fā)電又稱核發(fā)電。（4）風(fēng)力發(fā)電廠風(fēng)力發(fā)電就是利用自然風(fēng)力作為動力，驅(qū)動可逆風(fēng)輪機(jī)，再由風(fēng)輪機(jī)帶動發(fā)電機(jī)來發(fā)電。（5）潮汐發(fā)電潮汐發(fā)電就是利用潮汐的水位差作為動力，驅(qū)動可逆水輪機(jī)，再由可逆水輪機(jī)帶動發(fā)電機(jī)來發(fā)電。（6）沼氣發(fā)電沼氣發(fā)電就是以工業(yè)、農(nóng)業(yè)或城鎮(zhèn)生活中的大量有機(jī)廢棄物（例如酒糟液、禽畜糞、城市垃圾和污水等），經(jīng)厭氧發(fā)酵處理產(chǎn)生的沼氣，驅(qū)動沼氣發(fā)電機(jī)組來發(fā)電。（7）地?zé)岚l(fā)電地?zé)岚l(fā)電就是把地下的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，然后再將機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。?）太陽能熱電太陽能熱電就是利用匯聚的太陽光，把水燒至沸騰變?yōu)樗魵?，然后用來發(fā)電。1.2.2變配電所類型（1）總降壓變電所總降壓變電所是企業(yè)電能供應(yīng)的樞紐。

它由降壓變壓器高壓配電裝置（35~110KV）

和低壓配電置

(6~10KV)等主要配電設(shè)備組成?？偨祲鹤冸娝淖饔镁褪菍?5~110KV的電源電壓降為6~10KV的電壓，再由6~10KV

配電裝置分別將電能送到企業(yè)內(nèi)部各個配電所或高壓用電設(shè)備。圖1-10具有總降壓變電所的企業(yè)供配電系統(tǒng)1.2.2變配電所類型對于當(dāng)?shù)毓╇婋妷簽?5KV，企業(yè)環(huán)境條件和設(shè)備條件也允許采用35KV架空線路和較經(jīng)濟(jì)的電氣設(shè)備時，則可采用35KV作為高壓配電電壓，35KV線路直接引入靠近負(fù)荷中心的車間變電所，經(jīng)電力變壓器直接降為用電設(shè)所需要的電壓，如圖1-11所示。這種方式被稱為高壓深入負(fù)荷中心的供配電系統(tǒng)。圖1-11高壓深入負(fù)荷中心的供配電系統(tǒng)1.2.2變配電所類型（2）配電所

配電所的作用是在靠近負(fù)荷中心處集中接受總降壓變電所6~10KV電源供來的電能，并把電能重新分配，送至附近各個車間變電所或高壓用電設(shè)備。圖1-12具有高壓配電所的企業(yè)供配電系統(tǒng)1.2.2變配電所類型（3）車間變電所車間變電所按其主變壓器的安裝位置來分，有下列類型：1、車間附設(shè)變電所變電所變壓器室的一面墻或幾面墻與車間建筑的墻共用，變壓器室的大門朝車間外開。如果按變壓器室位于車間的墻內(nèi)還是墻外，還可進(jìn)一步分為內(nèi)附式（圖1-13中的1、2）和外附式（圖1-13中的3、4）。2、車間內(nèi)變電所（圖1-13的5）,處于負(fù)荷中心，損耗小。

3、露天（或半露天）變電所變壓器安裝在車間外面抬高的地面上（圖1-13中的6）。

1.2.2變配電所類型圖1-13車間變電所的類型1、2-內(nèi)附式3、4-外附式5-車間內(nèi)式6-露天或半露式7-獨(dú)立式8-桿上式9-地下式10-樓上式1.2.2變配電所類型

4、獨(dú)立變電所1.2.2變配電所類型5、桿上變電臺變壓器安裝在室外的電桿上，常用于居民區(qū)以及用電負(fù)荷較小的單位，如油田井場，亦稱桿上變電所（圖1-13中的8）。

6、地下變電所整個變電所設(shè)置在地下（圖1-13中的9）。

7、樓上變電所整個變電所設(shè)置在樓上（圖1-13中的10）。

8、成套變電所

9、移動式變電所1.2.2變配電所類型1.3電力系統(tǒng)基礎(chǔ)1.3.1電力系統(tǒng)的基本概念1、電力系統(tǒng)

按對象描述，由各級電壓的電力線路將一些發(fā)電廠、變電所和電力用戶聯(lián)系起來，組成的統(tǒng)一整體稱為電力系統(tǒng)（powersystem）。2、電力網(wǎng)

電力系統(tǒng)中各級電壓的電力線路及其聯(lián)系的變電所，稱為電力網(wǎng)或電網(wǎng)（powernet-work）。1.3電力系統(tǒng)基礎(chǔ)3、動力系統(tǒng)電力系統(tǒng)加上發(fā)電廠的動力部分及其熱能系統(tǒng)和熱能用戶，就稱為動力系統(tǒng)。其中動力部分指火力發(fā)電廠的鍋爐、汽輪機(jī)、熱力網(wǎng)等；水力發(fā)電廠的水庫、水輪機(jī)等；原子能發(fā)電廠的核反應(yīng)堆、蒸發(fā)器等。動力系統(tǒng)、電力系統(tǒng)、電力網(wǎng)三部分的關(guān)系如圖1-17所示?？梢婋娏W(wǎng)是電力系統(tǒng)的組成部分；電力系統(tǒng)是動力系統(tǒng)的組成部分。1.3電力系統(tǒng)基礎(chǔ)圖1-17動力系統(tǒng)、電力系統(tǒng)、電力網(wǎng)三部分的關(guān)系示意圖1、電壓電壓質(zhì)量是以電壓平偏離額定電壓的幅度（電壓偏差）、電壓波動與閃變和電壓波形來衡量。（1）電壓偏差

電壓偏差是以電壓偏離額定電壓的幅度，一般以百分?jǐn)?shù)表示，即：1.3.2電能的質(zhì)量指標(biāo)（2）電壓波動與閃變電壓波動是指電壓的急劇變化。電壓波動程度以電壓最大值與最小值之差或其百分?jǐn)?shù)表示，即：1.3.2電能的質(zhì)量指標(biāo)（3）波形波形的質(zhì)量是以正弦電壓波形畸變率來衡量的。在理想情況下，電壓波形為正弦波，但電力系統(tǒng)中有大量非線性負(fù)荷，使電壓波形發(fā)生畸變，除基波外，還有各項(xiàng)諧波，電力系統(tǒng)中主要以3次、5次等奇次諧波為主。1.3.2電能的質(zhì)量指標(biāo)2、頻率頻率的質(zhì)量是以頻率偏差來衡量。我國一般交流電力設(shè)備的額定頻率為50Hz，此頻率通稱“工頻”（工業(yè)頻率）。不同情況下，對頻率的要求，如表1-1所示。運(yùn)行情況允許頻率偏差正常運(yùn)行300萬KW及以上

0.2300萬KW及以下

0.5非正常運(yùn)行

1.01.3.3電力系統(tǒng)的額定電壓

所謂的額定電壓，是指電氣設(shè)備正常運(yùn)行且能獲得最佳技術(shù)性能和經(jīng)濟(jì)效果的電壓。通常是指線電壓，在電氣設(shè)備銘牌上標(biāo)出。1、電力線路的額定電壓電力線路的額定電壓也稱為網(wǎng)絡(luò)的額定電壓。網(wǎng)絡(luò)的額定電壓等級是國家根據(jù)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要和電力工業(yè)發(fā)展的水平，經(jīng)全面的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析后確定的。它是確定各類電力設(shè)備額定電壓的基本依據(jù)。2、用電設(shè)備的額定電壓用電設(shè)備的額定電壓與同級電網(wǎng)的額定電壓相同。3、發(fā)電機(jī)的額定電壓

發(fā)電機(jī)的額定電壓比網(wǎng)絡(luò)的額定電壓高5%。這是因?yàn)榘l(fā)電機(jī)總是接在電力網(wǎng)的首端，電力線路首端到末端電壓損耗一般為網(wǎng)絡(luò)額定電壓的10%，通常線路首端電壓比網(wǎng)絡(luò)額定電壓高5%，而線路末端電壓比網(wǎng)絡(luò)額定電壓最多低5%。4、電力變壓器的額定電壓

電力變壓器額定電壓的規(guī)定情況較為復(fù)雜，需視所處位置確定，而且需明確一次繞組和二次繞組的定義。

一次繞組：規(guī)定變壓器接受功率的一側(cè)，相當(dāng)于用電設(shè)備。

二次繞組：規(guī)定變壓器輸出功率的一側(cè)，相當(dāng)于電源設(shè)備。1.3.3電力系統(tǒng)的額定電壓（1）變壓器一次繞組的額定電壓

變壓器一次繞組接電源，相當(dāng)于用電設(shè)備。與發(fā)電機(jī)直接相連的變壓器的一次繞組的額定電壓跟發(fā)電機(jī)額定電壓相同；不與發(fā)電機(jī)直接相連，而是連接在線路上的變壓器一次繞組的額定電壓應(yīng)與線路的額定電壓相同。（2）變壓器二次繞組的額定電壓

變壓器二次繞組向負(fù)荷供電，相當(dāng)于發(fā)電機(jī)。如果變壓器二次側(cè)供電線路較長，則變壓器二次繞組額定電壓要考慮補(bǔ)償變壓器二次繞組本身5%的電壓降和變壓器滿載時輸出的二次電壓仍高于電網(wǎng)額定電壓的5%，所以這種情況的變壓器二次繞組額定電壓要高于二次側(cè)電網(wǎng)額定電壓的10%，如果變壓器二次側(cè)供電線路不長，直接向高低壓用電設(shè)備供電，則變壓器二次繞組額定電壓，只需高于二次側(cè)電網(wǎng)額定電壓的5%，僅考慮補(bǔ)償變壓器內(nèi)部的5%。如圖1-18所示。

1.3.4電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)運(yùn)行方式及低壓配電系統(tǒng)接地型式電力系統(tǒng)中性點(diǎn)：指系統(tǒng)中星形聯(lián)結(jié)的變壓器或發(fā)電機(jī)的中性點(diǎn)。電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)運(yùn)行方式是一個綜合的問題，對于電力系統(tǒng)的運(yùn)行特別是在系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，有明顯的影響。1、中性點(diǎn)不接地的電力系統(tǒng)圖1-19所示是中性點(diǎn)不接地的電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時的電路圖和相量圖。1.3.4.1電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)運(yùn)行方式（2）系統(tǒng)發(fā)生單相接地短路（如C相接地）2、中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的系統(tǒng)消弧線圈是一個具有鐵心的可調(diào)電感線圈，通常將它裝在變壓器或發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)與地之間，如圖1-21所示。3、中性點(diǎn)直接接地的電力系統(tǒng)1.3.4.2低壓配電系統(tǒng)的接地型式1、TN系統(tǒng)2.TT系統(tǒng)（如圖1-24所示）