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1、第三章 电力基础知识n 电力系统与电力网电力系统与电力网n 电力负荷电力负荷n 供电系统供电系统n 供电质量供电质量n 用户供电电压与电源的选择用户供电电压与电源的选择n 无功功率补偿无功功率补偿电力系统的基本组成 第一节 电力系统与电力网要求： 了解了解电力系统与电力网的基本概念基本概念与基本参量基本参量 一、电力系统 发电厂发电厂 电力网电力网 电力用户电力用户或者说：由或者说：由发电厂发电厂、电力网电力网和和电力用户电力用户就构成了电力系统。就构成了电力系统。 电力系统是指完成电能生产、变换、输送、分配和消电力系统是指完成电能生产、变换、输送、分配和消费的统一整体。费的统一整体。电力系统
2、设备分类：n一次设备：发电、输电、变电、配电、用电等n二次设备：测量、监视、控制、继电保护、自动化、通信等 二、电力网 电力网络是由变压器、电力线路等变换、输送、分配电力网络是由变压器、电力线路等变换、输送、分配电能设备所组成的部分。电能设备所组成的部分。n电力网络组成：电力网络组成： 各电压等级的各电压等级的输电线路输电线路和各种类型的和各种类型的变电所变电所连接而成。连接而成。n地方电力网：电压等级在地方电力网：电压等级在35kV及以下、供电半径在及以下、供电半径在2050km以内的以内的电力网电力网;n区域电力网：电压等级在区域电力网：电压等级在35kV以上、供电半径超过以上、供电半径超
3、过50km的电力网的电力网;n超高压远距离输电网：电压等级为超高压远距离输电网：电压等级为330500kV的电力网，一般由远距的电力网，一般由远距离输电线路连接而成。离输电线路连接而成。电力网分类：电力网分类： 输电网输电网以以高电压甚至超高电压高电压甚至超高电压将发电厂、变电站或变电所将发电厂、变电站或变电所之间连接起来的送电网络，又称主网架。之间连接起来的送电网络，又称主网架。 配电网配电网将将电能送到用户电能送到用户的网络称为配电网。分为高压配电的网络称为配电网。分为高压配电网、中压网、中压配电网、低压配电网。配电网、低压配电网。 通常将通常将220kV及以上的电力线路称为及以上的电力线
4、路称为输电线路输电线路，110kV及以下的电力线路称为及以下的电力线路称为配电线路配电线路。配电线路又分为高压配。配电线路又分为高压配电线路（电线路（110kV）、中压配电线路（）、中压配电线路（635kV）和低压配电）和低压配电线路（线路（380/220V）。）。图图3.1-1电力系统、电力网示意图电力系统、电力网示意图 1. 总装机容量：指系统中总装机容量：指系统中实际安装实际安装所有所有机组额定机组额定有功功率有功功率的的总和，以总和，以MW、GW计。计。 2. 年发电量：指系统中所有发电机组全年年发电量：指系统中所有发电机组全年实际发出实际发出电能电能的总的总和，和，以以MWh、GWh
5、、TWh计。计。3. 最大负荷：指最大负荷：指规定时间规定时间内电力系统内电力系统总有功功率负荷总有功功率负荷的最大的最大值值，以，以MW、GW计。计。 4. 额定频率：额定频率：50Hz5. 最高电压等级：指系统中最高电压等级：指系统中最高电压最高电压等级线路的等级线路的额定电压额定电压，以以kV计计 。1GW=103MW（100万万千瓦千瓦）1MW=103kW （1000千瓦）千瓦）1MWh =103kWh （千度），（千度）， 1GWh =103MWh（100万度）万度） 1TWh =103GWh（10亿度），亿度），1kWh=1度度 三、电力系统的基本参量和接线图6. 地理接线图：主要
6、显示系统中发电厂、变电所的地理位置，地理接线图：主要显示系统中发电厂、变电所的地理位置，电力线路的路径以及它们之间电力线路的路径以及它们之间 的联结。的联结。 某工厂某工厂35kV总降压变电所的主接线图总降压变电所的主接线图7.电气接线图：主要显示电力系统中发电机、变压器、母线、电气接线图：主要显示电力系统中发电机、变压器、母线、断路器、电力线路等主要电机、电器、线路之间的电气接线。断路器、电力线路等主要电机、电器、线路之间的电气接线。四、构成大型电力系统的优点1提高提高供电的可靠性及供电质量供电的可靠性及供电质量。（容量大）。（容量大） 2可以减少系统的备用容量。可以减少系统的备用容量。 4
7、便于发展大型机组。（单机容量大）便于发展大型机组。（单机容量大）3通过通过合理分配负荷合理分配负荷，可降低系统的高峰负荷，提高运行，可降低系统的高峰负荷，提高运行 经济性。经济性。 （地域大）（地域大）5便于利用大型动力资源，特别是能充分发挥水力发电厂便于利用大型动力资源，特别是能充分发挥水力发电厂的作用。的作用。 （水电、火电）（水电、火电）五、电力生产的特点1电能电能不能不能大量大量储存储存。 2电力生产是电力生产是高度集中、统一高度集中、统一的。的。3电能使用最电能使用最方便方便，适用性最，适用性最广泛广泛。4电力生产在国民经济中具有电力生产在国民经济中具有先行性先行性。5过渡过程过渡过
8、程相当迅速，电力系统中各元件的投入或退出是相当迅速，电力系统中各元件的投入或退出是在一瞬间完成的在一瞬间完成的第二节 电力负荷 电力系统总负荷是系统中所有用电设备消耗电力系统总负荷是系统中所有用电设备消耗总功率总功率的的总和。总和。 一、电力负荷工业、农业、邮电、交通、市政、商业、城乡居民消耗功率之和工业、农业、邮电、交通、市政、商业、城乡居民消耗功率之和综合用电负荷综合用电负荷综合用电负荷综合用电负荷网络损耗的功率网络损耗的功率供电负荷（供电量）供电负荷（供电量）供电负荷供电负荷各发电厂本身消耗的功率各发电厂本身消耗的功率发电负荷（发电量）发电负荷（发电量）要求：了解了解电力负荷的基本参量与
9、分类 （一）设备安装容量（一）设备安装容量 设备安装容量设备安装容量PN （亦称设备功率）是指连续工作（亦称设备功率）是指连续工作的用电设备铭牌上的标称功率的用电设备铭牌上的标称功率PE。 （二）负荷与负荷曲线（二）负荷与负荷曲线 电力负荷电力负荷是指单台用电设备或一组用电设备从电是指单台用电设备或一组用电设备从电源源取用的电功率取用的电功率，包括，包括有功功率、无功功率和视在功有功功率、无功功率和视在功率率。 二、基本概念 负荷曲线1负荷曲线的分类负荷曲线的分类按性质分：按性质分：有功负荷曲线和无功负荷曲线有功负荷曲线和无功负荷曲线 按负荷持续时间分：日负荷曲线、月负荷曲线和年负荷曲线按负荷
10、持续时间分：日负荷曲线、月负荷曲线和年负荷曲线2负荷曲线的绘制负荷曲线的绘制 日负荷曲线日负荷曲线 ：逐点描绘法、梯形曲线法：逐点描绘法、梯形曲线法年负荷曲线：年负荷曲线：年最大负荷曲线：或称运行年年最大负荷曲线：或称运行年负荷曲线。负荷曲线。图图 年最大负荷曲线年最大负荷曲线在某一段时间内用电设备有功、无功负荷随时间变化的图形. 日有功负荷曲线日有功负荷曲线a）折线图）折线图 b）梯形图）梯形图全年时间负荷曲线：或称年负荷持续曲线。全年时间负荷曲线：或称年负荷持续曲线。图图2-3 全年时间负荷曲线的绘制全年时间负荷曲线的绘制a）夏季典型日负荷曲线）夏季典型日负荷曲线 b）冬季典型日负荷曲线）
11、冬季典型日负荷曲线 c）全年时间负荷曲线）全年时间负荷曲线 （三）与负荷曲线有关的物理量1年最大负荷和年最大负荷利用小时数年最大负荷和年最大负荷利用小时数年最大负荷年最大负荷Pmax ：指全年中消耗电能最多的半小时的平均指全年中消耗电能最多的半小时的平均功率，即功率，即 30maxPP年最大负荷利用小时数年最大负荷利用小时数Tmax在此时间内，用户以年最大负荷在此时间内，用户以年最大负荷持续运行所消耗的电能恰好等于持续运行所消耗的电能恰好等于全年实际消耗的电能，如图所示。全年实际消耗的电能，如图所示。 max87600maxmaxdPtpPWTa可见：年负荷曲线越平坦，可见：年负荷曲线越平坦，
12、Tmax越大；年负荷曲线越陡，越大；年负荷曲线越陡，Tmax越小。越小。图图 年最大负荷与年最大负荷利用小时数年最大负荷与年最大负荷利用小时数2平均负荷与负荷系数平均负荷与负荷系数平均负荷平均负荷Pav：电力负荷在一定时间电力负荷在一定时间t内平均消耗的功率，即内平均消耗的功率，即 tWPtav负荷系数负荷系数 ：平均负荷与最大平均负荷与最大负荷的比值，即负荷的比值，即maxavPP年平均负荷为年平均负荷为:8760avaWP越大，负荷曲线越平坦，负荷波动越小。越大，负荷曲线越平坦，负荷波动越小。图图 年平均负荷年平均负荷 通过负荷的统计计算求出的、用以按发热条件选择导体和电气设备的一个通过负
13、荷的统计计算求出的、用以按发热条件选择导体和电气设备的一个假想的持续负荷值，称为计算负荷，用假想的持续负荷值，称为计算负荷，用Pc c（或（或Qc c 、Sc c 、 Ic c ）表示。）表示。 3、计算负荷的意义、计算负荷的意义30maxPPPc 通常把根据通常把根据半小时平均负荷半小时平均负荷所绘制的负荷曲线上的所绘制的负荷曲线上的 “ “最大负荷最大负荷”称为计称为计算负荷，并作为按发热条件选择电气设备的依据，因此算负荷，并作为按发热条件选择电气设备的依据，因此一般中小截面导体的发热时间常数一般中小截面导体的发热时间常数为为10min以上，而导体通过电流达到以上，而导体通过电流达到稳定温
14、升的时间大约为稳定温升的时间大约为34，即载，即载流导体大约经半小时（流导体大约经半小时（30min）后可）后可达到稳定温升值达到稳定温升值 确定计算负荷的系数N30NmaxPPPPKdNavPPKu需要系数需要系数Kd：负荷曲线中的最大有功计算负荷负荷曲线中的最大有功计算负荷Pmax与全部与全部用电设备额定功率用电设备额定功率 之比值，（针对设备组而言）即之比值，（针对设备组而言）即 NP利用系数利用系数Ku：负荷曲线中的平均计算负荷负荷曲线中的平均计算负荷Pav与全部用电设与全部用电设备额定功率备额定功率 之比值，之比值， （针对设备组而言）即（针对设备组而言）即 NP（一）单台用电设备（
15、一）单台用电设备的计算负荷的计算负荷对长期连续工作的单台用电设备：对长期连续工作的单台用电设备： 30NPP对需要计及效率的单台用电设备（如电动机）：对需要计及效率的单台用电设备（如电动机）： 30NPP（二）用电设备组（二）用电设备组的计算负荷的计算负荷30N3030223030303030tan3dNPKPQPSPQISU式中，式中，P30 、 Q30、 S30的单位分别为的单位分别为kW、kvar、kVA；Kd为需为需要系数，可查表。要系数，可查表。三、 负荷的计算 （三）、按逐级计算法确定企业的计算负荷 逐级计算法是指从企业的用电端开始，逐级上推，直至求逐级计算法是指从企业的用电端开始
16、，逐级上推，直至求出电源进线端的计算负荷为止。出电源进线端的计算负荷为止。一般工业企业的供电系统图如一般工业企业的供电系统图如3-7所示：所示： 图图3-7 负荷计算用供电系统负荷计算用供电系统1. 用电设备组的计算负荷（用电设备组的计算负荷（图图3-7中的中的1点点）2车间变压器低压母线上的计算负荷（车间变压器低压母线上的计算负荷（图图3-7中的中的2点点） 30.230.130.230.12230.230.230.2PKPQKQSPQ30.1N30.130.12230.130.130.1tandPKPQPSPQ注意：注意：当变电所的低压母线上装有无功补偿用的静电电容器当变电所的低压母线上装有无功补偿用的静电电容器组，其容量为组，其容量为 ，则，则2CQ30.2230.1CQKQQK为同时系数为同时系数3. 车间变压器高压侧的计算负荷（车间变压器高压侧的计算负荷（图图3-7中的中的3点点）23 .3023 .303 .302 .303 .302 .303 .30QPSQQQPPPTT 注意：注意：若求计算负荷时车间变压器的容量和型号尚未确定，若求计算负荷时车间变压器的容量和型号尚未确
