供配电系统第一章.docx

第一章 概述◆ 本章学习目标1 、 了 解 电 力 系 统 的 结 构 、 工 作 原 理 与 联 网 运 行 2 、 初 步 掌 握 电 力 系 统 结 构 与 运 行 状 态 的 表 述 方 法 ； 掌 握 常 用 电 气参量的西文符号及下标的应用3 、 掌 握 电 力 系 统 标 准 电 压 体 系 及 其 在 电 力 工 程 中 的 应 用 4 、 深 刻 理 解 电 力 负 荷 ； 在 理 解 城 网 的 基 础 上 ， 从 技 术 原 理 与 工 程现状两个方面理解供配电系统◆ 本章教学内容1 、 电 能 与 电 力 系 统 2 、 电 力 系 统 的 表 达 3 、 电 力 系 统 的 标 准 电压4 、 电 力 负 荷 及 其 对 供电可靠性的要求5 、 城 市 电 网 与 供 配 电系统◆ 本章重点1 、 电 力 系 统 联 网 运 行 特 点 2 、 电 力 系 统 标 准 电 压 体 系 的 形 成 与 应 用 3 、 城 市 电 网 的 结 构 、 供 配 电 系 统 的 定 义 ◆ 本章难点1 、 参 量 符 号 下 标 的 应 用 2 、 系 统 标 称 电 压 与 设 备 额 定 电 压 、 系 统 运 行 电 压 之 间 的 关 系 。

3 、 对 城 网 的 理 解 ◆ 本章学习方法建议及参考资料学习方法：1 、熟 记 110kV 及 以 下 标 准 电 压 ，在 熟 记 的 基 础 上 理 解 标 准 电 压 体系2 、 结 合 本 专 业 另 一 门 课 程 《 电 力 系 统 稳 态 分 析 》 ， 以 城 网 的 送 电网 为界，向上理解输变电系统，向下理解供配电系统，将电力系统的概 念具体化3 、 参 量 符 号 识 读 常 成 为 学 习 的 障 碍 ， 下 标 表 述 是 难 点 ， 应 学 会 区分 属性与对象以变压器额定电压为切入点，掌握多属性、多对象的下 标表述方法参考资料：1 、《 城 市 电 网 规 划 与 改 造 》 ．蓝 毓 俊 主 编 ．中 国 电 力 出 版 社 ．2 0 0 4年 6 月2 、 《 标 准 电 压 》 （ GB156-2007 ） ． 中 国 计 划 出 版 社 ． 2008 年 1月 电 力 系 统 结 构 及 各 环 节 功 能一、电力系统的结构电 力 系 统 由 发 电 、输 变 电 、变 配 电 和 用 电 等 四 个 环 节 组 成 ，简 称“ 发 、输 、 配 、 用 ” 四 环 节 ， 如 图  。

电力系统不包含发电机的部分叫做电力网络，简称 电网 ；电力系统连同为发电机提供动力的原动机统称为 动力系统 二、电力系统各构成环节功能（ 1 ） 发 电  其 作 用 是 将 其 他 形 式 的 能 转 换 成 电 能  这 些 其 他 形 式的能主要有煤、油等矿物的化学能，水、风、潮汐等流体的机械能，地热资源中的热能，以及核能和太阳能等，这些能量均为自然界自身所蕴藏，我们称之为一次能源，相应地将电能称为二次能源发电厂一般以其所使用的一次能源特征冠名，如火力发电厂、水力发电厂、核电厂等 2 ） 输 变 电  其 作 用 是 将 电 能 集 中 地 从 一 处 输 送 到 另 一 处 ， 一 般来说传输的功率大、距离长因长距离大功率输送电能所产生的损耗较大，一般需要使用比较高的电压，但发电机因制造和运行等方面的原因，输出电压不可能很高，因此必须在传输前将电压升高，这就使得升压变电成为输电的一个必不可少的环节，统称输变电 3 ） 变 配 电  其 作 用 是 将 集 中 的 电 能 分 配 给 散 布 的 用 户  输 变 电环节传输来的电能电压一般较高，而用户由于安全等诸多方面的原因不能使用很高的电压，因此需要先将电压降低后再进行分配，统称变配电。

 4 ） 用 电  其 作 用 是 将 电 能 转 化 为 其 他 形 式 的 能 ， 如 机 械 能 、 光能、声能等三、电力系统构成形式的工程背景电 力 系 统 为 什 么 会 是 这 样 的 结 构 形 式 ，它 背 后 的 原 因 到 底 是 什 么 ？这主要缘于以下因素 1 ） 自 然 界 不 存 在 足 量 的 可 控 制 使 用 的 原 生 电 能 ， 工 程 实 用 的 电能 都是二次能源，发电环节因此是必不可少的 2 ） 发 电 厂 与 用 电 负 荷 中 心 通 常 相 距 甚 远 ， 输 电 环 节 由 此 产 生 或问：为什么不将电厂建在负荷中心呢？这是有原因的负荷中心 通常是大、中城市，水电厂受地理条件的限制，通常修建在高山峡谷 处，这些处所一般都远离大、中城市；火电厂由于环保和燃料运输等 原因，很多修建在城市外围或煤矿处（即坑口电站），距大、中城市 都有一定的距离因此，以现有技术来看，长距离输电不可避免 3 ） 即 使 在 城 市 、 厂 矿 等 负 荷 中 心 ， 负 荷 一 般 也 是 分 布 在 不 同 地点 的，且类别多样、数量庞大、权属又各有不同，无法将它们集中在一 个地点来使用电能，因此必须将电能进行分配。

这表明了配电环节的 必要性 电 力 系 统 运 行 特 点电能既是电力系统的产品，又是电力系统的消费品与一般工业产 品相比，它有其自身的特点，这些特点最终反映在对系统运行的要求 上 1 ） 可 靠 性 要 求 非 常 高  由 于 电 能 具 有 清 洁 、 高 效 、 易 转 化 等 突出 的优点，使其成为大多数生产和生活活动中的首选能源，使用上的广 泛性决定了电能的基础性和重要性特征电能供应的中断或不足，不 仅会产生比较大的经济损失，还会造成诸多不便、混乱甚至严重的事 故和灾难因此，电力系统的运行，需要很高的可靠性 2 ） 生 产 和 消 费 需 要 实 时 平 衡  以 现 有 的 技 术 ， 电 能 尚 不 能 大 量存 储，因此需要生产与消费同时完成但电能的消费是由庞大的用户群 共同确定的，用电量的大小有一定的随机性，电力系统必须具有应对 这种随机性的技术措施 3 ） 暂 态 过 程 非 常 短 暂  所 谓 暂 态 ， 是 指 电 力 系 统 从 一 种 稳 定 运行 状态转变到另一种稳定运行状态之间的过渡过程，这种转变一般是由 系统的扰动产生的电力系统对扰动的响应若不及时，常常会产生比 较严重的后果，因此电力系统需要有完善的自动控制手段。

电 力 系 统 联 网 运 行实际的电力系统，一般不只有一个电源，而是将分布在不同地点的 多个电源组成网络，共同服务于所有用户，这就叫电力系统的联网运 行 图 1 . 1 . 3 就 是 一 个 联 网 运 行 的 电 力 系 统 ，图 中 除 了 有 由 电 源 向 负荷 供电的单向功率传输通道外，各电源之间还有功率可双向传输的电气 通道联网运行的理论依据可以用两个数学定理来表述，这两个定理 分别是大数定理和比例尺定理，它们主要表述的是资源使用效率与服 务对象数量之间的关系，在此不作详述从工程的角度看，联网运行 主要有以下好处 1 ） 提 高 发 电 设 备 利 用 率  用 电 负 荷 并 不 会 一 直 维 持 在 一 个 恒 定量 值 ，而是随时间变化的，其最大值（峰值）和最小值（谷值）之间有 一 定的落差，称为峰谷差为了在峰值时满足供电需求，发电设备必 须 具有不小于峰值负荷的发电能力，但这些发电能力在负荷非峰值期 间 就会有部分处于闲置状态，使得设备利用率降低联网运行，相当 于 扩大了用户样本数量和分布区域，由于不同类别负荷（如生活照明 负 荷与生产动力负荷）峰、谷值出现时间不一致，不同地区间负荷峰 、 谷值出现的时间也可能有差异，使得总的负荷峰谷差趋于减小，有 利 于提高设备的利用率。

 2 ）优 化 一 次 能 源 的 利 用 这 一 点 主 要 体 现 在 两 个 方 面 一 方 面 ，联 网会使总的负荷量值增大，使得采用大容量发电机组成为可能，而大 容量发电机组的效率一般要高于小容量机组；另一方面，联网可合理 调配可再生与不可再生能源，如可充分利用季节优势，在丰水期多发 廉价的水电，来减少煤、油等矿产的消耗 3 ） 提 高 供 电 可 靠 性  联 网 不 仅 使 发 电 机 的 数 量 增 加 ， 而 且 使 可供 选择的供电路径增多，系统对发电机或供电回路故障的代偿能力因此 提高，供电可靠性更有保障 4 ） 提 高 电 能 质 量  由 于 联 网 使 负 荷 波 动 相 对 减 小 ， 以 及 系 统 对局 部故障的代偿能力增强，使得电压波动、频率稳定性等电能质量指标 得到提高当然，联网运行也并非百利无弊大电网一旦发生稳定性故障导致 系统崩溃，则会造成一个很大的区域、一个国家甚至若干个国家停电 ，产生严重的混乱和巨大的损失这种事故在国外已多次发生，在我 国也曾有发生 对 象 表 达 的 一 般 概 念一、什么叫对象表达所谓表达研究对象，是指用约定的方式传达出关于对象的有用信息。

所谓对象，是指我们所针对的事物，如一台设备、一个系统、一种技术体系等所谓对象的有用信息，是指我们在研究、设计、制造、运行一个对象时所需要了解的内容二、对象表达的基本要求（ 1 ） 规 范  所 谓 规 范 ， 就 是 应 该 遵 守 共 同 的 表 达 规 则 ， 就 好 比 语言交流应遵守语法一样 2 ） 简 洁  所 谓 简 洁 ， 就 是 要 尽 量 减 少 无 关 的 信 息  3 ） 高 效  所 谓 高 效 ， 就 是 要 选 择 最 恰 当 的 表 达 方 式 ， 例 如 有 选择 性 地 使 用 图 形 、语 言 、图 表 、模 型 、公 式 等 ，使 信 息 传 达 更 具 效 率 三、对象表达所涉及的两个方面（ 1 ） 需 要 表 达 的 内 容 ， 此 即 目 的  2 ） 所 使 用 的 表 达 形 式 ， 此 即 手 段 四、电力系统需要表达的主要内容（ 1 ） 电 力 系 统 的 结 构 ， 简 称 结 构 描 述  结 构 描 述 是 对 电 力 系 统 固有属性的静态描述 2 ） 电 力 系 统 的 运 行 状 态 ， 简 称 运 行 状 态 描 述  运 行 状 态 描 述 是对电力系统工作情况的动态描述。

五、电力系统常用的表达形式（ 1 ） 语 言 表 达  通 过 语 言 描 述 系 统 的属性和（或）状态 2 ） 图 形 表 达  主 要 用 于 结 构 描 述  3 ） 公 式 表 达  主 要 用 于 各 参 量 间 相互关系的描述 4 ） 图 表 表 达  主 要 用 于 参 量 关 系 的直观描述，或数据的罗列 结 构 描 述结构描。