發(fā)電廠低壓電容器補(bǔ)償柜設(shè)計(jì)書(shū)第一章 電力系統(tǒng)1-1電力系統(tǒng)的概述 一、電力系統(tǒng)的基本概念電力系統(tǒng)——是由發(fā)電廠、變電所、輸電線、配電系統(tǒng)及負(fù)荷組成的是現(xiàn)代社會(huì)中最重要、最龐雜的工程系統(tǒng)之一 　　電力網(wǎng)絡(luò)——是由變壓器、電力線路等變換、輸送、分配電能設(shè)備所組成的部分 　　動(dòng)力系統(tǒng)——在電力系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，把發(fā)電廠的動(dòng)力部分（例如火力發(fā)電廠的鍋爐、汽輪機(jī)和水力發(fā)電廠的水庫(kù)、水輪機(jī)以及核動(dòng)力發(fā)電廠的反應(yīng)堆等）包含在內(nèi)的系統(tǒng) 　　總裝機(jī)容量——指該系統(tǒng)中實(shí)際安裝的發(fā)電機(jī)組額定有功功率的總和，以千瓦（kW）、兆瓦（MW）、吉瓦（GW）為單位計(jì) 　　年發(fā)電量——指該系統(tǒng)中所有發(fā)電機(jī)組全年實(shí)際發(fā)出電能的總和，以千瓦時(shí)（kWh）、兆瓦時(shí)（MWh）、吉瓦時(shí)（GWh）為單位計(jì) 　　最大負(fù)荷——指規(guī)定時(shí)間內(nèi)，電力系統(tǒng)總有功功率負(fù)荷的最大值，以千瓦（kW）、兆瓦（MW）、吉瓦（GW）為單位計(jì) 　　額定頻率——按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，我國(guó)所有交流電力系統(tǒng)的額定功率為50Hz 最高電壓等級(jí)——是指該系統(tǒng)中最高的電壓等級(jí)電力線路的額定電壓 二、電力系統(tǒng)的發(fā)展概況1882年，英國(guó)建成第一座發(fā)電廠，原始線路輸送的是低壓直流電。

同年，法國(guó)人德普列茨提高了直流輸電電壓，被認(rèn)為是世界上第一個(gè)電力系統(tǒng)1892年，第一條三相交流輸電線路在德國(guó)運(yùn)行，三相交流輸電是輸送功率、輸電電壓、輸電距離日益增大目前，大電力系統(tǒng)不斷涌現(xiàn)，甚至出現(xiàn)全國(guó)性和國(guó)際性電力系統(tǒng)我國(guó)已建成華東、華北、華中、東北、西北、華南六個(gè)跨省電力系統(tǒng)，獨(dú)立的省屬電力系統(tǒng)還有山東、福建、海南、四川、和臺(tái)灣系統(tǒng) 三、電力線路接線圖 地理接線圖:按比例顯示電力系統(tǒng)中各發(fā)電廠和變電所相對(duì)地理位置，它反映電力線路的路徑和相互的聯(lián)接，但不能全顯示各個(gè)元件的連接情況電氣接線圖:顯示系統(tǒng)中各個(gè)電力元件之間的電器聯(lián)系，但不能反映發(fā)電廠和變電所的相對(duì)地理位置1-2 對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行的基本要求 根據(jù)電能生產(chǎn)、輸送、消費(fèi)的特殊性，對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行有如下三點(diǎn)要求 一、保證可靠持續(xù)供電 根據(jù)用戶對(duì)電可靠性的要求，將負(fù)荷分為三個(gè)等級(jí)：第一級(jí)負(fù)荷第二級(jí)負(fù)荷第三級(jí)負(fù)荷 電力系統(tǒng)供電的可靠性，就是要保證一級(jí)負(fù)荷在任何情況下都不停電，二級(jí)負(fù)荷盡量不停電，三級(jí)負(fù)荷可以停電 二、保證良好的電能質(zhì)量良好的電能質(zhì)量有三個(gè)指標(biāo)：電壓質(zhì)量、頻率質(zhì)量、波形質(zhì)量電壓偏移：一般不超過(guò)用電設(shè)備額定電壓±5%。

頻率偏移：一般不超過(guò)±0.2、0.5Hz波形畸變頻：指各次諧波有效值平方和的方根與基波有效值的百分比 三、提高系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)一般是指火電廠的煤耗以及電廠的廠用電率和電力網(wǎng)的網(wǎng)損率等 環(huán)境保護(hù)問(wèn)題也將成為對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行的基本要求聯(lián)合電力系統(tǒng)是由若干單一系統(tǒng)互聯(lián)組成，它容易滿足對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行的基本要求，但同時(shí)又必須在技術(shù)上采取措施，以滿足電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的要求1-3電力系統(tǒng)的電壓等級(jí)負(fù)荷 一、電力系統(tǒng)的電壓等級(jí) 電力系統(tǒng)電壓等級(jí)的確定主要從電力系統(tǒng)輸送電能的經(jīng)濟(jì)性，生產(chǎn)產(chǎn)品的系統(tǒng)性和經(jīng)濟(jì)性兩個(gè)方面考慮說(shuō)明： 用電設(shè)備的容許電壓偏移一般為±5% 沿線路的電壓降落為10% 在額定負(fù)荷下，變壓器內(nèi)部的電壓降落為5% 電力線路平均額定電壓，是指電力線路首末端所接電氣設(shè)額定電壓的平均值，即Uav=(UN+1.1UN)\2=1.05UN用電設(shè)備的額定電壓：與線路的額定電壓相同發(fā)電機(jī)的額定電壓：同步發(fā)電機(jī)往往接在線路始端，因此,其額定電壓比電 力線路的額定電壓高5%變壓器的額定電壓：一次側(cè)相當(dāng)于用電設(shè)備，其額定電壓等于線路的額定電壓；二次側(cè)相當(dāng)于發(fā)電機(jī)，其額定電壓較線路額定電壓高10%。

J 注意：①當(dāng)一次側(cè)直接和發(fā)電機(jī)相連時(shí)，其額定電壓等于發(fā)電機(jī)額定電壓； ②當(dāng)變壓器漏抗較小，或二次側(cè)直接與用電設(shè)備相連的廠用變壓器， 其額定電壓可以只比線路電壓高5%電力線路的額定電壓與輸送功率和輸送距離的關(guān)系額定電壓(kV)輸送功率(kW)輸送距離(km)額定電壓(kV)輸送功率(kW)輸送距離(km)3100～10001～3603500～3000030～1006100～12004～1511010000～5000050～15010200～20006～20220100000～50000100～300352000～1000020～50???? 500、330、220kV一般用于大電力系統(tǒng)的主干線；? 110kV用于中、小電力系統(tǒng)的主干線及大電力系統(tǒng)的二次網(wǎng)絡(luò)；? 35kV用于大城市或大工企業(yè)內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)，并廣泛用于農(nóng)村網(wǎng)絡(luò)；? 10kV是最常用的低一級(jí)配電電壓；? 6kV用于負(fù)荷中高壓電動(dòng)機(jī)占很大比重的網(wǎng)絡(luò)；? 3kV僅限于工企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò) 二、電力系統(tǒng)的負(fù)荷電力系統(tǒng)的總負(fù)荷：指系統(tǒng)中各個(gè)用電設(shè)備消耗功率的總和它們可分為動(dòng)力負(fù)荷和照明負(fù)荷綜合用電負(fù)荷：指工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸、市政生活等各方面消耗的功率之和。

供電負(fù)荷：指電力系統(tǒng)的綜合用電負(fù)荷加上電力網(wǎng)的功率損耗，即發(fā)電廠供出的負(fù)荷發(fā)電負(fù)荷：指發(fā)電負(fù)荷再加上發(fā)電廠廠用電，即發(fā)電機(jī)發(fā)出 的功率電力負(fù)荷曲線：指某一段時(shí)間內(nèi)負(fù)荷隨時(shí)間變化的規(guī)律的曲線有功功率(無(wú)功功率)日負(fù)荷曲線：表明系統(tǒng)有功功率或無(wú)功功率負(fù)荷在一天24小時(shí)的變化規(guī)律用途：制定各發(fā)電廠發(fā)電負(fù)荷計(jì)劃及系統(tǒng)調(diào)度運(yùn)行的依據(jù)注意：無(wú)功功率與有功功率最大負(fù)荷不一定同時(shí)出現(xiàn)有功功率年最大負(fù)荷曲線：表示一年內(nèi)每月最大有功功率負(fù)荷變化的曲線用途：作為擴(kuò)建發(fā)電機(jī)組，新建電廠以及安排全年發(fā)電設(shè)備檢修計(jì)劃的依據(jù)年持續(xù)負(fù)荷曲線：由一年中系統(tǒng)負(fù)荷按其數(shù)值大小及持續(xù)時(shí)間順序由大到小排列面成的曲線用途：可靠性估算和電網(wǎng)規(guī)劃與運(yùn)行的能量損耗計(jì)算持續(xù)負(fù)荷曲線，計(jì)算系統(tǒng)負(fù)荷全年小號(hào)電量WW=∫08760pdt最大負(fù)荷小時(shí)數(shù) TmaxTmax=W/Pmax=∫08760pdt /Pmax其中pmax為最大負(fù)荷1-4 電力系統(tǒng)的組成 一、電力系統(tǒng)的類型　　火電：鍋爐－汽輪機(jī)－發(fā)電機(jī) 　　水電：水庫(kù)－水輪機(jī)－發(fā)電機(jī) 　　核電：核反應(yīng)堆－汽輪機(jī)－發(fā)電機(jī) 其它：如風(fēng)能、地?zé)崮?、太?yáng)能、潮汐等 二、系統(tǒng)構(gòu)成電力系統(tǒng)的主體結(jié)構(gòu)有電源（水電站、火電廠、核電站等發(fā)電廠），變電所（升壓變電所、負(fù)荷中心變電所等），輸電、配電線路和負(fù)荷中心。

各電源點(diǎn)還互相聯(lián)接以實(shí)現(xiàn)不同地區(qū)之間的電能交換和調(diào)節(jié)，從而提高供電的安全性和經(jīng)濟(jì)性輸電線路與變電所構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)通常稱電力網(wǎng)絡(luò)電力系統(tǒng)的信息與控制系統(tǒng)由各種檢測(cè)設(shè)備、通信設(shè)備、安全保護(hù)裝置、自動(dòng)控制裝置以及監(jiān)控自動(dòng)化、調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)組成電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)應(yīng)保證在先進(jìn)的技術(shù)裝備和高經(jīng)濟(jì)效益的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)電能生產(chǎn)與消費(fèi)的合理協(xié)調(diào)　　根據(jù)電力系統(tǒng)中裝機(jī)容量與用電負(fù)荷的大小，以及電源點(diǎn)與負(fù)荷中心的相對(duì)位置，電力系統(tǒng)常采用不同電壓等級(jí)輸電（如高壓輸電或超高壓輸電），以求得最佳的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益根據(jù)電流的特征，電力系統(tǒng)的輸電方式還分為交流輸電和直流輸電交流輸電應(yīng)用最廣直流輸電是將交流發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能經(jīng)過(guò)整流后采用直流電傳輸 　　由于自然資源分布與經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平等條件限制，電源點(diǎn)與負(fù)荷中心多處于不同地區(qū)由于電能目前還無(wú)法大量?jī)?chǔ)存，輸電過(guò)程本質(zhì)上又是以光速進(jìn)行，電能生產(chǎn)必須時(shí)刻保持與消費(fèi)平衡因此，電能的集中開(kāi)發(fā)與分散使用，以及電能的連續(xù)供應(yīng)與負(fù)荷的隨機(jī)變化，就成為制約電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和運(yùn)行的根本特點(diǎn) 三、電力系統(tǒng)的規(guī)劃　 電能是二次能源電力系統(tǒng)的發(fā)展既要考慮一次能源的資源條件，又要考慮電能需求的狀況和有關(guān)的物質(zhì)技術(shù)裝備等條件，以及與之相關(guān)的經(jīng)濟(jì)條件和指標(biāo)。

在社會(huì)總能源的消耗中，電能所占比例始終呈增長(zhǎng)趨勢(shì)信息化社會(huì)的發(fā)展更增加了對(duì)電能的依賴程度以美國(guó)為例,1920～1970年期間,電能占能源總消耗的比例由11％上升到26％，90年代將超過(guò)40％為滿足用戶對(duì)電能不斷增長(zhǎng)的需要，必須在科學(xué)規(guī)劃的基礎(chǔ)上發(fā)展電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)的建設(shè)不僅需要大量投資，而且需要較長(zhǎng)時(shí)間電能供應(yīng)不足或供電不可靠都會(huì)影響國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，甚至造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失；發(fā)電和輸、配電能力過(guò)剩又意味著電力投資效益降低，從而影響發(fā)電成本因此，必須進(jìn)行電力系統(tǒng)的全面規(guī)劃，以提高發(fā)展電力系統(tǒng)的預(yù)見(jiàn)性和科學(xué)性 　 制定電力系統(tǒng)規(guī)劃首先必須依據(jù)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的趨勢(shì)（或計(jì)劃），做好電力負(fù)荷預(yù)測(cè)及一次能源開(kāi)發(fā)布局，然后再綜合考慮可靠性與經(jīng)濟(jì)性的要求，分別作出電源發(fā)展規(guī)劃、電力網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和配電規(guī)劃 　 在電力系統(tǒng)規(guī)劃中,需綜合考慮可靠性與經(jīng)濟(jì)性,以取得合理的投資平衡對(duì)電源設(shè)備，可靠性指標(biāo)主要是考慮設(shè)備受迫停運(yùn)率、水電站枯水情況下電力不足概率和電能不足期望值；對(duì)輸、變電設(shè)備，可靠性指標(biāo)主要是平均停電頻率、停電規(guī)模和平均停電持續(xù)時(shí)間大容量機(jī)組的單位容量造價(jià)較低，電網(wǎng)互聯(lián)可減少總的備用容量這些都是提高電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性需首先考慮的問(wèn)題。

電力系統(tǒng)是一個(gè)龐大而復(fù)雜的大系統(tǒng)，它的規(guī)劃問(wèn)題還需要在時(shí)間上展開(kāi)，從多種可行方案中進(jìn)行優(yōu)選這是一個(gè)多約束條件的具有整數(shù)變量的非線性問(wèn)題，遠(yuǎn)非人工計(jì)算所能及60年代以來(lái)出現(xiàn)的系統(tǒng)工程理論，以及計(jì)算技術(shù)的發(fā)展，為電力系統(tǒng)規(guī)劃提供了有力的工具 四、電力系統(tǒng)的研究與開(kāi)發(fā) 電力系統(tǒng)的發(fā)展是研究開(kāi)發(fā)與生產(chǎn)實(shí)踐相互推動(dòng)、密切結(jié)合的過(guò)程，是電工理論、電工技術(shù)以及有關(guān)科學(xué)技術(shù)和材料、工藝、制造等共同進(jìn)步的集中反映電力系統(tǒng)的研究與開(kāi)發(fā)，還在不同程度上直接或間接地對(duì)于信息、控制和系統(tǒng)理論以及計(jì)算技術(shù)起了推動(dòng)作用反過(guò)來(lái)，這些科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步又推動(dòng)著電力系統(tǒng)現(xiàn)代化水平的日益提高從19世紀(jì)末到20世紀(jì)20、30年代，交流電路的理論、三相交流輸電理論、分析三相交流系統(tǒng)的不平衡運(yùn)行狀態(tài)的對(duì)稱分量法、電力系統(tǒng)潮流計(jì)算、短路電流計(jì)算、同步電機(jī)振蕩過(guò)程和電力系統(tǒng)穩(wěn)定性分析、流動(dòng)波理論和電力系統(tǒng)過(guò)電壓分析等均已成熟，形成了電力系統(tǒng)分析的理論基礎(chǔ)隨著系統(tǒng)規(guī)模的增大，人工計(jì)算已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)要求，從而促進(jìn)了專用模擬計(jì)算工具的研制20世紀(jì)20年代，美國(guó)麻省理工學(xué)院電機(jī)系首次研制成功機(jī)械式模擬計(jì)算機(jī)──微分儀，后來(lái)改進(jìn)成為電子管、繼電器式模擬計(jì)算機(jī)，以后又研制成直流計(jì)算臺(tái)和網(wǎng)絡(luò)分析儀,成為電力系統(tǒng)研究的有力工具。

50年代以來(lái),電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，使大規(guī)模電力系統(tǒng)的精確、快速計(jì)算得以實(shí)現(xiàn)，從而使電力系統(tǒng)分析的理論和方法進(jìn)入一個(gè)嶄新的階段 　 電能是二次能源電力系統(tǒng)的發(fā)展既要考慮一次能源的資源條件，又要考慮電能需求的狀況和有關(guān)的物質(zhì)技術(shù)裝備等條件，以及與之相關(guān)的經(jīng)濟(jì)條件和指標(biāo)在社會(huì)總能源的消耗中，電能所占比例始終呈增長(zhǎng)趨勢(shì)信息化社會(huì)的發(fā)展更增加了對(duì)電能的依賴程度以美國(guó)為例,1920～1970年期間,電能占能源總消耗的比例由11％上升到26％，90年代將超過(guò)40％為滿足用戶對(duì)電能不斷增長(zhǎng)的需要，必須在科學(xué)規(guī)劃的基礎(chǔ)上發(fā)展電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)的建設(shè)不僅需要大量投資，而且需要較長(zhǎng)時(shí)間電能供應(yīng)不足或供電不可靠都會(huì)影響國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，甚至造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失；發(fā)電和輸、配電能力過(guò)剩又意味著電力投資效益降低，從而影響發(fā)電成本因此，必須進(jìn)行電力系統(tǒng)的全面規(guī)劃，以提高發(fā)展電力系統(tǒng)的預(yù)見(jiàn)性和科學(xué)性 　 制定電力系統(tǒng)規(guī)劃首先必須依據(jù)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的趨勢(shì)（或計(jì)劃），做好電力負(fù)荷預(yù)測(cè)及一次能源開(kāi)發(fā)布局，然后再綜合考慮可靠性。