一、電力系統(tǒng)的構(gòu)成

一個(gè)完整的電力系統(tǒng)由分布各地的各種類型的發(fā)電廠、升壓和降壓變電所、輸電線路及電力用戶組成，它們分別完成電能的生產(chǎn)、電壓變換、電能的輸配及使用。

二、電力網(wǎng)、電力系統(tǒng)和動(dòng)力系統(tǒng)的劃分

電力網(wǎng)：由輸電設(shè)備、變電設(shè)備和配電設(shè)備組成的網(wǎng)絡(luò)。

電力系統(tǒng)：在電力網(wǎng)的基礎(chǔ)上加上發(fā)電設(shè)備。

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)。

三、電力系統(tǒng)運(yùn)行的特點(diǎn)

一是經(jīng)濟(jì)總量大。目前，我國(guó)電力行業(yè)的資產(chǎn)規(guī)模已超過2萬多億，占整個(gè)國(guó)有資產(chǎn)總量的四分之一，電力生產(chǎn)直接影響著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的健康發(fā)展。

二是同時(shí)性，電能不能大量存儲(chǔ)，各環(huán)節(jié)組成的統(tǒng)一整體不可分割，過渡過程非常迅速，瞬間生產(chǎn)的電力必須等于瞬間取用的電力，所以電力生產(chǎn)的的發(fā)電、輸電、配電到用戶的每一環(huán)節(jié)都非常重要。

三是集中性，電力生產(chǎn)是高度集中、統(tǒng)一的，無論多少個(gè)發(fā)電廠、供電公司，電網(wǎng)必須統(tǒng)一調(diào)度、統(tǒng)一管理標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)一管理辦法;安全生產(chǎn)，組織紀(jì)律，職業(yè)品德等都有嚴(yán)格的要求。

四是適用性，電力行業(yè)的服務(wù)對(duì)象是全方位的，涉及到全社會(huì)所有人群，電能質(zhì)量、電價(jià)水平與廣大電力用戶的利益密切相關(guān)。

五是先行性，國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展電力必須先行。

四、電力系統(tǒng)的額定電壓

電網(wǎng)電壓是有等級(jí)的，電網(wǎng)的額定電壓等級(jí)是根據(jù)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要、技術(shù)經(jīng)濟(jì)的合理性以及電氣設(shè)備的制造水平等因素，經(jīng)全面分析論證，由統(tǒng)一制定和頒布的。

我們電力系統(tǒng)的電壓等級(jí)有220/380V、3 kV、6 kV、10 kV、20 kV、35 kV、66 kV、110 kV、220 kV、330 kV、500 kV。隨著標(biāo)準(zhǔn)化的要求越來越高，3 kV、6 kV、20 kV、66 kV也很少使用。供電系統(tǒng)以10 kV、35 kV、為主。輸配電系統(tǒng)以110 kV以上為主。發(fā)電機(jī)過去有6 kV與10 kV兩種，現(xiàn)在以10 kV為主，低壓用戶均是220/380V。

用電設(shè)備的額定電壓和電網(wǎng)的額定電壓一致。實(shí)際上，由于電網(wǎng)中有電壓損失，致使各點(diǎn)實(shí)際電壓偏離額定值，為了保證用電設(shè)備的良好運(yùn)行，顯然，用電設(shè)備應(yīng)具有比電網(wǎng)電壓允許偏差更寬的正常工作電壓范圍。發(fā)電機(jī)的額定電壓一般比同級(jí)電網(wǎng)額定電壓要高出5%，用于補(bǔ)償電網(wǎng)上的電壓損失。

變壓器的額定電壓分為一次和二次繞組。對(duì)于一次繞組，當(dāng)變壓器接于電網(wǎng)末端時(shí)，性質(zhì)上等同于電網(wǎng)上的一個(gè)負(fù)荷(如工廠降壓變壓器)，故其額定電壓與電網(wǎng)一致，當(dāng)變壓器接于發(fā)電機(jī)引出端時(shí)(如發(fā)電廠升壓變壓器)，則其額定電壓應(yīng)與發(fā)電機(jī)額定電壓相同。對(duì)于二次繞組，考慮到變壓器承載時(shí)自身電壓損失(按5%計(jì))，變壓器二次繞組額定電壓應(yīng)比電網(wǎng)額定電壓高5%，當(dāng)二次側(cè)輸電距離較長(zhǎng)時(shí)，還應(yīng)考慮到線路電壓損失(按5%計(jì))，此時(shí)，二次繞組額定電壓應(yīng)比電網(wǎng)額定電壓高10%。

五、電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)運(yùn)行方式

在電力系統(tǒng)中，中性點(diǎn)直接接地或中性點(diǎn)經(jīng)小阻抗（小電阻）接地的系統(tǒng)稱為大電流接地系統(tǒng)，中性點(diǎn)不接地或中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的系統(tǒng)稱為小電流接地系統(tǒng)。中性點(diǎn)的運(yùn)行方式主要取決于單相接地時(shí)電氣設(shè)備絕緣要求及供電可靠性。

各種運(yùn)行方式優(yōu)缺點(diǎn)比較

中性點(diǎn)直接接地方式：當(dāng)發(fā)生一相對(duì)地絕緣破壞時(shí)，即構(gòu)成單相短路，供電中斷，可靠性降低。但是，該方式下非故障相對(duì)地電壓不變，電氣設(shè)備絕緣水平可按相電壓考慮。我們的220V/380V和110KV以上級(jí)系統(tǒng)，都采用中性點(diǎn)直接接地，以大電流接地方式運(yùn)行。

中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線圈接地方式：當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，線電壓不變，而非故障相對(duì)地電壓升高到原來相電壓的√3倍，供電不中斷，可靠性高。我們的10KV和35KV系統(tǒng)，都采用中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線圈接地，以小電流接地方式運(yùn)行。

六、供電質(zhì)量

決定用戶供電質(zhì)量的指標(biāo)為電壓、頻率和可靠性。

1．電壓

理想的供電電壓應(yīng)該是幅值恒為額定值的三相對(duì)稱正弦電壓。由于供電系統(tǒng)存在阻抗、用電負(fù)荷的變化和用電負(fù)荷的性質(zhì)等因素，實(shí)際供電電壓無論是在幅值上、波形上還是三相對(duì)稱性上都與理想電壓之間存在著偏差。

（1）電壓偏差：電壓偏差是指電網(wǎng)實(shí)際電壓與額定電壓之差，實(shí)際電壓偏高或偏低對(duì)用電設(shè)備的良好運(yùn)行都有影響。

標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定電壓偏差允許值為：

a、35千伏及以上電壓供電的，電壓正負(fù)偏差的值之和不超過額定電壓的±10%；

b、10千伏及以下三相供電的，電壓允許偏差為額定電壓的±7%。

c、220伏單相供電的，電壓允許偏差為額定電壓的+7%、-10%。

計(jì)算公式

電壓偏差(％)＝(實(shí)際電壓一額定電壓)／額定電壓，最后乘以100％

（2）電壓波動(dòng)和閃變：在某一時(shí)段內(nèi)，電壓急劇變化偏離額定值的現(xiàn)象稱為電壓波動(dòng)。當(dāng)電弧爐等大容量沖擊性負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，劇烈變化的負(fù)荷電流將引起線路壓降的變化，從而導(dǎo)致電網(wǎng)發(fā)生電壓波動(dòng)。由電壓波動(dòng)引起的燈光閃爍，光通量急劇波動(dòng)，對(duì)人眼腦的刺激現(xiàn)象稱為電壓閃變。

標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定對(duì)電壓波動(dòng)的允許值為：

10KV及以下為2.5%

35至110KV為2%

220KV及以上為1.6%

（3）高次諧波：高次諧波的產(chǎn)生，是非線性電氣設(shè)備接到電網(wǎng)中投入運(yùn)行，使電網(wǎng)電壓、電流波形發(fā)生不同程度畸變，偏離了正弦波。

高次諧波除電力系統(tǒng)自身背景諧波外，主要是用戶方面的大功率變流設(shè)備、電弧爐等非線性用電設(shè)備所引起。高次諧波的存在降導(dǎo)致供電系統(tǒng)能耗增大、電氣設(shè)備絕緣老化加快，并且干擾自動(dòng)化裝置和通信設(shè)施的正常工作。

（4）三相不對(duì)稱：三相電壓不對(duì)稱指三個(gè)相電壓的幅值和相位關(guān)系上存在偏差。三相不對(duì)稱主要由系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)不對(duì)稱、三相用電負(fù)荷不對(duì)稱等因素引起。供電系統(tǒng)的不對(duì)稱運(yùn)行，對(duì)用電設(shè)備及供配電系統(tǒng)都有危害，低壓系統(tǒng)的不對(duì)稱運(yùn)行還會(huì)導(dǎo)致中性點(diǎn)偏移，從而危及人身和設(shè)備安全。

電力系統(tǒng)公共連接點(diǎn)正常運(yùn)行方式下不平衡度規(guī)定的允許值為2％，短時(shí)不得超過4％，單個(gè)用戶不得超過1．3％

2．供電頻率允許偏差

電網(wǎng)中發(fā)電機(jī)發(fā)出的正弦交流電每秒中交變的次數(shù)稱為頻率，我國(guó)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)頻率50HZ.

我國(guó)國(guó)標(biāo)規(guī)定，電力系統(tǒng)正常頻率偏差允許值為±0.1Hz，實(shí)際執(zhí)行中，當(dāng)系統(tǒng)容量小于300Mv時(shí)，偏差值可以放寬到±0.5Hz。

3．供電可靠率

供電可靠率是指供電企業(yè)某一統(tǒng)計(jì)期內(nèi)對(duì)用戶停電的時(shí)間和次數(shù)，直接反映供電企業(yè)的持續(xù)供電能力

供電可靠率反映了電力工業(yè)對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)電能需求的滿足程度，已經(jīng)成為衡量一個(gè)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)程度的標(biāo)準(zhǔn)之一；供電可靠性可以用如下一系列年指標(biāo)加以衡量：供電可靠率、用戶平均停電時(shí)間、用戶平均停電次數(shù)、用戶平均故障停電次數(shù)等。

規(guī)定的城市供電可靠率是99．96/100。即用戶年平均停電時(shí)間不超過3.5小時(shí)；

我國(guó)供電可靠率目前一般城市地區(qū)達(dá)到了3個(gè)9（即99.9%）以上，用戶年平均停電時(shí)間不超過9小時(shí)；重要城市中心地區(qū)達(dá)到了4個(gè)9

（即99.99%）以上，用戶年平均停電時(shí)間不超過53分鐘。

計(jì)算公式

供電可靠率（%）=8760（年供電小時(shí)）-年停電小時(shí)/8760最后乘以

用電負(fù)荷分類

用電負(fù)荷：用戶的用電設(shè)備在某一時(shí)刻實(shí)際取用的功率的總和。

電力負(fù)荷分類的方法比較多，最有意義的是按電力系統(tǒng)中負(fù)荷發(fā)生的時(shí)間對(duì)負(fù)荷分類和根據(jù)突然中斷供電所造成的損失程度分類。

按時(shí)間對(duì)負(fù)荷分類

1、高峰負(fù)荷：是指電網(wǎng)或用戶在時(shí)間內(nèi)所發(fā)生的更大負(fù)荷值。一般選24小時(shí)中更高的一個(gè)小時(shí)的平均負(fù)荷為更高負(fù)荷，通常還有1個(gè)月的日高峰負(fù)荷、一年的月高峰負(fù)荷等。

2、更低負(fù)荷：是指電網(wǎng)或用戶在24小時(shí)內(nèi)發(fā)生的用電量更低的負(fù)荷。 通常還有1個(gè)月的日更低負(fù)荷、一年的月更低負(fù)荷等。

3、平均負(fù)荷：是指電網(wǎng)或用戶在某一段確定時(shí)間階段內(nèi)的平均小時(shí)用電量。

按中斷供電造成的損失程度分類

1、一級(jí)負(fù)荷：突然停電將造成人身傷亡或引起對(duì)周圍環(huán)境的嚴(yán)重污染，造成經(jīng)濟(jì)上的巨大損失，如重要的大型設(shè)備損壞，重要產(chǎn)品或重要原料生產(chǎn)的產(chǎn)品大量報(bào)廢，連續(xù)生產(chǎn)過程被打亂，需要很長(zhǎng)時(shí)間才能恢復(fù)生產(chǎn)；以及突然停電會(huì)造成社會(huì)秩序嚴(yán)重混亂或在政治上造成重大不良影響，如重要交通和通信樞紐、國(guó)際社交場(chǎng)所等的用電負(fù)荷。

2、二級(jí)負(fù)荷：突然停電將在經(jīng)濟(jì)上造成較大損失，如生產(chǎn)的主要設(shè)備損壞，產(chǎn)品大量報(bào)廢或減產(chǎn)，連續(xù)生產(chǎn)過程需較長(zhǎng)時(shí)間才能恢復(fù)；以及突然停電會(huì)造成社會(huì)秩序混亂或在政治上造成較大影響，如交通和通信樞紐、城市主要水源，廣播電視、商貿(mào)中心等的用電負(fù)荷。

3、三級(jí)負(fù)荷：不屬于一級(jí)和二級(jí)負(fù)荷者。

七、變電所

變電所是聯(lián)接電力系統(tǒng)的中間環(huán)節(jié)，用以匯集電源，升降電壓和分配電力。

變電所的主接線

變電所的主接線是電氣設(shè)備的主體，由其把發(fā)電機(jī)、變壓器、斷路器、隔離開關(guān)等電氣設(shè)備通過母線、導(dǎo)線有機(jī)的連接起來，并配置各種互感器、避雷器等保護(hù)測(cè)量電器，構(gòu)成匯集和分配電能的系統(tǒng)。

變電所主接線的形式與變電所設(shè)備的選擇、布置、運(yùn)行的可靠性和經(jīng)濟(jì)性以及繼電保護(hù)的配置都有密切的關(guān)系，它是變電所設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)。在擬定變電所主接線方案時(shí)，應(yīng)滿足可靠、簡(jiǎn)單、安全、運(yùn)行靈活、經(jīng)濟(jì)合理、操作維護(hù)方便和適應(yīng)發(fā)展等基本要求。

八、電源

電源主要由發(fā)電機(jī)產(chǎn)生，目前世界上的發(fā)電方式主要有火力發(fā)電、水力發(fā)電和核電。其它小容量的有風(fēng)能、地?zé)崮?、太?yáng)能、潮汐等。

1、火電：利用煤、石油和天然氣等化石燃料所含能量發(fā)電的方式統(tǒng)稱為火力發(fā)電。

按發(fā)電方式，火力發(fā)電分為燃煤汽輪機(jī)發(fā)電、燃油汽輪機(jī)發(fā)電、燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)發(fā)電和內(nèi)燃機(jī)發(fā)電等。

火力發(fā)電廠簡(jiǎn)稱火電廠，是利用煤、石油、天然氣或其他燃料的化學(xué)能生產(chǎn)電能的工廠?；痣姀S主要組成為:

(1)、鍋爐及附屬設(shè)備，確保燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能。

(2)、汽輪機(jī)及附屬設(shè)備，確保熱能變?yōu)闄C(jī)械能。

(3)、發(fā)電機(jī)及勵(lì)磁機(jī)，確保機(jī)械能變?yōu)殡娔堋?/p>

(4)、主變壓器，把電能提升為高壓電輸送給輸電線路。

火力發(fā)電的優(yōu)勢(shì)是：早期建設(shè)成本低，發(fā)電量穩(wěn)定，一年四季均勻生產(chǎn)，所以在世界各國(guó)的電力生產(chǎn)中都占主要地位，一般在70%左右。

火力發(fā)電的缺點(diǎn)是：所用的煤、油、氣等是不可再生資源，雖然儲(chǔ)量多，始終會(huì)枯竭，污染嚴(yán)重。

一方面是煤炭資源豐富，二一方面是其它資源轉(zhuǎn)換為油、氣、化學(xué)能等成本高,我們火電是以煤電為主，油、氣、化學(xué)能等火電是限制性的計(jì)劃性發(fā)展。

2、水電：水力發(fā)電是利用循環(huán)的水資源進(jìn)行,主要利用階梯交接、河流落差大的優(yōu)勢(shì),以產(chǎn)生強(qiáng)大的水能動(dòng)力,用于發(fā)電,屬于生態(tài)環(huán)保發(fā)電類型。

水電更大的優(yōu)勢(shì)是：環(huán)保、發(fā)電成本低、調(diào)峰能力強(qiáng)（可以根據(jù)負(fù)荷隨時(shí)調(diào)整發(fā)電量）。

水力發(fā)電的缺點(diǎn)是前期建設(shè)成本高、時(shí)間長(zhǎng)，年發(fā)電量不均勻，所以一般水電發(fā)電量只能占總量的30%左右及以下。

水力發(fā)電廠根據(jù)水力樞紐布置不同,主要可分為堤壩式、引水式、混合式等。主要由擋水建筑物(大壩)、泄洪建筑物(溢洪道或閘)、引水建筑物(引水渠或隧洞，包括調(diào)壓井)及電站廠房(包括尾水渠、升壓站)四大部分組成。

3、核電：核電站只需消耗很少的核燃料，就可以產(chǎn)生大量的電能，每千瓦時(shí)電能的成本比火電站要低20%以上。核電站還可以大大減少燃料的運(yùn)輸量。例如，一座100萬千瓦的火電站每年耗煤三四百萬噸，而相同功率的核電站每年僅需鈾燃料三四十噸，運(yùn)輸量相差1萬倍。

核電的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)是干凈、無污染，幾乎是零排放。用核電取代火電，是世界發(fā)展的大趨勢(shì)。核電的缺點(diǎn)是早期建設(shè)成本高，技術(shù)要求高，平時(shí)故障少，一旦發(fā)生大故障（如核泄漏），將是毀滅性的大災(zāi)難。

從1954年前蘇聯(lián)建成世界上第一座試驗(yàn)核電站、1957年美國(guó)建成世界上第一座商用核電站開始，核電產(chǎn)業(yè)已經(jīng)過了幾十年的發(fā)展，裝機(jī)容量和發(fā)電量穩(wěn)步提高。截止到2004年底，全世界有31個(gè)已經(jīng)建成或正在建造核電機(jī)組，其中正在運(yùn)行的核電機(jī)組440臺(tái)，在建機(jī)組26

臺(tái)。2004年世界核發(fā)電量26186億千瓦時(shí)，占世界總發(fā)電量的16%。各國(guó)由于情況不同，核發(fā)電量占各自總發(fā)電量的比重相差較大：其中法國(guó)更大為78.1%，韓國(guó)38%，美國(guó)19.9%，日本29.3%，英國(guó)19.4%，日本29.3%，印度2.8%。

一是核心技術(shù)方面方面的問題（容易受外國(guó)控制），二是核泄漏的方面的問題，中國(guó)對(duì)核發(fā)電一直是走保守的限制性發(fā)展道路，按照規(guī)劃，即使到2020年，中國(guó)的核發(fā)電最多也只占總量的40/0。

4、風(fēng)電的優(yōu)勢(shì)是環(huán)保，缺點(diǎn)是占地面積大，發(fā)電不穩(wěn)定，不能建大中型發(fā)電廠，所以風(fēng)力發(fā)電發(fā)展非常遲緩，到現(xiàn)在全國(guó)裝機(jī)容量不到50萬千瓦，更大發(fā)電機(jī)組僅750千瓦。