供配电系统一章.docVIP

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．2004年6月 2、《标准电压》（GB156-2007）．中国计划出版社．2008年1月 1.1.1 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1.1.1。 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。 1.1.2 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，