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1月安全培训电力系统基础知识第一节电力系统概述一、电力系统及其组成电力系统是由发电厂、输配电线路、变配电所和用电单位组成的整体。大型电力系统主要有下列技术经济优点：1.提高供电可靠性大型电力系统提高了电力系统的稳定性。同时，由于采取了环网、双环网等结构，当系统中某局部设备故障或者某部分线路需要检修时，可以通过变更电力网的运行方式，实现对用户的连续供电，对用户供电的可靠程度也相应提高了。2.减少系统备用容量地区电网互联形成电力系统后，各地区电网可以实现备用容量的相互支持，为保证电力系统安全运行所必需的备用机组可以减少。3.较少系统的峰谷差大型电力系统通过合理地分配负荷，降低系统的高峰负荷，调整峰谷曲线，提高运行经济性。4.提高供电质量大型电力系统具有强大的调频和调压能力，以及较大的抵御谐波的能力，从而可以有效提高电能质量。5.有效利用水利等一次动力资源的作用大型电力系统能够更好地利用大型动力资源，特别是能充分发挥水力发电厂的作用电力系统中的各级电压线路及其联系的各级变、配电所所组成的部分叫作电力网，或称电网。电网按其在电力系统中的作用不同，分为输电网和配电网。输电网是以高压甚至超高压将发电厂、变电所或变电所之间连接起来的送电网络，所以又称为电力网中的主网架。输电网中又分为交流高压输电网（一般指220KV电网）、交流超高压输电网（一般指330KV、500KV、750KV电网）、交流特高压输电网（一般指1000KV及以上电压电网）。另外还有直流输电，一般直流±500KV及以下称为高压直流输电；直流±800KV称为特高压直流输电。直接将电能送到用户的网络称为配电网（一般指35KV、110KV及以上电压）、中压配电网（一般指20KV、10KV、6KV、3KV电压）及低压配电网（220V、400V）。近年来20KV中压配电系统在我国开始采用，20KV中压配电有以下优越性。1.提高了中压配电系统的容量当20KV取代10KV中压配电电压，原来线路导线线径不变，则升压后的配电容量可以提高一倍。2.降低了线路上的电压损失在负荷不变的情况下，20KV的电压损失只有10KV的25%；在负荷升高一倍时，电压损失只有10KV的50%。3.增大了中压配电网的供电半径当电压由10KV升压至20KV，在一定的情况下，供电半径可增加1倍。4.降低线损在负荷不变的情况下，配电系统电压等级由10KV升至20KV，功率损耗降低至原来的25%，既降低了75%。二、电力生产的特点（一）同时性电能的生产、输送、分配以及转换为其他形态能量的过程，是同时进行的。电能不能大量储存。电力系统中瞬间生产的电力，必须等于同一瞬间取用的电力。电力生产具有发电、供电、用电在同一时间内完成的特点，决定了发电、供电、用电必须时刻保持平衡，发供电随用电的瞬时增减而增减。由于具有这个特点，电力系统必须时刻考虑到用户的需要，不仅要搞好发电丁作，而且要搞好供电和用电工作。这不仅是国民经济的需要，用户的需要，而且是搞好发电工作的需要。（二）集中性电力生产是高度集中的、统一的。在一个电网里不论有多少个发电厂、供电公司，都必须接受电力网的统一调度，并依据统一质量标准、统一管理办法，在电力技术业务上受电网的统一指挥和领导，电能由电网统一分配和销售，电网设备的启动、检修、停运、发电量和电力的增减，都由电网来决定。（三）适用性电能使用最方便，适用性最广泛。发电厂、电网经一次投资建成之后，就随时可以运行，电能不受或很少受时间、地点、空间、气温、风雨、场地的限制，与其他能源相比是最清洁、无污染、对人类环境无害的能源。（四）先行性1.工农业方面生产的提高，主要依靠劳动生产率的提高，并不断提高机械化和电气化的水平；2.出现许多新的、规模大的、耗电多的工业部门，如电气冶炼、电化学等；3.农业、交通运输业等，随着新技术推广、将广泛应用电能，使电能需要量大大增加；4.人民生活、文化水平不断提高，都会使居民用电量日益增加。为此，装机容量、电网容量、发电量增长速度应大于丁业总产值的增长。第二节用电负荷用电负荷是用户在某一时刻对电力系统所需求的功率。一、用电负荷分类（一）一类负荷凡属于下列情况之一的用电负荷称为一类用电负荷。1.中断供电时将造成人身伤亡。2.中断供电时将在经济上造成重大损失，例如重大设备损坏、重大产品报废、用重要原料生产的产品大量报废、国民经济中重点企业的连续生产过程被打乱需要长时间才能恢复等。3.中断供电时将影响有重大政治、经济意义的用电单位的正常工作，例如重要交通枢纽、重要通信枢纽、重要宾馆、大型体育场馆、经常用于国际活动的大量人员集中地公共场所等用电单位中的重要电力负荷。在一类用电负荷中，当中断供电将发生中毒、爆炸和火灾等情况时，以及特别重要场所的不允许中断供电的负荷，称为特别重要的负荷。（二）二类负荷凡属于下列情况之一的用电负荷称为二类用电负荷。1.中断供电时将在经济上造成较大损失，例如主要设备损坏、大量产品报废、连续生产过程被打乱需要较长时间才能恢复、重点企业大量减产等。2.中断供电将影响重要用电单位的正常工作，例如交通枢纽等用电单位中的重要电力负荷，以及中断供电将造成大型影剧院、大型商场等较多人员集中地重要公共场所秩序混乱等。（三）三类负荷凡不属于一类和二类负荷的用电负荷称为三类负荷。二、各类负荷的供电要求（一）一类负荷的供电要求1.一类负荷由两个独立电源供电，当一个电源发生故障时，另一个电源不应同时受到损坏。2.一类负荷中的特别重要符合，除由两个独立电源供电外，还应增设应急电源，并不准将其他负荷接入应急供电系统。应急电源有下列几种：（1）独立于正常电源的发电机组，即与电网在电气上独立的电源，例如柴油机发电机组等。（2）供电网络中独立于正常电源的专用馈电线路。（3）蓄电池组。具体选用哪种应急电源，一般可根据允许中断供电的时间选择。例如，一般允许中断供电时间在15小时以上的供电系统，可选用快速自启动的发电机组；自动投入装置的动作时间能满足允许中断供电时间的系统，可选用带自动投入装置的，独立于正常电源的专用馈电线路；允许中断供电时间为毫秒级的系统可选用蓄电池不间断供电装置等。（二）二类负荷的供电要求二类负荷的供电系统宜采用双回路线供电。两回路线应尽量引自不同变压器或两段母线。（三）三类负荷供电要求三类负荷供电，一般不考虑特殊要求。第三节变、配电所变、配电所是电力网中的线路连接点，是用一变换电压、交换功率、和汇集、分配电能的设施。变、配电所中用来承担输送和分配电能任务的电路，称为一次电路或电气主接线。一次电路中所用的电气设备，称为一次设备。一、变、配电所常用的一次电气设备（1）主变压器（2）高压断路器（3）隔离开关（4）电压互感器（5）电流互感器（6）熔断器（7）负荷开关二、高压配电所常用的电气主接线1.单电源的高压配电所电气主接线2.双电源的高压配电所电气主接线第四节电能质量供电质量指电能质量与供电可靠性。电能质量包括电压、频率和波形的质量。一、电压（一）供电电压允许偏差在某一时段内，电压幅值缓慢变化而偏离额定值的程度，以电压实际值和电压额定值之差△U与电压额定UN之比的百分数△U%来表示，即：△U%=U−UNUN×100%式中：U——检测点上的实际值（V）；UN——检测点电网电压的额定值（V）。我国《电能质量供电电压允许偏差》规定供电企业供到用户受电端的供电电压允许偏差如下：（1）35kV及以上电压供电的，电压正、负偏差绝对值之和不超过额定电压10%；（2）10kV及以下三项供电的，电压允许偏差为额定电压的±7%；（3）低压照明用户供电电压允许偏差为额定电压的﹢7~﹣10。对电压有特殊要求的用户，供电电压允许偏差由供用电协议确定。（二）电压允许波动的闪变1.电压允许波动在某一时段内，电压急剧变化而偏离额定值的现象，称为电压波动。电压变化的速率大于1%的，即为电压急剧变化。电压波动的程度以电压在急剧变化的过程中相继出现的电压最大值Umax和最小值Umin之差与额定电压之比的百分数△U%来表示，即：△U%=Umax−UminUN×100%式中：UN——额定电压（V）。2.电压闪变周期性电压急剧波动引起灯光闪烁，光通量急剧波动，而造成人眼视觉不舒服的现象，成为闪变。（三）为了保证电压之间合乎标准，往往需要装设必要的无功补偿装置来采取一定的调压措施。1.正确选择变压器的变比和电压分接头用户用的电力变压器一般为无载调压型，其一次绕组有（1+±2×2.5%）UN的电压分接头，当用电设备电压偏低时，可将变压器电压分接头放在较低档。2.较低系统阻抗供配电系统中的电压损耗在输送功率确定后，其数值与各元件的阻抗成正比，所以减少供配电系统的变压级数和增大公配电线路的导线截面是减小电压损耗的有效办法线路中各元件电压损耗减少，就可提高末端用电设备的供电电压。3.使三相负荷平衡三项负荷假如不平衡，会使有的项负荷过大，有的项负荷过小，负荷过大的相，电压损耗大大增加，这样使末端用电设备端电压太低，影响用电安全。4.采取补偿无功功率措施电网电压偏低可能有两个方面的原因：（1）系统中过多的无功功率传送，引起系统中电压损耗增加，电压下降；此时使用无功补偿设备（例如：投入并联电容器或增加并联电容器的数量）解决；（2）供电距离太长，线路导线截面太小，变压级数太多，造成电压损耗增大，引起电压下降。此时使用调整变压器分接头、降低线路阻抗等解决。5.合理改变供电系统运行方式二、频率在电力系统正常状态下，供电频率允许偏差为：（1）电网装机容量在3000MW级以上的±0.2Hz；（2）电网装机容量在3000MW级以下的±0.5Hz；（3）在电力系统非正常状态下，供电频率允许偏差可超过±1Hz；第五节电力系统短路概述电力系统正常运行时，各相之间是绝缘的。电力系统中相与相之间或相与地之间（对中性点直接接地系统而言）通过金属导体、电弧或其他较小阻抗连接形成的非正常状态称为短路。一、短路的类型三相系统中发生的短路有：三相短路、两相短路、单相接地短路和两相接地短路等基本类型。短路常见的原因有：（1）设备长期运行，绝缘自然老化；（2）设备本身设计、安装和运行维护不良；（3）绝缘材料陈旧；（4）绝缘强度不够而被工作电压击穿；（5）设备绝缘正常而被电压（包括雷电过电压）击穿；（6）设备绝缘受到外力损坏；（7）工作人员由于未遵守安全操作规程而发生误操作；（8）误将低压设备接入较高电压电路中；（9）电力线路发生短线或倒杆事故；（10）鸟兽跨越在裸露的相线之间或相线与接地物体之间，或者咬坏设备导线的绝缘等。二、短路电流的危害短路电流的危害主要有以下几个方面：（1）短路电流通过导体时，使导体大量发热，温度急剧升高，从而破坏设备绝缘；同时，通过短路电流的导体会受到很大的电动力作用，可能使导体变形甚至损坏。（2）短路点的电弧可能烧毁电器设备的载流部分（3）短路电流通过线路，要产生很大的电压降，使系统的电压水平骤降，引起电动机转速突然下降，甚至损坏，严重影响电气设备的正常运行。（4）短路可造成停电，而且越靠近电源，停电范围越大，给国民经济造成的损失也越大。（5）严重的短路故障若发生在靠近电源的地方，且维持时间较长，可使并联运行的发电机组失去同步，严重的可能造成系统解列。（6）不对称的接地短路，其不平衡电流将产生较强的不平衡磁场，对附近的通信线路、电子设备及其他弱电控制系统产生干扰信号，使通信失真，控制失灵、设备产生误操作。三、限制短路电流的方法（1）选择合适的接线方式；（2）采用分裂绕组变压器和分段电抗器；（3）采用线路电抗器；（4）采用微机保护及综合自动化装置；第六节电力系统接地概述电气接地一般可分为两类：工作接地和保护接地。工作接地是指为了保证电气设备在系统正常运行能正常工作二进行的接地。工作接地分为直接接地和非直接接地两大类，工作接地的接地电阻一般不应超过4Ω。保护接地是指为了保护人身安全和设备安全，将电气设备在正常运行中不带电的金属部分可靠接地。一、中性点直接接地系统中性点直接接地是指电力系统中至少有一个中性点直接或经小阻抗与接地装置相连接。这种接地方式是通过系