第1章供配电系统概述
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1、第1章 概述 第1节 电能与电力系统1.1.1 电能是电气工程的核心 电能的应用，是电气工程的终极目的，由此衍生出电能的生产与再处理等环节。 电能不仅是一种产品，也是一种商品。 电能只是众多能源中的一种，但其重要性是众所周知的。 电的另一个用途是作为消息的载体（信号）用于信息工程。1.1.2 电力系统简介 1、电力系统的任务 满足人们有控制地使用电能的需求。 2、电力系统的构成发电机输电线路配电线路用电设备升压变压器降压变压器（汽、水轮机等）原动机动力系统电力系统电力网简单电力系统模型 由发电、输变电、变配电、用电等环节组成。 电力系统为什么会以这样的方式构成（由现象到本质的思考）？ 电力系统
2、还可能有其他的构成方式吗（创新不只是脑筋急转弯，既要有智慧的思考，又要有一定的条件）？ 3、电力系统各环节的作用（可用以回答以上两个问题） 缺损思考法：取消某个环节会怎样？ 1）发电。将其他形式的能转换成电能。 2）用电。将电能转换成其他形式的能。该环节显然是不可缺少的。 3）输变电。该环节将大量电能集中地从一处传输到另一处。 4）变配电。将集中的电能分配给散布的负荷。 电力系统构成形式的工程背景 （1）自然界不存在足量的可控制使用的原生电能。 （2）发电厂与用电负荷中心通常相距甚远。 （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。 输变
3、电和变配电环节有可能因技术的发展而有所改变。如直流输电系统的交、直流变换，丰富了“变”电的内涵。电能生产技术的改变，很可能导致（部分）取消输变电环节并简化变配电环节，如燃料电池、小型核聚变反应堆等电源的应用，可能以一个家庭、一栋建筑或一个建筑群为单位自发自用，输变电环节自然消失。 4、电力系统的联网运行 服务对象样本越大，资源利用率和服务效率越高，这是电力系统联网运行的基本依据。 5、电力系统的运行特点 请参阅教材P3。 6、一次系统与二次系统 电力系统中，电作为能源所通过的部分称为一次系统，主要由发电机、变压器、电力线缆和各种配电设备构成。 电力系统中，对一次系统进行测量、监视、控制、保护的
4、部分称为二次系统。 从控制系统的观点来看，一次系统相当于受控对象，二次系统相当于控制环节。第2节 电力系统的表达 表达：用约定的方式传达出关于对象的有用信息。 对象：所关注的事物。 有用信息：相对性，取决于工作目的。 对表达的要求： 规范共同规则。 简洁信息的有效性，最小无关信息。 高效表达手段的选择问题。 表达问题既是一个专门的技术门类，又是一套工程体系。 有关表达的两个方面： 1）需要表达的内容。此即目的，与工作目标有关。 2）所使用的表达方式。此即手段，其本身就是一个庞大的工程规则体系。 电力系统需要表达的主要内容 1）电力系统结构，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。
5、 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。 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。1.2.1 内容表达之一结构描述 以下着重介绍一次系统的描述。 结构描述由网络拓扑、元件设置和结构参数等三个方面构成。 元件：指电气设备和电力线缆 1、一次系统单线结线图 单线结线图是描述网络拓扑与元件设置的最常用方式。 单线结线图属于简图（diagram）范畴，与电路接线图有所不同。 单线结线
6、图主要表达系统各组成部分的相互关系而非电路连接。 单线接线图分为两类： 电气结线图（按功能布局的简图），如各种系统图。 位置结线图（按位置布置的简图），如地理结线图、配电平面图等。QFL2L1L3QFTT电路接线图单线结线图电气结线图示例1变配电所主结线#2电源进线#1电源进线I段母线负荷侧馈线II段母线负荷侧馈线母线I段母线II段电气结线图示例2配电箱系统图位置结线图示例1地理结线图至X亭至X苏至X水至X江至X沟至X洲500kV变电所220kV变电所220kV开关站城市发电厂220kV输电线路500kV输电线路图例位置结线图示例2照明平面图 2、结构参数 结构参数是结构描述的另一项重要内容，
7、分为电参数与非电参数两类。 电参数：主要表达各元件的电气性能，如额定电压、额定容量等。 非电参数：元件的重量、几何尺寸、位置坐标等。 通常通过在电气图上标注的方式表达结构参数。1.2.2 内容表达之二运行状态描述 1、运行状态划分 根据不同的标准，有不同的运行状态划分方法。业界对运行状态表述不尽一致，应重在领会其实质而非执着于术语。 1）按系统状态偏离设定状态的程度与后果分分类。 正常运行状态 不正常运行状态 故障状态 2）按状态的持续性分类。 稳态，动态而非静态 暂态，又分为电磁暂态和机电暂态 以上两种不同标准的分类，各类别之间并无严格的对应关系，如： 稳态不一定是正常运行状态，过载运行就是
8、一种稳态。 暂态不一定是故障状态，励磁调节、频率调节、功率角调节等都会产生暂态。 将暂态等同于故障状态，一般指的是不可自行恢复稳定的暂态。 2、运行状态描述 系统的运行状态一般都是由运行参数来描述的。 运行参数既有电压、电流、功率、频率、功率因数、相位等模拟量，又有开关电器状态等数字量。 3、辩异“本构参数”与“运行参数”。 这是一个普遍性问题。 本构参数：由对象的结构、材料、尺寸、制造工艺等决定的反映对象自身特性的参数，是静态参数。如额定电压、堵转电流等。 运行参数：与对象工作状态相对应的某些物理量量值，是动态参数。如负载率、电压降落等。 相互关系：可用“体”与“用”、能力与出力的关系等角度
9、去理解。 以电动机额定功率和运行输出功率为例辨识其异同。 结构描述中的“结构参数”，就是一系列本构参数的集合。1.2.3 表达手段及基本要素 1、常用表达手段 图、图表、公式、语言、模拟与数字仿真等。 2、表达的基本要素 术语与符号。 1）术语。指表明对象类别、特征、工作状态等的技术词汇。 术语有严格定义的，也有约定俗成的。工程中常有边界模糊（外延交集不为空集）的术语运用，应注意甄别。 2）图用符号 用图来表达电力系统时会用到图用符号，包括图用图形符号和图用文字符号。相关新国标在1993年开始实施，基本与IEC标准一致，与我国长期习惯的表达方式有较大的差异。 3）参量符号 以西文表示，遵守国家
10、标准或业界习惯。 下标应用：下标表示参量的属性和（或）所指对象，属性列前、对象列后，中间用“”分隔。S31UISS1223IIVWUUNVWUUTSQF1QF2ish Mish sIa三相电路表达示例符号应用示例第3节 电力系统标准电压NHLrmaxUUUUU系统标称电压 系统 系统最高电压系统最低电压标准电压设备额定电压 设备 设备最高电压重点介绍系统标称电压和设备额定电压体系简介（GB156-2007）1.3.1 为什么规定不同的电压等级 1、为什么需要不同的电压 核心：损耗问题。损耗与电压平方成反比。 衍生：安全与造价问题。电压高损耗小，但不安全，绝缘投资大，占用更大的空间。 因此，在电
11、力系统的不同环节，以及针对不同的传输功率与距离，对应有技术经济合理的不同电压值。 2、为什么要划分电压等级 工程体系配合的需要，标准化的结果。 如何划分电压等级基础性课题，涉及面广，关联性复杂，还要考虑历史沿革与工程现状。 划分电压等级的结果标准电压体系。1.3.2 标准电压及其解读电力系电力系统标称统标称电压电压UN /kV用电设用电设备额定备额定电压电压UrE/kV发电机发电机额定电额定电压压UrG/kV变压器额定电压变压器额定电压/kV系统平系统平均电压均电压Uav/kV一次绕组一次绕组Ur1T二次绕组二次绕组Ur2T0.380.380.400.380.400.400.660.660.6
