水电厂单独运行或在地区性系统中水电厂容量占的比重较大时,将造成枯水期缺电,丰水 期弃水的后果。组成大电力系统后,水火电厂联合运行,丰水期水电厂多发电,火电厂少 发电,并适当安排机组检修。枯水期火电厂多发电,水电厂少发电并安排检修。这样扬长 避短,充分利用水能资源,减少煤炭消耗。不仅如此,水电厂进行增减负荷的调节比较简 单,因而有水电厂的电力系统调频问题往往比较容易解决。 4.可减少总负荷的峰值 不同的地区由于生产、生活及时差、季节差等各种条件的差异,地区最大用电负荷出 现的时间不同,如一个区域最大负荷出现在17时,另一个区域最大负荷出现在17时30 分,两个区域电网联成一个系统后,则总的最大负荷小于两个区域系统最大负荷之和,因 而减少了需要的装机容量 5.提高供电可靠性 电力系统中有大量的发电机、变压器和输电线路,这些设备运行中难免发生故障。但 是,因为系统中所有电厂同时发生事故的概率远较单一电厂发生事故的概率小的多,所以 组成电力系统后增加了对用户的供电可靠性,特别是增加了对重要用户的供电可靠性。 正是由于上述这些优点,世界上工业发达国家大多数都建立了全国统一电力系统。甚 至相邻国家间的电力系统也用联络线联接起来,组成所谓国际互联系统,如西欧国家互联 电力系统 近年来随着电力工业的发展,我国的电力系统也有很大发展。至今,已建成的跨省电 力系统有五个,即东北系统、华北系统、华东系统、华中系统和西北系统。目前各系统总 装机容量除西北系统为1000多万kW以外,其余四个系统总装机容星都为2000多万kW。 而覆盖广东、广西两省的华南系统则不仅已建立了强有力的省际联系,而且这种联系已延 伸至贵州、云南两省。省属电力系统尚有山东、福建、海南和台湾系统。此外,大区电力 系统之间也已出现了互联,如华中、华东系统之间经±500kV直流输电线路和交流50kV 线路的互联,甚至将来会形成全国统一电力系统 第三节电力系统的负荷 电力系统中接有为数众多、千差万别的用电设备,它们大致可分为异步电动机、同步 电动机、各类电炉、整流设备、电子仪器、电灯等。它们分属于不同的工厂、企业、机 关、居民区等,统称为电力系统的用户。用户是电力系统服务的对象,电力系统运行的好 坏,归根到底要看对用户供电的质量如何而定。 用电设备从电力系统中取用的功率(有功与无功)称为负荷,因为用户用电设备的投 入或停运对电力系统而言完全是随机的,所以用电负荷的大小是随时间而变化的。对一大 批用电设备,其负荷的变化虽仍有随机性,但却能显示出某种程度的规律性,这一规律性 通过负荷曲线的描述可以看得比较清楚。所谓负荷曲线就是指在某一段时间内用电负荷大 小随时间变化的曲线图。 用电设备的负荷包括有功负荷及无功负荷,因而负荷曲线也分成有功负荷曲线及无功
负荷曲线。每类负荷曲线按时间段划分的不同还可以分为日负荷曲线、年负荷曲线。按插 述的负荷范围不同还可分为用户的负荷曲线、地区电网的负荷曲线以及电力系统的负荷曲 线。实际的负荷曲线是一条不间断的连续曲线,但在实际绘制时由于只能得到离散时间的 实测(或估计)值,一般用折线法或阶梯法描绘。图1-10及图1-11表示出了用这两种方 法绘成的日有功负荷曲线。横坐标以小时为单位,长度为24h,表示一天之内有功负荷的 变化情况。日有功负荷曲线应用最广,故把它简称为负荷曲线。负荷曲线的最高点和最低 点分别代表日最大负荷和日最小负荷,是电力系统运行中必须掌握的重要数据。日负荷曲 线随着时间延伸到8760h,就构成了年有功负荷曲线。 PmW P(MwI 20U r(ht u121 024681012.l416 22 图1-10有功日负荷曲线(折线法) 图1-11有功日负荷曲线(阶梯法 和有功负荷相似,无功负荷也在一天中不断变化,但变化较平缓,因为像电动机和变 压器这类设备,其励磁所需的无功功率仅与电压有关,并不随有功功率变化。 根据负荷曲线可以计算出系统中用户的日用电量 W 进而可以求出日平均负荷 W_1 2424 P 为了反应负荷曲线的起伏变化情况,引人一个负荷率的概率 K 负荷率Kp为日平均负荷有功功率与日录大鱼荷有功功率之比,Kp值小表明负荷曲线起伏 大,发电机的利用率差。 负荷曲线对电力系统的运行有很重要的意义,它是安排日发电计划,确定各发电厂发电 任务以及确定系统运行方式等的重要依据。 随着生产的发展生活的改善以及季节气候的变化,每日的最大负荷是不同的,般是
年初低年末高,夏季小于冬季,把每天的最大负荷抽取出来按年绘成曲线,称为年最大负荷 曲线,见图1-12。这种负荷曲线主要用来指导制订发电检修计划和制订新建、扩建电厂的 计划等。 上一节已经述及,为了确保系统中因有机组检修或个别机组突然发生故障退出运行时 不减少对用户供电,系统中装设的机组总容量应当大于系统的最大负荷,如图1-12所示。 多出的部分称为备用容量。显而易见,检修机组应安排在负荷最小的时段,而且随着负荷的 增长,还应当不断装设新的发电设备。 P'MwJ 新装机 新装机 P(Mw) 90装机植 4年人负荷 检修改备容量 LU 0123456789 图1-12有功功率年坡大负荷曲线 图↓-13年持续负荷曲线 在电力系统运行分析中,还经常用到年持续负荷曲线,如图1-13所示,是把一年内每个 小时的负荷按功率大小为先后顺序排列而成。它用于安排发电计划及进行可靠性估计。按 此曲线可求出全年的电能消耗量为 其中i为由大至小出现的不同负荷的序号。 最大负荷利用时间定义为 W 加H宽 2 ti / fmux 即负荷按最大有功Pm使用,则在Tm时间内消耗的电能,等于负荷全年的电能消耗量 不同性质的用户、不同的生产班次,其最大负荷利用时间不同。根据运行经验统计出 的不同类用户的不同班次的最大负荷利用时间都有一个大致的范围,如表11所示。若已 知某一类用户的最大负荷,再从表上查出相应的最大负荷利用时间,就可算出该类用户全 年用电量的近似值
表11 各类用户年最大负荷利用小时 负荷类型 T(h) 负荷类型 T(h) 照明及生用电 三班制企业 6000~7000 班制企业 1500~2200 农业用电 1000-1500 班制企业 3000~4500 第四节电力系统运行的特点及要求 电力系统运行的特点 电能的生产、输送、分配和使用与其他工业产品相比有明显的不同的特点,这些特点 主要有以下三方面。 1.电舭不能储存 电能的生产、输送、分配和使用可以说是在同一时刻完成的。发电厂在任何时刻生产 的电能恰好等于该时刻用户消耗的电能(包括输送分配环节的损耗),即电力系统中的功 率每时每刻都是平衡的。与其他产品不同,电能不能大量储存。 2.暫态过程非常迅速 电能以电磁波的形式传播,传播速度为30万km/s发电机、变压器、线路、用电设 备的投入或停运,都在一瞬间完成,故障的发生和发展时间都十分短促,电力系统的暂态 过程非常迅速。 3.电力和国民经济各部门间的关系密切 由于电能具有使用炅活、控制方便等优点,国民经济各部门都广泛使用电能作为生产 动力,人民的生活用电也日益增加。电能供应不足或突然停电将给国民经济造成巨大损 失,给人民生活带来不便。 二、对电力系统运行的要求 根据上述特点,对电力系统提出以下几力面要求。 1.保证供电可靠性 中断用户供电,会使生产停顿、生活混乱,甚至危及人身和设备的安全,给国民经济 和社会生活造成极大损失。停电给国民经济造成的损失远远超过电力系统少售电量造成的 损失。一般认为,由于停电引起国民经济的损失平均值约为少售电量损失的30~40倍。 因此,电力系统运行的首要任务是满足用户对供电可靠性的要求。 造成对用户停止供电的原因可能是由于电力系统的元件(如发电机、变压器、线路 等)发生了故障,也可能是因为电力系统运行的全面瓦解(如系统稳定性的破坏)。前者 属于局部事故,停电范围和造成的损失较小;后者是全局性事故,停电范围大,重新恢复 供电需要很长时间,引起的损失很大。 保证供电可靠性,首先要求系统元件的运行具有足够的可靠性,元件发生事故不仅直
接造成供电中断,而且可能发展成为全局性的事故。经验表明,电力系统的全局性事故往 往是由于局部事故扩展而成。其次,要求提髙电力系统运行的稳定性,增强抗干扰能力 保证不发生或不轻易发生造成大面积停电的系统瓦解事故。为此,除了要不断提高运行人 员的技术水平和责任心外,应该采用现代化的电网运行监测和挖制设备。 随着技术的进步,供电可靠性正在不断提高,但是保证所有用户的供电绝对可靠是困 难的。考虑到不同用户因停电造成的损失相差很大,按其对供电可靠性的要求不同,将负 荷分成三类。 第Ⅰ类负荷:这类用户停电将造成人身事故、设备损坏、产品报废、生产秩序长期不 能恢复、市政生活混乱等。 第且类负荷:该类负荷供电中断将造成用户大量减产,使人民牛活受到影响。 第Ⅲ类负荷:不属于第Ⅰ、Ⅱ类的负荷,如工厂的附属车间,小城镇及农村公用负荷 依据这种分类,供电部门可以采用不同的技术措蔍,满足各类负荷的供电可靠性要 求。 2.保证电能质量 电能质量以电压、频率以及正弦交流电的波形来衡量。用电设备是按额定电压设计 的,实际供电电压过高或过低都会使用电设备的运行技术指标、经济指标下降,甚至不能 正常工作。一般规定,电压偏移不应超过额定电压值的±5%。频率的变化同样影响用电 设备的正常工作,以电动机为例,频率降低引起转速下降,频率升高则转速上升。对转速 有严格要求的部门,如纺织厂,其产品的质量可能降低,甚至出次品废品。电力系统运行 规定,频率偏移应不超过±0.2~0.5Hze 随着自动化及电力电子技术应用的发展,接人系统整流设备的增多,引起谐波比重增 大,交流电波形达不到规定标准,如不采取严格的滤波措施,将对用户产生不利影响,因 此检测和控制谐波已经成为维持电能质量的重要一环。 3.提高电力系统运行的经齐性 节约能源是当前各国普遍关注的一个大问题。电能生产的规模很大,消耗大量一次能 源,在电能生产过程中应力求节约,减少能源消耗,最大限度地降低电能成本。为了达到 运行经济的目的,要首先釆用高效、节能的发电设备,提高发电运行的经济性,降低发电 过程中的能源消耗;要合理发展电力网,降低电能在输送、分配过程中的损耗;要大力开 展电力系统的经济运行工作,合理分配电厂间的负荷,让经济性能好的发电厂多发电,经 济性能差的少发电;充分利用水电资源,丰水期多发水电,注意水,火电厂间的合理调 配,力求以少的水耗获得更多的电能 第五节电力系统的电压等级 各种用电没备以及发电机、变压器都是按一定的标准电压设计和制造的。因此它们运 行在标准电压下时,其技术经济性能指标都将发挥得最好,此标准电压就称为额定电压