要满足用电设备对供电电压的要求,电力网应有自己的额定电压,并且规定电力网的 额定电压和月电设备的额定电压相一致。 图1-14中,线路ab有功率通过时,将有电压降存在,因而其首、末端电压不等,分 别为U2和U2,接在线路中的用电设备LD至ID5所承受的电压也各不相同,为了使用 电设备实际承受的电压尽可能接近它们的额定电压值,应取线路的平均电压 U1+U 使U孙等于用电设备的额定电压。 由于用电设备一般允许其实际电 压偏离额定电压±5%,而电力线路 从首端至末端电压损耗允许为10% 故通常让线路首端的电压比额定电压 高5%,而让末端电压比额定电压低 D3 LD4 LD 5%,这样无论用电设备接在线路的 Q+,.K 哪一点,承受的电压都不超过额定电 5,DAD压值的±5% U 发电机总是接在线路的首端,所 1.05U 以它的额定电压应比所接电网的额定 电压高5%。 图1-14电力网各部分电压分布 变压器具有发电机和用电设备的 两重性。变压器的一次侧由电网接受 电能,相当于用电设备;其二次侧供出电能,又相当于发电机。因此规定:变压器一次侧 的额定电压等于电网的额定电压。但是,与发电机直接连接的变压器,其一次侧额定电压 应等于发电机额定电压。变压器二次侧的额定电压定义为空载时的电压,变压器在载有额 定负荷时,其内部阻抗上约有5%的电压损耗,为使变压器在额定负荷下工作时二次侧的 电压高于额定电压5%,所以规定变压器二次侧的额定电压比用电器额定电压高10%,如 果变压器阻抗较小,内部电压损耗也比较小,规定这种变压器的二次侧额定电压比用电器 额定电压高5%。 三相交流输电线路传输的有功功率为 P=√3Uos 由公式可见,当输送的功率一定时,线路的电压越高,路线中的电流就越小,则所用的导 线截面就可以减小,用于导线的投资也越小,同时线路中的功率损耗、电能损耗也都相应 减少。但是电压越高,要求线路的绝缘水平越高,除去杆塔投资增大、线路走廊加宽外 变压器、断路器等的投资也越大。上述表明电压选的过高或过低都不合理,对应一定的输 送功率和输送距离,应有一个合理的电压。当然这个合理的电压也不能是随意的数值,而 只能是国家规定的标准电压中的一种。电力工业发展的经验表明:标准电压等级过多或过 少都不利,过多使机电设备制造部门的生产复杂化,增大了设备成本,运行部门也因电压
层次太多运行管理困难;过少使电力部门合理地选择电压等级有一定困难。综合考虑各种 因素的影响,国家制定了适合我国国情的一系列标准电压,其中高于1kV的额定电压列 于表12中。 表12 电力系统的标准电压 用电设备额定电压 交流发电机额定电压 变压器额定电压(kV) (kv) 次绕组 二次绕组 3及3.15 3.15及3 6及63 6,3及66 10及10.5 10.5及11 15.7 110 330 345及363 注1.变压器-次绕组栏内的3.15,6,3,10,5,15.75kV电压适用于与发电机直接连接的变压器 2.变压器二次绕组栏内的3.3,6.6,1kV适用于阻抗在75%以上的降压变压器。 第六节我国电力工业的发展简史 我国地域广阔,能源资源极为丰富。水利资源可用于发电的蕴藏量68亿kW,居世 界第一位,煤炭品种齐全,蕴藏量占世界第二惊,石油年产量为世界第七位。此外风能 潮汐能、地热能、核燃料、太阳能均很丰富,它们是发展我国电力工业的雄厚的物质基 在我国土地上兴建电厂始于1882年,系由英国商人在上海投资建设的。我国人投资 自办电厂最早出现于清朝宫廷,称西苑电灯公所。1890年后,华侨商人在广州建设了第 一家电厂。到1911年全国的发电能力已达2.7万kW,其中1.2万kW为我国的资本家所 有,其余大部分是外国资本家所有。到抗日战争前的1936年,除东北三省被日寇占领外, 发电能力达到63万kW,发电量17亿kWh,其中外资经营的27.5万kW。到1949年 全国解放,仅有发电设备185万kW,年发电量43亿kW·h,每人平均&kWh,技术水平 处于极度落后的状态,唯有东北地区装有5万kW以上机组和220kV线路。 解放后,政府对电力工业发展非常重视,把电力工业比做国民经济的“先行官”。到 1957年底第一个五年计划完成,发电设备已增加到了464万kW。经过30多年的建设发 展,到1984年底,全国发电装机容量达到8045万kW,为1949年时的43倍多;发电量 3745亿kWh,为解放初的87倍。近年来,由于执行改革开放政策和建设具有中国特色
的社会主义事业的发展,我国发电设备装机容量增长很快,每年约增1500万kW,到 1996年底,全国总装机容量为2.3亿kW,预计到2000年全国总装机容量可达3亿kW 左右。1996年全国发电量为10750亿kWh,居世界第二位。 虽然我国电力工业发展的成就是巨大的,保持较高的增长率,但电力供应仍不能满足 工农业生产日益增长的要求,影响了国民经济的快速增长。目前我国电力工业水平按人口 平均计算在世界各国中还处于落后状态,在技术水平上也落后于发达国家。 为了开创电力工业建设的新局面,尽饮把电力工业搞上去,首先要解决好电力工业与 整个国民经济增长速度相互协调的问题。电力工业的建设速度必须高于国民经济增长的速 度。电是一种适用性非常广泛的能源,随着现代科学技术的发展,工农业生产机械化自动 化程度的提高,人们物质文化生活水平的提高,电力的应用越来越广泛。但是,电能目前 尚不能大量储存,又不能从电网之外大量获取,这些就成为电力工业必须超前于其他工业 发展的根本原因 今后我国电力工业发展的方针,要注意以下几个方面: 1.继续发展燃煤火电厂,并提高其效率 由于我国石油、天然气等资源并不丰富,今后仍以发展燃煤火电厂为主。与此同时, 还应注意提高火电厂的效率。为此,应更多选用20、30、60万kW大容量发电机组;建 设一定数量可同时生产电能和热能的热电厂;努力改造效率低下的旧电厂;新建的电厂应 尽可能靠近煤矿、港口或负荷中心,以减少对交通运输或电力输送的压力。 2.加迷水力资源的勤察和水电厂建设 我国水力资源十分丰富,但由于水电厂建设投资大、周期长,至今只有10%~15% 左右被用以发电。应该充分利用既廉价又洁净的水能进行发电,提高水电在总装机容量和 发电量中的比重。为此,应加速水力资源的勘察和水电厂建设,其中包括正在修建中的三 峡水电站。 3.加紧建设高压输电线路和电力系统 为充分发挥电力系统的效益,迫切需要改变输电、变电设备容量的增长滞后于发电设 备容量增长的状况,需加紧建设现有电力系统中500kV电压的骨干线路,以加强系统的 网架。加紧建设从内地火电和水电基地向沿海各负荷中心输电的500kV输电线路。 4.刨造条件、建设更多原子能发电厂 由于东北三省、华东地区和广东等省既缺乏火力发电,又缺乏水力发电资源,而这些 地区又是负荷密集地区,在这些地区建设原子能发电厂势在必行。为此,应在建设浙江秦 山、广东大亚湾原子能电厂经验的基础上,推广建设更多的原子能发电厂。 5.因地制宜,利用其它能源发电 我国地域辽阔,不同地区往往有不同的能源可供利用,如小容量水能、太阳能、风 能、潮汐能、地下热能等等。其中,我国小型水力发电工程的建设在国际上已享有盛名 而大规模利用太阳能发电则尚未见报道。在草原、海岛上宜于利用风力发电;沿海一带可 建设潮汐电厂;利用地下热能发电,在西藏已有试验性电厂运行。总之,应尽可能利用这 些能源发电,以补常规方式发电之不足。 16
6.发展科学技术、提商电力系统的送行管理水平 要用先进的科学技术武装广大电力工作者,采用新技术,改造旧设备,提高电力工业 的现代化水平,为开创21世纪电力建设的新局面而努力奋斗
第二章电力系统的接线方式 第一节电力网的接线 表示电力系统的连接情况,一般可用地理接线图和电气接线图二种形式,它们对电力 系统表示的侧重面不同。电力系统的地理接线图主要显示该系统中发电厂、变电站的地理 位置,电力线路的路径及长度,以及它们相互间的连接。电力系统的电气接线图主要显示 该系统中发电机、变压器、电力线路及母线和断路器等主要元件之间的电气接线。本章主 要研究电力系统在电气上的接线方式,故所述各接线图均为电气接线图。 电力系统的接线方式对于保证安全、优质、经济地向用户供电,具有非常重要的作 用。电力系统的接线包括发电厂的主接线、变电站的主接线和电力网的接线,本节首先介 绍电力网的接线。 电力网的接线图是用来表示电力网的各节点间的电气连接关系的。电力网的接线方式 通常按供电可靠性分为无备用和有备用两大类。 、无备用接线方式 若每一个鱼荷只能从电网中的一条线路获得电源,则称此电网为无备用接线方式,也 可称它为开式电力网。如图2-1所示,这类接线方式的基本形式有三种,即单回路的放射 式、干线式和链式。 独立电源 负荷点 乡 图2-1无备用接线方式 (a)放射式;(b)干线式;(c)链式 无备用接线方式电力网的优点是简单明了,运行方便,投资费用少。但是供电的可靠 性较低,任何一段线路故障或检修都会造成用户停电。所以这种接线方式不适用一类负荷 (不允许停电的重要用户)占有很大比重的场合,只有当一类负荷的比重不大,且一类负 荷有单独备用电源时,可釆用这种接线。由于架空线路广泛使用自动重合闸装置,且重合 闸的成功率相当高,所以这种接线方式适用于对二类负荷的供电