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电力网基本概念

提示:

电力系统中的各种电压等级的变电所及输、配电线路的组成部分,称为电力网,图1-1中除发电机外的部分即为电力网。电力网的作用是输送、控制?#22836;?#37197;电能。 (一)

    电力系统中的各种电压等级的变电所及输、配电线路的组成部分,称为电力网,图1-1中除发电机外的部分即为电力网。电力网的作用是输送、控制?#22836;?#37197;电能。
    (一)电力网的电压等级
电力网中存在多个层次的电压等级。这些电压等级?#21069;?#36755;送?#22836;?#37197;电能的需要从国家规定的标准电压(?#27542;?#39069;定电压)中选定的。我国国家标准规定的额定电压等级为3,6,10,20,35,63,110,220,330,500,750kV,均指三相交流系统的线电压。
    电能输送过程中,当输送的功率一定时,线路的电压越高,线路中通过的电流就越小,所用导线的截面就可以减小,用于导线的投资可减少,而且线路中的功率损耗、电能损耗也都会相应降低。因此大容量、远距离输送电能要采用高压输电。但是,电压越高,要求线路的绝缘水平也越高,除去线路杆塔投资增大、输电走廊加宽外,所需的变压器、电力设备等的投资也要增加。因此,对电力系统电压等级的选择,过高或过?#25237;?#19981;合理。科学的方法是根据输送功率和输送距离,结合电力系统运行?#22836;?#23637;的?#23548;?#38656;要以及电力设备的制造水平,通过对若干方案的计算结果进行比较来确定。电力工业发展的经验表明,电压等级不宜过多或过少,即相邻的两个电压等级的级差不宜过大或过小。级差过小,将导致电压等级过多,使电力设备制造部门的生产复杂化,增加了设备成本,也为电力系统中设备的维护?#22270;?#20462;带来诸多不便,增大运行管理的困?#36873;?#21453;之,过少的电压等级又会使电压等级的选择受?#36739;?#21046;,不易达到合理配置。根据经验,电力系统输电额定电压等级中相邻的两个电压之比,在电压为110kV以下时一般为3倍左右,在110kV以上时宜在2倍左右。表1-1给出了架空输电线路的额定电压与输送功率和合理的输送距离间的关系,可供选择电压等级时参考。
表1-1    架空输电线路的额定电压与输送功率和输送距离的关系
线路电压(kV)
输送功率(MW)
输送距离(km)
3
0. 1-1. 0
1-3
6
0. 1-1. 2
4-15
10
0. 2-2. 0
6-20
35
2. 0-10. 0
20-50
110
10. 0-50. 0
50-150
220
100. 0-500. 0
100~300
330
200. 0-800. 0
200-600
500
1000. 0-1500. 0
250-850
750
2000. 0-2500. 0
500以上
    随着大型水电厂、大型火电厂及大型核电厂的建设,输电距离和输电容量的不断增大,输电电压会不断提高。因此,输电线路的最高电压等级已成为一个国家电力系统规模和输电技术水平的象征。
    (二)电气设备的额定电压
    为了方便地指明某一电气设备或系统的电压级别(设备应该在额定电压下工作)而设定的标称值,通常称为额定电压也称标称电压。所谓额定电压,就是发电机、变压器和电气设备等在正常运行?#26412;?#26377;最大经济效益时的电压。采用统一的额定电压标准,可以使电力工业、电工电器制造等行业便于实现生产的标准化、系列化,有利于保证产品的质量和使用的安全可靠性。表1-2所示为和各级电力网相对应的主要电气设备(或元件)的额定电压。
表1-2    我国交流电力网和电气设备的额定电压
电力网的额定电压
    (kV)
用电设备的额定电压
    (kV)
发电机额定电压
    (kV)
电力变压器额定电压(kV)
一次绕组
二次绕组
    3
    3
          3. 15
       3 3. 15
    3. 153.3
    6
    6
          6. 3
       6 6. 3
    6.36.6
    10
    10
          10. 5
      10 10. 5
    10.511
 —
 —
13. 8,15.75,18.20
13.8,15.75,18.20
 —
    35
    35
 —
            35
    38.5
63
 63
 —
            63
69
110
 110
 —
          110
121
220
 220
 —
          220
242
330
 330
 —
          330
363
500
 500
 —
 —
550
750
 750
 —
           750
 —
 1.用电设备的额定电压
 用电设备的额定电压应和电网的额定电压相一致。但?#23548;?#20013;,由于输送电能时在线路和变压器等元件上产生的电压损失,会使线路上各处的电?#20849;?#30456;等,使各点的?#23548;?#30005;压偏离额定电压,即线路首端的电压将高出额定电压,线路末端的电压会低于额定电压,其电压分布如图1-3所示。
电力网各部分电压分布示意图
图1-3 电力网各部分电压分布示意图
    为了使电气设备有良好的运行性能,国家标准规定各级电网电压在用户处的电压偏差不?#36152;?#36807;±5%。故在运行中通常可允许线路首端的电压比额定电压高5%,而末端的电压比额定电压低5%,即电力线路从首端至末端的电压损失允许为10%。这样,无论用电设备接在线路的哪一点,都能保证其承受的电?#20849;?#36229;过额定电压值的±5%,?#26376;?#36275;用电设备安全、经济运行的要求。
    2.发电机的额定电压
    因为发电机总是接在线路的首段,所以它的额定电压应比电网的额定电压高5%,用于补偿电网?#31995;?#25439;失。
    3.变压器的额定电压
    变压器在电力系统中具有发电机和用电设备的双重性。变压器的一次绕组是从电网接受电能,故相当于用电设备;其二次绕组是输出电能,则相当于发电机。因此规定:变压器一次绕组的额定电压等于电网的额定电压。但是,当变压器的一次绕组直接与发电机的出线端相连时,其一次绕组的额定电压应与发电机的额定电压相同。变压器二次绕组的额定电压是指变压器空载运行时的电压。当变压器在额定负?#19978;?#36816;行时,其内部阻抗会造成大约5%的电压损失。为使变压器在额定负?#19978;?#24037;作时,二次绕组的电压比同级电网的额定电压高5%,因此规定变压器二次绕组的额定电压应比同级电网的额定电压高10%。当变压器的二次侧输电距离较短,或变压器阻抗较小时,则变压器二次绕组的额定电压可比同级电网的额定电压高5%。

(责任编辑: 佚名 )

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