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涨知识|什么是电力系统?
发布日期:2019-11-22 | 浏览次数:374
 

 

电力系统的组成

 
 

发电:将水能、热能、核能、风能等转化为电能的环节。

输电:将电能传输向远方的环节。

变电:将电能电压等价调高或降低的环节。

配电:将电能分配给用户的环节。

用电:消费电能的环节。

 
 

     

 

发电

 

发电概述

       发电是指利用发电动力装置将水能,石化燃料(煤、油、天然气)的热能、核能以及太阳能、风能、地热能、海洋能等转换为电能的生产过程称为发电。用以供应国民经济各部门与人民生活之需。

 

 

发电类型

       发电动力装置按能源的种类分为火电动力装置、水电动力装置、核电动力装置及其他能源发电动力装置。

 

1.火电

       利用煤、石油和天然气等化石燃料所含能量发电的方式统称为火力发电,按发电方式,火力发电分为燃煤汽轮机发电、燃油汽轮机发电、燃气一蒸汽联合循环发电和内燃机发电。火力发电是现在电力发展的主力军,在循环经济的环境中,我们在提高火电技术的方向上要着重考虑电力对环境的影响,对不可再生能源的影响,虽然现在在中国已有部分核电机组,但火电仍占领电力的大部分市场。

 

2.水电

       水电是将水能转换为电能的综合工程设施,一般包括由挡水、泄水建筑物形成的水库和水电站引水系统、发电厂房、机电设备等,水库的高水位水经引水系统流入厂房推动水轮发电机组发出电能,再经升压变压器、开关站和输电线路输入电网。

       截至2007年,中国水电总装机容量已达到1.45亿千瓦,水电能源开发及利用率从改革开放前的不足10%提高到25%,水电事业的快速发展为国民经济和社会发展作出了重要的贡献,同时还带动了中国电力装备制造业的繁荣。

 

3.风电

       风电是利用风力带动风车叶片旋转,再透过增速机将旋转的速度提升,来促使发电机发电。依据目前的风车技术,大约是每秒三公里的微风速度,便可以开始发电。

       风力发电是新能源领域中技术最成熟、最具规模、最有发展前景的发电方式之一,发展风电对于保障能源安全,调整能源结构,减轻环境污染,实现可持续发展等都具有非常重要的意义。

 

4.核电

       核电站是利用原子核内部蕴藏的能量产生电能的新型发电站,核电站大体可分为两部分:一部分是利用核能生产蒸汽的核岛、包括反应堆装置和一回路系统:另一部分是利用蒸汽发电的常规岛,包括汽轮发电机系统。

       我国的核工业已有40多年发展历史,建立了从地质勘察、采矿到元件加工、后处理等相当完整的核燃料循环体系,己建成多种类型的核反应堆,并有多年的安全管理和运行经验。核电站的建设和运行是一项复杂的技术,我国目前己经能够设计、建造和运行自己的核电站。

 

5.其他能源发电

除了上述的几种发电类型外,还存在其他的能源发电:

生物质能发电:人类利用能够产生强生物电的生物,并收集、转化利用其产生的生物电的一种发电方式。

潮汐能发电:利用海水潮涨和潮落形成的水的势能进行发电。

太阳能热发电:利用太阳光或热,转变为电能的发电方式。

 

输电

 

输电概述

       输电即电能的传输,它和变电、配电、用电一起,构成电力系统的整体功能,通过输电,把相距远的(可达数千千米)发电厂和负荷中心联系起来,使电能的开发和利用超越地域的限制。和其他能源的传输(如输煤、输油等)相比,输电的损耗小、效益高、灵活方便、易于调控、环境污染少,输电还可以将不同地点的发电厂连接起来,实行峰谷调节。输电是电能利用优越性的重要体现,在现代化社会中,它是重要的能源动脉。

 

 

输电线路构成

      输电线路相对于变电设备而言较为简单,构成也较为单一,按照设备状态检修来确定,输电线路主要划分为7个单位和1个环境,7个单元分别是杆塔、导地线、绝缘子、金具、杆塔基础、接地装置、附属设施,一个环境是指通道环境

 

 

输电种类

       按照输送电流的性质,输电分为交流输电和直流输电,19世纪80年代首先成功地实现了直流输电,但由于直流输电的电压在当时技术条件下很难继续提高,以致输电能力和效益受到限制。19世纪末,直流输电逐步为交流输电所代替,交输电的成功,迎来了20世纪电气化社会的新时代。目前广泛应用三相交流输电,频率为50赫(或60赫〕。20世纪60年代以来直流输电又有新发展,与交流输电相配合,组成交直流混合的电力系统。

 

 

输电电压等级

       输电电压的高低是输电技术发展水平的主要标志,我国输电线路的主要电压等级有:20V、380V、10kV、24KV、35kV、110kV、220kV、500kV、800kV、1000kV

      一般地说,输送电能容量越大,线路采用的电压等级就越高。采用超高压输电,可有效的减少线损,降低线路单位造价,少占耕地,使线路走廊得到充分利用,减小输电线路上的电能损耗及线路阻抗压降。

       P=U*I,根据上述公式,在功率不变的前提下,增大电压可以减小电流,从而减小输电线路的热损耗。
 

 

变电

 

变电概述

       变电即为电力系统中.通过一定设备将电压由低等级转变为高等级(升压)或由高等级转变为低等级(降压)的过程,电力系统中发电机的额定电压一般为(15~20)千伏以下,常用的输电电压等级有765千伏、500千伏、220一110千伏、35一60千伏等,配电电压等级有35—60千伏、3一10千伏等,用电部门的用电器具有额定电压为3~15千伏的高压用电设备和110伏、220伏、380伏等低压用电设备,想要把各不同电压联接起来形成一个整体就需要通过变电。

 

 

变电分类

变压分为升压降压两种:

1、升压

      电力系统中,发电厂将天然的一次能源转变成电能,向远方的电力用户送电,为了减小输电线路上的电能损耗及线路阻抗压降,需要将电压升高。

2、降压

       为了满足电力用户安全的要求,又要将电压降低,并分配给各个用户
 

 

变压器原理

       实现变电的主要元器件为变压器,其主要原理是电磁感应原理,当变压器一次施加交流电压U1,流过一次绕组的电流为I1,则该电流在铁芯中会产生交变磁通,使一次绕组和二次绕组发生电磁联系,根据电磁感应原理,交变磁穿过这两个绕组就会感应出电动势,其大小与绕组匝数以及主通的最大值成正比,绕组匝数多的一侧电压高,绕组匝数少的一侧电压低,当变压器二次侧开路,即变压器空载时,二次端电压与一二次绕组匝数成正比,变压器起到变换电压的目的。

 

 

变电站

       变电站就是电力系统中对电能的电压和电流进行变换、集中和分配的场所,它是联系发电厂和电力用户的中间环节,同时通过变电站将各电压等级的电网联系起来,为保证电能的质量以及设备的安全,在变电站中还需进行电压调整、潮流(电力系统中各节点和支路中的电压、电流和功率的流向及分布)控制以及输配电线路和主要电工设备的保护。

 

 

配电

 

配电概述

       配电是指在电力网中起电能分配作用的网络,通常是指电力系统中二次降压变压器低压侧直接或降压后用户供电的网络,它是电力系统中直接与用户相连并向用户分配电能的环节。

 

 

配网组成

       配电系统由配电变电所(通常是将电网的输电电压降为配电电压)、高压配电线路(即1千伏以上电压)、配电变压器、低压配电线路(1千伏以下电压)以及相应的控制保护设备组成。

 

 

配网分类

配电按电压一般分为高压配电、中压配电低压配电:

高压配电电压:35KV、63KV,又称地方电力网;

中压配电电压:10kv;

低压配电电压:380/220v。

配电按供电区域分为城市配电网、农村配电网、工厂配电网:

城市配电网:提供城市居民工作生活,负荷相对集中;

农村配电网:提供农业生产和农村正常生活用电,供电半径大;

工厂配电网:提供工业基地生产所需的电能,负荷较大。

 

 

配网供电方式

配电按供电方式分为交流供电方式直流供电方式

 

交流供电方式:

三相三线制:分为三角形接线(用于高压配电,三相220伏电动机和照明)和星形接线(用于高压配电、三相380伏电动机);

三相四线制:用于380/220伏低压动力与照明混合配电;

三相二线一地制:多用于农村配电;

三相单线制:常用于电气铁路牵引供电;

单相二线制:主要应用于居民用电。

 

直流供电方式:

二线制:用于城市无轨电车、地铁机车、矿山牵引机车等的供电;

三线制:供应发电厂、变电所、配电所自用电和二次设备用电,电解和电镀用电。

 

 

配网的主要指标

配网主要有以下四个指标:

供电可靠性:供电可靠性是指针对用户连续供电的可靠程度。

网损率:网损率可定义为电力网的电能损耗量与总供电量的比,通常用百分表示。

电压波动和电压闪变:电压波动是指电网电压的快速变动或工频电压方均根值的周期性变动。电压闪变是指人眼对灯闪的主感觉,引起灯闪变波动电压,称为闪变电压。

电压合格率:电压合格率是指电力系统某点电压在统计时间内,电压合格的时间占总时间的百分比。

 

 

配网的作用

配电网的主要作用为以下两点:

1、配电网的主要功能是从输电网接受电能,并逐级分配或就地消费,即将高压电能降低至可运行又适合用户需要的各种电压,组成多层次的配电网,向各种用户供电。

2、10kv及以下配电线路为用户供电,担负着输送和分配电能的任务。

 

 

用电

 

 

用电概述

       用电即通过电器具消耗电能的过程,是电力环节的最后节点,日常生活中到处都是用电环节:日光灯、计算机、空调、洗衣机、工业机器。

 

 

用电分类

用电按负荷主要分为四大类:

城市用电:城市居民的家用电器,它具有年年增长的趋势,以及明显的季节性波动特点。

农村用电:农村居民用电和农业生产用电。

商业用电:商业部门的照明、空调、动力等用电,覆盖面积大,且用电增长平稳,商业负荷同样具有季节性波动的特性。

工业用电:工业生产的用电,一般工业用电的比重在用电构成中居于首位。

 

 

用电反馈

      通过用电情况,还可以反向指导电力系统环节中发电、输电、变电、配电四个环节的建设,所以也可以说:用电是电能“发、输、变、配”的首个环节。

 

(文章精选于网络,版权归原作者)

 

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