一、電力系統(tǒng)的構(gòu)成

一個完整的電力系統(tǒng)由分布各地的各種類型的發(fā)電廠、升壓和降壓變電所、輸電線路及電力用戶組成，它們分別完成電能的生產(chǎn)、電壓變換、電能的輸配及使用。

二、電力網(wǎng)、電力系統(tǒng)和動力系統(tǒng)的劃分

電力網(wǎng)：由輸電設(shè)備、變電設(shè)備和配電設(shè)備組成的網(wǎng)絡(luò)。

電力系統(tǒng)：在電力網(wǎng)的基礎(chǔ)上加上發(fā)電設(shè)備。

動力系統(tǒng)：在電力系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，把發(fā)電廠的動力部分（例如火力發(fā)電廠的鍋爐、汽輪機和水力發(fā)電廠的水庫、水輪機以及核動力發(fā)電廠的反應(yīng)堆等）包含在內(nèi)的系統(tǒng)。

三、電力系統(tǒng)運行的特點

一是經(jīng)濟總量大。目前，我國電力行業(yè)的資產(chǎn)規(guī)模已超過2萬多億，占整個國有資產(chǎn)總量的四分之一，電力生產(chǎn)直接影響著國民經(jīng)濟的健康發(fā)展。

二是同時性，電能不能大量存儲，各環(huán)節(jié)組成的統(tǒng)一整體不可分割，過渡過程非常迅速，瞬間生產(chǎn)的電力必須等于瞬間取用的電力，所以電力生產(chǎn)的的發(fā)電、輸電、配電到用戶的每一環(huán)節(jié)都非常重要。

三是集中性，電力生產(chǎn)是高度集中、統(tǒng)一的，無論多少個發(fā)電廠、供電公司，電網(wǎng)必須統(tǒng)一調(diào)度、統(tǒng)一管理標準，統(tǒng)一管理辦法;安全生產(chǎn)，組織紀律，職業(yè)品德等都有嚴格的要求。

四是適用性，電力行業(yè)的服務(wù)對象是全方位的，涉及到全社會所有人群，電能質(zhì)量、電價水平與廣大電力用戶的利益密切相關(guān)。

五是先行性，國民經(jīng)濟發(fā)展電力必須先行。

四、電力系統(tǒng)的額定電壓

電網(wǎng)電壓是有等級的，電網(wǎng)的額定電壓等級是根據(jù)國民經(jīng)濟發(fā)展的需要、技術(shù)經(jīng)濟的合理性以及電氣設(shè)備的制造水平等因素，經(jīng)全面分析論證，由統(tǒng)一制定和頒布的。

我們電力系統(tǒng)的電壓等級有220/380V、3 kV、6 kV、10 kV、20 kV、35 kV、66 kV、110 kV、220 kV、330 kV、500 kV。隨著標準化的要求越來越高，3 kV、6 kV、20 kV、66 kV也很少使用。供電系統(tǒng)以10 kV、35 kV、為主。輸配電系統(tǒng)以110 kV以上為主。發(fā)電機過去有6 kV與10 kV兩種，現(xiàn)在以10 kV為主，低壓用戶均是220/380V。

用電設(shè)備的額定電壓和電網(wǎng)的額定電壓一致。實際上，由于電網(wǎng)中有電壓損失，致使各點實際電壓偏離額定值，為了保證用電設(shè)備的良好運行，顯然，用電設(shè)備應(yīng)具有比電網(wǎng)電壓允許偏差更寬的正常工作電壓范圍。發(fā)電機的額定電壓一般比同級電網(wǎng)額定電壓要高出5%，用于補償電網(wǎng)上的電壓損失。

變壓器的額定電壓分為一次和二次繞組。對于一次繞組，當變壓器接于電網(wǎng)末端時，性質(zhì)上等同于電網(wǎng)上的一個負荷(如工廠降壓變壓器)，故其額定電壓與電網(wǎng)一致，當變壓器接于發(fā)電機引出端時(如發(fā)電廠升壓變壓器)，則其額定電壓應(yīng)與發(fā)電機額定電壓相同。對于二次繞組，考慮到變壓器承載時自身電壓損失(按5%計)，變壓器二次繞組額定電壓應(yīng)比電網(wǎng)額定電壓高5%，當二次側(cè)輸電距離較長時，還應(yīng)考慮到線路電壓損失(按5%計)，此時，二次繞組額定電壓應(yīng)比電網(wǎng)額定電壓高10%。

五、電力系統(tǒng)的中性點運行方式

在電力系統(tǒng)中，中性點直接接地或中性點經(jīng)小阻抗（小電阻）接地的系統(tǒng)稱為大電流接地系統(tǒng)，中性點不接地或中性點經(jīng)消弧線圈接地的系統(tǒng)稱為小電流接地系統(tǒng)。中性點的運行方式主要取決于單相接地時電氣設(shè)備絕緣要求及供電可靠性。

各種運行方式優(yōu)缺點比較

中性點直接接地方式：當發(fā)生一相對地絕緣破壞時，即構(gòu)成單相短路，供電中斷，可靠性降低。但是，該方式下非故障相對地電壓不變，電氣設(shè)備絕緣水平可按相電壓考慮。我們的220V/380V和110KV以上級系統(tǒng)，都采用中性點直接接地，以大電流接地方式運行。

中性點不接地或經(jīng)消弧線圈接地方式：當發(fā)生單相接地故障時，線電壓不變，而非故障相對地電壓升高到原來相電壓的√3倍，供電不中斷，可靠性高。我們的10KV和35KV系統(tǒng)，都采用中性點不接地或經(jīng)消弧線圈接地，以小電流接地方式運行。

六、供電質(zhì)量

決定用戶供電質(zhì)量的指標為電壓、頻率和可靠性。

1．電壓

理想的供電電壓應(yīng)該是幅值恒為額定值的三相對稱正弦電壓。由于供電系統(tǒng)存在阻抗、用電負荷的變化和用電負荷的性質(zhì)等因素，實際供電電壓無論是在幅值上、波形上還是三相對稱性上都與理想電壓之間存在著偏差。

（1）電壓偏差：電壓偏差是指電網(wǎng)實際電壓與額定電壓之差，實際電壓偏高或偏低對用電設(shè)備的良好運行都有影響。

標準規(guī)定電壓偏差允許值為：

a、35千伏及以上電壓供電的，電壓正負偏差的值之和不超過額定電壓的±10%；

b、10千伏及以下三相供電的，電壓允許偏差為額定電壓的±7%。

c、220伏單相供電的，電壓允許偏差為額定電壓的+7%、-10%。

計算公式

電壓偏差(％)＝(實際電壓一額定電壓)／額定電壓，最后乘以100％

（2）電壓波動和閃變：在某一時段內(nèi)，電壓急劇變化偏離額定值的現(xiàn)象稱為電壓波動。當電弧爐等大容量沖擊性負荷運行時，劇烈變化的負荷電流將引起線路壓降的變化，從而導致電網(wǎng)發(fā)生電壓波動。由電壓波動引起的燈光閃爍，光通量急劇波動，對人眼腦的刺激現(xiàn)象稱為電壓閃變。

標準規(guī)定對電壓波動的允許值為：

10KV及以下為2.5%

35至110KV為2%

220KV及以上為1.6%

（3）高次諧波：高次諧波的產(chǎn)生，是非線性電氣設(shè)備接到電網(wǎng)中投入運行，使電網(wǎng)電壓、電流波形發(fā)生不同程度畸變，偏離了正弦波。

高次諧波除電力系統(tǒng)自身背景諧波外，主要是用戶方面的大功率變流設(shè)備、電弧爐等非線性用電設(shè)備所引起。高次諧波的存在降導致供電系統(tǒng)能耗增大、電氣設(shè)備絕緣老化加快，并且干擾自動化裝置和通信設(shè)施的正常工作。

（4）三相不對稱：三相電壓不對稱指三個相電壓的幅值和相位關(guān)系上存在偏差。三相不對稱主要由系統(tǒng)運行參數(shù)不對稱、三相用電負荷不對稱等因素引起。供電系統(tǒng)的不對稱運行，對用電設(shè)備及供配電系統(tǒng)都有危害，低壓系統(tǒng)的不對稱運行還會導致中性點偏移，從而危及人身和設(shè)備安全。

電力系統(tǒng)公共連接點正常運行方式下不平衡度規(guī)定的允許值為2％，短時不得超過4％，單個用戶不得超過1．3％

2．供電頻率允許偏差

電網(wǎng)中發(fā)電機發(fā)出的正弦交流電每秒中交變的次數(shù)稱為頻率，我國規(guī)定的標準頻率50HZ.

我國國標規(guī)定，電力系統(tǒng)正常頻率偏差允許值為±0.1Hz，實際執(zhí)行中，當系統(tǒng)容量小于300Mv時，偏差值可以放寬到±0.5Hz。

3．供電可靠率

供電可靠率是指供電企業(yè)某一統(tǒng)計期內(nèi)對用戶停電的時間和次數(shù)，直接反映供電企業(yè)的持續(xù)供電能力

供電可靠率反映了電力工業(yè)對國民經(jīng)濟電能需求的滿足程度，已經(jīng)成為衡量一個經(jīng)濟發(fā)達程度的標準之一；供電可靠性可以用如下一系列年指標加以衡量：供電可靠率、用戶平均停電時間、用戶平均停電次數(shù)、用戶平均故障停電次數(shù)等。

規(guī)定的城市供電可靠率是99．96/100。即用戶年平均停電時間不超過3.5小時；

我國供電可靠率目前一般城市地區(qū)達到了3個9（即99.9%）以上，用戶年平均停電時間不超過9小時；重要城市中心地區(qū)達到了4個9

（即99.99%）以上，用戶年平均停電時間不超過53分鐘。

計算公式

供電可靠率（%）=8760（年供電小時）-年停電小時/8760最后乘以

用電負荷分類

用電負荷：用戶的用電設(shè)備在某一時刻實際取用的功率的總和。

電力負荷分類的方法比較多，最有意義的是按電力系統(tǒng)中負荷發(fā)生的時間對負荷分類和根據(jù)突然中斷供電所造成的損失程度分類。

按時間對負荷分類

1、高峰負荷：是指電網(wǎng)或用戶在時間內(nèi)所發(fā)生的更大負荷值。一般選24小時中更高的一個小時的平均負荷為更高負荷，通常還有1個月的日高峰負荷、一年的月高峰負荷等。

2、更低負荷：是指電網(wǎng)或用戶在24小時內(nèi)發(fā)生的用電量更低的負荷。 通常還有1個月的日更低負荷、一年的月更低負荷等。

3、平均負荷：是指電網(wǎng)或用戶在某一段確定時間階段內(nèi)的平均小時用電量。

按中斷供電造成的損失程度分類

1、一級負荷：突然停電將造成人身傷亡或引起對周圍環(huán)境的嚴重污染，造成經(jīng)濟上的巨大損失，如重要的大型設(shè)備損壞，重要產(chǎn)品或重要原料生產(chǎn)的產(chǎn)品大量報廢，連續(xù)生產(chǎn)過程被打亂，需要很長時間才能恢復生產(chǎn)；以及突然停電會造成社會秩序嚴重混亂或在政治上造成重大不良影響，如重要交通和通信樞紐、國際社交場所等的用電負荷。

2、二級負荷：突然停電將在經(jīng)濟上造成較大損失，如生產(chǎn)的主要設(shè)備損壞，產(chǎn)品大量報廢或減產(chǎn)，連續(xù)生產(chǎn)過程需較長時間才能恢復；以及突然停電會造成社會秩序混亂或在政治上造成較大影響，如交通和通信樞紐、城市主要水源，廣播電視、商貿(mào)中心等的用電負荷。

3、三級負荷：不屬于一級和二級負荷者。

七、變電所

變電所是聯(lián)接電力系統(tǒng)的中間環(huán)節(jié)，用以匯集電源，升降電壓和分配電力。

變電所的主接線

變電所的主接線是電氣設(shè)備的主體，由其把發(fā)電機、變壓器、斷路器、隔離開關(guān)等電氣設(shè)備通過母線、導線有機的連接起來，并配置各種互感器、避雷器等保護測量電器，構(gòu)成匯集和分配電能的系統(tǒng)。

變電所主接線的形式與變電所設(shè)備的選擇、布置、運行的可靠性和經(jīng)濟性以及繼電保護的配置都有密切的關(guān)系，它是變電所設(shè)計的重要環(huán)節(jié)。在擬定變電所主接線方案時，應(yīng)滿足可靠、簡單、安全、運行靈活、經(jīng)濟合理、操作維護方便和適應(yīng)發(fā)展等基本要求。

八、電源

電源主要由發(fā)電機產(chǎn)生，目前世界上的發(fā)電方式主要有火力發(fā)電、水力發(fā)電和核電。其它小容量的有風能、地熱能、太陽能、潮汐等。

1、火電：利用煤、石油和天然氣等化石燃料所含能量發(fā)電的方式統(tǒng)稱為火力發(fā)電。

按發(fā)電方式，火力發(fā)電分為燃煤汽輪機發(fā)電、燃油汽輪機發(fā)電、燃氣——蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電和內(nèi)燃機發(fā)電等。

火力發(fā)電廠簡稱火電廠，是利用煤、石油、天然氣或其他燃料的化學能生產(chǎn)電能的工廠。火電廠主要組成為:

(1)、鍋爐及附屬設(shè)備，確保燃料的化學能轉(zhuǎn)化為熱能。

(2)、汽輪機及附屬設(shè)備，確保熱能變?yōu)闄C械能。

(3)、發(fā)電機及勵磁機，確保機械能變?yōu)殡娔堋?/p>

(4)、主變壓器，把電能提升為高壓電輸送給輸電線路。

火力發(fā)電的優(yōu)勢是：早期建設(shè)成本低，發(fā)電量穩(wěn)定，一年四季均勻生產(chǎn)，所以在世界各國的電力生產(chǎn)中都占主要地位，一般在70%左右。

火力發(fā)電的缺點是：所用的煤、油、氣等是不可再生資源，雖然儲量多，始終會枯竭，污染嚴重。

一方面是煤炭資源豐富，二一方面是其它資源轉(zhuǎn)換為油、氣、化學能等成本高,我們火電是以煤電為主，油、氣、化學能等火電是限制性的計劃性發(fā)展。

2、水電：水力發(fā)電是利用循環(huán)的水資源進行,主要利用階梯交接、河流落差大的優(yōu)勢,以產(chǎn)生強大的水能動力,用于發(fā)電,屬于生態(tài)環(huán)保發(fā)電類型。

水電更大的優(yōu)勢是：環(huán)保、發(fā)電成本低、調(diào)峰能力強（可以根據(jù)負荷隨時調(diào)整發(fā)電量）。

水力發(fā)電的缺點是前期建設(shè)成本高、時間長，年發(fā)電量不均勻，所以一般水電發(fā)電量只能占總量的30%左右及以下。

水力發(fā)電廠根據(jù)水力樞紐布置不同,主要可分為堤壩式、引水式、混合式等。主要由擋水建筑物(大壩)、泄洪建筑物(溢洪道或閘)、引水建筑物(引水渠或隧洞，包括調(diào)壓井)及電站廠房(包括尾水渠、升壓站)四大部分組成。

3、核電：核電站只需消耗很少的核燃料，就可以產(chǎn)生大量的電能，每千瓦時電能的成本比火電站要低20%以上。核電站還可以大大減少燃料的運輸量。例如，一座100萬千瓦的火電站每年耗煤三四百萬噸，而相同功率的核電站每年僅需鈾燃料三四十噸，運輸量相差1萬倍。

核電的另一個優(yōu)勢是干凈、無污染，幾乎是零排放。用核電取代火電，是世界發(fā)展的大趨勢。核電的缺點是早期建設(shè)成本高，技術(shù)要求高，平時故障少，一旦發(fā)生大故障（如核泄漏），將是毀滅性的大災(zāi)難。

從1954年前蘇聯(lián)建成世界上第一座試驗核電站、1957年美國建成世界上第一座商用核電站開始，核電產(chǎn)業(yè)已經(jīng)過了幾十年的發(fā)展，裝機容量和發(fā)電量穩(wěn)步提高。截止到2004年底，全世界有31個已經(jīng)建成或正在建造核電機組，其中正在運行的核電機組440臺，在建機組26

臺。2004年世界核發(fā)電量26186億千瓦時，占世界總發(fā)電量的16%。各國由于情況不同，核發(fā)電量占各自總發(fā)電量的比重相差較大：其中法國更大為78.1%，韓國38%，美國19.9%，日本29.3%，英國19.4%，日本29.3%，印度2.8%。

一是核心技術(shù)方面方面的問題（容易受外國控制），二是核泄漏的方面的問題，中國對核發(fā)電一直是走保守的限制性發(fā)展道路，按照規(guī)劃，即使到2020年，中國的核發(fā)電最多也只占總量的40/0。

4、風電的優(yōu)勢是環(huán)保，缺點是占地面積大，發(fā)電不穩(wěn)定，不能建大中型發(fā)電廠，所以風力發(fā)電發(fā)展非常遲緩，到現(xiàn)在全國裝機容量不到50萬千瓦，更大發(fā)電機組僅750千瓦。