城市軌道交通供電系統(tǒng)的基本概念城市軌道交通供電系統(tǒng)的基本概

城市軌道交通供電系統(tǒng)的基本概念城市軌道交通供電系統(tǒng)的基本概念城市軌道交通供電系統(tǒng)鄭州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院URBANRAILTRANSITPOWERSUPPLYSYSTEM主講人：劉峻峰電力系統(tǒng)的基本概念01電力網(wǎng)的結(jié)構(gòu)與接線形式02content目錄目錄電力系統(tǒng)運(yùn)行的基本要求與電能質(zhì)量指標(biāo)03電力系統(tǒng)的基本概念電力系統(tǒng)的基本概念0

1一、電力系統(tǒng)的基本概念1.電力系統(tǒng)發(fā)電機(jī)把機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能，隨后經(jīng)變壓器、電力線路等電力設(shè)備輸送并分配到用戶，用戶的電動(dòng)機(jī)、電爐、電燈等用電設(shè)備又將電能轉(zhuǎn)換為需要的機(jī)械能、熱能和光能等。這些發(fā)電、輸電、配電和用電的所有裝置及設(shè)備連接在一起組成了電力系統(tǒng)，其示意圖如圖所示。電力系統(tǒng)的示意圖現(xiàn)代社會(huì)使用最廣泛的能源就是電能。電力系統(tǒng)最根本的任務(wù)就是生產(chǎn)和傳輸電能，即將其他形式的能源轉(zhuǎn)換成電能，并將電能提供給各類用戶使用（包括城市軌道交通系統(tǒng)）。同時(shí)，提高社會(huì)的電氣化程度，以電能代替其他形式的能源，也是節(jié)能的一個(gè)重要途徑。電力系統(tǒng)中，常見的基本概念包括電力系統(tǒng)、發(fā)電廠、電力網(wǎng)、電壓等級(jí)等。一、電力系統(tǒng)的基本概念在電力系統(tǒng)中，發(fā)電廠是產(chǎn)生電能的場所，它可將其他形式的能源轉(zhuǎn)換為電能。根據(jù)轉(zhuǎn)換能源的不同，發(fā)電廠主要包括火電廠、水電廠和核電廠等，此外還有地?zé)犭姀S、風(fēng)力電廠、潮汐海洋電廠等。2.發(fā)電廠火電廠水電廠一、電力系統(tǒng)的基本概念電力系統(tǒng)中除發(fā)電機(jī)和用電設(shè)備外的部分稱為電力網(wǎng)，簡稱電網(wǎng)。電力網(wǎng)由各種電壓等級(jí)的輸、配電線路和變（配）電站（所）組成。電力網(wǎng)是電力系統(tǒng)的重要組成部分，其任務(wù)是將電能從發(fā)電廠輸送和分配到電能用戶。它對(duì)于電力系統(tǒng)的可靠性和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行有著重要的意義。3.電力網(wǎng)常見的輸電網(wǎng)（1）輸電網(wǎng)和配電網(wǎng)電力網(wǎng)按其功能常分為輸電網(wǎng)和配電網(wǎng)兩大部分。是由220KV及以上的輸電線路和與其相連接的變電所組成，是電力系統(tǒng)的主要網(wǎng)絡(luò)，其作用是將電能輸送到各個(gè)地區(qū)的配電網(wǎng)或直接輸送給大型企業(yè)用戶，常見的輸電網(wǎng)如圖所示。輸電網(wǎng)一、電力系統(tǒng)的基本概念常見的配電設(shè)備（1）輸電網(wǎng)和配電網(wǎng)是由110KV及以下的配電線路和與其相連接的配電所（或簡單的配電變壓器）組成，其作用是將電能分配并輸送到各類用戶。根據(jù)電壓等級(jí)的不同，配電網(wǎng)通常分為高壓配電網(wǎng)（66-110KV），中壓配電網(wǎng)（1-35KV）和低壓配電網(wǎng)（1KV及以下）。配電網(wǎng)一、電力系統(tǒng)的基本概念變電所的示意圖（2）變電所和配電所由電力變壓器和配電裝置組成，它具有變換電壓、集中電能、分配電能、控制電能以及調(diào)整電壓的作用。將電壓升高的稱為升壓變電所（站），將電壓降低的稱為降壓變電所（站）。一般把變電所（站）分為以下3種：①樞紐變電所；②地區(qū)變電所；③用戶變電所；變電所(站)最大的特點(diǎn)是不變換電壓，只承擔(dān)分配電能的任務(wù)。配電所(站)一、電力系統(tǒng)的基本概念4.電力系統(tǒng)的電壓等級(jí)輸電技術(shù)發(fā)展的特點(diǎn)是努力減少線路損失（簡稱線損），減少線損的經(jīng)濟(jì)合理的方法是提高輸電電壓。由于電功率是電壓和電流的乘積，電力線路輸電功率一定時(shí)，輸電電壓越高，則電流越小，線損越小；另一方面，電流越小，則導(dǎo)線的載流部分的截面積越小，投資越小。但電壓越高，對(duì)絕緣的要求越高。提高輸電電壓，與線路、變壓器和斷路器等的絕緣技術(shù)發(fā)展水平密切相關(guān)。一、電力系統(tǒng)的基本概念4.電力系統(tǒng)的電壓等級(jí)綜合考慮這些因素，對(duì)應(yīng)一定的輸送功率和輸送距離有一最合理的電壓等級(jí)。我國規(guī)定了電力系統(tǒng)以及相關(guān)設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)電壓。其中，交流（或直流）系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)電壓用“標(biāo)稱電壓”表示；相關(guān)設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)電壓用“額定電壓”表示。該標(biāo)準(zhǔn)給出了三相交流系統(tǒng)的標(biāo)稱電壓值有1000、750、500、330、220、110、66、35、20、10、6、3、1、0.38、0.22（單位為KV）等電壓等級(jí)，其值均為線電壓。同一電力系統(tǒng)中往往有幾種不同電壓等級(jí)。最高電壓等級(jí)，是指該系統(tǒng)中最高的標(biāo)稱電壓值。電力網(wǎng)的結(jié)構(gòu)與接線形式電力網(wǎng)的結(jié)構(gòu)與接線形式0

2二、電力網(wǎng)的結(jié)構(gòu)與接線形式1.電力網(wǎng)的結(jié)構(gòu)電力網(wǎng)主要是由變壓器和不同電壓等級(jí)的電力線路組成，通常一個(gè)大的電力網(wǎng)是由許多個(gè)子電力網(wǎng)互聯(lián)而成的。電力網(wǎng)采用分層結(jié)構(gòu)，一般可劃分為輸電網(wǎng)、高壓配電網(wǎng)、中壓配電網(wǎng)和低壓配電網(wǎng)，其結(jié)構(gòu)圖如圖所示。電力網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖二、電力網(wǎng)的結(jié)構(gòu)與接線形式1.電力網(wǎng)的結(jié)構(gòu)一級(jí)輸電網(wǎng)一般是由電壓為330KV及以上的主干電力線路組成，它連接大型發(fā)電廠、大容量用戶以及相鄰電力子網(wǎng)。二級(jí)輸電網(wǎng)電壓一般為220KV，它上接一級(jí)輸電網(wǎng)，下連高壓配電網(wǎng)，并連接較大型的發(fā)電廠和向較大容量用戶供電。配電網(wǎng)是向中等用戶和小用戶供電的網(wǎng)絡(luò)。高壓配電網(wǎng)通常用于城市和農(nóng)村分片供電，也用于大用戶供電；35KV與10KV配電網(wǎng)是最為常用的中壓配電網(wǎng)，主要用于各類中等用戶的供電，也用于大工業(yè)企業(yè)的內(nèi)部電網(wǎng)；3KV配電網(wǎng)只限于工業(yè)企業(yè)內(nèi)部使用，且正在被6KV配電網(wǎng)所代替。電壓為380/220V以下的低壓配電網(wǎng)主要用于各類動(dòng)力與照明用電系統(tǒng)。二、電力網(wǎng)的結(jié)構(gòu)與接線形式2.電力網(wǎng)的接線方式電力網(wǎng)的接線方式大致可分為無備用和有備用兩類。無備用接線的網(wǎng)絡(luò)中，每一個(gè)負(fù)荷只能靠一條線路取得電能，單回路放射式、干線式和樹狀網(wǎng)絡(luò)就是這一類形式，其接線圖如圖所示。無備用接線電力網(wǎng)又稱為開式電力網(wǎng)，具有接線簡單、經(jīng)濟(jì)、運(yùn)行方便，但供電可靠性差，通常在中低壓配電網(wǎng)中使用較多。放射式網(wǎng)絡(luò)樹狀網(wǎng)絡(luò)干線式網(wǎng)絡(luò)幾種常見的無備用接線方式二、電力網(wǎng)的結(jié)構(gòu)與接線形式2.電力網(wǎng)的接線方式在有備用的接線方式中，最簡單的一類是在上述無備用網(wǎng)絡(luò)的每一段線路上都采用雙回路。這類接線同樣具有簡單和運(yùn)行方便的特點(diǎn)，而且供電可靠性和電壓質(zhì)量都有明顯的提高，其缺點(diǎn)是設(shè)備費(fèi)用增加較多。幾種常見的有備用接線方式由一個(gè)或幾個(gè)電源點(diǎn)和一個(gè)或幾個(gè)負(fù)荷點(diǎn)通過線路連接而成的環(huán)形網(wǎng)絡(luò)，是一類最常見的有備用網(wǎng)絡(luò)。一般來說，環(huán)形網(wǎng)絡(luò)的供電可靠性很高，也比較經(jīng)濟(jì)，其缺點(diǎn)是調(diào)度比較復(fù)雜。幾種常用的有備用網(wǎng)絡(luò)接線，如圖所示。電力系統(tǒng)運(yùn)行的基本要求與電能質(zhì)量指標(biāo)電力系統(tǒng)運(yùn)行的基本要求與電能質(zhì)量指標(biāo)0

3電力系統(tǒng)運(yùn)行的基本要求三、電力系統(tǒng)運(yùn)行的基本要求與電能質(zhì)量指標(biāo)向用戶提供可靠且符合電能質(zhì)量指標(biāo)的電能，保證電力系統(tǒng)自身運(yùn)行的安全性和提高其運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。頻率和電壓是電能質(zhì)量的兩個(gè)基本指標(biāo)。此外，電能質(zhì)量還包括諧波、三相電壓不平衡、電壓的波動(dòng)和閃變、暫時(shí)過電壓和瞬時(shí)過電壓等。電能質(zhì)量的有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)，簡述如下：1.電力系統(tǒng)的頻率我國電力系統(tǒng)的標(biāo)稱頻率為50Hz。國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：電力系統(tǒng)正常運(yùn)行條件下頻率偏差限值為±0.2Hz，當(dāng)系統(tǒng)容量較小時(shí)，偏差限值可以放寬到±0.5Hz。在《全國供用電規(guī)則》中規(guī)定“供電局供電頻率的允許偏差：電網(wǎng)容量在300萬千瓦及以上者為±0.2Hz；電網(wǎng)容量在300萬千瓦以下者，為±0.5Hz?！睂?shí)際運(yùn)行中，從全國各大電力系統(tǒng)運(yùn)行看，電網(wǎng)頻率的偏差都保持在不大于±0.1Hz。三、電力系統(tǒng)運(yùn)行的基本要求與電能質(zhì)量指標(biāo)2.供電電壓國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：35KV及以上供電電壓正、負(fù)偏差絕對(duì)值之和不超過標(biāo)稱電壓的10%；20KV及以下三相供電電壓偏差不超過標(biāo)稱電壓的±7%；220V單相供電電壓偏差不超過標(biāo)稱電壓的-10%—+7%。三、電力系統(tǒng)運(yùn)行的基本要求與電能質(zhì)量指標(biāo)諧波是指電氣量頻率為基波整數(shù)倍的正弦波分量。對(duì)于我國使用的50Hz電源來說基波為50Hz，3次諧波為150Hz，5次諧波為250Hz，以此類推。電力系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)在正常穩(wěn)態(tài)運(yùn)行條件下，產(chǎn)生的電動(dòng)勢波形可以視為正弦波。如果電力系統(tǒng)中的所有元件都是線性的，電力系統(tǒng)中的電壓和電流波形也都是正弦波。如果電力系統(tǒng)中的元件含有非線性元件，那么即使這些非線性元件上施加的電壓是正弦的，但由于其非線性伏安特性，其電流也會(huì)發(fā)生波形畸變。由于阻抗的存在，這些畸變電流會(huì)產(chǎn)生畸變的電壓降，電網(wǎng)的電壓波形也發(fā)生畸變，從而含有諧波。因此電力系統(tǒng)的非線性元件是電力系統(tǒng)的諧波源。3.諧波三、電力系統(tǒng)運(yùn)行的基本要求與電能質(zhì)量指標(biāo)三相電壓不平衡度是指三相系統(tǒng)中三相電壓的不平衡程度，用電壓或電流負(fù)序分量與正序分量的均方根百分比表示。電壓不平衡度的表達(dá)式為：4.三相電壓不平衡度U1、U2、U0分別為工頻三相電壓的正序、負(fù)序和零