1、电力系统(Power system)简介,1. 概述,由于电能不能大量储存，电能的生产、传输、分配和使用就必须在同一时间内完成。这就需要将发电厂发出的电能通过输电线路、配电线路和变电站配送，将发电厂和用电设备连接在一起有机地联成一个“整体”。,我们将这个由发电、送电、变电、配电和用电五个环节组成的“整体”称为电力系统,电力系统是由发电厂、输电网、配电网和电力用户组成的整体，是将一次能源转换成电能并输送和分配到用户的一个统一系统。输电网和配电网统称为电网，是电力系统的重要组成部分。发电厂将一次能源转换成电能，经过电网将电能输送和分配到电力用户的用电设备，从而完成电能从生产到使用的整个过程。电力系
2、统还包括保证其安全可靠运行的继电保护装置、安全自动装置、调度自动化系统和电力通信等相应的辅助系统（一般称为二次系统）。,2. 电力系统,图1 电力系统示意图,火力发电厂,110kV220kV330kV500kV,一次降压变电站,35kV,二次电压变电站,10kV,10kV,工厂,变压器台,220V,住宅,380V/220V,发电厂是实现把其他形式的能源转化成电能的场所。现在我国的发电厂主要有火力发电厂、水力发电厂、核能发电厂等。此外，还有利用地热资源、再生资源（太阳光能，太阳热，风力，潮汐，波浪，海流等）其他形式的能源进行发电。,发电厂,电力网,电力系统中连接发电厂和用户的中间环节称为电力网，
3、它由各种电压等级的输配电线路和变电站组成。电力网按其功能可分为输电网和配电网。,输电网是电力系统的主网，它是由35kV及以上的输电线和变电站组成,配电网是由10kV及其以下的配电线路和配电变压器组成,就我国目前绝大多数电网来说，高压电网指：110KV，220KV电网；超高压电网指330KV，500KV和750KV电网。特高压电网指的是以1000KV输电网为骨干网架，超高压输电网和高压输电网以及特高压直流输电（正负800KV），高压直流输电和配电网构成的现代化大电网。,输电线路,电力输送设备是由输电线路、变电站和配电线路等组成。输送电能通常采用三相三线制交流输电方式。,采用高压、超高压远距离输电
4、是各国普遍采用的途径。目前我国常用的输电电压等级有35kV，110kV，220kV，330kV，500kV等多种。,输电过程中, 一般将发电机组发出的 610kV 电压经升压变压器变为 35500kV 高压，再利用降压变压起将35kV高压变为610kV 高压。通过输电线可远距离将电能传送到各用户.,变电站,变电站有升压变电站与降压变电站之分。,根据供电的范围不同，变电站可分为一次（枢纽）变电站和二次变电站。一次变电站是从110kV以上的输电网受电，将电压降到35kV110kV，供给一个大的区域用电。二次变电站，大多数从35110V输电网络受电，将电压降到610kV，向较小范围供电。,对于电气设
5、备，如发电机、电动机、变压器、断路器(1、2)、隔离开关（1、2、3）、接触器、电动机起动装置等，都同时具有两种接线，一种是与电源连接的主回路，它是把电网的电流接到设备上做功的主体元件，输送的是大电流；把主体元件的主回路称为一次接线或一次回路、主回路。,另一种是主体元件的辅助电路，如监察测量仪表、控制及信号装置、继电保护装置、自动控制及监测或反馈装置、远动装置等，这些装置一般是由互感器、蓄电池组、低压电源继电器、插件、供电装置等组成，它们的工作状态及逻辑功能决定着主体元件的工作状态并监控主体元件，这些装置使用低电压、小电流却控制着主回路的高电压、大电流。我们把这些装置的接线称为二次接线或二次回
6、路、辅助回路.,二次回路的作用是对电气一次系统进行控制，测量和计量、监视和保护，对于一次系统发生故障时，根据故障时电气量的变化而切除故障的电气设备，对一次系统不正常运行时，发出相应的信号，让值班人员进行检查处理。 变电站的主要电气设备有电力变压器，断路器，隔离开关，电压互感器，电流互感器，避雷器，母线以及各种无功补偿装置等,(3) 配电线路,配电的作用是将电能分配到各类用户。常用的配电电压有10kV或6kV高压和380/220V低压。由10kV或6kV高压供电的用户称为高压用户。由380/220V低压供电的用户称为低压用户,低压配电线路是指经配电变压器，将高压10kV降低到380/220V等级
7、的线路。,在三相交流电力系统中，作为供电电源的发电机和变压器的三相绕组的接法通常采用星形联接方式。当从中性点引出中性线时，就形成了三相四线制系统。,常见的低压供电系统,相线与相线既两根火线之间的电压称为线电压。,相线与中性线之间的电压为相电压。,U相,U线,相线（火线）,相线（火线）,相线（火线）,中性线,三相三线制系统,当发电机（或变压器）的绕组接成星形接法，但不引出中性线时，就形成了三相三线制系统。,U线,相线（火线）,相线（火线）,相线（火线）,这种接法只能提供一种电压，即线电压。,负载如何与电源连接，必须根据其额定电压而定。,如果负载的额定电压不等于电源电压，则必须用变压器。,对于家庭
8、用电和动力用电相混合的地区，一般采用采用相电压为220V，线电压为380V 接线的三相四线制配电。,三相五线制系统,由于运行和安全的需要, 我国的380/220V低压供配电系统广泛采用电源中性点直接接地的运行方式（这种接地方式称为工作接地），同时还引出中性线(N)和保护线（PE），形成三相五线制系统，国际上称为TN-S系统,低压配电线路,低压配电线路是指经配电变压器，将高压10kV降低到380/220V等级的线路。从配电室到用电设备的线路就属于低压配电线路。配电变压器高压电源一般统一为10kV。,一套典型的低压配电系统设备主要包括计量柜、进线柜、联络柜、电容补偿柜、出线柜等。,配电变压器将10
9、kV电压降压为380/220V，经过计量柜送至进线柜，再由出线柜分别送到各用户。当配电变压器停电或发生故障时，通过联络柜可将另外一路备用电源投入使用,一个典型的低压配电系统接线图,放射式配电线路可靠性好，但投资费用高。树干式配电线路敷设费用低廉，灵活性大，所以它得到广泛的应用 。,低压配电线路的联接方式主要是放射式和树干式两种。,电力系统中所有用电设备消耗的功率称为电力系统的负荷。其中把电能转换为其他能量形式（如机械能、光能、热能等），并在用电设备中真实消耗掉的功率称为有功负荷。电动机带动风机、水泵、机床和轧钢设备等机械，完成电能转换为机械能还要消耗无功。例如，异步电动机要带动机械，需要在其定
10、子中产生磁场，通过电磁感应在其转子中感应出电流，使转子转动，从而带动机械运转。这种为产生磁场所消耗的功率称为无功功率。变压器要变换电压，也需要在其一次绕组中产生磁场，才能在二次绕组中感应出电压，同样要消耗无功功率。因此，没有无功，电动机就转不动，变压器也不能转换电压。无功功率和有功功率同样重要，只是因为无功完成的是电磁能量的相互转换，不直接作功，才称为“无功”的。,2. 电力系统负荷,电力系统负荷包括有功功率和无功功率，其全部功率称为视在功率，等于电压和电流的乘积（单位千伏安）。有功功率与视在功率的比值称为功率因数。电动机在额定负荷下的功率因数为08左右，负荷越小，其值越低；普通白炽灯和电热炉
11、，不消耗无功，功率因数等于1。,2. 电力系统负荷,远动装置（RTU）是电力系统计算机监控系统的基础。目前，世界上多数国家使用应答式RTU，日本则采用循环式RTU。,调度自动化系统,营销系统 (要电费),电力系统,2002年国务院批准电力体制改革方案，实施厂网分开，重组发电和电网企业。原国家电力公司管理的资产按照发电和电网两类业务划分并分别进行资产重组。在电网方面，成立国家电网公司和南方电网公司。由国家电网公司负责组建华北（含山东）、东北（含内蒙古东部）、西北、华东（含福建）和华中（含重庆、四川）五个区域电网有限责任公司或股份有限公司。西藏电力企业由国家电网公司代管。,国家电网公司（SGCC）
12、,State Grid Corporation of China 国家电网公司成立于2002年12月29日，公司注册资本金2000 亿元。2009年售电量为22748亿千瓦时，营业收入为12659.8亿元，资产总额18600亿元。2010年财富世界500强企业的最新排名，国家电网公司位列第八。现任国家电网公司党组书记、总经理：刘振亚（山东工学院本科，山东大学研究生）。,国家电网组织机构图,国家电网公司地理分布,华北电网（山东，北京，河北，山西，天津）,2003年11月8日在北京成立。截至2005年10月底，公司总资产2393亿元，净资产860亿元。公司有两个分公司（北京、天津）；三个子公司（河
13、北、山西、山东，还有供电单位7个(唐山供电公司、秦皇岛电力公司、张家口供电公司、承德供电公司、廊坊供电公司、北京超高压公司、大同超高压供电公司)；华东电网（上海，江苏，浙江，安徽，福建）华中电网（河南、湖北、湖南、江西、四川、重庆）东北电网（辽宁，吉林，黑龙江，内蒙古的赤峰和通辽）西北电网（陕西，甘肃，宁夏，新疆，青海）,中国南方电网有限责任公司(CSG),China Southern Power Grid Co., Ltd.南方电网成立于2002年12月29日，下设超高压输电公司、调峰调频发电公司、研究中心3个分公司，广东、广西、云南、贵州、海南电网公司和南方电网国际公司6个全资子公司，控股
14、南网财务公司、鼎和财产保险股份有限公司。2010年财富世界500强名列第156。现任南方电网党组书记、董事长：赵建国（合肥工业大学研究生）。,南方电网公司地理分布图,发电集团,五大国有发电集团：华能、国电、大唐、华电、中电投。,华能（CHNG）China Huaneng Group1996年，华能集团公司划入新设立的国家电力公司，成为其全资子公司。2000年，华能系统重组，华能集团公司与华能国际电力开发公司本部管理机构合并；华能国际电力股份有限公司并购山东华能发电股份有限公司。2002年国务院批准改组中国华能集团公司，时任总经理：李小鹏（华北电力学院本科）.截至2008年底，华能集团在全国26
15、个省、市、区及海外拥有运营的全资、控股电厂103座.截至2009年底，公司在全国27个省、市、自治区及海外拥有运营的全资、控股电厂154座。2010年财富世界500强名列第313。现任总经理、党组副书记：曹培玺(山东工业大学研究生)，现任党组书记、副总经理：黄永达（中国人民大学）。,华能直属单位及分公司图,华能旗下区域公司,北方联合电力有限责任公司华能呼伦贝尔能源开发有限公司华能吉林发电有限公司华能黑龙江发电有限公司华能山东发电有限公司 华能海南发电股份有限公司华能四川水电有限公司华能澜沧江水电有限公司华能西藏发电有限公司华能陕西发电有限公司华能甘肃能源开发有限公司 华能宁夏能源有限公司华能新
16、疆能源开发有限公司,华能旗下产业公司,华能国际电力开发公司（电力开发事业部）华能国际电力股份有限公司华能新能源产业控股有限公司华能核电开发有限公司绿色煤电有限公司华能能源交通产业控股有限公司华能资本服务有限公司中国华能集团香港有限公司华能集团技术创新中心（科技事业部）西安热工研究院有限公司华能综合产业公司北京华能大厦建设管理有限责任公司华能山东石岛湾核电有限公司华能海南实业有限公司。,华能百万级机组：华能玉环（山东省台州市）华能金陵电厂(江苏省南京市)（在建），华能海门电厂(广东省汕头市)(在建)。,国电(CGC)China Guodian Corporation中国国电集团公司成立于2002
17、年12月29日截至2010年6月底,风电装机位居世界第五、亚洲第一；潮汐发电位居世界第三，亚洲第一。自主研发的电站控制技术（DCS）国内市场占有率达20%。截至2010年6月底，公司资产总额达4661.36亿元。2010年排名财富世界500强第477。,大唐于2002年12月29日成立。华电成立于2002年12月29日。目前总资产890亿元，分布在全国二十二个省（市、区），控股业绩优良的华电国际电力股份有限公司（原山东国际电源开发股份有限公司）、黑龙江电力股份有限公司、国电南京自动化股份有限公司等上市公司；,中电投中国电力投资集团公司是在原国家电力公司部分企事业单位基础上组建的国有企业，目前已
18、成立了东北、江西、河南三个分公司。资产分布在全国17个省，拥有业绩优良的上市公司山西漳泽电力、重庆九龙电力和拟将上市的上海电力；以及中国电力国际有限公司；,中国广东核电集团现拥有大亚湾核电站和岭澳核电站一期近 400万千瓦的核电装机容量；岭澳核电站二期、辽宁红沿河核电站一期和阳江核电站一期超过600万千瓦核电机组正在建设；拥有抽水蓄能、火电等约 100万千瓦的常规电力权益容量。其他还有鲁能、国华（神华集团子公司）、国投、北方电力、粤电、申能源、京能源、浙能、晋能、苏源、滇能、华润等发电公司；,电力建设单位由电网公司代管其他还有中国电力工程顾问集团公司、电力设计院（六大电力设计院和各省电力设计院
19、）、中试所、电力设备厂等单位。,电建公司（共有 133 个）,以下为电建中的优秀施工企业）1）、山东送变电工程公司2）、江苏省送变电公司3）、内蒙古送变电有限责任公司4）、河北省送变电公司5）、河南第一火电建设公司6）、山东电力建设第二工程公司7）、宁夏电力建设工程公司8）、浙江省火电建设公司9）、东北电业管理局送变电工程公司10）、山东电力建设第三工程公司11）、河北省电力建设第二工程公司12）、青海送变电工程公司13）、江西省火电建设公司14）、山西省电力公司电力建设二公司15）、四川电力建设二公司16）、中国水利水电第十二工程局17）、中国水利水电第十三工程局,乙级电力设计院（以下是山东10所乙级电力设计院）,淄博电力设计院山东潍坊电力设计院烟台电力设计院山东省鲁能电力设计院济南电力设计院青岛电力设计院聊城电力设计院枣庄力源电力设计有限公司临沂电力勘察设计院滨州鲁能东力电力设计院,安全帽的佩带,电力系统中一般如下规定：白色 局长蓝色 专工黄色 工人红色 临时,
