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)技術學院URBANRAILTRANSITPOWERSUPPLYSYSTEM主講人：劉峻峰電力系統(tǒng)的基本概念01電力網的結構與接線形式02content目錄目錄電力系統(tǒng)運行的基本要求與電能質量指標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)電機把機械能轉換為電能，隨后經變壓器、電力線路等電力設備輸送并分配到用戶，用戶的電動機、電爐、電燈等用電設備又將電能轉換為需要的機械能、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)代社會使用最廣泛的能源就是電能。電力系統(tǒng)最根本的任務就是生產和傳輸電能，即將其他形式的能源轉換成電能，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，提高社會的電氣化程度，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、電壓等級等。一、電力系統(tǒng)的基本概念在電力系統(tǒng)中，發(fā)電廠是產生電能的場所，它可將其他形式的能源轉換為電能。根據轉換能源的不同，發(fā)電廠主要包括火電廠、水電廠和核電廠等，此外還有地熱電廠、風力電廠、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)電機和用電設備外的部分稱為電力網，簡稱電網。電力網由各種電壓等級的輸、配電線路和變（配）電站（所）組成。電力網是電力系統(tǒng)的重要組成部分，其任務是將電能從發(fā)電廠輸送和分配到電能用戶。它對于電力系統(tǒng)的可靠性和經濟運行有著重要的意義。3.電力網常見的輸電網（1）輸電網和配電網電力網按其功能常分為輸電網和配電網兩大部分。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)的主要網絡，其作用是將電能輸送到各個地區(qū)的配電網或直接輸送給大型企業(yè)用戶，常見的輸電網如圖所示。輸電網一、電力系統(tǒng)的基本概念常見的配電設備（1）輸電網和配電網是由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。根據電壓等級的不同，配電網通常分為高壓配電網（66-110KV），中壓配電網（1-35KV）和低壓配電網（1KV及以下）。配電網一、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)最大的特點是不變換電壓，只承擔分配電能的任務。配電所(站)一、電力系統(tǒng)的基本概念4.電力系統(tǒng)的電壓等級輸電技術發(fā)展的特點是努力減少線路損失（簡稱線損），減少線損的經濟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，輸電電壓越高，則電流越小，線損越??；另一方面，電流越小，則導線的載流部分的截面積越小，投資越小。但電壓越高，對絕緣的要求越高。提高輸電電壓，與線路、變壓器和斷路器等的絕緣技術發(fā)展水平密切相關。一、電力系統(tǒng)的基本概念4.電力系統(tǒng)的電壓等級綜合考慮這些因素，對應一定的輸送功率和輸送距離有一最合理的電壓等級。我國規(guī)定了電力系統(tǒng)以及相關設備的標準電壓。其中，交流（或直流）系統(tǒng)的標準電壓用“標稱電壓”表示；相關設備的標準電壓用“額定電壓”表示。該標準給出了三相交流系統(tǒng)的標稱電壓值有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，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。最高電壓等級，是指該系統(tǒng)中最高的標稱電壓值。電力網的結構與接線形式電力網的結構與接線形式0

2二、電力網的結構與接線形式1.電力網的結構電力網主要是由變壓器和不同電壓等級的電力線路組成，通常一個大的電力網是由許多個子電力網互聯(lián)而成的。電力網采用分層結構，一般可劃分為輸電網、高壓配電網、中壓配電網和低壓配電網，其結構圖如圖所示。電力網結構示意圖二、電力網的結構與接線形式1.電力網的結構一級輸電網一般是由電壓為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。二級輸電網電壓一般為220KV，它上接一級輸電網，下連高壓配電網，并連接較大型的發(fā)電廠和向較大容量用戶供電。配電網是向中等用戶和小用戶供電的網絡。高壓配電網通常用于城市和農村分片供電，也用于大用戶供電；35KV與10KV配電網是最為常用的中壓配電網，主要用于各類中等用戶的供電，也用于大工業(yè)企業(yè)的內部電網；3KV配電網只限于工業(yè)企業(yè)內部使用，且正在被6KV配電網所代替。電壓為380/220V以下的低壓配電網主要用于各類動力與照明用電系統(tǒng)。二、電力網的結構與接線形式2.電力網的接線方式電力網的接線方式大致可分為無備用和有備用兩類。無備用接線的網絡中，每一個負荷只能靠一條線路取得電能，單回路放射式、干線式和樹狀網絡就是這一類形式，其接線圖如圖所示。無備用接線電力網又稱為開式電力網，具有接線簡單、經濟、運行方便，但供電可靠性差，通常在中低壓配電網中使用較多。放射式網絡樹狀網絡干線式網絡幾種常見的無備用接線方式二、電力網的結構與接線形式2.電力網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絡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行方便的特點，而且供電可靠性和電壓質量都有明顯的提高，其缺點是設備費用增加較多。幾種常見的有備用接線方式由一個或幾個電源點和一個或幾個負荷點通過線路連接而成的環(huán)形網絡，是一類最常見的有備用網絡。一般來說，環(huán)形網絡的供電可靠性很高，也比較經濟，其缺點是調度比較復雜。幾種常用的有備用網絡接線，如圖所示。電力系統(tǒng)運行的基本要求與電能質量指標電力系統(tǒng)運行的基本要求與電能質量指標0

3電力系統(tǒng)運行的基本要求三、電力系統(tǒng)運行的基本要求與電能質量指標向用戶提供可靠且符合電能質量指標的電能，保證電力系統(tǒng)自身運行的安全性和提高其運行的經濟性。頻率和電壓是電能質量的兩個基本指標。此外，電能質量還包括諧波、三相電壓不平衡、電壓的波動和閃變、暫時過電壓和瞬時過電壓等。電能質量的有關國家標準，簡述如下：1.電力系統(tǒng)的頻率我國電力系統(tǒng)的標稱頻率為50Hz。國家標準規(guī)定：電力系統(tǒng)正常運行條件下頻率偏差限值為±0.2Hz，當系統(tǒng)容量較小時，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：電網容量在300萬千瓦及以上者為±0.2Hz；電網容量在300萬千瓦以下者，為±0.5Hz?！睂嶋H運行中，從全國各大電力系統(tǒng)運行看，電網頻率的偏差都保持在不大于±0.1Hz。三、電力系統(tǒng)運行的基本要求與電能質量指標2.供電電壓國家標準規(guī)定：35KV及以上供電電壓正、負偏差絕對值之和不超過標稱電壓的10%；20KV及以下三相供電電壓偏差不超過標稱電壓的±7%；220V單相供電電壓偏差不超過標稱電壓的-10%—+7%。三、電力系統(tǒng)運行的基本要求與電能質量指標諧波是指電氣量頻率為基波整數(shù)倍的正弦波分量。對于我國使用的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)電機在正常穩(wěn)態(tài)運行條件下，產生的電動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，其電流也會發(fā)生波形畸變。由于阻抗的存在，這些畸變電流會產生畸變的電壓降，電網的電壓波形也發(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)運行的基本要求與電能質量指標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、負序和零