电力系统

出处：按学科分类—政治、法律 中国商业出版社《最新单位消防工作实务全书第二卷》第1045页（2109字）

(一)电力系统的组成

电力系统由发电厂、送电线路、变电所、配电网和电力负荷组成，图(4－1－1)是典型的电力系统主接线单线图。图中未画出用户内部的配电网。

图4－1－1 电力系统图

发电厂又称发电站，是将自然界蕴藏的各种一次能源转换为电能(二次能源)的工厂。发电厂根据一次能源的不同，分为火力发电厂、水力发电厂、核能发电厂以及风力发电厂、地热发电厂、太阳能发电厂等。在现代的电力系统中，最常见的是火力发电厂、水力发电厂和核能发电厂。

送电线路是指电压为35kV及其以上的电力线路，分为架空线路和电缆线路。其作用是将电能输送到各个地区的区域变电所和大型企业的用户变电所。

变电所是构成电力系统的中间环节，分为区域变电所(中心变电所)和用户变电所。其作用是汇集电源、升降电压和分配电力。

配电网由电压为10kV及其以下的配电线路和相应电压等级的变电所组成，也有架空线路和电缆线路之分。其作用是将电能分配到各类用户。

电力负荷是指国民经济各部门用电以及居民生活用电的各种负荷。

(二)额定电压和电压等级

电气设备都是设计在额定电压下工作的。额定电压是保证设备正常运行并能够获得最佳经济效果的电压。

电压等级是国家根据国民经济发展的需要、电力工业的水平以及技术经济的合理性等因素综合确定的。

我国标准规定的三相交流电网和电力设备常用的额定电压如表(4－1－1)所列。

表4－1－1 我国三相交流电网和电力设备的额定电压 kV

我国标准规定：额定电压1000V以上的属高压装置，1000V及其以下的属低压装置。对地电压而言，250V以上为高压，250V及其以下为低压。

一般又将高压分为中压(1～10kV)、高压(10～330kV)、超高压(330～1000kV)、特高压(＞1000kV)。电力网的电压随着大型电站和输电距离的增加，送电电压有提高的趋势。

在表4－1－1列出的工频高压多个等级中，应用较多的是10kV，35kV，110kV和220kV。

我国工频低压最常用的是380V和220V电压；在井下及其他场合，常采用127V和660V电压；在安全要求高的场合，还采用50V以下的安全电压。

就直流电压而言，我国常用的有110V，220V和440V三个电压等级，用于电力牵引的还有250V，550V，750V，1500V，3000V等电压等级。

用电设备的额定电压规定为与同级电网的额定电压相同。考虑用电设备运行时线路上要产生电压降，所以发电机额定电压要高于同级电网额定电压5%。同样，变压器的二次绕组额定电压高于同级电网额定电压5%。变压器一次绕组的额定电压分两种情况：当变压器直接与发电机相连时，其一次绕组额定电压应与发电机额定电压相同，即高于同级电网额定电压的5%；当发电机接在电力网的末端，其一次绕组额定电压应与电网额定电压相同。

电力系统的电压和频率是衡量电力系统电能质量的两个基本参数。《全国供用电规则》(1983年)规定，一般交流电力设备的额定频率为50Hz，一般称其为“工频”。设备的端电压与其额定电压有偏差时，设备的工作性能和使用寿命将受到影响，总的经济效果将会下降。例如，当感应电动机的端电压比其额定电压低10%时，其实际转矩将只有额定转矩的81%，而负荷电流将增大5%～10%以上，温升将提高10%～15%以上，绝缘老化程度将比规定增加1倍以上，将明显缩短电动机的使用寿命。此外，由于转矩减小，使转速下降，不仅降低生产效率，减少产量，还会影响产品质量，增加废次品。当感应电动机的端电压偏高时，负荷电流一般也要增加，绝缘也要受损。

用户供电电压允许的变化范围见表4－1－2，电力网频率允许偏差值见表4－1－3。

表4－1－2 用户供电电压允许变化范围

表4－1－3 电力网频率允许偏差