澄迈灯光音响产品(电力网的构成和功能介绍)

Posted 2023-06-01

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电力网

电力网的构成和功能

电力网（简称电网）由不同电压等级的电力线路、变压器和相应的配电装置构成，其功能是输送和分配电能并进行电压变换。电力网可分为输电网和配电网，大型电力网的结构通常以电压等级进行分层。

输电网主要是将远离负荷中心的发电厂的大量电能经过变压器升高电压，通过高压输电线，送到邻近负荷中心的枢纽变电所。同时，输电网还有联络相邻电力系统和联系相邻变电所的作用，或向某些容量特大的用户直接供电。

输电网的额定电压通常为220~750 kV或更高，它的结构与电力系统运行的安全性及经济性关系极大.是整个电力系统的骨架或主干电网。

配电网可分为高压、中压和低压配电网。高压配电网的电压一般为35~110 kV或更高，中压配电网的电压一般为1~35kV，它们将来自变电所的电能分配到众多的配电变压器，以及直接供应中等容量的用户;低压配电网的电压为380/220 V，用于向数量很大的小用户供电。

电力线路

电力线路分为架空线路和电缆线路。

架空线路主要由导线，避雷线（又称架空地线）杆塔，绝缘子患和金具.等部分组成导线用来传导电流.输送电能。避雷线用来将雷电流引入大地，保护线路免遭直击雷的破坏。杆塔用来支撑导线和避雷线，并使导线与导线之间、导线与接地体之间保持必要的安全距离。绝缘子用来使导线与导线、导线与杆塔之间保持绝缘状态，它应能承受最高运行电压和各种过电压而不致被击穿或闪络。金具是用来固定、悬挂、连接和保护架空线路各主要元件的金属器件的总称。

电缆是将导电芯线用绝缘层及防护层包裹，敷设于地下。水中.沟槽等处的电力线路。由于其造价高，故障后检测故障点位置和修理较费时等缺点.因而使用范围远不如架空线路。但电缆线路具有占用土地面积少、供电可靠、极少受外力破坏、对人身较安全以及可使城市环境美观等优点.因此.在大城市缺少家中走廊的地区，发电厂和变由所的进出线处L以及国防或特殊需要的场合，往往都采用电力电缆线路。特别是在必须穿过江河湖海输送电力的情况下，如海岛、近海风电场、海上石油钻井平台等，必须采用海底电力电缆线路。

2009 年，我国海南联网工程首条海底电力电缆在海南澄迈县桥头镇林诗岛终端站上岸，将使海南电网与南方电网主网连接起来，使海南电网告别"孤网运行"的历中，而目其电力电级长度达32 km，创世界之最。澳大利亚的海底电力电缆线路的终端站，它把塔斯马尼亚岛上由可再生能源发出的电能输送到澳大利亚内陆。

变电站的功能和构成

变电站是电力系统中变换电压、接受和分配电能、控制电力的流向和调整电压的电力设施，它通过变压器将各级电压的电网联系起来。

变电站起变换电压作用的设备是变压器。除此之外，变电站的设备还有开闭电路的开关设备，汇集电流的母线，量和控制用互感器、仪表、继电保护装置和防雷保护装置、调度通信装置等，有的变电站还有无功补偿设备。

配电系统的功能和构成

配电系统是电力系统的一部分。电力系统通过配电网络直接向用户供电。从广义上讲110kV及以下电压的线路和设备构成的电力网均可称为配电网络。国外一般将低于1kV 的电压称为低压（LV，Low Voltage）;1~36 kV的电压称为中压（MV，Medium Voltage）;36 kV 以上的电压称为高压（HV，High Voltage）;300 kV以上的电压称为超高压（EHV，Extra-High Voltage）。在我国，将低于1kV的电压称为低压，具体指 380 V（三相），220 V（单相）;1-35 kV 称为中压;35~110 kV则称为高压。

配电系统主要指1~35 kV电压级的设备和线路构成的中压配电网。35~110 kV 配电网则称为高压配电网。配电系统由配电变电站、配电线路等构成。

配电变电站是变换供电电压、分配电力并对配电线路及配电设备实现控制和保护的配电设施。它与配电线路组成配电网，实现分配电力的功能。配电变电站接受电力的进线电压通常较高，经过变压之后以一种或两种较低的电压为出线电压输出电力。

电网运行和调度

电能作为特殊商品，其生产、输送和消费有其特殊性。电力系统的运行有着明显的特点;（1）电能目前还不能大量存储，电能的生产、输送必须和电能的即时消费一致。

（2）电力系统的暂态过程非常迅速，以s计。

（3）供电中断有可能给国民经济和人民生活造成重大损失，甚至影响国家安全和社会稳定。

（4）电能质量要求十分严格。

由于以上特点.电力系统的运行必须安全可靠，并应具备有符合标准的供电质量和运行经济。电力系统正常情况运行时，必须使所有运行设备的电流、电压及频率在允许的幅值与时间范围内，此时必须保持稳定性，即同步稳定、电压稳定与频率稳定。同时电力系统的运行必须符合越来越严格的环境保护要求。

电力系统调度管理是指对影响电力系统全局安全经济运行和事故处理的问题进行计划，指挥，控制、协调等工作的总称。调度管理的主要任务是：

①充分利用发供电设备的能力和调节手段向用户提供质量合格的电能;

②在发生不超过设计规定的事故条件下，使电力系统安全运行和向用户连续不断供电;

③合理使用燃料、水能等资源，使电力系统在安全稳定运行的前提下达到最大的经济性和较小的环境污染。

调度管理的主要内容包括：

①电力系统运行计划的编制;

②电力系统运行控制;

③电力系统运行分析;

④继电保护、通信和调度自动化等设备的运行管理;

⑤有关规程制度的编制和人员培训等的管理。

电力系统的运行是通过发电厂和变电所的控制和操作来完成的，发电厂和变电所在其相应调度范围的指挥下完成以下主要工作∶

（1）发电厂有功、无功出力的增减，频率和电压的调整。

（2）系统之间、发电厂与系统之间的并列与解列。

（3）输电线路和变压器的投入与停送电。

（4）网络的合环与解环。

（5）母线接线方式的改变。

（6）中性点接地方式的改变和消弧线圈补偿的调整。

（7）继电保护和自动装置使用状态的改变。

（8）设备维护检修等相关工作。

另外，发电厂和变电所还要随时监视其设备正常运行或不正常运行的状态，开关的投切、保护的动作与否、自动化装置的运行情况等。

为了完成以上所述功能与任务，发电厂和变电所控制室中通常装有各种监视仪表，如电流表、电压表、功率表、频率表等，其中有的是作为运行记录用，有的只是为了监视运行情况（如越限等）。控制室内还装有灯T光监视信号（如表示断路器的通、断位置的红、绿灯指示.表

示断路器自动跳闸的绿火工闪光.表示断路器自动合闸的灯T队光的指示）.及提醒值班人员注意有不正常情况的光字信号牌。此外，还有音响信号，如表示断路器跳闸的蜂鸣器;表示设备运行不正常的电铃音响（同时相应的光字牌也亮，显示出设备的不正常状态）。

发电厂和变电所的控制对象主要是高压断路器，其控制多用集中控制方式，即在控制室内用控制开关（或按钮）通过控制回路对远方的断路器进行操作。要求操作回路既能远方手动跳、合断路器，又能由继电保护装置和自动化装置跳、合断路器.断路器的动作完成后应将相应的位置信号回送到控制室以供值班人员监视。

另外，发电厂对其厂用电系统及直流电源系统也均有自己的相应监控系统。

电网的安全稳定控制

电力系统安全控制的主要内容包括对电力系统进行安全监视和安全分析，并提出安全控制对策并予以实施。

安全监视是利用电力系统信息收集和传输系统所获得的电力系统和环境变量的实时测量数据和信息，使运行人员能正确而及时地识别电力系统的实时状态，校核实时电流或电压是否已到极限。

安全分析是在安全监视的基础上，对预想事故的影响进行估算∶分析电力系统当前的运行状态在发生预想事故后是否安全;确定在出现预想事故后为保持系统安全运行采取的校正措施。电力系统安全分析分为静态安全分析和动态安全分析。所谓静态安全分析是指只考虑事故后稳态运行的安全性，而不考虑从当前运行状态向事故后稳定运行状态的动态转移过程;所谓动态安全分析是包括事故后动态过程的安全分析。

安全控制是指在电力系统各种运行状态下.为了保证电力系统安全运行所进行的各种调节、校正和控制。电力系统正常运行状态下安全控制的首要任务是监视不断变化着的电力系统状态（发电机出力.母线电压。系统频率。线路潮流，系统间交换功率。等等）并根据日负荷曲线调整运行工方式和讲行正常的操作控制（如启.停发电机组.调节发电出力调整高压变压器分接头的位置等），使系统运行参数维持在规定的范围之内，以满足正常供电的需要。

安全控制还包括预防性安全控制、紧急状态下的安全控制和事故后的恢复控制。广义地理解安全控制也包括对电能质量和运行经济性的控制。预防性安全控制是指在进行控制时电力系统并未受到干扰，安全分析已经显示电力系统当前的运行状态在出现某种事故时是不安全的。实行预防性安全控制之后会提高电力系统的安全性。

在电力系统运行中，外界因素（如雷击、鸟害等）、内部因素（如绝缘老化、损坏等）及操作等都可能引起各种故障感及不正常运行状态的出现。

常见的故障有：

①单相接地;

②两相接地短路;

③两相短路;

④三相短路;

⑤断线等。

系统故障可能造成的后果是：

（1）短路故障点强大的短路电流及燃起的电弧，可能损毁设备。

（2）电力系统部分区域电能质量下降，如电压大幅度降低，影响用户的正常生产工作。（3）短路电流所通过设备因热效应和电动力而损坏或缩短了寿命。

（4）电力系统稳定性遭到破坏，产生振荡，甚至引起系统瓦解。

电力系统非正常运行状态有∶过负荷、过电压、非全相运行、振荡（非同步运行）、次同步谐振、同步发电机短时失磁异步运行等。

故障和非正常运行状态都能引起系统事故（如电压崩溃事故、频率崩溃事故）。所谓事故.是指系统的全部或部分的正常运行遭到破坏，造成对用户停止送电、少送电或电能质量变坏，甚至造成人身伤亡、设备损坏等。为减少事故的发生，要加强设备维修工作，提高运行质量，严格执行各项规章制度。

在电力系统中，除了应采取积极措施尽可能消除发生故障的诱因外，当故障发生时，必须迅速可靠地将故障设备从系统中切除。这就需要在每个电气元件上装设灵敏可靠的继电保护装置。

继申保护装置就是能迅速反应电力系统中由气元件发生的各种故障及不正常运行状态，并有选择性地动作于跳闸或发出信号的一种自动装置，它的基本任务是∶①自动、迅速、有选择地跳开特定的断路器，从电力系统中切除故障元件，保证无故障部分迅速恢复正常运行;②反应电气元件的不正常运行状态，并根据运行维护的条件，动作于信号、减负荷和跳闸继由保护装置在由力系统中的主要作用是预防事故.缩小事故范围，提高运行的可靠性，最大限度地保证向用户安全，连续供电.它是电力系统安全稳定运行不可缺少的组成部分。

此外，自动重合闸、备用电源自动投入装置、按频率自动减负载、自动发电控制装置、自动同磁调节装置。电力系统稳定器等电力系统自动装置也是保证电力系统安全稳定的重要自动化设备。

电力系统运行中存在各种扰动，这些扰动将使电力系统中各发电机组的机械输入与电力输出产生短时的不同程度的不平衡，使并列运行的各发电机组转速发生相应的不同变化。电力系统因血出现摆动（申流，电压、功率等电气量的周期性变化）。如果摆动逐渐衰减以至消失，即称为电力系统保持了同步稳定。各国电力系统的运行经验证明.有了合理的电力网结构，并配置相应的继电保护等自动装置，电力系统可以具有较高稳定性。否则，较易发生稳定事故，甚至造成大面积停电。同步稳定又分为∶静态稳定、暂态稳定和动态稳定。

电力系统中.各电压中枢点的电压都各有其允许的最低极限值，运行电压在极限值以上是稳定的.在极限值以下是不稳定的。造成电压低下的根本原因是无功电源不足。电压低于极限值以下时，形成电压越低，无功功率缺额越大的恶性循环.电压将继续下降，如不及时处理将导致受影响的地区停电。现代电力系统在配电系统中大量采用带负荷自动调电压分接头的变压器，在系统无功不足的情况下.仍然力图保持供电电压不降低，这就会把上一级电力网电压拉低.以至低于极限值.这是电力系统发生电压稳定性事故的—个重要原因。