【正文】 按電壓高低和供電范圍大小分為區(qū)域電網(wǎng)和地方電網(wǎng)。區(qū)域電網(wǎng)供電范圍大，電壓一般在220kv 以上。地方電網(wǎng)的供電范圍較小，最高電壓一般不超過 110kv。 電力系統(tǒng)的電壓等級 電力系統(tǒng)的能量輸送是靠電力線路來完成的，當輸送功率一定時，輸電電壓越高，電流越小，相應的導線載流部分的截面積 越小，相應的導線投資也越?。坏瑫r電壓越高，對耐壓的絕緣要求越高，桿塔、變壓器、斷路器等的投資也越大。綜合經(jīng)濟技術(shù)比較，對一定的輸送功率和輸送距離有一最合適的線路電壓。 （ 1）各級電壓的送電線路及其輸送能力如表 所示 [1]: 額 定 電 壓 k v 送 電 容 量 / m w 送 電 距 離 / k m1 02 03 56 01 1 02 2 03 3 05 0 07 5 01 0 0 00 . 2 2 . 01 . 0 5 . 52 . 0 1 . 53 . 5 3 01 0 5 01 0 0 5 0 0 02 0 0 8 0 01 0 0 0 1 5 0 02 0 0 0 2 5 0 0 1 0 2 01 5 3 02 0 5 03 0 1 0 05 0 1 5 01 0 0 3 0 02 0 0 6 0 01 5 0 8 5 05 0 0 以 上 表 11 各級電壓的輸送能力 表注：表中額定電壓為線電壓。 （ 2）電網(wǎng)中主要設備的額定電壓 ①發(fā)電機的額定電壓比同級電網(wǎng)的額定電壓高 5%。因為電力線路允許的電壓偏差為5%? ，為使整個線路的平均電壓維持在額定值，線路首端的電壓宜較線路額定電壓高 5% ②電力變壓器的額定電壓要分成一次側(cè)和二次側(cè)兩部分來討論，而具體到每側(cè)的額定電壓又要依變壓器在電網(wǎng)中所處的位置而定，具體總結(jié)如下： 一 次 側(cè)二 次 側(cè)與 發(fā) 電 機 相 連 （ 即 為 升 壓 變 壓 器 ） ， 與 發(fā) 電 機 的 額 定 電 壓 相 同 ， 高 于 同級 電 網(wǎng) 的 5 %與 線 路 相 連 時 ， 即 為 降 壓 變 壓 器 時 ， 與 電 網(wǎng) 的 額 定 電 壓 相 同位 于 變 電 站 時 ， 高 于 所 連 同 級 電 網(wǎng) 額 定 電 壓 的 1 0 %位 于 用 戶 變 電 所 時 ， 高 于 所 連 同 級 電 網(wǎng) 額 定 電 壓 的 5 % 6 電力 系統(tǒng)負荷和負荷曲線 電力系統(tǒng)負荷及分類 用電設備工作時，從電力網(wǎng)中取用的功率或電能稱為電力負荷。按用戶對供電據(jù)可靠性的要求不同和中斷供電在政治上的影響、經(jīng)濟上的損失差異，將其分為一級負荷、 二級負荷、三級負荷。其中一級負荷最重要，二級、三級次之。 負荷大小隨時間變化的圖形稱為負荷曲線。可根據(jù)需要繪成有功負荷曲線和無功負荷曲線；根據(jù)時間變化長短繪成日負荷曲線、月負荷曲線、和年負荷曲線 [1]。 負荷曲線及其特性系數(shù) （ 1）運行日荷曲線 以有功負荷為例，在一天內(nèi)每隔一定間隔將有功功率的平均值記錄下來，在直角坐標系中以橫軸代表時間、縱軸代表功率，逐點繪成。負荷曲線下所包圍的面積表示一天 24h的電能消耗 dayW 。 dayW = 240 Pdt? （ 11） （ 2）年負荷曲線 一種是根據(jù)每天最大負荷的情況，按一年 365 天逐一繪制，稱為運行年負荷曲線；另一種是電力負荷全年持續(xù)曲線，它以全年 8760h 為時間軸，以有功負荷的大小為縱軸。 一年內(nèi)的電能消耗 87600aW Pdt??。在全年持續(xù)曲線上找到 maxP ，則必存在 maxT 使 maxP maxT =W a （ 12） 稱 maxT 為最大負荷年利用小時。 maxT 的大小反應了設備利用的程度和用戶負荷的平穩(wěn)程度。同類型的電力用戶，盡管 maxP 可能差別很大，但 maxT 是很接近的；不同工作性質(zhì)和工作班制的用戶， maxT 相差很大。 電力系統(tǒng) 中性點運行方式 中性點如何處理涉及許多方面，如對地絕緣、內(nèi)部過電壓、繼電保護、發(fā)電機并列運行的穩(wěn) 定性等。為消除三次和三的整數(shù)倍次諧波，發(fā)電機定子繞組都采用 Y 連接。對于 Y的中性點，通常有兩種處理方法，一是不接地，另一種是為防護定子繞組過電壓而采用經(jīng)避雷器接地。變壓器 Y接法線圈的中性點，目前有三種處理方法 [1]： （ 1）中性點不接地 1035kv 系統(tǒng)主要采取這種方式，因為此電壓等級主要承擔供配電任務，而在這種方式下，即使有一相接地，三相之間的電壓關系不變，仍能可靠為用戶供電，但非故障相的對地電壓變?yōu)榫€電壓，如圖 11 所示： AU?B?CU?CAI?CBI?CI? 圖 11 中性 點不接地系統(tǒng)單相接地故障圖 7 系統(tǒng)正常運行時，各相的對地電壓為相電壓；發(fā)生單相接地時，如 C 相接地，則剩余A、 B 兩相的對地電壓轉(zhuǎn)換成為線電壓 ACU? 、 BCU? ,即變?yōu)樵瓉淼?3 倍，顯然他們的對地電流也為正常時的 3 倍。 CAI = 3 3ACOCU IX ? （ 13） 式中 COI — 為正常運行時， A相對地電容電流； CAI — 為 C 相接地時， A 相對地電容電流。 這樣 C相的接地電流，即 系統(tǒng)的對地電容電流 為： C CA CBI I I? ? ???? ? ????? （ 14） 在量值上 CI? = 3 3 3 3CA CO COI I I? ? ?,顯然中性點不接地系統(tǒng)發(fā)生一相接地時，系統(tǒng)的對地電容電流變?yōu)樵瓉淼?3倍。 （ 2）直接接地 110kv 及以上電力系統(tǒng)和 380/220V 三相低壓系統(tǒng)都屬于這種情況。由于中性點的鉗位作用，發(fā)生單相接地時，非故障相的對地電壓不會改變，電氣設備的絕緣只需按相電壓考慮，這對于 110kv 及以上的高壓系統(tǒng)來說絕緣造價降低，是很有經(jīng)濟技術(shù)價值的。 但單相接地短路相的短路接地電流相當大，斷路器會立即動作，造成供電中斷。 對于 380/220V 三相低壓系統(tǒng)，由于要接單相設備，中性點直接接地可以減少中性點的電壓偏移，并可用來作為保障人身安全的“保護接零”。 （ 3）中性點經(jīng)消弧線圈接地 為避免單相接地時接地點出現(xiàn)斷續(xù)電弧，引起過電壓，在單相接地電流大于一定值的電力系統(tǒng)中，電源中性點必須采取經(jīng)消弧線圈接地的運行方式。 消弧線圈是一個鐵心線圈，電阻很小、電感很大，當發(fā)生單相接地短路時，流過接地點的電流是對地地電容電流 CI? 與經(jīng)過消弧線圈的電感電流 LI? 之和， CI? 與 LI? 方向相反，在接地點相互抵消，是兩者的量值差小于發(fā)生電弧的最小電弧電流，從而電弧不再發(fā)生。 一般中性點直接接地或經(jīng)小電阻接地方式的系統(tǒng)稱為大接地電流系統(tǒng)，中性點不接地或經(jīng)高阻抗接地的系統(tǒng)成為小接地電流系統(tǒng)。 8 2 電力網(wǎng)損耗的分類與形成成因 電力系統(tǒng) 主要元件的參 數(shù)及等效電路 輸電線路的參數(shù)及其等效電路 輸電線路的的架設方式分為架空線路和電纜線路兩類，由于電纜線路比架空線路的建設費用高很多，所以電力網(wǎng)中絕大多數(shù)都采用架空線路，但它們的參數(shù)及等效電路是相同的，下面就分析一下其參數(shù)和等效電路 [1]。 ： （ 1）單位長度電阻 電阻 —— 決定線路上的有功功率損耗和電能損耗，因其與線路電流有關，所以是串聯(lián)參數(shù)，符號是 1r ，可按下式計算： 1r =S? （ 21） 式中 1r — 導線單位長度的電阻（ ? /km）； ? — 導線材料的電阻率（ ? mm2 /km）； S — 導線的額定截面積 (mm2 )。 注：① 由于肌膚效應和采用多股絞線使導線的實際電阻率略大于材料的直流電阻率，進行修正后的電阻率： 鋁 — ? mm2 /km，銅 — ? mm2 /km； ② 實際使用時導線的電阻與溫度有關，計算或手冊查到的阻值均為 20? C 時的值，在精度要求較高時，溫度為 t時的值可由下式修正 1r = 20r ? ?1 20tC?? ? ????? （ 22） 式中 ? 為電阻溫度系數(shù)，對銅導線 ? =，對鋁導線 ? = （ 2）單位長度電抗 電抗 —— 當導線中通有交流電流時，在導線中及其周圍空間產(chǎn)生交變磁場，因而就存在電感和電抗，電抗是串聯(lián)參數(shù)。通過電磁場理論和整換位循環(huán)可每相單位長度電抗： 1x =( mDr +) （ 23） 式中 1x — 導線單位長度電抗（ ? /km）； mD — 三相導線之間的幾何均距（ m） , mD = 3 ab bc acD D D ； r — 導線的半徑（ m）； 注：① 上式是對銅鋁導線而言的，當為其他材料時，式中的 應改為 r? ， r?為該材料的相對磁導率。 ② 對于超高壓線路，為了減少電暈損耗和單位長度電抗，普遍采用分裂導線，等效的增大了導線半徑，因而減少導線電抗，分裂導線電抗的計算公式： 9 1x =( meqDr + ) （ 24） 式中 n— 每相導線的分裂數(shù)，一般 n? 4 后 1x 的減少量愈來愈不明顯，故通常取 n=2~4； eqr — 分裂導線的等值半徑； eqr = 12 13 1()n nr d d d 12 1ndd— 分裂導線之間的距離（ m）； （ 3）單位長度電導 輸電線路電導用來反映絕緣子表面的 泄露損耗 和 高壓電暈損耗 的，用 1g 表示 ,單位為S/km。在實際工程中對不同電壓等級的架空線路采取某些辦法來避免電暈損耗的產(chǎn)生，所以正常情況下，電暈損耗基本不發(fā)生，故一般計算時取 1g =0。 （ 4）單位長度電納 電納是用來反映輸電線路對地電容效應的，單位長度的電納用 1b 表示，單位為 S/ km,其計算公式為： 1b = 10lg mDr?? （ 25） 注：① 對于分裂導線，仍用上式計算電納，此時用等 效半徑 eqr 代替式中的 r 即可，顯然分裂導線的對地電納要比單導線的大。 ② 經(jīng)過以上分析不難發(fā)現(xiàn)，單位長度的電抗和電納均與 mDr 的對數(shù)成比例，一般隨電壓等級升高導線半徑 r 增大，幾何均距 mD 也隨之增大，且由于對數(shù)關系， 1x ， 1b 對各類導線變化不大，一般取 1x ? ? /km， 1b ? 106? S/ km。而單位長度電阻 1r 與導線半徑的平方成反比，所以隨電壓等級升高，導線半徑的增大，其電阻會大大減小，這就是為什么高壓輸電線的電抗遠遠大于電阻的緣故。 2．輸電線路的等效電路 由于線路分布的特點，其精確的數(shù)學模型應是分布式的，即分布參數(shù)模型。但在實際計算中，并不一定采取精確的分布參數(shù)電路，而是要根據(jù)具體線路的長度情況而采取不同精確度的等效電路，具體如下： （ 1）當架空線路長度小于 300km、電纜線路長度小于 100km 時，采用集總參數(shù)電路即可滿足要求。設線路長度為 l ，線路串聯(lián)總阻抗 Z ,并聯(lián)總導納 Y 都是集中參數(shù)，有11Z R jX r l jx l? ? ? ? 11Y G jB g l jb l? ? ? ?， 對應的等效電路如圖 21所示： 10 Z2Y 2Y1U? 2U?1I? 2I? 圖 21 輸電線的等效電路 （ 2）當架空線路的長度在 300km? l ? 1000km、電纜長度在 100km l??300km 時，采用近似的分布參數(shù)電路，即在集總參數(shù)上乘上相應的系數(shù)形成的等效電路，集總參數(shù)仍為： Z R jX?? Y G jB?? 分布參數(shù)為： 39。 rR KR? 39。 xX K X? 39。 bB KB? ，等效電路與圖 21相同。 其中 rxKK、 、 bK 的計算公式可查閱參考文獻 [2]。 （ 3）當架空線路長度大于 1000km,電纜長度大于 3