發(fā)配電基本工作原理的分析

摘要：發(fā)配電技術(shù)是電力系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)，電力系統(tǒng)是指由發(fā)電廠、變電所、輸配電線路和用戶這四個部分相互連接所構(gòu)成的一個整體，它包括了從發(fā)電、輸電、配電直到用電這一全過程，文章主要闡述電力系統(tǒng)中的發(fā)配電技術(shù)及基本工作原理。

關(guān)鍵詞：發(fā)配電；基本原理；技術(shù)特點

中圖分類號：TM76文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1006-8937（2011）18-0108-02

1電力系統(tǒng)的負(fù)荷和負(fù)荷曲線

1.1電力系統(tǒng)的負(fù)荷

電力系統(tǒng)的負(fù)荷是指系統(tǒng)中千萬個用電設(shè)備消費功率的總和，也稱電力系統(tǒng)綜合用電負(fù)荷。它包括異步電動機、同步電動機、電熱爐、整流設(shè)備、照明設(shè)備等若干類。不同的行業(yè)中，這些用電設(shè)備的比重也不同。綜合用電負(fù)荷加上電力網(wǎng)中損耗的功率就是系統(tǒng)中各發(fā)電廠應(yīng)供應(yīng)的功率，因而稱電力系統(tǒng)的供電負(fù)荷。供電負(fù)荷再加上發(fā)電廠本身的消耗功率（廠用電），就是系統(tǒng)中所有發(fā)電機應(yīng)發(fā)的總功率，稱電力系統(tǒng)的發(fā)電負(fù)荷。各用電設(shè)備的有功功率和無功功率隨受電電壓和系統(tǒng)頻率的變化而變化，其變化規(guī)律不盡相同，綜合用電負(fù)荷隨電壓和頻率的變化規(guī)律是各用電負(fù)荷變化規(guī)律的合成。

1.2負(fù)荷曲線

負(fù)荷曲線指某一時間段內(nèi)負(fù)荷隨時間而變化的規(guī)律，按負(fù)荷種類可分有功功率負(fù)荷和無功功率負(fù)荷曲線；按時間長短可分日負(fù)荷和年負(fù)荷曲線；按計量地點可分個別用戶、電力線路、變電所、發(fā)電廠以至整個系統(tǒng)的負(fù)荷曲線。將上述三種分類相結(jié)合，就確定了某一種特定的負(fù)荷曲線。

不同行業(yè)的有功功率日負(fù)荷曲線差別很大，三班制連續(xù)生產(chǎn)的重工業(yè)負(fù)荷，如鋼鐵工業(yè)負(fù)荷，負(fù)荷曲線較平坦；一班制生產(chǎn)的輕工業(yè)負(fù)荷，如食品工業(yè)負(fù)荷，負(fù)荷變化的幅度較大；農(nóng)業(yè)負(fù)荷中，農(nóng)村加工負(fù)荷一般只在白天出現(xiàn)，但在夏季出現(xiàn)的農(nóng)業(yè)排灌負(fù)荷卻有相當(dāng)平坦的日負(fù)荷曲線；市政生活負(fù)荷曲線的特點是有明顯的照明電力高峰。盡管不少行業(yè)的負(fù)荷曲線有較大的變化幅度，但整個電力系統(tǒng)的負(fù)荷曲線卻比較平坦，因為不同行業(yè)負(fù)荷曲線的高峰不可能都在同一時刻出現(xiàn)，換言之，系統(tǒng)負(fù)荷曲線上的最大值恒小于各行業(yè)負(fù)荷曲線上最大值的總和。各行業(yè)最大負(fù)荷相加后，應(yīng)乘以小于1的“同時率”方為系統(tǒng)的最大綜合用電負(fù)荷。負(fù)荷曲線對電力系統(tǒng)的運行有很重要的意義，它是安排日發(fā)電計劃，確定各發(fā)電廠發(fā)電任務(wù)以及確定系統(tǒng)運行方式等的重要依據(jù)。有功功率年負(fù)荷曲線一般是指一年內(nèi)每月最大有功功率負(fù)荷變化的曲線，年末最大負(fù)荷大于年初最大負(fù)荷的部分為年增長，低谷時常用于安排發(fā)電設(shè)備的檢修。

2電壓等級和額定電壓

一般來說，輸送功率一定時，輸電電壓越高，電流越小，導(dǎo)線等載流部分的截面積越小，投資亦越小；但是電壓越高，對絕緣的要求越高，桿塔、變壓器、斷路器等的投資也與大。綜合考慮這些因素，對應(yīng)一定的輸送功率和輸送距離有一最合理的線路電壓，但從設(shè)備制造角度考慮，為保證生產(chǎn)的系列性，應(yīng)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的電壓等級，即額定電壓。相鄰電壓等級之比不宜過小，一般應(yīng)在2倍左右。我國規(guī)定的線路額定電壓（均指線電壓）主要有：3 kV、6 kV、l0 kV、35 kV、ll0 kV、220 kV、330 kV、500 kV等。

線路輸送功率時，沿線的電壓分布往往是始端高于末端。所謂線路的額定電壓實際就是線路的平均電壓，而各用電設(shè)備的額定電壓則取與線路額定電壓相等，使所有用電設(shè)備能在接近它們的額定電壓下運行。由于用電設(shè)備的允許電壓偏移為±5％，而沿線路的電壓降一般為10％，這就要求線路始端電壓為額定值的105％，以使其末端電壓不低于額定值的95％。發(fā)電機往往接在線路始端，因此，發(fā)電機的額定電壓為線路額定電壓的105％。變壓器一次側(cè)接電源，相當(dāng)于用電設(shè)備；二次側(cè)向負(fù)荷供電，又相當(dāng)于發(fā)電機。因此變壓器一次側(cè)額定電壓應(yīng)等于用電設(shè)備的額定電壓（直接和發(fā)電機相聯(lián)的變壓器一次側(cè)額定電壓應(yīng)等于發(fā)電機額定電壓），二次側(cè)額定電壓規(guī)定為空載變壓器一次側(cè)加額定電壓時的二次側(cè)電壓。由于帶負(fù)荷時變壓器內(nèi)部有一定的電壓降落，所以二次側(cè)額定電壓應(yīng)高于線路的額定電壓。升壓變壓器二次側(cè)額定電壓定為較線路額定電壓高10％；降壓變壓器二次側(cè)額定電壓則有較線路額定電壓高10％和5％兩種，我國以前多采用前一種，現(xiàn)在新建的工程均采用后一種。

一般說來，輸電網(wǎng)的主干線和相鄰電網(wǎng)間的聯(lián)絡(luò)線多采用500 kV、330 kV和220 kV等級；二級輸電網(wǎng)采用220 kV和110 kV等級；35 kV既可用于城市和農(nóng)村的配電網(wǎng)也可用于大工業(yè)企業(yè)的內(nèi)部電網(wǎng)；10 kV是最常用的較低一級的高壓配電電壓；只有負(fù)荷中高壓電動機的比重很大時，才考慮6 kV的配電方案；3 kV只限于工業(yè)企業(yè)內(nèi)部使用。顯然這種劃分不是絕對的，也不是一成不變的。隨著系統(tǒng)的擴大，更高一級電壓的出現(xiàn)，原電壓等級有可能退居到次一級電網(wǎng)中使用。

3電力系統(tǒng)運行的特點和要求

電力系統(tǒng)運行的特點如下：

①與國民經(jīng)濟各部門的關(guān)系密切。電是最方便的能源，各行各業(yè)都使用它，因此，供電的中斷將影響國民經(jīng)濟的各部門，由故障而少供一度電給國民經(jīng)濟造成的損失遠(yuǎn)大于一度電的電費。有人說電力系統(tǒng)故障是國民經(jīng)濟的一大災(zāi)難，這種說法一點也不過分。

②過渡過程非常短促。電力系統(tǒng)內(nèi)一處的故障將以光速波及全系統(tǒng)，電力系統(tǒng)從一種運行方式過渡到另一種運行方式的過渡過程也非常短促。

③電能一般不能儲存。電能的生產(chǎn)、輸送、分配和消費實際上是同時進(jìn)行的，目前還不能大量儲存電能，即發(fā)電廠任何時刻生產(chǎn)的功率必須等于該時刻用電設(shè)備消費和損失功率之和。

根據(jù)以上這些特點，對電力系統(tǒng)運行的基本要求是：

①運行的安全可靠性。電力系統(tǒng)事故的原因是多方面的，有自然災(zāi)害、設(shè)備損壞、自動裝置誤動作、人員過失、管理水平低等。除提高管理水平和人員素質(zhì)以外，提高電力系統(tǒng)安全可靠性主要從下面三個方面著手：其一，保證一定的備用容量。系統(tǒng)中發(fā)電設(shè)備容量，除滿足用電負(fù)荷的需要外，應(yīng)配備一定的負(fù)荷備用、事故備用和檢修備用。其二，提高電力系統(tǒng)的整體可靠性。電源的布局和電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)必須合理，設(shè)備元件必須安全可靠。其三，加強對電力系統(tǒng)運行的監(jiān)控。除提高運行人員的責(zé)任心以外，采用現(xiàn)代化的計算機監(jiān)控系統(tǒng)是提高系統(tǒng)運行可靠性的重要手段。

②保證電能質(zhì)量。電壓和頻率是標(biāo)志電能質(zhì)量的兩個基本指標(biāo)，也是設(shè)備制造的基本技術(shù)參數(shù)。運行電壓和頻率超過允許的偏移值時，不僅要影響用電設(shè)備的安全運行，還有可能造成減產(chǎn)和廢品。頻率主要取決于系統(tǒng)中有功功率的平衡，頻率偏低表示發(fā)電出力不足。電壓則主要取決于系統(tǒng)無功功率的平衡，無功功率不足，電壓將偏低。我國采用的系統(tǒng)頻率為50 Hz，正常運行時大系統(tǒng)允許的頻率偏差為±0.2 Hz，中小系統(tǒng)為±0.5 Hz；事故運行時，30 min以內(nèi)允許的頻率偏差為±1 Hz，15 min以內(nèi)為±1.5 Hz，絕不允許低于4 Hz。電壓允許變化范圍，35kV及以上的線路為±5％，10 kV及以下的線路為±7％，低壓照明和農(nóng)業(yè)用戶的允許變化范圍是5％～10％。除頻率和電壓大小外，電壓和電流的波形也是電能質(zhì)量的一個重要的指標(biāo)。正弦波形的畸變是由三相不平衡負(fù)載、可控硅或非線性元件等形成的諧波所致，反過來它又影響用戶的正常運行并對通信系統(tǒng)產(chǎn)生干擾。

4結(jié)語

綜合所述，發(fā)電廠作為電力系統(tǒng)的核心部分，它的裝機容量直接決定了一個國家電力工業(yè)的規(guī)模。變電所主要完成變電和配電的任務(wù)，即實現(xiàn)電網(wǎng)中電壓等級的變換和電能的分配，發(fā)電廠和變電所的電氣設(shè)備，通常分為一次設(shè)備和二次設(shè)備兩大類，充分了解發(fā)配電的工作原理及基礎(chǔ)知識，有利于提高發(fā)配電的技術(shù)水平。

參考文獻(xiàn)：

[1] 黃益莊，李樹軍.配電網(wǎng)智能監(jiān)控管理遠(yuǎn)程抄表一體化系 統(tǒng)[J].電力系統(tǒng)保護與控制，2010，(21).