由發(fā)電廠、電力網(wǎng)與電能用戶(電力負(fù)荷)所組成的整體,叫電力系統(tǒng),它的任務(wù)是生產(chǎn)、變換、輸送、分配與消費(fèi)電能。在現(xiàn)代,電能的利用已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出作為機(jī)器動(dòng)力的范圍,電力工業(yè)已成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)現(xiàn)代化的基礎(chǔ),世界上按人口平均的用電量,是反映一個(gè)國(guó)家現(xiàn)代化的主要指標(biāo)之一。
為了充分利用資源,國(guó)家在動(dòng)力資源比較豐富的地方建立發(fā)電廠,它是電力系統(tǒng)的核心。通過(guò)發(fā)電機(jī)把各種形式的能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?,?jīng)升壓變換后送入電力網(wǎng),目前以火力發(fā)電廠和水力發(fā)電廠為主。其他類型有核電廠、風(fēng)力發(fā)電廠、潮汐發(fā)電廠、地?zé)岚l(fā)電廠和太陽(yáng)能發(fā)電廠等。
為了使供電可靠、經(jīng)濟(jì)、合理,幾個(gè)大的發(fā)電廠或變電所之間,用超高壓輸電線路聯(lián)接起來(lái),再向城鄉(xiāng)及工礦區(qū)供電,形成電力網(wǎng)。電力網(wǎng)起到輸送、變換和分配電能的作用,由變電所和各種不同電壓等級(jí)的電力線路組成,是聯(lián)系發(fā)電廠和電能用戶的中間環(huán)節(jié)。根據(jù)電壓等級(jí)的高低,將電力網(wǎng)分成低壓、高壓、超高壓和特高壓等四種。電壓在1kv以下的電網(wǎng)為低壓電網(wǎng);3~330kv的為高壓電網(wǎng);330~1000kv的為超高壓電網(wǎng);1000kv以上的為特高壓電網(wǎng)。
在工程實(shí)際中,常把電力系統(tǒng)中的發(fā)電,輸變電與供配電等環(huán)節(jié)叫做一次系統(tǒng)。一個(gè)電能用戶往往有多組用電設(shè)備,每一組又有多臺(tái)電動(dòng)機(jī)及其它用電器。因此,必須設(shè)置總開(kāi)關(guān)、分開(kāi)關(guān)、用戶電網(wǎng)、分組開(kāi)關(guān)、起動(dòng)器等,才能使各用電設(shè)備按照生產(chǎn)工藝或工作生活的需要運(yùn)行,這就是供配電。
電力系統(tǒng)中的二次系統(tǒng)包括繼電保護(hù)、測(cè)量和調(diào)度等環(huán)節(jié)。繼電保護(hù)主要是對(duì)系統(tǒng)中出現(xiàn)的各種故障,如短路、過(guò)電流、斷相、接地等,進(jìn)行切斷電源或聲響報(bào)警等動(dòng)作;測(cè)量是對(duì)電力系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行在線測(cè)定和顯示,如電壓、電流、功率、功率因數(shù)等;調(diào)度主要包括負(fù)荷分配、功率平衡、電壓調(diào)整、線路的投入與切除等工作。
典型的電力系統(tǒng)如圖1所示。
圖1 典型的電力系統(tǒng)
從發(fā)電廠發(fā)出的電能,除了供給附近用戶直接配用電外,一般都經(jīng)升壓變電所將其變換為110kv及以上的高壓或超高壓電能,采用高電壓進(jìn)行電力傳輸。輸送同樣功率的電能若采用高壓,可相應(yīng)減少輸電線路中的電流,因而減少電路的電能損耗和電壓損失,提高輸電效率和供電質(zhì)量。同時(shí),導(dǎo)線截面亦隨電流的減小而減小,節(jié)省了有色金屬。
利用電力網(wǎng)中的大型樞紐變電所可向較遠(yuǎn)的城市和工礦區(qū)輸送電力,在城郊或工業(yè)區(qū)再設(shè)降壓變電所。將降壓后的35~110kv電能配給附近的市內(nèi)降壓變電所或企業(yè)總降壓變電所;對(duì)中小型電力用戶,一般采用10kv供電,用戶內(nèi)設(shè)10kv變、配電所。
對(duì)于用電量較大的企業(yè),例如大型化工企業(yè)、冶金聯(lián)合企業(yè)、特大型礦井及鋁廠等,我國(guó)已采用高壓深入負(fù)荷中心的供電方式,用110kv直接供電,這對(duì)于減少電力網(wǎng)的電能損耗和電壓損失,保證高質(zhì)量的電力供應(yīng)有重要意義。
變電所有升壓和降壓之分,根據(jù)它在電力網(wǎng)中所處的地位不同,又分為樞紐、地區(qū)、企業(yè)變電所及車(chē)間變電所等,主要由電力變壓器和開(kāi)關(guān)控制設(shè)備等組成。重要的變電所常設(shè)置兩臺(tái)及以上電力變壓器,樞紐及地區(qū)變電所常設(shè)置兩臺(tái)及以上三繞組變壓器,以提高供電的可靠性和適應(yīng)不同用戶的需要。
變電所中主要設(shè)備有變壓器t、母線wb、斷路器qf、隔離開(kāi)關(guān)qs等,如圖2所示,其他還有保護(hù)和測(cè)量裝置以及所用電操作電源等設(shè)備。母線是匯集受電電源和配出負(fù)荷線路的設(shè)備,常用的母線材料是鋼芯鋁絞線和矩形鋁板。斷路器用作線路主開(kāi)關(guān),有性能較好的滅弧裝置,用來(lái)切、合負(fù)荷及事故電流,決定線路的運(yùn)行狀態(tài)。隔離開(kāi)關(guān)因沒(méi)有滅弧裝置,不能切斷負(fù)荷電流和事故(短路等)電流,故主要在檢修等情況下用來(lái)隔離電源,通過(guò)其明顯的斷口結(jié)構(gòu),保證操作人員的安全。
圖2 變電所的主要設(shè)備及符號(hào)