電力系統
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什麼是電力系統[1]
電力系統是指由發電廠、電力網及電能用戶所組成的發電、輸電、變電、配電和用戶的整體。電力網是電力系統的一部分，它包括變電所、配電所及各種電壓等級的電力線路。電能用戶(又稱電力用戶或電力負荷)是指一切消耗電能的用電設備。
(1)電力系統是擔負生產、分配電能的一個整體，電能的生產、供給、分配和消費是同時進行的。電力系統的生產必須保證連續性和平衡性，也就是在電力的供、需過程中，要求始終保持功率的平衡，始終保證不間斷的供電。
(2)電力系統的生產具有先行性，在國民經濟發展中電力生產應該先行，沒有充足的電力工業發展，國民經濟的發展是不可能的。
(3)電力系統的集中統一調度，使得供用電之間的關係密不可分。
電力系統的組成[2]
電力系統是由發電、輸電和配電系統組成。
- 1．發電
所使用的電能多是由發電廠提供的，發電是將水力、火力、原子能、風力和沼氣等自然資源(非電能)轉換成電能的過程。我國以水力和火力發電為主，近幾年也在發展原子能發電。水力發電廠是利用水流的能量，火力發電廠是利用煤炭或油燃燒的熱能量，原子能發電廠是利用核裂變產生的能量來進行發電。發電機組發出的電壓一般為6kV、10kV或13．8kV。大型發電廠一般都建於能源的蘊藏地，距離用電戶幾十到幾百公裡，甚至幾千公裡以上。
- 2．輸電
輸電是將發電廠發出的電能經鐵塔上的高壓線輸送到各個地方或直接輸送到大型用電戶。其輸送的電功率
(1)
由上式(1)可知，當輸送的電功率P和功率因數COS妒一定時，電網電壓u越高，則輸送的電流，越小，使輸電線路的能量損耗下降，而且可以通過減小輸電線的截面積，節省造價。這就需要將發電機組發出的10kV電壓經升壓變壓器變為35～500kV的高壓。所以，輸電網是由35kV及以上的輸電線路和與其相連接的變電所組成，它是電力系統的主要網路。
輸電是聯繫發電廠與用電戶的中間環節。可通過高壓輸電線遠距離地將電能送到各個地方。在進入市區或大型用電戶前，再利用降壓變壓器將35～500kV高壓變為3kV、6kV、10kV高壓，又稱為區域變電所。
- 3．配電
配電是由10kV及以下的配電線路和配電(降壓)變壓器所組成。它的作用是將3～10kV高壓降為380／220V低壓，又稱為用戶變(配)電所。再通過低壓輸電線分配到各個用戶(工廠及民用建築)的用電設備。
電力網的電壓在1kV及以上的電壓稱為高壓，有1kV、3kV、6kV、10kV、35kV、110kV、220kV、330kV及500kV等。1kV以下的電壓稱低壓，有220V、380V和安全電壓6V、12V、24V、36V、42V等。
為了保證供電的可靠性和安全連續性，電力系統是將各個地區、各種類型的發電機、變壓器、輸配電線、配電裝置和用電設備等連成一個環形的整體，對電能進行不問斷地生產、傳輸、分配和使用的聯合系統。電力系統的示意圖，如圖所示。
電力系統的基本要求[3]
(1)供電可靠性。用戶要求供電系統有足夠的可靠性，特別是連續供電，用戶要求供電系統能在任何時間內都能滿足用戶用電的需要，即便在供電系統中，局部出現故障情況，仍不能對某些重要用戶的供電有很大的影響，因此，為了滿足供電系統的供電可靠，要求電力系統至少具備10％-15％的備用容量。
(2)供電質量合格。供電質量的優、劣，直接關係到用電設備的安全經濟運行和生產的正常運行，對國民經濟的發展也有著重要的意義。如以上所述，無論是供電的電壓、頻率以及不問斷地供電，哪一方面達不到標準都會對用戶造成不良的後果。因此，要求供電系統應確保對用戶供電的電能質量。
(3)安全、經濟、合理性。供電系統要安全、經濟、合理地供電，這同時也是供、用電雙方要求達到的目標。為了達到這一目標，就需要供、用電雙方共同加強運行管理，術管理工作，同時還要求用戶積極配合，密切協作，提供必要的方便條件。例如負荷的管理、電壓、無功的管理工作等等。
(4)電力網運行調度的靈活性。對於一個龐大的電力系統和電力網，必須做到運行方式靈活、調度管理先進。只有如此，才能做到系統的安全可靠運行，只有靈活的調度，才能解決對系統局部故障時檢修的及時而達到系統的安全、可靠、經濟和合理地運行。
