电力是以电能作为动力的能源。发明于19世纪70 年代，电力的发明和应用掀起了第二次工业化高潮。成为人类历史18世纪以来，世界发生的三次科技革命之一，从此科技改变了人们的生活。20世纪出现的大规模电力系统是人类工程科学史上最重要的成就之一，是由发电、输电、变电、配电和用电等环节组成的电力生产与消费系统。它将自然界的一次能源通过发电动力装置转化成电力，再经输电、变电和配电将电力供应到各用户。

简介

各种发电方式的弊端(火力发电 水力发电 风力发电 核能发电)

输电

变电

配电(电力系统电压等级 变配电站种类 一次回路接线方案 4.变配电站二次回路 5.变配电站继电保护 6.微机保护装置 微机监控系统 变配电站综合自动化)

变配电站组成和安全(变配电站组成 变配电站一般安全要求)

电力工业历史

中国电力工业

中国电力市场发展现状

我国电力供给结构

电压不稳解决办法

简介

当今是互联网的时代，我们仍然对电力有着持续增长的需求，因为我们发明了电脑、家电等更多使用电力的产品。不可否认新技术的不断出现使得电力成为人们的必需品。

产生的方式主要有：火力发电(煤等可燃烧物)、太阳能发电、大容量风力发电技术、核能发电、氢能发电、水利发电等，21世纪能源科学将为人类文明再创辉煌。燃料电池 燃料电池是将氢、天然气、煤气、甲醇、肼等燃料的化学能直接转换成电能的一类化学电源。生物质能的高效和清洁利用技术生物质能是以生物质为载体的能量。

各种发电方式的弊端

火力发电

烟气污染：煤炭直接燃烧排放的SO2、NOx等酸性气体不断增长，使我国很多地区酸雨量增加。全国每年产生140万吨SO2。

粉尘污染：对电站附近环境造成粉煤灰污染，对人们的生活及植物的生长造成不良影响。全国每年产生1500万吨烟尘。

资源消耗：发电的汽轮机通常选用水作为冷却介质，一座100万千瓦火力发电厂每日的耗水量约为 十万吨。全国每年消耗5000万吨标准煤。

水力发电

水电要淹没大量土地，有可能导致生态环境破坏，而且大型水库一旦塌崩，后果将不堪设想。另外，一个国家的水力资源也是有限的，而且还要受季节的影响。

风力发电

噪声，视觉污染。占用大片土地及林地，对植被破坏大。不稳定，不可控。目前成本仍然很高。

核能发电

要用反应堆产生核能,需要解决以下10个问题：

1.为核裂变链式反应提供必要的条件，使之得以进行。

2.链式反应必须能由人通过一定装置进行控制。失去控制的裂变能不仅不能用于发电，还会酿成灾害。

3.裂变反应产生的能量要能从反应堆中安全取出。

4.裂变反应中产生的中子和放射性物质对人体危害很大，必须设法避免它们对核电站工作人员和附近居民的伤害。

5.核能电厂会产生高低阶放射性废料，或者是使用过之核燃料，虽然所占体积不大，但因具有放射线，故必须慎重处理，且需面对相当大的政治困扰。

6.核能发电厂热效率较低，因而比一般化石燃料电厂排放更多废热到环境里，故核能电厂的热污染较严重。

7.核能电厂投资成本太大，电力公司的财务风险较高。

8.核能电厂较不适宜做尖峰、离峰之随载运转。

9.兴建核电厂较易引发政治歧见纷争。

10.核电厂的反应器内有大量的放射性物质，如果在事故中释放到外界环境，会对生态及民众造成伤害。

核电在正常情况下固然是干净的，但万一发生核泄漏，后果同样是可怕的。前苏联切尔诺贝利核电站事故，已使900万人受到了不同程度的损害，而且这一影响并未终止。

输电

electric power transmission

电能的传输,它和变电、配电、用电一起，构成电力系统的整体功能。通过输电，把相距甚远的（可达数千千米）发电厂和负荷中心联系起来，使电能的开发和利用超越地域的限制。和其他能源的传输（如输煤、输油等）相比，输电的损耗小、效益高、灵活方便、易于调控、环境污染少；输电还可以将不同地点的发电厂连接起来，实行峰谷调节。输电是电能利用优越性的重要体现，在现代化社会中，它是重要的能源动脉。

输电线路按结构形式可分为架空输电线路和地下输电线路。前者由线路杆塔、导线、绝缘子等构成，架设在地面上；后者主要用电缆，敷设在地下（或水下）。输电按所送电流性质可分为直流输电和交流输电。19世纪80年代首先成功地实现了直流输电，后因受电压提不高的限制（输电容量大体与输电电压的平方成比例）19世纪末为交流输电所取代。交流输电的成功，迎来了20世纪电气化时代。20世纪60年代以来，由于电力电子技术的发展，直流输电又有新发展，与交流输电相配合，形成交直流混合的电力系统。

输电电压的高低是输电技术发展水平的主要标志。到20世纪90年代，世界各国常用输电电压有220千伏及以上的高压输电330～765千伏的超高压输电，1000千伏及以上的特高压输电。

变电

电力系统中，发电厂将天然的一次能源转变成电能，向远方的电力用户送电，为了减小输电线路上的电能损耗及线路阻抗压降，需要将电压升高；为了满足电力用户安全的需要，又要将电压降低，并分配给各个用户，这就需要能升高和降低电压，并能分配电能的变电所。所以变电所是电力系统中通过其变换电压、接受和分配电能的电工装置，它是联系发电厂和电力用户的中间环节，同时通过变电所将各电压等级的电网联系起来，变电所的作用是变换电压，传输和分配电能。变电所由电力变压器、配电装置、二次系统及必要的附属设备组成。

变压器是变电所的中心设备，变压器利用的是电磁感应原理。配电装置是变电所中所有的开关电器、载流导体辅助设备连接在一起的装置。其作用是接受和分配电能。配电装置主要由母线、高压断路器开关、电抗器线圈、互感器、电力电容器、避雷器、高压熔断器、二次设备及必要的其他辅助设备所组成。

二次设备是指一次系统状态测量、控制、监察和保护的设备装置。由这些设备构成的回路叫二次回路，总称二次系统。

二次系统的设备包含测量装置、控制装置、继电保护装置、自动控制装置、直流系统及必要的附属设备。

配电

电力系统电压等级

电力系统电压等级有220/380V（0.4 kV），3 kV、6 kV、10 kV、20 kV、35 kV、66 kV、110 kV、220 kV、330 kV、500 kV。随着电机制造工艺的提高，10 kV电动机已批量生产，所以3 kV、6 kV已较少使用，20 kV、66 kV也很少使用。供电系统以10 kV、35 kV为主。输配电系统以110 kV以上为主。发电厂发电机有6 kV、10 kV与20kV三种，现在以20 kV为主，用户均为220/380V（0.4 kV）低压系统。

根据《城市电力网规定设计规则》规定：输电网为500 kV、330 kV、220 kV、110kV，高压配电网为110kV、66kV，中压配电网为20kV、10kV、6 kV，低压配电网为0.4 kV（220V/380V）。

发电厂发出6 kV或10 kV电，除发电厂自己用（厂用电）之外，也可以用10 kV电压送给发电厂附近用户，10 kV供电范围为10Km、35 kV为20~50Km、66 kV为30~100Km、110 kV为50~150Km、220 kV为100~300Km、330 kV为200~600Km、500 kV为150~850Km。

变配电站种类

电力系统各种电压等级均通过电力变压器来转换，电压升高为升压变压器（变电站为升压站），电压降低为降压变压器（变电站为降压站）。一种电压变为另一种电压的选用两个线圈（绕组）的双圈变压器，一种电压变为两种电压的选用三个线圈（绕组）的三圈变压器。

变电站除升压与降压之分外，还以规模大小分为枢纽站，区域站与终端站。枢纽站电压等级一般为三个（三圈变压器），550kV /220kV /110kV。区域站一般也有三个电压等级（三圈变压器），220 kV /110kV /35kV或110kV /35kV /10kV。终端站一般直接接到用户，大多数为两个电压等级（两圈变压器）110kV /10 kV或35 kV /10 kV。用户本身的变电站一般只有两个电压等级（双圈变压器）110 kV /10kV、35kV /0.4kV、10kV /0.4kV，其中以10kV /0.4kV为最多。

一次回路接线方案

1）一次接线种类

变电站一次回路接线是指输电线路进入变电站之后，所有电力设备（变压器及进出线开关等）的相互连接方式。其接线方案有：线路变压器组，桥形接线，单母线，单母线分段，双母线，双母线分段，环网供电等。

2）线路变压器组

变电站只有一路进线与一台变压器，而且再无发展的情况下采用线路变压器组接线。

3）桥形接线

有两路进线、两台变压器，而且再没有发展的情况下，采用桥形接线。针对变压器，联络断路器在两个进线断路器之内为内桥接线，联络断路器在两个进线断路器之外为外桥接线。

4）单母线

变电站进出线较多时，采用单母线，有两路进线时，一般一路供电、一路备用（不同时供电），二者可设备用电源互自投，多路出线均由一段母线引出。

5）单母线分段

有两路以上进线，多路出线时，选用单母线分段，两路进线分别接到两段母线上，两段母线用母联开关连接起来。出线分别接到两段母线上。

单母线分段运行方式比较多。一般为一路主供，一路备用（不合闸），母联合上，当主供断电时，备用合上，主供、备用与母联互锁。备用电源容量较小时，备用电源合上后，要断开一些出线。这是比较常用的一种运行方式。

对于特别重要的负荷，两路进线均为主供，母联开关断开，当一路进线断电时，母联合上，来电后断开母联再合上进线开关。

单母线分段也有利于变电站内部检修，检修时可以停掉一段母线，如果是单母线不分段，检修时就要全站停电，利用旁路母线可以不停电，旁路母线只用于电力系统变电站。

6）双母线

双母线主要用于发电厂及大型变电站，每路线路都由一个断路器经过两个隔离开关分别接到两条母线上，这样在母线检修时，就可以利用隔离开关将线路倒在一条件母线上。双母线也有分段与不分段两种，双母线分段再加旁路断路器，接线方式复杂，但检修就非常方便了，停电范围可减少。

4.变配电站二次回路

1）二次回路种类

变配电站二次回路包括：测量、保护、控制与信号回路部分。测量回路包括：计量测量与保护测量。控制回路包括：就地手动合分闸、防跳联锁、试验、互投联锁、保护跳闸以及合分闸执行部分。信号回路包括开关运行状态信号、事故跳闸信号与事故预告信号。

2）测量回路

测量回路分为电流回路与电压回路。电流回路各种设备串联于电流互感器二次侧（5A），电流互感器是将原边负荷电流统一变为5A测量电流。计量与保护分别用各自的互感器（计量用互感器精度要求高），计量测量串接于电流表以及电度表，功率表与功率因数表电流端子。保护测量串接于保护继电器的电流端子。微机保护一般将计量及保护集中于一体，分别有计量电流端子与保护电流端子。

电压测量回路，220/380V低压系统直接接220V或380V，3KV以上高压系统全部经过电压互感器将各种等级的高电压变为统一的100V电压，电压表以及电度表、功率表与功率因数表的电压线圈经其端子并接在100V电压母线上。微机保护单元计量电压与保护电压统一为一种电压端子。

3）控制回路

（1）合分闸回路

合分闸通过合分闸转换开关进行操作，常规保护为提示操作人员及事故跳闸报警需要，转换开关选用预合-合闸-合后及预分-分闸-分后的多档转换开关。以使利用不对应接线进行合分闸提示与事故跳闸报警，国家已有标准图设计。采用微机保护以后，要进行远分合闸操作后，还要到就地进行转换开关对位操作，这就失去了远分操作的意义，所以应取消不对应接线，选用中间自复位的只有合闸与分闸的三档转换开关。

（2）防跳回路

当合闸回路出现故障时进行分闸，或短路事故未排除，又进行合闸（误操作），这时就会出现断路器反复合分闸，不仅容易引起或扩大事故，还会引起设备损坏或人身事故，所以高压开关控制回路应设计防跳。防跳一般选用电流启动，电压保持的双线圈继电器。电流线圈串接于分闸回路作为启动线圈。电压线圈接于合闸回路，作为保持线圈，当分闸时，电流线圈经分闸回路起动。如果合闸回路有故障，或处于手动合闸位置，电压线圈起启动并通过其常开接点自保持，其常闭接点马上断开合闸回路，保证断路器在分闸过程中不能马上再合闸。防跳继电器的电流回路还可以通过其常开接点将电流线圈自保持，这样可以减轻保护继电器的出口接点断开负荷，也减少了保护继电器的保持时间要求。

有些微机保护装置自己已具有防跳功能，这样就可以不再设计防跳回路。断路器操作机构选用弹簧储能时，如果选用储能后可以进行一次合闸与分闸的弹簧储能操作机构（也有用于重合闸的储能后可以进行二次合闸与分闸的弹簧储能操作机构），因为储能一般都要求10秒左右，当储能开关经常处于断开位置时，储一次能，合完之后，将储能开关再处于断开位置，可以跳一次闸；跳闸之后，要手动储能之后才能进行合闸，此时，也可以不再设计防跳回路。

（3）试验与互投联锁与控制

对于手车开关柜，手车推出后要进行断路器合分闸试验，应设计合分闸试验按钮。进线与母联断路，一般应根据要求进行互投联锁或控制。

（4）保护跳闸

保护跳闸出口经过连接片接于跳闸回路，连接片用于保护调试，或运行过程中解除某些保护功能。

（5）合分闸回路

合分闸回路为经合分闸母线为操作机构提供电源，以及其控制回路，一般都应单独画出。

4）信号回路

（1）开关运行状态信号由合闸与分闸指示两个装于开关柜上的信号灯组成：经过操作转换开关不对应接线后接到正电源上。采用微机保护后，转换开关取消了不对应接线，所以信号灯正极可以直接接到正电源上。

（2）事故信号有事故跳闸与事故预告两种信号，事故跳闸报警也要通过转化开关不对应后，接到事故跳闸信号母线上，再引到中央信号系统。事故预告信号通过信号继电器接点引到中央信号系统。采用微机保护后，将断路器操作机构辅助接点与信号继电器的接点分别接到微机保护单元的开关量输入端子，需要有中央信号系统时，如果微机保护单元可以提供事故跳闸与事故预告输出接点，可将其引到中央信号系统。否则，应利用信号继电器的另一对接点引到中央信号系统。

（3）中央信号系统为安装于值班室内的集中报警系统，由事故跳闸与事故预告两套声光报警组成，光报警用光字牌，不用信号灯，光字牌分集中与分散两种。采用变电站综合自动化系统后，可以不再设计中央信号系统，或将其简化，只设计集中报警作为计算机报警的后备报警。

5.变配电站继电保护

1）变配电站继电保护的作用

变配电站继电保护能够在变配电站运行过程中发生故障（三相短路、两相短路、单相接地等）和出现不正常现象时（过负荷、过电压、低电压、低周波、瓦斯、超温、控制与测量回路断线等），迅速有选择性发出跳闸命令将故障切除或发出报警，从而减少故障造成的停电范围和电气设备的损坏程度，保证电力系统稳定运行。

2）变配电站继电保护的基本工作原理

变配电站继电保护是根据变配电站运行过程中发生故障时出现的电流增加、电压升高或降低、频率降低、出现瓦斯、温度升高等现象超过继电保护的整定值（给定值）或超限值后，在整定时间内，有选择的发出跳闸命令或报警信号。

根据电流值来进行选择性跳闸的为反时限，电流值越大，跳闸越快。根据时间来进行选择性跳闸的称为定时限保护，定时限在故障电流超过整定值后，经过时间定值给定的时间后才出现跳闸命令。瓦斯与温度等为非电量保护。

可靠系数为一个经验数据，计算继电器保护动作值时，要将计算结果再乘以可靠系数，以保证继电保护动作的准确与可靠，其范围为1.3~1.5。

发生故障时的最小值与保护的动作值之比为继电保护的灵敏系数，一般为1.2~2，应根据设计规范要进行选择。

3）变配电站继电保护按保护性质分类

机电型、整流型、晶体管型和集成电路型 。

4）变电站继电保护按被保护对象分类

（1）发电机保护

发电机保护有定子绕组相间短路，定子绕组接地，定子绕组匝间短路，发电机外部短路，对称过负荷，定子绕组过电压，励磁回路一点及两点接地，失磁故障等。出口方式为停机，解列，缩小故障影响范围和发出信号。

（2）电力变压器保护

电力变压器保护有绕组及其引出线相间短路，中性点直接接地侧单相短路，绕组匝间短路，外部短路引起的过电流，中性点直接接地电力网中外部接地短路引起的过电流及中性点过电压、过负荷，油面降低，变压器温度升高，油箱压力升高或冷却系统故障。

（3）线路保护

线路保护根据电压等级不同，电网中性点接地方式不同，输电线路以及电缆或架空线长度不同，分别有：相间短路、单相接地短路、单相接地、过负荷等。

（4）母线保护

发电厂和重要变电所的母线应装设专用母线保护。

（5）电力电容器保护

电力电容器有电容器内部故障及其引出线短路，电容器组和断路器之间连接线短路，电容器组中某一故障电容切除后引起的过电压、电容器组过电压，所连接的母线失压。

（6）高压电动机保护

高压电动机有定子绕组相间短路、定子绕组单相接地、定子绕组过负荷、定子绕组低电压、同步电动机失步、同步电动机失磁、同步电动机出现非同步冲击电流。

6.微机保护装置

1）微机保护的优点

（1）可靠性高：一种微机保护单元可以完成多种保护与监测功能。代替了多种保护继电器和测量仪表，简化了开关柜与控制屏的接线，从而减少了相关设备的故障环节，提高了可靠性。微机保护单元采用高集成度的芯片，软件有自动检测与自动纠错功能，也有提高了保护的可靠性。

（2）精度高，速度快，功能多。测量部分数字化大大提高其精度。CPU速度提高可以使各种事件以m s来计时，软件功能的提高可以通过各种复杂的算法完成多种保护功能。

（3）灵活性大，通过软件可以很方便的改变保护与控制特性，利用逻辑判断实现各种互锁，一种类型硬件利用不同软件，可构成不同类型的保护。

（4）维护调试方便，硬件种类少，线路统一，外部接线简单，大大减少了维护工作量，保护调试与整定利用输入按键或上方计算机下传来进行，调试简单方便。

（5）经济性好，性能价格比高，由于微机保护的多功能性，使变配电站测量、控制与保护部分的综合造价降低。高可靠性与高速度，可以减少停电时间，节省人力，提高了经济效益。

2）微机保护装置的特点

微机保护装置除了具有上述微机保护的优点之外，与同类产品比较具有以下特点：

（1）品种齐全：微机保护装置，品种特别齐全，可以满足各种类型变配电站的各种设备的各种保护要求，这就给变配电站设计及计算机联网提供了很大方便。

（2）硬件采用最新的芯片提高了技术上的先进性，CPU采用80C196KB，测量为14位A/D转换，模拟量输入回路多达24路，采到的数据用DSP信号处理芯片进行处理，利用高速傅氏变换，得到基波到8次的谐波，特殊的软件自动校正，确保了测量的高精度。利用双口RAM与CPU变换数据，就构成一个多CPU系统，通信采用CAN总线。具有通信速率高（可达100MHZ，一般运行在80或60MHZ）抗干扰能力强等特点。通过键盘与液晶显示单元可以方便的进行现场观察与各种保护方式与保护参数的设定。

（3）硬件设计在供电电源，模拟量输入，开关量输入与输出，通信接口等采用了特殊的隔离与抗干扰措施，抗干扰能力强，除集中组屏外，可以直接安装于开关柜上。

（4）软件功能丰富，除完成各种测量与保护功能外，通过与上位处理计算机配合，可以完成故障录波（1秒高速故障记录与9秒故障动态记录），谐波分析与小电流接地选线等功能。

（5）可选用RS232和CAN通信方式，支持多种远动传输规约，方便与各种计算机管理系统联网。

（6）采用宽温带背景240×128大屏幕LCD液晶显示器，操作方便、显示美观。

（7）集成度高、体积小、重量轻，便于集中组屏安装和分散安装于开关柜上。

3）微机保护装置的使用范围

（1）中小型发电厂及其升压变电站。

（2）110 kV /35 kV /10 kV区域变电站。

（3）城市10 kV电网10 kV开闭所

（4）用户110 kV /10kV或35kV /10kV总降压站。

（5）用户10kV变配电站

4）微机保护装置的种类

（1）微机保护装置共有四大类。

（2）线路保护装置

微机线路保护装置 微机电容保护装置 微机方向线路保护装置 。

微机零序距离线路保护装置 微机横差电流方向线路保护装置 。

（3）主设备保护装置

微机双绕组变压器差动保护装置 微机三绕组变压器差动保护装置。

微机变压器后备保护装置 微机发电机差动保护装置 微机发电机后备保护装置。

微机发电机后备保护装置 微机电动机差动保护装置 微机电动机保护装置 。

微机厂（站）用变保护装置 。

（4）测控装置

微机遥测遥控装置 微机遥信遥控装置 微机遥调装置 微机自动准同期装置。

微机备自投装置 微机PT切换装置 微机脉冲电度测量装置 。

微机多功能变送测量装置 微机解列装置 。

（5）管理装置单元

通信单元 、管理单元、 双机管理单元 。

5）微机保护装置功能

微机保护装置的通用技术要求和指标（工作环境、电源、技术参数、装置结构）以及主要功能（保护性能指标、主要保护功能、保护原理、定值与参数设定，以及外部接线端子与二次图）详见相关产品说明书。

微机监控系统

1）220/380V低压配电系统特点

（1）应用范围广，现在工业与民用用电除矿井、医疗、危险品库等外，均为220/380V，所以应用范围非常广泛。

（2）低压配电系统一般均为TN—S，或TN—C—S系统。TN—C系统为三个相线（A、B、C）与一个中性线（N），N线在变压器中性点接地或在建筑物进户处重复接地。输电线为四根线，电缆为四芯，没有保护地线（PE），少一根线。设备外壳，金属导电部分保护接地接在中性线（N）上，称为接零系统，接零系统安全性较差，对电子设备干扰大，设计规范已规定不再采用。

TN—S系统为三个相线，一个中性线（N）与一个保护地线（PE）。N线与PE线在变压器中性点集中接地或在建筑物进户线处重复接地。输电线为五根，电缆为五芯。中性线（N）与保护地线（PE）在接地点处连接在一起后，再不能有任何连接，因此中性线（N）也必须用绝缘线。中性线（N）引出后如果不用绝缘对地绝缘，或引出后又与保护地线有连接，虽然用了五根线，也为TN—C系统，这一点应特别引起注意。TN—S或TN—C—S系统安全性好，对电子设备干扰小，可以共用接地线（CPE），，采用等电位连接后安全性更好，干扰更小。所以设计规范规定除特殊场所外，均采用TN—S或TN—C—S系统。

（3）220/380V低压配电系统的保护现在仍采用低压断路器或熔断器。所以220/380V只有监控没有保护。监控包括电流、电压、电度、频率、功率、功率因数、温度等测量（遥测），开关运行状态，事故跳闸，报警与事故预告（过负荷、超温等）报警（遥信）与电动开关远方合分闸操作（遥控）等三个内容（简称三遥），而没有保护。

（4）220/380V低压配电系统一次回路一般均为单母线或单母线分段，两台以上变压器均为单母线分段，有几台变压器就分几段，这是因为用户变电站变压器一般不采用并列运行，这是为了减小短路电流，降低短路容量，否则，低压断路器的断开容量就要加大。

（5）220/380V低压配电系统进线、母联、大负荷出线与低压联络线因容量较大，一般一路（1个断路器）占用一个低压柜。根据供电负荷电流大小不同，一个低压开关柜内有两路出线（安装两个断路器），四路出线（安装四个断路器），以及五、六、八与十路出线，不象高压配电系统一个断路器占用一个开关柜。因此低压监控单元就要有用于一路、两路或多路之分，设计时要根据每个低压开关的出线回路数与低压监控单元的规格来进行设计。

（6）低压断路器除手动操作外，还可以选用电动操作。大容量低压断路器一般均有手动与电动操作，设计时应选用带遥控的低压监控单元，小容量低压断路器，设计时，大多数都选用只有手动操作的断路器，这样低压监控单元的遥控出口就可以不接线，或选用不带遥控的低压监控单元。

2）220/380V低压配电系统微机监控系统的设计

（1）220/380V低压配电系统微机监控系统首先根据一次系统及用户要求进行遥测、遥信及遥控设计。

（2）测量回路设计

A 测量部分的二次接线与高压一样，电流回路串联于电压互感器二次回路，电压回路并联于电压测量回路。由于220/380V低压配电系统没有电压互感器，电压测量可以直接接到220/380V母线上，和电度表电压回路一样一般可以不加熔断器保护，但柜内接线应尽量短，有条件时最好加熔断器保护，以便于检修。

B 电度测量可选用自带电源有脉冲输出的脉冲电度表，对于有计算功率与电度功能的低压监控单元，只作为内部计费时，可以不再选用脉冲电度表。

C 选用有显示功能的低压监控单元，可以不再设计电流、电压表，选用不带显示功能的低压监控单元时还应设计电流或电压表，不应两种都设计。

（3）信号回路设计

设计时，低压断路器要增加一对常开接点接到低压监控单元开关状态输入端子上。有事故跳闸报警输出接点的，再将其接到低压监控单元事故预告端子上。

（4）遥控回路设计

低压监控系统的遥控设计比较简单，电动操作的低压断路器都有一对合分闸按钮，只要将低压监控单元合分闸输出端子分别并在合分闸按钮上即可，必要时，可设计一个就地与遥控操作转换开关，防止就地检修开关时，遥控操作引起事故。

（5）供电电源与通信电缆设计

低压监控单元电源为交流220V供电，耗电量一般只有几瓦，设计时将其电源由端子上引到一个220V/5A两极低压断路器上，再引到开关柜端子上，然后统一用KVV—3×1.0电缆集中引到低压柜一路小容量出线上。需要时可加一个UPS电源。

通信电缆一般距离不超过200米可选用KVV—3×1.0普通屏蔽控制电缆，超过200米时应选用屏蔽双绞线（最好选带护套型）或计算机用通信电缆。

变配电站综合自动化

1）系统组成

高压采用微机保护，低压采用监控单元，再用通信电缆将其与计算机联网之后就可以组成一个现代化变配电站管理系统——变配电站综合自动化系统。

2）变配电站综合自动化系统设计内容

A高压微机保护单元（组屏或安装在开关柜上）选型及二次图设计。

B低压微机监控单元（安装在开关柜上）选型及二次图设计。

C管理计算机（放在值班室，无人值班时可放在动力调度室）选型。

D模拟盘（放在值班室或调度室）设计。

E上位机（与工厂计算机或电力部门调度联网）联网方案设计。

F通信电缆设计（包括管理计算机与上位机）。

3）管理计算机

管理计算机可根据系统要求进行配置。

4）模拟盘

用户要求有模拟盘时，可以设计模拟盘，小系统可以用挂墙式，大系统用落地式，模拟盘尺寸根据供电系统一次图及值班室面积来决定。模拟盘采用专用控制单元，将其通信电缆引到管理计算机处。模拟盘还需要一路交流220V电源，容量只有几十瓦，设计时应与管理计算机电源一起考虑。

5）变配电站综合自动化系统主要功能

变配电站综合自动化系统的管理计算机通过通信电缆与安装在现场的所有微机保护与监控单元进行信息交换。管理计算机可以向下发送遥控操作命令与有关参数修改，随时接受微机保护与监控单元传上来的遥测、遥信与事故信息。管理计算机就可通过对信息的处理，进行存盘保存，通过记录打印与画面显示，还可以对系统的运行情况进行分析，通过遥信可以随时发现与处理事故，减少事故停电时间，通过遥控可以合理调配负荷，实现优化运行，从而为实现现代化管理提供了必须的条件。

管理计算机软件要标准化，操作要简单方便，人机界面好，组态方便，用户使用与二次开发简单，容易掌握。

变配电站组成和安全

变配电站是接受、变换和分配电能的环节，是企、事业单位的动力枢纽。变配电站一旦发生事故必将带来重大损失。再者，变配电站装有大量高压设备和低压设备，而且密集度很高，安全问题比较特殊。因此，保证变配电站的安全运行是十分重要的。

变配电站组成

变配电站种类很多。按照电压高低，变配电站分为高压变配电站、高压配电站和低压配电站；按照有无变压器，分为变配电站和配电站；按照主要配电装置的安装位置，分为室外变配电站和室内变配电站等。以前一般以35kV为分界线，35kV以上者，由于变配电设备的体积较大，安全间距也较大，为了节省投资，多建成室外变配电站。室外变配电站占地面积大、建筑面积小、土建费用低、受环境的影响比较严重。10kV及10kV以下者，由于变配电设备的体积和安全间距较小，为了便于管理，多建成室内变配电站。

由于科学技术的不断发展，人民生活水平的提高，城市用电量大幅度增长。因此在城市内的负荷中心建110KV高压变电站，应用六氟化硫组合电器。由于六氟化硫组合电器具有体积小、短路容量大、无污染、安全、可靠，且有免维护的特点，因此，广泛被采用于城内电网，使高压进城变为可能。因而110kV甚至220kV亦可建成室内变电站。室内变配电站占地面积小、建筑费用高，适用于市内居民密集的地区和周围空气受到污染的地区。一般变配电站由高压配电室、低压配电室、值班室、变压器室、电容器室等组成。

不同变配电站的接线方式有较大的差别。变配电站的接线方式用单线图表示。单线图是用一条线代替同样功能和同样连接的三条线以表示三相电路。

变配电站一般安全要求

变配电站一般安全要求包括建筑设计、设备安装、运行管理等方面的要求。

1． 变配电站位置选择

从供电经济性的角度考虑，变配电站应接近负荷中心。从生产角度考虑，变配电站不应妨碍生产和厂内运输；变配电站本身设备的运输也应当方便。从安全角度考虑，变配电站应避开易燃易爆场所；变配电站宜设在企业的上风侧，并不得设在容易沉积粉尘和纤维的场所；变配电站不应设在人员密集的场所。变配电站的选址和建筑还应考虑到灭火、防蚀、防污、防水、防雨、防雪、防振以及防止小动物钻入的要求。

2．建筑要求

高压配电室耐火等级不应低于★二级；低压配电室耐火等级不应低于★三级。油浸电力变压器室应为★一级耐火建筑；对于不易取得钢材和水泥的地区，可以采用★三级耐火等级的独立单层建筑。

变配电站各间隔的门应向外开启；门的两面都有配电装置时，门应向两个方向开启。门应为非燃烧体或难燃烧体材料制做的实体门。长度超过7m的高压配电室和长度超过10m的低压配电室至少应有两个门。

有充油设备的房间与爆炸危险环境或有腐蚀性气体存在的环境毗邻时，墙上、天花板上以及地板上的孔洞应予封堵。

室内变配电站单台设备油量达到600kg者应有贮油坑或挡油设施。贮油坑应能容纳100%的油；挡油设施应能容纳20%的油，并能将油排至安全处。室外变配电站单台设备油量达到1000kg者应有挡油设施。挡油设施也应能容纳20%的油。

3．间距合格

室外油量2500kg的两台变压器之产的净距不足10m时，中间应加防火墙。室外变压器距建筑物不足5m时，变压器投影以外3m以内的范围内不得有门窗或通风孔。

变配电站的围墙、变配电设备的围栏、变配电站各室的门窗、通风孔的小动物栏网、开关柜的门等屏护装置应保持完好，并应根据需要做上明显的标志（如“止步、高压危险！”等），并予上锁。

室内充油设备油量60kg以下者允许安装在两侧有隔板的间隔内；油量60~600kg者须装在有防爆隔墙的间隔内；600kg以上者应安装在单独的间隔内。

为了防止电弧烧伤和熔化金属溅出烫伤工作人员以及为了防止工作人员过分接近带电体，应在必要的位置设置隔板或遮栏。

4．通风良好

蓄电池室有可燃气体产生，必须有良好的通风；变压器室、电容器室等有较多热量排放，必须有良好的自然通风，必要时采取强迫通风。进风口均宜在下方，出风口均宜在上方。

5．保持电气设备正常运行

保持电气设备正常运行包括观察电流、电压、功率因数、油量、油色、温度指示、接点状态等是否正常，观察设备和线路有无损坏、是否严重脏污以及观察门窗、围栏等辅助设施是否完好；听声音是否正常，注意有无放电声等异常声响；闻有无焦糊味及其他异常气味。

断路器与隔离开关操动机构之间的联锁装置、电容器放电的联锁装置等安全装置和信号装置应保持在良好状态。

6．灭火器材齐全、完好

变配电站应配备可用于带电灭火的灭火器材，如1211灭火器、二氧化碳灭火器、干粉灭火器等灭火器。

7．制度完善

变配电站除应执行与停、送电作业、检修、值班、巡视相关联的各项制度外，还应建立防火责任制以及岗位责任制等规章制度。

厂房建筑耐火等级

一级：用钢筋混凝土或用砖墙与钢筋混凝土组成的混合结构；

二级：用钢结构、钢筋混凝土柱或砖墙组成的混合结构；

三级：木屋顶和砖墙组成的砖木结构；

四级：木屋顶、难燃烧体墙组成的可燃结构。

用电

通过配电传送给各个居民，企业所使用的电能叫做用电。

电力工业历史

1875年，巴黎北火车站建成世界上第一座火电厂，为附近照明供电。1879年，美国旧金山实验电厂开始发电，是世界上最早出售电力的电厂。80年代，在英国和美国建成世界上第一批水电站。1913年，全世界的年发电量达 500亿千瓦时，电力工业已作为一个独立的工业部门，进入人类的生产活动领域。

20世纪30、40年代，美国成为电力工业的先进国家，拥有20万千瓦的机组31台，容量为30万千瓦的中型火电厂9座。同一时期，水电机组达5～10万千瓦。1934年，美国开工兴建的大古力水电站，计划容量是 888万千瓦，1941年发电，到1980年装机容量达649万千瓦 ，至80年代中期一直是世界上最大的水电站。1950年，全世界发电量增至9589亿千瓦时 ，是1913年的19倍。50 、60、70年代，平均年增长率分别为9.4%、8.0%、5.3% 。1950～1980年，发电量增长7.9倍，平均年增长率7.6%，约相当于每10年翻一番。1986年，全世界水电发电量占 20.3% ，火电占63.7%，核电占15.6%；美国水电占11.4%，火电占72.1%， 核电占16.0%；前苏联水电占 13.5%，火电占76.4%，核电占10.1%；日本水电占12.9%，火电占61.8%，核电占25.1%；中国水电占21.0%，火电占79.0%。世界上核电比重最大的是法国，1989年占总发电量的74.6%。

20世纪70年代，电力工业进入以大机组、大电厂、超高压以至特高压输电，形成以联合系统为特点的新时期。1973年，瑞士BBC公司制造的130万千瓦双轴发电机组在美国肯勃兰电厂投入运行。苏联于1981年制造并投运世界上容量最大的120万千瓦单轴汽轮发电机组。到1977年，美国已有120座装机容量百万千瓦以上的大型火电厂。1985年，苏联有百万千瓦以上火电厂59座。1983年，日本有百万千瓦以上的火电厂32座，其中鹿儿岛电厂总容量440万千瓦 ，是世界上最大的燃油电厂。世界上设计容量最大的水电站是巴西和巴拉圭合建的伊泰普水电站，设计容量1260万千瓦，近期装机容量达490万千瓦，采用70万千瓦机组，与运行中的世界最大水电站美国大古力水电站的世界最大水轮机组70万千瓦容量相等。世界上最大的核电站是日本福岛核电站，容量是909.6万千瓦。

总装机容量几百万千瓦的大型水电站、大型火电厂和核电站的建成，促进了超高、特高压输电、直流输电和联合电力系统的发展。1935年，美国首次将输电电压等级从110～220千伏提高到287千伏，出现了超高压输电线路。1952年，瑞典建成二分裂导线的380千伏超高压输电线路。1959年，苏联建成500千伏，长850千米的三分裂导线输电线路。1965～1969年，加拿大、苏联和美国先后建成735 、750和765千伏线路。1985年，苏联首次建成1150 千伏特高压输电线路，输电距离890千米。现在 ，美国正研究1100千伏和1500千伏特高压输电，意大利研究1000千伏输电，日本建设250千米长1000千伏特高压线路。高压直流输电（HVDC），瑞典、美国、苏联分别采用±100、±450 、±750千伏电压，后者输电距离2414千米，输电600万千瓦。到1985年，全世界已有18个国家、32个直流输电线路投运，总输送容量2000万千瓦。输电距离1080千米的±500千伏中国葛洲坝—上海输电线路已于1989 年8月投入运行。特高压输电和直流输电不仅用于远距离大容量输送电能，而且在工业大国的联合电力系统中或全国统一电力系统中，起着主联络干线的重要作用。

中国电力工业

电力工业是国民经济发展中最重要的基础能源产业，是国民经济的第一基础产业，是关系国计民生的基础产业，是世界各国经济发展战略中的优先发展重点。作为一种先进的生产力和基础产业，电力行业对促进国民经济的发展和社会进步起到了重要作用。与社会经济和社会发展有着十分密切的关系，它不仅是关系国家经济安全的战略大问题，而且与人们的日常生活、社会稳定密切相关。随着中国经济的发展，对电的需求量不断扩大，电力销售市场的扩大又刺激了整个电力生产的发展。

截止2006年底，全国发电装机容量达到62200万千瓦，同比增长20.3%。从电力生产情况看，2006年全国发电量达到28344亿千瓦时，同比增长13.5%。其中，水电发电量4167亿千瓦时，约占全部发电量的14.70%，同比增长5.1%；火电发电量23573亿千瓦时，约占全部发电量的83.17%，同比增长15.3%；核电发电量543亿千瓦时，约占全部发电量的1.92%，同比增长2.4%。2006年全社会用电量达到28248亿千瓦时，同比增长14.0%，增幅比2005年上升0.4个百分点。

截至2007年底，发电设备容量达7.13亿千瓦，同比增长14.4%。在短短一年的时间内，全国电力装机实现了从6亿千瓦到7亿千瓦的飞跃。截至2007年底，全国220千伏及以上输电线路回路长度达33.38万公里，增长17.45%；220千伏及以上变电容量达11.60亿千伏安，增长19.59%。电力建设规模持续历史高位水平。全年基本建设新增（正式投产）发电设备容量基本与2006年持平，为10009万千瓦。电网新增输电线路长度和变电容量均达到历史最高水平。新增220千伏及以上电网输电线路41334公里，比2006年增加6490公里；变电容量18830万千伏安，比2006年增加3482万千伏安。截至2007年底，全国发电设备容量增长量虽然仍保持很高水平，但是增速比2006年降低6.2个百分点，这也是2002年以来发电设备容量增速实现首次下降。

全国电力供需局部地区、局部时段缺电的情况将依然存在，煤电衔接、电价改革、电源与电网的协调等仍是行业发展需要进一步解决的问题。由于行业发展临近拐点，电源建设应选择符合国家政策支持范围的项目，电网领域的投资价值则逐渐显现。

“十一五”期间，中国将迎来电网建设的新高潮。到2010年，国家电网在跨区域电网建设方面，交流特高压输电线路建设规模将达到4200千米，变电容量达到3900万千伏安，跨区送电能力达到7000万千瓦；在城乡电网建设方面，220千伏及以上交直流输电线路要超过34万千米，交流变电容量超过13亿千伏安。

我国的电力系统主要包括两大电网和五大电力集团，两大电网为中国国家电网和中国南方电网，五大电力公司为中国华能集团公司、中国大唐集团公司、中国华电集团公司、中国国电集团公司、中国电力投资集团公司5家发电公司。

中国电力市场发展现状

中国2008年国家电力市场交易电量同比增加24%，完成发电权交易同比增加85%，实现节约标煤900多万吨。

受宏观经济形势影响，中国2008年电力需求增长呈现明显减缓的趋势，全社会用电量为34,268亿千瓦时，同比增长5.2%，增速同比回落9.6%。同期，国家电力市场交易电量持续增长。

自国家电网获悉，2008年中国电网建设继续加快，电网开工和投产规模继续保持较快增长，特高压交流试验示范工程顺利投产。2008年，国家电力市场交易电量持续增长，全年累计完成交易电量同比增加24%。同期，完成发电权交易比上年同期增长85%，实现节约标煤900多万吨。

我国电力供给结构

我国电力供给结构 单位：%

年份　发电量　水 电　火 电　核 电

1990　100　20.4　79.6　-

1995　100　18.9　79.8　1.3

2000　100　16.4　82.2　1.2

2001　100　18.9　80　1.2

2002　100　17.6　80.9　1.5

2003　100　14.8　82.7　2.3

2004　100　16　81.5　2.3

2005　100　15.9　81.9　2.1

2006　100　15.2　82.7　1.9

2007　100　14.8　83　1.9

2008　100　14.2　83.3　2.1

2009　100　13.8　83.4　2.0　数据来源：2004、2005、2007、2008、2009年中国统计年鉴，2009年数据来自电监会。

电压不稳解决办法

目前我国电力在农村边远地区普遍出现电网不稳，常用的方法是采用交流稳压器（又称交流稳压电源），当外界供电网络电压波动或负载变动造成电压波动时交流稳压器能自动保持输出电压的稳定。同样交流稳压器也能广泛地应用于计算机、医疗电子仪器、通讯广播设备、空调、工业生产线等电网不稳场合的稳压和保护。