電力系統的負荷

2022-11-22 23:54:04 字數 2404 閱讀 8880

電力系統中所有用電裝置消耗的功率稱為電力系統的負荷。其中把電能轉換為其他能量形式(如機械能、光能、熱能等),並在用電裝置中真實消耗掉的功率稱為有功負荷。電動機帶動風機、水幫浦、工具機和軋鋼裝置等機械,完成電能轉換為機械能還要消耗無功。

例如,非同步電動機要帶動機械,需要在其定子中產生磁場,通過電磁感應在其轉子中感應出電流,使轉子轉動,從而帶動機械運轉。這種為產生磁場所消耗的功率稱為無功功率。變壓器要變換電壓,也需要在其一次繞組中產生磁場,才能在二次繞組中感應出電壓,同樣要消耗無功功率。

因此,沒有無功,電動機就轉不動,變壓器也不能轉換電壓。無功功率和有功功率同樣重要,只是因為無功完成的是電磁能量的相互轉換,不直接作功,才稱為「無功」的。電力系統負荷包括有功功率和無功功率,其全部功率稱為視在功率,等於電壓和電流的乘積(單位千伏安)。

有功功率與視在功率的比值稱為功率因數。電動機在額定負荷下的功率因數為0.8左右,負荷越小,其值越低;普通白熾燈和電熱爐,不消耗無功,功率因數等於1。

電力系統負荷隨時間而不斷變化,具有隨機性,其變化情況用負荷曲線來表示。通常有日負荷曲線、月負荷曲線(國外多用周負荷曲線)、年負荷曲線。圖7—2所示為年、日負荷曲線圖。

年負荷曲線表示的是每月的最高負荷值。日負荷曲線是將電力系統每日24h的負荷繪製成的曲線。日負荷曲線中負荷曲線的最高點為日最大負荷(又稱為高峰負荷),負荷曲線的最低點為最小負荷(又稱為低谷負荷),它們是一天內負荷變化的兩個極限值,高峰負荷與低谷負荷之差稱為峰谷差。

峰谷差越大,電力調峰的難度也就越大。根據負荷曲線可求出日平均負荷。日平均負荷與最高負荷的百分比值,稱為負荷率。

負荷率高,則裝置利用率高。最小負荷水平線以下部分稱為基荷;平均負荷水平線以上的部分為峰荷;最小負荷與平均負荷之間的部分稱為腰荷。為了滿足系統負荷的需要,應進行負荷**工作,繪製不同用途的負荷曲線。

二、電力系統互聯

電力系統互聯可以獲得顯著的技術經濟效益。它的主要作用和優越性有以下幾個方面:

(1)更經濟合理開發一次能源,實現水、火電資源優勢互補。

各地區的能源資源分布不盡相同,能源資源和負荷分布也不盡平衡。電力系統互聯,可以在煤炭豐富的礦口建設大型火電廠向能源缺乏的地區送電,可以建設具有調節能力的大型水電廠,以充分利用水力資源。這樣既可解決能源和負荷分布的不平衡性,又可充分發揮水電和火電在電力系統執行的特點。

(2)降低系統總的負荷峰值,減少總的裝機容量。由於各電力系統的用電構成和負荷特性、電力消費習慣性的不同,以及地區間存在著時間差和季節差,因此,各個系統的年和日負荷曲線不同,出現高峰負荷不在同時發生。而整個互聯系統的日最高負荷和季節最高負荷不是各個系統高峰負荷的線性相加,結果使整個系統的最高負荷比各系統的最高負荷之和要低,峰谷差也要減少。

電力系統互聯有顯著的錯峰效益,可減少各系統的**機容量。

(3)減少備用容量。各發電廠的機組可以按地區輪流檢修,錯開檢修時間。通過電力系統互聯,各個電網相互支援,可減少檢修備用。

各電力系統發生故障或事故時,電力系統之間可以通過聯絡線互相緊急支援,避免大的停電事故,提高了各系統的安全可靠性,又可減少事故備用。總之,可減少整個系統的備用容量和各系統裝機容量。

(4)提高供電可靠性。由於系統容量加大,個別環節故障對系統的影響較小,而多個環節同時發生故障的概率相對較小,因此能提高供電可靠性。但是,個別環節發生故障,如果不及時消除,就有可能擴大,波及相鄰的系統,嚴重情況下會導致大面積停電。

因此,互聯電力系統要形成合理的網架結構,提高電力系統自動化水平,以保證電力系統互聯高可靠性的實現。

(5)提高電能質量。電力系統負荷波動會引起頻率變化。由於電力系統容量增大,供電範圍擴大,總的負荷波動比各地區的負荷波動之和要小,因此,引起系統頻率的變化也相對要小。

同樣,衝擊負荷引起的頻率變化也要小。

(6)提高執行經濟性。各個電力系統的供電成本不相同,在資源豐富地區建設發電廠,其發電成本較低。實現互聯電力系統的經濟排程,可獲得補充的經濟效益。

電力系統互聯,由於聯絡增強也帶來了新問題。如故障會波及相鄰系統,如果處理不當,嚴重情況下會導致大面積停電;系統短路容量可能增加,導致要增加斷路器等裝置容量;需要進行聯絡線功率控制等。這些都要求研究和採取相應技術措施,提高自動化水平,才能充分發揮互聯電力系統的作用和優越性。

由於發展電力系統互聯能帶來顯著的效益,相鄰地區甚至相鄰國家電力系統互聯是電力工業發展的乙個趨勢。如日本9個電力系統形成了互聯電力系統。美國形成了全國互聯電力系統,並且與加拿大電網連線。

西歐各國除各自形成全國電力系統外,互聯形成了西歐的國際互聯電力系統,並正在通過直流背靠背與東歐國家電力系統相連。埃及能源部長在2023年巴黎國際大電網年會開幕式上還提出了非洲、歐洲和阿拉伯地區實現跨洲聯網的設想,得到與會者重視。我國已形成東北、華北、華東、華中、西北和南方聯營等6大跨省(區)電力系統,其中華東和華中電網通過葛—上±500kv直流輸電線實現了跨大區電網的互聯。

世界最大的水電站——三峽水電站將安裝26臺70萬kw機組,已於2023年12月開工建設,2023年將建成發電,其強大的電力將送往華東、華中和四川電網。它的建成發電將推動全國跨大區電網的互聯。

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