输电与配电基础知识

输电与配电基础知识

一、概述

在电力系统中，由发电厂向电力用户输送和分配电能的电力设施，统称为输配电系统。输电是将电力从发电厂向供电区输送，或进行不同电网之间电力交换和互送。配电则是在一个供电区将电力分配到用户。

输电设施包括输电线路、变电所、开关站和换流站等。配电设施包括配电线路和配电变电所等。若干输电设施构成网络结构，就形成输电网。从输电网到用户之间用以分配电力的配电线路和配电设施构成配电网。输电网和配电网，有时也分别称为输电系统和配电系统。

电力工业刚刚出现时，是以小型发电厂孤立的建立在电力消费中心地区，用直流发电机发电，经若干条电力线路将电力直接送达用户，它是发电和配电的简单组合。随着城市的发展和大工业的出现，以及发电厂远离电力消费中心，输电技术应运而生。发电厂容量的增大以及电源远离供电区，使得输电技术越来越重要，并促使输电和配电使用的电压等级不断提高，线路技术不断进步，电器制造技术不断创新，从而使输电网和配电网迅速发展起来。早期出现的直流发电机和直接配电的输电方式，已不能满足大容量和长距离供电的需要，而被交流输配电所代替。直到现代高压直流输电技术成熟和相关器件的发展，直流输电才又成为一种重要的输电方式，在远距离输电和电网互联中发挥重要的作用。

二、输电方式及功能

1、输电方式

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输电方式主要有交流输电和直流输电两种，交流输电又可分为三相交流输电、多相交流输电、半波交流输电、灵活交流输电等。绝大多数交流输电是三相交流输电，因此，通常讲的交流输电一般是指三相交流输电。从三相交流发电机发出的电力，其电压不高，一般在6.3~20kV之间，须经升压变压器升高为输电电压，再由三相输电线路送至供电区。输送的电力容量越大，输电距离越长，则所用的输电电压就越高。电力及输电线路送至供电区后，经降压变压器将输电电压降为配电电压，进入配电网，分配到用电力用户。

采用交流输电方式，可以根据需要方便地进行电压变换，并以变电所、开关站等电力设施构成输电网，把发电厂和电力用户连接成电力系统。

直流输电则可分为两端直流输电和多端直流输电。目前采用的直流输电系统，绝大多数是两端直流输电，又称端对端直流输电。这里所讲的直流输电技术，与电力工业发展初期发电、输电和用电均为直流电的情况不同。由于当前发电和用电均为交流电，因此在直流输电系统的送电端需将交流电变换为直流电（整流），经直流输电线路送至受电端后，将直流电转换成交流电（逆变），送入交流电网。目前直流输电主要用于端对端的长距离、大容量输电和两个电网之间的互联。

2、输电的功能

输电的主要功能是大容量、远距离的输送电能。输电功能的具体实现方式有：

1）、从远方水电厂输送大容量电能到电能消费的集中地区；

2）、从位于煤炭基地的矿口火力发电厂向远方负荷中心大容量送电，以避免煤炭长途运输提高效益；

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3）、从核能发电厂向主网输送大容量电力；

4）、实现两个电力系统互联，已取得显著的联网效益。

输电网通过变电所和配电网连接与其他输电网络（电压等级互不相同）连接。输电网不仅有完成输电的功能，同时由若干条输电线组成网络，也起到了保证电力系统安全稳定运行的作用，因此它是向电力消费者提供质量合格和安全可靠电力的重要环节。

三、配电方式及功能

1、配电方式

配电几乎无例外的是交流配电。直流配电技术正在研究中，它不同于原始的直流直配线，而是采用新的换流技术，把燃料电池，光伏发电等分布式电源接入电力系统，同时把直流电变换成不同频率的交流电供不同用户使用。直流配电不存在无功功率问题，直流电缆价格较便宜，这些是直流配电的优点。

2、配电的功能

配电的基本功能是从输电网或地区发电厂接受电能，通过配电设施就地或逐级分配给各类用户，配电的具体功能是：

1）、分配电能到城市、郊区、乡镇和农村等供电区。

2）、将电能分配和供给农业、工业、商业、居民住宅以及特殊需要的用户等供电区。

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3）、采用一系列技术手段，保证不间断的供应质量合格的电能。

4）、配电功能是按照不同的需要通过不同的配电网实现的，配电网根据所用电压的不同，可分为高压、中压和低压配电网；根据供电地域的不同，可分为城市配电网和农村配电网；根据配电线路的不同，可分为架空配电网和电缆配电网。对配电网的基本要求是具有充分的供电能力，满足供电可靠性、合格的电能质量和运行的安全经济性。

四、配电电压等级

电压等级是指输电网和配电网用于升高电压和降低电压的各级电压层次。输配电电压等级的选择必须符合国家电压标准。国家电压标准是统一电力行业、电力设备制造企业及电力用户之间电压序列的强制性技术标准。

1、输电电压的分级

输电电压可分为高压输电电压（HV），超高压输电电压（EHV）和特高压输电电压（UHV）三个档次。根据我国的电压标准，高压输电电压为220kV，超高压输电电压为330、500kV和750kV~765kV，特高压输电电压为1000kV及以上的电压。这种划分方法与国际上一般采用的方法大体一致。目前我国已选用的输电电压为220、330、500kV，正在规划中的为750~765kV等级，特高压输电尚未选用。

选用更高一级的电压，是由于输电电压越高，则可输送的容量就越大，输送的距离就越远，在相同的输电电压下输电容量越小，可输送的距离就越长，凡是容量越大，则可输送距离就越短。选用更高电压输电具有增大输电容量和距离，降低每千瓦电力的线路造价和线路损耗，以及节省线路占用的走廊等优点。

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我国自行设计的220kV铁塔线路于1954年在东北建成投入运行；第一条330kV超高压输电线路于1972年在西北地区建成投产；1981年在华中电网建成500kV超高压输电线路；1989年建成了我国第一条±500kv超高压大容量远距离直流输电线路。

2、配电电压的分级

配电电压分为高压配电电压、中压配电电压和低压配电电压，分别代替以往习惯采用的输电电压、一次配电电压和二次配电电压。按照我国国家标准中的电压系列，高压配电电压为35、66kV和110kV。中压配电电压为10（20）kV，低压配电电压为380/220V。对一些大负荷用户，以220kV终端线路供电，也可将220kV作为高压配电电压。某些地区尚未出现220kV的输电电压，也可将110kV作为输电电压。采用上述相应配电电压的配电网则分别称为高压配电网、中压配电网和低压配电网。

高压配电网直接从输电网接收电能，经中压配电网逐级降压，送入低压配电网分配给低压用户。高压用户和中压用户，则分别由高压配电网和中压配电网供电。一个地区或一个城市的配电电压一般只选三级，我国的很多城市根据各自特点采用110（66）、35、10kV和380/220V四级配电电压，或采用110、10kV和380/220V三级配电电压。对于一些新规划的城市地区，如苏州工业园区，采用220、20kV和380/220V三级配电电压。在一些特大城市，则把220kV输电线路直接深入市中心兼起配电的作用。

为了进一步满足负荷密度增长，降低电能损耗和促进电力设备标准化的需要，进一步简化配电电压等级，减少变压层次，并有逐步采用较高一级电压的发展趋势。

3、电网的电压序列

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在同一电网中采用的各层次的电压等级，组成本网的电压序列。电网的电压系列是本网统一规定并形成的电压等级系列。国家电压标准规定了允许使用的标准电压，各电网可根据其容量和地域的规模以及发展规划依沿用或越级使用，以利于减少降压层次和减少变电损失。根据国际电工委员会（IEC）对输配电电压等级选择的建议，任一地理区域内，相邻两级电压之比不应小于2。

我国大多数电网的电压序列是：500/220/110/35/10/0.38kV。西北地区电网则为750/330/110/35/10/0.38kV。目前，一些城市和地区的电网简化了降压层次在110kV和35kV两级中只保留了其中一级。

国外的电网电压序列，大体有三种模式：

1）、400（380）/220/110kV序列。西欧国家大多采用这个序列。

2）、500/220/110kV序列。北美和独联体国家采用这一序列，由于前苏联于1985年建成投运了1150kV特高压输电工程，使这一序列扩展为1150/500/220/110kV。

3）、750/330（345）/110kV序列。美国和加拿大等北美地区国家，以及俄罗斯等独联体国家，由于历史原因，同时存在着这一序列和500/220/110kV等序列。

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