电力系统基础
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1.2 电力系统的额定电压和额定频率

电气设备都是按照指定的电压和频率来进行设计与制造的,这个指定的电压和频率分别称为电气设备的额定电压和额定频率。当电气设备在此电压和频率下运行时,将具有最好的技术性能和经济效果。

为了进行成批生产和实现设备的互换,各国都制定有标准的额定电压和额定频率。我国制定的三相交流3kV及以上设备与系统的额定线电压见表1-1。

表1-1 3kV及以上设备与系统的额定线电压

(续)

注:带*号的数字为发电机专用。

从表1-1中可以看到,同一个电压级别下,各种设备的额定电压并不完全相等。为了使各种互相联接的电气设备都能运行在较有利的电压下,各电气设备的额定电压之间有一个相互配合的问题。

电力线路的额定电压和系统的额定电压相等,有时把它们称为网络的额定电压,如220kV网络等。

发电机的额定电压与系统的额定电压为同一等级时,发电机的额定电压规定比系统的额定电压高5%。

变压器额定电压的规定略为复杂。根据变压器在电力系统中传输功率的方向,规定变压器接受功率一侧的绕组为一次绕组,输出功率一侧的绕组为二次绕组。一次绕组的作用相当于受电设备,其额定电压与系统的额定电压相等,但直接与发电机联接时,其额定电压则与发电机的额定电压相等。二次绕组的作用相当于供电设备,考虑其内部电压损耗,规定其额定电压比系统的额定电压高10%;如果变压器的短路电压小于7%或直接(包括通过短距离线路)与用户联接时,则规定其额定电压比系统的额定电压高5%。为了适应电力系统运行调节的需要,通常在变压器的高压绕组上设计、制造有分接抽头。分接抽头用百分数表示,即表示分接抽头电压与主抽头电压的差值为主抽头电压的百分之几。对于同一电压等级的变压器(升压变压器和降压变压器),即使分接抽头百分值相同,分接抽头的额定电压也不同。图1-3所示为用线电压表示的220kV电压级具有抽头(1±2×2.5%)UN的变压器的抽头额定电压。对于+5%抽头,升压变压器的抽头额定电压为242×1.05kV=254kV,降压变压器的抽头额定电压则为220×1.05kV=231kV。

图1-3 用线电压表示的抽头额定电压

我国规定,电力系统的额定频率为50Hz,也就是工业用电的标准频率,简称工频。