什么是电力系统?

由发电厂、电力网与电能用户（电力负荷）所组成的整体，叫电力系统，它的任务是生产、变换、输送、分配与消费电能。在现代，电能的利用已远远超出作为机器动力的范围，电力工业已成为国民经济现代化的基础，世界上按人口平均的用电量，是反映一个国家现代化的主要指标之一。
为了充分利用资源，国家在动力资源比较丰富的地方建立发电厂，它是电力系统的核心。通过发电机把各种形式的能转变为电能，经升压变换后送入电力网，目前以火力发电厂和水力发电厂为主。其他类型有核电厂、风力发电厂、潮汐发电厂、地热发电厂和太阳能发电厂等。
为了使供电可靠、经济、合理，几个大的发电厂或变电所之间，用超高压输电线路联接起来，再向城乡及工矿区供电，形成电力网。电力网起到输送、变换和分配电能的作用，由变电所和各种不同电压等级的电力线路组成，是联系发电厂和电能用户的中间环节。根据电压等级的高低，将电力网分成低压、高压、超高压和特高压等四种。电压在1kV以下的电网为低压电网；3～330kV的为高压电网；330～1000kV的为超高压电网；1000kV以上的为特高压电网。
在工程实际中，常把电力系统中的发电，输变电与供配电等环节叫做一次系统。一个电能用户往往有多组用电设备，每一组又有多台电动机及其它用电器。因此，必须设置总开关、分开关、用户电网、分组开关、起动器等，才能使各用电设备按照生产工艺或工作生活的需要运行，这就是供配电。
电力系统中的二次系统包括继电保护、测量和调度等环节。继电保护主要是对系统中出现的各种故障，如短路、过电流、断相、接地等，进行切断电源或声响报警等动作；测量是对电力系统的运行参数进行在线测定和显示，如电压、电流、功率、功率因数等；调度主要包括负荷分配、功率平衡、电压调整、线路的投入与切除等工作。
典型的电力系统如图1所示。

图1　典型的电力系统
从发电厂发出的电能，除了供给附近用户直接配用电外，一般都经升压变电所将其变换为110kV及以上的高压或超高压电能，采用高电压进行电力传输。输送同样功率的电能若采用高压，可相应减少输电线路中的电流，因而减少电路的电能损耗和电压损失，提高输电效率和供电质量。同时，导线截面亦随电流的减小而减小，节省了有色金属。
利用电力网中的大型枢纽变电所可向较远的城市和工矿区输送电力，在城郊或工业区再设降压变电所。将降压后的35～110kV电能配给附近的市内降压变电所或企业总降压变电所；对中小型电力用户，一般采用10kV供电，用户内设10kV变、配电所。
对于用电量较大的企业，例如大型化工企业、冶金联合企业、特大型矿井及铝厂等，我国已采用高压深入负荷中心的供电方式，用110kV直接供电，这对于减少电力网的电能损耗和电压损失，保证高质量的电力供应有重要意义。
变电所有升压和降压之分，根据它在电力网中所处的地位不同，又分为枢纽、地区、企业变电所及车间变电所等，主要由电力变压器和开关控制设备等组成。重要的变电所常设置两台及以上电力变压器，枢纽及地区变电所常设置两台及以上三绕组变压器，以提高供电的可靠性和适应不同用户的需要。
变电所中主要设备有变压器T、母线WB、断路器QF、隔离开关QS等，如图2所示，其他还有保护和测量装置以及所用电操作电源等设备。母线是汇集受电电源和配出负荷线路的设备，常用的母线材料是钢芯铝绞线和矩形铝板。断路器用作线路主开关，有性能较好的灭弧装置，用来切、合负荷及事故电流，决定线路的运行状态。隔离开关因没有灭弧装置，不能切断负荷电流和事故（短路等）电流，故主要在检修等情况下用来隔离电源，通过其明显的断口结构，保证操作人员的安全。

图2　变电所的主要设备及符号