电力基础知识模块
本章按电力系统"发、输、配、变、用"五大环节组织核心知识点：（一）发电、（二）输电、（三）配电、（四）变电、（五）用电。
（一）发电
1. 能源的分类方式
- 按照形成方式分为一次能源和二次能源；
- 按照循环方式分为可再生能源和不可再生能源；
- 按照环保要求分为清洁能源和非清洁能源；
- 按照成熟程度分为传统能源和新能源。
2. 火力发电能量转换过程
燃料在锅炉中燃烧，将化学能转化为热能，加热锅炉内的水产生高温高压的蒸汽；蒸汽经管道进入汽轮机，推动叶片旋转，将热能转化为机械能；汽轮机再带动发电机转子高速旋转切割磁感线，最终将机械能转化为电能输出。
3. 火力发电三大主机及各主机完成的能量转换形式
- 锅炉：化学能转化为热能；
- 汽轮机：热能转化成机械能；
- 发电机：机械能转化成电能。
4. 水力发电能量转换过程
通过筑坝抬高水位，将水的势能集中起来；高压水流经压力管道高速冲向厂房，将势能转为动能；水流冲击水轮机转轮，推动其高速旋转，动能转换为机械能；水轮机再带动发电机转子切割磁力线，机械能转换为电能输出。
5. 火力发电优缺点
优点：
- 发电稳定可调：不受天气、季节影响，出力可控，是电力系统的"压舱石"；
- 技术成熟安全：有百年发展历史，设备可靠、运行经验丰富，故障率低；
- 布局相对灵活：可建在城市、工业区附近，输电距离近、损耗小。
缺点：
- 依赖化石燃料：化石燃料属于不可再生资源，中国主要依赖煤炭；
- 有污染物排放：火力发电的生产过程必定会产生废气、废渣；
- 碳排放比较高：火力发电的碳排放是电力行业主要排放来源之一。
6. 水电站的分类及典型代表工程
- 坝式水电站——三峡大坝；
- 引水式水电站——锦屏二级水电站；
- 径流式水电站——葛洲坝水电站。
7. 核能发电能量转换过程
核燃料（铀-235）发生可控链式裂变反应，释放出大量核能；这些核能转化为热能，将水加热成高温高压蒸汽；蒸汽推动汽轮机叶片高速旋转，热能转换为机械能；最后汽轮机带动发电机转子转动，机械能转换为电能输出。
8. 风力发电机组的四大组成部分
叶片、机舱、塔架、基础。
9. 风力发电能量转换
风吹过风机叶片驱动叶轮旋转，将风的动能转换为机械能；叶轮主轴经齿轮箱增速后带动发电机转子高速旋转，进而将机械能转换为电能输出。
10. 变桨系统主要作用
变桨系统是风力发电机组中保障安全与效率的核心调控装置，其主要作用是根据风速实时调整叶片角度：
- 在低风速时保持最佳迎风角以捕捉最大风能；
- 在额定风速以上时通过改变桨距角精准限制功率输出，防止过载；
- 在遭遇极端大风或故障时，迅速将叶片旋转至顺桨状态实现空气制动，确保机组安全停机。
11. 偏航系统主要作用
偏航系统是风力发电机组实现"主动对风"的关键执行机构：
- 首要作用是驱动机舱水平旋转，精准追踪风向变化，使风轮始终正对来流方向，从而最大化捕获风能、提升发电效率；
- 具备自动解缆功能，能监测机舱因单向旋转积累的电缆扭绞程度，并在达到限值时启动反向偏航，解除缠绕隐患以保护输电线路安全；
- 系统通过偏航制动器在完成对风后锁紧机舱，并提供必要阻尼，避免机组在强风扰动下产生剧烈振荡，从而保障整机的结构稳定与安全运行。
12. 太阳能发电方式及工作原理
太阳能发电分为两种方式：光伏发电和光热发电。
光伏发电利用半导体的"光生伏特效应"，将太阳光能直接转化为电能。当阳光照射到太阳能电池的 PN 结上时，光子能量激发电子跃迁，形成电子-空穴对，并在内建电场作用下分离，进而在电池两端产生直流电压。接通外部电路后，即可输出直流电，再经逆变器转换为交流电供电网使用。
光热发电遵循"光-热-电"的间接转换路径。首先，通过大量反射镜，将大面积的太阳光汇聚至集热器上，使集热管内的介质被加热至数百度高温。这些高温介质携带热量进入储热罐储存，需要发电时再通过换热器将水加热成高压蒸汽。蒸汽推动汽轮机旋转，驱动发电机产生电能输出。
13. 光伏发电分类
- 根据是否和大电网相连分为离网型和并网型光伏发电系统；
- 根据规模和接入电压分为集中式和分布式光伏发电系统。
分布式（小型，就近消纳）：通常指安装在工商业屋顶、居民住宅或学校医院等用户侧附近的小型电站（一般几千瓦至几兆瓦）。接入的是低压配电网（380V 或 220V）。核心逻辑是"自发自用，余电上网"，发出的电主要供本地负载使用，减少长距离输电损耗，对电网的依赖和冲击较小。
集中式（大型，远距离输送）：通常指利用戈壁、沙漠、滩涂等大面积荒地建设的大型地面电站（几十兆瓦到吉瓦级别）。接入的是高压输电网（如 110kV、220kV 及以上）。核心逻辑是"全额上网"，所发电力全部升压后远距离输送到城市负荷中心，由国家电网统一调度分配。
14. 光热发电类型
槽式光热发电、塔式光热发电、碟式光热发电。
15. 储能种类
- 物理储能：抽水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能等；
- 电化学储能：锂离子电池储能、液流电池储能、钠离子电池储能等；
- 电磁及其他储能：超级电容器储能、超导储能、热储能等。
16. 抽水蓄能的组成及工作过程
组成：上下水库、输水系统、可逆水轮机、电动发电机。
工作过程：抽水蓄能电站利用电力负荷低谷期的多余电能，驱动水泵将水从下水库抽至上水库，将电能转化为水的势能储存起来；在用电高峰期，再释放上水库的水，通过可逆水轮机带动发电机发电，将水的势能重新转化为电能送入电网。
17. 抽水蓄能作用
- 削峰填谷：在用电低谷期抽水蓄能，高峰期放水发电，平衡电网负荷，提高电力系统的整体运行效率；
- 事故备用：作为紧急备用电源，在电网突发故障或发电机组跳闸时快速响应，保障供电可靠性；
- 促进新能源消纳：有效平抑风电、光伏等间歇性新能源发电的波动性，减少弃风、弃光，提升可再生能源利用率。
（二）输电
1. 输电线路定位与电压等级分类
输电线路是电力系统的"动脉"，是连接能源产地与消费地的关键载体，实现电能从发电厂经升压、输送、降压最终送达用户的全链路传输。
按电压等级划分三类线路：
- 高压线路（35kV–220kV）：区域电网主干，承担城市间电力输送功能；
- 超高压线路（330kV–750kV）：跨省跨区域电力调配，实现能源大范围优化配置；
- 特高压线路（1000kV 交流 / ±800kV 及以上直流）："西电东送"核心载体，支持超远距离、超大容量电力输送。
2. 我国电压等级发展历程
- 1954 年：新中国第一条 220 千伏线路——松东李线投运，连接丰满水电站与辽宁重工业区；
- 2019 年：准东-皖南 ±1100 千伏特高压直流工程投运，是当时世界电压等级最高、输送容量最大、输电距离最远、技术水平最先进的输电工程。
3. 输电线路核心结构组成
输电线路由基础、杆塔、导地线、绝缘子、金具、接地装置六大核心部分构成。
（1）基础
- 作用：支承杆塔，承受下压力、上拔力、倾覆力，防止杆塔倾倒变形，属于隐蔽工程；
- 主要类型：
- 开挖回填基础：含台阶基础、板式直柱基础，适用地质范围广；
- 原状土基础：含掏挖基础、桩基础、岩石基础，利用天然地层承载力，开挖量小、生态扰动少。
（2）杆塔
按受力特性分类：
- 悬垂杆塔（直线杆塔）：承受垂直荷载与水平风荷载，不承受顺线路方向拉力；断线时杆塔倾斜，配套悬垂绝缘子串；
- 耐张杆塔（承力杆塔）：除垂直、水平荷载外，承受顺线路方向拉力；断线时可限制事故范围，配套耐张绝缘子串；转角杆塔、终端杆塔均属于耐张杆塔；
- 终端杆塔：布置在发电厂、变电站进出线第一基，属于耐张杆塔的一种。
按外形分类：酒杯型塔、猫头型塔、羊角型塔、T 字型塔、干字型塔、V 型塔、门型塔、鼓型塔等。
（3）导、地线
导线材料特性：铜导电与机械性能优异但价格高；铝导电性能优、机械强度弱；铝合金性能接近铝、机械强度更好；钢导电性能差、机械强度高、价格低。
常用导线类型：
- 钢芯铝绞线：架空线路最常用导线，内部钢芯承担机械强度，外部铝绞线承担载流功能；
- 分裂导线：超/特高压线路采用，多根细线并联可降低电晕、减小电抗；配套间隔棒固定导线间距。
分裂数与电压等级对应关系：2 分裂对应 220kV，3 分裂对应 330kV，4 分裂对应 500kV，6 分裂对应 750kV/±800kV，8 分裂对应 1000kV。
地线（避雷线）：
- 核心作用：保护导线免受雷击，提升线路耐雷水平；
- 主要类型：普通架空地线（镀锌钢绞线、铝包钢绞线）；光纤复合架空地线（OPGW），兼具防雷保护与通信传输功能。
（4）绝缘子
- 核心作用：电气绝缘与机械支撑；
- 类型及特点：
- 瓷质绝缘子：绝缘性能稳定，重量大，劣化后难以发现；
- 钢化玻璃绝缘子：结构与瓷质一致，劣化后自行爆炸，便于巡检识别；
- 复合绝缘子：重量轻、憎水性好，存在易老化、使用寿命较短的特点。
（5）金具
定义：用于连接、固定、保护导地线与绝缘子的金属附件。
（6）接地装置
- 组成：接地体、接地引下线；
- 作用：将雷电流快速泄入大地，保障线路耐雷水平。
4. 主要基础型式
大开挖基础、掏挖基础。
5. 铁塔组立
标准流程：识读图纸 → 清点塔材 → 地面预拼 → 吊装组立 → 高空紧固。
现代物料运输方式：索道运输为山区主流方案，大幅减少山体开挖；重载无人机、直升机运输实现零生态扰动，适用于自然保护区等敏感区域。
核心组立工艺包括起重机组塔、传统抱杆组塔、座地双摇臂抱杆组塔。
6. 架线施工
（1）放线技术
- 传统方式：人力放线、氢气球放线、动力伞放线、飞艇放线，适配不同历史阶段与特殊场景；
- 当前主流：无人机放线，起降灵活、地形适配性强、操作成本低，为现阶段放线核心技术。
（2）张力架线工艺
- 工艺原理：通过牵引机施加牵引力、张力机提供反向张力，导线全程沿铁塔放线滑车高空穿行、不接触地面；
- 规范要求：2014 年起 220kV 及以上电压等级工程必须采用张力架线，110kV 工程推荐使用。
（3）"三跨"线路施工
"三跨"定义：跨越高速铁路、高速公路、重要输电线路通道的线路区段。
7. 输电线路运维
核心工作包括新建线路生产准备与验收、在运线路巡视检测与维护、缺陷管理、运行分析、状态评价、"六防"专项管理。
8. 输电线路巡视分类
包括正常巡视、故障巡视、特殊巡视。
9. 输电线路检测与维护周期
| 对象 | 周期与内容 |
|---|---|
| 金具 | 每次检修时检查锈蚀、磨损、裂纹、变形情况 |
| 绝缘子 | 每年检查瓷件裂纹、钢帽裂纹、胶装位移等缺陷 |
| 接地装置 | 每 5 年测量一次杆塔接地电阻 |
| 导地线 | 必要时测量弧垂、对地距离、交叉跨越距离 |
| 杆塔 | 每 3 年检查一次铁件锈蚀情况 |
| 基础 | 每 5 年检查一次基础结构状态 |
10. 输电线路缺陷管理
（1）缺陷分类：本体缺陷、附属设施缺陷、外部隐患三类。
（2）缺陷分级与处置时限：
| 缺陷等级 | 特征 | 处置时限 |
|---|---|---|
| 危急缺陷 | 随时可能引发事故 | 消除时限不超过 24 小时 |
| 严重缺陷 | 短期内可维持运行 | 处理时限一般不超过 1 周、最长不超过 1 个月 |
| 一般缺陷 | 对安全运行威胁较小 | 在检修周期内消除即可 |
11. 输电线路"六防"
防雷击、防外破、防鸟害、防风害、防覆冰、防污闪。
12. 输电线路检修
（1）停电检修
- 作业流程：方案编制审批 → 人员物料准备 → 停电操作与安措落实 → 现场检修作业 → 质量验收 → 安措拆除与恢复供电 → 资料归档；
- 适用场景：更换整基杆塔、整段导线等复杂、耗时较长的作业。
（2）带电作业
- 定位：不停电消除缺陷，保障供电连续性；
- 核心原理：法拉第笼原理，通过等电位屏蔽使人体与带电体处于同一电位，无电位差则无触电风险；
- 核心装备：屏蔽服，具备屏蔽、均压、分流三大安全作用；
- 进电场方式：软梯法、吊篮法、水平硬梯法、跨二短三法等；
- 适用场景：更换单片/串绝缘子、紧固金具螺栓等轻中度缺陷处置。
（3）应急抢修
针对断线、倒塔、短路等突发故障，以及自然灾害、外力破坏导致的线路停运或重大安全隐患，紧急隔离故障、临时修复、快速恢复供电。
13. 运检智能化升级
（1）升级背景
- 传统模式弊端：作业效率低、质量不稳定、人员安全风险大、管理方式粗放；
- 现实压力：线路规模持续增长，人均运维里程不断提升，通道环境日趋复杂，结构性缺员问题突出；
- 驱动因素："双碳"目标、新型电力系统建设、数字中国建设政策导向，以及大云物移智链技术的成熟落地。
（2）智能运检体系：空天地立体巡检 + 智能集中监控
- 无人机巡检
- 核心优势：地形限制小、部署速度快、巡检效率高、塔头精细化巡检效果好；
- 应用场景：通道巡视、本体精细化巡视、全自主巡航；红外检测、激光雷达扫描、耐张线夹 X 光检测；辅助验电、装拆接地线、物料吊装等检修作业。
- 直升机巡检
- 适用场景：超特高压线路、高海拔大跨越、地形极端复杂区域；
- 核心应用：高清可见光/红外巡检、带电作业人员吊运（吊椅法、吊篮法）。
- 遥感卫星
- 对地观测卫星用于线路本体/通道隐患排查、自然灾害应急监测；
- 气象卫星用于气象预报、山火台风等大范围灾害预警。
- 可视化监拍：24 小时实时监控、智能识别隐患、自动推送告警。
- 在线监测装置：分布式故障定位、舞动监测、覆冰监测、地面沉降探测等装置。
- 线上管理平台：输电专业集中监控业务的核心支撑平台，核心功能包括全域集中监控、设备状态监测、运检作业管控、智能综合研判、灾害监测预警、无人机巡视管理、移动作业管理。
（三）配电
1. 配电网定义
配电网是从电源侧（输电网、发电设施、分布式电源等）接收电能，并通过配电设施逐级或就地分配给各类用户的电力网络。
2. 配电网四大功能定位
①能源输送的末端枢纽；②民生服务的基础保障；③新型电力系统的核心载体；④经济发展的动力支撑。
3. 新型配电系统内涵特征
新型配电系统具备"安全高效、清洁低碳、柔性灵活、智慧融合"的内涵特征，是以保障电力安全可靠供应为基本前提，以提升高比例新型源荷综合承载能力为目标，以数字化、智能化、柔性化转型为路径，以主配微网多级协同、海量资源聚合互动、多元用户即插即用为支撑的配电网。
4. 配电网按电压等级分类
- 高压配电网：110kV、66kV、35kV；
- 中压配电网：20kV、10kV、6kV、3kV；
- 低压配电网：380V/220V。
5. 配电网典型网架结构
根据配电网中各主要电气元件的电气连接形式，常用的典型网架结构分为辐射式、环网式。环网式网架故障时可通过联络开关保证非故障点正常供电，提升供电可靠性。
6. 架空线路主要组成部件及作用
架空线路由杆塔、导线、绝缘子、横担、金具、拉线组成：
- 杆塔：支撑线路主要部件并保持电气安全距离；
- 导线：用于传导电能；
- 绝缘子：使导线和杆塔之间保持绝缘状态；
- 横担：支撑绝缘子、导线及柱上配电设备；
- 金具：用于支持、固定、接续导线与绝缘子；
- 拉线：平衡杆塔不平衡力矩，提升杆塔稳定性。
7. 配电自动化建设目的
配电自动化建设目的为减少停电时间，提高供电可靠性：
- 一方面通过网络运行优化、带电作业、优化停电计划、配置抢修资源减少计划停电时间；
- 另一方面依靠故障自动定位、遥控故障隔离、标准化抢修减少故障停电时间。
8. 配电网工作核心
配电系统是供电企业面对用户的最后环节，它直接关系到能否把优质的电能源源不断地供给用户。配电工作需始终坚持以提升供电保障能力为核心，供电可靠性是提升供电保障能力的核心量化指标。
9. 影响供电可靠性四大因素
影响可靠性的因素可以归结为网架、设备、技术和管理 4 个方面。国内外的运行实践经验表明，网架是影响可靠性的物理基础，网架结构决定了可靠性所能达到的最终水平。
10. 配网不停电作业定位
不停电作业技术的运用，是提高供电可靠性的重要抓手，是最直接的手段。配网不停电作业具备高空、高强度、高风险的"三高"作业特点。
（四）变电
1. 变电站的作用
电压的变换、电能的汇集与分配、电网故障隔离。
2. 变电专业管理模式
国网公司变电专业实行"总部统筹、分级负责、属地运维"的管理模式，组织架构分为五个层级。
3. 交流变电站一次设备
主要有：变压器、开关设备、测量设备、保护设备等。
4. 换流站一次设备
主要有：换流变、GIS 组合电器、滤波器、换流阀等。
5. 设备巡视分类
包括：例行巡视、全面巡视、熄灯巡视、专业巡视、特殊巡视等。
6. 变电运维主要工作
变电巡视、倒闸操作、设备监控。
7. 检测技术分类
根据检测时设备所处的状态，将检测技术分为：停电试验、带电检测、在线检测。
8. 数字孪生变电站主要功能
设备场景全可视、设备状态全监控、检修方案全预演、智能巡视全覆盖、倒闸操作全联动、作业现场全管控。
9. 我国交流电压等级体系
- 特高压：1000kV；
- 超高压：750kV（西北）、500kV、330kV（西北）；
- 高压：220kV、110kV。
10. 我国直流电压等级体系
- 特高压直流：±1100kV、±800kV；
- 超高压直流：±660kV、±500kV。
11. 变电专业管理组织架构五层级
国网公司总部、分部、省级电力公司、地市供电公司、县级供电公司/检修工区/运维工区。
（五）用电
1. 营商环境概念的提出
在国际上，首先提出营商环境概念的是"世界银行"。
2. "三零"服务
"零上门""零投资""零审批"。
3. "三省"服务
"省时""省力""省钱"。
4. 电子渠道
电子渠道是供电企业通过网络与客户进行交互、提供服务的途径，包括 95598 智能互动网站、网上国网（移动客户端），以及依托第三方平台的微信公众号、微信小程序、支付宝生活号、数字电视媒体等。
5. 容缺受理
客户在营业厅办理用电业务时，申请资料没带全，可先提供部分资料办理、后续补齐，该服务方式是容缺受理。
6. 95598 热线
95598 是国家电网公司为客户提供的 7×24 小时电话热线。
7. 用电检查
用电检查是指供电企业依法依规，以供用电合同为依据，对电力用户涉网装置电气设备及相应设施进行检查活动。
用电检查岗位人员主要从事用电安全检查服务、客户侧保电服务、高压客户窃电及危害供用电安全、扰乱供用电秩序等行为查处，高压客户故障协助处理等工作。
8. 电能计量装置安装位置
电能计量装置原则上应安装在供电设施的产权分界点位置。
9. 电能计量点
电能计量点是指输、配电线路中装接电能计量装置的位置。
10. 业扩报装
业扩报装又称业务扩充，其主要含义是供电企业接受客户新增用电申请后，根据电网供应能力等实际情况，按照相关规定，为客户办理供电相关服务业务，以满足客户扩充用电的需求。装表接电是业扩报装的最后一个环节。
新装是指当前地址物权范围内无电力供应的，初次申请用电，与供电企业建立供用电关系的情况。
11. 电费抄核收首个核心环节
电费抄核收工作的首个核心环节是用电信息采集。
12. 装表接电岗位职责
装表接电岗位人员主要从事电能计量装置的安装接线、日常运维、分布式电源接入、电能记录装置运行异常问题分析等工作。
13. 负荷管理
负荷管理是指为保障电网安全稳定运行、维护用电秩序平稳、促进新能源消纳、提升用能效率，综合采用经济、行政、技术等手段，对电力负荷进行调节、控制和运行优化的管理工作。
14. 装表收费政策
安装电表及表前所有配套设备不收取任何费用。
15. 居民充电桩接电业务
具备直接装表条件的，全过程办电不超过 5 个工作日；在安装充电桩时必须注意符合安全规范，由专业人员安装。