1、电力系统的基本概念专训第1页教材：教材：电力系统分析电力系统分析 于永源于永源 杨绮雯杨绮雯 编著编著 电力出版社电力出版社参考书：参考书：1 1、何仰赞等、何仰赞等.电力系统分析（上、下）电力系统分析（上、下）,华中科华中科 技大学出版社技大学出版社2 2、夏道止、夏道止.电力系统分析电力系统分析,中国电力出版社中国电力出版社 电力系统分析电力系统分析电力系统的基本概念专训第2页3 3 韩祯祥主编韩祯祥主编.电力系统分析电力系统分析,浙江大学出版社浙江大学出版社4 4 陈珩陈珩.电力系统稳态分析电力系统稳态分析,水利电力出版社水利电力出版社5 5 李光琦李光琦.电力系统暂态分析电力系统暂态分
2、析,水利电力出版社水利电力出版社6 6 单渊达主编单渊达主编.电能系统基础电能系统基础,机械工业出版社机械工业出版社电力系统分析电力系统分析电力系统的基本概念专训第3页1.1.目标：掌握电力系统分析计算原目标：掌握电力系统分析计算原理和方法理和方法2.2.主要内容主要内容电力系统分析理论电力系统分析理论电力系统的基本概念专训第4页电力系统元件模型及参数计算电力系统元件模型及参数计算电力网电压和功率分布电力网电压和功率分布电力系统电压和频率调整电力系统电压和频率调整稳态分析稳态分析故障分析故障分析稳定性分析稳定性分析电力系统分析理论电力系统分析理论电力系统三相短路电力系统三相短路电力系统不对称故
3、障电力系统不对称故障电力系统暂态稳定电力系统暂态稳定电力系统静态稳定电力系统静态稳定电力系统的基本概念专训第5页第一章第一章 电力系统基本概念电力系统基本概念电力系统组成电力系统组成对电力系统运行基本要求对电力系统运行基本要求电力系统负荷和负荷曲线电力系统负荷和负荷曲线电电力力系系统统额额定定电电压压、电电力力输输送送中中电电压与输送容量关系压与输送容量关系电力传输接线方式电力传输接线方式电力系统的基本概念专训第6页 电电 力力 系系 统统 发电发电 输送输送-分配分配 用户用户 发电机发电机 变压器变压器-输电线路输电线路 用电设备用电设备 电网电网1-1 电力系统及其发展电力系统及其发展电
4、力系统的基本概念专训第7页1-1 电力系统及其发展电力系统及其发展电力系统的基本概念专训第8页电力系统的基本概念专训第9页电力系统组成电力系统组成（1 1）电力系统：生产、输送、分配与消费电能系）电力系统：生产、输送、分配与消费电能系 统。包含：发电机、电力网和用电设备组成。统。包含：发电机、电力网和用电设备组成。（2 2）电力网：电力系统中输送与分配电能部分。）电力网：电力系统中输送与分配电能部分。（3 3）动力系统：动力部分与电力系统组成整体。）动力系统：动力部分与电力系统组成整体。1-1 电力系统及其发展电力系统及其发展电力系统的基本概念专训第10页1 1电力系统发展简史电力系统发展简史
5、 2 2我国电力系统我国电力系统 电力工业发展概况电力工业发展概况电力系统的基本概念专训第11页1.1.高压输电发展历程（高压输电发展历程（1 1）（1 1）高压输电出现与电压等级提升）高压输电出现与电压等级提升18901890年，英国从年，英国从DeptfordDeptford到伦敦到伦敦45km10kV45km10kV线路线路18911891年，德国从年，德国从LauffenLauffen到法兰克福到法兰克福170km15kV170km15kV线路线路远距离大容量输电是提升输电电压动力。远距离大容量输电是提升输电电压动力。电力系统的基本概念专训第12页1.1.高压输电发展历程（高压输电发展
6、历程（2 2）（2 2）特高压特高压（1000kV1000kV以上）输电出现与展望以上）输电出现与展望习惯上，习惯上，1 1100kV100kV为为高压高压，100 1001000kV1000kV为超为超高压高压，1000kV1000kV以上为以上为特高压特高压。2020世纪世纪6060年代国际上开始特高压输电研究年代国际上开始特高压输电研究19851985年苏联年苏联1228km1150kV,1228km1150kV,但至今运行于但至今运行于500kV500kV2020世纪世纪9090年代日本年代日本300km1000kV300km1000kV，但至今运行于，但至今运行于500kV500kV
7、当前国际上实际投运最高电压等级当前国际上实际投运最高电压等级750kV(750kV(加、美、加、美、俄、巴西、南非等国）俄、巴西、南非等国）我国西北建设我国西北建设750kV750kV电力系统的基本概念专训第13页1.1.高压输电发展历程（高压输电发展历程（3 3）直流输电在远距离输电中含有优越性，我国已直流输电在远距离输电中含有优越性，我国已经有多条经有多条500kV输电线路。输电线路。电力系统的基本概念专训第14页直流输电优点及适用场所直流输电优点及适用场所(1)输送相同功率时，线路造价低：交流输电架空线路通常采取3根导线，而直流只需1根(单极)或2根(双极)导线。所以，直流输电可节约大量
8、输电材料，同时也可降低大量运输、安装费。(2)线路有功损耗小：因为直流架空线路仅使用1根或2根导线，所以有功损耗较小，而且含有空间电荷效应，其电晕损耗和无线电干扰均比交流架空线路要小。电力系统的基本概念专训第15页(3)适宜于海下输电：在有色金属和绝缘材料相同条件下，直流时允许工作电压比在交流下约高3倍。2根心线直流电缆线路输送功率Pd比3根心线交流电缆线路输送功率Pa大得多。运行中，没有磁感应损耗，用于直流时，则基本上只有心线电阻损耗，而且绝缘老化也慢得多，使用寿命对应也较长。电力系统的基本概念专训第16页(4)系统稳定性问题：在交流输电系统中，全部连接在电力系统同时发电机必须保持同时运行。
9、假如采取直流线路连接两个交流系统，因为直流线路没有电抗，所以不存在上述稳定问题，也就是说直流输电不受输电距离限制。(5)能限制系统短路电流：用交流输电线路连接两个交流系统时，因为系统容量增加，将使短路电流增大，有可能超出原有断路器遮断容量，这就要求更换大量设备，增加大量投资。直流输电时，就不存在上述问题。电力系统的基本概念专训第17页(6)调整速度快，运行可靠：直流输电经过晶闸管换流器能够方便、快速地调整有功功率和实现时尚翻转。假如采取双极线路，当一极故障，另一极仍能够大地或水作为回路，继续输送二分之一功率，这也提升了运行可靠性。直流输电适合用于以下场所：远距离大功率输电；海底电缆送电；不一样
10、频率或同频率非同期运行交流系统之间联络；用地下电缆向大城市供电；交流系统互联或配电网增容时，作为限制短路电流办法之一；配合新能源输电。电力系统的基本概念专训第18页2.2.中国电力工业现实状况与展望中国电力工业现实状况与展望（1）发电量：）发电量：1980年以来，平均年增加率年以来，平均年增加率9，现为世，现为世 界第二位。界第二位。电力系统的基本概念专训第19页2.2.中国电力工业现实状况与展望中国电力工业现实状况与展望（2 2）装机容量：居世界第二位。）装机容量：居世界第二位。电力系统的基本概念专训第20页2.2.中国电力工业现实状况与展望中国电力工业现实状况与展望（3）电压等级、输电线路
11、长度与变电设备容量）电压等级、输电线路长度与变电设备容量除西北地域以外：除西北地域以外：交流：交流：500kV,220kV,110kV,35kV,10kV直流：直流：500kV西北地域：西北地域：750kV,330kV,220kV,10kV,35kV,10kV电力系统的基本概念专训第21页2.2.中国电力工业现实状况与展望中国电力工业现实状况与展望(4)缺电问题与城镇电网改造缺电问题与城镇电网改造 1970年以来出现缺电问题年以来出现缺电问题 1998年低用电水平下电力平衡。年低用电水平下电力平衡。电力工业跟不上国民经济发展速度是造成缺电主要原因电力工业跟不上国民经济发展速度是造成缺电主要原因
12、电力系统的基本概念专训第22页2.2.中国电力工业现实状况与展望中国电力工业现实状况与展望我国在发电、输电、配电各方面投资百分比失调是缺电另一个我国在发电、输电、配电各方面投资百分比失调是缺电另一个方面原因。发电、输电、配电百分比方面原因。发电、输电、配电百分比美国美国 1:0.43:0.7日本日本 1:0.47:0.68 英国英国 1:0.45:0.78 我国我国 1:0.21:0.12我国居民用电百分比较低我国居民用电百分比较低电力系统的基本概念专训第23页2.2.中国电力工业现实状况与展望中国电力工业现实状况与展望我国人均电力消费极低，中国电力工业有很大发展空间（5）中国电力工业展望“十
13、五”期间，GDP年增加率78，电力增加率将达6以上。年，25000亿kW.h电力系统的基本概念专训第24页2.2.中国电力工业现实状况与展望中国电力工业现实状况与展望年，30000亿kW.h20，36000亿kW.h高压远距离输电是我国面临主要问题（水电、火电），必须出现新电压等级。电能质量问题是我国电力发展必须面临又一个问题。电力系统的基本概念专训第25页电力系统的基本概念专训第26页1.电力系统运行特点电力系统运行特点电能不能大量存贮电能不能大量存贮电力系统暂态过程非常短促电力系统暂态过程非常短促与各行业和人民生活亲密相关与各行业和人民生活亲密相关2.对电力系统运行基本要求对电力系统运行基
14、本要求提供充分电能提供充分电能确保安全可靠供电确保安全可靠供电(3级负荷级负荷)确保良好电能质量确保良好电能质量(u;f;波形波形)良好经济性良好经济性(煤耗煤耗;厂用电率厂用电率;网损率网损率)环境保护问题环境保护问题1-2对电力系统运行基本要求对电力系统运行基本要求电力系统的基本概念专训第27页1-3 1-3 电力系统负荷和负荷曲线一电力系统负荷1 1、负荷、负荷：系统中全部电力用户用电设备所消耗电功率总系统中全部电力用户用电设备所消耗电功率总和。也称和。也称电力系统综适用电负荷。电力系统综适用电负荷。是全部用户负荷总是全部用户负荷总加。加。2 2、负荷分类（按负荷性质分类）、负荷分类（按
15、负荷性质分类）：工业、农业、交通运：工业、农业、交通运输业、商业、生活等。输业、商业、生活等。3 3、电力系统供电负荷：、电力系统供电负荷：综适用电负荷加上电力网功率损综适用电负荷加上电力网功率损耗。耗。4 4、电力系统发电负荷、电力系统发电负荷：供电负荷加上发电厂厂用电消耗供电负荷加上发电厂厂用电消耗功率。功率。电力系统的基本概念专训第28页1-3 1-3 电力系统负荷和负荷曲线二负荷曲线：用曲线描述某一时间段内负用曲线描述某一时间段内负荷随时间改变规律荷随时间改变规律 1.日负荷曲线日负荷曲线 一天总耗电量一天总耗电量 日平均负荷日平均负荷 电力系统的基本概念专训第29页负荷率km 最小负
16、荷系数 电力系统的基本概念专训第30页(a）钢铁工业负荷；钢铁工业负荷；(b)食品工业负荷；食品工业负荷；(c)农村加工负荷；农村加工负荷；(d)市政生活负荷市政生活负荷 电力系统的基本概念专训第31页2.年最大负荷曲线：描述一年内每个月（或每日）最大有功功率负荷改变情况 3.年连续负荷曲线：按一年中系统负荷数值大小及其连续小时数次序排列绘制而成 t1PPmaxP1P2P3tt3t28760Tmax整年耗电量 最大负荷利用小时数 Tmax 电力系统的基本概念专训第32页A=PmaxTmax 表1-2 各类用户年最大负荷利用小时数负 荷 类 型Tmax/h户内照明及生活用电3000一班制企业用电
17、15002200二班制企业用电30004500三班制企业用电60007000农 灌 用 电10001500电力系统的基本概念专训第33页1-4 电力系统额定电压和额定频率1.1.额定电压和额定频率额定电压和额定频率(50HZ)(50HZ)2.2.标准额定电压标准额定电压3.3.电气设备额定电压电气设备额定电压(发电机发电机,变压器变压器,线路线路)4.4.电力输送中电压与输送容量关系电力输送中电压与输送容量关系 电力系统的基本概念专训第34页额定电压和额定频率：当设备在该电压和频率下运额定电压和额定频率：当设备在该电压和频率下运行含有最好技术性能和经济效果。行含有最好技术性能和经济效果。系统与
18、用电设备额定电压系统与用电设备额定电压（表（表1 13 3）电力网中电压分布。电力网中电压分布。额定频率：额定频率：50Hz50Hz。电力系统的基本概念专训第35页电力系统的基本概念专训第36页系统额定电压系统额定电压电力系统的基本概念专训第37页电气设备额定电压电气设备额定电压1.1.线路线路:等于等于系统额定电压系统额定电压2.2.发电机：要求比系统额定电压发电机：要求比系统额定电压高高5%5%VaVb电力系统的基本概念专训第38页3.3.变压器变压器一次绕组：普通UN，与发电机直接相连时1.05UN。二次绕组：普通1.1UN，短路电压较小变压器或直接与用户相连时可为1.05UN。电力系统
19、的基本概念专训第39页用线电压表示抽头额定电压用线电压表示抽头额定电压220kV升压变压器降压变压器？电力系统的基本概念专训第40页各级电压架空线路输送能力各级电压架空线路输送能力电力系统的基本概念专训第41页经典例题经典例题:(1)1)确定各设备额定电压确定各设备额定电压;(2);(2)若若T1T1工作于工作于+2.5%+2.5%抽头抽头,T2,T2工作于主抽头工作于主抽头,T3,T3工作于工作于-5%-5%抽头抽头,求各个变压器变求各个变压器变比比.10.5kV10.5kV121kV38.5kV110kV11kV35kV电力系统的基本概念专训第42页1-4 电力系统接线方式无备用无备用图图
20、1-9 无备用接线方式无备用接线方式（a）放射式）放射式 （b）干线式样）干线式样 （c）链式链式电力系统的基本概念专训第43页有备用有备用图图1-10 有备用接线方式有备用接线方式（a）放射式样放射式样 （b）干线式干线式 （c）链式链式 （d）环式环式 （e）两端供电网络两端供电网络电力系统的基本概念专训第44页1-4.三相电力系统中性点运行方式 发电机定子绕组Y联结中性点：一个是不接地一个是不接地另一个是为了防护定子绕组过电压而采取经过另一个是为了防护定子绕组过电压而采取经过避雷器接地。避雷器内部有气隙，所以正常运避雷器接地。避雷器内部有气隙，所以正常运行和不接地一样。行和不接地一样。变
21、压器Y接法线圈中性点：不接地，1035kV系统多属这类情况。经过一个线性电抗线圈，即消弧线圈接地，1063kV系统有这种方式。直接接地，110kV及以上电压系统和380220V三相四线低压系统都属这类情况。电力系统的基本概念专训第45页1.1.中性点不接地系统中性点不接地系统正常运行正常运行分析分析：（1）线电压与相电压关系；（线电压与相电压关系；（2）中性点）中性点 电位；（电位；（3）对地电容电流与相电压关系）对地电容电流与相电压关系电力系统的基本概念专训第46页1.1.中性点不接地系统中性点不接地系统单相（单相（C相）接地相）接地分析：分析：（1）中性点对地电位；（）中性点对地电位；（2
22、）非接地相对地电）非接地相对地电 位；（位；（3）对地电容电流）对地电容电流电力系统的基本概念专训第47页（3 3）对地电容电流分析）对地电容电流分析电力系统的基本概念专训第48页2.2.中性点经消弧线圈接地中性点经消弧线圈接地电力系统的基本概念专训第49页中性点经消弧线圈接地应用中性点经消弧线圈接地应用3 3 6kV 6kV 电力网电力网 (接地电流接地电流 30A)30A)10kV 10kV 电力网电力网 (接地电流接地电流 20A)20A)3535 60kV 60kV 电力网电力网 (接地电流接地电流 10A)10A)电力系统的基本概念专训第50页3.3.中性点直接接地系统中性点直接接地
23、系统优点优点:非故障相电非故障相电 压不变压不变.缺点缺点:单相短路电单相短路电 流大流大.电力系统的基本概念专训第51页4.三相四线制系统三相四线制系统电力系统的基本概念专训第52页系统中一相接地特点比较系统中一相接地特点比较 中性点不接地 中性点直接接地电流中性点电压非故障相电压线电压接地点电容电流是正常运行时一相对地电容电流3倍故障相电流和流入故障点电流很大中性点电压升高为相电压故障相和中性点电压为零非故障相对地电压仍为相电压非故障相对地电压升高为线电压与故障相相关线电压降低为相电压三相之间线电压保持与正常时相同经消弧线圈接地:适当选择线圈感抗,接地点电流可减小到很小,且熄灭接地电流产生电弧。其它特点与不接地系统基本相同。电力系统的基本概念专训第53页
