電力系統分析孟祥萍PPT課件1章

1、電力系統分析電力系統分析電力系統分析電力系統分析電力系統分析電力系統分析性質：性質：電力系統分析是電氣工程及其自動化電力系統分析是電氣工程及其自動化專業(yè)的專業(yè)的必修課程必修課程，是電力系統及其自動化方，是電力系統及其自動化方向的向的主干專業(yè)課程主干專業(yè)課程。電力系統分析電力系統分析目的：目的：通過本課程的學習通過本課程的學習對電力系統有全面的了解，并為后續(xù)專業(yè)課對電力系統有全面的了解，并為后續(xù)專業(yè)課奠定必要的基礎；奠定必要的基礎；深入了解電力系統各元件的特性，數學模型深入了解電力系統各元件的特性，數學模型和相互關系，為進一步掌握和研究電力系統和相互關系，為進一步掌握和研究電力系統分析和運行問題

2、提供良好的基礎；分析和運行問題提供良好的基礎；掌握電力系統分析的基本原理和方法，培養(yǎng)掌握電力系統分析的基本原理和方法，培養(yǎng)在電力系統方面的工程計算能力及分析和解在電力系統方面的工程計算能力及分析和解決問題的能力。決問題的能力。電力系統分析電力系統分析 先修課程先修課程： 電路、電機拖動等。電路、電機拖動等。 后續(xù)課程：后續(xù)課程： 電力系統自動化、電力系統繼電保護、電力電力系統自動化、電力系統繼電保護、電力系統微機保護等系統微機保護等 。電力系統分析電力系統分析 教學活動教學活動應當是學生在教師引導下應當是學生在教師引導下主動主動探索知探索知識的過程，而不是學生在教師的識的過程，而不是學生在教師

3、的“灌輸灌輸”下被下被動地動地“記住記住”某些知識的過程。某些知識的過程。 考試考試70%，平時平時30%。電力系統分析電力系統分析本章提示本章提示1.1電力系統的組成和特點電力系統的組成和特點1.2電力系統的電壓等級和規(guī)定電力系統的電壓等級和規(guī)定1.3電力系統的接線方式電力系統的接線方式1.4電力線路的結構電力線路的結構小結小結電力系統分析電力系統分析l電力系統、動力系統、電力網的基本概念；l發(fā)電機、變壓器額定電壓的確定；l架空線路的結構，架空線路導線型號的表示法。電力系統分析電力系統分析1.1.1 1.1.1 電力系統的組成電力系統的組成1.1.2 1.1.2 電力系統運行應滿足的基本要求

4、電力系統運行應滿足的基本要求電力系統分析電力系統分析 能源的分類能源的分類： 一次能源一次能源: : 自然界存在的能源自然界存在的能源 如如: : 炭、石油、天然氣、水力等炭、石油、天然氣、水力等 二次能源二次能源：由一次能源轉換而成：由一次能源轉換而成 如：電能如：電能電力系統分析電力系統分析電能的轉換與傳輸電能的轉換與傳輸：發(fā)發(fā) 電電 廠：廠： 把其他形式的能量轉換成電能把其他形式的能量轉換成電能變變 壓壓 器：器： 改變電壓等級改變電壓等級輸電線路：輸電線路： 輸送電能輸送電能用電設備：用電設備： 把電能轉換成適合用戶需要的其他形式把電能轉換成適合用戶需要的其他形式 的能量的能量電力系統

5、分析電力系統分析 基本概念：基本概念： 1 1、電力系統、電力系統 2 2、電力網、電力網 3 3、動力系統、動力系統電力系統分析電力系統分析電力網電力網電力系統電力系統動力系統動力系統動力部分動力部分負荷負荷發(fā)電機發(fā)電機圖圖1.11.1動力系統、電力系統和電力網的示意圖動力系統、電力系統和電力網的示意圖 電力系統分析電力系統分析 電力系統：電力系統：把這些生產、輸送、分配和消費電能的各把這些生產、輸送、分配和消費電能的各種電氣設備連接在一起而組成的整體稱為電力系統，種電氣設備連接在一起而組成的整體稱為電力系統， 它包括從發(fā)電、變電、輸電、配電直到用電這樣一個它包括從發(fā)電、變電、輸電、配電直到

6、用電這樣一個全過程。全過程。 動力系統動力系統: : 電力系統加上發(fā)電廠的動力部分，就稱為電力系統加上發(fā)電廠的動力部分，就稱為動力系統。動力系統。 火電廠的動力部分包括汽輪機、鍋爐、供熱管道和熱用火電廠的動力部分包括汽輪機、鍋爐、供熱管道和熱用戶，水電廠的動力部分包括水庫和水輪機，核電廠的動力部戶，水電廠的動力部分包括水庫和水輪機，核電廠的動力部分包括反應堆和汽輪機。分包括反應堆和汽輪機。 電力網：電力網：電力系統中輸送和分配電能的部分稱為電力網，電力系統中輸送和分配電能的部分稱為電力網，它包括升、降壓變壓器和各種電壓的輸電線路。它包括升、降壓變壓器和各種電壓的輸電線路。 可見，電力系統是動力

7、系統的一部分，可見，電力系統是動力系統的一部分， 電力網又是電力系統的一部分電力網又是電力系統的一部分。電力系統分析電力系統分析 1 1、電力系統的特點、電力系統的特點 （1 1）電能與國民經濟各部門及人民日常生活關系密切）電能與國民經濟各部門及人民日常生活關系密切 1.1.2 電力系統運行應滿足的基本要求電力系統運行應滿足的基本要求（2 2）電能不能大量儲存）電能不能大量儲存 （3 3）電力系統暫態(tài)過程非常短暫）電力系統暫態(tài)過程非常短暫電力系統分析電力系統分析 （1 1）保證安全可靠的供電）保證安全可靠的供電 （2 2）保證良好的電能質量）保證良好的電能質量 （3 3）保證電力系統運行的經濟

8、性）保證電力系統運行的經濟性電力系統分析電力系統分析 第一級負荷： 對這一級負荷中斷供電將會造成人身事故、設備損壞、對這一級負荷中斷供電將會造成人身事故、設備損壞、 大量廢品，導致生產秩序長期不能恢復，市政生活混亂。大量廢品，導致生產秩序長期不能恢復，市政生活混亂。 第二級負荷： 對這一級負荷中斷供電將造成大量減產，影響人民生活對這一級負荷中斷供電將造成大量減產，影響人民生活。 第三級負荷： 不屬于第一、第二級，停電影響不大的其他負荷。不屬于第一、第二級，停電影響不大的其他負荷。電力系統分析電力系統分析 1）頻率 fN = 50 0.2 Hz 2) 電壓 偏移不超過 0.1 UN 3）波形電力

9、系統分析電力系統分析 1）煤耗： 發(fā)電廠生產發(fā)電廠生產1 KWh 1 KWh 電能所消耗的標準煤量。電能所消耗的標準煤量。(3) (3) 保證電力系統運行的經濟性保證電力系統運行的經濟性 2）網損率： 電力網中損耗的電量占向電力網供電量的百分電力網中損耗的電量占向電力網供電量的百分 比。比。 3）廠用電率： 發(fā)電廠自用電量占發(fā)電量的百分比。發(fā)電廠自用電量占發(fā)電量的百分比。電力系統分析電力系統分析1.2.1 1.2.1 電力系統的額定電壓電力系統的額定電壓1.2.2 1.2.2 電力網電壓等級的選擇電力網電壓等級的選擇電力系統分析電力系統分析電力系統分析電力系統分析 電力線路的額定電壓和用電設備

10、的額定電電力線路的額定電壓和用電設備的額定電壓相等，這一電壓即稱為電網的額定電壓。壓相等，這一電壓即稱為電網的額定電壓。 我國的網絡額定電壓有：我國的網絡額定電壓有： 3KV、 6KV 、 10KV 、 35KV 、 110KV 、220KV 、 330KV、 500KV 電力系統分析電力系統分析 發(fā)電機的額定電壓比電網的額定電壓高5%。UN1.05UN1.0UN1.05UN0.95UN電力系統分析電力系統分析 一次繞組：一次繞組： 1.0U1.0UN N 變壓器一次繞組直接與發(fā)電機聯接時，變壓器一次繞組直接與發(fā)電機聯接時，1.05U1.05UN N 二次繞組：二次繞組： 1.1U1.1UN

11、N 內阻抗小于內阻抗小于7.57.5的小型變壓器和供電距離很短的變的小型變壓器和供電距離很短的變壓器，壓器，1.05U1.05UN N電力系統分析電力系統分析圖圖1.2 例例1.1的附圖的附圖解：發(fā)電機解：發(fā)電機G G的額定電壓為的額定電壓為10.5KV10.5KV。 變壓器變壓器T1:T1:低壓側額定電壓為低壓側額定電壓為10.5KV,10.5KV,高壓側額定電壓為高壓側額定電壓為242KV242KV； 變壓器變壓器T2:T2:高壓側額定電壓為高壓側額定電壓為220KV220KV，中壓側額定電壓為，中壓側額定電壓為121KV 121KV ，低，低 壓側額定電壓為壓側額定電壓為38.5KV38

12、.5KV； 變壓器變壓器T3:T3:高壓側額定電壓為高壓側額定電壓為110KV,110KV,低壓側額定電壓為低壓側額定電壓為11KV11KV； 變壓器變壓器T4:T4:高壓側額定電壓為高壓側額定電壓為35KV35KV，低壓側額定電壓為，低壓側額定電壓為6.6KV6.6KV； 變壓器變壓器T5:T5:高壓側額定電壓為高壓側額定電壓為10.5KV,10.5KV,低壓側額定電壓為低壓側額定電壓為3.15KV3.15KV。電力系統分析電力系統分析討論：討論： 前提：輸電距離前提：輸電距離 L L 一定一定 輸送功率輸送功率 P P 一定一定P+jQL電力系統分析電力系統分析電壓等級高電壓等級高 優(yōu)點優(yōu)

13、點： 因為因為 所以，所以， 導線截面小，節(jié)省有色金屬導線截面小，節(jié)省有色金屬 功率損耗、電能損耗減少功率損耗、電能損耗減少 缺點：缺點： 絕緣要求高，網絡投資增加絕緣要求高，網絡投資增加cos3UIP IURIP2電力系統分析電力系統分析額定電壓額定電壓（KV）輸送容量輸送容量（MW）輸送距離輸送距離（Km）適用地區(qū)適用地區(qū)0.380.1以下以下0.6以下以下低壓動力與三相照明低壓動力與三相照明 30.11.013高壓電動機高壓電動機 60.11.2415發(fā)電機電壓、高壓電動機發(fā)電機電壓、高壓電動機100.22.0620配電線路、高壓電機配電線路、高壓電機352.0102050縣級輸電網、用

14、戶配電網縣級輸電網、用戶配電網110105050150地區(qū)級輸電網、用戶配電網地區(qū)級輸電網、用戶配電網220100500100300省、區(qū)級輸電網省、區(qū)級輸電網3302001000200600省、區(qū)級輸電網、聯合系統輸電網省、區(qū)級輸電網、聯合系統輸電網50010001500150850省、區(qū)級輸電網、聯合系統輸電網省、區(qū)級輸電網、聯合系統輸電網75020002500500以上以上聯合系統輸電網聯合系統輸電網表表1.2 1.2 各級電壓架空線路與輸送容量、輸送距離的關系各級電壓架空線路與輸送容量、輸送距離的關系 電力系統分析電力系統分析1.3.11.3.1 電力系統接線圖電力系統接線圖1.3.2

15、 1.3.2 電力系統的接線方式電力系統的接線方式電力系統分析電力系統分析 圖中較詳地表示出圖中較詳地表示出電力系統各主要元電力系統各主要元件之間的電氣聯系，件之間的電氣聯系，但不能反映各發(fā)電但不能反映各發(fā)電廠、變電所的相對廠、變電所的相對地理位置。地理位置。1.3.1電力系統接線圖電力系統接線圖 電力系統分析電力系統分析 圖中各發(fā)電廠、變電所相對地理位置和線路圖中各發(fā)電廠、變電所相對地理位置和線路路徑都按一定比例畫出，但各主要元件較詳細的路徑都按一定比例畫出，但各主要元件較詳細的電氣聯系卻難以表示。電氣聯系卻難以表示。1.3.1電力系統接線圖電力系統接線圖 電力系統分析電力系統分析 1 1、

16、按供電可靠性分類、按供電可靠性分類 （1 1）無備用接線）無備用接線 任何一個變電站（用戶）都只能從一條線路取得電能任何一個變電站（用戶）都只能從一條線路取得電能的電力網絡。的電力網絡。 有單回路放射式、干線式、鏈式。有單回路放射式、干線式、鏈式。無備用接線無備用接線 有備用接線有備用接線電力系統分析電力系統分析優(yōu)點：優(yōu)點：結線簡單、投資少、運行維護方便；結線簡單、投資少、運行維護方便； 缺點：缺點：供電可靠性較低，當干線式、鏈式線路長時，末供電可靠性較低，當干線式、鏈式線路長時，末 端電壓可能偏低。端電壓可能偏低。單回路放射式單回路干線式單回路鏈式無備用接線無備用接線電力系統分析電力系統分析

17、 任何一個變電站（用戶）可以從兩條及兩條以上任何一個變電站（用戶）可以從兩條及兩條以上的線路取得電能的電力網絡。的線路取得電能的電力網絡。 有有: : 雙回路放射式、干線式、鏈式，環(huán)形供電網雙回路放射式、干線式、鏈式，環(huán)形供電網絡和兩端供電網絡。絡和兩端供電網絡。 電力系統分析電力系統分析 優(yōu)點：優(yōu)點：結線簡單，運行方便，供電可靠性和電壓質結線簡單，運行方便，供電可靠性和電壓質量高。量高。 缺點：缺點：設備投資大。設備投資大。雙回路放射式雙回路干線式雙回路鏈式電力系統分析電力系統分析 優(yōu)點：優(yōu)點： 供電可靠性高，投資供電可靠性高，投資少。少。 缺點：缺點： 運行調度復雜；開環(huán)運行調度復雜；開環(huán)

18、運行時，某些線路可運行時，某些線路可能過負荷、某些負荷能過負荷、某些負荷點電壓質量不能滿足點電壓質量不能滿足要求。要求。環(huán)形供電網環(huán)形供電網電力系統分析電力系統分析 優(yōu)點：優(yōu)點： 供電可靠性高，供電可靠性高，投資少。投資少。 缺點：缺點： 運行調度復雜。運行調度復雜。電力系統分析電力系統分析 （1 1）開式網絡）開式網絡 凡變電站（用戶）只能從一個方向取得電能的網絡，凡變電站（用戶）只能從一個方向取得電能的網絡，叫做開式網絡。叫做開式網絡。 有單、雙回路放射式、干線式和鏈式。有單、雙回路放射式、干線式和鏈式。 （2 2）閉式網絡）閉式網絡 凡變電站（用戶）可以從兩個或兩個以上的方向取得凡變電站

19、（用戶）可以從兩個或兩個以上的方向取得 電能的網絡，叫做閉式網絡。電能的網絡，叫做閉式網絡。 有環(huán)形網絡、兩端供電網絡。有環(huán)形網絡、兩端供電網絡。電力系統分析電力系統分析 對電力網絡接線方式的選擇，要考慮以下幾個方面：對電力網絡接線方式的選擇，要考慮以下幾個方面： （1 1）必須保證用戶供電的可靠性；）必須保證用戶供電的可靠性； （2 2）必須能靈活的適應各種可能的運行方式；）必須能靈活的適應各種可能的運行方式； （3 3）應力求節(jié)約設備材料，減少投資與運行費用；）應力求節(jié)約設備材料，減少投資與運行費用； （4 4）應保證在各種運行方式下運行人員能安全的操作。）應保證在各種運行方式下運行人員能

20、安全的操作。電力系統分析電力系統分析1.4.1 架空線路的結構架空線路的結構1.4.2 電纜線路的結構電纜線路的結構電力系統分析電力系統分析1.4.1 架空線路的結構架空線路的結構 架空線路由架空線路由導導線、避雷線線、避雷線（又稱（又稱架空地線）、桿塔、架空地線）、桿塔、絕緣子和金具絕緣子和金具等元等元件組成，如圖件組成，如圖1.61.6所示。所示。 圖圖1.6架空線路架空線路 電力系統分析電力系統分析（1 1）作用：傳導電流，輸送電能）作用：傳導電流，輸送電能1.4.1 架空線路的結構架空線路的結構（2 2）常用材料：銅、鋁、鋼、鋁合金）常用材料：銅、鋁、鋼、鋁合金（3 3）結構：單股導線

21、、單金屬多股絞線、鋼芯鋁絞線、擴徑導）結構：單股導線、單金屬多股絞線、鋼芯鋁絞線、擴徑導線、空心導線、分裂導線線、空心導線、分裂導線 （4 4）型號）型號: LJ35 : LJ35 鋁絞線鋁絞線 LGJ185 LGJ185 鋼芯鋁絞線鋼芯鋁絞線 LGJQ300 LGJQ300 輕型鋼芯鋁絞線輕型鋼芯鋁絞線 LGJJ400 LGJJ400 加強型鋼芯鋁絞線加強型鋼芯鋁絞線鋼芯鋁絞線廣泛用于鋼芯鋁絞線廣泛用于35KV35KV及以上電壓線路及以上電壓線路 為防止電暈和減小線路感抗，為防止電暈和減小線路感抗，220KV220KV以上線路常采用擴徑導以上線路常采用擴徑導線、空心導線、分裂導線線、空心導線

22、、分裂導線電力系統分析電力系統分析1.4.1 架空線路的結構架空線路的結構圖圖1.7 導線的斷面圖導線的斷面圖 電力系統分析電力系統分析（1 1）作用）作用 保護導線不受直接保護導線不受直接雷擊雷擊（2 2）結構）結構 架設在桿塔頂部架設在桿塔頂部 常采用鋼絞線、鋁常采用鋼絞線、鋁包鋼線包鋼線1.4.1 架空線路的結構架空線路的結構電力系統分析電力系統分析 （1 1）作用）作用 支持導線和避雷線，并使之保持一定的安全支持導線和避雷線，并使之保持一定的安全距離距離 1.4.1 架空線路的結構架空線路的結構（2 2）分類）分類 1 1）按所用材料分類）按所用材料分類 木桿、鐵塔、鋼筋混凝土桿木桿、

23、鐵塔、鋼筋混凝土桿 2 2）按用途分類）按用途分類 直線桿塔、耐張桿塔、轉角桿塔、直線桿塔、耐張桿塔、轉角桿塔、 終端桿塔、換位桿塔終端桿塔、換位桿塔電力系統分析電力系統分析圖圖1.8 架空線路的一個耐張段架空線路的一個耐張段1.4.1 架空線路的結構架空線路的結構電力系統分析電力系統分析（2 2）分類）分類 針式絕緣子針式絕緣子 懸式絕緣子懸式絕緣子 瓷橫擔等瓷橫擔等1.4.1 1.4.1 架空線路的結構架空線路的結構（1 1）作用）作用 使導線與桿塔間使導線與桿塔間 保持絕緣保持絕緣電力系統分析電力系統分析針式絕緣子針式絕緣子 用于電壓不超過用于電壓不超過35KV35KV線路上線路上1.4.1 架空線路的結構架空線路的結構圖圖1.101.10絕緣子絕緣子 懸式絕緣子懸式絕緣子 用于電壓為用于電壓為35KV35KV及以上及以上 線路上線路上瓷橫擔瓷橫擔 用于用于35KV35KV