第01章 電力系統(tǒng)的基本概念

電

力

系

統(tǒng)

分

析主講教師：周蘇荃1第一章電力系統(tǒng)的基本概念21-1電力系統(tǒng)概述一、電力系統(tǒng)的組成

發(fā)電、輸電、配電、用電設(shè)備連成的整體變壓器--線路

l

l母線

母線負荷

接線圖發(fā)電機調(diào)相機電動機電力網(wǎng)

----變壓器、輸電線路單線圖=GM3

電力網(wǎng)

----變壓器、輸電線路

電力系統(tǒng)---電力網(wǎng)

+發(fā)電機和負荷

動力系統(tǒng)---電力系統(tǒng)+原動機(汽輪機、水輪機）動力系統(tǒng)電力系統(tǒng)和電力網(wǎng)原動機發(fā)電機

升壓變壓器輸電線路

降壓變壓器

負荷G電力網(wǎng)電力系統(tǒng)動力系統(tǒng)4氣輪發(fā)電機和變壓器5輸電線路6輸電線路—4分裂導(dǎo)線7二、電力系統(tǒng)的特點及運行應(yīng)滿足的基本要求電力生產(chǎn)的特點

生產(chǎn)輸送分配和消費同時進行

暫態(tài)過程快，大量采用自動化設(shè)備

與國民經(jīng)濟人民生活密切相關(guān)8對電力生產(chǎn)要求1

安全可靠供電根據(jù)供電可靠性要求，將負荷分為三級

一級負荷：中斷供電將造成人身事故，設(shè)備損

壞，人民生活混亂，不允許停電，必須保證不

間斷供電

二級負荷：中斷供電將造成減產(chǎn)，人民生活受

到影響，如有可能，也要保證不間斷供電

三級負荷：工廠的附屬車間，小城鎮(zhèn)，停電影

響不大92保證良好的電能質(zhì)量

頻率f=50Hz偏移±0.2~0.5Hz

電壓U偏移±5%(35kV及以上電壓等級）

偏移±7%(10kV及以下電壓等級）

波形畸變率

不超過5%

.(各次諧波有效值

平方和的方根值對基波有效值的百分比)電壓和頻率不符合要求，會造成減產(chǎn)，影響用電設(shè)備安全，

甚至影響整個系統(tǒng)的安全

頻率決定于系統(tǒng)中的有功功率平衡

電壓取決于系統(tǒng)中的無功功率平衡在很低的頻率或電壓下運行，系統(tǒng)有崩潰的危險103保證系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性電能生產(chǎn)規(guī)模大，消耗的能源占國民經(jīng)濟能源消耗的比重高，所以降低發(fā)電成本，減少輸送損耗意義重大

采用高效節(jié)能的發(fā)電設(shè)備

合理調(diào)度各發(fā)電廠所承擔的負荷

優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，合理發(fā)展電網(wǎng)11

提高電力系統(tǒng)供電的可靠性多個電廠同時發(fā)生故障的概率小

減少系統(tǒng)備用容量的比重各子系統(tǒng)的備用容量是可通用的

可采用高效率的大容量機組個別機組開停、故障對系統(tǒng)影響小

可減少總負荷的峰值不同地區(qū)用電負荷間生產(chǎn)、生活、時差不同

可充分利用水電廠的水能資源三、聯(lián)合電力系統(tǒng)的優(yōu)越性P1

P212P1-2

電力系統(tǒng)的接線方式和電壓等級一、接線方式電網(wǎng)的結(jié)線方式，

按可靠性分

有備用、無備用

無備用：只能從一條線路取得電源，簡單經(jīng)濟，}

閉式網(wǎng)絡(luò)

有備用：

雙回線

G

閉式網(wǎng)絡(luò)：至少通過兩條線路從不同方向取得電源環(huán)形網(wǎng)絡(luò)兩端電源供電可靠性差

13

額定電壓-電器設(shè)備制造時所指定的電壓

額定電壓不同于運行電壓

電器設(shè)備的額定電壓都是在設(shè)計制造時指定

的，

決定了電器設(shè)備的結(jié)構(gòu)特性

規(guī)定額定電壓的目的要求工作狀態(tài)盡可能的接近于額定值

---當電器設(shè)備在額定值下工作時，具有最好的技術(shù)特性和經(jīng)濟效果。

---互換性，標準化生產(chǎn)二、電力系統(tǒng)的額定電壓14高壓設(shè)備的額定電壓

發(fā)電機、變壓器、用電設(shè)備的額定電壓之間，

有一個配合問題

理想情況運行電壓=額定電壓UN

實際上做不到，因為輸電線路上有電壓降，b點電壓比a點低。a

bUaUNUb15用電設(shè)備、發(fā)電機的額定電壓UN

網(wǎng)絡(luò)額定電壓為

（國家規(guī)定的UN

）6kV，10kV，35kV,

110kV,220kV,500kV等

線電壓

線路額定電壓=用電設(shè)備額定電壓=

網(wǎng)絡(luò)額定電壓

發(fā)電機的額定電壓=105%網(wǎng)絡(luò)額定電壓發(fā)電機的UN

比網(wǎng)絡(luò)的額定電壓高5%

6.3kV,

10.5kV16變壓器的額定電壓電能傳輸方向

一次繞組

電能流入變壓器二次繞組

電能流出變壓器

一次側(cè)相當于用電設(shè)備，二次側(cè)相當于發(fā)電機

降壓變壓器額定電壓：?一次側(cè)額定電壓=線路額定電壓?二次側(cè)額定電壓=110%（或105%）線路額定電壓

升壓變壓器額定電壓：?一次側(cè)額定電壓=發(fā)電機額定電壓?二次側(cè)額定電壓=

110%線路額定電壓17變壓器二次側(cè)的額定電壓

二次側(cè)相當于發(fā)電機，其額定電壓比線路的額

定電壓

高10%變壓器二次側(cè)等值電路為b點電壓比UN

高10%，才

能使a點電壓比UN

高5%帶額定負荷時，漏抗XT上的

電壓降為5%VN左右XT

a

b

UT18bXTUT變壓器的額定電壓比網(wǎng)絡(luò)的高10%，一部分降落在XT

上，另一部分在XL上。當這兩部分中有一個比較小時，選擇變壓器時，應(yīng)該選額定電壓比較小的變壓器。變壓器二次側(cè)的額定電壓a

XLZLD19變壓器二次側(cè)的額定電壓

為適應(yīng)特殊情況，一些變壓器二次側(cè)的額定電

壓比網(wǎng)絡(luò)的額定電壓高5%.1

直接接用戶2

短線接用戶3漏抗?。┛股系亩搪冯妷航担?%，一般情況

10.5%)20網(wǎng)絡(luò)、電力設(shè)備

額定電壓發(fā)電機

額定電壓變壓器額定電壓一次側(cè)二次側(cè)33.

153及3.153.15

及366.36及6.36.3及6.61010.510及10.510.5及1115.7515.75353538.5110110121220220242330330363500500500額定電壓等級（kV)21變壓器的分接頭

變壓器的分接頭在高壓側(cè)

以高壓繞組的額定電壓作基準，為100%，稱之為主抽

頭。

分接頭的額定電壓以百分值表示.表示分接頭電壓與主抽頭電壓的差值為主抽頭電壓的百分之幾.如10kV/3.3kV變壓器，+5%抽頭為10.5kV+2.5%抽頭為10.25kV-2.5%抽頭為9.75kV22變壓器的變比

額定變比：兩側(cè)額定電壓之比

實際變比：兩側(cè)實際工作抽頭的空載線電壓之比額定變比和匝數(shù)比

兩側(cè)繞組接法相同：

匝數(shù)比=空載線電壓之比

兩側(cè)繞組接法不同：差一個系數(shù)

3星/三角接法

采用空載線電壓之比，計算方便23例題1：各設(shè)備的額定電壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和電壓等級如下10kVT1

110kV

T2

10kV各設(shè)備的額定電壓為10.5kV10.5kV/121kV110kV

110kV/11kVGG24三、電網(wǎng)電壓等級的選擇輸電網(wǎng)和配電網(wǎng)

輸電網(wǎng)：大容量遠距離送電，由一、二級最高

電壓等級的電力線路組成足夠的可靠性，網(wǎng)狀

的，雙回，多回路送電，500kV，220kV

配電網(wǎng)：任務(wù)是分配電能，電壓較低0.4~35kV輻射狀運行，閉環(huán)設(shè)計，開環(huán)運行，運行簡單，對一類負荷要有備用25

在U一定的情況下，S的增大導(dǎo)致電流

I的增大

遠距離送電線路長，線路阻抗Z較大為保證電能質(zhì)量，線路上的電壓降應(yīng)滿足

所以對于一定的輸送容量和距離有一個適宜的網(wǎng)絡(luò)電壓等級三相輸電線路傳送的功率輸送容量電壓等級與系統(tǒng)規(guī)模（輸送容量和距離）有關(guān)

26電壓等級(kV)輸送容量(MVA)輸送距離(km)輸電5001000~1500150~850（跨?。?20100~500100~300（跨地區(qū)）高中壓

配電110(部分輸電)10~5050~100（跨縣市）352~1020~50100.2~26~20低壓配電380/220V（樓內(nèi)、農(nóng)電）電力線路電壓與輸送容量、距離的關(guān)系27四、電力系統(tǒng)中性點運行方式星形接線變壓器或發(fā)電機的中性點稱為電力系統(tǒng)的中性點

中性點運行方式:

直接接地

110kV及以上系統(tǒng)中，有利于絕緣

不接地

3~66kV系統(tǒng)，

絕緣要求提高，可靠性高，

經(jīng)消弧線圈接地：3~66kV系統(tǒng)減小接地點電流，使電弧易于自行熄滅，提高供電可靠性

過補償：流過故障點的感性電流大于容性電流i

Ua、、

欠補償：流過故障點的是容性電流

全補償：諧振，不允許

實踐中一般都采用過補償oc

xnUabb28a1-3課程內(nèi)容和特點內(nèi)容包括：

正常運行狀態(tài)

的分析和計算—穩(wěn)態(tài)

故障狀態(tài)的分析和計算

—暫態(tài)

穩(wěn)定性理論及分析計算

—暫態(tài)電力系統(tǒng)分析是專業(yè)課,又起到專業(yè)基

礎(chǔ)課的作用29特點1電力系統(tǒng)分析是專業(yè)課,又起到專業(yè)基礎(chǔ)課

的作用，學習時應(yīng)注意：

專業(yè)課與基礎(chǔ)課區(qū)別專業(yè)課聯(lián)系實際,比較麻煩,

分析問題從實

際出發(fā),有一些假設(shè),簡化、前提條件,應(yīng)注意典型情況的分析是否能推廣到一般情況

做題計算多、題多

數(shù)量級

基礎(chǔ)課到專業(yè)課有一個臺階，應(yīng)注意盡快

適應(yīng)30特點2電力系統(tǒng)為特殊對象

用功率描述

三相運行

計及其它兩相影響的單相等值電路31測出電壓、電流，有功功率，無功功率若用E和x表示，負荷變化時和測量結(jié)果一致說明等值電路能反映實際情況采用計及其它兩相影響的單相星形等值電路.jx

I[0]GPQAV.[0]負荷.EV32參考書目：

李