电力系统分析孟祥萍PPT课件1章

1、电力系统分析电力系统分析电力系统分析电力系统分析电力系统分析电力系统分析性质：性质：电力系统分析是电气工程及其自动化电力系统分析是电气工程及其自动化专业的专业的必修课程必修课程，是电力系统及其自动化方，是电力系统及其自动化方向的向的主干专业课程主干专业课程。电力系统分析电力系统分析目的：目的：通过本课程的学习通过本课程的学习对电力系统有全面的了解，并为后续专业课对电力系统有全面的了解，并为后续专业课奠定必要的基础；奠定必要的基础；深入了解电力系统各元件的特性，数学模型深入了解电力系统各元件的特性，数学模型和相互关系，为进一步掌握和研究电力系统和相互关系，为进一步掌握和研究电力系统分析和运行问题

2、提供良好的基础；分析和运行问题提供良好的基础；掌握电力系统分析的基本原理和方法，培养掌握电力系统分析的基本原理和方法，培养在电力系统方面的工程计算能力及分析和解在电力系统方面的工程计算能力及分析和解决问题的能力。决问题的能力。电力系统分析电力系统分析 先修课程先修课程： 电路、电机拖动等。电路、电机拖动等。 后续课程：后续课程： 电力系统自动化、电力系统继电保护、电力电力系统自动化、电力系统继电保护、电力系统微机保护等系统微机保护等 。电力系统分析电力系统分析 教学活动教学活动应当是学生在教师引导下应当是学生在教师引导下主动主动探索知探索知识的过程，而不是学生在教师的识的过程，而不是学生在教师

3、的“灌输灌输”下被下被动地动地“记住记住”某些知识的过程。某些知识的过程。 考试考试70%，平时平时30%。电力系统分析电力系统分析本章提示本章提示1.1电力系统的组成和特点电力系统的组成和特点1.2电力系统的电压等级和规定电力系统的电压等级和规定1.3电力系统的接线方式电力系统的接线方式1.4电力线路的结构电力线路的结构小结小结电力系统分析电力系统分析l电力系统、动力系统、电力网的基本概念；l发电机、变压器额定电压的确定；l架空线路的结构，架空线路导线型号的表示法。电力系统分析电力系统分析1.1.1 1.1.1 电力系统的组成电力系统的组成1.1.2 1.1.2 电力系统运行应满足的基本要求

4、电力系统运行应满足的基本要求电力系统分析电力系统分析 能源的分类能源的分类： 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、天然气、水力等炭、石油、天然气、水力等 二次能源二次能源：由一次能源转换而成：由一次能源转换而成 如：电能如：电能电力系统分析电力系统分析电能的转换与传输电能的转换与传输：发发 电电 厂：厂： 把其他形式的能量转换成电能把其他形式的能量转换成电能变变 压压 器：器： 改变电压等级改变电压等级输电线路：输电线路： 输送电能输送电能用电设备：用电设备： 把电能转换成适合用户需要的其他形式把电能转换成适合用户需要的其他形式 的能量的能量电力系统

5、分析电力系统分析 基本概念：基本概念： 1 1、电力系统、电力系统 2 2、电力网、电力网 3 3、动力系统、动力系统电力系统分析电力系统分析电力网电力网电力系统电力系统动力系统动力系统动力部分动力部分负荷负荷发电机发电机图图1.11.1动力系统、电力系统和电力网的示意图动力系统、电力系统和电力网的示意图 电力系统分析电力系统分析 电力系统：电力系统：把这些生产、输送、分配和消费电能的各把这些生产、输送、分配和消费电能的各种电气设备连接在一起而组成的整体称为电力系统，种电气设备连接在一起而组成的整体称为电力系统， 它包括从发电、变电、输电、配电直到用电这样一个它包括从发电、变电、输电、配电直到

6、用电这样一个全过程。全过程。 动力系统动力系统: : 电力系统加上发电厂的动力部分，就称为电力系统加上发电厂的动力部分，就称为动力系统。动力系统。 火电厂的动力部分包括汽轮机、锅炉、供热管道和热用火电厂的动力部分包括汽轮机、锅炉、供热管道和热用户，水电厂的动力部分包括水库和水轮机，核电厂的动力部户，水电厂的动力部分包括水库和水轮机，核电厂的动力部分包括反应堆和汽轮机。分包括反应堆和汽轮机。 电力网：电力网：电力系统中输送和分配电能的部分称为电力网，电力系统中输送和分配电能的部分称为电力网，它包括升、降压变压器和各种电压的输电线路。它包括升、降压变压器和各种电压的输电线路。 可见，电力系统是动力

7、系统的一部分，可见，电力系统是动力系统的一部分， 电力网又是电力系统的一部分电力网又是电力系统的一部分。电力系统分析电力系统分析 1 1、电力系统的特点、电力系统的特点 （1 1）电能与国民经济各部门及人民日常生活关系密切）电能与国民经济各部门及人民日常生活关系密切 1.1.2 电力系统运行应满足的基本要求电力系统运行应满足的基本要求（2 2）电能不能大量储存）电能不能大量储存 （3 3）电力系统暂态过程非常短暂）电力系统暂态过程非常短暂电力系统分析电力系统分析 （1 1）保证安全可靠的供电）保证安全可靠的供电 （2 2）保证良好的电能质量）保证良好的电能质量 （3 3）保证电力系统运行的经济

8、性）保证电力系统运行的经济性电力系统分析电力系统分析 第一级负荷： 对这一级负荷中断供电将会造成人身事故、设备损坏、对这一级负荷中断供电将会造成人身事故、设备损坏、 大量废品，导致生产秩序长期不能恢复，市政生活混乱。大量废品，导致生产秩序长期不能恢复，市政生活混乱。 第二级负荷： 对这一级负荷中断供电将造成大量减产，影响人民生活对这一级负荷中断供电将造成大量减产，影响人民生活。 第三级负荷： 不属于第一、第二级，停电影响不大的其他负荷。不属于第一、第二级，停电影响不大的其他负荷。电力系统分析电力系统分析 1）频率 fN = 50 0.2 Hz 2) 电压 偏移不超过 0.1 UN 3）波形电力

9、系统分析电力系统分析 1）煤耗： 发电厂生产发电厂生产1 KWh 1 KWh 电能所消耗的标准煤量。电能所消耗的标准煤量。(3) (3) 保证电力系统运行的经济性保证电力系统运行的经济性 2）网损率： 电力网中损耗的电量占向电力网供电量的百分电力网中损耗的电量占向电力网供电量的百分 比。比。 3）厂用电率： 发电厂自用电量占发电量的百分比。发电厂自用电量占发电量的百分比。电力系统分析电力系统分析1.2.1 1.2.1 电力系统的额定电压电力系统的额定电压1.2.2 1.2.2 电力网电压等级的选择电力网电压等级的选择电力系统分析电力系统分析电力系统分析电力系统分析 电力线路的额定电压和用电设备

10、的额定电电力线路的额定电压和用电设备的额定电压相等，这一电压即称为电网的额定电压。压相等，这一电压即称为电网的额定电压。 我国的网络额定电压有：我国的网络额定电压有： 3KV、 6KV 、 10KV 、 35KV 、 110KV 、220KV 、 330KV、 500KV 电力系统分析电力系统分析 发电机的额定电压比电网的额定电压高5%。UN1.05UN1.0UN1.05UN0.95UN电力系统分析电力系统分析 一次绕组：一次绕组： 1.0U1.0UN N 变压器一次绕组直接与发电机联接时，变压器一次绕组直接与发电机联接时，1.05U1.05UN N 二次绕组：二次绕组： 1.1U1.1UN

11、N 内阻抗小于内阻抗小于7.57.5的小型变压器和供电距离很短的变的小型变压器和供电距离很短的变压器，压器，1.05U1.05UN N电力系统分析电力系统分析图图1.2 例例1.1的附图的附图解：发电机解：发电机G G的额定电压为的额定电压为10.5KV10.5KV。 变压器变压器T1:T1:低压侧额定电压为低压侧额定电压为10.5KV,10.5KV,高压侧额定电压为高压侧额定电压为242KV242KV； 变压器变压器T2:T2:高压侧额定电压为高压侧额定电压为220KV220KV，中压侧额定电压为，中压侧额定电压为121KV 121KV ，低，低 压侧额定电压为压侧额定电压为38.5KV38

12、.5KV； 变压器变压器T3:T3:高压侧额定电压为高压侧额定电压为110KV,110KV,低压侧额定电压为低压侧额定电压为11KV11KV； 变压器变压器T4:T4:高压侧额定电压为高压侧额定电压为35KV35KV，低压侧额定电压为，低压侧额定电压为6.6KV6.6KV； 变压器变压器T5:T5:高压侧额定电压为高压侧额定电压为10.5KV,10.5KV,低压侧额定电压为低压侧额定电压为3.15KV3.15KV。电力系统分析电力系统分析讨论：讨论： 前提：输电距离前提：输电距离 L L 一定一定 输送功率输送功率 P P 一定一定P+jQL电力系统分析电力系统分析电压等级高电压等级高 优点优

13、点： 因为因为 所以，所以， 导线截面小，节省有色金属导线截面小，节省有色金属 功率损耗、电能损耗减少功率损耗、电能损耗减少 缺点：缺点： 绝缘要求高，网络投资增加绝缘要求高，网络投资增加cos3UIP IURIP2电力系统分析电力系统分析额定电压额定电压（KV）输送容量（输送容量（MW）输送距离输送距离（Km）适用地区适用地区0.380.1以下以下0.6以下以下低压动力与三相照明低压动力与三相照明 30.11.013高压电动机高压电动机 60.11.2415发电机电压、高压电动机发电机电压、高压电动机100.22.0620配电线路、高压电机配电线路、高压电机352.0102050县级输电网、

14、用户配电网县级输电网、用户配电网110105050150地区级输电网、用户配电网地区级输电网、用户配电网220100500100300省、区级输电网省、区级输电网3302001000200600省、区级输电网、联合系统输电网省、区级输电网、联合系统输电网50010001500150850省、区级输电网、联合系统输电网省、区级输电网、联合系统输电网75020002500500以上以上联合系统输电网联合系统输电网表表1.2 1.2 各级电压架空线路与输送容量、输送距离的关系各级电压架空线路与输送容量、输送距离的关系 电力系统分析电力系统分析1.3.11.3.1 电力系统接线图电力系统接线图1.3.

15、2 1.3.2 电力系统的接线方式电力系统的接线方式电力系统分析电力系统分析 图中较详地表示出图中较详地表示出电力系统各主要元电力系统各主要元件之间的电气联系，件之间的电气联系，但不能反映各发电但不能反映各发电厂、变电所的相对厂、变电所的相对地理位置。地理位置。1.3.1电力系统接线图电力系统接线图 电力系统分析电力系统分析 图中各发电厂、变电所相对地理位置和线路图中各发电厂、变电所相对地理位置和线路路径都按一定比例画出，但各主要元件较详细的路径都按一定比例画出，但各主要元件较详细的电气联系却难以表示。电气联系却难以表示。1.3.1电力系统接线图电力系统接线图 电力系统分析电力系统分析 1 1

16、、按供电可靠性分类、按供电可靠性分类 （1 1）无备用接线）无备用接线 任何一个变电站（用户）都只能从一条线路取得电能任何一个变电站（用户）都只能从一条线路取得电能的电力网络。的电力网络。 有单回路放射式、干线式、链式。有单回路放射式、干线式、链式。无备用接线无备用接线 有备用接线有备用接线电力系统分析电力系统分析优点：优点：结线简单、投资少、运行维护方便；结线简单、投资少、运行维护方便； 缺点：缺点：供电可靠性较低，当干线式、链式线路长时，末供电可靠性较低，当干线式、链式线路长时，末 端电压可能偏低。端电压可能偏低。单回路放射式单回路干线式单回路链式无备用接线无备用接线电力系统分析电力系统分

17、析 任何一个变电站（用户）可以从两条及两条以上任何一个变电站（用户）可以从两条及两条以上的线路取得电能的电力网络。的线路取得电能的电力网络。 有有: : 双回路放射式、干线式、链式，环形供电网双回路放射式、干线式、链式，环形供电网络和两端供电网络。络和两端供电网络。 电力系统分析电力系统分析 优点：优点：结线简单，运行方便，供电可靠性和电压质结线简单，运行方便，供电可靠性和电压质量高。量高。 缺点：缺点：设备投资大。设备投资大。双回路放射式双回路干线式双回路链式电力系统分析电力系统分析 优点：优点： 供电可靠性高，投资供电可靠性高，投资少。少。 缺点：缺点： 运行调度复杂；开环运行调度复杂；开

18、环运行时，某些线路可运行时，某些线路可能过负荷、某些负荷能过负荷、某些负荷点电压质量不能满足点电压质量不能满足要求。要求。环形供电网环形供电网电力系统分析电力系统分析 优点：优点： 供电可靠性高，供电可靠性高，投资少。投资少。 缺点：缺点： 运行调度复杂。运行调度复杂。电力系统分析电力系统分析 （1 1）开式网络）开式网络 凡变电站（用户）只能从一个方向取得电能的网络，凡变电站（用户）只能从一个方向取得电能的网络，叫做开式网络。叫做开式网络。 有单、双回路放射式、干线式和链式。有单、双回路放射式、干线式和链式。 （2 2）闭式网络）闭式网络 凡变电站（用户）可以从两个或两个以上的方向取得凡变电

19、站（用户）可以从两个或两个以上的方向取得 电能的网络，叫做闭式网络。电能的网络，叫做闭式网络。 有环形网络、两端供电网络。有环形网络、两端供电网络。电力系统分析电力系统分析 对电力网络接线方式的选择，要考虑以下几个方面：对电力网络接线方式的选择，要考虑以下几个方面： （1 1）必须保证用户供电的可靠性；）必须保证用户供电的可靠性； （2 2）必须能灵活的适应各种可能的运行方式；）必须能灵活的适应各种可能的运行方式； （3 3）应力求节约设备材料，减少投资与运行费用；）应力求节约设备材料，减少投资与运行费用； （4 4）应保证在各种运行方式下运行人员能安全的操作。）应保证在各种运行方式下运行人员

20、能安全的操作。电力系统分析电力系统分析1.4.1 架空线路的结构架空线路的结构1.4.2 电缆线路的结构电缆线路的结构电力系统分析电力系统分析1.4.1 架空线路的结构架空线路的结构 架空线路由架空线路由导导线、避雷线线、避雷线（又称（又称架空地线）、杆塔、架空地线）、杆塔、绝缘子和金具绝缘子和金具等元等元件组成，如图件组成，如图1.61.6所示。所示。 图图1.6架空线路架空线路 电力系统分析电力系统分析（1 1）作用：传导电流，输送电能）作用：传导电流，输送电能1.4.1 架空线路的结构架空线路的结构（2 2）常用材料：铜、铝、钢、铝合金）常用材料：铜、铝、钢、铝合金（3 3）结构：单股导

21、线、单金属多股绞线、钢芯铝绞线、扩径导）结构：单股导线、单金属多股绞线、钢芯铝绞线、扩径导线、空心导线、分裂导线线、空心导线、分裂导线 （4 4）型号）型号: LJ35 : LJ35 铝绞线铝绞线 LGJ185 LGJ185 钢芯铝绞线钢芯铝绞线 LGJQ300 LGJQ300 轻型钢芯铝绞线轻型钢芯铝绞线 LGJJ400 LGJJ400 加强型钢芯铝绞线加强型钢芯铝绞线钢芯铝绞线广泛用于钢芯铝绞线广泛用于35KV35KV及以上电压线路及以上电压线路 为防止电晕和减小线路感抗，为防止电晕和减小线路感抗，220KV220KV以上线路常采用扩径导以上线路常采用扩径导线、空心导线、分裂导线线、空心导

22、线、分裂导线电力系统分析电力系统分析1.4.1 架空线路的结构架空线路的结构图图1.7 导线的断面图导线的断面图 电力系统分析电力系统分析（1 1）作用）作用 保护导线不受直接保护导线不受直接雷击雷击（2 2）结构）结构 架设在杆塔顶部架设在杆塔顶部 常采用钢绞线、铝常采用钢绞线、铝包钢线包钢线1.4.1 架空线路的结构架空线路的结构电力系统分析电力系统分析 （1 1）作用）作用 支持导线和避雷线，并使之保持一定的安全支持导线和避雷线，并使之保持一定的安全距离距离 1.4.1 架空线路的结构架空线路的结构（2 2）分类）分类 1 1）按所用材料分类）按所用材料分类 木杆、铁塔、钢筋混凝土杆木杆

23、、铁塔、钢筋混凝土杆 2 2）按用途分类）按用途分类 直线杆塔、耐张杆塔、转角杆塔、直线杆塔、耐张杆塔、转角杆塔、 终端杆塔、换位杆塔终端杆塔、换位杆塔电力系统分析电力系统分析图图1.8 架空线路的一个耐张段架空线路的一个耐张段1.4.1 架空线路的结构架空线路的结构电力系统分析电力系统分析（2 2）分类）分类 针式绝缘子针式绝缘子 悬式绝缘子悬式绝缘子 瓷横担等瓷横担等1.4.1 1.4.1 架空线路的结构架空线路的结构（1 1）作用）作用 使导线与杆塔间使导线与杆塔间 保持绝缘保持绝缘电力系统分析电力系统分析针式绝缘子针式绝缘子 用于电压不超过用于电压不超过35KV35KV线路上线路上1.4.1 架空线路的结构架空线路的结构图图1.101.10绝缘子绝缘子 悬式绝缘子悬式绝缘子 用于电压为用于电压为35KV35KV及以上及以上 线路上线路上瓷横担瓷横担 用于用于35KV35KV及以下线路上及以下线路上电力系统分析电力系统分析（1 1）作用）作用 起悬挂、耐张、固定、防震、连接等作用起悬挂、耐张、固定、防震、连接等作用1.4.1 架空线路的结构架空线路的结构（2 2）分类）分类 悬垂线夹、耐张线夹、接续金具、防震金具悬垂线夹、耐张线夹、接续金具、防震金具电力系统分析电力系统分析1 1、导体、导体2 2、绝缘层、绝缘