电力系统基础

电力系统基础第1页，课件共27页，创作于2023年2月第一章电力系统的基本概念1.1电力系统的组成

1.1.1电力系统定义：

由发电、变电、输电、配电、用电等设备和相应辅助设备、按规定的技术和经济要求组成的，将一次能源转换成电能并输送和分配到用户的一个统一系统。(2)组成：电力系统结线图举例第2页，课件共27页，创作于2023年2月第3页，课件共27页，创作于2023年2月第一章电力系统的基本概念1.1电力系统的组成

1.1.1电力系统(2)组成：

电力系统是由发电机、变压器、线路、负荷等4类设备组成的有机整体。其组成按照功能分3个层次：

电力网络：升压变压器+输电线路+降压变压器+配电线路

电力系统：发电机+电力网络+用电设备（用电负荷）

动力系统：电力系统+发电厂动力部分（一次能源转换设备）第4页，课件共27页，创作于2023年2月第一章电力系统的基本概念1.1电力系统的组成

1.1.1电力系统电力系统各元件的作用：发电机：一次能源→电能变压器：升高、降低电压→升压变压器、降压变压器线路：输送、分配电能→输、配、供用电设备：电能→其它形式能量供不同用户使用(4)电力系统各元件的表示：文字符号：

Generator、Transformer、PowerLine、PowerLoad

图形符号：第5页，课件共27页，创作于2023年2月第一章电力系统的基本概念1.1电力系统的组成

1.1.2电力网络作用：输送、变换、分配电能分类①按电压等级分类：低压电力网：0.38kV及以下中压电力网：3~10kV

高压电力网：35~220kV

超高压电力网：330~750kV

特高压电力网：1000kV及以上第6页，课件共27页，创作于2023年2月第一章电力系统的基本概念1.1电力系统的组成

1.1.2电力网络(2)分类

②按功能分类：输电网：远方电厂→升压→负荷中心（枢纽变电站）；电压等级高、输送容量大、输送距离长配电网：将电能从高压变电所分配给用户；电压等级低、输送容量小、输送距离短③按地域覆盖范围分类：区域电力网、地方电力网农村电力网、城市电力网(3)说明：①电力网的分类是一个相对概念。②不同电网的运行特性、分析方法不尽相同。第7页，课件共27页，创作于2023年2月第一章电力系统的基本概念1.2电力系统的额定电压和额定频率

1.2.1定义对电力系统及电力设备规定的正常工作电压和频率，称为额定电压和额定频率。当电气设备在此规定的电压和频率下运行时，将具有最好的技术性能和经济效果。1.2.2电力系统额定频率

电力系统不同位置（设备）的运行电压可能各不相同，但一个互联的系统将是一个运行频率

我国电力系统而定频率：工频，50Hz第8页，课件共27页，创作于2023年2月第一章电力系统的基本概念1.2电力系统的额定电压和额定频率

1.2.3电力系统的额定电压等级

(1)意义：为进行设备的成批、系列化生产及设备互换，必须规定额定电压标准——即规定的额定电压等级

(2)标准额定电压的分类及适用范围：

100V以下：蓄电池、安全照明

500V以下：一般工、民用电气设备

1000V以上：高压电气设备第9页，课件共27页，创作于2023年2月第一章电力系统的基本概念1.2电力系统的额定电压和额定频率

1.2.3额定电压等级

(3)我国电力系统电压等级低压：0.38kV

中压：3kV6kV10kV

13.8kV15.75kV18kV20kV

（大型发电机出口电压）高压：35kV(60kV)110kV(154kV)220kV

超高压：330kV500kV（±

500kV）750kV

特高压：1000kV±

800kV注意:①任何电气设备的额定电压必须是规定额定电压等级中的值②额定电压通常表示为三相系统的额定线电压例如:0.38kV为低压配电电压，其对应额定相电压为0.22kV(220V)第10页，课件共27页，创作于2023年2月第一章电力系统的基本概念1.2电力系统的额定电压和额定频率

1.2.4电气设备额定电压的配合(1)基本原则：①一般允许电气设备正常运行电压为额定电压的0.95~1.05

（电压偏移±5％），并尽量运行在额电压②线路电压损耗一般为10%(2)线路沿线电压的理想分布：第11页，课件共27页，创作于2023年2月第一章电力系统的基本概念1.2电力系统的额定电压和额定频率

1.2.4电气设备额定电压的配合

(3)各元件额定电压的配合

①电力线路、用电设备的额定电压：规定为系统额定电压，称为“网络额定电压”，表示为VN②发电机额定电压：VGNG总处于线路首端，规定VGN=1.05VN③变压器额定电压：VTNT之受电侧为一次侧，相当于用电设备；供电侧为二次侧，相当于电源设备。规定：一次侧额定电压为受电时绕组额定线电压；二次侧额定电压为空载时绕组额定线电压

——二次侧额定电压的规定，要考虑绕组电压损耗影响第12页，课件共27页，创作于2023年2月第一章电力系统的基本概念1.2电力系统的额定电压和额定频率

1.2.4电气设备额定电压的配合

(3)各元件额定电压的配合③变压器额定电压：VTN

升压变压器：一次侧：直接接于发电机，VTN(1)=1.05VN

二次侧：考虑带负荷运行时绕组漏抗电压损耗，VTN（2）≥1.05VN

小型变压器——VTN（2）=1.05VN

大、中型变压器——VTN（2）=1.10VN

降升压变压器：一次侧：线路末端，相当于用电设备VTN(1)=1.0VN

二次侧：与升压型变压器类似大、中型变压器——VTN（2）=1.10VN

小型变压器——VTN（2）=1.05VN第13页，课件共27页，创作于2023年2月第一章电力系统的基本概念1.2电力系统的额定电压和额定频率

1.2.4电气设备额定电压的配合——各元件额定电压的配合举例第14页，课件共27页，创作于2023年2月第一章电力系统的基本概念1.2电力系统的额定电压和额定频率

1.2.4电气设备额定电压的配合

(4)变压器分接头①为满足电力系统的调压要求，电力变压器的绕组设有若干个分接抽头———分接头，相应绕组的中心抽头称之为主抽头。②变压器绕组额定电压，指主轴头对应的绕组额定电压。③分接头位置用“%”示出，表示抽头偏离主抽头的额定电压％④分接头的设置：双绕组变压器——分接头设在高压侧三绕组变压器——分接头分别设在高压侧和中压侧

⑤分接头调节方式与个数:个数为奇数（含主抽头）

A)无载调压变压器：分接头数少，调整范围小一般6300kVA以下，3个：1.05VTNVTN0.95VTN

——

(1±5%)or8000kVA以上，5个：

1.05VTN1.025VTNVTN0.975VTN0.95VTN——(1±2×2.5%)B)有载调压变压器：分接头数多，调整范围大

——如：1±9×1.5%第15页，课件共27页，创作于2023年2月第一章电力系统的基本概念1.2电力系统的额定电压和额定频率

1.2.4电气设备额定电压的配合

(4)变压器分接头举例——SF31500/220±2×2.5%第16页，课件共27页，创作于2023年2月第一章电力系统的基本概念1.2电力系统的额定电压和额定频率

1.2.4电气设备额定电压的配合(4)变压器分接头⑥变压器变比

A)额定变比：kN=高压侧额定电压/低压侧额定电压

B)运行变比：k=高压侧分接头电压/低压侧额定电压

C)标么变比：k*=k/kN(or

：k*=k/kB——见2.6节)例：一台220/10kV升压型变压器，运行在+5％分接头则：kN=242kV/10.5kV；k=254kV/10.5kV；k*=1.05

一台220/10kV降压型变压器，运行在+5％分接头则：kN=220kV/11kV；k=231kV/11kV；k*=1.05⑦

变比与绕组匝数比的关系绕组接线组别为Y/Y：k＝W1/W2

绕组接线组别为Y/Δ

：第17页，课件共27页，创作于2023年2月第一章电力系统的基本概念1.2电力系统的额定电压和额定频率

1.2.4电气设备额定电压的配合

(5)网络平均额定电压

VN：5003302201103510630.38Vav：5253452301153710.56.33.150.4

变压器平均变比kav：变压器两侧网络平均额定电压之比例：SF31500/220±2×2.5%，升压型、降压型变压器一律为：kav=230/10.5(6)不同电压等级的适用范围：电压等级越高，输电容量越大，输送距离越长输电网：220kV及以上配电网：110kV及以下第18页，课件共27页，创作于2023年2月第一章电力系统的基本概念1.3对电力系统运行的基本要求1.3.1电力系统运行的基本特点

(1)电能不能大量存贮，产、送、配、用同时进行——“同时性”(2)受扰动后过渡过程非常短促——“瞬时性”(3)与国民经济、人民生活、社会稳定关系极为密切，供电的无计划（突然）中断带来的后果十分严重——“密切性”1.3.2对电力系统运行的基本要求(1)保证安全可靠供电→运行安全性/供电可靠性

(2)保证符合要求的电能质量(3)保证良好的经济性(4)合理利用一次能源、保护环境、保证电力和国民经济稳定、协调和可持续发展

第19页，课件共27页，创作于2023年2月第一章电力系统的基本概念1.4电力系统的接线方式1.4.1概述第20页，课件共27页，创作于2023年2月第一章电力系统的基本概念1.4.2无备用结线方式第21页，课件共27页，创作于2023年2月第一章电力系统的基本概念1.4电力系统的接线方式1.4.4应用注意（1）科学规划，综合、充分论证——技术经济比较（2）不同结线方式的应用范围不一样——多电压等级的实际电网结线复杂，是多种结线方式的综合运用第22页，课件共27页，创作于2023年2月第一章电力系统的基本概念1.5电力系统中性点运行方式简介(1)概念：星形接线的G、T中性点的接地方式——电力系统中性点运行方式。(2)方式:①中性点直接接地——也称为有效接地。中性点直接接地系统俗称为大接地电流系统②中性点非直接接地——也称为非有效接地。包括中性点不接地、消弧线圈接地、高阻抗接地中性点非直接接地系统俗称为小接地电流系统。第23页，课件共27页，创作于2023年2月第一章电力系统的基本概念1.5电力系统中性点运行方式简介(3)特点及适用范围：

①中性点直接接地：可以降低绝缘水平要求（分级绝缘）；不存在接地过电压(谐振过电压)问题；接地短路时有大短路电流——完善继电保护，以提高供电可靠性和安全稳定水平。②中性点非直接接地：绝缘水平要求高（全绝缘）；存在接地过电压问题（谐振过电压问题）；可提高供电可靠性；不要求完善的继电保护装置。

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