第01章 电力系统的基本概念

电

力

系

统

分

析主讲教师：周苏荃1第一章电力系统的基本概念21-1电力系统概述一、电力系统的组成

发电、输电、配电、用电设备连成的整体变压器--线路

l

l母线

母线负荷

接线图发电机调相机电动机电力网

----变压器、输电线路单线图=GM3

电力网

----变压器、输电线路

电力系统---电力网

+发电机和负荷

动力系统---电力系统+原动机(汽轮机、水轮机）动力系统电力系统和电力网原动机发电机

升压变压器输电线路

降压变压器

负荷G电力网电力系统动力系统4气轮发电机和变压器5输电线路6输电线路—4分裂导线7二、电力系统的特点及运行应满足的基本要求电力生产的特点

生产输送分配和消费同时进行

暂态过程快，大量采用自动化设备

与国民经济人民生活密切相关8对电力生产要求1

安全可靠供电根据供电可靠性要求，将负荷分为三级

一级负荷：中断供电将造成人身事故，设备损

坏，人民生活混乱，不允许停电，必须保证不

间断供电

二级负荷：中断供电将造成减产，人民生活受

到影响，如有可能，也要保证不间断供电

三级负荷：工厂的附属车间，小城镇，停电影

响不大92保证良好的电能质量

频率f=50Hz偏移±0.2~0.5Hz

电压U偏移±5%(35kV及以上电压等级）

偏移±7%(10kV及以下电压等级）

波形畸变率

不超过5%

.(各次谐波有效值

平方和的方根值对基波有效值的百分比)电压和频率不符合要求，会造成减产，影响用电设备安全，

甚至影响整个系统的安全

频率决定于系统中的有功功率平衡

电压取决于系统中的无功功率平衡在很低的频率或电压下运行，系统有崩溃的危险103保证系统运行的经济性电能生产规模大，消耗的能源占国民经济能源消耗的比重高，所以降低发电成本，减少输送损耗意义重大

采用高效节能的发电设备

合理调度各发电厂所承担的负荷

优化网络结构，合理发展电网11

提高电力系统供电的可靠性多个电厂同时发生故障的概率小

减少系统备用容量的比重各子系统的备用容量是可通用的

可采用高效率的大容量机组个别机组开停、故障对系统影响小

可减少总负荷的峰值不同地区用电负荷间生产、生活、时差不同

可充分利用水电厂的水能资源三、联合电力系统的优越性P1

P212P1-2

电力系统的接线方式和电压等级一、接线方式电网的结线方式，

按可靠性分

有备用、无备用

无备用：只能从一条线路取得电源，简单经济，}

闭式网络

有备用：

双回线

G

闭式网络：至少通过两条线路从不同方向取得电源环形网络两端电源供电可靠性差

13

额定电压-电器设备制造时所指定的电压

额定电压不同于运行电压

电器设备的额定电压都是在设计制造时指定

的，

决定了电器设备的结构特性

规定额定电压的目的要求工作状态尽可能的接近于额定值

---当电器设备在额定值下工作时，具有最好的技术特性和经济效果。

---互换性，标准化生产二、电力系统的额定电压14高压设备的额定电压

发电机、变压器、用电设备的额定电压之间，

有一个配合问题

理想情况运行电压=额定电压UN

实际上做不到，因为输电线路上有电压降，b点电压比a点低。a

bUaUNUb15用电设备、发电机的额定电压UN

网络额定电压为

（国家规定的UN

）6kV，10kV，35kV,

110kV,220kV,500kV等

线电压

线路额定电压=用电设备额定电压=

网络额定电压

发电机的额定电压=105%网络额定电压发电机的UN

比网络的额定电压高5%

6.3kV,

10.5kV16变压器的额定电压电能传输方向

一次绕组

电能流入变压器二次绕组

电能流出变压器

一次侧相当于用电设备，二次侧相当于发电机

降压变压器额定电压：•一次侧额定电压=线路额定电压•二次侧额定电压=110%（或105%）线路额定电压

升压变压器额定电压：•一次侧额定电压=发电机额定电压•二次侧额定电压=

110%线路额定电压17变压器二次侧的额定电压

二次侧相当于发电机，其额定电压比线路的额

定电压

高10%变压器二次侧等值电路为b点电压比UN

高10%，才

能使a点电压比UN

高5%带额定负荷时，漏抗XT上的

电压降为5%VN左右XT

a

b

UT18bXTUT变压器的额定电压比网络的高10%，一部分降落在XT

上，另一部分在XL上。当这两部分中有一个比较小时，选择变压器时，应该选额定电压比较小的变压器。变压器二次侧的额定电压a

XLZLD19变压器二次侧的额定电压

为适应特殊情况，一些变压器二次侧的额定电

压比网络的额定电压高5%.1

直接接用户2

短线接用户3漏抗小（漏抗上的短路电压降＜7%，一般情况

10.5%)20网络、电力设备

额定电压发电机

额定电压变压器额定电压一次侧二次侧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额定电压等级（kV)21变压器的分接头

变压器的分接头在高压侧

以高压绕组的额定电压作基准，为100%，称之为主抽

头。

分接头的额定电压以百分值表示.表示分接头电压与主抽头电压的差值为主抽头电压的百分之几.如10kV/3.3kV变压器，+5%抽头为10.5kV+2.5%抽头为10.25kV-2.5%抽头为9.75kV22变压器的变比

额定变比：两侧额定电压之比

实际变比：两侧实际工作抽头的空载线电压之比额定变比和匝数比

两侧绕组接法相同：

匝数比=空载线电压之比

两侧绕组接法不同：差一个系数

3星/三角接法

采用空载线电压之比，计算方便23例题1：各设备的额定电压系统结构和电压等级如下10kVT1

110kV

T2

10kV各设备的额定电压为10.5kV10.5kV/121kV110kV

110kV/11kVGG24三、电网电压等级的选择输电网和配电网

输电网：大容量远距离送电，由一、二级最高

电压等级的电力线路组成足够的可靠性，网状

的，双回，多回路送电，500kV，220kV

配电网：任务是分配电能，电压较低0.4~35kV辐射状运行，闭环设计，开环运行，运行简单，对一类负荷要有备用25

在U一定的情况下，S的增大导致电流

I的增大

远距离送电线路长，线路阻抗Z较大为保证电能质量，线路上的电压降应满足

所以对于一定的输送容量和距离有一个适宜的网络电压等级三相输电线路传送的功率输送容量电压等级与系统规模（输送容量和距离）有关

26电压等级(kV)输送容量(MVA)输送距离(km)输电5001000~1500150~850（跨省）220100~500100~300（跨地区）高中压

配电110(部分输电)10~5050~100（跨县市）352~1020~50100.2~26~20低压配电380/220V（楼内、农电）电力线路电压与输送容量、距离的关系27四、电力系统中性点运行方式星形接线变压器或发电机的中性点称为电力系统的中性点

中性点运行方式:

直接接地

110kV及以上系统中，有利于绝缘

不接地

3~66kV系统，

绝缘要求提高，可靠性高，

经消弧线圈接地：3~66kV系统减小接地点电流，使电弧易于自行熄灭，提高供电可靠性

过补偿：流过故障点的感性电流大于容性电流i

Ua、、

欠补偿：流过故障点的是容性电流

全补偿：谐振，不允许

实践中一般都采用过补偿oc

xnUabb28a1-3课程内容和特点内容包括：

正常运行状态

的分析和计算—稳态

故障状态的分析和计算

—暂态

稳定性理论及分析计算

—暂态电力系统分析是专业课,又起到专业基

础课的作用29特点1电力系统分析是专业课,又起到专业基础课

的作用，学习时应注意：

专业课与基础课区别专业课联系实际,比较麻烦,

分析问题从实

际出发,有一些假设,简化、前提条件,应注意典型情况的分析是否能推广到一般情况

做题计算多、题多

数量级

基础课到专业课有一个台阶，应注意尽快

适应30特点2电力系统为特殊对象

用功率描述

三相运行

计及其它两相影响的单相等值电路31测出电压、电流，有功功率，无功功率若用E和x表示，负荷变化时和测量结果一致说明等值电路能反映实际情况采用计及其它两相影响的单相星形等值电路.jx

I[0]GPQAV.[0]负荷.EV32参考书目：

李