1、电力系统分析电力系统分析第第1章章 电力系统的基本概念电力系统的基本概念电力系统的组成电力系统的组成1.1电力系统的额定频率与电压电力系统的额定频率与电压1.2电力系统的基本要求电力系统的基本要求1.3电力系统的接线方式电力系统的接线方式1.4电力系统分析课程的内容电力系统分析课程的内容1.51.1 电力系统的组成电力系统的组成能能 源源发发 电电 输输 配配 电电 电力系统电力系统 1 能源能源:1.1 电力系统的组成电力系统的组成能提供能量的自然资源。能提供能量的自然资源。包括化石燃料包括化石燃料(煤、石油、天然气煤、石油、天然气)、光能、风能、水能、海洋能光能、风能、水能、海洋能。一次能
2、源一次能源 从自然界直接取得的能源。如从自然界直接取得的能源。如 煤、石油、天然气、水等。煤、石油、天然气、水等。二次能源二次能源 一次能源经过加工转换后获得一次能源经过加工转换后获得 的能源。电能是二次能源。的能源。电能是二次能源。按照按照能源来源能源来源按照能源按照能源循环方式循环方式可再生能源：可持续利用的能源。可再生能源：可持续利用的能源。如风能、太阳能、水能、如风能、太阳能、水能、潮汐等潮汐等非可再生能源：经过亿万年形成的短期内无法非可再生能源：经过亿万年形成的短期内无法 恢复的能源，如煤、石油、天然恢复的能源，如煤、石油、天然 气等。气等。(1)将自然能转换为电能的过程将自然能转换
3、为电能的过程便于便于输送输送控制：便于实现生产过程自动化控制：便于实现生产过程自动化电能是一种优良的能量形式电能是一种优良的能量形式转换转换水水 能能化学能化学能核核 能能电电能能机械能机械能光光 能能热热 能能1.1 电力系统的组成电力系统的组成 2 发电发电1.1 电力系统的组成电力系统的组成(2)用于发电的一次能源用于发电的一次能源常规能源：煤炭、石油、天然气、常规能源：煤炭、石油、天然气、水力、水力、核电核电新能源：风力、太阳能、潮汐、地热新能源：风力、太阳能、潮汐、地热(3)发电厂类型发电厂类型火力发电厂、水力发电厂、核电厂、火力发电厂、水力发电厂、核电厂、风电场、光伏电站、潮汐发电
4、厂风电场、光伏电站、潮汐发电厂1.1 电力系统的组成电力系统的组成 3 输变电输变电(1)输配电输配电电力传输线路电力传输线路:如杆塔如杆塔、架空线架空线、电缆电缆(2)变电变电变电所变电所枢纽变电所枢纽变电所:500kV/220kV一次变电所一次变电所:220kV/60kV二次变电所二次变电所:60kV/10kV终端终端 变电所变电所:10kV/0.38kV在电能传输过程中在电能传输过程中,起到改变电压等级的作用起到改变电压等级的作用1.1 电力系统的组成电力系统的组成 4 电力系统的组成电力系统的组成水库锅炉锅炉锅炉锅炉MM110kV220kV110kV110kV11kV35kV380/2
5、20V6kV380/220V热力网动力系统、电力系统与电力网示意图动力系统、电力系统与电力网示意图 电力系统电力系统动力系统动力系统电力网电力网1.1 电力系统的组成电力系统的组成U动力系统、电力系统与电力网示意图动力系统、电力系统与电力网示意图发电机发电机降压变降压变升压变升压变输电线输电线负荷负荷D水库水库水轮机水轮机水电厂水电厂变电所变电所变电所变电所发电机发电机升压变升压变锅炉锅炉汽轮机汽轮机火电厂火电厂变电所变电所输输电电线线电力系统电力系统动力系统动力系统电力网电力网1.1 电力系统的组成电力系统的组成(1)电力系统电力系统 由发电厂、输电线、配电系统及负荷组成。由发电厂、输电线、
6、配电系统及负荷组成。(2)动力系统动力系统 电力系统再包括火电厂的锅炉、汽轮机、电力系统再包括火电厂的锅炉、汽轮机、供热管道和热用户，水电供热管道和热用户，水电 厂的水轮机和水库厂的水轮机和水库等动力部分。等动力部分。(3)电力网电力网 由变压器、电力线路等变换、输送、由变压器、电力线路等变换、输送、分配分配电能设备所组成。电力系统去掉发电厂和负荷电能设备所组成。电力系统去掉发电厂和负荷,就是电力网就是电力网.1.2 电力系统的额定频率与电压电力系统的额定频率与电压电力系统电力系统 的的额定频率额定频率电力系统电力系统 的的额定电压额定电压 1 电力系统的额定频率电力系统的额定频率:额定频率额
7、定频率工业频率（工频），我国工业频率（工频），我国 交流交流 电力系统的额定功率为电力系统的额定功率为50Hz。中国、欧洲中国、欧洲 50Hz 美国、加拿大美国、加拿大 60Hz 日本日本东部东部 50Hz、西部、西部 60Hz 1.2 电力系统的额定频率与电压电力系统的额定频率与电压1.2 电力系统的额定频率与电压电力系统的额定频率与电压 2 电力系统的额定电压电力系统的额定电压:(1)电压等级的确定电压等级的确定 输送功率和输送距离决定一个合理的输送功率和输送距离决定一个合理的 电压等级电压等级.用电设备制造的规范性和系列性决定用电设备制造的规范性和系列性决定 电压等级不易过多电压等级不易
8、过多.传输距离传输距离 传输功率与等级电压传输功率与等级电压传输距离传输距离 传输功率与等级电压传输功率与等级电压1.2 电力系统的额定频率与电压电力系统的额定频率与电压(2).额定电压额定电压用电设备额定电压用电设备额定电压=系统额定电压系统额定电压UNl电力线路额定电压电力线路额定电压=系统额定电压系统额定电压UN l同步发电机额定电压同步发电机额定电压=1.05 UN变压器额定电压变压器额定电压一次绕组等于一次绕组等于发电机额定电压（升压变压器）发电机额定电压（升压变压器）电力系统额定电压（降压变压器）电力系统额定电压（降压变压器）二次绕组高于二次绕组高于系统额定电压系统额定电压5%（U
9、k%7%或或 厂用变压器厂用变压器）系统额定电压系统额定电压10%1.2 电力系统的额定频率与电压电力系统的额定频率与电压+5%，254kV+2.5%，248kV主抽头，242kV2.5%，236kV5%，230kV10.5kV231kV，+5%225.5kV，+2.5%220kV，主抽头214.5kV，2.5%209kV，5%11kV升压变压器分接头升压变压器分接头降压变压器分接头降压变压器分接头以变压以变压器为例器为例(3)电力线路的平均额定电压电力线路的平均额定电压1.2 电力系统的额定频率与电压电力系统的额定频率与电压(4)变压器的变比变压器的变比NNNavUUUU05.121.1变压
10、器额定变比变压器额定变比:变压器一变压器一、二次额定电压之比二次额定电压之比;变压器实际变比变压器实际变比:变压器高压侧分接头的额定电变压器高压侧分接头的额定电 压与二次绕组额定电压之比压与二次绕组额定电压之比;变压器平均额定电压之比变压器平均额定电压之比:变压器所连接的系统变压器所连接的系统 平均额定电压之比平均额定电压之比.1.3 电力系统运行的基本要求电力系统运行的基本要求电力系统电力系统 的的运行特点运行特点电力系统电力系统 的的运行要求运行要求电力系统电力系统 的的发展状况发展状况1.3 电力系统运行的基本要求电力系统运行的基本要求(1)电能不能大量存储电能不能大量存储,发、输、配、
11、用同发、输、配、用同 时进行；时进行；(2)过渡过程十分短暂；过渡过程十分短暂；故障传播速度快、影响面大；故障传播速度快、影响面大；(3)电能与生产、生活关系密切；电能与生产、生活关系密切；1.电力系统运行的特点电力系统运行的特点1.3 电力系统运行的基本要求电力系统运行的基本要求2.电力系统运行的基本要求电力系统运行的基本要求(1)保证供电可靠；保证供电可靠；一级负荷：对这一级负荷中断供电，将造成人身事故，一级负荷：对这一级负荷中断供电，将造成人身事故，经经 济严重损失，人民生活发生混乱。济严重损失，人民生活发生混乱。两个独立的电源供电，并且采用备用电源两个独立的电源供电，并且采用备用电源
12、自动投入方式自动投入方式二级负荷二级负荷:对这一级负荷中断供电，将造成大量减产，对这一级负荷中断供电，将造成大量减产，人民生活受影响。人民生活受影响。两个独立的电源供电，备用电源手动投入方式两个独立的电源供电，备用电源手动投入方式三级负荷三级负荷:所有不属于一、二级的负荷。所有不属于一、二级的负荷。可由一个电源供电可由一个电源供电1.3 电力系统运行的基本要求电力系统运行的基本要求(2)保证良好的电能质量；电压保证良好的电能质量；电压;频率频率;波形波形电压偏电压偏移量移量5%5%U UN N 35Kv7%7%U UN N 10Kv-10%U-10%UN N +5%U+5%UN N 偏远地区偏
13、远地区 频率频率 50Hz 允许偏移量允许偏移量(0.20.5)Hz 波形波形 畸变率畸变率5%(3)提高电力系统运行经济性；提高电力系统运行经济性；(4)尽可能减少对生态环境的有害影响尽可能减少对生态环境的有害影响.洁净能源和高洁净能源和高效能源的使用效能源的使用减少排放量减少排放量1.3 电力系统运行的基本要求电力系统运行的基本要求3.电力系统的发展状况电力系统的发展状况现代社会中最重要、最庞杂的系统工程之一。以现代社会中最重要、最庞杂的系统工程之一。以 交流为主干，直流输电为辅的交直流混合系统。交流为主干，直流输电为辅的交直流混合系统。两大电网公司两大电网公司 国家电网公司（华东、华北、
14、东北、华中、西北）国家电网公司（华东、华北、东北、华中、西北）南方电网公司（广东、广西、海南、云南、贵州）南方电网公司（广东、广西、海南、云南、贵州）五大发电公司五大发电公司 中国国电、中国电力投资集团、华能、大唐、中国国电、中国电力投资集团、华能、大唐、中国华电中国华电22050100150200250300350 21世纪前世纪前20 年，平均每年需要新增装年，平均每年需要新增装机机3000万万kW左右。这样到左右。这样到2020年，年，全国装机容量达到全国装机容量达到8亿亿kW左右，人均左右，人均0.6 kW 2050年我国人均产值（年我国人均产值（GDP）将达到）将达到当时的中等发达国
15、家水平，估计人均当时的中等发达国家水平，估计人均用电量将达用电量将达6000kWh，全国发电装机，全国发电装机将达将达18亿亿kW 1.3 电力系统运行的基本要求电力系统运行的基本要求4.电力系统的发展状况电力系统的发展状况目目标标1.4 电力系统的接线方式电力系统的接线方式无备用无备用方式方式无备用无备用方式方式1.4 电力系统的接线方式电力系统的接线方式1.无备用方式无备用方式(a)放射式网络放射式网络(b)干线式网络干线式网络(c)树状网络树状网络优点：简单、经济、运行方便优点：简单、经济、运行方便缺点：供电可靠性差缺点：供电可靠性差适用范围：二级负荷适用范围：二级负荷1.4 电力系统的
16、接线方式电力系统的接线方式1.有备用方式有备用方式(双电源双电源)(a)单电源环网单电源环网a123(b)多电源环网多电源环网(c)双端电源供电双端电源供电优点：供电可靠性和电压质量高优点：供电可靠性和电压质量高缺点：不经济缺点：不经济适用范围：电压等级较高或重要的负荷适用范围：电压等级较高或重要的负荷1.5 电力系统分析的主要内容电力系统分析的主要内容1.5 电力系统分析的主要内容电力系统分析的主要内容1.基础知识基础知识各元件的等值电路和参数计算；各元件的等值电路和参数计算；电力系统基本概念；电力系统基本概念；各元件的等值电路和参数计算；各元件的等值电路和参数计算；1.5 电力系统分析的主
17、要内容电力系统分析的主要内容2.暂态分析暂态分析三相短路的过渡过程及计算三相短路的过渡过程及计算（恒定电源，实际系统）；（恒定电源，实际系统）；不对称故障计算不对称故障计算对称分量法、序阻抗、序网络；对称分量法、序阻抗、序网络；1.5 电力系统分析的主要内容电力系统分析的主要内容3.稳态分析稳态分析潮流计算；潮流计算；无功平衡与电压调整无功平衡与电压调整；有功平衡与频率调整有功平衡与频率调整经济运行经济运行1.5 电力系统分析的主要内容电力系统分析的主要内容4.稳态性分析稳态性分析稳定的基本概念；稳定的基本概念；暂态稳定；暂态稳定；静态稳定；静态稳定；提高稳定性的措施提高稳定性的措施总总 结结1.电力系统的组成电力系统的组成:电力系统电力系统;动力系统动力系统;电力网电力网2.电力系统的额定电压和额定频率电力系统的额定电压和额定频率:*电力系统设备额定电压的规定电力系统设备额定电压的规定 *衡量电能质量的指标衡量电能质量的指标3.电力系统运行的基本要求电力系统运行的基本要求4.电力系统的接线方式电力系统的接线方式:无备用无备用;有备用有备用5.电力系统分析课程的主要内容电力系统分析课程的主要内容
