1、1电力系统稳态分析重庆大学电气工程学院电力系主讲老师 赵渊教授2课程简介n电力专业一门重要的专业基础课电力专业一门重要的专业基础课n先修课程先修课程:电路原理、电机学、电磁场，等电路原理、电机学、电磁场，等n“电力系统及其自动化电力系统及其自动化”方向方向后续专业课：后续专业课：电力系统故障分析、电力系统稳定分析电力系统故障分析、电力系统稳定分析、电力系统继电保护、电力系统规划、电力电力系统继电保护、电力系统规划、电力系统可靠性、发电厂电气部分、电力系统系统可靠性、发电厂电气部分、电力系统运行与控制、电力市场，等运行与控制、电力市场，等3课程内容n电力系统分析：电力系统分析：稳态分析、暂态分析
2、稳态分析、暂态分析q稳态稳态：电力系统正常的、相对静止的运行状态：电力系统正常的、相对静止的运行状态l发电功率与负荷功率相等发电功率与负荷功率相等l所有运行设备的电流、电压、频率、波形在允许范所有运行设备的电流、电压、频率、波形在允许范围围l所有发电机在负荷正常变动和小扰动时保持同步所有发电机在负荷正常变动和小扰动时保持同步q暂态暂态：从一种运行状态向另一种运行状态过渡：从一种运行状态向另一种运行状态过渡的过程。的过程。q本质区别本质区别：电力系统稳态中运行变量的变化特：电力系统稳态中运行变量的变化特性与时间无关，描述其特性的是性与时间无关，描述其特性的是代数方程代数方程；电；电力系统暂态中的
3、运行变量与时间有关，描述其力系统暂态中的运行变量与时间有关，描述其特性的是特性的是微分方程微分方程。4课程内容n稳态分析的主要内容：稳态分析的主要内容：q电力系统的基本知识（电力系统的基本知识（第一章）第一章）q电力系统各元件的特性和数学模型（电力系统各元件的特性和数学模型（第二章）第二章）q电力系统的正常运行状态的分析和计算电力系统的正常运行状态的分析和计算潮流潮流计算计算（第三、四章第三、四章）q电力系统的运行调节和优化（电力系统的运行调节和优化（第五、六章第五、六章）5课程特点n涉及电力系统正常运行状态下的各种计算、涉及电力系统正常运行状态下的各种计算、分析和优化控制分析和优化控制n理论
4、性强、计算多理论性强、计算多n内容随新理论、新技术的发展不断丰富、内容随新理论、新技术的发展不断丰富、充实充实6课程考试及答疑n平时成绩平时成绩 20 平时作业及课堂表现平时作业及课堂表现 出席情况出席情况 n答疑安排：答疑安排：q时间待定时间待定q地点待定地点待定n考试安排：考试安排：初步定在初步定在5月月19日（课程结束后日（课程结束后1周考试）。周考试）。7教材及参考资料n陈珩，陈珩，电力系统稳态分析电力系统稳态分析，中国电力出版社，中国电力出版社n华智明，华智明，电力系统稳态计算电力系统稳态计算，重庆大学出版社，重庆大学出版社n何仰赞等，何仰赞等，电力系统分析（上、下册）电力系统分析（
5、上、下册），华中理，华中理工大学出版社工大学出版社891011第一章 电力系统的基本概念n第一节 电力系统概述n第二节 我国电力工业和电力系统简介n第三节 电力系统运行应该满足的要求n第四节 电力系统的结线方式和电压等级n学时：学时：5n本章作业本章作业：电力系统稳态计算电力系统稳态计算25页：思考题页：思考题1-1、1-2、1-3、1-4、1-5、1-623页：习题页：习题1-112第一节 电力系统概述n电力系统的形成和发展电力系统的形成和发展n电力系统的组成电力系统的组成n电力系统的基本参量和结线图电力系统的基本参量和结线图 13第一节 电力系统概述n电力系统的形成和发展电力系统的形成和发
6、展q1831年年 电磁感应和电磁力定律的电磁感应和电磁力定律的发现奠定了发电机和电动发现奠定了发电机和电动机的理论基础。此后很快出现原始的交流发电机、直流发机的理论基础。此后很快出现原始的交流发电机、直流发电机和直流电动机。电机和直流电动机。q1882年年 第一次出现了第一次出现了高压输电高压输电（直流直流15002000V，57km，1.5kW）。）。q1885年年 在制成单相变压器的基础上，实现在制成单相变压器的基础上，实现单相交流输电单相交流输电。q1891年年 制成三相变压器和三相异步电动机的基础上，实现制成三相变压器和三相异步电动机的基础上，实现三相交流输电（三相交流输电（2.5kV
7、），形成近代电力系统的雏形。，形成近代电力系统的雏形。n 电力系统的发展经历了：电力系统的发展经历了：直流直流交流交流 单相单相三相三相 低压低压高压高压14第一节 电力系统概述n近代电力系统（超近代电力系统（超/特高压、远距离、大容量）特高压、远距离、大容量）q在输电电压、输送距离、输送功率等方面有了千百倍的增在输电电压、输送距离、输送功率等方面有了千百倍的增长长q在电源构成、负荷成分等方面也有很大的变化在电源构成、负荷成分等方面也有很大的变化q在运行管理上实现了高度自动化在运行管理上实现了高度自动化q当前世界上当前世界上交流交流输电线路的输电线路的输电电压输电电压已超过已超过1000kV，
8、输送输送距离已超过距离已超过1000km，输送功率已超过，输送功率已超过5000MW。个别跨国。个别跨国电力系统中发电设备的总容量则已超过电力系统中发电设备的总容量则已超过400GWq为解决交流输电同步发电机并联运行的稳定性问题，直流为解决交流输电同步发电机并联运行的稳定性问题，直流输电又得到应用，输电又得到应用，800kV，距离，距离1000km以上以上15第一节 电力系统概述n电力系统的组成电力系统的组成q 发电厂发电厂：生产电能的工厂生产电能的工厂，将其它各种形式的一次将其它各种形式的一次能源（煤、石油，天然气等的化学能、核能、水的势能源（煤、石油，天然气等的化学能、核能、水的势能、风能
9、、潮汐、地热、太阳能等）转换为电能。能、风能、潮汐、地热、太阳能等）转换为电能。16第一节 电力系统概述q升压变升压变：将发电机的机端电压升高到输电电压：将发电机的机端电压升高到输电电压q设置升压变的理由：设置升压变的理由：n减小远距离输电的损耗减小远距离输电的损耗n实现大容量输电实现大容量输电n由于运送一次能源与输送电能相比不经由于运送一次能源与输送电能相比不经济（铁路济（铁路4040和水运的和水运的1/31/3），发电厂，发电厂多建于能源基地，例如坑口火电厂；多建于能源基地，例如坑口火电厂；n由于发电机的设计、制造原因，发电机由于发电机的设计、制造原因，发电机机端额定电压一般小于机端额定电
10、压一般小于20kV20kV。17第一节 电力系统概述n输电网络输电网络：将发电厂生产的电能输送到配电系统：将发电厂生产的电能输送到配电系统q输电电压：与输电距离和输送功率有关输电电压：与输电距离和输送功率有关q输电方式：三相交流、高压直流输电方式：三相交流、高压直流18第一节 电力系统概述n配电网络配电网络：将高压电能逐级降压后分配给电：将高压电能逐级降压后分配给电力用户，在电力网中主要起分配电能作用的力用户，在电力网中主要起分配电能作用的网络就称为配电网络。网络就称为配电网络。q高压配电电压高压配电电压：35kV、63kV、110kVq中中压配电电压：压配电电压：10kV、6kVq低压配电电
11、压：低压配电电压：380V/220Vn电力用户电力用户：有消耗电能的设备，电力系统的：有消耗电能的设备，电力系统的服务对象服务对象 19第一节 电力系统概述n几个基本概念几个基本概念q电力系统：由生产、变换、输送、分配、消费电能的由生产、变换、输送、分配、消费电能的发电机、变压器、变换器、电力线路和各种用电设备发电机、变压器、变换器、电力线路和各种用电设备（一次设备）以及测量、保护、控制、通讯等智能装置（一次设备）以及测量、保护、控制、通讯等智能装置（二次设备）组成的统一整体。（二次设备）组成的统一整体。q电力网络：由变压器由变压器、变换器、变换器 、电力线路等变换、输、电力线路等变换、输送、
12、分配电能设备所组成的部分常称电力网络，即电力送、分配电能设备所组成的部分常称电力网络，即电力系统中除发电机和电力用户以外的部分。系统中除发电机和电力用户以外的部分。q动力系统：电力系统和动力部分的总和电力系统和动力部分的总和。其中，动力。其中，动力部分，包括火电厂的锅炉、汽轮机、热力网和用热设备；部分，包括火电厂的锅炉、汽轮机、热力网和用热设备；水电厂的水库、水轮机等；核电厂的核反应堆等。水电厂的水库、水轮机等；核电厂的核反应堆等。广义电力系统广义电力系统20Single Line Diagram21第一节 电力系统概述n三者的关系：三者的关系：22第一节 电力系统概述n电力系统的电力系统的基
13、本参量基本参量和和结线图结线图 q总装机容量总装机容量（有功功率）（有功功率）n电力系统中实际安装的发电机组额定有功功率电力系统中实际安装的发电机组额定有功功率的总和的总和n以千瓦（以千瓦（1kW=103W）、兆瓦（）、兆瓦（1MW=106 1MW0.1万千瓦万千瓦）、吉瓦（）、吉瓦（1GW=109W）为单位）为单位 q年发电量年发电量（电度量）：（电度量）：n系统中所有发电机组全年实际发出电能的总和系统中所有发电机组全年实际发出电能的总和n以兆瓦时（以兆瓦时（MWh）、吉瓦时（）、吉瓦时（GWh）、太瓦）、太瓦时（时（TWh）为单位）为单位23第一节 电力系统概述q最大负荷最大负荷（有功）（
14、有功）一般指规定时间内，如一天、一个月或一年内，一般指规定时间内，如一天、一个月或一年内，电力系统有功功率负荷的最大值，以千瓦、兆电力系统有功功率负荷的最大值，以千瓦、兆瓦、吉瓦为单位。瓦、吉瓦为单位。q额定频率额定频率：我国所有交流电力系统的额定频率为我国所有交流电力系统的额定频率为50Hz50Hz。国。国外存在额定频率为外存在额定频率为60Hz60Hz、25Hz25Hz的电力系统。的电力系统。q最高电压等级最高电压等级：电力系统中最高电压等级电力线路的额定电压，电力系统中最高电压等级电力线路的额定电压，以千伏（以千伏（kVkV）为单位）为单位24第一节 电力系统概述n地理结线图：显示电力系
15、统中各发电厂、显示电力系统中各发电厂、变电站的地理位置，电力线路的路径及其变电站的地理位置，电力线路的路径及其相互间的联结。相互间的联结。n电气结线图：显示系统中发电机、变压器、显示系统中发电机、变压器、母线、断路器、电力线路等主要电机、电母线、断路器、电力线路等主要电机、电器、线路之间的电气连接。器、线路之间的电气连接。25华中电网26第二节 我国电力工业及电力系统简介n我国电力工业概况我国电力工业概况n我国主要电力系统我国主要电力系统n我国电力工业发展前景我国电力工业发展前景27第二节 我国电力工业及电力系统简介n我国电力工业概况我国电力工业概况q18821882年年 英国商人开办的上海电
16、光公司所属的乍浦路电灯厂（英国商人开办的上海电光公司所属的乍浦路电灯厂（12kW12kW）q1911 1911 上海杨树浦电厂，上海杨树浦电厂，12.112.1万万kW(1924kW(1924年年)，远东第一发电厂，远东第一发电厂q19491949年年 全国发电装机容量全国发电装机容量185185万万kWkW，世界第，世界第2121位位q19871987年年 全国发电装机容量突破全国发电装机容量突破1 1亿亿kWkWq19951995年年3 3月月 全国发电装机容量达到全国发电装机容量达到2 2亿亿kWkWq19961996年年 装机容量和发电量跃居世界第装机容量和发电量跃居世界第2 2位位q
17、20002000年年4 4月月 全国发电装机容量突破全国发电装机容量突破 3 3亿亿kWkWq20042004年年5 5月全国发电装机容量突破月全国发电装机容量突破 4 4亿亿kWkWq20052005年年1212月月2727日全国发电装机容量突破日全国发电装机容量突破 5 5亿亿kWkWq20062006年底达到年底达到6220062200万千瓦，全国发电装机容量突破万千瓦，全国发电装机容量突破6 6亿千瓦亿千瓦q20072007年底突破年底突破7 7亿千瓦（亿千瓦（7132971329万千瓦）万千瓦）q20082008年底为年底为7.927.92亿千瓦亿千瓦q20092009年底为年底为8
18、.748.74亿千瓦亿千瓦q20102010年底为年底为9.629.62亿千瓦亿千瓦,同比增长同比增长10.07%10.07%（5 5年年均增长年年均增长13.22%13.22%）q20112011年底为年底为10.5610.56亿千瓦亿千瓦,新增容量新增容量90419041万千瓦万千瓦(连续连续6 6年超过年超过90009000万千瓦万千瓦)q20122012年底为年底为11.4411.44亿千瓦亿千瓦,新增容量新增容量80208020万千瓦万千瓦28三峡三峡 （长江，（长江，1820/22401820/2240万千瓦，世界第一）万千瓦，世界第一）n溪洛渡溪洛渡 （金沙江第（金沙江第3 3个
19、梯级电站，个梯级电站，12601260万千瓦，中国第二，万千瓦，中国第二，世界第三）世界第三）n白鹤滩白鹤滩 （金沙江第（金沙江第2 2个梯级电站，个梯级电站，12501250万千瓦）万千瓦）n乌东德乌东德 （金沙江第（金沙江第1 1个梯级电站，个梯级电站，760760万千瓦）万千瓦）n龙滩龙滩 （红水河，（红水河，630630万千瓦万千瓦 ）n向家坝向家坝 （金沙江第（金沙江第4 4个梯级电站，个梯级电站，600600万千瓦万千瓦 ）n二滩二滩 （雅砻江（雅砻江 ，330330万千瓦）万千瓦）n20042004年年9 9月月2626日，位于黄河上游的公伯峡水电站首台机组投日，位于黄河上游的公
20、伯峡水电站首台机组投产，使我国水电装机容量突破产，使我国水电装机容量突破1 1亿千瓦大关，处于世界第一亿千瓦大关，处于世界第一n20102010年年5 5月份，随着中国华能集团公司云南澜沧江小湾水电月份，随着中国华能集团公司云南澜沧江小湾水电站站4 4号机组建成投产，全国水电装机容量突破号机组建成投产，全国水电装机容量突破2 2亿千瓦；亿千瓦；n20112011年，全国水电装机容量达到年，全国水电装机容量达到2.32.3亿千瓦，居世界第一亿千瓦，居世界第一大型水电站建设大型水电站建设29电网建设电网建设n19721972年，我国第一条年，我国第一条330kV330kV刘天关线路将陕、甘、刘天关
21、线路将陕、甘、青电网互联形成西北电网青电网互联形成西北电网n19811981年底，我国第一项自行施工设计的年底，我国第一项自行施工设计的500kV500kV平武平武输变电工程建成投产。现在输变电工程建成投产。现在500kV500kV线路已构成我国线路已构成我国电网的骨干网络。电网的骨干网络。n 19901990年年 葛上线葛上线500kV500kV直流输电线路双极运行，直流输电线路双极运行，实现华中和华东两大区电网非同期联网，标志着实现华中和华东两大区电网非同期联网，标志着我国进入大电网、大机组、交直流超高压输电的我国进入大电网、大机组、交直流超高压输电的新阶段新阶段n除西北电网除西北电网33
22、0kV330kV外，其它跨省电网和山东电网已外，其它跨省电网和山东电网已建成建成500kV500kV主网架主网架30特高压输电n西北电网青海官亭至兰州东西北电网青海官亭至兰州东750750千伏输变电工程截至千伏输变电工程截至20062006年年9 9月月2626日零时已安全稳定运行一周年，按照日零时已安全稳定运行一周年，按照“十一五十一五”期间期间电网规划要求，西北电网将新增电网规划要求，西北电网将新增750kV750kV输电线路输电线路4900km4900km。n国家电网公司：晋东南至荆门特高压交流试验示范工程起国家电网公司：晋东南至荆门特高压交流试验示范工程起于山西长治，经河南南阳，南至湖
23、北荆门，跨越黄河、汉于山西长治，经河南南阳，南至湖北荆门，跨越黄河、汉江，全长约江，全长约653.8653.8千米，额定电压千米，额定电压1000kV1000kV，最高运行电压，最高运行电压1100kV1100kV，自然输送功率，自然输送功率500500万千瓦。万千瓦。0707年年5 5月月2121日，四川日，四川上海上海800800千伏特高压直流输电示范工程在上海奠基，额定千伏特高压直流输电示范工程在上海奠基，额定输送功率输送功率640640万千瓦，最大输送功率万千瓦，最大输送功率700700万千瓦。全长约万千瓦。全长约20002000公里，工程动态投资估算约公里，工程动态投资估算约1801
24、80亿元，计划于亿元，计划于20112011年建年建成投运。成投运。n南方电网公司：云南昭通南方电网公司：云南昭通广西桂林广西桂林广东惠东广东惠东1000kV1000kV交交流线路，全长流线路，全长1200km1200km，输电能力，输电能力400400500500万千瓦；云南万千瓦；云南广东广东800kV800kV直流线路，全长直流线路，全长1600km1600km，输电容量，输电容量500500万千瓦万千瓦31第二节 我国电力工业及电力系统简介n我国电力工业概况（经济发展，电力先行）我国电力工业概况（经济发展，电力先行）q目前基本上进入目前基本上进入大电网、大电厂、大机组、特高电大电网、大
25、电厂、大机组、特高电压输电、高度自动化压输电、高度自动化的新时代；每年增长超过的新时代；每年增长超过10%10%（20072007年装机容量同比增长年装机容量同比增长14.36%），但仍），但仍面临面临缺电缺电，能源强度高（单位产值消耗的能源高，能源，能源强度高（单位产值消耗的能源高，能源利用率低）；基于绿色可再生能源的分布式发电和利用率低）；基于绿色可再生能源的分布式发电和智能电网是今后的发展方向智能电网是今后的发展方向32第二节 我国电力工业及电力系统简介n今后我国发展电力工业的方针：今后我国发展电力工业的方针：q继续发展燃煤火电厂（煤炭世界第三），并提高这类电厂继续发展燃煤火电厂（煤炭世
26、界第三），并提高这类电厂的效率。（的效率。（环保问题环保问题）q加速水力资源的勘察和水电厂建设（水能资源世界第一）。加速水力资源的勘察和水电厂建设（水能资源世界第一）。（生态问题生态问题）q加紧建设高压输电线路和电力系统。（资金、占地问题加紧建设高压输电线路和电力系统。（资金、占地问题)q及早掌握核能发电技术，以创造条件建设更多核能发电厂。及早掌握核能发电技术，以创造条件建设更多核能发电厂。（安全问题，必由之路）（安全问题，必由之路）q因地制宜，利用其它再生能源发电。（依赖技术进步）因地制宜，利用其它再生能源发电。（依赖技术进步）2012年中国陆上风电新增装机容量年中国陆上风电新增装机容量15
27、90万千瓦，占全球新万千瓦，占全球新增容量三分之一以上增容量三分之一以上，33第二节 我国电力工业及电力系统简介n我国主要的电力系统我国主要的电力系统 2011年12月9日，青藏联网工程正式投入试运行，结束了西藏电网长期孤网运行的历史，实现了除台湾之外的全国电网互联。2009年6月30日，亚洲第一、世界第二的超高压、大长度、大容量琼州海峡500kV跨海联网工程正式投运，结束了海南电力孤岛的历史。34第二节 我国电力工业及电力系统简介n我国电网组成我国电网组成q国家电网公司国家电网公司：东北电网公东北电网公司、华北电网公司、华东电网司、华北电网公司、华东电网公司、华中电网公司（含重庆、公司、华中
28、电网公司（含重庆、四川、湖北、河南、湖南、江四川、湖北、河南、湖南、江西西）、西北电网公司、西藏电）、西北电网公司、西藏电力有限公司（国网公司控股）力有限公司（国网公司控股）q南方电网公司南方电网公司：由广东、广由广东、广西、云南、贵州、海南五个省西、云南、贵州、海南五个省级电力公司组成。级电力公司组成。35电网主网架示意图 36第二节 我国电力工业及电力系统简介n我国的主要发电公司我国的主要发电公司q五大发电集团五大发电集团：中国华能集团公司、中国大唐集：中国华能集团公司、中国大唐集团公司、中国华电集团公司、中国国电集团公司、团公司、中国华电集团公司、中国国电集团公司、中国电力投资集团公司。
29、中国电力投资集团公司。q四小豪门四小豪门：华润电力、国华电力、国投电力、中：华润电力、国华电力、国投电力、中广核广核37第三节 电力系统运行应满足的要求n电力系统运行的电力系统运行的特点特点n对电力系统运行的对电力系统运行的基本要求基本要求n单一电力系统的联合单一电力系统的联合38第三节 电力系统运行应满足的要求 n电力系统运行的特点电力系统运行的特点 q与国民经济关系密切与国民经济关系密切q电能一般不能电能一般不能大量大量储存储存q生产、输送、消费电能各环节所组成的统一整生产、输送、消费电能各环节所组成的统一整体不可分割体不可分割q电力系统的暂态过程非常短促电力系统的暂态过程非常短促q对电能
30、质量的要求严格对电能质量的要求严格n电能质量的指标：电能质量的指标：电压、频率和波形电压、频率和波形 39第三节 电力系统运行应满足的要求 n对电力系统运行的基本要求对电力系统运行的基本要求：可靠、优质、经济可靠、优质、经济q保证可靠地持续供电保证可靠地持续供电（可靠可靠）按对供电可靠性的要求按对供电可靠性的要求，将负荷分为三级：n一级负荷：一级负荷：对这一级负荷中断供电，将造成人身事故，设备损坏，使生产秩序长期不能恢复，人民生活发生混乱等。需保证不间断供电、独立的双电源。n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、使人民生活受到影响。对这一级负荷，需要具体论证是否需要独立的双
31、电源。n三级负荷：三级负荷：所有不属于第一、二级的负荷，如工厂的附属车间、小城镇等。在不增加备用设备的情况下，尽量保证可靠性。n特殊重要负荷：特殊重要负荷：要求绝对可靠地不间断供电。40 2003年8月14日北美大停电 美加大停电的的经验教训。41美加大停电美加大停电n时间：时间：20032003年年8 8月月1414日日n事件：美国东北部和加拿大东部联合电网停电事件：美国东北部和加拿大东部联合电网停电 n影响范围：美国中西部和东北部大部分地区，以影响范围：美国中西部和东北部大部分地区，以及加拿大安大略省，影响人口约及加拿大安大略省，影响人口约50005000万，停电负万，停电负荷约荷约618
32、06180万万kWkWn停电损失停电损失 ：美国：美国 40-10040-100亿美元亿美元 ，加拿大，加拿大2323亿加亿加元元 n内在原因内在原因 ：美加电网缺乏统一规划：美加电网缺乏统一规划 ；电力市场；电力市场的唯利性可能导致牺牲可靠性来换取经济利益的唯利性可能导致牺牲可靠性来换取经济利益 n教训：必须强调统一规划、科学规划教训：必须强调统一规划、科学规划20032003年重庆电网最大年重庆电网最大负荷负荷435 435 万万kWkW（20112011年年11881188万万kW kW）42第三节 电力系统运行应满足的要求q良好的电能质量（良好的电能质量（优质优质）n电压质量电压质量：
33、以电压偏移电压偏移（）是否超过给定值来衡量。允许电压偏移对35kV及以上的电压等级为额定值的5%，10kV及以下电压级为7%。n频率质量频率质量：频率质量：以频率偏移频率偏移（f-fN）是否超过给定值来衡量。我国的额定频率（工频）为50Hz，正常运行时允许的偏移为0.20.5 Hz。n波形质量波形质量：以正弦波形畸变率正弦波形畸变率是否超过给定值来衡量。NNUUU)(43第三节 电力系统运行应满足的要求q波形畸变率波形畸变率：正弦波形畸变率 我国规定，610kV的系统，正弦波形畸变率不超过4%，380V系统，不超过5。221niUU44第三节 电力系统运行应满足的要求q保证电力系统运行的经济性
34、（经济）保证电力系统运行的经济性（经济）n一次能源耗量：一次能源耗量：例如煤耗率煤耗率（每生产1度电所消耗的标准煤重）。标准煤：每kg含热量为29.31MJ的煤。n线损率：线损率：电网中损耗的电能与向电力网络供应电能的百分比。n厂用电率：厂用电率：每生产1度电能发电厂内部生产设备所消耗的电能 n变电站的站用电变电站的站用电%1001WW45第三节 电力系统运行应满足的要求n电力系统运行的几个技术指标电力系统运行的几个技术指标：q发电设备利用率发电设备利用率（或发电设备平均利用小时数）：发电设备全年所发电能与发电设备容量之比。q负荷率负荷率：全年平均负荷与最大负荷的百分比。q电压合格率电压合格率
35、：系统中所有电压监视点定时测得的合格电压次数与全部测量次数的百分比。q频率合格率频率合格率：系统频率合格的时间长度与全年时间长度的百分比。46第三节 电力系统运行应满足的要求n互联系统的优点互联系统的优点：q大大提高供电的大大提高供电的可靠性可靠性，减少事故备用容量，减少事故备用容量q可更合理地利用系统中各种类型的发电厂，从可更合理地利用系统中各种类型的发电厂，从而而提高运行的经济性提高运行的经济性q由于个别负荷在系统总负荷中所占比重的减小，由于个别负荷在系统总负荷中所占比重的减小，其波动对系统其波动对系统电能质量电能质量的影响也将减小的影响也将减小q联合电力系统容量很大，个别机组的开停甚至联
36、合电力系统容量很大，个别机组的开停甚至故障，对系统的影响将减小，从而可采用大容故障，对系统的影响将减小，从而可采用大容量、高效率的机组量、高效率的机组47第四节 电力系统的结线方式和电压等级n典型结线方式典型结线方式n电力系统的电力系统的额定电压额定电压n电力系统电力系统中性点的运行方式中性点的运行方式48第四节 电力系统的结线方式和电压等级n典型结线方式典型结线方式q按可靠性分为按可靠性分为无备用无备用和和有备用有备用两类两类q无备用结线：无备用结线：n单回路放射式单回路放射式n单回路干线式单回路干线式n单回路链式单回路链式q有备用结线有备用结线n双回路放射式、干线式、链式双回路放射式、干线
37、式、链式n环网环网n双端供电网络双端供电网络49第四节 电力系统的结线方式和电压等级n特点特点：q每一个负荷都只能沿唯一的路径获取电能每一个负荷都只能沿唯一的路径获取电能q简单、经济、运行方便简单、经济、运行方便q缺点是供电可靠性差缺点是供电可靠性差 图图1-161-1650第四节 电力系统的结线方式和电压等级n特点特点：供电可靠性高，电压质量高，但可能不够经济，环供电可靠性高，电压质量高，但可能不够经济，环网的调度复杂。网的调度复杂。图图1-171-1751第四节 电力系统的结线方式和电压等级n开式网络开式网络和和闭式网络闭式网络q开式网络：开式网络：n负荷只能从一个方向获取电能的网络。如负
38、荷只能从一个方向获取电能的网络。如放放射式、干线式、链式网络射式、干线式、链式网络。n辐射型网络、树状网络辐射型网络、树状网络q闭式网络：闭式网络：负荷能从两个及两个以上不同的方向获取负荷能从两个及两个以上不同的方向获取电能的网络。如电能的网络。如环网、双端供电网络环网、双端供电网络。n结线方式的选择：结线方式的选择：技术经济分析技术经济分析52第四节 电力系统的结线方式和电压等级n电力系统的电力系统的额定电压额定电压（Rated Voltage）q额定电压：国家标准规定的标准电压额定电压：国家标准规定的标准电压 q为什么要规定额定电压？为什么要规定额定电压？n对应一定的对应一定的输送功率输送
39、功率和和输送距离输送距离有一最合理有一最合理的的线路电压线路电压n生产的系列性、标准化和互换性的要求生产的系列性、标准化和互换性的要求q电气设备均按照额定电压设计，运行在额电气设备均按照额定电压设计，运行在额定电压时具有最好的技术经济性定电压时具有最好的技术经济性53第四节 电力系统的结线方式和电压等级54第四节 电力系统的结线方式和电压等级n同一电压等级下各电气设备所处同一电压等级下各电气设备所处电压电压不一致，不一致，存在存在电压电压配合问题配合问题 原因：沿功率输送方向，存在电压降落原因：沿功率输送方向，存在电压降落q用电设备用电设备UNq电力线路电力线路ULNq发电机发电机 UGNq变
40、压器变压器 UTN nominal voltage generator line transformer 55第四节 电力系统的结线方式和电压等级n电力线路电力线路的额定电压的额定电压56第四节 电力系统的结线方式和电压等级n电力线路电力线路的额定电压的额定电压q线路的额定电压同级用电设备的额定电线路的额定电压同级用电设备的额定电压压q称为称为网络的额定电压网络的额定电压或或系统的额定电压系统的额定电压 n发电机发电机的额定电压的额定电压q发电机一般接在线路始端，考虑到沿线的发电机一般接在线路始端，考虑到沿线的电压降落，取电压降落，取UGN105%UN57第四节 电力系统的结线方式和电压等级n
41、变压器变压器的额定电压：的额定电压：q变压器一、二次绕组的规定变压器一、二次绕组的规定n一次绕组：接受功率一侧的绕组，一次绕组：接受功率一侧的绕组，受电端，相当于用受电端，相当于用电设备电设备 n二次绕组：输出功率一侧的绕组，二次绕组：输出功率一侧的绕组，送电端送电端，相当于发相当于发电机电机 q注意注意：n变压器一、二次绕组与高、低压绕组的区别变压器一、二次绕组与高、低压绕组的区别n功率的接受和输出是针对变压器外部而言功率的接受和输出是针对变压器外部而言 58第四节 电力系统的结线方式和电压等级n变压器的额定电压变压器的额定电压59第四节 电力系统的结线方式和电压等级n变压器的额定电压变压器
42、的额定电压q一次绕组额定电压一次绕组额定电压n一次侧是受电端，相当于一次侧是受电端，相当于用电设备用电设备nUTN-1UN（同级电网的额定电压）（同级电网的额定电压）q二次绕组额定电压二次绕组额定电压n二次侧是送电端，相当于二次侧是送电端，相当于发电机发电机n二次绕组的额定电压规定为主抽头的二次绕组的额定电压规定为主抽头的空载电压空载电压，当负载时，变压器内部的电压降落约为当负载时，变压器内部的电压降落约为5%nUTN-2110%UN（比同级电网的额定电压高（比同级电网的额定电压高10%）60第四节 电力系统的结线方式和电压等级n特殊情况：q当变压器直接和发电机相联时，一次侧额定电当变压器直接
43、和发电机相联时，一次侧额定电压压UTN-1 105%UNq当当变压器漏抗较小变压器漏抗较小（小容量变压器，短路电压（小容量变压器，短路电压百分数百分数 容性电流，最为常用的补容性电流，最为常用的补偿方式偿方式n欠补偿欠补偿：感性电流：感性电流 容性电流容性电流n全补偿全补偿：感性电流：感性电流=容性电流容性电流77第四节 电力系统的结线方式和电压等级n低压配电系统（低压配电系统（220V/380V）的接地方式：）的接地方式：q一般将配电变压器中性点接地（称为工作接地），同时一般将配电变压器中性点接地（称为工作接地），同时将电气设备外壳接地（称为保护接地）。将电气设备外壳接地（称为保护接地）。q
44、一般分为一般分为TN、TT、IT 系统等系统等。n第一个字母表示电源接地点对地的关系，T 表示直接接地，I 表示不接地或通过阻抗接地n第二个字母表示电气设备的外露可导电部分与地关系，其中T 表示与电源接地点无连接的单独直接接地，N 表示直接与电源系统接地点或与该点引出的导体连接。n根据中性线与保护线是否合并的情况，TN 系统又分为TN-S、TN-C 及TN-C-S 系统78本章小结n电力系统的定义、基本参量、结线图电力系统的定义、基本参量、结线图n对电力系统运行的基本要求对电力系统运行的基本要求n互联电力系统的优越性互联电力系统的优越性n衡量电能质量的三个指标衡量电能质量的三个指标n电力系统的接线方式电力系统的接线方式n电力系统额定电压的规定电力系统额定电压的规定n电力系统中性点运行方式及其特点和适用电力系统中性点运行方式及其特点和适用电压等级电压等级
