第一章 电力系统的基本概念
合集下载
何仰赞《电力系统分析》考研复习笔记
何仰赞《电力系统分析》考研复习笔记电力系统分析笔记第一章电力系统的基本概念教学目的：1.了解电力系统基本概念及我国电力工业的发展现状2.熟悉电力系统运行的特点及基本要求3.明确电力系统分析这门课程的特点及学习方法教学内容：1.电力系统的构成、结线方式、电压等级2.电力系统的基本特征3.电力系统运行的基本要求4.简要介绍我国电力系统的发展现状5.电力系统分析课程的内容及研究工具一.什么是电力系统电力系统是一类能量系统，是电能的生产、输送及消费的整体。
一次能源：煤、天然气、太阳能、风能、石油、潮汐二次能源：电能电能生产：将一次能源转化为二次能源课下思考：可持续发展和清洁能源的含义各是什么提问：1、电能输送是交流输电还是直流输电？（1）交流输电提高电压等级，降低损耗（2）交流发电机的容量可以做得很大2、交流输电最基本的要求是什么？（1）波形（2）幅值（大小）（3）频率（4）相位1、电压等级（幅值大小）①线路压降：始端到末端：10%；因为用电设备允许的电压波动是±5%，所以接在始端的设备，电压最高不会超过5%；接在末端的设备最低不会低于-5%；②发电机：在线路始端比线路额定电压高5%；3kv的线路发电机电压为3.15kv。
③变压器：一次侧：相当于用电设备接在线路上，应与线路额定电压相同；二次侧：相当于电源，比线路电压高5%或10%（3）一般来说：110kv以下的电压等级以3倍为级差：10kv 35kv 110kv优点：可靠性、电气质量高缺点：不够经济（3）变压器（电能质量传输不可或缺的环节）基本功能：变换电压高低；因为功率是守恒的，因此改变了电流的大小。
变压器与发电机有中性点，因此就存在一个中性点接地方式。
①中性点接地方式包括：直接接地，不接地中性点不接地方式虽然单相接地电流不大，但非接地相电压却升高为相电压的3倍。
直接接地方式供电可靠性低，一旦发生单相接地构成回路，电抗很小，短路电流很大，切除短路。
电力系统分析期末重点复习newer
例：
变电所运 算负荷SB
发电厂运算 功率SC
S B S LD
1 1 ST 1 S0T 1 ( j QCAB j QCBC ) 2 2
1 S C S G S P S T 2 S 0T 2 ( j QCBC ) 2
变压器T2的二次侧供 电距离较短，可不考 U2N=1.1×110=121（kV ） 虑线路上的电压损失
变压器T1的变比为：10.5/121kV
变压器T2的额定电压：U1N=110（kV） U2N=1.05×6=6.3（kV）
变压器T2的变比为：110/6.3kV
二.电力系统的负荷
1、电力负荷的分级及其对供电的要求
和三类负荷。电力系统供电的可靠性，就是要保证一级负荷在 任何情况下都不停电，二级负荷尽量不停电，三级负荷可以停 电。 2．保证良好的电能质量。
保证系统的电压、频率、波形在允许的范围内变动。
电压偏移：一般不超过用电设备额定电压的±5%。 频率偏移：一般不超过±0.2Hz。 3．为用户提供充足的电能。
SB IB 3U B
2 UB UB ZB 3I B S B
近似计算法
在实际计算中，总是希望基准电压等于（或接近于）该电压级 的额定电压。考虑到电力系统中同一电压等级的各元件额定电 压也不同，取该电压级的平均额定电压Uav。将变压器的变比 用其两侧网络的平均额定电压之比来代替，称近似计算法。 采用近似计算法后，各段的基准电压即为该段网络的Uav， 不需再计算。 必需注意：采用近似法时，各元件的额定电压一律采用该元件所 在段网络的平均额定电压代替，只有电抗器除外。
2 变压器的功率损耗
阻抗支路中的功率损耗（变动损耗）
S
电力系统分析基础
第一章 电力系统的基本概念一、电力系统简介电力系统的主要元件有发电机、变压器、电力线路和用户的用电设备等。
发电机生产电能，输电线路输送、分配电能，用户使用电能，升压变压器把低电压变为高电压，便于网络传输。
降压变压器将高电压变为低电压，便于用户使用。
这样一个生产电能、输送电能和分配电能、使用电能连接起来的整体称为为电力系统。
二、电力系统运行特点和对电力系统的基本要求1.电力系统的运行特点（1）电能生产、运输、分配及使用的同时性。
（2）电能生产与国民经济和人民生活的密切相关性。
（3）电力系统过渡过程的短暂性。
2.对电力系统的基本要求电力系统根本任务是保证安全、可靠、优质的供电，并最大限度的满足用户电能需求。
因而对电力系统的可靠性有如下要求： （1）尽量满足用户需求。
（2）保证安全可靠的供电。
（3）保证良好的电能质量。
（4）提高系统运行的经济性。
三、电力系统的额定电压1.输电线路的额定电压一般要求线路首端电压比线路额定电压高5%，用电设备的端电压允许偏差为±5%。
线路的平均额定电压等于电力线路首端和末端所连接电气设备额定电压的平均值。
2.发电机的额定电压发电机在线路首端，故其额定电压比线路额定电压高5%。
即：n Gn U U 05.1= 式中： Gn U ——发电机额定电压；n U ——线路额定电压； 3.变压器额定电压变压器一次侧接受电能相当于线路末端，故其额定电压等于线路额定电压；二次侧输出电能相当于线路首端，线路首端电压比线路额定电压高5%，又因变压器带负荷运行时，变压器内部绕组产生电压降，大阻抗变压器这部分电压损耗约为额定电压的5%，因而将大中容量的变压器的二次侧电压再提高5%,即比线路额定电压高10%。
四、电力系统负荷1.负荷按物理性质分为有功负荷和无功负荷。
2.根据对供电可靠性要求分为：一级负荷，二级负荷，三级负荷。
3.负荷曲线是在一段时间内表示负荷随时间变化的规律的曲线。
电力系统概念概要
13.80 15.75 18.0 20.0 22.0 24.0
35 60 110 220 330 500 -
3.15 及 3.3 6.3 及 6.6 10.5 及 11.0
38.5 66 121 242 363 550 -
电气设备 最高电压
/kV 3.6 7.2 12
24
40.5 72.5 126 252 363 550 800
⑶ 三类负荷：指不属于第一类、第二类的其它负荷。对这类负荷中断供 电，造成的损失不大。因此，对三类负荷的供电无特殊要求。
二、电力系统负荷曲线的基本概念及其分类
❖ 电力系统负荷曲线 ❖ 分类：
按时间分类： 日负荷曲线：
日平均负荷曲线 日负荷持续曲线 三、电力系统日负荷曲线 最小负荷 最大负荷 基荷、峰荷、腰荷
1. 低于3kV系统的额定电压
低于3kV交流三相/单相电力系统额定电压和电气设备 额定电压
电力系统额 定电压/kV
发电机 额定电 压/kV
变压器额定电压/kV 一次绕组 二次绕组
0.22/0.127 0.23 0.22/0.127 0.23/0.133
0.38/0.22 0.40 0.38/0.22 0.40/0.23
电力系统 额定电压
/kV 3
6
10 20 35 60 110 220 330 500 750
发电机 额定电压
/kV 3.15
6.30
10.50 13.80 15.75 18.0 20.0 22.0 24.0
电力变压器额定电压/kV
一次绕组 二次绕组
3 及 3.15 6 及 6.30 10 及 10.5
A
B
负
荷
C
a. 电路图
35 60 110 220 330 500 -
3.15 及 3.3 6.3 及 6.6 10.5 及 11.0
38.5 66 121 242 363 550 -
电气设备 最高电压
/kV 3.6 7.2 12
24
40.5 72.5 126 252 363 550 800
⑶ 三类负荷：指不属于第一类、第二类的其它负荷。对这类负荷中断供 电，造成的损失不大。因此，对三类负荷的供电无特殊要求。
二、电力系统负荷曲线的基本概念及其分类
❖ 电力系统负荷曲线 ❖ 分类：
按时间分类： 日负荷曲线：
日平均负荷曲线 日负荷持续曲线 三、电力系统日负荷曲线 最小负荷 最大负荷 基荷、峰荷、腰荷
1. 低于3kV系统的额定电压
低于3kV交流三相/单相电力系统额定电压和电气设备 额定电压
电力系统额 定电压/kV
发电机 额定电 压/kV
变压器额定电压/kV 一次绕组 二次绕组
0.22/0.127 0.23 0.22/0.127 0.23/0.133
0.38/0.22 0.40 0.38/0.22 0.40/0.23
电力系统 额定电压
/kV 3
6
10 20 35 60 110 220 330 500 750
发电机 额定电压
/kV 3.15
6.30
10.50 13.80 15.75 18.0 20.0 22.0 24.0
电力变压器额定电压/kV
一次绕组 二次绕组
3 及 3.15 6 及 6.30 10 及 10.5
A
B
负
荷
C
a. 电路图
电力系统分析
八、电力系统等值电路中参数标幺值的计算方法（就地取标幺值、先归 算再取标幺值，此类题目过去没有出现过，不排除本次不出现）
九、隐极机和凸极机的电压相量图（出现过，但很少）
十、隐极机的运行极限图（P-Q图）及其限制条件（出现过，但很少）
第三章 电力系统的潮流计算(手算）
一、阻抗支路和导纳支路的功率损耗计算公式 典型题目 • 1）阻抗支路流过各种功率（感性功率、容性功率、纯有功、纯无功
第二章 电力系统元件的数学模型与电力系统的数学模型
• 一、输电线路的参数及其物理意义、单位、耗能参数和蓄能参数；
典型题目：
• 1）电力线路中，电纳参数B主要反映电流流过线路产生的（
）
• A．热效应 B．电场效应
• C．磁场效应 D．电晕损耗
• 2）线路参数中那些参数单位相同；
• 3）线路参数中那些是耗能参数（消耗有功功率）？那些是储能参数
• 1、接线方式 1）无备用接线——用户只能从一个方向获得电能的接线方式，包括单
回路放射式、单回路干线式、单回路链式接线； 2）有备用接线——用户可以从两个或两个以上方向获得电能的接线方
式。包括双回路放射式、干线式、链式极限；环式接线和两端供电方式。 2、特点 1）无备用接线方式： 优点—接线简单、投资少、运行维护方便； 缺点—供电可靠性差 2）有备用接线方式： 双回路放射式： 优点：供电可靠性高、电压质量好； 缺点：投资 大、经济性差 环形接线： 优点；供电可靠性较高、较为经济； 缺点：运行调度 复杂、故障或检修切除一侧线路时，电压质量差，供电可靠性下降。
第一章 电力系统基本概念
一、基本概念（电力系统、电力网、发电厂主要类型、电 力系统分析中所说电压、功率及其表达式）
1、电力系统 由发电机、变压器、输配电线路和用电设备连接而成的用于电能 生产、变换、输送分配以及消费的系统。
九、隐极机和凸极机的电压相量图（出现过，但很少）
十、隐极机的运行极限图（P-Q图）及其限制条件（出现过，但很少）
第三章 电力系统的潮流计算(手算）
一、阻抗支路和导纳支路的功率损耗计算公式 典型题目 • 1）阻抗支路流过各种功率（感性功率、容性功率、纯有功、纯无功
第二章 电力系统元件的数学模型与电力系统的数学模型
• 一、输电线路的参数及其物理意义、单位、耗能参数和蓄能参数；
典型题目：
• 1）电力线路中，电纳参数B主要反映电流流过线路产生的（
）
• A．热效应 B．电场效应
• C．磁场效应 D．电晕损耗
• 2）线路参数中那些参数单位相同；
• 3）线路参数中那些是耗能参数（消耗有功功率）？那些是储能参数
• 1、接线方式 1）无备用接线——用户只能从一个方向获得电能的接线方式，包括单
回路放射式、单回路干线式、单回路链式接线； 2）有备用接线——用户可以从两个或两个以上方向获得电能的接线方
式。包括双回路放射式、干线式、链式极限；环式接线和两端供电方式。 2、特点 1）无备用接线方式： 优点—接线简单、投资少、运行维护方便； 缺点—供电可靠性差 2）有备用接线方式： 双回路放射式： 优点：供电可靠性高、电压质量好； 缺点：投资 大、经济性差 环形接线： 优点；供电可靠性较高、较为经济； 缺点：运行调度 复杂、故障或检修切除一侧线路时，电压质量差，供电可靠性下降。
第一章 电力系统基本概念
一、基本概念（电力系统、电力网、发电厂主要类型、电 力系统分析中所说电压、功率及其表达式）
1、电力系统 由发电机、变压器、输配电线路和用电设备连接而成的用于电能 生产、变换、输送分配以及消费的系统。
电力系统的基本概念
对于双回路情况： 特点：供电可靠性高，电能质量高。 缺点：不够经济。
对于环式网： 优点：供电可靠且较双回路要经济。 缺点：运行调度复杂，且故障时电压质量差。
两端供电网： 是常见的接线方式，但必须有两个及两个以
上的独立电源。
3、选择接线方式考虑的因素：
供电可靠，有良好的电能质量和经济指标， 经过各种方案的技术、经济比较，而且也要考虑 运行调度灵活和操作安全。
第一章 电力系统的基本概念
第一节 电力系统概述
一、电力系统的形成和发展： 从1831年法拉第发现了电磁感应定律，到1875 年巴黎北火车站发电厂的建立，电真正进入了实 用阶段。
Δ 第一次高压输电技术：
1882年 直流输电（法国）
德普勒（Marcel Depree）用装在米斯巴赫 煤矿的直流发电机功率约为3kw，以 1500~2000VDC沿57km电报线，把电能送至慕 尼黑国际博览会，供给一台电动机，使装饰喷泉 转动。
f=50HZ±0.2 U=UN±5% 波形：正弦波 3、保证系统运行的经济性
三、单一电力系统的联合
优点： 1、提高供电的可靠性； 2、合理地调配用电，降低联合系统的最大负荷，减 小系统发电设备的总装机容量； 3、合理地利用各类发电厂，提高运行的经济性 4、联合系统容量很大，个别负荷的波动对系统电能 质量影响很小
缺点： 需要投资，特别是系统间相距较远时。
第四节 电力系统的接线方式
一、几种典型接线方式的特点： 由地理接线图可见，复杂的接线可以简化分
解为几种典型的接线方式，大致可分成两大类： 无备用和有备用方式。
1、有备用接线方式：
包括单回放射式、干线式和链式网络。即：每 个负荷只能靠一条线路取得电能。见图1-16（a） (b)(c)（P21）
对于环式网： 优点：供电可靠且较双回路要经济。 缺点：运行调度复杂，且故障时电压质量差。
两端供电网： 是常见的接线方式，但必须有两个及两个以
上的独立电源。
3、选择接线方式考虑的因素：
供电可靠，有良好的电能质量和经济指标， 经过各种方案的技术、经济比较，而且也要考虑 运行调度灵活和操作安全。
第一章 电力系统的基本概念
第一节 电力系统概述
一、电力系统的形成和发展： 从1831年法拉第发现了电磁感应定律，到1875 年巴黎北火车站发电厂的建立，电真正进入了实 用阶段。
Δ 第一次高压输电技术：
1882年 直流输电（法国）
德普勒（Marcel Depree）用装在米斯巴赫 煤矿的直流发电机功率约为3kw，以 1500~2000VDC沿57km电报线，把电能送至慕 尼黑国际博览会，供给一台电动机，使装饰喷泉 转动。
f=50HZ±0.2 U=UN±5% 波形：正弦波 3、保证系统运行的经济性
三、单一电力系统的联合
优点： 1、提高供电的可靠性； 2、合理地调配用电，降低联合系统的最大负荷，减 小系统发电设备的总装机容量； 3、合理地利用各类发电厂，提高运行的经济性 4、联合系统容量很大，个别负荷的波动对系统电能 质量影响很小
缺点： 需要投资，特别是系统间相距较远时。
第四节 电力系统的接线方式
一、几种典型接线方式的特点： 由地理接线图可见，复杂的接线可以简化分
解为几种典型的接线方式，大致可分成两大类： 无备用和有备用方式。
1、有备用接线方式：
包括单回放射式、干线式和链式网络。即：每 个负荷只能靠一条线路取得电能。见图1-16（a） (b)(c)（P21）
《电力系统分析》第一章 电力系统的基本概念
例1.1的附图
解：发电机G的额定电压为10.5KV。
变压器T1:低压侧额定电压为10.5KV,高压侧额定电压为242KV；
变压器T2:高压侧额定电压为220KV，中压侧额定电压为121KV ，
低压侧额定电压为38.5KV；
变压器T3:高压侧额定电压为110KV,低压侧额定电压为11KV；
变压器T4:高压侧额定电压为35KV，低压侧额定电压为6.6KV；
6
二、电力工业发展概况
1．电力系统的发展简史 2．我国的电力系统发展现状 3．我国的电力工业展望与改革
12/22/2019
电力系统分析
7
2.中国电力工业的现状
（1）发电量：1980年以来，平均年增长率9％，现为世 界第二位。
12/22/2019
电力系统分析
8
2.中国电力工业的现状
（2）装机容量：居世界第二位。
• 系统与用电设备的额定电压（表1－3） • 电力网中的电压分布。
• 额定频率：50Hz。
12/22/2019
电力系统分析
31
12/22/2019
电力系统分析
32
表 1-3 1000V 以上的额定电压
用电设备额定线电压/kV
系统的额定电压
交流发电机额定线电压/kV
变压器额定线电压/kV
一次绕组
二次绕组
34
3. 变压器 –一次侧：相当于用电设备，其额定电压与 系统（或线路）相同；与发电机直接相连时， 则与发电机相同 –二次侧：相当于电源，其额定电压应比系 统高5%，考虑变压器内部的电压损耗（5%）， 实际应定为比线路高10%。
12/22/2019
电力系统分析
35
例题1.1 电力系统接线图如图1.2所示，图中标明了各级电 力线路的额定电压。试求发电机和变压器绕组的额定电压。
第一章-电力系统基本概念PPT优秀课件
第一章 电力系统的基本概念
➢1-1 电力系统概述 ➢1-2 电力系统的特点和运行要求 ➢1-3 电力系统的接线方式和电压等级 ➢1-4 三相电力系统的中性点运行方式
第一章 电力系统的基本概念
需
1o 电力系统的组成？
掌
2o 电力系统的特点？
握 的
3o 系统电压等级？
问
4o 各设备额定电压？
题
5o 中性点运行方式？
500kV • 目前国际上实际投运的最高电压等级750kV(加、美、
俄、巴西、南非等国） • 我国晋东南—南阳—荆门特高压交流试验示范工程，
世界上第一条投入商业化运行的1000千伏输电线路
（3）直流输电、紧凑型输电和灵活交流输电
• 直流输电在远距离输电中具有优越性，我国已有 多条±800kV输电线路。
• 电压愈来愈高、容量和规模愈来愈大的区域性、地区性、 全国性甚至跨国性的电力系统
高压？
（2）特高压（1000kV以上）输电的出现与展望
• 习惯上，1～100kV为高压， 100～1000kV为超高压， 1000kV以上为特高压。
• 20世纪60年代国际上开始特高压输电的研究 • 1985年苏联1228km的1150kV,但至今运行于500kV • 20世纪90年代日本300km的1000kV，但至今运行于
对应于一定的输送功率和输送距离应有一最合理的线 路电压。但从设备制造角度和电力工业发展，国家 标准规定标准电压等级
➢ 所谓额定电压，就是发电机、变压器和电气设 备等在正常运行时具有最大经济效益时的电压。
➢ 国家规定了标准电压等级系列，
– 有利于电器制造业的生产标准化和系列化 – 有利于设计的标准化和选型 – 有利于电器的互相连接和更换 – 有利于备件的生产和维修等
➢1-1 电力系统概述 ➢1-2 电力系统的特点和运行要求 ➢1-3 电力系统的接线方式和电压等级 ➢1-4 三相电力系统的中性点运行方式
第一章 电力系统的基本概念
需
1o 电力系统的组成？
掌
2o 电力系统的特点？
握 的
3o 系统电压等级？
问
4o 各设备额定电压？
题
5o 中性点运行方式？
500kV • 目前国际上实际投运的最高电压等级750kV(加、美、
俄、巴西、南非等国） • 我国晋东南—南阳—荆门特高压交流试验示范工程，
世界上第一条投入商业化运行的1000千伏输电线路
（3）直流输电、紧凑型输电和灵活交流输电
• 直流输电在远距离输电中具有优越性，我国已有 多条±800kV输电线路。
• 电压愈来愈高、容量和规模愈来愈大的区域性、地区性、 全国性甚至跨国性的电力系统
高压？
（2）特高压（1000kV以上）输电的出现与展望
• 习惯上，1～100kV为高压， 100～1000kV为超高压， 1000kV以上为特高压。
• 20世纪60年代国际上开始特高压输电的研究 • 1985年苏联1228km的1150kV,但至今运行于500kV • 20世纪90年代日本300km的1000kV，但至今运行于
对应于一定的输送功率和输送距离应有一最合理的线 路电压。但从设备制造角度和电力工业发展，国家 标准规定标准电压等级
➢ 所谓额定电压，就是发电机、变压器和电气设 备等在正常运行时具有最大经济效益时的电压。
➢ 国家规定了标准电压等级系列，
– 有利于电器制造业的生产标准化和系列化 – 有利于设计的标准化和选型 – 有利于电器的互相连接和更换 – 有利于备件的生产和维修等
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
38
中性点谐振接地系统
Eb
n
b
c
Ec
Ea Ic Ib
Ia’
a Ib Ia’ Ia Ia’ Ia
Ic
39
电力系统中性点接地方式的优缺点：
1)
大接地电流方式：
快速切除故障。当发生单相短路，其接地电流很大，使 断路器跳闸快速切除故障，可不装设绝缘监察装臵。 经济性好。产生的内过电压最低，而过电压是电网绝缘 配合的基础，电网选用的绝缘水平高低，反映的是风险 率不同，绝缘配合归根到底是个经济问题。 干扰大。产生的接地电流大，故对通讯系统的干扰影响 也大。当电力线路与通讯线路平行走向时，由于耦合产 生感应电压，对通讯造成干扰。 若发生单相接地故障时，其接地点还会产生较大的跨步 电压与接触电压。 110kV以上系统
电力系统稳态分析
IPSO
电力系统分析
电力系统稳态分析 电力系统暂态分析
IPSO
电力系统分析课程的主要内容
1. 稳态分析 • 元件的特性和数学模型 • 潮流计算（Power Flow） • 系统运行调节和优化 2. 暂态分析 • 波过程 • 电磁暂态过程 • 机电暂态过程
3
本课程流程
是什么
为什么
40
电力系统中性点接地方式的优缺点：
2) 小接地电流方式：
这种系统中的单相接地故障能瞬时自动消除， 或在系统继续运行一段时间后，在有准备的情 况下(如负荷转移后)切除，因而减少了停电次 数，提高了供电可靠性。 非接地相对地电压为 3 相电压，绝缘费用高。 发生单相接地故障时，故障电流分布在全网内， 查找故障点很麻烦，是继电保护专业的一个传 统难题。 35kV以下系统。
平均额定电压：一般是额定电压UN的1.05倍。 通常在计算标幺值时用到，可以使计算简单，但 误差不大。
31
五．电力系统中性点的运行方式 1. 基本概念 电力系统中性点：星形接线的变压器或发电 机的中性点。 电力系统中性点接地方式的形式： • 大接地电流方式（直接接地）：需要断路 器遮断单相接地故障电流。 • 小接地电流方式（不接地）：单相接地电 弧能够瞬间自行熄灭。
42
电力系统中性点接地方式对系统的影响 2) 小接地电流方式： 绝缘要求高。由于对地电容中的能量不能释放， 造成电压升高，从而产生弧光接地过电压或谐 振过电压，其值可达很高的倍数，对设备绝缘 造成威胁。 容易引发线性谐振或铁磁谐振。这时馈线较短 的电网会激发高频谐振，产生较高谐振过电压， 导致电压互感器击穿。
46
八、电力系统的研究工具 1. 数学模拟 • 各种计算软件 • matlab
2. 物理模拟 • RTDS仿真 • 动模仿真
47
作业：
1. 电力系统的各部分界限示于图1，各电压级的额定电压及 功率输送方向已标明在图中。试求：（1）发电机及各变 压器高、低压绕组的额定电压；（2）各变压器的额定变 比；（3）设变压器T-1工作于+5%抽头、T-2工作于主抽 头、T-3工作于-2.5%抽头时，各变压器的实际变比。
28
四、电压等级
额 定 电 压 等 级 用 电 设 备 额 定 线 电 压 3 6 10 交 流 发 电 机 线 电 压 3.15 6.3 10.5 变 压 器 线 电 压 一 次 绕 组 3 及 3.15 6 及 6.3 10 及 10.5 二 次 绕 组 3.15 及 3.3 6.3 及 6.6 10.5 及 11
6~10kV：4% 0.38kV：5%
19
二. 电力系统运行的基本要求
3. 要有良好的经济性（经济） • 火电厂的煤耗 • 电厂的厂用电率 • 电网的网损率
20
二. 电力系统运行的基本要求 4. 尽可能减小对生态环境的有害影响（环保） • 优先调度清洁能源（风能、太阳能、海洋 能、水能、生物质能、核能）。 • 对火电机组，按照煤耗水平调度发电。 • 减少废气（CO2 , SO2 , NOx）排放量
怎么做
电力系统概 念、组成 第一章 第二章
电力系统的 运行状态 （稳态） 第三章 第四章
电力系统 的控制 第五章 第六章
4
电力系统稳态分析（章节）
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 电力系统基本概念 电力系统各元件的特性和等值电路 简单电力网络的计算和分析 复杂电力系统潮流的计算机算法* 电力系统的有功功率和频率调整 电力系统的五功功率和电压调整
7
联系方式
李滨：lizhen@ 电气工程学院七楼704 教辅 邓俊 赵晶 梁振成
8
第一章 电力系统的基本概念
IPSO
本章主要内容
一．基本概念 二．电力系统运行的基本要求 三．接线方式及特点
四．频率和电压等级 五．中性点的运行方式及特点 六．电力系统的运行方式 七．电力系统发展的主要趋势 八．电力系统的研究工具
14
动力系统、电力系统和电力网络之间的关系
锅炉、汽轮机（火电厂） 水库、水轮机（水电厂） 核反应堆、汽轮机（核电厂） 发电机 输电网 电力网 配电网 负荷
动力部分 动力系统 电力系统
15
16
二. 电力系统运行的基本要求
电力系统的运行特点 重要性 快速性 同时性
17
二. 电力系统运行的基本要求
32
大接地电流方式运行特点：
当系统中发生单相接地故障时，故障点将经中 性点接地支路形成回路，并有较大的故障电流 流经故障回路。 由于单相接地故障时有较大的故障电流，对电 力系统本身和对邻近的通信线和信号线都会造 成较大的危险和干扰，所以必须迅速切除故障 部分，会造成部分负荷的供电中断。 非故障相的对地电压仍为相电压，因此对线路 的绝缘水平的要求相对较低。
35 110 220 330 500
35 110 220 330 500
38.5 121 242 345 及 363 525 及 550
29
例子
T1:10.5/242kV T2:220/121/10.5kV T3:110/36.5kV T4:35/6.3kV T5:10500/380V
30
四、电压等级
44
六.电力系统的运行状态 电力系统稳态：电力系统正常的、变化相对较慢 较小以至可以忽略的运行状态。 电力系统暂态：电力系统非正常的、变化较大以 至引起系统从一个稳定运行状态向另一个稳定运 行状态过渡的变化过程。
45
七．电力系统发展的主要趋势 高参数：高温、高压、超临界、单机容量 大容量远距离高压输电、大系统互联 高度自动化 电力市场化 分布式发电
1. 保证安全可靠的供电（安全） • 对系统的运行进行安全监控 • 认真维修设备 • 配备足够的有功电源和无功电源 • 完善的电力系统结构
18
二. 电力系统运行的基本要求
2. 要有合乎有的电能质量（优质） • 电压偏移一般不超过用电设备额定电压的 ±5% • 频率偏移一般不超过±0.2~0.5Hz • 波形畸变率不能超过给定限制
26
四、电压等级
1. 用电设备的额定电压：UN 2. 线路的额定电压：线路始端和末端的平均电压， 为UN • 用电设备的容许电压偏移一般为±5% • 沿线路的电压降落一般为10% • U1=UN(1+5%)， U2=UN(1-5%) 3. 发电机的额定电压UGN：UN（1+5% ） • 接在线路的首端，通常还带有一定量的地方 负荷
36
中性点不接地系统
Eb
b
c
Ec
n
Ea Ic Ib
a Ib Ia
Ia
Ic
37
② 中性点谐振接地系统：
当接地电容性电流增大，并且随电力系统的运行 方式（包括接地和负荷水平）的改变而变化，故 障点开放电弧不易自行熄灭，需要在系统中部分 中性点装设消弧线圈。 消弧线圈是一个有很多抽头的线性电感。 当系统中发生单相接地时，故障点原来的电容性 电流被消弧线圈中电感性电流所补偿。当消弧线 圈正确调谐时，数值接近时，故障点电流降至较 低的数值，使电弧容易熄灭；在电弧熄灭以后， 由于消弧线圈的存在，故障点弧道两端的电压上 升缓慢，使电弧不易重燃，因而起到“消弧”作 用。
5
成绩评定
1. 平时成绩：30% 考勤：5% 提问：5% 作业：20%（每章交一次，5次） 完成附加任务的：90~98 2. 考试成绩（闭卷）：70%
6
参考书
1. 电力系统分析复习指导与习题精解/ 杨淑英， TM711-44/1，中国电力出版社 2. 电力系统分析学习指导 / 徐政，TM711/31， 机械工业出版社 3. 电力系统分析要点与习题 / 韦钢，TM71144/2，中国电力出版社 4. 现代电力系统分析 / 王锡凡，TM711/28，科 学出版社 5. ……
21
三、接线方式及特点
包括单回路放射式、干线式和链式网络
简单结线 优点：简单、经济、运行方便 （无备用） 缺点：供电可靠性差
适用范围：二、三级负荷 包括双回路放射式、干线式和链式网络
复杂结线 （有备用）
优点：供电可靠性和电压质量高
缺点：投资大 适用范围：电压等级较高或重要的负荷
22
无备用结线
23
10
一．基本概念 电力系统：是由生产、输送、分配和消费电能的 电气设备（发电机、变压器、电力线路及用电设 备等）按一定方式连接的有机整体。
一次系统：发电机、变压器、电
力线路及用电设备 电力系统 二次系统：继电保护、通信和调度 控制系统
11
电力系统
生产
输送
分配
消费
发电机 锅炉 反应堆 汽轮机 水轮机
变压器 输电线
变压器 输电线
电动机 电热电炉 电灯 …… 用电设备
12
一．基本概念
电压等级 的电力线路。
分为输电网和配电网。
中性点谐振接地系统
Eb
n
b
c
Ec
Ea Ic Ib
Ia’
a Ib Ia’ Ia Ia’ Ia
Ic
39
电力系统中性点接地方式的优缺点：
1)
大接地电流方式：
快速切除故障。当发生单相短路，其接地电流很大，使 断路器跳闸快速切除故障，可不装设绝缘监察装臵。 经济性好。产生的内过电压最低，而过电压是电网绝缘 配合的基础，电网选用的绝缘水平高低，反映的是风险 率不同，绝缘配合归根到底是个经济问题。 干扰大。产生的接地电流大，故对通讯系统的干扰影响 也大。当电力线路与通讯线路平行走向时，由于耦合产 生感应电压，对通讯造成干扰。 若发生单相接地故障时，其接地点还会产生较大的跨步 电压与接触电压。 110kV以上系统
电力系统稳态分析
IPSO
电力系统分析
电力系统稳态分析 电力系统暂态分析
IPSO
电力系统分析课程的主要内容
1. 稳态分析 • 元件的特性和数学模型 • 潮流计算（Power Flow） • 系统运行调节和优化 2. 暂态分析 • 波过程 • 电磁暂态过程 • 机电暂态过程
3
本课程流程
是什么
为什么
40
电力系统中性点接地方式的优缺点：
2) 小接地电流方式：
这种系统中的单相接地故障能瞬时自动消除， 或在系统继续运行一段时间后，在有准备的情 况下(如负荷转移后)切除，因而减少了停电次 数，提高了供电可靠性。 非接地相对地电压为 3 相电压，绝缘费用高。 发生单相接地故障时，故障电流分布在全网内， 查找故障点很麻烦，是继电保护专业的一个传 统难题。 35kV以下系统。
平均额定电压：一般是额定电压UN的1.05倍。 通常在计算标幺值时用到，可以使计算简单，但 误差不大。
31
五．电力系统中性点的运行方式 1. 基本概念 电力系统中性点：星形接线的变压器或发电 机的中性点。 电力系统中性点接地方式的形式： • 大接地电流方式（直接接地）：需要断路 器遮断单相接地故障电流。 • 小接地电流方式（不接地）：单相接地电 弧能够瞬间自行熄灭。
42
电力系统中性点接地方式对系统的影响 2) 小接地电流方式： 绝缘要求高。由于对地电容中的能量不能释放， 造成电压升高，从而产生弧光接地过电压或谐 振过电压，其值可达很高的倍数，对设备绝缘 造成威胁。 容易引发线性谐振或铁磁谐振。这时馈线较短 的电网会激发高频谐振，产生较高谐振过电压， 导致电压互感器击穿。
46
八、电力系统的研究工具 1. 数学模拟 • 各种计算软件 • matlab
2. 物理模拟 • RTDS仿真 • 动模仿真
47
作业：
1. 电力系统的各部分界限示于图1，各电压级的额定电压及 功率输送方向已标明在图中。试求：（1）发电机及各变 压器高、低压绕组的额定电压；（2）各变压器的额定变 比；（3）设变压器T-1工作于+5%抽头、T-2工作于主抽 头、T-3工作于-2.5%抽头时，各变压器的实际变比。
28
四、电压等级
额 定 电 压 等 级 用 电 设 备 额 定 线 电 压 3 6 10 交 流 发 电 机 线 电 压 3.15 6.3 10.5 变 压 器 线 电 压 一 次 绕 组 3 及 3.15 6 及 6.3 10 及 10.5 二 次 绕 组 3.15 及 3.3 6.3 及 6.6 10.5 及 11
6~10kV：4% 0.38kV：5%
19
二. 电力系统运行的基本要求
3. 要有良好的经济性（经济） • 火电厂的煤耗 • 电厂的厂用电率 • 电网的网损率
20
二. 电力系统运行的基本要求 4. 尽可能减小对生态环境的有害影响（环保） • 优先调度清洁能源（风能、太阳能、海洋 能、水能、生物质能、核能）。 • 对火电机组，按照煤耗水平调度发电。 • 减少废气（CO2 , SO2 , NOx）排放量
怎么做
电力系统概 念、组成 第一章 第二章
电力系统的 运行状态 （稳态） 第三章 第四章
电力系统 的控制 第五章 第六章
4
电力系统稳态分析（章节）
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 电力系统基本概念 电力系统各元件的特性和等值电路 简单电力网络的计算和分析 复杂电力系统潮流的计算机算法* 电力系统的有功功率和频率调整 电力系统的五功功率和电压调整
7
联系方式
李滨：lizhen@ 电气工程学院七楼704 教辅 邓俊 赵晶 梁振成
8
第一章 电力系统的基本概念
IPSO
本章主要内容
一．基本概念 二．电力系统运行的基本要求 三．接线方式及特点
四．频率和电压等级 五．中性点的运行方式及特点 六．电力系统的运行方式 七．电力系统发展的主要趋势 八．电力系统的研究工具
14
动力系统、电力系统和电力网络之间的关系
锅炉、汽轮机（火电厂） 水库、水轮机（水电厂） 核反应堆、汽轮机（核电厂） 发电机 输电网 电力网 配电网 负荷
动力部分 动力系统 电力系统
15
16
二. 电力系统运行的基本要求
电力系统的运行特点 重要性 快速性 同时性
17
二. 电力系统运行的基本要求
32
大接地电流方式运行特点：
当系统中发生单相接地故障时，故障点将经中 性点接地支路形成回路，并有较大的故障电流 流经故障回路。 由于单相接地故障时有较大的故障电流，对电 力系统本身和对邻近的通信线和信号线都会造 成较大的危险和干扰，所以必须迅速切除故障 部分，会造成部分负荷的供电中断。 非故障相的对地电压仍为相电压，因此对线路 的绝缘水平的要求相对较低。
35 110 220 330 500
35 110 220 330 500
38.5 121 242 345 及 363 525 及 550
29
例子
T1:10.5/242kV T2:220/121/10.5kV T3:110/36.5kV T4:35/6.3kV T5:10500/380V
30
四、电压等级
44
六.电力系统的运行状态 电力系统稳态：电力系统正常的、变化相对较慢 较小以至可以忽略的运行状态。 电力系统暂态：电力系统非正常的、变化较大以 至引起系统从一个稳定运行状态向另一个稳定运 行状态过渡的变化过程。
45
七．电力系统发展的主要趋势 高参数：高温、高压、超临界、单机容量 大容量远距离高压输电、大系统互联 高度自动化 电力市场化 分布式发电
1. 保证安全可靠的供电（安全） • 对系统的运行进行安全监控 • 认真维修设备 • 配备足够的有功电源和无功电源 • 完善的电力系统结构
18
二. 电力系统运行的基本要求
2. 要有合乎有的电能质量（优质） • 电压偏移一般不超过用电设备额定电压的 ±5% • 频率偏移一般不超过±0.2~0.5Hz • 波形畸变率不能超过给定限制
26
四、电压等级
1. 用电设备的额定电压：UN 2. 线路的额定电压：线路始端和末端的平均电压， 为UN • 用电设备的容许电压偏移一般为±5% • 沿线路的电压降落一般为10% • U1=UN(1+5%)， U2=UN(1-5%) 3. 发电机的额定电压UGN：UN（1+5% ） • 接在线路的首端，通常还带有一定量的地方 负荷
36
中性点不接地系统
Eb
b
c
Ec
n
Ea Ic Ib
a Ib Ia
Ia
Ic
37
② 中性点谐振接地系统：
当接地电容性电流增大，并且随电力系统的运行 方式（包括接地和负荷水平）的改变而变化，故 障点开放电弧不易自行熄灭，需要在系统中部分 中性点装设消弧线圈。 消弧线圈是一个有很多抽头的线性电感。 当系统中发生单相接地时，故障点原来的电容性 电流被消弧线圈中电感性电流所补偿。当消弧线 圈正确调谐时，数值接近时，故障点电流降至较 低的数值，使电弧容易熄灭；在电弧熄灭以后， 由于消弧线圈的存在，故障点弧道两端的电压上 升缓慢，使电弧不易重燃，因而起到“消弧”作 用。
5
成绩评定
1. 平时成绩：30% 考勤：5% 提问：5% 作业：20%（每章交一次，5次） 完成附加任务的：90~98 2. 考试成绩（闭卷）：70%
6
参考书
1. 电力系统分析复习指导与习题精解/ 杨淑英， TM711-44/1，中国电力出版社 2. 电力系统分析学习指导 / 徐政，TM711/31， 机械工业出版社 3. 电力系统分析要点与习题 / 韦钢，TM71144/2，中国电力出版社 4. 现代电力系统分析 / 王锡凡，TM711/28，科 学出版社 5. ……
21
三、接线方式及特点
包括单回路放射式、干线式和链式网络
简单结线 优点：简单、经济、运行方便 （无备用） 缺点：供电可靠性差
适用范围：二、三级负荷 包括双回路放射式、干线式和链式网络
复杂结线 （有备用）
优点：供电可靠性和电压质量高
缺点：投资大 适用范围：电压等级较高或重要的负荷
22
无备用结线
23
10
一．基本概念 电力系统：是由生产、输送、分配和消费电能的 电气设备（发电机、变压器、电力线路及用电设 备等）按一定方式连接的有机整体。
一次系统：发电机、变压器、电
力线路及用电设备 电力系统 二次系统：继电保护、通信和调度 控制系统
11
电力系统
生产
输送
分配
消费
发电机 锅炉 反应堆 汽轮机 水轮机
变压器 输电线
变压器 输电线
电动机 电热电炉 电灯 …… 用电设备
12
一．基本概念
电压等级 的电力线路。
分为输电网和配电网。