3第一章电力系统概述
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电力系统概述发电系统与发电原理
90
80
P / Pmax (100%)
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50
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10
4 8 12 16 20 24
0
钢铁工业负荷
时间（h)
4 8 12 16 20 24 食品工业负荷 时间（h)
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时间（h)
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（允许短时停电） 造成大量减产、交通停顿、 生活受到影响（工厂等）。
三级负荷：其他负荷
电力负荷的特征描述——负荷曲线
• 系统负荷的特征： 时变性、随机性、规律性（可预测性）
• 定义 指某一段时间内负荷随时间变化的曲线
P=p(t); Q=q(t). • 分类
时间尺度：日负荷曲线、年负荷曲线 空间尺度：用户负荷曲线、电力线路的负荷 曲线、变电站的负荷曲线、发电机的负荷曲 线、整个电力系统的负荷曲线
时间（h)
农村加工业负荷
市政、商业和生活用电负荷
常用的负荷曲线
• 日有功负荷曲线
系统日有功负 荷曲线 ——反映一天当 中系统内所有用 电设备的有功负 荷之和随时间变 化的曲线。
作用：安排调度计划
东北电网某日日负荷曲线
常用的负荷曲线
• 年最大负荷曲线 横坐标（时间） ：月 纵坐标（负荷） ：月内最大负荷
负荷的分类
• 物理性能分类 有功负荷 无功负荷
负荷的分类
• 用户性质分类 工业负荷：量大，比较稳定 农业负荷：季节性强，负荷密度小，功率 因数低，负荷的结构变化大。 商业负荷：很强的时间性，电网峰荷的主 要组成部分。 居民用电负荷：负荷变化大，负荷同时率 高，负荷功率因数低。
第一章电力系统概论
第一章绪论General introduction第一节电力系统概论General introduction of electric power industry一、电力系统的构成Composing of power system<一>电力工业在国民经济中的地位 The status of power industry in national economic1．电力工业是社会公共基础事业，是国民经济的一个重要部门。
2．为社会生产的各个领域提供动力，与社会生活密切相关；3．“经济要发展，电力要先行”。
从各国经济发展看，国民经济每增长1%，就要求电力工业增长1.3%—1.5%。
<二> 电力系统的形成 Development of power system1 初期电厂建在用电区附近，规模很小，孤立运行。
2 随着生产的发展和科学技术的进步，用电量和发电厂容量不断增加，但由于发电所需的一次能源通常离负荷中心较远，因此形成了电力网和电力系统。
<三>基本概念 Basic conception电力系统：发电机、变压器、输配电线路和电力用户的电器设备所组成的电气上的整体。
电力网：电力系统中输送、分配电能的部分（变压器和输配电线路）。
动力系统：电力系统+发电厂的动力部分（火电厂的锅炉、汽机；水电厂的水库、水轮机；核电厂的反应堆）二、电力系统的发展The history of electric power industry1．国外电力系统的发展历史1831 法拉第发现电磁感应定律后，出现了交流直流发电机，直流电动机出现里100-400V的低压直流输电系统；1882年德国 1500-2000V 直流输电系统1885年单相交流输电1891年三相交流输电俄国人展示了现代电力系统模式2．国内电力系统发展历史1882年第一座电厂在上海建成1882—1945年全国总装机容量185万KW，年发电量仅43亿KWh2000年全国总装机容量3亿KW，年发电量13556亿KWh并建成500kV交流、直流超高压输电线路，7个跨省电力系统西南大容量水电的开发，山西陕西和内蒙西部大量坑口电厂的建设，使得全国联网的格局逐步形成。
电力系统基础知识
第一章电力系统基础知识继电保护、自动装置对电力系统起到保护和安全控制的作用，因此首先应明确所要保护和控制对象的相关情况，涉及的内容包括：电力系统的构成，电力系统中性点接地方式及其特点，电力系统短路电流计算及其相关概念。
这是学习继电保护、自动装置等本书内容的基础。
>>第一节电力系统基本概念一、电力系统构成电力系统是由发电厂、变电站(所)、送电线路、配电线路、电力用户组成的整体。
其中，联系发电厂与用户的中间环节称为电力网，主要由送电线路、变电所、配电所和配电线路组成，如图1-1中的虚框所示。
电力系统和动力设备组成了动力系统，动力设备包括锅炉、汽轮机、水轮机等。
在电力系统中，各种电气设备多是三相的，且三相系统基本上呈现或设计为对称形式，所以可以将三相电力系统用单相图表述。
动力系统、电力系统及电力网之间的关系示意图如图1-l所示。
图1-1 动力系统、电力系统及电力网示意图需要指出的是，为了保证电力系统一次电力设施的正常运行，还需要配置继电保护、自动装置、计量装置、通信和电网调度自动化设施等。
电力系统主要组成部分和电气设备的作用如下。
(1)发电厂。
发电厂是把各种天然能源转换成电能的工厂。
天然能源也称为一次能源，例如煤炭、石油、天然气、水力、风力、太阳能等，根据发电厂使用的一次能源不同，发电厂分为火力发电厂(一次能源为煤炭、石油或天然气)、水力发屯厂、风力发电厂等。
(2)变电站(所)。
变电站是电力系统中联系发电厂与用户的中间环节，具有汇集电能和分配电能、变换电压和交换功率等功能，是一个装有多种电气设备的场所。
根据在电力系统中所起的作用，可分为升压变电站和降压变电站；根据设备安装位置，可分为户外变电站、户内变电站、半户外变电站和地下变电站。
变电站内一次电气设备主要有变压器、断路器、隔离开关、避雷器、电流互感器、电压互感器、高压熔断器、负荷开关等。
变电站内还配备有继电保护和自动装置、测量仪表、自动控制系统及远动通信装置等。
电力系统分析复习讲解
jQZ
4）电力网环节首端功率 S1 S 2 S Z P1 jQ1
5）首端导纳支路的功率损耗
S y1
j
1 2
BU12
jQy1
6）线路首端功率
S
' 1
S1 S y1
P1'
jQ1'
在求得线路两端有功功率后可求输电效率
P2' P1'
100%
电力网：由变电所和不同电压等级的输配电线路组成的网络。 电力系统：由各类发电厂、电力网和用户组成的一个系统， 能够完成发电、输电、变电、配电直到用电的全过程。
对电力系统的基本要求
1．保证供电的可靠性。 根据电力负荷对供电可靠性的要求，负荷分为一类、二类
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。
Pk 23
Pk23
100 50
2
4Pk23
Pk 31
Pk31
100 50
2
4Pk31
式中，Pk23 、Pk31为未折算的绕组间短路损耗（铭牌数据）； Pk 、 23 Pk31为折算到变压器额定容量下的绕组间短路损耗。
换算方法是： 先将以额定值为基准的标幺值还原为有名值，选 定SB和UB，计算以此为基准的标幺值。
统一基准值下各元件电抗标幺值的计算
发电机：通常给出SN、UN和额定电抗标幺值
X
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(完整版)
3 企业内部 6、10配电电压（6用于高压电机负荷）
110、220:高压。110：区域网，中小电力系统主干线
220：大电力系统主干线
330、500、750:超高压
>750:特高压
➢ 提高输电电压的利弊：减小载流截面和线路
电抗，利于提高线路功率极限和稳定性，增
加绝缘成本
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南京理工大学
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暂态过程迅速，为保证可靠性、安全性和经
济性要求，需要合理地对电力系统进行规划、 设计、运行调度和故障恢复。
• 在同一电压等级中，电力系统的各个环节的 额定电压各不相同。某一级的额定电压是以
用电设备为中心而定的。
• 电力系统分析的任务是建立电力系统 的等值模型，计算稳态潮流，并确定
故障和扰动对系统的影响。
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单回线路的等值电路（12）
• 线路的Π 型等值电路
x=l
时，U•1 • I1
cosh l
1 Zc
sinh
l
Zc
sinh
l
250~850
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1.2我国的电力系统（4）
• 额定电压：发电机、变压器、用电设备等正 常运行时最经济的电压
• 在同一电压等级中，电力系统的各个环节 （发电机、变压器、电力线路、用电设备）
的额定电压各不相同。某一级的额定电压是 以用电设备为中心而定的。
➢ 用电设备的额定电压是其他元件的参考电压。 用电设备端压允许在额定电压UN的5%内波动
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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）
电气化铁路牵引供变电技术—第一章—绪论
第一章 概 述
第二节 牵引供电系统概述
一、牵引供电系统的电流制
电力牵引供电系统是指从电力系统或一次供电系统接受电能，通过变 压、变相或换流（将工频交流变换为低频交流或直流电压）后，向电 力机车负载提供所需电流制式的电能，并完成牵引电能传输、配电等 全部功能的完整系统。电流制是指牵引供电系统中牵引网的供电电流 种类。目前中国主要采用直流制和交流制。
③三级负荷。是指不属于上述一类和二类负荷的其他负荷。如： 农村负荷等。对供电无特殊要求。
第一章 概 述
三、电力系统中性点运行方式 电力系统的中性点的运行方式主要有中性点不接地、中性点
经消弧线圈接地和中性点直接接地三种。前两种又称为小电流 接地系统，后一种称为大电流接地系统。
中性点不接地
中性点经消弧线圈接地
第一章 概 述
总结： 线路首端至末端损耗组成：绕组损耗（5%）+线路损耗（5%） ①普通线路：首端高10%，末端为线路额定电压。 ②连接发电机：首端高5%，末端变压器高5%。 ③连接短线路发电机：首端高5%，末端为线路额定电压。
第一章 概 述
2、电能的电压指标 （1）电压偏差
电压偏差是指用电设备的实际工作电压与额定电压的差值，通常 用百分数表示。
太光发电是不通过热过程而直接将太阳的光能转换成电能。 7）潮汐发电— 利用潮汐的动能和势能发电。
第一章 概 述
①火力发电厂 按照能源输出的形式可分为：凝汽式发电厂、热电厂。 火力发电厂结构：燃烧系统，汽水系统，电气系统。
化学能——蒸汽热能——电能 特点： 布局灵活，建设周期较短，投资较少，但运行费用较高； 启动时间长，煤耗大； 污染环境。
中性点直接接地
第一章 概 述
1、中性点不接地 ①发生单相金属性接地（直接接地故障，阻抗值小）或单相非金
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第六节 电力系统的发展与现状
电力系统的形成
– 1820年，奥斯特发现了电流的磁效应
汉斯· 克里斯蒂安· 奥斯特(1777～1851年)丹麦物理学家、化学家
电力系统的形成
– 1831年，法拉第发现电磁感应定律
迈克尔・法拉第(1791-1867) 英国物理学家、化学家
电力系统的形成
–1875年，出现世界上第一台火力发电机组－
联系几个区域性电力网形成的跨省(自治区) 的电力网。
枢纽变电 所
终端变 电所
电力系统接线图
联合电力系统的优点
–可以安装大容量的机组,减少备用容量 –可以合理利用动力资源 –可以提高供电可靠性 –可以提高运行的经济性
电力系统运行特点
–电能不能大量储存 – 过渡过程非常迅速 –与国民经济各部门及人民生活关系极为密切
–优点：供电可靠性高、电压质量高。 –缺点：不够经济或运行调度复杂 –应用：一类用户和二类用户
– 就我国而言，110kv及以上的输电网，为了
提高可靠性和电压质量，一般采用环网设计， 环网运行。
– 35kv及以下的配电网，为了平衡可靠性和调
度运行方便性二者的矛盾，一般采用环网设 计，开环运行。
直流发电机，建立于 1879年，美国旧金山实验电厂开始发电，这
是世界上最早出售电力的电厂 – 1882年，美国纽约珍珠街电厂建成发电，装 有6台直流发电机
– 1885年，研制出变压器后，实现单相交流输电。
– 1891年，制成三相变压器和三相异步电动机的
新组建(改组)的电力公司包括：两大电网公 司———国家电网公司、中国南方电网有限公 司；五大发电集团 ———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、中国电力投资集团公司；四大 辅业集团———中国电力工程顾问集团公司、 中国水电工程顾问集团公司、中国水利水电建 设集团公司和中国葛洲坝集团公司。
2010年全国发电量41413亿千瓦时，比上 年增长13.3%，增幅较上年提高7个百分 点。其中： 火电33253亿千瓦时，增长11.7%； 水电6622亿千瓦时，增长18.4%； 核电734亿千瓦时，增长70.3%； 风电430亿千瓦时，增长73.4%。
我国电力与国民经济的关系
国民生产总值、年发电量和一次能源消耗量的增长曲线
亚洲电力工业
亚洲主要国家的装机容量比较（01/01/1996）
世界电力工业现状
2010年世界发电量及其地区分布
– 2010年，世界总发电量合计为213251.15亿千瓦时，
较上年增长5.9%。分区域来看，亚太地区增速最高， 达到9.1%，其次是非洲增长7.7%，最低的是中南美 地区，仅增长3.5%。 – 2010年，世界十大电力生产国是美国、中国、日本、 俄罗斯、印度、加拿大、德国、法国、韩国和巴西。 前十大电力生产国总发电量合计144428.62亿千瓦 时，占世界总发电量的67.7%，其中美中两个最大 的电力生产国总发电量合计为85324.79亿千瓦时， 占世界发电总量的40%。
第七节 电力系统概念和特点
基本概念
– 电力系统是由多个发电设备、输变电设备和
用电设备组成的网络，它具有生产、输送、 分配和消费电能的功能。 – 电力网是指电力系统中输送和分配电能的 设备—输电线路和变电设备组成的网络。 – 动力系统是指电力系统与发电厂的动力设备 （火电厂的热力设备、热力网，水电厂的水力 设备，核电站的反应堆等）构成的整体。
1978 年后，中国已经形成华北、东北、华 东、华中、西北、川渝和南方联营等 7 个跨 省区电网，及 5 个独立的省级电网。除西北 电网最高电压等级为 330 kV 外，其它跨省 电网和山东电网已建成 500 kV 主网架。 中国电力工业已经从大机组、大电厂、大 电网、超高压、自动化发展时期进入跨大区 联网和推进全国联网的新阶段。
发电量、发电装机容量及其地区分布
–1997年世界总发电量为139487亿 kw· h，其
中火电占64.0％，水电占18.4％，核电占 17.2％，地热及其它能源发电占0.4％；
–1996年世界发电装机总容量311768万kW，其
中火电装机占65.4％，水电装机占22.8％， 核电装机占11.4％，地热及其它能源装机占 0.4％。
2000年前后全国性联合电力系统示意图
电力体制改革
–电力体制改革的总体目标
打破垄断，引入竞争，提高效率，降低成 本，健全电价机制，优化资源配置，促进电 力发展，推进全国联网，构建政府监管下的 政企分开、公平竞争、开放有序、健康发展 的电力市场体系。 –电力体制改革的主要内容 为在发电环节引入竞争机制，首先要实现 “厂网分开”，将国家电力公司管理的电力 资产按照发电和电网两类业务进行划分。逐 步实行“竞价上网”，开展公平竞争。
电力系统中性点是指星形连接的变压器 或发电机的公共点。 电力系统中性点接地方式
–中性点直接接地
–中性点不接地 –中性点经消弧线圈接地
–中性点直接接地系统 优点：在发生接地故障时，非故障相电压对地不 升高，对绝缘要求低。 缺点：在发生单相接地故障时，中性点和接地故 障点构成回路，接地相故障电流很大，必须迅速 切除接地相甚至三相，使得供电可靠性低。 适用于：110kv及其以上电压等级的系统。
–北美洲和欧洲的发电量之和占世界总发电量
的61.8％，亚洲占29.4％，而南美洲、非洲 和大洋洲的发电量之和仅占8.8％； –装机容量的地区分布也呈相似的格局 – 1996年末，美国当年的净发电量为34599.7 亿kw· h，居世界首位；90年代初期居第四位 的中国在1994年和1995年分别超过俄罗斯和 日本，上升到第二位；日本居第三；俄罗斯 排第四位。
电力工业的方针
–继续发展燃煤火电厂, 并提高这类电厂的效
率 –加速水力资源的勘察和水电厂建设 –加紧建设高压输电线路和电力系统
全国性联合电力系统 我国的原煤资源主要在华北，分布在山 西、内蒙古和陕西，约占总蕴藏量的2/3。 而90％以上的水力资源则集中在西部地 区。这种分布情况决定了多年来我国的 电力发展策略是“西电东送、南北互供、 全国联网”。
2002年11月21日，国务院任命原浙江省 省长柴松岳为国家电力监管委员会主席， 3位副主席分别由原国务院体改办副主任 邵秉仁、原中国建设银行副行长宋密和 原国家经贸委电力司司长史玉波担任。 2002年12月29日，中国电力新组建(改组) 的11家公司正式宣告挂牌，这标志着中 国电力工业由此进入了一个崭新的发展 时期。
电力网、电力系统和动力系统示意图
电力网的分类
–地方电力网是指电压不超过35kV、输电距离
在几十公里以内的电力网。一般城市、工矿 区和农村配电网属于地方电力网。
–区域电力网是指电压为110～220kV、供电范
围大、联系发电厂较多的电力网。目前,我国 大部分省(自治区)的电力网属于区域电力网。
–超高压远距离输电网是指电压在330kV以上,
2010年世界发电量统计
中国电力工业
– 我国电力工业发展概况
早在1882年,在上海就已出现了我国第一个发电厂。 但直至1949年,全国的总装机容量仅达185 万 kW， 发电量 43 亿 kW· h, 分别居世界第 21 位和第 25 位。新中国成立后，电力工业得到了迅速发展，至 2000 年底发电装机容量达 31932.1 万kW，年发电 量 达 1 3 6 8 5 亿 kW· h， 分 别 比 1 9 4 9 年 增 长 了 172.6 倍和 318.3 倍，均居世界第 2 位。
位置和输电线路距离的图形。
电力系统接线方式
–无备用接线：包括单回路放射式、干线式和链式。 –有备用接线：包括双回路放射式、干线式和链式，
环网，两端供电网络。
一、几种典型结线方式的特点 （续）
无备用结线；
–优点：简单、经济、运行方便。
–缺点：供电可靠性差。
–应用： 二类用户和三类用户
有备用结线：
1995年，允许外商投资电力项目，“独 家办电”的垄断体制开始打破。电力市 场形成多元化投资主体。这个阶段被称 为第一轮电力体制改革。 1997年1月，为了贯彻中央关于政企分开 的原则，由国家电力部改制而来的国家 电力公司的挂牌成立，标志着第二轮电 力体制改革的开始。
1998年3月，电力部正式被国务院撤销， 原电力部管电的职责移交给国家经贸委 电力司。 1998年8月，国家电力公司推出以“政企 分开，省为实体”和“厂网分开，竞价 上网”为内容的“四步走 ”的改革方略。
用电量及其构成 总用电量的绝对值逐年增长，而其行业用电构 成逐年变化，是90年代以来世界各国用电水平 变化的总趋势。形成这种情况的主要原因是：
– 产业结构发生明显变化 – 工业内部产品结构变化 – 采用先进的工艺过程和自动化系统 – 家庭生活、商业用电量的比重逐年增大
发达国家与发展中国家，人均用电量存 在着很大差距。据国际能源机构（IEA） 1997 年的统计分析，发达国家的电力消 费量占到 65.2 ％，但其人口总数仅占全 球人口的 19.3 ％；而人口总数占世界人 口 80.7 ％的发展中国家，其电力消费量 仅占世界总消费量的34.8％。
生单相接地时，流过接地点的电流是两非故障相对 地电容的电流之和。若线路较长，电容电流会大到 使接地点电弧不能自行熄灭的程度。为了避免上述 情况，人们在中性点装设了消弧线圈，即电抗线圈。 这样，在接地相中增加了一个感性电流，减小了接 地电流，使电弧易于自行熄灭，提高了供电可靠性。
基础上，实现了三相交流输电，提高了输电距 离和输送功率。
–1891年，在法兰克福举行的国际电工技术展
览会上，在德国人奥斯卡 · 冯· 密勒主持下展 出的输电系统，奠定了近代输电技术的基础。 –1891年后，三相交流制的优点很快显示出来， 使运用三相交流制的发电厂迅速发展，使直 流制不久被淘汰。再稍后，汽轮发电机组取 代了蒸汽机为原动机的发电机组；发电厂出 现了并联运行，输电电压和输送功率不断增 大，更大规模的电力系统不断出现
电力系统的形成
– 1820年，奥斯特发现了电流的磁效应
汉斯· 克里斯蒂安· 奥斯特(1777～1851年)丹麦物理学家、化学家
电力系统的形成
– 1831年，法拉第发现电磁感应定律
迈克尔・法拉第(1791-1867) 英国物理学家、化学家
电力系统的形成
–1875年，出现世界上第一台火力发电机组－
联系几个区域性电力网形成的跨省(自治区) 的电力网。
枢纽变电 所
终端变 电所
电力系统接线图
联合电力系统的优点
–可以安装大容量的机组,减少备用容量 –可以合理利用动力资源 –可以提高供电可靠性 –可以提高运行的经济性
电力系统运行特点
–电能不能大量储存 – 过渡过程非常迅速 –与国民经济各部门及人民生活关系极为密切
–优点：供电可靠性高、电压质量高。 –缺点：不够经济或运行调度复杂 –应用：一类用户和二类用户
– 就我国而言，110kv及以上的输电网，为了
提高可靠性和电压质量，一般采用环网设计， 环网运行。
– 35kv及以下的配电网，为了平衡可靠性和调
度运行方便性二者的矛盾，一般采用环网设 计，开环运行。
直流发电机，建立于 1879年，美国旧金山实验电厂开始发电，这
是世界上最早出售电力的电厂 – 1882年，美国纽约珍珠街电厂建成发电，装 有6台直流发电机
– 1885年，研制出变压器后，实现单相交流输电。
– 1891年，制成三相变压器和三相异步电动机的
新组建(改组)的电力公司包括：两大电网公 司———国家电网公司、中国南方电网有限公 司；五大发电集团 ———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、中国电力投资集团公司；四大 辅业集团———中国电力工程顾问集团公司、 中国水电工程顾问集团公司、中国水利水电建 设集团公司和中国葛洲坝集团公司。
2010年全国发电量41413亿千瓦时，比上 年增长13.3%，增幅较上年提高7个百分 点。其中： 火电33253亿千瓦时，增长11.7%； 水电6622亿千瓦时，增长18.4%； 核电734亿千瓦时，增长70.3%； 风电430亿千瓦时，增长73.4%。
我国电力与国民经济的关系
国民生产总值、年发电量和一次能源消耗量的增长曲线
亚洲电力工业
亚洲主要国家的装机容量比较（01/01/1996）
世界电力工业现状
2010年世界发电量及其地区分布
– 2010年，世界总发电量合计为213251.15亿千瓦时，
较上年增长5.9%。分区域来看，亚太地区增速最高， 达到9.1%，其次是非洲增长7.7%，最低的是中南美 地区，仅增长3.5%。 – 2010年，世界十大电力生产国是美国、中国、日本、 俄罗斯、印度、加拿大、德国、法国、韩国和巴西。 前十大电力生产国总发电量合计144428.62亿千瓦 时，占世界总发电量的67.7%，其中美中两个最大 的电力生产国总发电量合计为85324.79亿千瓦时， 占世界发电总量的40%。
第七节 电力系统概念和特点
基本概念
– 电力系统是由多个发电设备、输变电设备和
用电设备组成的网络，它具有生产、输送、 分配和消费电能的功能。 – 电力网是指电力系统中输送和分配电能的 设备—输电线路和变电设备组成的网络。 – 动力系统是指电力系统与发电厂的动力设备 （火电厂的热力设备、热力网，水电厂的水力 设备，核电站的反应堆等）构成的整体。
1978 年后，中国已经形成华北、东北、华 东、华中、西北、川渝和南方联营等 7 个跨 省区电网，及 5 个独立的省级电网。除西北 电网最高电压等级为 330 kV 外，其它跨省 电网和山东电网已建成 500 kV 主网架。 中国电力工业已经从大机组、大电厂、大 电网、超高压、自动化发展时期进入跨大区 联网和推进全国联网的新阶段。
发电量、发电装机容量及其地区分布
–1997年世界总发电量为139487亿 kw· h，其
中火电占64.0％，水电占18.4％，核电占 17.2％，地热及其它能源发电占0.4％；
–1996年世界发电装机总容量311768万kW，其
中火电装机占65.4％，水电装机占22.8％， 核电装机占11.4％，地热及其它能源装机占 0.4％。
2000年前后全国性联合电力系统示意图
电力体制改革
–电力体制改革的总体目标
打破垄断，引入竞争，提高效率，降低成 本，健全电价机制，优化资源配置，促进电 力发展，推进全国联网，构建政府监管下的 政企分开、公平竞争、开放有序、健康发展 的电力市场体系。 –电力体制改革的主要内容 为在发电环节引入竞争机制，首先要实现 “厂网分开”，将国家电力公司管理的电力 资产按照发电和电网两类业务进行划分。逐 步实行“竞价上网”，开展公平竞争。
电力系统中性点是指星形连接的变压器 或发电机的公共点。 电力系统中性点接地方式
–中性点直接接地
–中性点不接地 –中性点经消弧线圈接地
–中性点直接接地系统 优点：在发生接地故障时，非故障相电压对地不 升高，对绝缘要求低。 缺点：在发生单相接地故障时，中性点和接地故 障点构成回路，接地相故障电流很大，必须迅速 切除接地相甚至三相，使得供电可靠性低。 适用于：110kv及其以上电压等级的系统。
–北美洲和欧洲的发电量之和占世界总发电量
的61.8％，亚洲占29.4％，而南美洲、非洲 和大洋洲的发电量之和仅占8.8％； –装机容量的地区分布也呈相似的格局 – 1996年末，美国当年的净发电量为34599.7 亿kw· h，居世界首位；90年代初期居第四位 的中国在1994年和1995年分别超过俄罗斯和 日本，上升到第二位；日本居第三；俄罗斯 排第四位。
电力工业的方针
–继续发展燃煤火电厂, 并提高这类电厂的效
率 –加速水力资源的勘察和水电厂建设 –加紧建设高压输电线路和电力系统
全国性联合电力系统 我国的原煤资源主要在华北，分布在山 西、内蒙古和陕西，约占总蕴藏量的2/3。 而90％以上的水力资源则集中在西部地 区。这种分布情况决定了多年来我国的 电力发展策略是“西电东送、南北互供、 全国联网”。
2002年11月21日，国务院任命原浙江省 省长柴松岳为国家电力监管委员会主席， 3位副主席分别由原国务院体改办副主任 邵秉仁、原中国建设银行副行长宋密和 原国家经贸委电力司司长史玉波担任。 2002年12月29日，中国电力新组建(改组) 的11家公司正式宣告挂牌，这标志着中 国电力工业由此进入了一个崭新的发展 时期。
电力网、电力系统和动力系统示意图
电力网的分类
–地方电力网是指电压不超过35kV、输电距离
在几十公里以内的电力网。一般城市、工矿 区和农村配电网属于地方电力网。
–区域电力网是指电压为110～220kV、供电范
围大、联系发电厂较多的电力网。目前,我国 大部分省(自治区)的电力网属于区域电力网。
–超高压远距离输电网是指电压在330kV以上,
2010年世界发电量统计
中国电力工业
– 我国电力工业发展概况
早在1882年,在上海就已出现了我国第一个发电厂。 但直至1949年,全国的总装机容量仅达185 万 kW， 发电量 43 亿 kW· h, 分别居世界第 21 位和第 25 位。新中国成立后，电力工业得到了迅速发展，至 2000 年底发电装机容量达 31932.1 万kW，年发电 量 达 1 3 6 8 5 亿 kW· h， 分 别 比 1 9 4 9 年 增 长 了 172.6 倍和 318.3 倍，均居世界第 2 位。
位置和输电线路距离的图形。
电力系统接线方式
–无备用接线：包括单回路放射式、干线式和链式。 –有备用接线：包括双回路放射式、干线式和链式，
环网，两端供电网络。
一、几种典型结线方式的特点 （续）
无备用结线；
–优点：简单、经济、运行方便。
–缺点：供电可靠性差。
–应用： 二类用户和三类用户
有备用结线：
1995年，允许外商投资电力项目，“独 家办电”的垄断体制开始打破。电力市 场形成多元化投资主体。这个阶段被称 为第一轮电力体制改革。 1997年1月，为了贯彻中央关于政企分开 的原则，由国家电力部改制而来的国家 电力公司的挂牌成立，标志着第二轮电 力体制改革的开始。
1998年3月，电力部正式被国务院撤销， 原电力部管电的职责移交给国家经贸委 电力司。 1998年8月，国家电力公司推出以“政企 分开，省为实体”和“厂网分开，竞价 上网”为内容的“四步走 ”的改革方略。
用电量及其构成 总用电量的绝对值逐年增长，而其行业用电构 成逐年变化，是90年代以来世界各国用电水平 变化的总趋势。形成这种情况的主要原因是：
– 产业结构发生明显变化 – 工业内部产品结构变化 – 采用先进的工艺过程和自动化系统 – 家庭生活、商业用电量的比重逐年增大
发达国家与发展中国家，人均用电量存 在着很大差距。据国际能源机构（IEA） 1997 年的统计分析，发达国家的电力消 费量占到 65.2 ％，但其人口总数仅占全 球人口的 19.3 ％；而人口总数占世界人 口 80.7 ％的发展中国家，其电力消费量 仅占世界总消费量的34.8％。
生单相接地时，流过接地点的电流是两非故障相对 地电容的电流之和。若线路较长，电容电流会大到 使接地点电弧不能自行熄灭的程度。为了避免上述 情况，人们在中性点装设了消弧线圈，即电抗线圈。 这样，在接地相中增加了一个感性电流，减小了接 地电流，使电弧易于自行熄灭，提高了供电可靠性。
基础上，实现了三相交流输电，提高了输电距 离和输送功率。
–1891年，在法兰克福举行的国际电工技术展
览会上，在德国人奥斯卡 · 冯· 密勒主持下展 出的输电系统，奠定了近代输电技术的基础。 –1891年后，三相交流制的优点很快显示出来， 使运用三相交流制的发电厂迅速发展，使直 流制不久被淘汰。再稍后，汽轮发电机组取 代了蒸汽机为原动机的发电机组；发电厂出 现了并联运行，输电电压和输送功率不断增 大，更大规模的电力系统不断出现