电力系统基本概念
电力系统的基本概念
电力系统的基本概念电力系统是一个庞大而复杂的网络，它由电力设备，输电线路，变电站和配电网络等组成。
这个网络被设计用来满足人类对电能的不断需求，促进社会与经济的发展。
在这篇文章中，我们将讨论电力系统的基本概念。
一、电力系统的定义电力系统是指用于发电、输电、配电和使用电能的一整套设施、设备和管理机构。
它的主要功能是将电能从发电厂传输至用户，以便满足用户所需的各种电力需求。
电力系统包括三个主要部分：1. 发电部分：发电部分是电力系统中最重要的组成部分，它包括各种形式的发电厂，如火力、水力、核能等。
发电厂是将能量转化成电能的设备。
2. 输电部分：输电部分是指用来输送电能的高压输电线路和变电站等设施。
它负责将发电厂所产生的电能从中心节点输送到繁忙的城市或工业区等。
3. 配电部分：配电部分是将电能分配到各个客户终端的设施，如住宅、办公楼、商店和工厂等。
它们使用的电力会比较低压，通常都是三相四线配电网络。
二、电力系统的主要特征电力系统的主要特征包括：1. 复杂性：电力系统是一个庞大而复杂的系统。
它涵盖了许多不同的组成部分和子系统，例如发电设备、输电线路、变电站、配电网络等。
因此，电力系统需要一个高度协调和管理来保证可靠性和安全性。
2. 可靠性：电力系统必须始终对各种故障保持敏感，并能够以最短时间内响应相应的故障。
为了确保可靠性，电力系统部署了各种保护装置和后备系统，如备用变压器、电池组、发电机和其他电力设备。
3. 负载均衡：电力系统必须在各个部分之间实现均衡负载，以确保每个区域的电力需求平衡，并防止过载和电力损失。
均衡负载对最终用户的稳定供电至关重要。
4. 安全性：电力系统必须保证运行时有较高的安全水平，以确保不会对人员、设备和环境造成危害。
电力系统必须适应各种情况，如人员误操作、自然灾害、短路故障等。
三、电力系统的主要参数电力系统中最重要的参数是电压、电流和功率。
电压是电力系统中最常用的参数，它是将电能从一点传输到另一点所需的能量。
电力系统的基本概念
电力系统的基本概念一、电力系统与电力网发电厂将一次能源转变成电能，这些电能需要通过一定方式输送给电力用户。
在由发电厂向用户供电过程中，为了提高其可靠性和经济性，广泛通过升、降压变电站，输电线路将多个发电厂用电力网连接起来并联工作，向用户供电。
这种由发电厂、升压和降压变电站、送电线路以及用电设备有机连接起来的整体，称为电力系统。
电力系统加上发电机的原动机（如汽轮机、水轮机）、原动机的力能部分（如热力锅炉、水库、原子能电站的反应堆）、供热和用热设备，则称为动力系统。
在电力系统中，由升压和降压变电站和各种不同电压等级的送电线路连接在一起的部分称为电力网。
二、电力生产的特点电能的生产与其它工业生产有着显然不同的特点。
1．电能不能大量储藏电力系统中发电站负荷的多少，决定于用户的需要，电能的生产和消费时时刻刻都是保持平衡的。
电能的生产、分配和消费过程的同时性，使电力系统的各个环节形成了一个紧密的有机联系的整体，其中任一台发、供、用电设备发生故障，都将影响电能的生产和供应。
2．电力系统的电磁变化过程非常迅速电力系统中，电磁波的变化过程只有千分之几秒，甚至百万分之几秒；而短路过程、发电机运行稳定性的丧失则在十分之几秒或几秒内即可形成。
为了防止某些短暂的过渡过程对系统运行和电气设备造成危害，要求能进行非常迅速和灵敏的调整及切换操作，这些调整和切换，靠手动操作不能获得满意的效果，甚至是不可能的，因此必须采用各种自动装置。
3．电力工业和国民经济各部门之间有着极其密切的关系电能供应不足或中断，将直接影响国民经济各个部门的生产，也将影响人们的正常生活，因此要求电力工业必须保证安全生产和成为国民经济中的先行工业，必须有足够的负荷后备容量，以满足日益增长的负荷需要。
三、电力系统的运行要求为了保证为用户提供电能，电力系统的运行必须满足下列基本要求。
1．保证对用户供电的可靠性在任何情况下都应该尽可能的保证电力系统运行的可靠性。
系统运行可靠性的破坏，将引起系统设备损坏或供电中断，以致造成国民经济各部门生产停顿和人民生活秩序的破坏，甚至发生设备和人身事故。
简述电力系统的基本概念
简述电力系统的基本概念
电力系统是指由发电厂、输电系统（包括变电站、高压输电线路和变电设备）以及配电系统（包括配电变压器、低压输电线路和配电设备）组成的一个整体，用于将发电厂产生的电能输送到各个终端用户。
电力系统的基本概念包括以下几个方面：
1. 发电厂：发电厂是电力系统的起源，通过使用不同的能源（如化石燃料、水力、核能等）转化成电能。
发电厂可以分为火力发电厂、水电站、核电站等。
2. 输电系统：输电系统是连接发电厂和终端用户的一系列设施和设备。
其中包括变电站、高压输电线路和变电设备。
变电站负责将发电厂产生的电能升压至更高的电压，以减小输电损耗。
高压输电线路负责将电能远距离输送。
变电设备则用于在不同电压之间进行电能转换。
3. 配电系统：配电系统将输电系统输送的高压电能转换为适用于终端用户的低压电能。
配电系统主要由配电变压器、低压输电线路和配电设备组成。
配电变压器将高压电能降压至适用于家庭、商业和工业用电的低压。
4. 终端用户：终端用户是电力系统的最终使用者，包括家庭、商业和工业用户等。
终端用户通过接入配电系统来获得所需的电能。
电力系统的运行是通过协调发电厂的输出、输电系统的传输和配电系统的分配来实现的。
它们共同构成了一个复杂的网络，确保电能的安全、稳定和高效供应。
电力系统的发展和管理是一个重要的国家能源规划和管理领域，对经济和社会发展具有重要意义。
电力系统概念概要
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
电力系统的基本概念
电力系统的基本概念：电力系统是由发电机、变压器、电力线路及用电设备组成的发电、输电、配电和用电的整体。
电力网是由变电所、电力线路等变换、输送和分配电能的设备连接在一起所组成的网络。
它将发电厂与用户连接在一起。
是电能产生与消费的纽带。
目前我国有5个跨省的电力系统，即华北、华东、华中、东北、西北电力系统，其中华东电力系统总装机容量和年发电量都占据首位电力系统的特点及运行应满足的基本要求：电能作为一种商品，它的生产、输送、分配和使用与其他工业产品相比有明显不同的特点，主要表现在以下几个方面：电能的生产、传输及消费几乎同时进行，因为发电设备任何时刻生产的电能必须与消耗的电能相平衡。
电能与国民经济各部门之间的关系密切。
电能的中断或减少直接影响国民经济生产各部门及人们的生活。
电力系统的暂态过程非常短暂。
电能以电磁波的形式传输，传输速度为30万KM/S，电力系统的发电机、变压器、电力线路以及用电设备的投入和退出，都在一瞬间完成。
故障的产生及发展非常短促，电力系统的暂态过程非常迅速。
对电能质量的要求颇为严格。
电能的质量的好坏由电压的大小、频率和波形质量能否满足要求来衡量。
任一个参数不满足要求都将造成不良的影响，甚至造成产品不合格，损坏设备或大面积停电等。
为适应上述特点，对电力系统的运行提出如下基本要求：一、保证供电的可靠性。
间断供电，将会使生产停顿，生活混乱甚至危及人身和设备的安全，给国民经济造成极大损失，这种损失远远超出对电力系统本身的损失。
造成对用户中断供电的原因主要有：电力系统的设备发生故障；1、电力系统的误操作；2、电力系统继电保护的误动作；3、运行管理水平低，维修质量不合格等。
提高电力系统运行的可靠性，应改善设备质量，提高运行管理水平和技术水平及运行检修人员的责任心。
另一方面要完善电力系统的结构，提高抗干扰能力，充分发挥计算机进行监视和控制的优势，不断提高电力系统的自动化水平。
二、保证良好的电能质量。
电力系统的基本概念
电力系统的基本概念电力系统是指由发电厂、输电网、配电网以及用户用电设备等组成的较为复杂的工程系统。
它是为了满足人们对电能需求而建立起来的，用于实现电能的输送和分配。
电力系统的基本概念包括发电、输电和配电等方面。
发电是电力系统的重要组成部分，它是指将各种能源(如化石能源、水能、核能等)转化为电能的过程。
发电厂通过燃烧或其他方式产生蒸汽，驱动涡轮机运转，进而带动发电机发电。
发电厂在电力系统中起到了电能的起源作用。
输电是指将发电厂产生的电能通过输电线路输送到远离发电厂的用电地点。
输电系统包括高压交流(AC)线路和直流(DC)线路，前者是目前主要采用的输电方式。
输电线路主要由输电塔、导线和输电变压器等组成，通过输电线路，电能可以远距离地传输。
配电是将输电系统输送来的高压电能通过变电站进行转换和分配，使之适应用户的用电需求。
配电系统包括变电站、配电变压器、配电线路和用户用电设备等。
通过变电站进行电能的降压和分配，使电能能够进一步送达到各个居民区、工业区等用电地点。
除了发电、输电和配电，电力系统还包括保护与控制系统、调度与通信系统以及监视与调节系统等子系统。
保护与控制系统用于对电力系统的安全和可靠运行进行监测和控制，通过对电力设备的保护和断电装置的安装，确保电力系统的正常运行。
调度与通信系统用于协调和管理电力系统的运行，通过通信设备和调度中心的运行，实现对电力系统的监视和调度。
监视与调节系统用于实时监测电力系统的运行情况，并通过调整发电与负荷之间的平衡，保证电力系统的供需平衡。
电力系统是一个涉及到发电、输电、配电和监控等多个方面的复杂工程系统。
它是现代社会不可或缺的基础设施，通过供应稳定可靠的电力，满足人们对能源的需求，推动社会经济的发展。
在电力系统的建设和运营中，需要充分考虑电力的供需关系、电力设备的保护与控制以及电力系统的安全与可靠等因素，以确保电力系统的稳定运行。
电力系统的基本概念与故障分析计算
电力系统的基本概念与故障分析计算电力系统是指由电力设备、电力线路、变电站等构成的一个完整的能够供电的系统。
在电力系统的正常运行中，可能会遇到一些故障，例如线路短路、设备损坏等。
故障对电力系统造成不利影响，甚至会对周围的环境和设备造成危害。
本篇文档将从基本概念和故障分析计算两个方面对电力系统进行详细介绍。
一、基本概念1. 电压、电流和电功率电压是指电场的强度，即电势差。
电流是指在电路中由于电势差而产生的电子流动。
电功率是指电能转化为其他形式能量时的速率。
2. 相、线和相序电力系统中涉及到的电压和电流可以表示为相或者线。
相是指交流电中相位相同的电压或电流，而线是指相位差120度的电压或电流。
相序是指电压或电流在有序周期性变化中的顺序。
3. 三相电源和三相负载电力系统中常用的是三相电源和三相负载。
三相电源是指三个相位交替生成的电源。
三相负载是指三个相位各自接受电源供电，并提供相应的电动力。
4. 电路拓扑电力系统中的电路可通过图形表示，这就是电路拓扑。
通过拓扑图能够清晰地理解电力系统的电路结构，更好地进行故障分析和计算。
二、故障分析计算1. 线路短路线路短路是电力系统中最常见的故障之一。
短路通常是由于电线分离或电器故障造成的，在故障发生时，电流会变得很大，这可能会导致设备损坏或起火。
短路的计算方法通常涉及到电流计算和电路阻抗的计算。
2. 过电压过电压是指电压突然升高或降低，可能是因为设备损坏或电源开关过程中反冲电压引起的。
过电压可能会导致设备损坏或短路。
3. 电力系统稳定性电力系统稳定性是指电网正常运行的能力。
当电力系统发生故障时，系统可能会失去稳定性，导致断电或更严重的事故。
电力系统的稳定性计算需要考虑各种电路和负载情况，并根据计算结果调整电压和频率。
总之，电力系统是一个重要的能源供给系统，在正常运行中需要注意安全和可靠性。
在故障分析和计算中，需要遵循严格的规范和标准，确保对电力系统的分析结果准确有效。
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我国最早的水电站
❖ 云南劝业道道台刘岑舫找到云南最大商户王 筱斋，谈及不自办电力，将让权于人的无奈 。
❖ 王筱斋出面召集董瑞章、刘诚等十九位同仁 联名以民间股份制形式成立耀龙电灯公司。
❖ 在德国工程师的指导下，石龙坝水电站工程 耗资60万银元，历22月艰辛，于1912 年农 历4月12日建成，装机两台，每台240千瓦。
我国的电力工业
❖ 最早的火电厂 ❖ 最早的水电厂 ❖ 我国的现在电力工业现状
我国的总装机容量 输电企业 供电企业 电力工程造价 厂用电率 网损率
杨树浦发电厂-大上海工业时代的坐标
❖ 杨树浦发电厂前身是建于1882年的英商上海 电光公司，是中国第一家电气公司，也是世 界上最早的发电厂之一，
❖ 1893年被工部局收购，并于1911年筹建新厂 ，1913年建成运行发电，到1923年已成为远 东最大的火力发电厂。
❖ 新中国成立后，朱德元帅曾登上石龙坝电站 引水渠，叹道："要好好保护电站，它是中国 水电发展的老祖宗。"
我国最早的水电站
❖ 石龙坝引起人们广泛关注，是在2003年岁末 ，包括人民日报、新华网、中国青年报在内 的多家媒体报道称，中国最早的发电机面临 悲壮退役的命运：2002年以来，4家位于螳 螂川上游生产氟硅酸的小企业排出的污水， 使电厂发电机转轮、辅助设备和引水管受到 严重腐蚀损坏，于2003年10月14日停产。
❖ 配电网：在负荷中心，把电能分配给各个用户，短 距离、小容量、低压。
基本定义
❖ 动力部分
火力发电厂的锅炉、汽轮机、供热网络等 水利发电厂的水库、水轮机。 核能发电厂的反应堆。 风能、太阳能等。
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一、电力工业发展概况及前景
几个需要记住的知识点
1、电力工业是将一次能源转换成二次能源的工业，其发展水平是反映国家经济发展程度的重要标志。
2、1882年在上海建立第一个火电厂。
3、1912年在昆明滇池石龙坝建立第一座水电站。
4、2001年，针对我国能源结构的实际情况，我国的电源发展实施了“优先开发水电、大力发展火电、适当发展核电、积极发展新能源发电”的方针，使电源发展呈现多种
能源互补的格局。
5、在水电方面我取得了骄人成绩，有许多世界之最
①1994年12月开工建设世界上最大的水电站→三峡
②界上最大的抽水蓄能电站→广州抽水蓄能电站
③世界上海拔最高的电站→西藏羊卓雍湖水电站等。
6、我国电力已经开始进入“大机组‘’、“大电网”、“超高压”、“高自动化”
的发展新阶段。
二、电力系统基本概念
（一）、电力系统
1、电力系统概念
由发电厂、升压变电站、输电线路、降压变电站及电力用户所组成的统一整体称为电
力系。
2、动力系统概念
电力系统加上带动发电机转动的动力装置构成的整体称为动力系统。
3、电力网概念
由各类升压变电站、输电线路、降压变电站、组成的电能传输和分配的网络称为电力网。
（二）、发电厂
1、定义
发电厂是电力系统的中心环节，它是把其他形式的一次能源转换成二次能源的一种特
殊工程。
2、分类
⑴a、按其所用能源分为
火力发电厂、水力发电厂、核能发电厂、风力发电厂、潮汐发电厂、地热发电、太阳
能发电、垃圾发电、沼气发电等等。
b、按发电厂的规模和供电范围划分为：区域性发电厂、地方发电厂、自备专用发电厂等。
⑵、火力发电厂
①定义
利用煤、石油、天然气、油页岩等燃料的化学能生产电能的工厂。
热能→机械能机→
电能。
②凝汽式火力发电厂
火力发电厂中的原动机可以是凝汽式汽轮机、燃气式汽轮机或内燃机。
我国大部分火
力发电厂采用凝汽式汽轮发电机组，所以称为凝汽式火力发电厂。
汽式火力发电厂热
效率较低只有30~40％。
适宜建在燃料产地。
③热电厂
既发电又供热的火力发电厂称为热电厂。
热效率可以上升到60~70％。
一般建在大城
市及工业附近。
⑶水力发电厂
定义
通常称水电厂。
利用江河水流的水能生产电能的工厂。
水能→机械能→电能。
⑷核电厂
定义
核能→热能→机械能→电能。
特点
能取得较大的经济效益，所需原料极少。
（三）、变电站
1、定义
变电站是汇集电源、升降电压和分配电力的场所，是联系发电厂和用户的中间环节。
2、分类
⑴按升降电压划分为
①、升压变电站→通常是发电厂升压部分，紧靠发电厂。
②、降压变电站→通常运离发电厂而靠近负荷中心。
⑵按变电站在电力系统中所处的地位和作用划分为
①、枢纽变电站：枢纽变电站位于电力系统的枢纽点，电压等级一般为330kV以上，
连接多个电源，出现回路多，变电容量大；全站停电后将造成大面积停电或系统瓦解。
②、中间变电站：中间变电站位于系统主干环行线或系统主干线的接口处，电压等级
一般为330——220kV，汇集2~3个电源和若干线路。
③、地区变电站：地区变电站是某个地区和某个城市的主要变电站，电压等级一般为220kV。
④、企业变电站：企业变电站是大、中型企业的专用变电站，电压等级35——220kV，1~2回进线。
⑤、终端变电站：终端变电站位于配电线路的终端，接近负荷处，高压侧10——35kV 引入线，经降压后向用户供电。
（四）、电力网
1、定义
由各类升压变电站、输电线路、降压变电站、组成的电能传输和分配的网络称为电力网。
其作用是输送、控制和分配电能。
2、分类
⑴、按供电范围、输送功率和电压等级划分为
①、地方电力网：电压等级为110kV及以下
②、区域电力网：电压等级为110kV及以上。
⑵、电力网按结构特征分为
①、开式电力网：用户只能从单方向得到供电的叫开式电力网
②、闭式电力网：用户可以从两个或两个以上方向得到供电的叫闭市电力网。
⑶安电压等级分为
①、低压（1kV及以下）
②、高压（1~330kV）
③、超高压（330~1000kV）
④、特高压（1000kV及以上）
(五)、电力系统的优越性
电力系统使发电、供电、和用电称为一个整体，在技术上和经济上具有一系列的优点。
⑴、提高了电力网运行的可靠性。
⑵、提高了供电的稳定性。
⑶、提高了发电的经济性→①、连成和扩大电力系统可以合理利用资源，提高经济效益。
②连成和扩大电力系统可以提高发电的平均效率和其他经济指标。
②连成和扩大
电力系统可以减小总装机容量。
（六）、电力系统运行的特点及运行要求
1、特点
⑴、电能难以储存。
⑵、正常输电过程和故障过程都非常迅速。
⑶、电力系统的地区性特点较强，组成情况不尽相同。
⑷、电能生产与国民经济、人民生活的关系密切。
2、要求
⑴、保证供电的安全可靠性
①、此要求是对电力系统的基本要求。
可靠性是确保用户能够随时得到电。
②、用户对供电的可靠性的要求不一样，通常按重要性将用户分为→I类用户：对这类负荷停止供电，会带来人身危险，设备损坏，产生大量废品，长期破坏生产秩序，给
国民经济带来巨大的损失或造成重大的政治影响。
II类用户：对这类负荷停止供电，
会造成大量减产，城市公用事业和人民生活受到影响。
III类用户：一般是指暂时停电不会造成严重后果的用户
⑵、保证电能的良好质量
①、衡量电能的指标：频率、波形、电压
②、我国规定的电力系统的额定频率为50Hz，大容量系统允许频率偏差±0.2Hz，中小容量系统许频率偏差±0.5Hz
⑶、保证足够的发电功率和发电量
⑷、保证电力系统运行的稳定性
⑸保证电力系统运行的经济性
三、电气设备概述及额定参数
(一)、一次设备
1、定义
直接参与生产、输送和分配电能的电气设备称为一次设备。
2、分类
⑴、能量转换设备。
发电机、变压器、电动机等
⑵、开关设备。
断路器、熔断器、负荷开关、隔离开关、载流导体、互感器、电抗器
和避雷器。
(二)、二次设备
1、定义
对电气一次设备的工作状态进行监测、控制、和保护的辅助性电气设备称为二次设备。
2、分类
继电器、各种电气仪表、自动控制设备、信号、控制电缆等。
有些设备一次和二次都
是如熔断器、负荷开关、母线、电缆等。
（三）、电气设备的额定参数
1、额定电压
⑴定义
额定电压是按长期正常工作时具有最大经济效果所规定的电压。
⑵、分类
①用电设备和电力网的额定电压
a、我国用电设备和电力网的额定电压，但实际输送中由于电压的损耗线路首段端的电压将高出额定电压，线路末端的电压将低于额定电压。
b、一般规定，用电设备的工作电压允许在额定电压的±5％范围内变动，而沿线的压
降一般允许为10％。
c、电力网额定电压U e=（U a+U b）/2
②发电机的额定电压
a、发电机处于电力网首端，其额定电压比电力网的高5％。
即U Ge=1.05U e
b、允许线路电压降10％，从而保证用电设备的工作电压均在±5％以内。
③变压器额定电压
a、变压器在电力系统中具有双重属性→发电机和用电设备
变压器的一次绕组从电网接受电能→用电设备。
变压器的二次绕组输出电能→发电机b、规定
当变压器的一次绕组直接与发电机的出线端相连时，其一次绕组的额定电压应与发电机额定电压相同，即U1=1.05U e
变压器的二次绕组的额定电压比同级电力网的额定电压高10％即U2=1.1U e
10Kv及以下电压等级的变压器的阻抗压降在7.5％以下，若线路短，线路上压降小，其二次绕组额定电压可取1.05U e
2、额定电流
⑴定义
电气设备的额定电流是指周围介质在额定环境温度时，其绝缘和载流导体及其连接的长期发热温度不超过极限值所允许长期通过的最大电流值。
⑵、我国采用的周围介质额定温度如下：
①电力变压器和大部分电器(如断路器、隔离开关、互感器等)的额定周围空气温度取为40℃。
②敷设在空气中的母线、电缆和绝缘导线等为25℃。
③埋设地下的电力电缆的额定泥土温度为25℃。
3、额定容量
定义
额定容量的规定条件与额定电流相同。
变压器额定容量用视在功率(kVA)表示；发电机的原动机只能提供有功功率，所以一般以有功功率(kW)表示；当其额定容量用视在功率表示时，需表明功率因数。
电动机也多用有功功率表示。