1电力系统基本概念讲解
(完整版)电力系统知识介绍
原理图一、电力系统基本概念1、基本概念电能是一种十分重要的二次能源，它方便、经济地从蕴藏于自然界中的一次能源（煤炭、石油、天然气、太阳能、水力、风能等）转换而来，并且可以转换为其他能量供人们使用。
电能是由发电厂生产的，大容量发电厂往往建在燃料、水力资源丰富的地方，而用户往往远离发电厂需要建设较长的输电线路进行输电，建设升压和降压变电所进行变电，通过配电线路向各类用户供电。
电力系统-由发电、输电、变电、配电和用电连接成的统一整体。
是现代社会中最重要、最庞杂的系统工程之一电力网-由输电、变电、配电所组成的部分。
它包括升、降压变压器和各种电压的输电线路。
它的任务就是把远处发电厂生产的电能输送到负荷中心，同是还联系区域电力网行程跨省、跨地区的大电力系统，如我国的东北、华北、华中、华东、西北和南方电网等，就属于这种类型。
动力网-在电力系统的基础上，把发电厂的动力部分（如火力发电厂的锅炉、汽轮机和水力发电厂的水库、水轮机以及核动力发电厂的反应堆等）包含在内的系统2、电力系统组成由发电厂的发电机、升压及降压变电设备、电力网及电能用户（用电设备）组成的系统统称为电力系统。
（1）发电厂：生产电能。
（2）电力网：分为输电网和配电网。
输电网：以高压甚至超高压电将发电厂、变电所或变电所之间连接起来的输电网络，所以又称为电力网中的主网架。
配电网：直接将电能送到用户的网络。
它的作用是将电能分配给各类不同的用户，变换电压、传送电能。
电力网按电压等级分类：低压网：电压等级在1kV以下；中压网：1～35kV；高压网：高于35kV、低于330kV；超高压网：低于750kV；特高压网：1000kV及以上。
（3）用电设备：消耗电能。
二、大型电力系统的优点：1、提高供电可靠性；2、减少系统的备用容量；3、降低系统的高峰负荷；4、提高供电质量；5、便于利用大型动力资源三、电力生产的特点：1、同时性，电能不能大量存储，各环节组成的统一整体不可分割，过渡过程非常迅速，瞬间生产的电力必须等于瞬间取用的电力，所以电力生产的发电输电、配电到用户的每一环节都非常重要；2、集中性，电力生产是高度集中、统一的，无论多少发电厂、供电公司、电网必须统一调度、统一管理标准，统一管理办法；安全生产，组织纪律，职业品德都有严格的要求；3、适用性，电力行的的服务对象是全方位的，涉及到全社会所有人群，电能质量，电价水平与广大电力用户的利益密切相关。
电力系统基本概念
电力系统基本概念En电力系统基本概念1）电力系统定义由发电厂内的发电机、电力网内的变压器和输电线路以及用户的各种用电设备，按照一定的规律连接而组成的统一整体，称为电力系统。
2）电力系统的组成电力系统由发电厂的发电机、电力网及电能用户（用电设备）组成的。
3）电力系统电压等级系统额定电压：电力系统各级电压网络的标称电压值。
系统额定电压值是：220V、380V、3kV、6kV、10kV、35kV、63kV、110kV、220kV、330kV、500kV、750 kV。
4）电力设备电力系统的电气设备分为一次设备和二次设备，一次设备（也称主设备）是构成电力系统的主体，它是直接生产、输送和分配电能的设备，包括发电机、电力变压器、断路器、隔离开关、电力母线、电力电缆和输电线路等。
二次设备是对一次设备进行控制、调节、保护和监测的设备，它包括控制器具、继电保护和自动装置、测量仪表、信号器具等。
二次设备通过电压互感器和电流互感器与一次设备取得电的联系En电力系统故障及其危害凡造成电力系统运行不正常的任何连接或情况均称为电力系统的故障。
电力系统的故障有多种类型，如短路、断线或它们的组合。
短路又称横向故障，断线又称为纵向故障。
短路故障可分为三相短路、单相接地短路（简称单相短路）两相短路和两相接地短路，注意两相短路和两相接地短路是两类不同性质的短路故障，前者无短路电流流入地中，而后者有。
三相短路时三相回路依旧是对称的，故称为对称短路；其他几种短路均使三相回路不对称，因此称为不对称短路。
断线故障可分为单相断线和两相断线。
断线又称为非全相运行，也是一种不对称故障。
大多数情况下在电力系统中一次只有一处故障，称为简单故障或单重故障，但有时可能有两处或两处以上故障同时发生，称为复杂故障或多重故障。
短路故障一旦发生，往往造成十分严重的后果，主要有：（1）电流急剧增大。
短路时的电流要比正常工作电流大得多，严重时可达正常电流的十几倍。
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。
电力系统基本知识
电力系统基本知识一、电力系统的基本知识1.1电力系统的基本概念1.1.1电力系统及电力网1.1.1.1电力系统的定义把发电、变电、电网、配电和用电等各种电器设备相连接在一起的整体，称作电力系统。
它包含发电厂的电气部分、降压变压器、升压变压器、输配电线路及各类用电设备等。
1.1.1.2电力网的定义、作用、分类1.定义：由相同电压等级的变电所和输配电线路形成的网络结构称作电力网。
2.作用:汇聚、传输、变换、分配电能。
3.分类：为了分析排序电力网可以分成地方电网、区域电网和远距离输电网。
地方电网电压较低（110kv以下)，运送功率较小，线路较短（100km以下），排序时可以搞较多精简；区域电网电压较低（110kv-330kv），运送功率很大，线路较长（100km-300km），排序时就可以搞一定精简；远距离输电网（电压在330kv及以上），运送线路少于300km，排序时无法精简。
按电压多寡，电力网可以分成扰动电网，（1kv及以下）、中压电网（3、6、10kv）、高压电网（35、60、110、220kv）、超高压电网（330kv、差值500、差值600、差值750）、特高压电网（差值800、1000kv）。
按接线方式，电力网分成一端电源可供电网、两端电源可供电网、多端电源可供电网。
1.1.2对电力系统的基本要求电能做为一种特定的商品，它的生厂、运送、分配和采用同时展开；生产与国民经济及人名生活关系密切；电力系统运行的过度过程非常短暂。
要求具有较高的自动化程度，需要继电保护、自动装置的投入，实施实时监控。
1．最大限度的满足用户的建议；2．安全、平衡、可信的供电；3．为电力用户提供更多优质的电能；4．满足系统运行的经济性。
电力系统运行的经济性应考虑合理分配各个发电厂的负荷、降低发电厂燃料消耗率、厂用电率、降低电力网的电能损耗和管理成本。
1.2电能质量的标准良好的电能质量可以使电气设备正常工作，并取得最佳的经济效果。
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。
电力系统分析复习讲解
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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
第一章 电力系统的基本概念
第一章电力系统的基本概念1-1 电力系统的组成1.1 电力系统的组成电力系统：生产、输送、分配、消费电能的各种电气设备连接而成的整体。
电力网络：电力系统中输送和分配电能的部分。
含变压器和输电线。
电力系统和电力网示意图1-2 电力系统的额定电压和额定频率1.2.1 电力系统的额定电压和额定频率的定义电气设备都是按照指定的电压和频率来进行设计制造的，这个指定的电压和频率，称为电气设备的额定电压和额定频率。
•当电气设备在额定电压和频率下运行时，具有最好的技术性能和经济效果。
1.2.2电力系统的额定电压由上表可以看出：•同一电压等级下，各种设备的额定电压不完全相等；•各电气设备的额定电压之间有一个相互配合的问题。
1.2.2 电力系统的额定电压•电力线路的额定电压：等于系统的额定电压；•发电机的额定电压：比系统的额定电压高5%；•变压器的额定电压：–一次绕组：•直接与发电机相连：等于发电机的额定电压；•不直接与发电机相连：等于系统的额定电压；–二次绕组：比系统的额定电压高10%或5%。
1.2.3 电力系统的额定频率我国规定，电力系统的额定频率：50Hz；简称——工频。
1-3 对电力系统运行的基本要求1.3.1 电力系统运行的特点•不能大量储存；•暂态过程非常短促；•与国计民生密切相关。
1.3.2 电力系统运行的基本要求•供电安全可靠；•优质；•经济；•环保。
1-4 电力系统的接线方式1.4.1 电力系统接线方式的分类•无备用；•有备用。
1.4.2 电力系统主要的无备用接线类型•单回路放射式网络1.4.2 电力系统主要的无备用接线类型•干线式网络1.4.2 电力系统主要的无备用接线类型•树状网络1.4.2 电力系统无备用接线的特点•接线简单；•设备费用少；•运行方便；1.4.2 电力系统无备用接线的缺点•供电可靠性低；•长线路时，线路末端电压偏低。
1.4. 3 电力系统的有备用接线•双回路网络–优点：•简单，运行方便；•供电可靠性高；•电压质量较高。
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优点: 1、电能易于转换成其它形式的能量 (光能、热 能、机械能、化学能）,使用便利 2 、电能便于生产、输送、分配、使用和易于 控制。电能经过高压输电线路 , 还可以输送很 远的距离, 供给远方的用户, 输送与分配经济 3 、自然界中具有丰富的电力资源，如煤、石 油、天然气、水力、原子能、太阳能、风能等 4 、另外 , 许多生产部门利用电进行控制 , 更 容易实现自动化, 提高产品质量和经济效益。
先修课程：电路、电机学 后继课程：电力系统分析、继电保护、建筑供配电
关于教材：
杨淑英主编，电力系统概论，中国电力出版社， 2003.7
相关参考书：
杨以涵 电力系统基础 中国电力出版社 1986 尹克宁 电力工程 中国电力出版社 2005 陈慈萱 电气工程基础 中国电力出版社 2003 王锡凡 现代电力系统分析 科学出版社 第一章：电力系统的基本概念 /6
电力系统的概述 电力系统运行的特点和要求 电力系统的负荷 电力系统的接线方式和额定电压 电力线路的结构 发电厂和变电站的电气主接线 高压电器设备
第二章：电力系统各元件的参数及等值网络 /4
输电线路的电气参数及等值电路 变压器参数及等值电路
教学计划
坝后式单独筑坝，坝身高，水位也高，厂房建在坝后， 不承受水压，如图 1—2 所示。坝后式在我国应用较多， 如三门峡、刘家峡、白山、丹江口等水电厂均属此类。
图1—2 堤坝式水电厂示意图
河床式水电厂适用于河床平缓地区，由于落 差小，将厂房和坝建在一起，构成拦河建筑物 的一个组成部分。葛洲坝水电厂、西津电厂属 于这一类。
在河流上游，当河床坡度较大时，宜于修 建隧洞和渠道以获取最大落差，而不建坝 或只建低坝，利用这种方式建造的水电厂 称为引水式水电厂。 根据河流特点也可建造兼有堤坝式和引水 式两种特点的水电厂，称为混合式水电厂。
三、核电厂
核能是一种新的能源，也是可望长期使用 的能源。 核能的获得有两种途径：一是用带有一定 能量的中子撞击重金属元素的核，如铀、 钚的核。另外一种是使不同的轻元素的原 子核进行聚合，形成一个新原子核。在聚 合过程中要放出所谓聚合能，例如氘和氚 聚合成氦放出能量。 目前已用于发电的仅 是第一种，第二种尚在研究之中。
电力系统基础
主 讲： 彭春华
chpeng@
电气与电子工程学院
绪 论
关于课程：
课程名称：电力系统基础 课程性质：是电气工程及自动化专业的一门选修课程 考查依据：考勤0.2、课堂表现0.2、作业0.3、总结测验 0.3 研究的内容： 介绍电力系统的基本概念、电力系统的基 本计算、电力系统正常运行的潮流分布、电力系统运行 状况的优化与调整、故障分析、稳定性分析等。通过学 习使学生在有限的学时内较全面地学习和掌握电力系统 的基本知识。 4. 与其他课程的联系：
动力系统与电力系统
发电厂、变电所、电能用户之间用电力线 路连接起来，发电厂与热能用户之间用热 力管道联系起来，构成电能和热能的统— 生产、输送、分配和使用的总体称为动力 系统。 作为动力系统的一部分，包括发电厂的发 电机、升压及降压变电站、电力线路及用 电设备则称为电力系统。 而电力系统的一部分，包括变电站及不同 电压等级的电力线路称为电力网。
发电厂的类型
发电厂是生产电能的核心，任务是将一次能源转 换成电能 发电厂类型：
燃烧煤、石油、天然气发电的火力发电厂； 利用水能发电的水力发电厂； 利用核能发电的核动力电厂（又称核电厂）。 火力发电设备容量占的比重最大，超过70％，水电设 备容量约占20％，核能发电设备容量则不足10％。 另外还有太阳能发电厂、风力发电厂、潮汐发电厂和 地热发电厂等。
第三章：电力系统的潮流分布 /6
基本概念 辐射形网络中潮流分布 闭环网中潮流分布 电力网络的简化
第四章：电力系统运行状况的优化和调整 /4
电力系统无功功率的平衡和电压调整 电力系统有功功率优化分配及频率调整
第五章：电力系统故障分析与计算 /4
故障概述 三相短路分析
教学计划
第六章：电力系统继电保护 /2 第七章：电力系统运行的稳定性分析 /4
一、火力发电厂
火力发电厂(以后简称火电厂)分为燃烧煤、 燃烧石油和天然气的电厂； 火电厂又可以分为凝汽式火电厂和热电 厂．凝汽式火电厂是单一生产电能的火电 厂。而热电厂既生产电能，又向用户提供 热能。热电厂由于供热距离不能很远，一 般建在邻近热负荷的地区，容量也不大。 凝汽式电厂则可建在燃料产地，电厂容量 也可以是很大的。
现在的反应堆几乎都利用快中子，因此慢化剂是反应堆不 可缺少的组成部分。要用慢化剂使核裂变时产生的快中子 减速成慢中子。
利用高压水做慢化剂的称压水反应堆
加压水堆则用高压抑制沸腾，对轻水一般加100至160个大气压。
电力系统稳定性的基本概念 电力系统运行的静态稳定性 电力系统运行的暂态稳定性
第一章 电力系统的基本概念
第一节 电力系统概述 电是能量的一种表现形式，是现代社会中 最重要、最方便的能源，现代工农业生产、 交通运输以及城乡人民生活等各个方面 , 广泛地使用着电能。 电能为二次能源
煤炭、石油、天然气、水利等随自然界演化 生成的动力资源是能量的直接提供者为一次 能源。电能是由一次能源转换而成，称为二 次能源。
图1—1 凝汽式火电厂生产过程示意图
二、水力发电厂
水能是一种用之不竭的可再生能源，经济 水电厂的发电容量 P=9.81ηQH （水势能）
水轮机组的效率η、水流量Q、水落差H
按集中落差方式不同，水电厂的开发方式分为堤 坝式、引水式及混合式三类。 堤坝式水电厂是用拦河筑坝方式建成水库以维持 高水位。堤坝式水电厂又可分成坝后式和河床式 两种型式。
反应堆是核电厂的核心，它是一个可以被 控制的核裂变装置。若反应堆以铀235为燃 料，用减速后的低速中子(热中子)撞击原子 核产生裂变时，称为热中子反应堆。当以 铀238或钚239为燃料，用裂变产生的高速 高能中子引起原子核裂变时，则称为快中 子反应堆(或增殖堆)。利用快中子反应堆能 节省大量核燃料，效率比热中子反应堆高 约100倍。