华电《电力系统分析基础》2016
华北电力大学任建文电力系统分析基础
分裂导线——每相分成若干根，相互之间保持一 定距离400-500mm,防电晕，减小了电抗，电容增大
第二节 电力线路的结构
二.杆塔 结构
作用分
木塔——已不用 钢筋混凝土塔—单杆、型杆 铁塔—用于跨越，超高压输电、耐张、转角、
换位。独根钢管—城市供电
直线杆塔—线路走向直线处，只承受导线自重 耐张杆塔—承受对导线的拉紧力 转向杆塔—用于线路转弯处 换位杆塔—减少三相参数的不平衡 终端杆塔—只承受一侧的耐张力，导线首末端 跨越杆塔—跨越宽度大时，塔高：100—200米
第二节 电力线路的结构
结构
多股线绞合—J 扩径导线—K
排列：1、6、12、18 普通型：LGJ 铝/钢 比5.6—6.0 加强型：LGJJ 铝/钢 比4.3—4.4 轻 型：LGJQ 铝/钢 比8.0—8.1 LGJ-400/50—数字表示截面积
扩大直径，不增加截面积LGJK300相当于LGJQ-400 和普通钢芯相区别，支撑层6股
电力工程系
Department of Electrical Engineering
电力系统分析基础 Power System Analysis Basis
（二）
任建文
North China Electric Power University
第二章 电力网参数及等值电路
本章主要内容：
1. 输电方式——交流、直流、特·高压、灵活交流
FACTS装置：指FACTS家族中具体的成员，指用于提 供一个或多个控制交流输电系统参数的电力电子系 统或其他静止设备
提高交流输电传输功率的方法（FACTS）静止同步补偿器
Static Synchronous Compensator
系统
华电电力系统分析基础读书笔记第1章(共20页)
华电电力系统分析基础读书笔记2013-02-23电力系统分析基础Power System Analysis Basis（一）课程介绍1.传统的课程划分（1）电力系统稳态分析—正常的、相对静止的运行状态1)电力系统的基本知识和等值网络;2）电力系统正常运行状况的分析和计算3）电力系统有功功率—频率、无功功率—电压的控制与调整（2）电力系统暂态分析—从一种运行状态向另一种运行状态的过渡过程1）波过程—操作或雷击时的过电压（过程最短）。
高电压技术2）电磁暂态过程—与短路及励磁有关(过程较短）。
涉及电压、电流:短路计算、对称分量法及序网概念、不对称故障的分析与计算3）机电暂态过程-与动力系统有关（过程较长)涉及功率、功角-导致系统振荡、稳定性破坏、异步运行：静稳、暂稳2。
电力系统分析基础—--———改革后的电力系的平台课程主要学习电力系统稳态和短路分析知识(1）电力系统的基本概念—发、输、变、配。
（8学时)（2）电力网元件参数及等值电路—物理元件的数学模型（8学时）（3）简单电力网稳态分析与计算—功率流动、手工潮流计算（8学时）（4）电力系统潮流的计算机算法—潮流计算的基本原理、数学模型、求解方法和计算程序框图。
（8学时）(5)有功最优分配及频率控制—如何保证低损耗、高回收.（6学时) (6）无功功率及电压调整-如何使无功合理分布使功率损耗最小.（6学时）（7)短路电流分析与计算—三相短路及不对称故障计算。
（20学时）3。
教材（1）电力系统稳态分析（第三版)东南大学，陈珩，水利电力出版社(2）电力系统暂态分析（第三版）西安交通大学，李光琦，水利电力出版社(3）电力系统分析复习指导与习题精解杨淑英中国电力出版社4。
如何学习这门课程（1）先修课程：电路，电机学(2)听课为主，自学为辅(3)看书2～3遍（4）及时、独立的完成作业(5)理解基本概念，不要死记硬背（6）多翻阅电网技术、电力系统自动化等期刊,了解新概念，专业领域的成果和分析.第一章电力系统的基本概念1、电力系统的概念和组成2、对电力系统运行的基本要求3、电力系统的电压等级4、电力系统的接线方式和中性点接地5、电力系统的负荷§1。
电力系统分析基础作业及其答案
资料说明：本资料由华北电力大学在校学生提供，为方便外校学生考研复习，我们整理了所有的专业课考研资料，上传了所有内部资料（视频除外）。
我们是由一群“勇闯北京、热爱华电”的华电本校热血学生组成，本科时有本校的、外校的和跨专业的，现在全部考上华电研究生。
为了方便“立志考华电”学生交流，我们建立QQ群8，为大家免费答疑，分享华电最新消息，提高最新内部试题，各种疑难问题，我们都进最大努力帮助，只为“大华电，大电力，中国梦，梦华电！”第一次作业参考答案1、、电能生产的主要特点有哪些？答：电能生产的主要特点可以归纳为以下三点。
①电能生产的连续性特点；由于电能不能大量储存，电能的生产、输送和消费是同时完成的。
②电能生产瞬时性的特点；这是因为电能的传输速度非常快（接近光速），电力系统中任何一点发生故障都马上影响到整个电力系统。
③电能生产重要性的特点；电能清洁卫生、易于转换、便于实现自动控制，因此国民经济各部门绝大多数以电能作为能源，而电能又不能储存，所以电能供应的中断或减少将对国名经济产生重大影响。
2、对电力系统运行的基本要求是什么？答：对电力系统运行的基本要求有：①保证对用户的供电可靠性；②电能质量要好；③电力系统运行经济性要好；④对环境的不良影响要小。
3、电力系统中负荷的分类（I、II、III类负荷）是根据什么原则进行的？各类负荷对供电可靠性的要求是什么？答：电力系统中负荷的分类是根据用户的重要程度和供电中断或减少对用户所造成的危害的大小来划分的，凡供电中断将导致设备损坏、人员伤亡、产品报废、社会秩序还乱、政治影响大的用户的用电设备称为I类负荷；凡供电中断或减少将导致产品产量下降、人民生活受到影响的用户的用电设备称为II类负荷；I类、II类负荷以外的负荷称为III类负荷。
I类负荷对供电可靠性的要求是任何情况下不得中断供电；II类负荷对供电可靠性的要求是尽可能不中断供电；III类负荷可以停电。
4、标出下图所示电力系统中发电机、变压器的额定电压。
华北电力大学RJW电力系统分析基础第 章
W
1
W W W
Z 2
100
Z
3、变压器中功率损耗的计算
P 2 Q2 R PTR S22 R 2
2 2 2 2 2 2 2 2 2 2
U
-jBT
1
RT GT
jXT
P jQ
2
2
QTX PTG QTB
U U P Q X S X U U G U B U
3)
4)
5)
作业：电网如图所示，线路额定电压110KV，首端电压为118KV，求运行 中各点电压及各断线路中功率损耗
R1=6.8Ω X1=16.36Ω R2=6.3Ω X2=12.48Ω B3=0.8210-4S
S S S S 计算电压时不考虑 S 线路中的损耗 S S S S Si S 各段中损耗 R j X UN Q X P R 各段电压降落纵分量 U III U Pi Ri Qi Xi iI Uda UI UII UIII 电压损耗 UN
aI QB U ˆ ac
B j Q U S S S 注入a点的功率： 2 * a S I Ⅰ段线路中电压降落： U RI j XI UI j UI Ua
I 2 a La BI La a
2 2 2 a a I I I 2 I a
d III d III d d III III III d d III III
*
III
C点电压：
U U U
C d
III
2 U III UC Ud UIII 2 U d
其余以此类推
华电栗然.《电力系统分析基础》第2章
RT (100%)
P U2
k max
N
2000S2N
RT (50%) 2 RT (100%)
2、由短路电压百分比求XT（制造商已归算，直接用）
U U U U 1 k1(%) 2
k(12) (%) k(13) (%) (%) k(23)
XT1
Uk
1(%
)U2 N
100SN
S2 N
()
注意单位：UN（V）、SN（VA）、Pk（W）
如 UN（KV）、SN（MVA）、Pk（KW）时
RT
Pk
U2 N
1000S2N
()
§2.2 变压器的数学模型
短路电压百分比
uk %
3 IN ZT 100% UN
ZT
uk%UN 100 3 IN
uk%
U2 N
100SN
§2.2 变压器的数学模型
1、由短路损耗求RT
1) 对于第Ⅰ类（100/100/100）
P I R I R P P 3 3 k(12)
2 N T1
2 N T2
k1
k2
P I R I R P P 3 3 k(13)
2 N T1
2 N T3
k1
k (13)
P P P P 1
2 k3
k (13)
k (23)
k (12)
RT1
Pk
1
U2 N
1000S2N
RT2
Pk
2
U2 N
1000S2N
RT3
华北电力大学(保定)电力系统分析 粟然第五章
•
9
§5.2电力系统中有功功率的最优分配
一、 各类发电厂的运行特点 1 火电厂
支付燃料费用 技术最小负荷
火 电 厂 锅炉 25%—70% 汽机 10%—15% 承担急剧变化负荷时与投、退相似，额外耗能、费时 效率与蒸汽 参数有关 高温高压：效率高、调节范围小 中温中压：较前者低、但调节范围大
发电负荷
8760 t(h)
系统电源容量：可投入发电设备的可发功率之和
7
备用容量的分类
按作用分： (1)负荷备用：满足负荷波动、计划外 的负荷增量2%~5% (2)事故备用：发电机因故退出运行而 预留的容量5%~10% (3)检修备用：发电机计划检修 4%~5% (4)国民经济备用：满足工农业超计划 增长3%~5%
30
5、水、火发电厂间的负荷经济分配
物理解释： 水、火电厂之间的经济分配仍按等微增率原则分配， 只不过，水电厂微增率乘一个2后分配，水电厂在一定时 间内可消耗水量越多，单位重量燃料可折换的水量越大， 2 从而2H也越小，水电厂应分配更多负荷。
计算：
由于j事先未知，须假设j的初值，分配计算求出 各段负荷，然后计算出T时间内的用水量 W
经过网损修正后 dFi 的等微增率准则 dPGi
dFi 1 Li PL dPGi 1 PGi
( i 1, 2, , n)
网损修正系数
网损微增率
网损微增率的物理意义：某发电厂所发功率的变化引起的 26 网路总损耗的变化——阻抗矩阵法
§5.2电力系统中有功功率的最优分配 5、水、火发电厂间的负荷经济分配
• 目标：在整个运行周期内满足用户的电力需求，合理分 配水火电厂的负荷，使总燃料消耗量最少。 • 等式约束： P ( t ) P ( t ) P ( t ) 0
华北电力大学电力系统分析部分基础知识
华北电力大学《电力系统分析》思考题部分参考答案1. 电力网，电力系统和动力系统的定义是什么？（p2）答: 电力系统：由发电机、发电厂、输电、变电、配电以及负荷组成的系统。
电力网：由变压器、电力线路、等变换、输送、分配电能的设备组成的部分。
动力系统：电力系统和动力部分的总和。
2. 电力系统的电气接线图和地理接线图有何区别？（p4-5）答：电力系统的地理接线图主要显示该系统中发电厂、变电所的地理位置，电力线路的路径以及它们相互间的连接。
但难以表示各主要电机电器间的联系。
电力系统的电气接线图主要显示该系统中发电机、变压器、母线、断路器、电力线路等主要电机电器、线路之间的电气结线。
但难以反映各发电厂、变电所、电力线路的相对位置。
3. 电力系统运行的特点和要求是什么？（p5）答：特点：（1）电能与国民经济各部门联系密切。
（2）电能不能大量储存。
(3)生产、输送、消费电能各环节所组成的统一整体不可分割。
（4）电能生产、输送、消费工况的改变十分迅速。
（5）对电能质量的要求颇为严格。
要求：（1）保证可靠的持续供电。
（2）保证良好的电能质量。
（3）保证系统运行的经济性。
4. 电网互联的优缺点是什么？（p7）答：可大大提高供电的可靠性，减少为防止设备事故引起供电中断而设置的备用容量；可更合理的调配用电，降低联合系统的最大负荷，提高发电设备的利用率，减少联合系统中发电设备的总容量；可更合理的利用系统中各类发电厂提高运行经济性。
同时，由于个别负荷在系统中所占比重减小，其波动对系统电能质量影响也减小。
联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，从而可采用大容高效率的机组。
5. 我国电力网的额定电压等级有哪些？与之对应的平均额定电压是多少？系统各元件的额定电压如何确定？（p8-9）答：额定电压等级有（kV）：3、6、10、20、35、60、110、154、220、330、500、750、1000平均额定电压有（kV）：3.15、6.3、10.5、37、115、230、345、525系统各元件的额定电压如何确定：发电机母线比额定电压高5%。
华北电力大学-华电电力系统分析基础_第8章电力系统不对称故障的分析与计算
j(X 2
X
0
)
Ia1
Va0 jX 0 Ia1
Va1 Va2 Va0 a 2 Ia1 aIa2
0 Ia0
0
aIa1 a 2 Ia2 Ia0 0
Va1 Ia1
Va2 Ia2
Va0 Ia0
根据电力系统的原始资料，在故障点分别施加各 序电势，从故障点开始，查明各序电流的流通情 况，凡是某序电流能流通的元件，必须包含在该 序网络中，并用相应的序参数及等值电路表示。
33/69
正序网络
34/69
正序网络
负序网络
35/69
零序网络：必须首先确定零序电流的流通路径。
Va 0
36/69
Va0
Z 0 Ia0
结论：在三相参数对称的线性电路中，各序对称分量具有独 立性，因此，可以对正序、负序、零序分量分别进行计算。
9/69
§8.1 对称分量法
对称分量法在不对称短路计算中的应用
图7－3所示电力系统在f点发生单相（a相） 短路，可以将其分解为正序，负序和零序分量 的叠加，如图7－4所示：
图7－3 简单电力系统的单相短路
10/69
§8.1 对称分量法
11/69
§8.1 对称分量法
12/69
§8.1 对称分量法
通过网络化简，如图7－5，各序电压方程为
E eq z ff (1) I fa(1) V fa(1)
V 0 z ff (2) I fa(2)
fa ( 2 )
§8.2.4 架空线路的零序阻抗及其等值电路
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四、电力系统的联网运行
1. 提高供电可靠性，减少系统备用容量 2. 有利于削峰填谷，提高发电设备利用率 3. 合理利用动力资源，（水、火电互补）， 提高经 济性 4. 采用高效率大容量机组，减小负荷波动对系统的 影响—系统越大，抗干扰能力越强
1.3 电力系统的接线方式和电压等级
一、电力系统的接线方式
电力网 工业 农业 商业 生活
动力 部分
～
发电机
发电 变电
输电
电力系统 动力系统
变电
用电
二、电力系统的基本概念 • 电力系统的组成
（1）电力系统：生产、输送、分配与消费电能的系 统。包括：发电机、变压器、输电电路和用电 设备。 （2）电力网：电力系统中输送与分配电能的部分， 包括变压器和输电电路。 （3）动力系统：动力部分与电力系统组成的整体。
最大负荷：指规定时间内，电力系统总有功功率负荷的
最大值。
额定频率：按国家标准规定，我国所有交流电力系统的
额定频率为50Hz。
最高电压等级：指该系统中最高的电压等级电力线路的
额定电压。
三、电力系统的基本参量和接线图
2．电力系统的接线图
地理接线图：主要显示系统中发电厂、变电所的地
理位置，电力线路的路径，以及它们相互间的联结。
1.5 电力系统分析的含义与内容
1.6 我国电力系统的发展
1.1 电力系统概述
一、电力系统的形成与发展 二、电力系统的基本概念 三、电力系统的基本参量和接线图
一、电力系统的形成与发展
电的产生
交流发电机
1831年 法拉第发现 电磁感应定律 直流发电机
直流电动机
直流发电机
=
100~400V
电弧灯
M 直流电动机
变压器额定电压的规定
若变压器漏抗很小、二次测与用电 设备直接相连或电压特别高时，其 二次侧额定电压比线路仅高5％。
变压器二次侧：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%)， 实际应比线路高10%。
二、电力系统的电压等级
变压器的抽头（分接头）
220kV
升压变压器
降压变压器
特点：输电电压低，输送距离短，输送功率小。
一、电力系统的形成与发展
高压输电
1882年，法国人M ·德波列茨将位于弥斯巴赫煤矿的蒸汽 机发出的电能输送到 57km外的慕巴黑，并用以驱动水泵。 输电电压：直流1500~2000V，输送功率：约1.5kW。
=
直流发电机
57km, 1500~2000V
M
直流电动机
电压损耗、电压降落、各点电压电压不相同
二、电力系统的电压等级
电力网络中的电压分布
规定：发电机的额定电压 比系统额定电压高5%。
规定：线路的额定电压 等于线路的平均电压，
等于系统的额定电压。
规定：用电设备的额定电压 等于系统的额定电压。
二、电力系统的电压等级
变压器一次侧：相当于 用电设备，其额定电压 与系统相同；与发电机 直接相连时，则与发电 机相同。
世界上第一个电力系统！
一、电力系统的形成与发展
交流输电
1885年制成变压器 实现单相交流输电 实现三相交流输电
1891年制成三相变压器 和三相异步电动机
1891年德国建成第一条三相交流输电系统 Lauffen镇 法兰克福 178km, 25kV 白炽灯
水轮发电 机组
～
95V/25kV
95V, 230kVA 150r/min
双回路 放射式
双回路 干线式
双回路 链式
环式
两端供电
优点：供电可靠性和电压质量高 缺点：不经济
适用范围：电压等级较高或重要的负荷
二、电力系统的电压等级
1. 电力系统的额定电压等级 2. 电力系统各元件的额定电压 3. 电力网电压等级的选择
二、电力系统的电压等级
1.电力系统的额定电压等级
为什么规定电压等级？ 根据 S = UI ，当输送功率一定时， 电压高，电流小，材料投资少，绝缘投资大； 电压低，电流大，绝缘投资少，材料投资大。 所以，输送一定的功率有一个经济电压。
稳态 分析
暂态 分析
参考教材
电力系统稳态分析（第三版）
东南大学陈珩，水利电力出版社
西安交通大学李光琦，水利电力出版社 李庚银、杨淑英、栗然，机械工业出版社 杨国旺
电力系统暂态分析（第三版）
电力系统分析基础
电力系统分析习题集
电力系统分析复习指导与习题精解
杨淑英，中国电力出版社如何学习 Nhomakorabea门课程
电网监视与控制
电气设备在线监测与故障诊断（计划检修→状态检修）
负荷分级（一级、二级、三级），故障时，按负荷等级 限电。
三、对电力系统运行的基本要求
负荷（一级
二级 三级）
一级负荷：对这一级负荷中断供电，将造成人
身事故，经济严重损失，人民生活发生混乱。 二级负荷：对这一级负荷中断供电，将造成大 量减产，人民生活受影响。
三、电力系统的基本参量和接线图
1．电力系统的基本参量
总装机容量：指系统中实际安装的发电机组额定有功功
率的总和，以千瓦(kW)、兆瓦(MW)、吉瓦(GW)计。
年发电量：指系统中所有发电机组全年实际发出电能的
总和，以千瓦· 时(kW· h)、兆瓦· 时(MW· h)、吉瓦· 时(GW· h) 计。
原因：
三、对电力系统运行的基本要求
3.提高电力系统运行的经济性
考核电力系统运行经济性的指标：
煤耗率
生产一度电消耗的标准煤重，
与锅炉、汽轮机的特性及厂用电率有关。
网损率
电网中损耗电能与供应电能的百分比
三、对电力系统运行的基本要求
环保
火电厂装机接近70％
煤炭燃烧造成的污染
限制污染物的排放量
三、电力系统的基本参量和接线图
2．电力系统的接线图
地理接线图：主要显示系统中发电厂、变电所的地
理位置，电力线路的路径，以及它们相互间的联结。
电气接线图：主要显示系统中某发电厂（变电所）
内的发电机、变压器、母线、断路器、电力线路等主 要电机、电器、线路之间的电气接线。
三、电力系统的基本参量和接线图
电力系统分析基础
主讲人：杨用春
课程内容
第一章 电力系统的基本概念 第二章 电力系统各元件的特性和数学模型 第三章 简单电力系统的潮流计算与分析 第四章 复杂电力系统潮流的计算机算法 第五章 电力系统的有功功率和频率调整 第六章 电力系统的无功功率和电压调整 第七章 电力系统三相短路分析与计算 第八章 电力系统不对称故障分析与计算
某发电厂的电气主接线
220kV
110kV
T1
T2
~
G3
~
G4 10kV
~
G1
~
G2
三、电力系统的基本参量和接线图
2．电力系统的接线图
地理接线图：主要显示系统中发电厂、变电所的地 电气接线图：主要显示系统中某发电厂（变电所）
理位置，电力线路的路径，以及它们相互间的联结。 宏观
内的发电机、变压器、母线、断路器、电力线路等主 微观 要电机、电器、线路之间的电气接线。
二、电力系统的电压等级
3.电力网电压等级的选择
各级电压架空线路的输送能力
额定电压 输送容量 输送距离 额定电压 输送容量 输送距离 kV MVA km kV MVA km 3 6 10 35 60 0.1-1.0 0.1-1.2 0.2-2.0 2-10 3.5-30 1-3 4-15 6-20 20-50 30-100 110 220 330 500 750 10-50 100-500 200-800 50-150 100-300 200-600
1.中性点不接地
正常运行
分析：（1）线电压与相电压关系； （2）中性点电位； （3）对地电容电流与相电压关系。
1.中性点不接地
单相（C相）接地
分析：（1）中性点对地电位； （2）非接地相对地电位； （3）对地电容电流。
（3）对地电容电流分析
VA 3V A IC. A 3 I CO XC XC I C .B 3 I CO ( I I I
三级负荷：所有不属于一、二级的负荷。
三、对电力系统运行的基本要求
2.保证良好的电能质量
衡量电能质量的基本指标：
电压质量
频率质量
35kV及以上：±5% 10kV及以上：±7% ±0.2 ~ 0.5Hz
主要指标：
电压偏差、频率偏差、谐波畸变率、三相不平衡度、 电压波动和闪变。 整流设备、电力机车、电弧炉、压钢机等非线性负荷 和冲击负荷造起系统谐波、不对称、电压波动等。
含义：
发电厂、变电所（站）之间的接线方式。
类型：
无备用接线方式 有备用接线方式
一、电力系统的接线方式
1.无备用接线方式
用户只能从一个方向取得电源
放射式
干线式
链式
优点：简单、经济、运行方便 缺点：供电可靠性差
适用范围：二级负荷
一、电力系统的接线方式
2.有备用接线方式
用户可以从多个方向取得电源
1.2 电力系统运行的特点和要求
一、电能的优点
1. 可以很方便地转换成其他形式的能，如光能、 热能、机械能、化学能等。
2. 便于生产、输送、分配、使用，易于控制。