(完整版)电力系统基础知识
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。
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二、电力系统概述
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本节内容
1、电力系统发展简史 、 2、电力系统的基本组成 、 3、电力网分类 、 4、电力线路 、 5、电力系统运行生产特点 、 6、对电力系统的基本要求 、 7、电力系统短路故障 、
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1、电力系统发展简史 、
1831年（英）法拉第→电磁感应→右手螺旋定则→电力系统
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当系统处于高负 电力不足时， 荷、电力不足时，机 组按水轮机—发电机 组按水轮机 发电机 方式工作。 方式工作。
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当系统低负 荷运行时， 荷运行时，机组 按电动机—水泵 按电动机 水泵 方式工作； 方式工作；
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核能发电厂 作用 利用原子核裂变放出的能量发电 按慢化剂与冷却剂种类不同分类
坝后式 河床式
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适用于高、 适用于高、中 水头的水电厂
电力系统基础知识
三峡水利工程（堤坝式） 三峡水利工程（堤坝式）
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水头在20～30m以 水头在20～30m以 20 适用于中、 下，适用于中、低 水头的水电厂
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青铜峡水电厂（河床式） 青铜峡水电厂（河床式）
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径流式水电厂（引水式发电厂） 径流式水电厂（引水式发电厂）
定义 利用有较高水位落差的急流江河建 没有形成水库， 坝，没有形成水库，而是直接将水引入 水轮机发电。又称引水式水电厂。 水轮机发电。又称引水式水电厂。 特点 只能按天然河流的水流量及水头落 差发电，受季节影响较大。 差发电，受季节影响较大。
电力系统基础知识大全课件
调度自动化
调度自动化概述
数据采集与监控系统（SCADA）
自动发电控制（AGC）
负荷管理
电力系统安全防护
设备安全
确保电力设备在正常工 作条件下运行，避免过 载、过热、短路等故障。
操作安全
接地安全
维护与检修
遵循安全操作规程，正 确使用电力设备，防止
误操作导致的事故。
确保电力系统的接地良 好，防止触电事故的发生。
风力发电
总结词
详细描述
太阳能发电
总结词
利用太阳能光子的能量转换为电能的发电方式。
详细描述
太阳能发电是一种可再生的清洁能源，其运行成本低、效率高。太阳能发电通过 太阳能电池板将太阳能光子的能量转换为电能。太阳能发电的缺点是受地理位置 和天气条件限制较大，且建设成本较高。
输电系统
输电线路
输电线路是电力系统的重要组成 部分，负责将发电厂发出的电能 传输到负荷中心。输电线路通常 由导线、绝缘子、杆塔和基础等
• 电力系统概述 • 发电系统 • 输电与配电系统 • 电力系统运行与控制 • 电力系统安全与保护 • 电力市场与电力营销
定义与组成
定义
组成
主要包括电源、电网和用户三个部分， 其中电源负责将各种一次能源转换成 电能，电网负责将电能传输、分配给 用户，用户则是电能的使用者。
电力系统的重要性
保障社会经济稳定发展
维护与调试
定期对继电保护装置进行检查、调试 和校验，确保其正常工作，提高保护 的可靠性。
过电压与绝缘配合
过电压
防雷措施
绝缘配合 监测与控制
电力市场概述
电力市场的定义
电力市场的形成 电力市场的特点
电力营销策略
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❖ 火力发电：
▪ 燃料在锅炉中燃烧，水变成高温高压水蒸气推 动汽轮机旋转，带动发电机发电。
• 按水蒸气温度压力分：中低压发电厂，高压发电厂 ，超高压发电厂，亚临界压力发电厂，超临界压力 发电厂；超超临界压力发电厂
动力系统：电力系统加上各类型发电厂中的动力部分就是动力系统。
电网调度
应用服务器
数据采集和传输
RTU
RTU
RTU
发电
输电
变电
配电
用电
❖ 电力网：
❖ 按电压等级的高低、供电范围的大小的分 类
▪ 地方电力网：电压等级在35kV及以下，供电半 径在20~50km以内
▪ 区域电力网：电压等级在35kV以上（一般为 110kV~220kV），供电半径超过50km，联系 较多发电厂的网络
▪ 水能可储蓄和调节。 ▪ 发电不污染环境。 ▪ 建设投资大、工期长，受自然条件限制。
建设中的水电站
❖ 核电：
▪ 核反应堆中发生核反应发热，水烧成高温高压 水蒸气推动汽轮机，带动发电机发电。
• 按照反应堆形式分：
– 压水堆核电站 – 沸水堆核电站（现在发生事故的日本福岛第一核电站） – 重水堆核电站（如中国秦山III期核电站） – 快堆核电站 – 石墨气冷堆电站
▪ 远距离输电网：电压等级为330kV~500kV的网 络，其主要任务是把远处发电厂生产的电能输 送到负荷中心，同时还联系若干区域电力网形 成跨省、跨地区的大型电力系统
电力网：
按电压等级分类： ➢ 低压网：电压等级在1kV以下； ➢ 中压网：1～10kV； ➢ 高压网：高于10kV、低于330kV； ➢ 超高压网：低于750kV； ➢ 特高压网：1000kV及以上。
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。
电力系统基础知识
L2
L3
L4
QS12
QF2
QS11
W
QS1 QF1
G2
单母线分段接线
• 特点：1）减少母线故 障或检修时的停电范 围。2）断路器检修期 间必须停止该回路的 供电。 应用范围：6~10kV配 电装置出线6回及以上 ；35kV出线数为4~8 回；110~220kV出线 数为3~4回。
L1
L2
L3
L4
一、电力系统基础知识
主要内容
1. 什么是电力系统 2. 电力负荷 3. 变电站介绍 4. 供电质量 5. 电力系统的接地方式
1 什么是电力系统？
• • • •
电力系统的发展史 电力系统描述 电力系统运行特点 电力系统接线方式
1.1 电力系统的发展史
电力系统发展图示：
1891年，德 1882年，法国， 国，奥斯 冯· 密勒， 德波列茨，世 卡· 界上第一个直 三相交流输 流电力系统； 电系统，近 代输电技术 的基础；
单选题
• 1、在分析用户的负荷率时，选一天24h中负荷最高的一个小 时的（ ）作为高峰负荷。 • A计算负荷，B最大负荷，C平均负荷。 • C • 2、突然中断供电时造成的损失不大或不会造成直接损失的负 荷是（ ）类负荷。 • A一类，B二类，C三类。 • C • 3、突然中断供电将会造成人身伤亡或会引起对周围环境严重 污染，造成经济上的巨大损失，造成社会秩序严重混乱或在 政治上产生严重影响的负荷，称为（ ） • A一类，B二类，C三类。 • A
• 1. 2. 3. 4.
影响负荷特性的主要因素 作息时间 生产工艺的影响(工业企业班制) 气候的影响 季节的影响
3 变电站介绍
• 变电站类别/规 模 • 一次系统与二次 系统 • 主控室
电力系统基础知识版
火力发电的优势是：早期建设成本低，发电 量稳定，一年四季均匀生产，所以在世界各国的 电力生产中都占主要地位，一般在70 %左右。 火力发电的缺点是：所用的煤、油、气等是不可 再生资源，虽然储量多，始终会枯竭，污染严重。
一方面是煤炭资源丰富，二一方面是其它资 源转换为油、气、化学能等成本高,我们国家火 电是以煤电为主，油、气、化学能等火电是限制 性的计划性发展。
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七、变电所
变电所是联接电力系统的中间环节，用以汇集电 源，升降电压和分配电力。
变电所的主接线 变电所的主接线是电气设备的主体，由其把发电 机、变压器、断路器、隔离开关等电气设备通过母 线、导线有机的连接起来，并配置各种互感器、避 雷器等保护测量电器，构成汇集和分配电能的系统。 变电所主接线的形式与变电所设备的选择、布置、 运行的可靠性和经济性以及继电保护的配置都有密 切的关系，它是变电所设计的重要环节。在拟定变 电所主接线方案时，应满足可靠、简单、安全、运 行灵活、经济合理、操作维护方 便和适应发展等基 本要求。
国家标准规定对电压波动的允许值为：
10KV及以下为2.50/0 35至110KV为20/0 220KV及以上为1.60/0
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（3）高次谐波：高次谐波的产生，是非线 性电气设备接到电网中投入运行，使电网电 压、电流波形发生不同程度畸变，偏离了正 弦波。高次谐波除电力系统自身背景谐波外， 主要是用户方面的大功率变流设备、电弧炉 等非线性用电设备所引起。高次谐波的存在 降导致供电系统能耗增大、电气设备绝缘老 化加快，并且干扰自动化装置和通信设施的
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按中断供电造成的损失程度分类
1、一级负荷：突然停电将造成人身
伤亡或引起对周围环境的严重污染，
造成经济上的巨大损失，如重要的大
(完整word版)电力系统分析基础知识点总结(良心出品必属精品)
电力系统分析基础目录稳态部分一．电力系统的基本概念填空题简答题二．电力系统各元件的特征和数学模型填空题简答题三．简单电力网络的计算和分析填空题简答题四．复杂电力系统潮流的计算机算法简答题五．电力系统的有功功率和频率调整1．电力系统中有功功率的平衡2．电力系统中有功功率的最优分配3．电力系统的频率调整六．电力系统的无功功率和频率调整1．电力系统的无功功率平衡2．电力系统无功功率的最优分布3．电力系统的电压调整暂态部分一．短路的基本知识1.什么叫短路2.短路的类型3.短路产生的原因4.短路的危害5.电力系统故障的分类二．标幺制1.数学表达式2.基准值的选取3.基准值改变时标幺值的换算4.不同电压等级电网中各元件参数标幺值的计算三．无限大电源1.特点2.产生最大短路全电流的条件3.短路冲击电流im4.短路电流有效值Ich四．运算曲线法计算短路电流1．基本原理2.计算步骤3.转移阻抗4.计算电抗五．对称分量法1.正负零序分量2.对称量和不对称量之间的线性变换关系3. 电力系统主要元件的各序参数六．不对称故障的分析计算1.单相接地短路2.两相短路3.两相接地短路4.正序增广网络七．非故障处电流电压的计算1.电压分布规律2.对称分量经变压器后的相位变化稳态部分一一、填空题1、我国国家标准规定的额定电压有 3kv 、6kv、 10kv、 35kv 、110kv 、220kv 、330kv、 500kv 。
2、电能质量包含电压质量、频率质量、波形质量三方面。
3、无备用结线包括单回路放射式、干线式、链式网络。
4、有备用界结线包括双回路放射式、干线式、链式、环式、两端供电网络。
5、我国的六大电网：东北、华北、华中、华东、西南、西北。
6、电网中性点对地运行方式有：直接接地、不接地、经消弧线圈接地三种，其中直接接地为大接地电流系统。
7、我国110kv及以上的系统中性点直接接地，35kv及以下的系统中性点不接地。
二、简答题1、电力网络是指在电力系统中由变压器、电力线路等变换、输送、分配电能设备所组成的部分。
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烟囱
储煤场
输煤皮带 江河或水库
蒸汽管道 汽轮 发电机 升压站 机
锅炉 冷却水
冷凝器
第二节 发电厂的类型和变电所的类型
锅炉、汽轮机和发电机是火力发电厂的三大 核心设备。
火电厂生产系统包括：制粉系统 供气系统 给水系统 冷却系统
图1-2 火力发电厂生产过程示意图
第二节 发电厂的类型和变电所的类型
• 配电线路：分6-10KV厂内高压配电线路 和380/220V厂内低压配电线路。
• 车间变电所：6-10KV降到380/220V，给 用电设备供电。
第一节电力系统组成及特点
电力系统为什么要联网？
水 库
0.38/0.22kV
M
M
0.38/0.22kV
M
M
动力系统 电力系统
电力网
220kV
220kV
第一节 电力系统的组成及特点
见习一个电力 系统
厂水力发电
简 单 变电站 电 力 大型工厂 系 统
变电站
输电线
第一节电力系统组成及特点
小型电能用户
配电站
学校 住宅乡村
商店
小型配电站
发电厂
第一节电力系统组成及特点
电能的输送和分配
升压
主传输线 500 kV
三相
降压
电压分配 10 kV
降压 变电站
单相
第一节电力系统组成及特点
三大系统的联系与区别
电力系统：由发电厂、变电所、输配电线路及用户等所 组成的统一整体。
动力系统：电力系统+原动力部分（如水库、水轮机、 锅炉、核反应堆、汽轮机等）。
电力网：变电所、输电线路。
简 单 电 力 系 统
工厂供电
第一节电力系统组成及特点
工厂供配电系统
第一节电力系统组成及特点
第一节电力系统组成及特点
• 发电厂：将一次能源转换成电能的场所。有火力 、水力 、核能发电厂等
• 变电所：接受电能、变换电压和分配电能的场所。 • 配电所：仅用于接受和分配电能的场所。 • 换流站：交、直流相互转换的场所。 • 电力线路：将发电厂、变电所和电能用户连接起来
，完成输送电能和分配电能的任务 • 电能用户：所有消耗电能的用电设备或用电单位。
相应规程规定的
第一节电力系统组成及特点
300万KW为分
界线；容量
2. 保证良好的电能质量
越大，允许
偏差越小
频率偏移：一般不超过±0.2~ 0.5Hz。
电压总谐波畸变率：见GB/T14549-1993,不在此赘 述。
三相电压不平衡度： 1) 正常允许2%，短时不超过4%； 2）接于公共连接点的每个用户一般不得
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第二节 发电厂的类型和变电所的类型
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～
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蒸汽动力发电厂原理图 1－锅炉；2－汽轮机；3－发电机；4－凝汽器；
5－凝结水泵；6－回热加热器；7－给水泵
第二节 发电厂的类型和变电所的类型
锅炉、汽轮机和发电机是火力发电厂的三大核心设备。 火电厂生产系统包括：制粉系统、供气系统、
由总降变电所、高压配电所、配电线路、 车间变电所和用电设备组成。
第一节电力系统组成及特点
• 总降压变电所：将35-110KV的外部供电 电源降到6-10KV给高压配电所、车间变 电所、高压用电设备供电。一般大型企 业都设之。
• 高压配电所：接受6-10KV电压，再分配 。一般负荷分散、厂区大的大型企业需 设置。
图1-1 动力系统、电力系统及电力网示意图
二、电力系统的特点
第一节电力系统组成及特点
电能的生产输送及使用的连续性； 与生产及人民生活的密切相关性； 过渡过程的短暂性。
第一节电力系统组成及特点
三、对电力系统的基本要求
对电力系统的基本要求： 最大限度地满足用户的用电需要； 安全可靠的供电； 保证良好的电能质量； 提高电力系统运行的经济性。
联网的缺点？
第一节电力系统组成及特点
水 库
0.38/0.22kV
M
M
0.38/0.22kV
M
M
电力系统管理
动力系统 电力系统
电力网
220kV
220kV
110kV 110kV
110kV 10kV
110kV
35kV
35kV
6kV
锅炉 锅炉 锅炉
热力网
管理： 国家电网 区域电网 （大区网）
省级电网 地方电网 用户
2. 保证良好的电能质量
第一节电力系统组成及特点
电能质量指标：电压质量、频率质量和波形质量、 三相不平衡度，等。
电压偏移：
1）35kV及以上电压供电的，电压正、负偏 差的绝对值之和不超过额定值的10%；
2)10KV及以下三相供电的，允许偏差为额 定值的±7%；
3）220V单相供电的，允许偏差为额定值的 +7%，-10%。
第一章 电力系统基本知识
本章要点
• 重点：电力系统组成及分类；.变配电一次 设备及电气主接线；衡量电能质量的基本 参数；短路及其危害，限制短路的措施； 中性点的运行方式。
• 难点：中性点的运行方式，限制短路的方 法。
内容纲要
• 第一节 电力系统的组成及特点 • 第二节 发电厂的类型和变电所的类型 • 第三节 电力负荷 • 第四节 变、配电所 • 第五节 电力系统短路 • 第六节 电力系统中性点接地方式
2. 水力发电（water power generation）
水电厂按照取水的方式可分为坝式水电厂、 引水式水电厂、混合式水电厂和抽水蓄能电厂 等。
能量转换过程：水能→机械能→电能
第二节 发电厂的类型和变电所的类型
超过1.3%
3. 提高系统运行的经济性
第一节电力系统组成及特点
电力系统的经济指标一般是指火电厂的煤耗 以及电厂的厂用电率和电力网的网损率等。
第二节 发电厂的类型 和变电所的类型
一、发电厂的类型
1. 火力发电 （thermal power generation）
能量转换过程: 化学能→热能→机械能→电能
110kV 110kV
110kV 10kV
110kV
35kV
35kV
6kV
图1-1 动力系统、电力系统及电力网示意图
锅炉 锅炉 锅炉
热力网
第一节电力系统组成及特点
大型电力系统的优点
减少装机容量；有利于装设大机组；充分利用 水力等一次动力资源；提高供电可靠性；提高电能 质量；减少系统的峰谷差；提高运行的经济性。
单相
第一节电力系统组成及特点
一 、 电力系统的组成
水 库
0.38/0.22kV
M
M
0.38/0.22kV
M
M
动力系统 电力系统
电力网
220kV
220kV
110kV 110kV
110kV 10kV
110kV3Biblioteka kV35kV6kV
锅炉 锅炉 锅炉
热力网
图1-1 动力系统、电力系统及电力网示意图
名词解释