第01章 電力系統(tǒng)的基本概念

電

力

系

統(tǒng)

分

析主講教師：周蘇荃1第一章電力系統(tǒng)的基本概念21-1電力系統(tǒng)概述一、電力系統(tǒng)的組成

發(fā)電、輸電、配電、用電設(shè)備連成的整體變壓器--線路

l

l母線

母線負(fù)荷

接線圖發(fā)電機(jī)調(diào)相機(jī)電動(dòng)機(jī)電力網(wǎng)

----變壓器、輸電線路單線圖=GM3

電力網(wǎng)

----變壓器、輸電線路

電力系統(tǒng)---電力網(wǎng)

+發(fā)電機(jī)和負(fù)荷

動(dòng)力系統(tǒng)---電力系統(tǒng)+原動(dòng)機(jī)(汽輪機(jī)、水輪機(jī)）動(dòng)力系統(tǒng)電力系統(tǒng)和電力網(wǎng)原動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)

升壓變壓器輸電線路

降壓變壓器

負(fù)荷G電力網(wǎng)電力系統(tǒng)動(dòng)力系統(tǒng)4氣輪發(fā)電機(jī)和變壓器5輸電線路6輸電線路—4分裂導(dǎo)線7二、電力系統(tǒng)的特點(diǎn)及運(yùn)行應(yīng)滿足的基本要求電力生產(chǎn)的特點(diǎn)

生產(chǎn)輸送分配和消費(fèi)同時(shí)進(jìn)行

暫態(tài)過程快，大量采用自動(dòng)化設(shè)備

與國民經(jīng)濟(jì)人民生活密切相關(guān)8對(duì)電力生產(chǎn)要求1

安全可靠供電根據(jù)供電可靠性要求，將負(fù)荷分為三級(jí)

一級(jí)負(fù)荷：中斷供電將造成人身事故，設(shè)備損

壞，人民生活混亂，不允許停電，必須保證不

間斷供電

二級(jí)負(fù)荷：中斷供電將造成減產(chǎn)，人民生活受

到影響，如有可能，也要保證不間斷供電

三級(jí)負(fù)荷：工廠的附屬車間，小城鎮(zhèn)，停電影

響不大92保證良好的電能質(zhì)量

頻率f=50Hz偏移±0.2~0.5Hz

電壓U偏移±5%(35kV及以上電壓等級(jí)）

偏移±7%(10kV及以下電壓等級(jí)）

波形畸變率

不超過5%

.(各次諧波有效值

平方和的方根值對(duì)基波有效值的百分比)電壓和頻率不符合要求，會(huì)造成減產(chǎn)，影響用電設(shè)備安全，

甚至影響整個(gè)系統(tǒng)的安全

頻率決定于系統(tǒng)中的有功功率平衡

電壓取決于系統(tǒng)中的無功功率平衡在很低的頻率或電壓下運(yùn)行，系統(tǒng)有崩潰的危險(xiǎn)103保證系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性電能生產(chǎn)規(guī)模大，消耗的能源占國民經(jīng)濟(jì)能源消耗的比重高，所以降低發(fā)電成本，減少輸送損耗意義重大

采用高效節(jié)能的發(fā)電設(shè)備

合理調(diào)度各發(fā)電廠所承擔(dān)的負(fù)荷

優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，合理發(fā)展電網(wǎng)11

提高電力系統(tǒng)供電的可靠性多個(gè)電廠同時(shí)發(fā)生故障的概率小

減少系統(tǒng)備用容量的比重各子系統(tǒng)的備用容量是可通用的

可采用高效率的大容量機(jī)組個(gè)別機(jī)組開停、故障對(duì)系統(tǒng)影響小

可減少總負(fù)荷的峰值不同地區(qū)用電負(fù)荷間生產(chǎn)、生活、時(shí)差不同

可充分利用水電廠的水能資源三、聯(lián)合電力系統(tǒng)的優(yōu)越性P1

P212P1-2

電力系統(tǒng)的接線方式和電壓等級(jí)一、接線方式電網(wǎng)的結(jié)線方式，

按可靠性分

有備用、無備用

無備用：只能從一條線路取得電源，簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)，}

閉式網(wǎng)絡(luò)

有備用：

雙回線

G

閉式網(wǎng)絡(luò)：至少通過兩條線路從不同方向取得電源環(huán)形網(wǎng)絡(luò)兩端電源供電可靠性差

13

額定電壓-電器設(shè)備制造時(shí)所指定的電壓

額定電壓不同于運(yùn)行電壓

電器設(shè)備的額定電壓都是在設(shè)計(jì)制造時(shí)指定

的，

決定了電器設(shè)備的結(jié)構(gòu)特性

規(guī)定額定電壓的目的要求工作狀態(tài)盡可能的接近于額定值

---當(dāng)電器設(shè)備在額定值下工作時(shí)，具有最好的技術(shù)特性和經(jīng)濟(jì)效果。

---互換性，標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)二、電力系統(tǒng)的額定電壓14高壓設(shè)備的額定電壓

發(fā)電機(jī)、變壓器、用電設(shè)備的額定電壓之間，

有一個(gè)配合問題

理想情況運(yùn)行電壓=額定電壓UN

實(shí)際上做不到，因?yàn)檩旊娋€路上有電壓降，b點(diǎn)電壓比a點(diǎn)低。a

bUaUNUb15用電設(shè)備、發(fā)電機(jī)的額定電壓UN

網(wǎng)絡(luò)額定電壓為

（國家規(guī)定的UN

）6kV，10kV，35kV,

110kV,220kV,500kV等

線電壓

線路額定電壓=用電設(shè)備額定電壓=

網(wǎng)絡(luò)額定電壓

發(fā)電機(jī)的額定電壓=105%網(wǎng)絡(luò)額定電壓發(fā)電機(jī)的UN

比網(wǎng)絡(luò)的額定電壓高5%

6.3kV,

10.5kV16變壓器的額定電壓電能傳輸方向

一次繞組

電能流入變壓器二次繞組

電能流出變壓器

一次側(cè)相當(dāng)于用電設(shè)備，二次側(cè)相當(dāng)于發(fā)電機(jī)

降壓變壓器額定電壓：?一次側(cè)額定電壓=線路額定電壓?二次側(cè)額定電壓=110%（或105%）線路額定電壓

升壓變壓器額定電壓：?一次側(cè)額定電壓=發(fā)電機(jī)額定電壓?二次側(cè)額定電壓=

110%線路額定電壓17變壓器二次側(cè)的額定電壓

二次側(cè)相當(dāng)于發(fā)電機(jī)，其額定電壓比線路的額

定電壓

高10%變壓器二次側(cè)等值電路為b點(diǎn)電壓比UN

高10%，才

能使a點(diǎn)電壓比UN

高5%帶額定負(fù)荷時(shí)，漏抗XT上的

電壓降為5%VN左右XT

a

b

UT18bXTUT變壓器的額定電壓比網(wǎng)絡(luò)的高10%，一部分降落在XT

上，另一部分在XL上。當(dāng)這兩部分中有一個(gè)比較小時(shí)，選擇變壓器時(shí)，應(yīng)該選額定電壓比較小的變壓器。變壓器二次側(cè)的額定電壓a

XLZLD19變壓器二次側(cè)的額定電壓

為適應(yīng)特殊情況，一些變壓器二次側(cè)的額定電

壓比網(wǎng)絡(luò)的額定電壓高5%.1

直接接用戶2

短線接用戶3漏抗?。┛股系亩搪冯妷航担?%，一般情況

10.5%)20網(wǎng)絡(luò)、電力設(shè)備

額定電壓發(fā)電機(jī)

額定電壓變壓器額定電壓一次側(cè)二次側(cè)33.

153及3.153.15

及366.36及6.36.3及6.61010.510及10.510.5及1115.7515.75353538.5110110121220220242330330363500500500額定電壓等級(jí)（kV)21變壓器的分接頭

變壓器的分接頭在高壓側(cè)

以高壓繞組的額定電壓作基準(zhǔn)，為100%，稱之為主抽

頭。

分接頭的額定電壓以百分值表示.表示分接頭電壓與主抽頭電壓的差值為主抽頭電壓的百分之幾.如10kV/3.3kV變壓器，+5%抽頭為10.5kV+2.5%抽頭為10.25kV-2.5%抽頭為9.75kV22變壓器的變比

額定變比：兩側(cè)額定電壓之比

實(shí)際變比：兩側(cè)實(shí)際工作抽頭的空載線電壓之比額定變比和匝數(shù)比

兩側(cè)繞組接法相同：

匝數(shù)比=空載線電壓之比

兩側(cè)繞組接法不同：差一個(gè)系數(shù)

3星/三角接法

采用空載線電壓之比，計(jì)算方便23例題1：各設(shè)備的額定電壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和電壓等級(jí)如下10kVT1

110kV

T2

10kV各設(shè)備的額定電壓為10.5kV10.5kV/121kV110kV

110kV/11kVGG24三、電網(wǎng)電壓等級(jí)的選擇輸電網(wǎng)和配電網(wǎng)

輸電網(wǎng)：大容量遠(yuǎn)距離送電，由一、二級(jí)最高

電壓等級(jí)的電力線路組成足夠的可靠性，網(wǎng)狀

的，雙回，多回路送電，500kV，220kV

配電網(wǎng)：任務(wù)是分配電能，電壓較低0.4~35kV輻射狀運(yùn)行，閉環(huán)設(shè)計(jì)，開環(huán)運(yùn)行，運(yùn)行簡(jiǎn)單，對(duì)一類負(fù)荷要有備用25

在U一定的情況下，S的增大導(dǎo)致電流

I的增大

遠(yuǎn)距離送電線路長(zhǎng)，線路阻抗Z較大為保證電能質(zhì)量，線路上的電壓降應(yīng)滿足

所以對(duì)于一定的輸送容量和距離有一個(gè)適宜的網(wǎng)絡(luò)電壓等級(jí)三相輸電線路傳送的功率輸送容量電壓等級(jí)與系統(tǒng)規(guī)模（輸送容量和距離）有關(guān)

26電壓等級(jí)(kV)輸送容量(MVA)輸送距離(km)輸電5001000~1500150~850（跨?。?20100~500100~300（跨地區(qū)）高中壓

配電110(部分輸電)10~5050~100（跨縣市）352~1020~50100.2~26~20低壓配電380/220V（樓內(nèi)、農(nóng)電）電力線路電壓與輸送容量、距離的關(guān)系27四、電力系統(tǒng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式星形接線變壓器或發(fā)電機(jī)的中性點(diǎn)稱為電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)

中性點(diǎn)運(yùn)行方式:

直接接地

110kV及以上系統(tǒng)中，有利于絕緣

不接地

3~66kV系統(tǒng)，

絕緣要求提高，可靠性高，

經(jīng)消弧線圈接地：3~66kV系統(tǒng)減小接地點(diǎn)電流，使電弧易于自行熄滅，提高供電可靠性

過補(bǔ)償：流過故障點(diǎn)的感性電流大于容性電流i

Ua、、

欠補(bǔ)償：流過故障點(diǎn)的是容性電流

全補(bǔ)償：諧振，不允許

實(shí)踐中一般都采用過補(bǔ)償oc

xnUabb28a1-3課程內(nèi)容和特點(diǎn)內(nèi)容包括：

正常運(yùn)行狀態(tài)

的分析和計(jì)算—穩(wěn)態(tài)

故障狀態(tài)的分析和計(jì)算

—暫態(tài)

穩(wěn)定性理論及分析計(jì)算

—暫態(tài)電力系統(tǒng)分析是專業(yè)課,又起到專業(yè)基

礎(chǔ)課的作用29特點(diǎn)1電力系統(tǒng)分析是專業(yè)課,又起到專業(yè)基礎(chǔ)課

的作用，學(xué)習(xí)時(shí)應(yīng)注意：

專業(yè)課與基礎(chǔ)課區(qū)別專業(yè)課聯(lián)系實(shí)際,比較麻煩,

分析問題從實(shí)

際出發(fā),有一些假設(shè),簡(jiǎn)化、前提條件,應(yīng)注意典型情況的分析是否能推廣到一般情況

做題計(jì)算多、題多

數(shù)量級(jí)

基礎(chǔ)課到專業(yè)課有一個(gè)臺(tái)階，應(yīng)注意盡快

適應(yīng)30特點(diǎn)2電力系統(tǒng)為特殊對(duì)象

用功率描述

三相運(yùn)行

計(jì)及其它兩相影響的單相等值電路31測(cè)出電壓、電流，有功功率，無功功率若用E和x表示，負(fù)荷變化時(shí)和測(cè)量結(jié)果一致說明等值電路能反映實(shí)際情況采用計(jì)及其它兩相影響的單相星形等值電路.jx

I[0]GPQAV.[0]負(fù)荷.EV32參考書目：

李