电力系统概论
电力系统运行概论
中性点运行方式分为
直接接地 单相负载低压（380/220V） 、 高 压 110kV以上输电线路。 X0 / X1 3
非直接接地（不接地或经消弧线圈、电阻、电 压互感器等接地）。通常10—35kV
经小电阻接地 （电缆线路多）
光通量急剧波动，而造成人眼视觉不舒适的现 象。
4、不对称度 衡量多相负荷平衡状态的指标。 电压不对称度：电压负序分量与正序分量的比值。 电流不对称度：电流负序分量与正序分量的比值。
5、正弦波形畸变率 1）n 次谐波电压、电流含有率 2）电压、电流总谐波畸变率
为保证电压质量，要求电压为正弦波，但总有 某种原因产生一些谐波，造成电压波形畸变。 为此对电压正弦波形畸变率也有限制，（波形 畸变率是指各次谐波有效值平方和的方根对基 波有效值的百分比），对于6-10kV供电电压不 超过4%，0.4kV电压不超过5%。
中性点直接 接地优点：
当系统发生一相接地 故障时，能限制非故 障相对电压的升高， 从而保证单相用电设 备的安全。
缺点： 很大，继电保护动作，断路器跳开，造成 停电；发生人身一相对地电击时，危险性较大。
1、中性点不接地系统 1）正常运行时 正常运行时各相对地电压是对称的
.
UC
120° .
120°
UA
3.15、6.3、10.5、37、115、230、345、525kV 变压器的分接头及其变比 调压 额定变比：主抽头额定电压之比 实际变比：实际所接分接头的额定电压之比
–发电机的额定电压为额定电压等级电压的 1.05倍。
–输电线路的额定电压等于我国规定的额定 电压等级。
–变压器一次边额定电压等于与之相连的设 备的额定电压；二次的倍边额定电压等于与 之相连的设备的额定电压1.05倍或1.1倍。
电力系统概论课程设计
电力系统概论课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解电力系统的基本概念、组成和运行原理；2. 掌握电力系统中各种电气设备的功能、特性和相互关系；3. 了解电力系统的基本参数及其计算方法；4. 掌握电力系统的简单分析和计算方法。
技能目标：1. 能够运用所学知识分析和解决电力系统中的基本问题；2. 能够正确使用相关仪器和软件进行电力系统参数的测量与计算；3. 能够对电力系统进行初步的设计和优化。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对电力系统的兴趣，激发他们探索科学技术的热情；2. 培养学生的团队合作意识和责任感，使他们能够在实际工作中发挥积极作用；3. 培养学生关注社会、环保和可持续发展的意识，提高他们对电力系统运行过程中能源消耗和环境保护的认识。
分析课程性质、学生特点和教学要求：本课程为电力系统概论，旨在让学生了解电力系统的基本知识，为后续专业课程打下基础。
学生处于高中阶段，具有一定的物理和数学基础，但对电力系统专业知识了解较少。
因此，课程目标需具体、明确，以便学生能够在有限的学习时间内掌握关键知识点。
课程目标分解：1. 知识目标：通过课堂讲解、实验演示和课后阅读，使学生掌握电力系统的基本概念、组成、运行原理以及相关设备的功能和特性；2. 技能目标：通过实验操作、上机实践和课程设计，培养学生运用所学知识分析和解决实际问题的能力；3. 情感态度价值观目标：结合课程内容和实践环节，引导学生关注电力系统在能源、环保等方面的现实问题，培养他们的社会责任感和团队协作精神。
二、教学内容本课程教学内容主要包括以下几部分：1. 电力系统基本概念：介绍电力系统的定义、组成、分类及运行原理，对应教材第一章内容。
2. 电力系统设备：讲解发电、输电、变电、配电等环节的设备及其功能，特性，对应教材第二章内容。
3. 电力系统参数：学习电力系统的基本参数及其计算方法，包括阻抗、导纳、功率、电压等，对应教材第三章内容。
4. 电力系统分析：介绍电力系统的基本分析方法，如潮流计算、短路计算等，对应教材第四章内容。
电力系统概论典型工作任务描述
电力系统是指由发电、输电、配电和用户用电组成的一整套供电系统。
以下是电力系统中典型的工作任务描述：
1. 发电机组运行监控：负责监控和管理发电机组的运行情况，包括实时监测发电机组的发电功率、电压、频率等参数，并及时处理异常情况。
2. 输电线路巡检：定期巡检输电线路，检查线路的绝缘状态、设备连接情况、杆塔稳定性等，确保输电线路的正常运行和安全性。
3. 配电设备维护：负责配电设备的日常维护和检修，包括变压器、开关设备、配电盘等，以确保设备的正常运行和可靠性。
4. 电能质量分析：进行电能质量分析，监测和分析电网中的电压波动、谐波、闪变等问题，以识别和解决电能质量问题。
5. 电网故障处理：及时响应电网故障，包括线路故障、设备故障等，快速定位故障点并采取相应措施进行修复。
6. 新能源接入管理：负责新能源（如太阳能、风能）接入电
网的管理，包括新能源发电设备的接入审查、并网调度等工作。
7. 用户用电需求管理：收集和分析用户用电需求，制定合理的用电计划，以满足用户的用电需求。
8. 能耗监测与节能分析：对电力系统中各个环节的能耗进行监测和分析，提出相应的节能措施和优化方案。
9. 应急响应和救援：在突发情况下，及时响应电力系统的应急事件，采取相应的救援措施，确保电力系统的安全和可靠运行。
以上工作任务描述了电力系统中一些典型的职责和工作内容。
在实际工作中，电力系统的运维人员需要负责日常的设备维护、故障处理、能源管理等工作，以保障电力系统的稳定运行和用户的用电需求。
《电力系统概论》课件
发电环节：将各种能源转化为 电能的过程。
输电环节：将电能从发电厂输 送到用电地区的过程。
变电环节：将电能从高压转换 为低压，以满足不同用电需求 的过程。
配电环节：将电能从变电站输 送到用户终端的过程。
用电环节：将电能转化为其他 形式的能量，以满足生产和生 活需求的过程。
电力系统构成
发电系统：包括 火力发电、水力 发电、核能发电 等
电力系统概论PPT课件大纲
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目录
CONTENTS
1 单击添加目录项标题 2 电力系统概述 3 发电系统 4 输电系统 5 配电系统 6 电力系统保护与控制
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电力系统概述
电力系统定义
电力系统：由发电、输电、变 电、配电和用电等环节组成的 电能生产、输送和消费系统。
输电系统：包括 高压输电线路、 变电站等
配电系统：包括 配电变压器、配 电线路等
用电系统：包括 工业用电、商业 用电、居民用电 等
电力系统运行方式
电力系统运行方式包括：并网运行、孤岛运行、黑启动等 并网运行：将多个发电厂、变电站、输电线路等连接起来，共同供电 孤岛运行：当电网发生故障时，部分区域可以独立运行，保证供电 黑启动：当电网发生大面积停电时，通过启动部分发电机组，逐步恢复供电
地下输电线路：埋设在地下的输电线路 单相输电线路：传输单相电能的线路 三相输电线路：传输三相电能的线路
输电线路的组成
导线：传输电能的主要部分 绝缘子：支撑导线，防止导线与杆塔接触 杆塔：支撑导线，保持导线与地面的距离 接地装置：防止雷电和静电对输电线路的影响 避雷器：保护输电线路免受雷电的破坏 通信设备：用于输电线路的监控和调度
电力工程培训方案
电力工程培训方案一、培训内容1. 电力系统概论电力系统概论是电力工程领域的基础课程，内容涵盖电力系统的概念、组成、运行特点、发展趋势等方面。
通过学习本课程，学员可以获得对电力系统整体结构和功能的基本认识。
2. 电力设备与技术电力设备与技术是电力工程领域的核心课程，内容包括电力变压器、发电机、开关设备、电流互感器等电力设备的原理、结构、特点，以及电力设备的应用技术和维护保养方法等内容。
3. 电力系统保护及自动化电力系统保护及自动化是电力工程领域的重要课程，内容包括电力系统保护原理、常用保护装置的选型、保护策略的设计等内容，同时还包括电力系统自动化技术的原理、应用及发展趋势等内容。
4. 电力系统规划与设计电力系统规划与设计是电力工程领域的基础课程，内容包括电力系统规划的基本原理、方法、技术及工具，以及电力系统设计的基本原则、方法、技术及工具等内容。
5. 电力市场与经济电力市场与经济是电力工程领域的应用课程，内容包括电力市场的基本结构、运行机制、政策法规及市场监管等内容，同时还包括电力经济学的基本原理、方法、技术及工具等内容。
二、培训目标1. 培养具备扎实的电力工程基础理论知识和实践技能的专业人才。
2. 培养具备较强的电力系统规划与设计能力的专业人才。
3. 培养具备较强的电力系统操作与维护能力的专业人才。
4. 培养具备较强的电力市场与经济分析能力的专业人才。
5. 培养具备较强的电力工程项目管理能力的专业人才。
三、培训方式1. 课堂教学通过传授专业知识、技能和方法，促进学员获得系统的专业知识和技能。
2. 实践教学通过实验、实习、实训等形式，促进学员获得系统的专业经验和技能。
3. 项目教学通过参与项目设计、项目管理等活动，促进学员获得系统的专业实践和技能。
4. 网络教学通过网络开设课程，促进学员获得系统的专业知识和技能。
四、培训考核1. 学员考核根据学员的学习成绩、实践表现、项目成果等综合素质，对学员进行考核。
第一章电力系统概论
第一章绪论General introduction第一节电力系统概论General introduction of electric power industry一、电力系统的构成Composing of power system<一>电力工业在国民经济中的地位 The status of power industry in national economic1．电力工业是社会公共基础事业，是国民经济的一个重要部门。
2．为社会生产的各个领域提供动力，与社会生活密切相关；3．“经济要发展，电力要先行”。
从各国经济发展看，国民经济每增长1%，就要求电力工业增长1.3%—1.5%。
<二> 电力系统的形成 Development of power system1 初期电厂建在用电区附近，规模很小，孤立运行。
2 随着生产的发展和科学技术的进步，用电量和发电厂容量不断增加，但由于发电所需的一次能源通常离负荷中心较远，因此形成了电力网和电力系统。
<三>基本概念 Basic conception电力系统：发电机、变压器、输配电线路和电力用户的电器设备所组成的电气上的整体。
电力网：电力系统中输送、分配电能的部分（变压器和输配电线路）。
动力系统：电力系统+发电厂的动力部分（火电厂的锅炉、汽机；水电厂的水库、水轮机；核电厂的反应堆）二、电力系统的发展The history of electric power industry1．国外电力系统的发展历史1831 法拉第发现电磁感应定律后，出现了交流直流发电机，直流电动机出现里100-400V的低压直流输电系统；1882年德国 1500-2000V 直流输电系统1885年单相交流输电1891年三相交流输电俄国人展示了现代电力系统模式2．国内电力系统发展历史1882年第一座电厂在上海建成1882—1945年全国总装机容量185万KW，年发电量仅43亿KWh2000年全国总装机容量3亿KW，年发电量13556亿KWh并建成500kV交流、直流超高压输电线路，7个跨省电力系统西南大容量水电的开发，山西陕西和内蒙西部大量坑口电厂的建设，使得全国联网的格局逐步形成。
第二章 电力系统概论
河北科技大学
第二章 电力系统概述
能源是人民生活和经济发展的重要基础，是战 争争夺的主要资源。 18世纪 蒸汽机（热能——机械能）第一次工业 革命 19世纪电能开始利用——迈入电气化时代。
电能由于转化容易、输送方便、清洁、高效的优点，成为 人类生产和生活不可缺少的部分。
一、电力系统的组成
根据一次能源的不同，对应不同类型发电厂
三、一些电力系统图片
一些电力系统图片
一些电力系统图片
巴西依泰普水电站
三峡水电站
三峡水电站
三峡水电站
一些电力系统图片
一些电力系统图片
输电杆塔
一些电力系统图片
四、电力系统的特点及要求
特点： 1、电能与国民经济各部门、国防和日 常生活之间的关系都很密切 2、对电能质量的要求比较严格 3、电能不能大量储存 4、电力系统中的暂态过程十分迅速
1886年美国的乔治·威斯汀豪斯建成了第一个单相交流输电系统。
1891年德国建成第一条三相交流送电线路（179英里、12000V）。 1995年底，世界上输电线路电压最高达到1150kV、输送距离最长达 到1900km，一个电力系统的总装机容量达到22340万kW，最大的火 电机组容量达到130万kW 。
1875年巴黎火车站的直流发电机（火力、直流、照明）。
1879美国旧金山实验电厂开始发电，出售电力。 1882年爱迪生纽约珍珠街建成了世界上第一座正规发电厂（6台直 流发电机，共661.5kW，110V电缆、照明、送电距离为1.6km、用户 59个）——Power System 1884年发明变压器
电力系统由发、输、变、配组成（生产、输送、分配、消费）
电力系统概论
① 水力发电厂
水力发电厂简称“水电厂”或“水电站”。它
利用水流的位能来生产电能。 水电站的能量转换过程
水轮机 发电机
水流位能
机械能
电能
② 火力发电厂和热电厂 火力发电厂简称“火电厂”或“火电站”。 火电厂的能量转换过程
锅炉 汽轮机 发电机
燃料化学能
热能
机械能
电能
③ 核能发电厂 核能发电厂又称“核电站”。是利用原子核的裂 变能（即“核能”）来生产电能的电站。它的生产 过程与火电厂基本相同。 核电站的能量转换过程
1．发电厂（generating plant） 是将自然界蕴藏
的各种天然能源（一次能源）转换成电能（二次能
源）的工厂。
按照所利用的一次能源介质不同，发电厂分为
水力发电厂、火力发电厂、核能发电厂、地热发电
厂、风力发电厂、太阳能发电厂和海洋能（潮汐）
发电厂等，正在研究的还有磁流体发电和氢能发电 等。我国目前主要是以火力发电厂、水力发电厂和 核能发电厂为主。
核反应堆 汽轮机 发电机
核裂变能
热能
机械能
电能
9
10
11
32台单机容量70万千瓦的水轮发电机组，总装机容量2,250万千瓦
12
福建安砂水电厂宽缝重力坝
13
14
15
16
17
18
19
太阳能发电
地热能发电
以地热、风力、潮汐、太阳能等为一次能源的发电厂 （站）容量较小，分布在离这些一次能源较近的区域， 发电量占总发电量的极小一部分。
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（2）用电设备的额定电压 用电设备的额定电压规定与同级电力线路（电 网）的额定电压相同。 由于电网中有电压损失，致使电网各点实际电 压偏离额定值。因此通常用线路首端与末端的算术 平均值作为用电设备的额定电压，这个电压也是电 网的额定电压。为了保证用电设备的良好运行，国 家对各级电网电压的偏差均有严格规定。显然，用 电设备应具有比电网电压允许偏差更宽的正常工作 电压范围。
电力系统概论复习1
1.电力系统运行的特点：电能不能大量储存、过渡过程非常迅速、与国民经济各部门密切相关；基本要求：保证可靠地持续供电、保证良好的电能质量、努力提高电力系统运行的经济性。
2.按供电可靠性的要求将负荷分为三级：一级负荷：属于重要负荷，如果对该负荷中断供电，将会造成人身事故、设备损坏、产生大量废品，或长期不能恢复生产秩序，给国民经济带来巨大损失。
二级负荷：如果对该负荷中断供电，将会造成大量减产、工人窝工、机械停止运转、城市公用事业和人民生活受到影响。
三级负荷：指不属于第一、二级负荷的其他负荷，短暂停电不会带来严重后果，如工厂的不连续生产车间或辅助车间、小城镇、农村用电等。
3.电力系统的接线方式和特点：无备用接线的特点是简单、经济、运行方便，但供电可靠性差、电能质量差；有备用接线的优点是供电可靠、电能质量高，缺点是运行操作和继电保护复杂，经济性较差。
4.中性点接地方式：一般电压在35及其以下的中性点不接地或经消弧线圈接地，称小电流接地方式；电压在110及其以上的中性点直接接地，称大电流接地方式。
5.为了减小电晕损耗或线路电抗，电压在220以上的输电线还常常采用分裂导线。
6.在精度要求较高的场合，采用变压器的实际额定变比进行归算，即准确归算法。
在精度要求不太高的场合，采用变压器的平均额定变比进行归算，即近似归算法。
7.线电压与相电压存√3倍的关系，三相功率与单相功率存在3倍关系，但他们在标幺值中是相等的。
8.电压降落是指线路始、末两端电压的向量差（12）。
电压损耗是指线路始、末两端电压的数值差（U12）。
电压偏移是指网络中某一点的电压与该网络额定电压的数值差。
9.电力线路的电能损耗：如果在一段时间内电力网络的负荷不变，则相应的电能损耗为△△(P∧2∧2)∧2。
变压器的电能损耗等于励磁支路的电能损耗与阻抗支路的电能损耗之和。
变压器在额定运行条件下励磁支路的电能损耗对应着空载损耗P0，阻抗支路的电能损耗对应着短路损耗。
第一章电力系统概述
36
• 四、抽水蓄能式水电站 • 抽水蓄能电站是特殊形式的水电站。当电 力系统内负荷处于低谷时，它利用网内富余的 电能，采用机组为电动机运行方式，将下游 （低水池）的水抽送到高水池，能量蓄存在高 水池中。在电力系统高峰负荷时，机组改为发 电机运行方式，将高水池的水能用来发电（如 图1－4所示）。 • 因此，在电力系统中抽水蓄能电站既是电 源又是负荷，是系统内唯一的削峰填谷电源， 具有调频、调相、负荷备用、事故备用的功能。
火 电 装 机 容 量 (万 千瓦) 62%
19
20
Hale Waihona Puke 212223
24
25
电力系统中能源的构成
• 能源开发与利用
• (一)能源资源 • 能源资源是指为人类提供能量的天然物质。它包括煤、 石油、天然气、水能等，也包括太阳能、风能、生物质能、 地热能、海洋能、核能等新能源。 • 能源资源是一种综合的自然资源。纵观社会发展史， 人类经历了柴草能源时期、煤炭能源时期和石油天然气能 源时期，目前正向新能源时期过渡，并且无数学者仍在不 懈地为社会进步寻找开发更新更安全的能源。 • 但是，目前人们能利用的能源仍以煤炭、石油、天然 气为主，在世界一次能源消费结构中，这三者的总和约占 93%左右。
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表1-1 能源分类
可再生能源：水力
常规 能源 非可再生能源：煤、石油、天然气、核裂变 可再生能源：太阳能、风能、生物质能、海洋能、 地热能 非可再生能源：核聚变材料
一次 能源 能 源
二次 能源 新能源
电力、焦炭、煤气、汽油、煤油、柴油、重油、沼气、蒸汽、 热水
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• (二)、资源的有效利用 • 从人类发展的历史过程来考察，人类生产 和生活始终面临着一个无法避免的和不可改变 的事实，即资源稀缺。 • 即使人类可通过自己的劳动来改变自然界 的物品，创造更多的物质财富，但是在一定的 时期内，物质资料生产不可能生产出无穷无尽 的物质生活资料，不可能完全满足人类的一切 需要。 • 因此，需要的无限性和物质资料的有限性， 将伴随人类社会发展的始终。如何实现资源的 有效配置，是我们研究的核心问题。
直流±800kV特高压输电线路
可再生能源电力
4.4
4.92
6.0
2017年底，全国发电装机容量17.8亿千瓦，同比增长7.6%。 预计2018年底，全国发电装机容量将达到19.0亿千瓦
1.1.1电力系统
电力系统是由发电厂、变 电所、电力线路和电能 用户组成的一个整体。
谁能说说电能是如何发出 来并输送到用户手上的 呢？
1.1.1电力系统
第一章 电力系统概论
§1.1电力系统和供配电系统概述 §1.2电力系统的额定电压 §1.3电力系统的运行状态和中性点运行方式 §1.4电能质量指标 §1.5电力负荷 小结 思考题和习题
1.1电力系统和供配电系统概述
电能是一种清洁的二次能源。电能不仅便于输送和分配，易于转换 为其他的能源，而且便于控制、管理和调度,易于实现自动化。因此， 电能已广泛应用于国民经济、社会生产和人民生活的各个方面，电能 已成为现代社会的主要能源 。绝大多数电能都由电力系统中发电厂提 供，我国电力工业得到迅猛发展，为实现现代化打下坚实基础。我国 已建成并投入运行交流1000kV特高压输电线路、直流±800kV特 高压输电线路，达到世界领先水平。到2011年年底，我国发电机装 机容量达105577万千瓦（kW），居世界第2位，发电量达46037 亿度（kWh），居世界第1位。工业用电量已占全部用电量的70～ 80%，是电力系统的最大电能用户，供配电系统的任务就是向用户 和用电设备供应和分配电能，供配电系统是电力系统的重要组成部分。 用户所需的电能，绝大多数是由公共电力系统供给的，故在介绍供配 电系统之前，先介绍电力系统的知识。
高压配电所集中接受6～10kV电压，再分配到附近各车间变电所 或建筑物变电所和高压用电设备。一般负荷分散、厂区大的大 型企业设置高压配电所。
电力系统概论典型工作任务描述
电力系统概论典型工作任务描述电力系统是现代社会不可或缺的基础设施之一，它承担着输送、分配和利用电能的重要职能。
电力系统概论涵盖了电力系统的组成、运行、管理等多个方面，工作任务涉及到系统设计、运行维护、安全管理等众多领域。
以下是一份关于电力系统概论典型工作任务的描述。
一、系统设计与规划1. 系统分析：对电力系统进行整体分析，包括电网结构、负荷特性、电能供应需求等，以确定系统设计的基本参数。
2. 设备选型：根据系统需求和技术要求，选择适合的变压器、开关设备、导线等电力设备，并进行布局规划。
3. 系统规划：制定电力系统的整体规划方案，包括新建电站、扩建输电线路等内容，以满足未来电能需求。
4. 安全评估：进行系统安全分析与评估，确保设计方案能够在各种异常情况下保持稳定和安全运行。
二、运行管理与调度1. 输电调度：制定输电计划、进行负荷预测、调度发电机组和变电站，保障电能的稳定供应。
2. 系统监控：通过电力监控系统对电力系统进行实时监控，发现并及时处理故障和异常情况。
3. 运行优化：对电力网络进行优化调整，提高系统运行效率和资源利用率，降低供电成本。
4. 技术支持：为电力系统运行中出现的问题提供技术支持和解决方案，确保系统运行稳定可靠。
三、维护与保养1. 设备检修：制定设备检修计划，定期对发电机组、变压器、开关设备等进行检修和保养。
2. 资料管理：建立电力设备档案，记录设备运行数据和维护情况，为设备管理和维护提供依据。
3. 故障排除：对系统中出现的故障进行检修维护，保障故障设备尽快恢复正常生产。
4. 防护装置：检测防护装置的有效性，确保设备在故障情况下能够及时切除电源，保障人员和设备的安全。
四、安全管理与规范1. 安全培训：对电力系统工作人员进行安全培训，提高他们的安全意识和应急处置能力。
2. 安全管理：建立健全的安全管理制度，对电力系统运行中的安全隐患进行排查和整改，确保系统安全稳定。
3. 规范执行：严格执行相关的电力系统运行规范和标准，确保系统运行符合法律法规要求。
电力系统可靠性概论
电力系统可靠性的研究内容包括：电力系统可靠性评估、电力系统可靠性优化、电力系统可靠性管理等。
电力系统可靠性的重要性
01
保障电力供应：电力系统可靠性是保障电力供应稳定、持续的关键因素。
03
提高生活质量：电力系统可靠性的提高可以保障居民生活用电，提高生活质量。
02
预防性维护：对电力系统进行预防性维护，降低故障发生的可能性
03
优化设备配置：优化电力系统设备配置，提高系统可靠性
04
培训与教育：加强员工培训与教育，提高员工维护技能和意识
4
电力系统可靠性发展趋势
智能电网技术
智能电网技术可以实现电力系统的实时监控和优化调度
智能电网技术可以降低电力系统的运行成本和维护成本
智能电网技术可以提高电力系统的可靠性和效率
智能电网技术是电力系统可靠性发展的重要方向
储能技术
储能技术是提高电力系统可靠性的关键技术之一
储能技术可以提高电力系统的调峰能力，提高电力系统的稳定性
储能技术包括电池储能、飞轮储能、压缩空气储能等多种形式
储能技术在可再生能源发电领域具有广泛的应用前景
电力市场改革对可靠性的影响
电力市场改革促使电力企业更加注重可靠性
电力市场改革促使电力企业更加注重技术创新
电力市场改革促使电力企业更加注重成本控制
电力市场改革促使电力企业更加注重服务质量
4
谢谢
应用实例：介绍各种评估方法在实际电力系统中的应用案例
评估方法的发展趋势：介绍评估方法的发展趋势，以及未来可能的研究方向
3
电力系统可靠性优化策略
优化设计
企业供电系统及运行
第一章 电力系统概论
3.风力发电厂 风力发电是利用风的动能转换为电能的，风力带动风车
风轮旋转，并通过增速机提速，促使发电机发电。
风力发电原理示意图
第一章 电力系统概论
4.核能发电站 核能发电厂又称原子能发电厂，通称核电站，是利 用核燃料在反应堆中的原子核裂变将核能转换为电能。
第第一一章章 电电力力系系统统概概论论
§1－1 电力系统的基本概念 §1－2 电力系统的电压 §1－3 电力系统中性点运行方式 §1－4 短路的基本知识
第一章 电力系统概论
§1—1 电力系统的基本概念
1. 了解发电厂的概念；了解对电力系统的基本要求。 2. 掌握常见的发电厂发电形式和能量转换过程。 3. 掌握电力系统和电网的概念。
第一章 电力系统概论
1.发电机的额定电压 规定发电机额定电压高于同级电网额定电压5％。 2.电网（线路）的额定电压 线路的额定电压采用始端电压和末端电压的算术平 均值，此电压称为电网的额定电压。
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第一章 电力系统概论
§1—2 电力系统的电压
1. 了解额定电压的概念并掌握电网及电气设备 额定电压的标准。
2. 了解工厂高低压配电电压的选择原则。
第一章 电力系统概论
一、三相交流电网及电气设备的额定电压
国家标准GB/T156—2007 《标准电压》规定了三相交流电网和发电机的额定 电压等级，见表。其中电力变压器绕组额定电压是依据电力变压器标准产品 规格列出的。 三相交流电网和电力设备的额定电压
水流的 位能， 即水流 的上下 水位落差ຫໍສະໝຸດ 水流位能 →机械能 →电能
发电成 本低， 有利于 环境保 护，综 合效益
好
第一章 电力系统概论
电力系统概论复习1
1.电力系统运行的特点：电能不能大量储存、过渡过程非常迅速、与国民经济各部门密切相关；基本要求：保证可靠地持续供电、保证良好的电能质量、努力提高电力系统运行的经济性。
2.按供电可靠性的要求将负荷分为三级：一级负荷：属于重要负荷，如果对该负荷中断供电，将会造成人身事故、设备损坏、产生大量废品，或长期不能恢复生产秩序，给国民经济带来巨大损失。
二级负荷：如果对该负荷中断供电，将会造成大量减产、工人窝工、机械停止运转、城市公用事业和人民生活受到影响。
三级负荷：指不属于第一、二级负荷的其他负荷，短暂停电不会带来严重后果，如工厂的不连续生产车间或辅助车间、小城镇、农村用电等。
3.电力系统的接线方式和特点：无备用接线的特点是简单、经济、运行方便，但供电可靠性差、电能质量差；有备用接线的优点是供电可靠、电能质量高，缺点是运行操作和继电保护复杂，经济性较差。
4.中性点接地方式：一般电压在35kV及其以下的中性点不接地或经消弧线圈接地，称小电流接地方式；电压在110kV及其以上的中性点直接接地，称大电流接地方式。
5.为了减小电晕损耗或线路电抗，电压在220kV以上的输电线还常常采用分裂导线。
6.在精度要求较高的场合，采用变压器的实际额定变比进行归算，即准确归算法。
在精度要求不太高的场合，采用变压器的平均额定变比进行归算，即近似归算法。
7.线电压与相电压存√3倍的关系，三相功率与单相功率存在3倍关系，但他们在标幺值中是相等的。
8.电压降落是指线路始、末两端电压的向量差（dU=U1-U2）。
电压损耗是指线路始、末两端电压的数值差（U1-U2）。
电压偏移是指网络中某一点的电压与该网络额定电压的数值差。
9.电力线路的电能损耗：如果在一段时间内电力网络的负荷不变，则相应的电能损耗为△W=△Pt=(P∧2+Q∧2)Rt/U∧2。
变压器的电能损耗等于励磁支路的电能损耗与阻抗支路的电能损耗之和。
变压器在额定运行条件下励磁支路的电能损耗对应着空载损耗P0，阻抗支路的电能损耗对应着短路损耗Pk。
第1章 电力系统概论
3）波形 波形的质量是以正弦电压波形畸变率来衡量的。 2、频率:频率的质量是以频率偏差来衡量。 3、供电的可靠性:供电可靠性是以对用户停电的时间 及次数来衡量。它常用供电可靠率表示，即实际供电 时间与统计期全部时间的比值的百分数表示，
第五节 电力负荷
一、按对供电可靠性要求的负荷分类 我国将电力负荷按其对供电可靠性的要求及中断供电 在政治上、经济上造成的损失或影响的程度划分为三 级。
二、按工作制的负荷分类
电力负荷按其工作制可分为三类。 1．连续工作制负荷 连续工作制负荷是指长时间连续工作的用电设备，其特 点是负荷比较稳定，连续工作发热使其达到热平衡状态， 其温度达到稳定温度，用电设备大都属于这类设备。如 泵类、通风机、压缩机、电炉、运输设备、照明设备等。 2．短时工作制负荷 短时工作制负荷是指工作时间短、停歇时间长的用电设 备。其运行特点为工作时其温度达不到稳定温度，停歇 时其温度降到环境温度，此负荷在用电设备中所占比例 很小。如机床的横梁升降、刀架快速移动电动机、闸门 电动机等。
第二节
电力系统额定电压
1、电网（线路）额定电压 UN
低压 380V,660V 高压 （3），6，10，35，（66），110，220，（330）， 500kV
2、用电设备的额定电压，等于同级电网的额定电 压 3、发电机的额定电压：UN· GG=1.05UN
注：用电设备偏移± 5%，线路允许电压降10%
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（建筑物变电所）：6-10KV降到 380/220V
３． 供配电的要求和课程任务 供配电的基本要求是： （1）安全 （2）可靠 （3）优质
（4）经济
本课程的任务： 讲述供配电系统电能供应和分配的基本知识和 理论，使学生掌握供配电系统的设计和计算方法， 管理和运行技能，为学生今后从事供配电技术工作 奠定基础。
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电力系统概论闫有朋2003.2.12“电力系统概论”是承担EMS∕PAS工程的员工所必需的知识参考文献：1.电力系统稳态分析（第二版）东南大学陈珩水利电力出版社 19952.电力系统暂态分析（第二版）西安较大李光琦水利电力出版社 19953.电力系统分析（上下）华中科技大学出版社何仰赞温增银4.电力系统分析浙江大学出版社5.华北电网调度管理规程∕山西电网调度规程6 电力系统设计手册电力规划设计院一电力系统的组成1.一次能源转换：水库锅炉核反应堆（核锅炉）2.原动机：水轮机汽轮机3 发电机4. 电网升压变压器（发电机—变压器组）降压变压器线路串补静补以上设备的电压等级为500/220/110（KV）5 .配网10KV及380V电网在大型企业供电系统中还有220KV降压变压器 220/6KV变压器由6KV电压等级供大型异步电动机。
110KV降压变电站 110KV/27.5KV变压器，供电气机车。
（220或110）/0.5KV的电炉变压器（电弧炉）首先说明：10为一阶跃：万（104）、亿（108）……中国计数的习惯4二电力系统的行业标准与电能质量1 电力系统的单位首先说明：10为一阶跃：万（104）、亿（108）……中国计数的习惯4欧美计数的习惯103为一阶跃：千（K、103）、兆（百万、M、106）、千兆（十亿、G、109）…..列表说明如下：1.1 功率单位中国的单位：千瓦/万千瓦/亿千瓦即KW /10MW/100000MW欧美的单位： KW/MW/GW即103KW/610KW，即千瓦/百万千瓦/十亿千瓦。
因此中国的万千瓦为10MW，亿千瓦为100GW，千万千瓦为10GW。
除家用电器外不用瓦(W)做功率单位。
无功功率单位为：千乏/万千乏/亿千乏Kvar/10MVar/100000Mvar视在功率单位为：千伏安/万千伏安/亿千伏安KVA/10MVA/100000MVA。
例如：全国装机容量 3.15亿KW、即315GW，三峡电站装机容量1820万KW即18.2GW电能量的单位为：千瓦时（1千瓦×1小时）、不能用“度”。
1.2 频率单位：赫兹即周/秒标准频率f=50 H Z周/秒标准角频率ω=2πf=314弧度/秒注意：电力系统的频率只能用赫兹，不能用”周波”1.3 电压单位与电压等级电压等级有：500KV (50万伏)330KV文革期间建成的西北电网220KV (22万伏)154KV解放前建成的东北电网（日本电压标准），现已改造成220KV110KV (11万伏)35KV (3万5千伏)农网电压，将改造成110KV10KV（1万伏）配网电压、发电机额定电压6KV (6千伏) 大功率高压异步电动机额定电压、小容量发电机额定电压属于10KV电压等级的还有大容量发电机额定电压13.8KV QFS-125-2 125MW发电机组15.75KV QFQS-200-2 200MW发电机组18.0KV QFS-300-2 300MW发电机组20.0KV QFN-600-2 600发电机组除家用电器外不用伏(V)做电压单位。
准备提高一个电压等级750KV，330KV首先上升为750KV，其余为新建，世界最高电压等级1100KV1.4 电流安（A）与千安（KA）2电能质量及运行标准在以上数据的基础上可说明电能质量及运行标准如下：2.1频率的运行标准华北电网频率标准50土 0.2HZ实际执行频率标准50土0.1HZ解列后的电气孤岛（子系统）容量不超过3000MW时为50土0.5HZ，超过3000MW时为50土0.2HZ，其中京津塘地区的AGC与抽水蓄能机组按FFC调频，其他地区AGC按FTC 方式调联络线潮流，按与各省（地区）网交换功率的计划曲线调整。
华北与东北联网后，两地区联络线潮流按TBC方式进行AGC调整，即同时按频率偏差与联络线功率偏差的规定调整。
频率考核标准（频率合格率的规定）。
时，超过30分钟为不合格，超过3000MW以上的系统，频率偏差超过0.2HZ60分钟为系统频率事故。
时，超过30分钟为不合格，超过3000MW以下的系统，频率偏差超过0.5HZ60分钟算系统频率事故。
时，超过10分钟为不合格，超过15分钟不论容量如何，频率偏差超过1HZ算事故。
2.2频率运行极限的保护措施2.2.1高频切机保护时，切除系统部分机组当频率超过50 HZ2S（1）保护定值为51.5 HZ0S（汽轮机）（2）机组自身保护定值为55.00HZ2.2.2低频保护（目标DL 428-91）（1）低频减载保护频率时间切符荷比例49.0 0.2S 7%48.8 0.2S 7%48.6 0.2S 7%48.4 0.2S 7%48.2 0.2S 7%49.0特一轮 15S 7%以上共切6×7%=42%的负荷（2）低频减载切机当电网频率低于46.5，电压低于0.7，0.5S后发电厂与电网解列，保证厂用电安全。
2.3电压电质量及运行标准2.3.1系统中枢点电压通常为逆调压高峰时高于额定电压5%U N，低谷时低于额定电压U N，针对具体的系统情况可以上电压越限时间下波动。
电压合格率=1－电压监测时间2.3.2对于受电为主的大型地区电网为防止地区电网与远方电源点解列后的电压降低，使电网失去电压稳定性（电压稳定破坏），也有类似于低频减载的低压减载措施。
例如：电压时间切符荷比例0.9p.u. 0-2S 7%0.85 p.u.. 0-2S 7%0.80 p.u.. 0-2S 7%0.75 p.u.. 0-2S 7%0.70 p.u.. 0-2S 7%以上共切6×7%=35%的负荷。
2.4 功率的运行标准发电机功率不能大于额定功率，P<P N水轮发电机最低功率无限制，否则锅炉灭火，烧油不经济。
汽轮发电机最低功率P>0.7 PN线路的功率极限由断面的功率极限确定2.5 电流与视在功率的运行标准2.5.1发电机定子电流I<I N转子电流I f<I fN发电机定子过电流保护(后备保护)：发电机电流大于额定电流I N，持续 6.5秒跳发电机。
2.5.2 变压器电流两绕组变压器原付电流同时过载, 只监视一侧的电流即可三绕组变压器是监视电流最大的一个绕组（电源侧）不过载。
对升压变压器，低压绕组I<I N对降压变压器，高压绕组I<I N只有变压器没有对有功功率限制的要求。
电源侧变压器过流保护(后备保护)： 两绕组变压器原付同时过载。
三绕组变压器是从负荷侧绕组向电源侧绕组推算。
负荷侧某一绕组过载：I<I N ，持续4.5秒跳该侧开关（变压器其他两绕组仍运行）。
电源侧绕组过载是：I<I N 时 持续5.0跳三侧开关（变压器停运）。
2.6 线路的运行标准电流不能超过导线的安全电流 （1）I<I N（2）断面功率极限不能超过暂态稳定极限电力系统（电网）示意图中的500KV 双回线就要严格的控制暂态稳定极限 事实上，导线的安全电流比断面的功率极限的限制要放宽的多，因此实际运行中不考虑安全电流。
线路的过电流保护(后备保护)：110∕220∕500线路后备保护不采用过电流保护。
35KV ∕10KV 线路的过电流保护为后备保护，线路电流超过I N 时0.5秒或1秒跳线路开关。
三．电力系统的基本元件与参数1. 线路每公里的参数如下:1r :电阻, 有名值单位: km Ω. X 1: 电抗, 有名值单位: kmΩ121b :充电电容的电纳之半, 有名值单位：km Ω11.1电阻1. 电阻计算公式铝芯导线 ρ=31.5kmmm 2⋅Ω 铝芯的电阻率)(*)()(11Ω=Ω=l Sr R lSr ρρ其中：l 为长度，单位：km ， S 为铝芯的截面积，1.2电抗KM nr D x eg m Ω+=0157.0ln06283.01 3ca bc ab m D D D D =，几何均距 导线水平排列为：ab m D D ⋅=32,)(111312n n m n n eg rd d d d r r -=⋅⋅⋅=分裂导线等效半径为d m 为分裂导线的几何均距。
1.3 电纳Km r D b egmΩ⨯=-110ln 45.1761 1.4线路的零序参数以上可以用公式算出的电阻、电抗、电容是线路的正序参数。
当系统发生不对称矩阵时，线路还将表现出负序参数与零序参数。
其中负序参数与正序参数相同。
而零序参数则与正序完全不同，而且不能用公式计算，只能用实测值。
零序电阻、电抗大于正序电阻、电抗，电纳小于正序电纳。
110/220/500KV 线路的零序电抗: x 0 =3.5x 1通常线路的零序参数用实测值，在测量零序参数的同时也进行了正序参数的测量，因此电力系统稳态分析中，也可以用正序参数的实测值。
2．变压器参数 2.1两绕组变压器变压器的参数：阻抗R+jX 与导纳G+j B 不是用量测阻抗和导纳的仪表测定的，而是由短路、空载两个试验得出，这个实验首先在出厂家做出。
短路试验是副边U 2侧短接，原边加可调压电源U 1，从零开始上调电压，监视副边电流表达到I N 为止，这时候记下如下数据： 2.1.1短路试验数据：短路损耗:)(22KW R U S P T NNK =短路电压:1003%2⨯=NTNK U X U U从而计算出阻抗)(*100022Ω=N NN T S U P R )(*100%2Ω=NNK T S U U X其中)(3MVA I U S N N N =为变压器额定容量， N U 变压器额定电压， N I 变压器额定电流。
2空载试验 副边开路U 2 =N 2n ,原边加电压使得U 1 = U 1N空载损耗)(20KW G U P T N =空载电流100%00⨯=NI I I 从而计算出变压器导纳:21000N T U P G =)1(Ω， 20100%NNT U S I B =)1(Ω2.1.3注意(1) 变压器有原边和副边，做实验时可以从原边加电源U 1，也可以从副边加电压U 2。
在计算上述参数时，只能取一边的电压U N 和电流I N 进行计算。
(2)等值电路的阻抗实际上是将副边的阻抗乘上变比平方折合到原边，再加上原边的阻抗，得到全变压器的总阻抗。
具体的计算过程是将高压侧（有分接头）的阻抗折合到低压侧（无分接头），而在高压侧再接入一个非标准变比的变压器（变比接近于1）。
BB N NU U UU K 1212*=，B B U U 21,是原副边的电压基准值NNU U 12是变压器的额定变比 BBU U 12是变压器的基准变比。
当变压器高压侧分接头做了调整后，N U 2应当用实际分头的位置代替。
2.2三绕组变压器三绕组变压器的导纳与两绕组变压器相同，不重复介绍三绕组变压器的阻抗计算比较复杂，主要是短路实验要做三次，不能一次完成。