第一章电力系统基本概念(李庚银新教材)
合集下载
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。
电力系统--1-2[1]
![电力系统--1-2[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/3bb5f9274b35eefdc8d33363.png)
第一篇 电力系统的基础知识
要对电力系统进行分析，首先必须掌握电力系统的基础知识，然后进行电力系统的基本计算和对电 力系统的运行进行分析。
本篇内容由两章组成：第一章介绍电力系统的基本概念，第二章介绍电力系统各元件的特性和等值 电路。
本篇是电力系统分析的基础，应认真掌握，否则将会给后续内容的学习带来困难。虽然其中不少内 容在先修课程中学习过，但此处往往既是复习，又是深化和提高，同时应注意其在电力系统中的特点。
表１－２ 我国制定的 1kＶ以上的标准额定电压 单位：kＶ
用电设备额定线电压
3 6 10 － 35 110 220 330 500
交流发电机额定线电压
3.15 6.3 10.5 15.75 ―
― ― ―
变压器额定线电压
一次绕组 3 及 3.15 6 及 6.3 10 及 10.5
15.75 35 110 220 330 500
图 1—1 动力系统、电力系统和电力网示意图
表 1—1 动力系统、电力系统和电力网之间的关系
⎧
⎧锅炉
汽轮机 （火(火电电厂）厂)
⎪⎪动力部分⎪⎨水库
水轮机 （水(水电电厂）厂)
⎪ ⎪
⎪⎩核反应堆 汽轮机 （核(核电厂电）厂)
⎪
⎧发电机
动力系统⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎨电力系统⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨电负力荷网⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧配 输电 电网 网⎩⎨⎧⎩⎨⎧降配 输 升压电 电 压变网 线 变压路 压器器
３、经济：电能生产的规模很大，如我国现在的年发电量达数万亿千瓦时，因此提高电能生产的经 济性具有十分重要的意义。这包括尽量降低每千瓦时电所消耗的能源（即设法降低煤耗率、水耗率、厂 用电率等）、尽量降低传输和分配过程中的损耗（其指标为网损率，定义为整个电力网传输过程中损耗
要对电力系统进行分析，首先必须掌握电力系统的基础知识，然后进行电力系统的基本计算和对电 力系统的运行进行分析。
本篇内容由两章组成：第一章介绍电力系统的基本概念，第二章介绍电力系统各元件的特性和等值 电路。
本篇是电力系统分析的基础，应认真掌握，否则将会给后续内容的学习带来困难。虽然其中不少内 容在先修课程中学习过，但此处往往既是复习，又是深化和提高，同时应注意其在电力系统中的特点。
表１－２ 我国制定的 1kＶ以上的标准额定电压 单位：kＶ
用电设备额定线电压
3 6 10 － 35 110 220 330 500
交流发电机额定线电压
3.15 6.3 10.5 15.75 ―
― ― ―
变压器额定线电压
一次绕组 3 及 3.15 6 及 6.3 10 及 10.5
15.75 35 110 220 330 500
图 1—1 动力系统、电力系统和电力网示意图
表 1—1 动力系统、电力系统和电力网之间的关系
⎧
⎧锅炉
汽轮机 （火(火电电厂）厂)
⎪⎪动力部分⎪⎨水库
水轮机 （水(水电电厂）厂)
⎪ ⎪
⎪⎩核反应堆 汽轮机 （核(核电厂电）厂)
⎪
⎧发电机
动力系统⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎨电力系统⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨电负力荷网⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧配 输电 电网 网⎩⎨⎧⎩⎨⎧降配 输 升压电 电 压变网 线 变压路 压器器
３、经济：电能生产的规模很大，如我国现在的年发电量达数万亿千瓦时，因此提高电能生产的经 济性具有十分重要的意义。这包括尽量降低每千瓦时电所消耗的能源（即设法降低煤耗率、水耗率、厂 用电率等）、尽量降低传输和分配过程中的损耗（其指标为网损率，定义为整个电力网传输过程中损耗
电气工程基础熊信银第一章绪论-PPT课件
❖ 发电机通常接于线路始端，因此发电机的额定 电压为线路额定电压的1.05倍
❖
❖ UGN ＝UN（1＋5％）
2、变压器的额定电压
❖ 变压器一次侧额定电压取等同于电力系统的额 定电压。
❖ 对于直接和发电机相联的变压器，其一次侧额 定电压等于发电机的额定电压即： U1N＝UGN ＝UN（1＋5％）
❖ 二次侧额定电压取比线路额定电压高5% ，又因 变压器二次侧额定电压规定为空载时的电压， 而额定负荷下变压器内部电压降落约为5%。为 使正常时变压器二次侧电压较线路额定电压高 5%，变压器二次侧额定电压取比线 路额定电压 高10%。
❖ 我国国家规定的标准电压等级：
❖ 220、380V；3、6、10、35、（60）、110、 （154）、220、330、500、750和1000KV
为了保证设备在偏离其额定电压允许值的范围内工 作，在同一个电力系统的额定电压下，电气设备的额定 电压值是不相同的。
1、线路、发电机的额定电压
❖ 用电设备容许的电压偏移一般为±5%，沿线 电压降落一般为10%，因而要求线路始端电压 为额定值的1.05倍，并使末端电压不低于额定 值的0.95倍。
电力系统的基本参量
❖ （1） ❖ （2） ❖ （3） ❖ （4） ❖ （5）
总装机容量 年发电量 最大负荷 额定频率 最高电压等级
❖ 总装机容量——电力系统中实际安装的发电机 组额定有功功率的总和。
❖ 年发电量——所有发电机组全年实际发出电能 的总和。
❖ 最大负荷——一般在规定时间内，电力系统总 有功功率负荷的最大值。
第一章 绪论
1、电力系统的基本概念 2、电能的质量指标 3、电力系统的电压等级 4、电力系统中性点接地 5、电力系统发展概况及前景
❖
❖ UGN ＝UN（1＋5％）
2、变压器的额定电压
❖ 变压器一次侧额定电压取等同于电力系统的额 定电压。
❖ 对于直接和发电机相联的变压器，其一次侧额 定电压等于发电机的额定电压即： U1N＝UGN ＝UN（1＋5％）
❖ 二次侧额定电压取比线路额定电压高5% ，又因 变压器二次侧额定电压规定为空载时的电压， 而额定负荷下变压器内部电压降落约为5%。为 使正常时变压器二次侧电压较线路额定电压高 5%，变压器二次侧额定电压取比线 路额定电压 高10%。
❖ 我国国家规定的标准电压等级：
❖ 220、380V；3、6、10、35、（60）、110、 （154）、220、330、500、750和1000KV
为了保证设备在偏离其额定电压允许值的范围内工 作，在同一个电力系统的额定电压下，电气设备的额定 电压值是不相同的。
1、线路、发电机的额定电压
❖ 用电设备容许的电压偏移一般为±5%，沿线 电压降落一般为10%，因而要求线路始端电压 为额定值的1.05倍，并使末端电压不低于额定 值的0.95倍。
电力系统的基本参量
❖ （1） ❖ （2） ❖ （3） ❖ （4） ❖ （5）
总装机容量 年发电量 最大负荷 额定频率 最高电压等级
❖ 总装机容量——电力系统中实际安装的发电机 组额定有功功率的总和。
❖ 年发电量——所有发电机组全年实际发出电能 的总和。
❖ 最大负荷——一般在规定时间内，电力系统总 有功功率负荷的最大值。
第一章 绪论
1、电力系统的基本概念 2、电能的质量指标 3、电力系统的电压等级 4、电力系统中性点接地 5、电力系统发展概况及前景
电力系统介绍上
中性点不接地或经消弧线圈接地方式：当 发生单相接地故障时，线电压不变，而非 故障相对地电压升高到原来相电压的√3倍 ，供电不中断，可靠性高。 我们国家的10KV和35KV系统，都采用中 性点不接地或经消弧线圈接地，以小电流 接地方式运行。 消弧线圈的作用：用来补偿线路在发生接 地时的电容电流，降低非故障相的对地电 压。
电力系统简介
电气课件 冯百晨
1、电力系统基本概念
电力网络——是由变压器、电力线路等变换、输送 、分配电能设备所组成的部分。 电力系统——是由发电厂、变电所、输电线、配电 系统及负荷组成的。是现代社会中最重要、最庞杂 的工程系统之一。 动力系统——在电力系统的基础上，把发电厂的动 力部分（例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。
电力系统基本概念
总装机容量——指该系统中实际安装的发电机组额定 有功功率的总和，单位千瓦（KW）、兆瓦（MW）。 年发电量——指该系统中所有发电机组全年实际发出 电能的总和，单位千瓦时（KWh）、兆瓦时（MWh） 。 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，单位千瓦（KW）、兆瓦（MW）。 额定频率——按国家标准规定，我国所有交流电力系 统的额定功率为50Hz。 最高电压等级——是指该系统中最高的电压等级电力 线路的额定电压。
电网接线举例（皖北电网）
2、电力系统的潮流
潮流：指正常情况下电网各处（各节点）电 压（包括幅值与相角）、有功功率、无功功 率及电流等的分布。 潮流计算：是电力系统分析中的一种最基本 的计算，指给定电网中一些参数、已知值和 未知值中假设的初始值，通过重复迭代，最 终求出潮流分布及损耗的精确值，常用方法 有牛顿-拉夫逊很大程度上影响调度范围内 的有关技术规则、技术标准乃至相关设备选型与 投资方向，另一方面对于调度范围内（通常还包 括下级调度）行使技术监督职能。 7、交易职能 调度部门是电力交易过程中重要的一环。一方面 ，电网调度（交易）机构承担着合同分解实施的 职责，任何电力合同只有被分解纳入方式安排并 执行相关操作之后才真正实施；一方面，电网调 度（交易）机构还承担着实际结算的职责，任何 事前的电力合同通常都可能与实际执行结果有一 定差异。
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。
第1章电力系统基本概念
第1章电力系统基本概念
2.过渡过程非常迅速
电能的传输近似于光的速度，以电磁波的形式 传播，传播速度为30万km／s，“快”是它的一 个极大特点。如电能从一处输送至另一处所需 要的时间仅千分之几秒；电力系统从一种运行 状态过渡到另一种运行状态的过渡过程非常快。
第1章电力系统基本概念
3.与国民经济各部门密切相关
1.保证可靠地持续供电 2.保证良好的电能质量 3.努力提高电力系统运行的经济性
第1章电力系统基本概念
1.保证可靠地持续供电
电力系统运行首先要满足可靠、不间断供电的 要求。虽然保证可靠、不间断的供电是电力系 统运行的首要任务，但并不是所有负荷都绝对 不能停电，一般可按负荷对供电可靠性的要求 将负荷分为三级，运行人员根据各种负荷的重 要程度不同，区别对待。
第1章电力系统基本概念
2.中性点经消弧线圈接地
第1章电力系统基本概念
2.中性点经消弧线圈接地
图1-12 中性点经消弧线圈接地 a)接线图 b)相量图
第1章电力系统基本概念
3.中性点直接接地
图1-13 中性点直接接地的三相系统
第1章电力系统基本概念
1.电能不能大量储存 2.过渡过程非常迅速 3.与国民经济各部门密切相关
第1章电力系统基本概念
1.电能不能大量储存
电能的产生、输送、分配和使用实际上是同时 进行的，每时每刻系统中发电机发出的电能必 须等于该时刻用户使用的电能，再加上传输这 些电能时在电网中损耗的电能。这个产销平衡 关系是电能生产的最大特点。
1.4 电力系统中性点的运行方式
1.不接地方式 2.中性点经消弧线圈接地 3.中性点直接接地
第1章电力系统基本概念
1.不接地方式
1)故障相：C相对地电压为零，Cf=0。 2)非故障相：A相A变成Af，即 3)接地电流：Cf=－(AC+BC)=CC(本身的电容电流)。 1)未接地两相对地电压升高到相电压的倍，即等于线电压，所以在这种系统 中，相对地的绝缘水平应根据线电压来设计。 2)各相间的电压大小和相位仍然不变，三相系统的平衡没有遭到破坏，因此 可以继续运行一段时间，这便是不接地系统的最大优点，但不允许长期带接 地运行，一相接地系统允许继续运行的时间最多不得超过2h。 3)接地点通过的电流为容性电流，其大小为原来相对地电容电流的3倍。
2.过渡过程非常迅速
电能的传输近似于光的速度，以电磁波的形式 传播，传播速度为30万km／s，“快”是它的一 个极大特点。如电能从一处输送至另一处所需 要的时间仅千分之几秒；电力系统从一种运行 状态过渡到另一种运行状态的过渡过程非常快。
第1章电力系统基本概念
3.与国民经济各部门密切相关
1.保证可靠地持续供电 2.保证良好的电能质量 3.努力提高电力系统运行的经济性
第1章电力系统基本概念
1.保证可靠地持续供电
电力系统运行首先要满足可靠、不间断供电的 要求。虽然保证可靠、不间断的供电是电力系 统运行的首要任务，但并不是所有负荷都绝对 不能停电，一般可按负荷对供电可靠性的要求 将负荷分为三级，运行人员根据各种负荷的重 要程度不同，区别对待。
第1章电力系统基本概念
2.中性点经消弧线圈接地
第1章电力系统基本概念
2.中性点经消弧线圈接地
图1-12 中性点经消弧线圈接地 a)接线图 b)相量图
第1章电力系统基本概念
3.中性点直接接地
图1-13 中性点直接接地的三相系统
第1章电力系统基本概念
1.电能不能大量储存 2.过渡过程非常迅速 3.与国民经济各部门密切相关
第1章电力系统基本概念
1.电能不能大量储存
电能的产生、输送、分配和使用实际上是同时 进行的，每时每刻系统中发电机发出的电能必 须等于该时刻用户使用的电能，再加上传输这 些电能时在电网中损耗的电能。这个产销平衡 关系是电能生产的最大特点。
1.4 电力系统中性点的运行方式
1.不接地方式 2.中性点经消弧线圈接地 3.中性点直接接地
第1章电力系统基本概念
1.不接地方式
1)故障相：C相对地电压为零，Cf=0。 2)非故障相：A相A变成Af，即 3)接地电流：Cf=－(AC+BC)=CC(本身的电容电流)。 1)未接地两相对地电压升高到相电压的倍，即等于线电压，所以在这种系统 中，相对地的绝缘水平应根据线电压来设计。 2)各相间的电压大小和相位仍然不变，三相系统的平衡没有遭到破坏，因此 可以继续运行一段时间，这便是不接地系统的最大优点，但不允许长期带接 地运行，一相接地系统允许继续运行的时间最多不得超过2h。 3)接地点通过的电流为容性电流，其大小为原来相对地电容电流的3倍。
第一章 电力系统的基本概念(林俐) - 复制
第一章:电力系统的基本概念
1
本章主要内容
2
第一节：电力系统概述
3
一、电力系统的形成和发展
1、1831年法拉第发现了电磁感应定律。 很快出现了原始的交流发电机、直 流发电机 和直 流电动机；输电电压只有直流低压100—400v 2、 第一次高压输电出现于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外的慕尼黑，并用以驱动水泵。电压：直流 1500—2000v 功率：1.5kw 3、1885年在制成变压器的基础上，实现单向交流输 电； 1891年在制成三相变压器和三相异步电动机的 基础上，实现了三相交流输电。
1、供电可靠性 2、绝缘投资与运行维护费用 3、对继电保护的影响 4、对通信的影响
35
第五节 电力系统工程学科和电 力系统工程基础课程
36
一、电力系统工程学科的范畴
1. 电力系统理论是以电路、电磁场和电机理沦
为基，吸收大量新兴学科的有关内容，并结 合电力系统的特点而形成的面向近代电力系 统的理论，是其它各个领域的理论基础。 2. 输配电技术主要涉及超高压输电线路、远距 离交直流输电系统，以及提高输电线路输送 能力等方面的问题。 3. 电力系统规划主要涉及远景负荷规划、电源 规划、网络规划、可靠性分析．环境保护、 生态平衡等方面的问题。
30
31
三、电力系统中性点的运行方式
1、中性点不接地运行方式 2、中性点经消弧线圈接地运行方式
中性点经消弧线圈接地简单分析
3—6kV网络 30A 10kV网络 20A 35—60kV网络 10A
中性点经消弧线圈接地时，又有过补偿和欠补偿之分
3、中性点不接地运行方式
32
33
34
1
本章主要内容
2
第一节：电力系统概述
3
一、电力系统的形成和发展
1、1831年法拉第发现了电磁感应定律。 很快出现了原始的交流发电机、直 流发电机 和直 流电动机；输电电压只有直流低压100—400v 2、 第一次高压输电出现于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外的慕尼黑，并用以驱动水泵。电压：直流 1500—2000v 功率：1.5kw 3、1885年在制成变压器的基础上，实现单向交流输 电； 1891年在制成三相变压器和三相异步电动机的 基础上，实现了三相交流输电。
1、供电可靠性 2、绝缘投资与运行维护费用 3、对继电保护的影响 4、对通信的影响
35
第五节 电力系统工程学科和电 力系统工程基础课程
36
一、电力系统工程学科的范畴
1. 电力系统理论是以电路、电磁场和电机理沦
为基，吸收大量新兴学科的有关内容，并结 合电力系统的特点而形成的面向近代电力系 统的理论，是其它各个领域的理论基础。 2. 输配电技术主要涉及超高压输电线路、远距 离交直流输电系统，以及提高输电线路输送 能力等方面的问题。 3. 电力系统规划主要涉及远景负荷规划、电源 规划、网络规划、可靠性分析．环境保护、 生态平衡等方面的问题。
30
31
三、电力系统中性点的运行方式
1、中性点不接地运行方式 2、中性点经消弧线圈接地运行方式
中性点经消弧线圈接地简单分析
3—6kV网络 30A 10kV网络 20A 35—60kV网络 10A
中性点经消弧线圈接地时，又有过补偿和欠补偿之分
3、中性点不接地运行方式
32
33
34
电力系统稳态分析(第一章)
黄河上游拉西瓦等水电站，实现与西北联网 南部电网：红水河、澜沧江、乌江流域、贵州煤炭基地
第一节 电力系统的概念和组成
全国联网势在必行
西线：西北与川渝以直流方式相联 北部和中部三纵： 中线：华北与华中以直流背靠背相联
南部和中部：
东线：山东与华东以直流背靠背相联 提高水电利用容量，减少弃水 湖南衡阳到广东韶关500KV交直流输电 三峡到广东的远距离直流输电
第一节 电力系统的概念和组成
近年来停电事故频发
8.14美加大停电 8.28伦敦大停电 9.1悉尼和马来西亚大停电 9.28意大利大停电
频率的抖动会造成次品堆积如山，大停电造成的灾难不 压于一次强烈的地震
近年来面临严重缺电
去年缺电3500万KW，今年缺电2500万KW。电力建设滞后 于电力需求增长，电力供应总量不足，是造成电力供应逐 步紧张的根本原因。
源 三 流量： 14300m3/s
峡 可装机： 2500万kw
计划装机：70*26=1820万kw，已投980
第二节 电能变换和电源构成
三 峡 电 站
第二节 电能变换和电源构成
三 峡 电 站
第二节 电能变换和电源构成
三 峡 电 站
第二节 电能变换和电源构成
总投资603.3亿元、总工期12 年两个月、装机容量1260万千瓦的 中国第二大水站——溪洛渡水电站， 已于今春正式开工
第二节 电能变换和电源构成
三、火力发电
第二节 电能变换和电源构成
三、火力发电
第二节 电能变换和电源构成
三、火力发电
第二节 电能变换和电源构成
三、火力发电
第二节 电能变换和电源构成
四、水力发电
水 冲击水轮机旋转 带动发电机发电
第一节 电力系统的概念和组成
全国联网势在必行
西线：西北与川渝以直流方式相联 北部和中部三纵： 中线：华北与华中以直流背靠背相联
南部和中部：
东线：山东与华东以直流背靠背相联 提高水电利用容量，减少弃水 湖南衡阳到广东韶关500KV交直流输电 三峡到广东的远距离直流输电
第一节 电力系统的概念和组成
近年来停电事故频发
8.14美加大停电 8.28伦敦大停电 9.1悉尼和马来西亚大停电 9.28意大利大停电
频率的抖动会造成次品堆积如山，大停电造成的灾难不 压于一次强烈的地震
近年来面临严重缺电
去年缺电3500万KW，今年缺电2500万KW。电力建设滞后 于电力需求增长，电力供应总量不足，是造成电力供应逐 步紧张的根本原因。
源 三 流量： 14300m3/s
峡 可装机： 2500万kw
计划装机：70*26=1820万kw，已投980
第二节 电能变换和电源构成
三 峡 电 站
第二节 电能变换和电源构成
三 峡 电 站
第二节 电能变换和电源构成
三 峡 电 站
第二节 电能变换和电源构成
总投资603.3亿元、总工期12 年两个月、装机容量1260万千瓦的 中国第二大水站——溪洛渡水电站， 已于今春正式开工
第二节 电能变换和电源构成
三、火力发电
第二节 电能变换和电源构成
三、火力发电
第二节 电能变换和电源构成
三、火力发电
第二节 电能变换和电源构成
三、火力发电
第二节 电能变换和电源构成
四、水力发电
水 冲击水轮机旋转 带动发电机发电
电力系统的基本概念
2020/1/16
1－1 电力系统概述 一、电力系统的组成
2、基本概念
总装机容量——指该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）为单位计。
年发电量——指该系统中所有发电机组全年 实际发出电能的总和，以千瓦时（KWh）、 兆瓦时（MWh）、吉瓦时（GWh）为单位计。
变压器的电压等级
升压变压器（例如35/121，10.5/242） ✓一次侧（低压侧）接电源，相当于用电设备， 一次侧额定电压等于用电设备的额定电压UN； ✓直接和发电机相联的变压器一次侧额定电压 等于发电机的额定电压即105％UN；
✓二次侧（高压侧）接线路始端，向负荷供电， 相当于发电机，应比线路的额定电压高5%，加 上变压器内耗5%，所以二次侧额定电压等于用 电设备的额定电压110%。
难点： 1、电能质量 2、电压等级
2020/1/16
1－1 电力系统概述
一、电力系统的组成
～
发电 ＋ 输电 ＋
工业 农业 商业 生活
配电 ＋ 用电
电网
2020/1/16
电力系统
1－1 电力系统概述
一、电力系统的组成 1、来源
➢ 火电：锅炉－汽轮机－发电机 ➢ 水电：水库－水轮机－发电机 ➢ 核电：核反应堆－汽轮机－发电机 ➢ 其它：如风能、地热能、太阳能、潮汐等
电力系统的基本概念 各元件的特性和模型 潮流计算
运行调整和优 化
调频 调压
经济运行
发电机的电磁暂态分析
电力系统 暂态分析 （二）
电磁暂态分析 （故障分析）
对称故障（三相短路）
不对称短路
正常稳态分析 （稳定性分析）
静态 暂态
• 重点：
1－1 电力系统概述 一、电力系统的组成
2、基本概念
总装机容量——指该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）为单位计。
年发电量——指该系统中所有发电机组全年 实际发出电能的总和，以千瓦时（KWh）、 兆瓦时（MWh）、吉瓦时（GWh）为单位计。
变压器的电压等级
升压变压器（例如35/121，10.5/242） ✓一次侧（低压侧）接电源，相当于用电设备， 一次侧额定电压等于用电设备的额定电压UN； ✓直接和发电机相联的变压器一次侧额定电压 等于发电机的额定电压即105％UN；
✓二次侧（高压侧）接线路始端，向负荷供电， 相当于发电机，应比线路的额定电压高5%，加 上变压器内耗5%，所以二次侧额定电压等于用 电设备的额定电压110%。
难点： 1、电能质量 2、电压等级
2020/1/16
1－1 电力系统概述
一、电力系统的组成
～
发电 ＋ 输电 ＋
工业 农业 商业 生活
配电 ＋ 用电
电网
2020/1/16
电力系统
1－1 电力系统概述
一、电力系统的组成 1、来源
➢ 火电：锅炉－汽轮机－发电机 ➢ 水电：水库－水轮机－发电机 ➢ 核电：核反应堆－汽轮机－发电机 ➢ 其它：如风能、地热能、太阳能、潮汐等
电力系统的基本概念 各元件的特性和模型 潮流计算
运行调整和优 化
调频 调压
经济运行
发电机的电磁暂态分析
电力系统 暂态分析 （二）
电磁暂态分析 （故障分析）
对称故障（三相短路）
不对称短路
正常稳态分析 （稳定性分析）
静态 暂态
• 重点：
第1章电力系统基本概念
2020/5/12
河北科技大学电气信息学院
8
1.2 发电厂和变电所的类型
一、发电厂的类型
1．火力发电厂 （1）火电厂的燃料：煤炭、石油、天然气等。 （2）能量转换过程：燃料的化学能→热能→机械能→电能。 （3）火电厂的组成：
➢燃烧系统（锅炉）：燃料→灰渣，风（空气）→烟气 ➢汽水系统（汽轮机）：水 蒸汽、循环水（冷水 热水） ➢电力系统：发电机、变压器、输电线路等。 （4）火电厂的生产过程（见图1-3）
13
（5）水电厂是我国目前最重要的电源之一，比例大于10%。
葛洲坝水电站
南美伊泰普水电站
长江三峡水电站
广州抽水蓄能电站
（6）水力发电的优点
➢是最干净的能源之一。 ➢是最廉价的能源之一：无需燃料、无环境污染、生产效率 高、发电成本低、运行维护简单。 ➢综合水利工程：可同时解决发电、防洪、灌溉、航运、水
大亚湾核电站
（5）核电迅速发展的原因 ➢核电是一种新型的巨大能源。 ➢煤、石油等火电燃料储量有限，不可再生。 ➢发达国家的水资源已基本殆尽。 ➢一些资源贫乏国家“能源危机”，不得不发展核电。
（6） 核能发电的优缺点 ➢节省大量煤炭、石油等燃料，避免燃料运输。 ➢不需空气助燃，可建在地下、水下、山洞或空气稀薄地区。
3. 核电厂
（1）核电厂的能量转换过程：核燃料的裂变能→热能→机 械能→电能。
（2）核电厂的组成：核反应堆、汽水系统（汽轮机）、电 力系统
2020/5/12
河北科技大学电气信息学院
15
（3）核反应堆的分类：轻水堆（包括沸水堆和压水堆）、重 水堆和石墨冷气堆等。
轻水堆核电厂的生产过程示意图如图1-5所示。
发电机G的额定电压：UN·G=1.05×10=10.5（kV）
电力系统的基本概念教学课件
2023-11-03CATALOGUE 目录•电力系统概述•电力系统的基本元件•电力系统的工作原理•电力系统的安全与保护•电力系统的发展趋势与挑战01电力系统概述定义电力系统是指通过发电、输电、配电和用电等环节，将电能从电源输送到用户的系统。
组成电力系统由发电设备、输电线路、变压器、配电设施以及用电设备等组成。
电力系统的定义与组成利用各种能源（如煤炭、水力、风能、太阳能等）进行发电，产生电能。
发电环节通过输电线路将电能从发电环节传输到配电环节。
输电环节在配电所对电能进行分配，通过配电线路输送到最终用户。
配电环节用户使用各种用电设备消耗电能。
用电环节电力系统的基本环节电力系统是现代社会经济运行的基础，保障了工业、农业、服务业等各行业的正常运转，对经济发展具有重要影响。
电力系统的重要性经济重要性电力系统为人们提供了照明、电力设备等生活必需品，保障了社会的基本运转。
社会重要性随着能源结构的转变，电力系统的环保性日益受到关注，通过发展清洁能源和高效电力技术，可以减少对环境的影响。
环境重要性02电力系统的基本元件发电机包括水轮发电机、汽轮发电机、风力发电机等。
种类工作原理额定容量发电机利用磁场和导线的相对运动产生电流。
发电机的额定容量是指其输出的最大有功功率。
030201变压器主要用于升高或降低电压。
作用基于电磁感应原理，通过改变线圈匝数来改变电压。
工作原理变压器有并联、串联等连接方式。
连接方式工作原理利用磁场和导线的相对运动产生电流，通过热效应切断电流。
作用断路器用于在电路中切断电流，防止过载和短路。
类型断路器包括空气断路器、真空断路器、SF6断路器等。
断路器输电线路包括架空输电线路和地下输电线路。
类型输电线路用于将电能从发电机输送到负荷中心。
作用输电线路的额定输电容量是指其能够传输的最大功率。
额定输电容量输电线路03电力系统的工作原理电力系统的运行方式通过发电机将其他形式的能源转化为电能。
发电输电配电电力消费通过输电线路将电能从发电厂输送至负荷中心。
电力系统基本概念
枢纽变电所 35～110kV
6～10kV
380/220V
区域变电站 10kV
总降变电所
车间变电所
M
工厂供配电系统
终端变电站
380/220V 地区供配电系统
图1.1.1 电力系统示意图
12/8/2023
6
文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。
供配电系统
工厂供配电系统由总降压变电所、高压配电线路、车 间变电所、低压配电线路及用电设备构成。
1．总降压变电所
总降压变电所负责将35～110kV旳外部供电电压变换为 6～10kV旳厂区高压配电电压，给厂区各车间变电所或高压 电动机供电。
2．车间变电所
车间变电所将6～10kV旳电压降为380/220V，再经过车 间低压配电线路，给车间用电设备供电。
3．配电线路
配电线路分为厂区高压配电线路和车间低压配电线路。
•用电设备 用电设备旳额定电压和电网旳额定电压一致。
•发电机 发电机旳额定电压一般比同级电网旳额定电压
高出5%，用于补偿线路上旳电压损失。
12/8/2023
9
文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。
1.2 电力系统旳额定电压
•其变中压5器%用于补偿变压器满载供电 时，一、二次绕组上旳电压损失； 另外变5%压用器于旳补一偿次线绕路组上：旳相电当压于损是用电设备，所以要求变 压失器，一所次以绕合组用旳于额变定压电器压供与电受距电离设备额定电压相同。 较长时旳情况。 注意：但当变压器一次绕组直接与发电机相连时，变压 器一次绕组旳额定电压与当发变电压机器额供定电距压离相较等短。时，
• 本课程旳性质和任务 • 本课程旳特点 • 学习要求
负荷计算
12/8/2023
第一章电力系统基本概念(李庚银新教材)
尼古拉· 特斯拉：为纪念他在电工 学方面的诸多成就，磁感应强度单 位被命名为特斯拉。美国尼亚加拉 大瀑布旁的公园中竖立着特斯拉的 铜像，以纪念他在修建尼亚加拉水 电站时的杰出贡献。 他通过对现象精确地数学解析，完 成了很多伟大的创造性工作。在设 计任何设备之前都从理论的角度去 分析问题，直到得出绝对有把握的 结果，才会付诸实践。 1937年获得诺贝尔奖的提名
当前电力系统的热点问题
智能电网
微型电网（简称微网） 特高压 可再生能源发电（风电、太阳能等）
智能电网
美国总统奥巴马提出振兴经济的战略
欧洲的智能电网 我国提出：坚强智能电网
我国的电力工业
最早的火电厂 最早的水电厂 我国的现在电力工业现状
我国的总装机容量 输电企业 供电企业 电力工程造价 厂用电率 网损率
凝气式火电厂生产示意图
发电厂基本部件
锅炉：化学能转化成热能
汽轮机：热能转化成机械能 水轮机：水的势能转化为机械能 发电机：机械能转化成电能 升压站：电能传输的起点
发电机
三相同步发电机工作原 理 输出电压10.5kV、 20kV等 容量200MW、300MW、 600MW…… 标准煤耗300～ 500g/kWh
我国最早的水电站
发电机为德国西门子电气公司制造，水轮机
和调速器由奥地利伏依特公司制造，通过23 千伏全长32公里的线路向昆明市区送电，竣 工发电之时，昆明各界人士汇集到翠湖海心 亭观灯庆祝。 中国第一座水电站和中国第一条输电电压最 高等级的输电线路由此诞生。
我国最早的水电站
石龙坝水电站是云南民族工业的基础，造就
厂区内的大烟囱将浦江岸边的天际线飙升到
电力系统基础教程
0.38/0.22
0.40
0.38/0.22
0.40/0.23
0.66/0.38
0.69
0.66/0.38
0.69/0.40
注：受电设备的额定电压＝电力系统的额定电压。
直流系统的额定电压：
100V以下的额定电压，受电设备与供电设备相同。 对受电设备为110V、220V和440V的直流系统，供电设备的额定
如何实现工作接地 ？
电气设备（电力变压器、电压互感器或发电机）的中性点 接地 —— 又称为电力系统中性点接地。
电力系统的中性点：星形连接的变压器或发电机的中性点。
电力系统的中性点接地方式：
小电流接地：
中性点不接地（中性点绝缘） 中性点经消弧线圈接地
大接地电流：
中性点直接接地 中性点经电阻接地
保护接零：在中性点直接接地的低压电力网中，把电气设备的外
壳与接地中性线（也称零线）直接连接，以实现对人 身安全的保护 作用。
防雷接地：为消除大气过电压对电气设备的威胁，而对过电压保
护装置采取的接地措施。
防静电接地：对生产过程中有可能积蓄电荷的设备所采取的接地。
第一章 绪 论 §1-4 电力系统中性点接地
给出闪变电压限值和频度的关系曲线， 可以根据电压波动曲线查得允许值，并 给出算例；
对测量方法和测量仪器作出基本规定
各级电压要求一样；
衡量点为 PCC，取实测 95%概率值或
正常允许 2%，短时不超过 4%； 日累计超标不超过 72min，且每 30min
每个用户一般不得超过 1.3%
第一章 绪 论 §1-1 电力系统基本概念
三、电力系统的特点
电能不能大量存储：电能的生产、变换、输送、分配
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
物理模拟：也称动态模拟。
发电机、变压器、电动机等都用相应的实物模拟。将它
们按给定的接线方式组成模拟系统后，就可运用表计直 接观测其中出现的各种物理现象。
本课学习内容
电力系统稳态分析（预计40学时）
稳态：变化范围很小的状态 电力系统基本概念，数学模型 潮流计算 有功功率和频率调整 无功功率和电压调整
杨树浦发电厂-大上海工业时代的坐标
杨树浦发电厂前身是建于1882年的英商上海
电光公司，是中国第一家电气公司，也是世 界上最早的发电厂之一， 1893年被工部局收购，并于1911年筹建新厂 ，1913年建成运行发电，到1923年已成为远 东最大的火力发电厂。
杨树浦发电厂-大上海工业时代的坐标
凝气式火电厂生产示意图
发电厂基本部件
锅炉：化学能转化成热能
汽轮机：热能转化成机械能 水轮机：水的势能转化为机械能 发电机：机械能转化成电能 升压站：电能传输的起点
发电机
三相同步发电机工作原 理 输出电压10.5kV、 20kV等 容量200MW、300MW、 600MW…… 标准煤耗300～ 500g/kWh
我国最早的水电站
发电机为德国西门子电气公司制造，水轮机
和调速器由奥地利伏依特公司制造，通过23 千伏全长32公里的线路向昆明市区送电，竣 工发电之时，昆明各界人士汇集到翠湖海心 亭观灯庆祝。 中国第一座水电站和中国第一条输电电压最 高等级的输电线路由此诞生。
我国最早的水电站
石龙坝水电站是云南民族工业的基础，造就
尼古拉· 特斯拉：为纪念他在电工 学方面的诸多成就，磁感应强度单 位被命名为特斯拉。美国尼亚加拉 大瀑布旁的公园中竖立着特斯拉的 铜像，以纪念他在修建尼亚加拉水 电站时的杰出贡献。 他通过对现象精确地数学解析，完 成了很多伟大的创造性工作。在设 计任何设备之前都从理论的角度去 分析问题，直到得出绝对有把握的 结果，才会付诸实践。 1937年获得诺贝尔奖的提名
了第一批云南产业工人。抗战时期，石龙坝 电站作为战前国内最大的水电站由民用转为 军工厂和防空报警电源，曾四次遭日机轰炸 。 新中国成立后，朱德元帅曾登上石龙坝电站 引水渠，叹道："要好好保护电站，它是中国 水电发展的老祖宗。"
我国最早的水电站
石龙坝引起人们广泛关注，是在2003年岁末
，包括人民日报、新华网、中国青年报在内 的多家媒体报道称，中国最早的发电机面临 悲壮退役的命运：2002年以来，4家位于螳 螂川上游生产氟硅酸的小企业排出的污水， 使电厂发电机转轮、辅助设备和引水管受到 严重腐蚀损坏，于2003年10月14日停产。
当前电力系统的热点问题
智能电网
微型电网（简称微网） 特高压 可再生能源发电（风电、太阳能等）
智能电网
美国总统奥巴马提出振兴经济的战略
欧洲的智能电网 我国提出：坚强智能电网
我国的电力工业
最早的火电厂 最早的水电厂 我国的现在电力工业现状
我国的总装机容量 输电企业 供电企业 电力工程造价 厂用电率 网损率
1.1 电力系统概述
1.1.1
电力系统的结构 电力系统的形成和发展
1.1.2
1.1.1电力系统的结构
1.电网（变压器+线路）
2.发电
3.负荷
电力系统结构示意图
发电机 变压器 输电线
生产电能
传输和分配电能
输配电系统（电网）
消耗电能
基本定义
电力系统：由发电机、变压器、电力线路、用户等 在电气上互相连接所组成的有机整体，能实现电能 的生产、输送、分配和使用。 电力网：电线路和与它相连的变压器组成，简称电 网。 输电网：由电源向电力负荷中心输送电能的线路， 远距离、大容量、高电压。 配电网：在负荷中心，把电能分配给各个用户，短 距离、小容量、低压。
输电的发展：
距离 电压 功率 直流—交流—直流
交、直流输电之争
推荐一本书：《光电帝国》--- 电力发展史上的巨 人和他们的战争
电力商业史不只是爱迪生发明了电灯那么简单，
里面有挫折，有成就，有天才，有小人，有梦想， 有坚持，当然还有商业史中必不可少的尔虞我诈 电力发展史上的巨人：爱迪生，特斯拉，威斯汀 豪斯(西屋)
1985开工建设的双鸭山发电厂 装机40万千瓦
东江水电站（500MW）
新能源发电形式
风能：将风的机械能转变为电能 太阳能：太阳热能发电和光伏发电两类 生物质能：生物质燃烧发电，气化发电以及沼气发 电技术 燃料电池：燃料的化学能直接转化成电能的装置， 直接将天然气、煤气、石油等燃料中的氢气借助电 解质与空气中的氧气发生化学反应，在生成水的同 时进行发电。 潮汐电站，垃圾发电，地热能等。
第一章 电力系统基本概念
2012年
电力系统工程学科的范畴
电力系统工程学科是电工学科的分支，包括
电力系统理论 2 输配电技术 3 电力系统规划 4 电力系统运行 5 电力系统保护 6 电力系统控制
1
1.
2.
3.
电力系统理论：电路、电磁场和电机理论， 是其它各个领域的理论基础。 输配电技术：超高压输电线路、远距离交 直流输电系统，以及提高输电线路输送能 力等。 电力系统规划：远景负荷规划、电源规划、 网络规划、可靠性分析，环境保护、生态 平衡等。
他终身不娶，最后遁世隐居，穷困潦倒，孑然一身， 孤独死去
近代电力系统
1.电源成分和负荷成分的巨大变化 2.运行管理上的高度自动化 3.输电电压，输电距离，输电功率上的巨大变 化。 交流输电电压超过1000kV，输电距离超 过1000km，输电功率超过3000MW。直流输 电电压达到±800kV（四川-上海）
dlxtfxjc@ 密码：dlxt100 信箱里有啥，参考资料，课件，作业
本课与其他课程的关系
承上
高等数学、线性代数等 电路、电机学等
启下
电力经济学基础（电管专业）
电力系统暂态分析
发电厂电气部分 继电保护
第一章 电力系统的基本概念
第一章 提纲
1.1 电力系统概述 1.2 电力系统运行特点和要求 1.3 电力系统的接线方式和电压等级 1.4 电力系统中性点的运行方式
Glover, Mulukutla. S. Sarma
杂志类:
《中国电机工程学报》 《电力系统自动化》 《电网技术》 《中国电力》等
参考资料
网络:
校园网：图书馆网站上的“中国学术期刊全文数据库”、
“书生之家”、“IEEE”，精品课网站
国内外电力企业相关网站
中国电力企业联合会： / 中国电力监管委员会： / 国家电力信息网： / 东京电力公司： http://www.tepco.co.jp/cn/index-
c.html 英国国家电网： / 北美可靠性管理委员会： / ……
如何找我？
邮箱：maxiufan@ 办公室：J5B304,电力市场研究所 办公电话：80793518—616 课程公共信箱：
日负荷曲线
负 荷 （ ） MW
0
4
8
12
14
18
22
24
时间
60.00
2003年全国日发电量曲线图
7月29日 58.72 7月16日 51.87
55.00
50.00
45.00
40.00
35.00
30.00
25.00
1月1日 2月1日 3月1日 4月1日 5月1日 6月1日 7月1日 8月1日 9月1日
1908年，法国人以滇越铁路通车需用电为由
，胁迫清朝滇政府准其在石龙坝修建水电站
我国最早的水电站
云南劝业道道台刘岑舫找到云南最大商户王
筱斋，谈及不自办电力，将让权于人的无奈 。 王筱斋出面召集董瑞章、刘诚等十九位同仁 联名以民间股份制形式成立耀龙电灯公司。 在德国工程师的指导下，石龙坝水电站工程 耗资60万银元，历22月艰辛，于1912 年农 历4月12日建成，装机两台，每台240千瓦。
稳态：正常的、相对静止的运行状态 潮流计算，频率调整，电压调整
暂态：从一种运行状态过渡到另一种运行状态。 波过程（高电压技术）、电磁暂态过程（机电暂态过 程 电力系统分析基础=电力系统稳态分析+电磁暂态
过程
电力系统研究工具
研究工具：数学模型和物理模型；
数学仿真：
国内：PSS、 BPA 、PSASP等； 国外：EMTP、 PSCAD/EMTDC； 教学：PowerWorld Simulator等；
基本定义
动力部分
火力发电厂的锅炉、汽轮机、供热网络等 水利发电厂的水库、水轮机。 核能发电厂的反应堆。 风能、太阳能等。
动力系统
电力系统+动力部分
传统电能生产形式
火力发电：包括热电厂， 以煤、石油、天然气等 为燃料； 水电厂：坝式、梯级、 径流式等； 核电厂：核聚变、核裂 变。
4.
5.
6.
电力系统运行：稳态运行分析、暂态过程 分析、安全性分析、电能质量管理，运行 方式优化等。 电力系统保护：故障分析、元件保护、线 路保护、系统性故障保护和过电压及其防 护等。 电力系统控制：数据采集、个别变量的调 节、电能质量控制、运行优化控制、安全 性控制、能量管理系统等。
稳态和暂态
电力系统暂态分析（预计20学时）
暂态：变化范围较大
对称故障，不对）《电力系统分析》上下册，华中理工大学，何仰赞 （2）《电力系统分析》，浙江大学出版社，韩祯祥 《Power System Analysis and Design》 J. Duncan