电力系统概述(第一讲)
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第01章 电力系统的基本概念
的关系
电压等级(kV) 输电 500 220 输送容量(MVA) 输送距离(km) 1000~1500 100~500 10~50 2~10 0.2~2 150~850（跨省） 100~300（跨地区） 50~100（跨县市） 20~50 6~20
高中压 110(部分输电) 配电 35 10
在很低的频率或电压下运行，系统有崩溃的危险
10
3 保证系统运行的经济性 电能生产规模大，消耗的能源占国民经济能 源消耗的比重高，所以降低发电成本，减少输送
损耗意义重大
采用高效节能的发电设备
合理调度各发电厂所承担的负荷 优化网络结构，合理发展电网
11
三、联合电力系统的优越性
提高电力系统供电的可靠性 多个电厂同时发生故障的概率小 减少系统备用容量的比重 各子系统的备用容量是可通用的 可采用高效率的大容量机组 个别机组开停、故障对系统影响小 可减少总负荷的峰值 不同地区用电负荷间 生产、生活、时差不同 可充分利用水电厂的水能资源
额定变比和匝数比 两侧绕组接法相同： 匝数比=空载线电压之比 两侧绕组接法不同：差一个系数 3
星/三角接法
k = U1N = 3 U PN = 3 W1 W2 U 2N U 2N
采用空载线电压之比，计算方便
23
例题1：各设备的额定电压
系统结构和电压等级如下
10kV T1
G
110kV
T2
10kV
各设备的额定电压为
8
对电力生产要求
1 安全可靠供电 根据供电可靠性要求，将负荷分为三级 一级负荷：中断供电将造成人身事故，设备损 坏，人民生活混乱，不允许停电，必须保证不 间断供电 二级负荷：中断供电将造成减产，人民生活受 到影响，如有可能，也要保证不间断供电 三级负荷：工厂的附属车间，小城镇，停电影 响不大
电压等级(kV) 输电 500 220 输送容量(MVA) 输送距离(km) 1000~1500 100~500 10~50 2~10 0.2~2 150~850（跨省） 100~300（跨地区） 50~100（跨县市） 20~50 6~20
高中压 110(部分输电) 配电 35 10
在很低的频率或电压下运行，系统有崩溃的危险
10
3 保证系统运行的经济性 电能生产规模大，消耗的能源占国民经济能 源消耗的比重高，所以降低发电成本，减少输送
损耗意义重大
采用高效节能的发电设备
合理调度各发电厂所承担的负荷 优化网络结构，合理发展电网
11
三、联合电力系统的优越性
提高电力系统供电的可靠性 多个电厂同时发生故障的概率小 减少系统备用容量的比重 各子系统的备用容量是可通用的 可采用高效率的大容量机组 个别机组开停、故障对系统影响小 可减少总负荷的峰值 不同地区用电负荷间 生产、生活、时差不同 可充分利用水电厂的水能资源
额定变比和匝数比 两侧绕组接法相同： 匝数比=空载线电压之比 两侧绕组接法不同：差一个系数 3
星/三角接法
k = U1N = 3 U PN = 3 W1 W2 U 2N U 2N
采用空载线电压之比，计算方便
23
例题1：各设备的额定电压
系统结构和电压等级如下
10kV T1
G
110kV
T2
10kV
各设备的额定电压为
8
对电力生产要求
1 安全可靠供电 根据供电可靠性要求，将负荷分为三级 一级负荷：中断供电将造成人身事故，设备损 坏，人民生活混乱，不允许停电，必须保证不 间断供电 二级负荷：中断供电将造成减产，人民生活受 到影响，如有可能，也要保证不间断供电 三级负荷：工厂的附属车间，小城镇，停电影 响不大
第1章电力系统
35KV用于大城市或大工企业内部的网络，并广泛用于农村网络；
第一章 电力系统概述和基本概念
变压器的高压绕组常设计有分接头，如：抽头变比 为5％，2.5%, 0％，－2.5％, -5%, 指相对于该侧 绕组额定电压UN的偏移百分数。
例：对于一台10KV 220KV的升压变，其额定变比为： 10.5/242 KV，设有5级高压侧抽头，则每一抽头的实际额 定电压分别为: +5%: 242×1.05KV=254.1KV +2.5％ 242×1.025KV＝248.05KV 主： 242KV -2.5％ 242×0.975KV＝235.95KV -5%: 242×0.95KV=229.9KV
二、对电力系统运行的基本要求
根据电能生产、输送、消费的特殊性，对电力系统运行有 如下三点要求。 1. 保证可靠地持续供电 根据用户对用电可靠性的要求，将负荷分为三个等级： 第一级负荷 第二级负荷 第三级负荷 电力系统供电的可靠性，就是要保证一级负荷在任何情况下 都不停电，二级负荷尽量不停电，三级负荷可以停电。
b无功功率负荷10203040506070809010012162024102030405060708090100121620第一章电力系统概述和基本概念根据年持续负荷曲线计算系统负荷全年消耗电量wmaxmaxmax8760max其中pmax为最大负荷12图13有功功率年最大曲线图14年持续负荷曲线第一章电力系统概述和基本概念中性点经低电抗中低电阻接地方式中性点有效接地方式中性点全接地方式大电流接地方式中性点接地方式小电流接地方式中性点不接地方式中性点经消弧线圈接地方式中性点经高阻抗接地方式第二节电力系统中性点的接地方式指星形连接的变压器或发电机的中需要断路器遮断单相接地故障电流的单相接地电弧能够瞬间熄灭的第一章电力系统概述和基本概念2
第一章-电力系统基本概念PPT优秀课件
第一章 电力系统的基本概念
➢1-1 电力系统概述 ➢1-2 电力系统的特点和运行要求 ➢1-3 电力系统的接线方式和电压等级 ➢1-4 三相电力系统的中性点运行方式
第一章 电力系统的基本概念
需
1o 电力系统的组成？
掌
2o 电力系统的特点？
握 的
3o 系统电压等级？
问
4o 各设备额定电压？
题
5o 中性点运行方式？
500kV • 目前国际上实际投运的最高电压等级750kV(加、美、
俄、巴西、南非等国） • 我国晋东南—南阳—荆门特高压交流试验示范工程，
世界上第一条投入商业化运行的1000千伏输电线路
（3）直流输电、紧凑型输电和灵活交流输电
• 直流输电在远距离输电中具有优越性，我国已有 多条±800kV输电线路。
• 电压愈来愈高、容量和规模愈来愈大的区域性、地区性、 全国性甚至跨国性的电力系统
高压？
（2）特高压（1000kV以上）输电的出现与展望
• 习惯上，1～100kV为高压， 100～1000kV为超高压， 1000kV以上为特高压。
• 20世纪60年代国际上开始特高压输电的研究 • 1985年苏联1228km的1150kV,但至今运行于500kV • 20世纪90年代日本300km的1000kV，但至今运行于
对应于一定的输送功率和输送距离应有一最合理的线 路电压。但从设备制造角度和电力工业发展，国家 标准规定标准电压等级
➢ 所谓额定电压，就是发电机、变压器和电气设 备等在正常运行时具有最大经济效益时的电压。
➢ 国家规定了标准电压等级系列，
– 有利于电器制造业的生产标准化和系列化 – 有利于设计的标准化和选型 – 有利于电器的互相连接和更换 – 有利于备件的生产和维修等
➢1-1 电力系统概述 ➢1-2 电力系统的特点和运行要求 ➢1-3 电力系统的接线方式和电压等级 ➢1-4 三相电力系统的中性点运行方式
第一章 电力系统的基本概念
需
1o 电力系统的组成？
掌
2o 电力系统的特点？
握 的
3o 系统电压等级？
问
4o 各设备额定电压？
题
5o 中性点运行方式？
500kV • 目前国际上实际投运的最高电压等级750kV(加、美、
俄、巴西、南非等国） • 我国晋东南—南阳—荆门特高压交流试验示范工程，
世界上第一条投入商业化运行的1000千伏输电线路
（3）直流输电、紧凑型输电和灵活交流输电
• 直流输电在远距离输电中具有优越性，我国已有 多条±800kV输电线路。
• 电压愈来愈高、容量和规模愈来愈大的区域性、地区性、 全国性甚至跨国性的电力系统
高压？
（2）特高压（1000kV以上）输电的出现与展望
• 习惯上，1～100kV为高压， 100～1000kV为超高压， 1000kV以上为特高压。
• 20世纪60年代国际上开始特高压输电的研究 • 1985年苏联1228km的1150kV,但至今运行于500kV • 20世纪90年代日本300km的1000kV，但至今运行于
对应于一定的输送功率和输送距离应有一最合理的线 路电压。但从设备制造角度和电力工业发展，国家 标准规定标准电压等级
➢ 所谓额定电压，就是发电机、变压器和电气设 备等在正常运行时具有最大经济效益时的电压。
➢ 国家规定了标准电压等级系列，
– 有利于电器制造业的生产标准化和系列化 – 有利于设计的标准化和选型 – 有利于电器的互相连接和更换 – 有利于备件的生产和维修等
电力系统概述PPT(共37页)
本。 ❖ 利用各电厂的工作特点，合理分配负荷，使系统在
最经济的条件下运行。 ❖ 在减少备用机组的情况下，能增加对用户供电的可
靠性。
第一节 电力系统
❖ 高压送电的优点 ❖ 增大送电容量和距离。 ❖ 节约有色金属，降低线路造价。 ❖ 减少电压损耗，提高电压的稳定性。
第二节 电力系统的电压
第一节 电力系统 ❖ 配线装置
500kV硬母
110kV软母线
第一节 电力系统
❖ 变电所
110kV一般变电站
500kV枢纽变电站
220kV重要变电站
箱
式
No
变 电
Image
所
第一节 电力系统
❖ 组成电力系统的目的 ❖ 不受地方负荷限制，可以增大单位机组的容量，大
容量机组的效率较高。 ❖ 充分利用地方资源，减少运输工作量，降低电能成
第一节 电力系统
➢ 按利用程度：常规能源和新能源 常规能源：被广泛应用的能源。煤炭、石油、天然 气、水能等。 新能源：古老的能源，利用先进的方法加以广泛利 用。太阳能、风能、海洋能、地热、氢能、生物物 质能等。
➢ 按能否再生：可再生能源和非再生能源 可再生能源：自然界当中可以不断再生的能源。水 能、风能、太阳能、海洋能等。 非再生能源：经过几亿年形成、短期内无法补充的 能源。煤炭、石油、天然气、核燃料等。
第一节 电力系统
3、能源的含义和分类
❖ 能源的含义 能量的来源或源泉，即指人类取得能量的来源。
❖ 能源分类 ❖ 按获得方法：一次能源和二次能源
一次能源：直接取自自然界。原煤、原油、天然气、 太阳能、水能、风能、地热、核能等。 二次能源：由一次能源经过加工转换的能源产品。 电能、蒸汽、煤气、汽油一节 ❖ 第二节 ❖ 第三节 ❖ 第四节 ❖ 第五节
最经济的条件下运行。 ❖ 在减少备用机组的情况下，能增加对用户供电的可
靠性。
第一节 电力系统
❖ 高压送电的优点 ❖ 增大送电容量和距离。 ❖ 节约有色金属，降低线路造价。 ❖ 减少电压损耗，提高电压的稳定性。
第二节 电力系统的电压
第一节 电力系统 ❖ 配线装置
500kV硬母
110kV软母线
第一节 电力系统
❖ 变电所
110kV一般变电站
500kV枢纽变电站
220kV重要变电站
箱
式
No
变 电
Image
所
第一节 电力系统
❖ 组成电力系统的目的 ❖ 不受地方负荷限制，可以增大单位机组的容量，大
容量机组的效率较高。 ❖ 充分利用地方资源，减少运输工作量，降低电能成
第一节 电力系统
➢ 按利用程度：常规能源和新能源 常规能源：被广泛应用的能源。煤炭、石油、天然 气、水能等。 新能源：古老的能源，利用先进的方法加以广泛利 用。太阳能、风能、海洋能、地热、氢能、生物物 质能等。
➢ 按能否再生：可再生能源和非再生能源 可再生能源：自然界当中可以不断再生的能源。水 能、风能、太阳能、海洋能等。 非再生能源：经过几亿年形成、短期内无法补充的 能源。煤炭、石油、天然气、核燃料等。
第一节 电力系统
3、能源的含义和分类
❖ 能源的含义 能量的来源或源泉，即指人类取得能量的来源。
❖ 能源分类 ❖ 按获得方法：一次能源和二次能源
一次能源：直接取自自然界。原煤、原油、天然气、 太阳能、水能、风能、地热、核能等。 二次能源：由一次能源经过加工转换的能源产品。 电能、蒸汽、煤气、汽油一节 ❖ 第二节 ❖ 第三节 ❖ 第四节 ❖ 第五节
1.第一章 电力系统概述
第一章电力系统(网络)概述复习《电力系统稳态分析》的基本内容，掌握电力网络的基本组成和特点。
第一节电力系统的基本概念1、电力系统的概念电力系统是由发电、变电、输电、配电、用电等设备和相应辅助系统按规定的技术和经济要求组成的，将一次能源转换为电能，并输送到电力用户的一个复杂的、可控的统一系统。
2、组成电力系统的设备分类电力系统中的设备分为一次设备和二次设备：一次设备：在电力系统中完成电能的生产、变换、传输、分配、使用等任务的电器设备或系统叫做一次设。
一次设备是电能的载体。
由一次设备组成的系统叫做一次系统。
二次设备：完成对一次设备进行测量、控制、保护或对一次系统进行运行调整、事故处理的设备叫做二次设备。
二次设备是信息的载体。
由二次设备组成的系统叫做二次系统或装置。
3、电力网络的概念电力网络是由变压器、输电线路、电力电抗器、电力电容器等电器设备连接而成，完成电能变换、传输、分配的网络。
4、电能的形态三相交流电、单相交流电、直流电。
5、电能作为一种商品的特点（1）与国民经济和人民的生活密切相关；（2）电能不能大量存储，产销是同时进行的；（3）任何事件的发生都会非常迅速的影响整个系统；（4）电能质量影响用电设备的效率、寿命、产品的质量。
电能质量包括：电压、频率、波形、三相对称度（5）电能生产和使用必须遵循“安全第一”的原则。
管理、操作、使用不当，将会危及人身和设备安全。
6、对电力系统的要求（1）保证安全可靠供电。
设备安全、人员安全、供电不间断。
（2）提供合格的电能。
电压（±7%~±10%）、频率（±0.2正常时~±0.5Hz 故障时）、波形（总谐波畸变率、各次谐波含量）、三相对称度（负序分量与正序分量比值的百分数，正常时2%、短时4%）。
（3）提高系统运行的经济性。
更新技术和设备、节能降耗、经济调度。
（4）符合环保要求。
达标排放废气、废渣、废水；减低电磁辐射、噪音。
电力系统基础知识讲座
题，也解决了不同频率系统之间的并网运行问题。
2、我国电力系统现状 （1）电压等级 除西北电网外，目前采用的电压等级有： 交流：1000KV（特高压）、500KV（超高压）、
220KV、110KV、35KV、10KV。
直流：±800KV（特高压）、 ±500KV （2）电网建设 目前我国已建成6大跨省区域电网和6个独立省电网（如 图所示）并在华中、南方、西北、华东电网之间进行了联
1891年在制成三相变压器的基础上，德国建立第一个
三相交流输电系统。发电机电压95V、输电线路电压 25000V、输电距离178Km、用电电压112V。
三相交流输电与单相交流输电相比较主要优点是经济
性好，节省输电线路导线；三相发电机和三相电动机的瞬 时功率为常数，有效地减小了发电机、电动机运行中的振 动问题。 三相交流输电存在的主要问题是同步发电机并列运行 的稳定性问题和不同频率系统之间的联网问题。随着电力 系统输电距离的增大，制约输电容量的是不再是导体的发
降，人民生活正常秩序受到影响的用户的用电设备。
三类负荷（一般负荷）：除一类负荷和二类负荷之外的用户的用电设备。
各类负荷对供电可靠性要求 一类负荷（重要负荷）：任何情况下不允许停电； 二类负荷（较重要负荷）：尽可能不停电； 三类负荷（一般负荷）：允许停电；
（2）保证电能质量
第一章 电力系统基础知识
第一节 电力系统的组成及特点
一、什么是电力系统？
1.电力系统 由发电厂中的电气部分、各类变电所及输电、配电线路及各 种类型的Βιβλιοθήκη 电设备组成的统一体，称为电力系统。
二、电力系统发展简史
1、电力系统形式发展过程
直流→单相交流→三相交流→交直流并存。 （1）最初的直流电力系统 1982年法国建立了世界上第一个电力系统，电压为直 流1500~2000V，输电距离57km，输电功率约2KW。
电力系统概述 PPT
43
三、电压闪变
负荷急剧的波动造成供配电系统瞬时三电压 升高，照度随之急剧变化，使人眼对灯闪感到 不适，这种现象称为电压闪变。
四、不对称度
不对称度是衡量多相负荷平衡状态的指标， 多相系统的电压负序分量与电压正序分量之比 值称为电压的不对称度，电流负序分量与电流 正序分量之比值称为电流的不对称度，均以百 分数表示。
33
34
3．用电设备
（1）作用：用电设备是指专门消耗电能 的电气设备。据统计用电设备中70%是电动机 类设备，20%左右是照明用电设备。
（2）结构：与电力系统是极其相似的， 所不同的是配电系统的电源是电力系统中的 电力网，电力系统的用户实际上就是配电系 统。
（3）分类：
高压用电设备：额定电压在1kV以上。
选用有载调压变压器。使之在电压变动 情况下自动调节电压，保证设备端电压稳定。
40
（4）尽量使三相负载平衡。三相负 载分布不均将产生不平衡电压，从而 加大了电压降。故合理的调整三相负 载，将提高供电电压水平。
（5）对无功功率进行合理的补偿， 改善功率因数。
（6）电动机采用合理的起动方式。
41
二、电压波动
低压用电设备：额定电压在1kV以下。 35
36
第三节 电能质量
一、电压偏移
1．定义：电压偏移指用电设备的实 际端电压偏离其额定电压的百分数。用 公式表示为
U% U U N 100% UN
式中
U
——用电设备的额定电压，kV；
N
U
——用电设备的实际端电压，kV。 37
2．原因：是系统滞后的无功负荷所引起 的系统电压损失。
（4）其他用电设备，当无特殊要求时为
5%。
38
三、电压闪变
负荷急剧的波动造成供配电系统瞬时三电压 升高，照度随之急剧变化，使人眼对灯闪感到 不适，这种现象称为电压闪变。
四、不对称度
不对称度是衡量多相负荷平衡状态的指标， 多相系统的电压负序分量与电压正序分量之比 值称为电压的不对称度，电流负序分量与电流 正序分量之比值称为电流的不对称度，均以百 分数表示。
33
34
3．用电设备
（1）作用：用电设备是指专门消耗电能 的电气设备。据统计用电设备中70%是电动机 类设备，20%左右是照明用电设备。
（2）结构：与电力系统是极其相似的， 所不同的是配电系统的电源是电力系统中的 电力网，电力系统的用户实际上就是配电系 统。
（3）分类：
高压用电设备：额定电压在1kV以上。
选用有载调压变压器。使之在电压变动 情况下自动调节电压，保证设备端电压稳定。
40
（4）尽量使三相负载平衡。三相负 载分布不均将产生不平衡电压，从而 加大了电压降。故合理的调整三相负 载，将提高供电电压水平。
（5）对无功功率进行合理的补偿， 改善功率因数。
（6）电动机采用合理的起动方式。
41
二、电压波动
低压用电设备：额定电压在1kV以下。 35
36
第三节 电能质量
一、电压偏移
1．定义：电压偏移指用电设备的实 际端电压偏离其额定电压的百分数。用 公式表示为
U% U U N 100% UN
式中
U
——用电设备的额定电压，kV；
N
U
——用电设备的实际端电压，kV。 37
2．原因：是系统滞后的无功负荷所引起 的系统电压损失。
（4）其他用电设备，当无特殊要求时为
5%。
38
电力系统基础知识参考资料
W2
W1
QS2
QS1
QF 电源1
电源2
? 运行方式 ? 母联 QF 断开，一组母线工 作，另一组母线备用，全 部进出线接于运行母线上。
? 母联 QF 断开，进出线分别 接于两组母线，两组母线 分裂运行。
? 母联 QF 闭合，电源和馈线 平均分配在两组母线上。
? 优点
? 检修一组母线，可使回路 供电不中断；一组母线故 障，部分进出线会暂时停 电。
12
? 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 2050km 以内 ? 区域电力网 ：电压等级在 35kV 以上（一般为 110kV220kV ），供电半径超过 50km ，联系较多发电厂的网络 ? 超高压远距离输电网 ：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
? 波形：
? 质量标准：正弦波电压和电流
? 谐波的危害与抑制：对于电网、电力设备、通讯都会产生负面影响；
18
第二节 发电厂电气设备概述 一 、一次设备
发电机
19
变压器
20
高压断路器
21
隔离开关
22
负荷开关
23
母线
24
绝缘子及电缆
25
电抗器
26
电力电容器
27
互感器及避雷器
28
二、二次设备
44
故障运行时：
?
UA
A
?
UB
N
?
B
UC
C
?
I C A.
?
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。
电力系统概述
3.电力系统发展趋势
1）为国民经济提供更多质优、价廉、环保的电能。 2）高压直流输电 3）全国性甚至跨国性的互联电力系统
减少总备用容量比重 可以安装大容量的机组 提高供电可靠性 提高运行经济性 提高新能源在整个能源结构中的占比
课后思考
1、简述中国电力系统的发展历程？ 2、直流与交流输电各有什么特点？
2.3.3输电方式 输电方式主要有交流输电和直流输电两种 1）交流输电 通常所说的交流输电是指三相交流输电。
2）直流输电
2.4 负荷
2.4.1定义：电力负荷，又称“用电负荷”。电能用户的用 电设备在某一时刻向电力系统取用的电功率的总和，称为 用电负荷。
2.4.2负荷分类：根据电力用户的不同负荷特征，电力负荷 可区分为各种工业负荷、农业负荷、交通运输业负荷和人 民生活用电负荷等。
谢 谢大家！
2.2.1变电站的作用 变换电压等级 汇集电流。 分配电能。 控制电能的流向。 调整电压。
2.2 变电站
2.2.2变电站电压等级分类 表2 变电站电压等级的分类
2.2 变电站
2.2.3变电站分类
按照用途分类： 1）电力变电站 2）牵引变电站（地铁，高
铁使用）
按照地位分类： 1）枢纽变电站 2）中间变电站 3）终端变电站
1）火力发电厂发电原理：将燃料化学能来生产电能，将水 变成高温水蒸气推动汽轮机，带动汽轮机。 2）火电是目前我过最主要的发电形式。。
水力发电厂
1）利用江河水流的位能来生产电能。 2）三峡水电站是世界上规模最大的水电站，也是中国有史 以来建设最大型的工程项目。装机容量2240万千瓦。
核能发电厂
1）发电原理：核燃料产生的热能，将水9-02-21
目录
1、电力系统的概念 2、电力系统的构成 3、电力系统的发展趋势
1第一章 电力系统概述
当光线照射太阳能电池表 面时，一部分光子被硅材 料吸收；光子的能量传递 给了硅原子，使电子发生 了越迁，成为自由电子在 P－N结两侧集聚形成了电 位差，当外部接通电路时， 在该电压的作用下，将会 有电流流过外部电路产生 一定的输出功率。这个过 程的实质是：光子能量转 换成电能的过程
地热电厂
核反应堆的分类
– 轻水堆：包括压水堆和沸水堆 – 重水堆 – 石墨堆 – 快中子增值堆
如果不允许水在堆内沸腾，称为压水堆。 这种反应堆的内部压力较高，一般在 15Mpa以上，冷却剂水的出口温度低于相 应压力下的饱和温度，因此水不会沸腾。
由于水的慢化能力和载热能力都好，所以 压水堆结构紧凑、堆芯体积小、功率密度 大、安全性能好、造价低、建设周期短。
我国的水能资源
– 我国是一个水能资源非常丰富的国家，其中 可开发的资源为3.8亿千瓦，占世界可开发 水能总量的16.7%，居世界第一。
– 我国的水能资源在地区上分布很不均匀，西 南地区的水能资源十分丰富，占全国水能资 源的三分之二，华北地区的水能资源只占全 国的1.2%。
水电站的分类
– 堤坝式：坝后式与河床式 – 引水式：无压引水与有压引水 – 混合式
如果允许冷却剂水在堆内沸腾，直接产生 蒸汽，称为沸水堆。这种反应堆内压力为 7.0~8.0Mpa左右，省去了压水堆中易出事 故的蒸汽发生器 。
沸水堆功率密度比压水堆小，堆芯和压力 壳的体积比压水堆大，汽轮机会直接受到 放射性污染，需要一系列防护措施，检修 时需要停堆时间长，困难也较大 。
重水堆是以加压的重水作为慢化剂，其冷 却剂可用重水或轻水。所谓重水（D2O） 是指用氢的同位素氘合成的水 。
由于重水对中子的慢化能力强，因此重水 堆可以采用天然铀（0.7%的铀-235）作燃 料，这对于天然铀资源丰富但缺乏铀浓缩 能力的国家具有较大的吸引力 。
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七、现代互联电力系统
联路线，交换功率，提高可靠性，系统 规模越来越大 Tie lines 联络线 系统直属电厂 输电系统 输电系统 系统直属电厂
地区发电厂
配电系统
用户 电力系统1
配电系统 用户 电力系统N
地区发电厂
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美国互联电力系统
美国 互联 电力系
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电力系统为何要互联？
减少总装机容量（错峰效应）； 减少备用容量（同时故障和检修概率小） 提高供电可靠性、电能质量（故障和异 常时相互支援）； 合理利用动力资源，可经济运行（水、 小火电、经济分配）
刘家峡 库区 文物保
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三、核能发电
铀等核燃料→核裂变（链式反应），核能 →热能→机械能→电能 目前主要电源之一，比例大于10% 组成：
反应堆（“原子锅炉”） 汽水系统（汽轮机） Hale Waihona Puke 力系统：发电机、变压器、输电线路等。
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核能发电原理
核能发 原理
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典型核电厂
秦山 核电站 （2*300MW） 我国第一个 核电站 大亚湾 核电站 （1800MW）
大亚湾 核电厂 核岛反应 内景
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核能发电为什么会迅速发展？
1954年第一台核电机组在莫斯科近郊奥勃 宁斯克核电厂发电以来，发展迅速。 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。 发达国家的水资源基本开发殆尽 一些资源贫乏国家“能源危机”，不得不发 展核能（北朝鲜）
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核能发电有何优缺点？
§1 电能与系统 一、 人类为何偏爱电能？
现代社会最重要能源，应用十分广泛。 美国1996年用电情况：
2.68kW/人（装机容量） 1.3kW/人（用电量）
显著优点： 洁净（从使用的角度看）：保护环境 方便：输送、分配、使用（能量形式转化容易） 电气化：机械化、自动化，提高产品质量和劳动 生产率 节能：能耗小，能量转换效率高
第一章 电力系统概述
(Introduction to Power Systems) (第一讲)
1
问题
1、人类为何偏爱电能？ 2、什么是电力系统？ 3、电力系统如何组成？如何表示？ 4、电力系统运行有何特点和要求？ 5、互联电力系统是怎么回事？ 6、如何对电力系统进行控制？ 7、电能是如何生产的？
2
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四、正在发展中的新能源发电
有：地热、太阳能、风能、垃圾燃料、潮 汐能、燃料电池、生物质能、核聚变等等 新能源主要是洁净的、可再生的能源，是 未来的主要能源形式，是当前国际上研究 和开发的热点。 对新能源，如：太阳能和风力发电，容量 很小，分散性大，属分布式电源，互联后 在运行安全和管理方面存在很多特殊问题。
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新能源发电厂
风力 电场 风力 电场 青海 太阳能 光伏电
西藏 羊八井 地热电
法国 朗斯 潮汐电
最大潮汐电站，240MW 年发电量超5亿度
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安全问题：采矿和运输中的安全性灾 难。 社会代价：采矿和运输的基础设施等 环境问题：酸雨、温室效应、可吸入 颗粒物等 效率问题：→热电厂（热电联产）
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二、水力发电
河流水势能→水动能→机械能→电能 目前最重要的电源之一，比例大于10% 容量取决于水位差和流量 组成（较火电厂简单）
水库 水轮机 电力系统：发电机、变压器、输电线路等
深圳 画面
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§2 发电厂：电能生产 一、火力发电
燃料：煤、石油或天然气 化学能→热能→机械能→电能 目前最主要电源，比例大于70% 组成：
燃烧系统：燃料→灰渣，风（空气）→烟； 汽水系统：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。
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火力发电原理
火 发 原
广州抽水蓄能 电站 (8*300MW 发电电动机组)
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水力发电存在哪些问题？
建设问题：投资大，工期长，存在国防安全、 库区移民、淹没耕地、破坏文物、可能破坏 自然生态平衡、破坏自然景观等问题。 运行问题：发电出力受气象、水文、防洪、 灌溉和航运等综合影响，分枯水期和丰水期， 出力不稳定，增加电力系统运行的复杂性。
发电厂动力部分：锅炉、汽轮机、 水库、水轮机、核反应堆等
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较复杂动力系统、单线图常用符号
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六、电力系统运行特点与要求有哪些？
特点 密切性 短促性 同时性 要求 可靠性高（第1、2、 3级负荷） 质量高(频率、电 压、波形) 经济性好，公司经 济效益
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电力系统与心血管系统
心血 系统 动画
15
30
水力发电原理
水力发 原理
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国内典型水电厂
水电 夜景
二滩 水电站
(坝高240M, 6*550MW)
佛子 水电 大坝
丹江 水电
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二十世纪最大的水电工程
南美 伊泰 水电
20世纪最大水电站 18*700MW，年发电710亿度
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水轮机-发电机
水轮 发电 外观
水轮 转轮 吊装
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水力发电有哪些优点？
大量节省煤、石油等燃料，避免燃料运输，如：50 万kW电厂，150万T煤/年：20T铀/年。 无需空气助燃，选址可在地下、山洞里、水下或空 气稀薄的高原。 与火电比，造价高，但发电成本低30-50%，规模愈 大愈合算，超过50万kW，核电厂比火电厂合算。 问题：对放射性污染的担心，技术上能较好处理污 染防护和放射性核废料的处理问题，但事故仍有发 生。
5
三、电力系统如何组成？ 一次系统（高电压，本课程研 究的内容） 二次系统（低电压）：保证一 次系统安全/可靠/经济运行的 信息系统及其操作机构。
6
一次系统如何组成？
发电机：电能生产，一次能源转换成二 次能源(电能)，火/水/核/风/太阳/地 热等 电力网络（输配电系统）：电能输送和 分配，包括：输电网（输电系统）和配 电网（配电系统）。 负荷（用户）：电能消费，将电能转换 成其他形式能量，电动机/照明/电炉等
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通讯
控制
计算机 或人
电 力 系 统
通讯
量测
四、复杂电力系统如何表示？
单线图：实际电力系统非常复杂， 为突出重点，用单线代表三相，反 映电力设备间电联系
输电线
发电 升压变压 降压变压 配电线 降压变压 负荷
…
简单电力系统单线图
11
五、如何构成更大的动力系统？
电力系统 发电厂动力部分 热力网 动力系统
3
二、什么是电力系统？（I）
系统定义：由相互作用、依赖的若干部 分组成的具有特定功能的有机整体，它 又从属于一个更大的系统（《系统论》）
4
什么是电力系统？（II）
电力系统：完成电能生产、输送、分配、 消费的统一整体。通常由发电机、变压器、 电力线路和负荷等电力设备组成的三相交 流系统。 目前世界上最大的人造机器，人类20世纪 最伟大的20项发明之一，当今社会最庞大 的工业之一，是国民经济的支柱产业。 国防资源，电力安全是国防安全的基础 （水库、火电厂、输电线路、核电厂） （石墨炸弹、电子炮弹）
火电 原理 （简单
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国内典型火电厂
上海 外高 火电
火电 夜景
北仑 火电
香港 青山 火电
台中 火电
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国外典型火电厂
日本 横滨 火电
德国 火电厂
德国 火电厂
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汽轮机-发电机
汽轮 发电 外观1
汽轮 发电 外观2
汽轮 发电 外观3
600MW 汽轮机 安装
600MW 发电机 穿转子
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火力发电存在哪些问题？
最干净能源之一 最廉价能源之一：无需燃料，运行维护简单 综合水利工程：同时解决发电、防洪、灌溉 和航运等多方面问题。 良好启动和调节性能：启动到并网供电速度 快（5分钟），火电厂（数小时）；启动简单， 适于遥控。可满足电力需求的快速变化。 特殊的水电厂：抽水蓄能电厂，起“削峰填谷” 作用
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目前世界上最大的抽水蓄能电站
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简单电力系统的三相电路图
配电网 配电线路
发电机
升压变压器
输电线路
降压变压器 降压变压器 负荷
输电网
电力网络
8
发电机1
负荷1 电力线路（输/配）
变压器（升/降压） 负荷N 电力网络 发电机N 电力网络与INTERNET（C/S结构）
9
二次系统如何组成？ （信息系统，非本课程重点内容）
量测 通讯 计算机 保护 控制 （操作）
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国调中 东 华 华 华
… …
…
辽 吉 龙 蒙 宁 林 江 东 河 北 山 蒙 北 天 湖 西 西 京 津 北
地 区 地
湖 河 江 南 南 西
县 1
县 m
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典型调度中心
国家电 调度中
东北电 调度中
吉林电 调度中
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典型调度自动化系统（二次信息系统）
广东电 调度自 化系统
调度自 化系统 原理图
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互联带来了什么问题？
超高压互联设备的投资大； 系统规模大而复杂，运行难度大， 局部故障可能危及整个互联系统 电网并联回路增多，故障电流大。
随着计算机等信息技术的应用，自 动化水平的提高，缺点逐步克服。
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八、如何对电力大系统运行进行控制？
集中管理（系统的安全、经济性） 分层控制（五级调度） 调度自动化