电力系统分析基础讲义1-3章

特色：不同地区的能源结构具有一定的差异导致其对应的电力系统具有很强的地 区性特点。
易错点：选项 D 尤其需要注意。 【例题 3】电力系统部分接线如图 1-1 所示，各电压等级的额定电压和功率 输送方向已标明在图中，试求： （1）发电机及各变压器高、低压绕组的额定电压； （2）各变压器的额定变比； （3）当变压器 T-1 工作在+5%抽头，T-2，T-4 工作于主抽头，T-3 工作于-2.5% 抽头时，各变压器的实际变比是多少？
2.1 本章知识点串讲 【知识点 1】发电机运行极限图及各种约束
【知识点 2】变压器的电阻，电抗，电导和电纳参数及数学模型
【知识点 3】架空线路的组成及整循环换位的目的 架空线路有导线、避雷线、杆塔、绝缘子和金具等组成。 换位的目的：减少三相参数的不平衡 扩径导线：人为地扩大导线直径，但又不增大载流部分截面积的导线。减少 电晕，增大截面积；E 正比于 1/R，场强与半径成反比。 分裂导线：又称复导线，就是将每相导线分成若干根，相互间保持一定距离。 减少电晕和线路电抗，但是也使得线路电容增大。 绝缘子片数与电压等级有关，规程规定如下： 35KV 线路 60KV 线路 110KV 线路 220KV 线路 330KV 线路 500KV 线路
第二章电力系统各元件的特性和数学模型
本章节包括 7 个知识点，包括发电机运行极限图及各种约束，变压器的电阻， 电抗，电导和电纳参数及数学模型，架空线路的组成及整循环换位的目的，电力 线路的电阻、电抗、电导、电纳的求解公式及意义，波阻抗和自然功率的意义， 有功功率日负荷曲线和年负荷曲线的作用，标幺值的归算及等值变压器模型，其 中必须掌握的知识点是 4 个，包括发电机运行极限图及各种约束，电力线路和变 压器的电阻、电抗、电导和电纳参数及数学模型、求解公式和物理意义，标幺值 的归算及等值变压器模型。
总装机容量：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：电力系统的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。 最大负荷：最大负荷一般指规定时间，如一天、一月或一年内，电力系统总 有功功率负荷的最大值。 额定频率：按国家标准规定，我国所有交流电力系统的额定频率均为 50HZ， 而日本，韩国，台湾，哥伦比亚等国家的电力系统额定频率为 60Hz。 最高电压等级：同一电力系统中的电力线路往往有几种不同电压等级。所谓 某电力系统的最高电压等级，是指该系统中最高电压等级电力线路的额定电压， 以千伏（kv）。 注意：目前直流输电的最高电压等级是+_800kv,交流最高是 1000kv。 【知识点 3】电力系统运行的特点 （李书）1、电能不能大量储存；2、过渡过程非常迅速；3、于国民经济各 部门密切相关。 （陈书）1、电能与国民经济各个部门之间的关系都很密切；2、电能不能大 量储存；3、生产、输送、消费电能各个环节所组成的统一整体不可分割；4、电 能生产、输送、消费工况的改变十分迅速；5、对电能质量的要求颇为严格。 必须掌握，每年必考。 【知识点 4】对电力系统运行的基本要求 1、保证可靠地持续供电；2、保证良好的电能质量；3、保证系统运行的经 济性。[李书：努力提高电力系统运行的经济性] 必须掌握，每年必考。 【知识点 5】电能质量的三个方面及允许的电压偏移值和频率偏移值 李书：7 个有关电能质量的国家标准：供电电压偏差、电力系统频率偏差、 公用电网谐波、三相电压不平衡、电压波动和闪变、暂时过电压和瞬态过电压、 公用电压间谐波； 衡量电能质量的主要指标：电压偏差、频率偏差、谐波畸变率、三相不平衡 度及电压波动和闪变(电压的短暂变动)。 陈书:电能质量包含电压质量、频率质量和波形质量。 电压偏移范围±5%，频率偏移范围±（0.2~0.5HZ）。 必须掌握，每年必考。 【知识点 6】考核电力系统运行经济性的指标 煤耗率：是指每生产 1KW·h 电能所消耗的标准煤重，以 g/kw·h 为单位，
点电弧不能自行熄灭，瞬时性故障可能发展成持续性故障。消弧线圈的作用：向 接地点提供感性电流，抵消接地点的容性电流，从而减小接地点电流。（一般为 过补偿）
1.2 本章重难点总结 1.2.1 重难点知识点总结 本章的重点为电力系统运行的特点，电力系统运行的基本要求；难点为电力 系统各元件额定电压的规定及计算。 1.2.2 本章重难点例题讲解 【例题 1】对电力系统运行的基本要求是？ 解析：电力系统运行的基本要求包括四点：1、保证可靠地持续供电。2、保 证良好的电能质量。3、保证系统运行的经济性。4、火力发电厂各种污染物的排 放量因环境保护问题受到严格限制。 易错点：本知识点几乎年年考察，可简单概括为可靠、优质、经济、环保。 多项选择题中注意不要漏选错选，第 4 点环保要求也是对电力系统运行的基本要 求。 【例题 2】下列关于电力系统运行特征中，正确的说法包括(ABCD)。 A、电能不能大量存储 B、输配电各环节不能分割 C、过渡过程比较快 D、电力系统地区特点很强 解析：考查电力系统运行的特点：1、电能与国民经济各个部门之间关系很 密切。2、电能不能大量存储。3 生产、输送、消费电能各环节所组成的统一整 体不可分割。4、电能生产、输送、消费工况改变十分迅速。5、对电能质量的要 求颇为严格。此知识点几乎每年必考，尤其要注意选项 D，教材中没有明确提到 “电力系统的地区性特点很强”这一特征，但是这的确是电力系统运行的很明显
在复习过程中，首先通过熟悉教材内容记忆各知识点。最后再利用本讲义提 供的例题，从分析、解题、易错点到布置作业，完成相应知识点的灵活运用。
1.1 本章知识点串讲 【知识点 1】电力系统和电力网络及动力系统的基本概念 电力系统是指由发电机、变压器、电力线路、用户等在电气上相互连接所组 成的有机整体。 电力网：由各种电压等级的输、配电线路以及由它们所联系起来的各类变电 所所组成的电力网络。 动力系统：由“电力系统”加上它的“动力部分”。 广义的电力系统：由锅炉、反应堆、汽轮机、水轮机、发电机等生产电能的 设备，变压器、电力线路等变换、输送、分配电能的设备，电动机、电热电炉、 电灯等各种消耗电能的设备，以及测量、保护、控制装置乃至能量管理系统所组 成的统一整体，是一个十分庞大而复杂的研究对象。 【知识点 2】电力系统基本参量的含义（总装机容量和额定频率最重要）
A、500kV B、750kV C、1000kV D、1150kV
3、电力系统总装机容量是指系统中实际安装的发电机组的（A ）
A、额定有功功率总和 B、额定无功功率总和
C、额定视在功率总和 D、额定遮断容量总和
4、电力系统的部分接线如图 1-4 所示，网络的额定电压已在图中标明。试
求：
（1）发电机，电动机及变压器高、中、低压绕组的额定电压；
易错点：会求解电力系统各元件额定电压，理解变压器额定变比和实际变比
的概念。
1.3 本章典型题库
1.3.1 作业
1、一台发电厂升压站从 10kV 升压到 220kV 的变压器的额定变比是：（D）
A、10/220kV
B、10.5/220kV
C、10/242kV
D、10.5/242kV
2、我国目前最高的交流系统电压等级为（C）
而标准煤则是指含热量为 29.13MJ/kg 的煤。 线损率或网损率：是指电力网络中损耗的电能与向电力网络供应电能的百分
比。 【知识点 7】有备用结线和无备用结线的优缺点 无备用接线包括单回路放射式、干线式和链式网络； 有备用接线包括双回路放射式、干线式、链式以及环式和两端供电网络。 无备用接线的主要优点在于简单、经济、运行方便章节，占考试总分的 65%，其中重点章节是第 3 章简单电 力网络的计算和分析、第 4 章复杂电力系统潮流的计算机算法、第 5 章电力系统 的有功功率和频率调整、第 6 章电力系统的无功功率和电压调整，对于该本书的 复习，涉及到的基本知识点比较多，零散杂乱，需要考生好好阅读各章节的文字 性内容，对基本知识点和原理进行记忆，对各章的基本原理会进行简单的推导， 从而有效应对判断题，选择题以及简答题和简单计算题；重点章节有 1~2 个典型 的计算题型，属于每年必考的知识点，对于这部分计算题题型，应该花大力气重 点掌握，熟悉解题套路和解题方法，进行有针对性地强化练习。
（2）当变压器 T-1 高压侧工作于+2.5%抽头，中压侧工作于+5%抽头；T-2
工作于额定抽头；T-3 工作于-2.5%抽头时，各变压器的实际变比。
1.3.2 作业答案 1、答案选择 D，与发电机相连的变压器变比应为UN1(1 + 5%)/UN2(1 + 10%)。 2、答案选择 C，我国目前最高的交流系统电压为 1000kV，即晋东南-南阳荆门特高压交流输电线路。 3、答案选择 A。 4、 （1）发电机额定电压：此电压为发电机专用额定电压，UGN = 13.8KV。 变压器 T-1：kT1 = 121/38.5/13.8KV 变压器 T-2：kT2 = 35/11KV 变压器 T-3：一次侧额定电压等于网络额定电压，二次侧与负荷直接相连， 其额定电压应高于网络额定电压 5%。kT3 = 10/[(1 + 5%) × 0.38]KV = 10/0.4KV 电动机：额定电压为网络额定电压UMN = 0.38KV （2）各变压器的实际变比为
差。 有备用接线中，双回路的放射式、干线式、链式网络优点在于供电可靠性和
电压质量高，缺点是不够经济。 【知识点 8】电力系统各元件额定电压的规定及计算 额定电压：电气设备在此电压下长期工作，效率和寿命最好
必须掌握，学会计算。 【知识点 9】架空线路与各额定电压等级相适应的输送功率和输送距离 李书 P11、陈书 P10 图、表格 【知识点 10】电力系统中性点的运行方式 必须掌握。 直接接地、不接地、经消弧线圈接地、经阻抗接地 中性点直接接地 特点：供电可靠性低（单相接地形成短路回路）；对绝缘水 平要求不高（单相接地时，正常相对地电压不升高）；适用范围：110kv 及以上 系统。 中性点不接地 特点：供电可靠性高（单相接地不形成短路回路），对绝缘水 平要求高（单相接地时，正常相对地电压升高为相电压的 3倍）；适用范围：60kv 及以下系统。 中性点经消弧线圈接地：消弧线圈即电抗线圈，用以抵消短路时的容性电流， 以熄灭电弧。 加装消弧线圈的理由：不接地系统发生单相短路时，由于线路对地有电容， 故障相接地点的电流为容性电流。如果接地点容性电流过大，故障消失后，接地