第一章电力系统概论
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 。
第一章电力系统概论
0.4 0.69 －
3.15 6.3 10.5 13.8，15.75 ， 18，20，22 ， 24，26 20 － － － － － － － －
0.22/0.38 0.38/0.66 －
3，3.15 6，6.3 10，10.5 13.8，15.75 ，18 20，22 ，24，26
1.1 电力系统和供配电系统概述
1.电力系统——发电厂、变电所、电力线路和电能用 户组成的一个整体。电力系统示意图如下：
从发电厂到用户的发、输、配电过程
• 1. 发电厂 • 将一次能源转换成电能。根据一次能源的不同，有火
力、水力、核能、风电、太阳能、地热和海洋发电等。
• a.火力发电厂（约占70%） • 将燃料燃烧，加热锅炉中的水，利用高温、高压的水
第三节 电力系统的运行状态和中性点运行方式
1.3.1 电力系统的运行状态 • 电力系统的运行状态由运行参数电压、电流、功率和
频率等表征。 • 电力系统的运行状态分类: • ①稳态和暂态。 • 电力系统的稳态是指电力系统正常的、变化相对较慢
较小的运行状态；电力系统的暂态是指电力系统非正 常的、变化较大的运行状态，以至引起系统从一个稳 定运行状态向另一个稳定运行状态过渡的变化过程。 • 稳态和暂态的本质区别： 稳态的运行参数与时间无关，其特性可用代数方程来 描述； 暂态的运行参数与时间有关，其特性要用微分方程来 描述。
0.23/0.4 0.4/0.69 － 3.15，3.3 6.3，6.6 10.5，11
－
20 35 66 110 220 330 500 750 1000
21，22 38.5 72.6 121 242 363 550 820 1100
第一章 电力系统概论
电力系统：发电机、变压器、输电线路等。 （4）火电厂的生产过程 将燃料燃烧加热锅炉中的水，利用高温高压的水蒸气推 动汽轮机，带动与它联轴的发电机发电。
2013-7-26 第一章 电力系统概论 16/87
电力工程及工厂供电
2013-7-26
第一章 电力系统概论
17/87
电力工程及工厂供电 （5）火电厂是我国目前最主要的电源，比例大于75%。 江苏谏壁发电厂 浙江北仑发电厂 张家口发电总厂
2013-7-26 第一章 电力系统概论
汽轮机房
22/87
电力工程及工厂供电
2．水力发电厂 （1）水电厂的能量转换过程：水的位能→机械能→电能。
（2）水电厂的总发电功率： P 9.8QH （3）水电厂的分类
堤坝式水电厂
坝后式：如三门峡、刘家峡、丹江口、三峡水电站 河床式：如葛洲坝水电站 引水式水电厂 抽水蓄能电站
2013-7-26 第一章 电力系统概论 27/87
电力工程及工厂供电
三峡水电站效果图
长江三峡水电站坝长2309m，坝高185m，水头175m，总库容393亿立方 米，总装机容量18.2 GW（26×700MW），年发电量86.5TW· h；库区将淹没 耕地36万亩，淹没城镇129座，需安置迁移人口113万；电站于93年起步，首 批机组于2003年10月发电，以后每年投产4台机组（280MW），2009年全部 机组建成投产。三峡电站发出的强大电力将送往华中、华东地区和广东省。 电站将引出15条超高压交流输电线路，其中3条线路通过换流站将交流电转 换成直流电后，再通过500kＶ直流输电线路，2条送往华东、1条送往广东。
电力工程及工厂供电
北仑发电厂主控制室
北仑发电厂汽轮机房
2013-7-26
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
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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。
46
（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。
02.第一章电力系统概述(第二讲)
按时间分：
日负荷曲线(周、旬…) 月负荷曲线 年最大负荷曲线—时序负荷曲线 年持续负荷曲线—累计负荷曲线
34
如何分类？
按对象分：
发电厂负荷曲线 变电所负荷曲线 线路负荷曲线 用户时内负荷随时间的变化，随季节、地区不同而变 用途： 制定日调度计划 计算日耗电量 A = 特征量： 日最大负荷(峰荷)Pmax、日最小负荷(谷荷)Pmin 平均负荷Pa 高峰负荷(峰)、基本负荷(谷)、中间负荷(腰)
11
380/220V（楼内、农电）
四、为何要确定额定电压?
避免电压等级数量的无限制扩大，导致互联 困难，必须标准化。 为取得最佳的技术经济性能，电力设备需要 在额定电压下进行优化设计、制造和使用。 需要确定的额定电压：
线路（即：电网） 发电机 变压器(升压、降压)的一次/二次侧
12
五、如何确定额定电压?(电压分布分析)
降压变压器额定电压：
一次侧 = 线路额定电压 二次侧额定电压 = 110%（或105%）线路额定电压
14
如何确定额定电压? （算例）
用电设备 （线路、电网)(kV) 6 10 35 110 220 330 500 750 发电机 (kV) 6.3 10.5 变压器(kV) 一次 6及6.3 10及10.5 35 110 220 330 500 750 二次 6.3及6.6 10.5及11 38.5 121 242 363 550 825
42
作业
（1）习题集1-2、3、4、5 （2）
选做：关于功率的 专题研究报告： （取φ：-90、-45、 0、45、90度 观察和解释现象）
43
29
六、平衡三相复功率
S、P、Q间仍组成功率三角形，因此引入： ∗ & & S = 3U P I P 用线电压和线电流表示，对Y和△接法，均有： ∗ & = 3U I L e − j 30 & （推导？） S
第一章-电力系统基本概念PPT优秀课件
➢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
电力系统第一章 概 论
第四节 供电质量要求及电力用户供配电电压的选择
表１-２ 系统的额定电压、最高电压和高压设备的额定电压(单位：ｋＶ)
3.发电机额定电压（参看图1-17） 4.电力变压器一次绕组额定电压（参看图1-17）
5.电力变压器二次绕组额定电压（参看图1-17）
供配电工作的要求：(1)安全—在电力的供应、分配和使用中，应 避免发生人身事故和设备事故。
(2)可靠—应满足电力用户对供电可靠性即连续供电的要求。 (3)优质—应满足电力用户对电压质量和频率质量等方面的要求。 (4)经济—在满足安全、可靠和电能质量的前提下，应尽量使供配 电系统的投资少，运行费用低，并尽可能地节约电能和减少有色金 属消耗量。
第二节 供配电系统及发电厂、电力系统和自备电源基本知识 三、电力系统的基本知识
（一）电力的生产和输送过程（参看图1-5） 发电厂发出的电能一般先经升压变压器升压，通过高压输电线送到用户
附近后，又经降压变压器降压，再供给电力用户使用。
图１-５ 从发电厂到用户的送电过程 图1-5 从发电厂到电力用户的送电过程
图１-１ 具有高压配电所的企业供配电系统简图
第二节 供配电系统及发电厂、电力系统和自备电源基本知识
(二)具有总降压变电所的供配电系统（参看图1-2）
图１-２ 具有总降压变电所的企业供配电系统简图
第二节 供配电系统及发电厂、电力系统和自备电源基本知识
(三)高压深入负荷中心的企业供配电系统（参看图1-3）
图１-１０ 发生单相接地故障时的中性点不接地系统
第三节 电力系统的中性点运行方式及低压配电系统的接地型式
（二）中性点经消弧线圈接地的电力系统 图1-11是中性点经消弧线圈接地的系统发生单相接地时 的电路图和相量图。
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。
第一章电力系统概论
4.电能用户（电力负荷）
所有消耗电能的用电设备或用电单位。
按行业分类：工业用户、农业用户、市政商业 用户、居民用户。
动力系统：火力发电厂的汽轮机和锅炉、水力 发电厂的水轮机和水库、核能发电厂的汽轮机 和核反应堆等动力设备。
电 网：电力系统中除发电厂和电能用户之 外的部分。
3.电力线路：
电力线路将发电厂、变电所和电能用户连接起 来，完成输送电能和分配电能的任务。
输电线路：220及以上的电力线路；
配电线路：110及以下的电力线路；
特高压输电线路：交流1000及以上和直流±800 及以上的电力线路；
超高压输电线路：220~800输电线路；
高压配电线路：110，城市配电网骨架和特大型 企业供电线路；
➢ 讲述35及以下供配电系统电能供 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。
1.2 电力系统的额定电压
电力系统的额定电压包括电力系统中各种发 电、供电、用电设备的额定电压。额定电压是 能使电气设备长期运行在经济效果最好的电压， 它是国家根据国民经济发展的需要，电力工业 的水平和发展趋势，经全面技术经济分析后确 定的。156-2007《标准电压》规定了我国三相 交流系统的标称电压和高于1000V三相交流系统 的最高电压。标称电压是系统被指定的电压， 又称额定电压；系统最高电压是指在正常运行 条件下,在系统的任何时间和任何点上出现的电 压的最高值，它不包括电压瞬变，比如，由于 系统的开关操作及暂态的电压波动所出现的电 压值。
24 40.5 72.5 126(123) 252(245) 363 550 800 1100
电力系统概述
第一节 电力系统与供电系统
一、电力系统的构成 由发电厂的发电机、升压及降压 变电设备、电力网及电能用户（用 电设备）组成的系统统称为电力系 统。
1
2
1．发电厂
（ 1 ）功能：发电厂是生产电能的 场所。把自然界中的一次能源转换为 用户可以直接使用的二次能源——电 能。 （ 2 ）种类：火力发电厂、水利发 电厂、核能发电厂、潮汐发电、地热 发电、太阳能发电、风力发电等。 （3）发电设备：发电机。
4．改善方法
（1）正确设计配电系统的运行方式， 减少电网或变压器电压降。在条件许可时， 对大型企业可采取高压线路深入负载中心 及降压变电所分散设置；在技术经济合理 的条件下，采用多回路并联供电；使用灵 活的联络系统，使系统在不同的运行方式 下，做到合理供电；必要时对户外照明及 事故照明设置专用小型变压器。 （2）按照允许电压降来选择导线截面， 是减少电压降、调节电压的有效措施之一。 例如用电缆代替导线、用低电压母线槽、 用大截面的导线代替小截面导线等方法。 58
正弦波形畸变率 （2）电压、电流总谐波畸变率
Un 2 THDu （ ） 100% n2 U 1
U
n2
2 n
U1
2 I n n2
100%
I1 式中 U n 、 I n ——n次谐波电压、电流的方均根值，kV、A； I 1 ——基波电压（50Hz）、电流的方均根值， U1 、 kV、A。
65
In 2 THDi （ ） 100% n2 I1
100%
（3）谐波电压的总平均畸变系数
式中
1 t
t t
U（t）dt
t n 2 2 n
供配电技术(第四版)第1章 电力系统概论 检测题解析
第1章电力系统概论检测题解析一、填空题：1.电力系统是由发电厂、变电站、输电线路和电力用户组成的一个整体。
2.工厂供配电系统是由总降压变电所、高压配电所、车间变电所、高压设备和高压配电线路组成。
3. 总降压变电所是用户电能供应的枢纽。
它将35—220kV的外部供电电源电压降为6-10 kV高压配电电压，供给高压配电所、车间变电所或建筑物变电所和高压用电设备。
4.电力系统的电能质量是指电压、频率和波形的质量。
5. 电力线路将发电厂、变电站和电能用户连接起来，完成输送电能和分配电能的任务。
6.电能属于二次能源，煤、石油、天然气、水能、风能和太阳能属于一次能源。
7发电机的额定电压为线路额定电压的105%；升压变压器的一次侧额定电压与发电机的额定电压相同；降压变压器的一次侧额定电压应与线路的额定电压相同；在线路较短、或10kV及以下线路，变压器的二次侧额定电压较线路的电压高 5 ；当线路较长或35kV及以上高压线路时，变压器的二次侧额定电压应比相连线路的额定电压高10 %。
8.电力系统的运行状态可分为暂态和稳态两种；其中稳态的运行参数与时间无关，暂态的运行参数与时间有关。
9.中性点的运行方式分有中性点不接地的电力系统、中性点直接接地的电力系统和中性点经消弧线圈接地的电力系统3种。
其中中性点直接接地的电力系统称为大接地系统。
10.电压在某一段时间内急剧变化而偏离额定值的现象，称为电压波动；周期性电压急剧变化引起电源光通量急剧波动而造成人的视觉感官不舒适的现象，称为闪变。
二、判断正误题：1.中性点不接地系统属于大接地系统，适用于110kV的系统。
（F）2.发电厂是电源，变电所是负荷中心，它们相距较远，因此频率不同。
（F）3.中性点不接地系统发生单相短路时，允许带故障继续运行2小时。
（T）4.总降压变电所可将6~10kV高压配电降为220/380V的低压配电。
（F）5.变压器二次侧的额定电压均应比相连线路的额定电压高5%。
第一章 电力系统概述
+5% G ~
T1
+10% UN
± 0%
T2
+5% M
第一章 电力系统概述
(2) 电力变压器二次绕组的额定电压
① 如果变压器二次的供电线路较长，变压器二次绕组的额定电 压应高于二次则线路额定电压的10%。 ② 如果变压器二次的供电线路不长，变压器二次绕组的额定电 压仅高于二次则线路额定电压的5%，即可。
2．枢纽变电站
枢纽变电站是汇集分别来自若干发电厂的主干线路，并与电力网中 的若干关键点连接，同时也是升压之后的第一次降压。电压通常为 220～500kV，二次电压为220KV或110KV。
3．区域变电站
区域变电站是将枢纽变电站送来的电能，做再一次降压后分配给用户 。一次电压通常220～330KV，二次电压为110KV、66KV或35KV。
2．水力发电
水力发电是利用河川、湖泊等位于高处具有位能的水流至低处， 将其中所含之位能转换成水轮机之动能，再将水轮机作为原动机， 推动发电机产生电能。
3．核能发电
核能发电厂是利用核反应堆中核燃料裂变链式反应所产生的热 能，再按火力发厂的发电方式，将热能转变成机械能，再转换成 电能。
4．风力发电
风力发电是利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的 速度提升，来促使发电机发电。
二、 供配电电压的选择
1．高压配电电压的选择
工厂供配电系统的高压配电电压的选择，主要取决于当地供电电 源的电压及工厂高压用电设备的额定电压和总容量等方面的因素。
2．低压配电电压的选择
工厂低压配电电压的选择，主要取决于低压用电设备的电压。 一般采用220/380V，660V。
第一章 电力系统概述 1.2 电力系统中性点运行方式
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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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。
3.联合电力系统的特点Characteristics of power system1)系统总装机容量减少。
发电厂孤立运行的最大负荷并不同时出现2)合理利用动力资源与火力发电厂相比，水电厂具有单位发电成本低、跟踪负荷快的特点。
因此，依照“不弃水”的原则，水电厂丰水季节承担基荷，枯水季节承担峰荷。
这样可以降低煤耗，充分利用水力资源。
3)提高了供电可靠性由于各电厂之间在机组检修或系统发生事故的情况下能够相互支援，从而可以降低系统备用容量和提高供电可靠性。
4)提高了系统运行的经济性a.在机组间合理分配负荷；b.采用大容量机组，降低单位千瓦造价和运行损耗。
缺点：故障波及地区容易扩大、系统短路容量增加。
三、对电力系统的基本要求Basic requirement of the power system operation （一）电能生产、输送和消费的特点1.电能不能大量存储。
电能的生产、输送、分配、消费同时发生；2.从一种运行方式过渡到另一种运行方式的过渡过程非常短促；3.与国民经济各部门的关系密切。
各部门广泛使用电能，电能的中断或减少将影响国民经济各部门。
(二）电力系统运行的基本要求1．满足用电需求，保障供给2．保证可靠的持续供电。
提高运行水平；防止发生误操作；事故后应尽量采取措施防止事故扩大；完善电力系统的结构等。
当系统发生事故、出现供电不足时，首先切除三类用户，以确保一、二类用户的需要（一类用户：中断供电，会带来人身危险、设备损坏、大量次品、破坏生产秩序、给国民经济带来巨大的经济损失或重大政治影响的用户。
用两个或两个以上独立电源供电；二类用户：中断供电会造成减产、停工的用户。
两路供电或一路专用线路供电；三类用户：短时停电不会带来严重后果）。
3．保证良好的电能质量。
电压偏移：±5% 频率偏差：50±（0.2—0.5）HZ 波形畸变率：很小4．保证电力系统运行的经济性提高效率、降低损耗、节约能量资源。
第二节发电厂的类型Type of power plant一次能源：虽自然界演化生成的动力资源，是能源的直接提供者，如煤、石油、天然气。
电能是二次能源。
一、火力发电厂 fossil fuel station以煤、汽油或天然气为燃料的电厂，原动机一般为汽轮机，也有用柴油机或燃气轮机的。
图1-2 凝汽式火力发电厂生产过程示意图火力发电厂又可分为：1) 凝气式火电厂 (steam power plant) 做过功的蒸汽排入凝汽器冷凝成水，重新送回锅炉。
在凝汽器中大量的热量被循环水带走，所以效率很低，只有30%—40%。
2）热电厂(thermal plant) 汽轮机中一部分做过功的蒸汽从中间断抽出供给热力用户，或经热交换器将水加热后把热水供给用户。
效率高达60%—70%. 二、水力发电厂 hydroelectric power plant将水的位能和动能转变成电能。
发电厂容量取决于上下游水位差（水头）和流量大小。
水力发电机组承受变动负荷的能力较好，且启动快，电力系统中发生事故时可充分发挥备用功能。
1．按水头形成方式分为1）堤坝式水电厂在河床上游建水坝蓄水，形成发电水头。
坝后式水电厂：厂方建在坝后，如丰满水电厂；河床式水电厂：厂房其拦水坝作用，如葛洲坝水电厂。
2）引水式水电厂电厂建在山区水流湍急的河道上，或河床坡度较陡的地方，由引水道形成水头，不修坝或只修低堰。
3）混合式水电厂水头由坝和引水道共同形成。
4）抽水蓄能电站系统谷荷时，机组以电动机-水泵方式工作，将下游水库的水抽至上游水库储存；峰荷时，机组以水轮机-发电机方式工作，利用蓄水发电；从而实现“移峰添谷”。
抽水蓄能电站用途：调频、调相、系统备用、系统黑启动等。
2．按运行方式分1）无调节水电厂水库小，不能对径流调节2）有调节水电厂可利用水库对径流进行重新分配有日调节、周调节、季调节、年调节和多年调节三、核电厂 nuclear plant将核裂变能转化成热能，再按火电厂的方式发电。
1．优点：1）节省燃料如一台500MW的火力机组，每年耗煤150万吨，而同容量的核电机组，每年仅需600kg铀燃料2）不需空气助燃可建在地下、山洞里、水下、空气稀薄的高原地区2．问题：放射性污染四、其他形式发电厂 other way to generate electric power风力发电、潮汐发电、地热发电、太阳能发电、磁流体发电等。
第三节变电所的类型 Type of substation变电所是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用。
一、根据变电所在电力系统的作用，可分成下列几类：the type of substations according to the function<一>升压变电所 booster substation<二>降压变电所 step-down substation1．枢纽变电所 load-center substation位于电力系统的枢纽点，连接电力系统高压和中压的几个部分，汇集多个电源，电压为330-500kV 。
全所停电后，将引起系统解列，甚至出现瘫痪。
2．中间变电所 intermediate substation高压侧以交换潮流为主，或使长距离输电线分段，电压为220-330kV，同时又降压供给当地用电。
全所停电后，将引起区域网络解列。
3．地区变电所 local substation高压侧电压110-220kV，对地区用户供电为主。
全所停电后，仅该地区中断供电。
4．终端变电所 terminal substation在输电线路的终端，接近负荷点，高压侧电压35-110kV，降压后直接供给用户。
全所停电后，只是用户受损失。
二、按电压高低分 type of substation according to the voltage level 1．大型变电所 large substation330kV以上，占地面积较大，自动化水平较高2．中型变电所 middle substation220kV 110kV 也称为一次变电所3．小型变电所 small substation110kV以下也称为二次变电所三、按变电所结构分 type of substation according to the structure 1．屋外式 outdoor substation除仪表、继电器、控制设备、直流电源等二次设备设在屋内外，变压器、开关等大型设备均放在屋外。
通常电压较高的变电所大多为屋外式。
2．屋内式 indoor substation变电所所有设备都放在屋内。
一般用于室内居民密集地区或其他空气污秽地区。
3．地下式 underground substation全部设备均设置在地下或洞室内。
以适应城市建设或战备的要求。
重点要解决好通风和防火问题。
4．箱式变电所 package substation为了使供电设施与建筑周围环境协调而产生的。
设有高压开关小室、变压器小室和低压配出开关小室。
第四节 电力网的电压Voltage levels of the electric power system一、额定电压 rated voltage1．电力系统的额定电压等级（输电线路的额定线电压） V 220 380kV 3 6 10 35 (60) 110 (154) 220 330 500 750 确定额定电压的等级的考虑因素：S=3UI,当输送功率一定时，输送电压越高，电流愈小，载流部分的截面积愈小，投资愈小；但电压越高，设备绝缘的投资越大。
综合考虑，对应一定输送功率和输送距离就有一个最合理的线路电压。
但从设备制造的角度考虑，线路电压不能任意确定。
而且标准电压等级不能过多。
2．发电机、变压器、用电设备的额定电压的确定 1）用电设备的额定电压=线路额定电压沿线路的电压损失一般为10%，用电设备的允许电压偏移为±5%，这要求线路始端电压为额定值的105%，从而可保证线路末端电压不低于额定值的95% 2）发电机的额定电压=105%线路额定电压 3）变压器额定电压⎩⎨⎧=，一次侧与发电机相连一次侧与线路相连GN N N U U U ,1⎩⎨⎧<=5.7%U U %105U %110U k N N 2N 备相连或，二次侧直接与用电设，二次侧与线路相连例：T1:10.5/121/242kV T2: 110/38.5/10.5kVT3:220/38.5kV T4: 35/0.4kV二、输、配电网的划分 division of transmission and distribution system1、按线路电压的高低分超高压网 330kV及以上；高压网 10—330kV中压网 1－10kV 低压网 1kV以下2．按作用分输电网：将电能从发电厂输送到负荷中心。