第1章 电力系统稳态分析_电力系统的基本概念

电能是如何产生的？
大规模电能是由同步发电机产生 同步发电机发电原理？回顾一下电机学知识……..
电能是如何产生的？
定子
转子
机械能
电能
电能是如何产生的？
推动转子旋转的能源形势的形式多种多样，大家说说…..
蒸汽
火力、核、地热 水力发电 风力、潮汐发电 汽车压力、太阳能
水力 风力
其它
福建安砂水电厂宽缝重力坝
2.
暂态分析
• • •
本课程流程
是什么
为什么
怎么做
电力系统概 念、组成 第一章 第二章
电力系统的 运行状态 （稳态） 第三章 第四章
电力系统 的控制 第五章 第六章
电力系统稳态分析（章节）

第一章 电力系统基本概念 第二章 电力系统各元件的特性和等值电路 第三章 简单电力网络的计算和分析 第四章 复杂电力系统潮流的计算机算法** 第五章 电力系统的有功功率和频率调整 第六章 电力系统的五功功率和电压调整
二、电力系统运行的基本要求
4.
尽可能减小对生态环境的有害影响 （环保）
•
• •
优先调度清洁能源（风能、太阳能、海 洋能、水能、生物质能、核能）。 对火电机组，按照煤耗水平调度发电。 减少废气（ CO , SO , NO ）排放量
2 2 x
第三节 电力系统的结线方式和电压等 级
（1）无备用接线（开式） 每一个负荷点只能从一电源点获得电 能。应用于对供电可靠性要求较低的网络 或负荷。
根据功能的不同，可分为：

输电网：将发电厂发出的电能传输到负荷中心 配电网：将电能分配给用户
电力系统和电力网络示意图
动力系统 电力系统 电力网
110kV 水 220kV 库 110kV 锅 炉
110kV 10kV 35kV
锅 炉 锅 炉
热力网
380/220V 6kV
锅 炉
380/220V
电力系统和电力网络
二、电力系统运行的基本要求
2.
要有合乎有的电能质量（优质）
• • •
电压偏移一般不超过用电设备额定电压 的±5% 频率偏移一般不超过±0.2~0.5Hz 波形畸变率不能超过给定限制 6~10kV：4% 0.38kV：5%
二、电力系统运行的基本要求
3.
要有良好的经济性（经济）
• • •
火电厂的煤耗 电厂的厂用电率 电网的网损率
我国电力工业的发展
1989年建成了我国第一条远距离±500KV葛洲坝－上海的直流输电线路。
1997年，三峡工程建设，26台700MW ，15回500kV交流及三回±500KV
直流，连接华东、华中、河南、四川、广东等电网，中国电网联网的
核心。 2006年，甘肃官厅－第一条750kV交流输电线路。
2009年1月6日，中国自主研发、设计和建设的晋东南-南阳-荆门1000

2002年，中国人均电力消费1280千瓦时，仅相当于
20世纪70年代的世界平均水平，约为目前世界平均水 平2500千瓦时的一半。
试想：没有电能你的生活会如何？
苏维埃＋电气化＝共产主义（^_^）
世界电力工业发展的历程
1830年法拉第发明电磁感应定律，为未来电力工业发展奠定基础。 1875年第一台火力发电机组（直流发电机）在法国巴黎火车站，照明。
人类为什么选择使用电能？
十八世纪，蒸汽机发明：热能－机械能， 划时代的工业革命


十九世纪，人类开始使用电能，进入电气
化时代。
人类为什么选择使用电能？
显著优点
洁净 ：环保 方便 : 输送、分配、使用 节能 : 能耗小，转换效率高
电气化
人类为什么选择使用电能？

2002年，中国电力消费在终端能源消费中的比例为42 ％，2020年达到70％左右。
3.整体性
生产、输送、消费电能各环节所组成的统 一整体不可分割。
第二节 电力系统运行应满足的基本要求
4. 快速性
电能的传播速度接近于光速。
5. 严格性
电能质量的好坏直接关系到国民经 济的总体效益。
二、电力系统运行的基本要求
1.
保证安全可靠的供电（安全）
• • • •
对系统的运行进行安全监控 认真维修设备 配备足够的有功电源和无功电源 完善的电力系统结构
接在线路的首端，通常还带有一定量的地 方负荷
③
发电机的额定电压UGN：UN（1+5% ）
•
第三节 电力系统的结线方式和电压等级
④ 变压器的额定电压

在额定负荷下，变压器内部的电压降落约为5% 一次侧是接受电能的，相当于用电设备 二次侧送出电能的，相当于发电机 U1N=UGN=(1+5%)UN(直接和发电机相连变压器）
1879年美国旧金山实验电厂开始发电，这是世界上最早出售电力的电 厂。
1882年美国爱迪生纽约珍珠街电力系统，6台直流发电机，110V，照明。 1884年变压器发明。为三相交流及大容量、远距离输电奠定基础。 1889年美国Oregon和Portland 建立长21公里的交流输电系统。 1891年德国世界上第一个三相交流输电系统，距离179英里、电压 12000伏。
千伏特高压交流试验示范工程正式投运，到目前一直保持稳定运行。 特高压交流1100千伏电压电网被国际电工委员会和国际大电网组织推
荐为国际标准电压。
2009年7月底，中国220千伏及以上输电线路达到37.5万公里，电网规 模超过美国，跃居世界第一位。
电力需求旺盛、增长快

1882年，我国开始使用电能 1987年，全国发电装机容量突破1亿千瓦 1995年3月，装机容量突破2亿千瓦 1996年，发电装机容量居世界第2位。 2000年4月，全国装机突破3亿千瓦 2004年5月底，全国装机容量突破4亿千瓦 2005年底，全国装机容量突破5亿千瓦 2009年4月，全国装机容量突破8亿千瓦
一次侧：U1N=UN(降压变压器或中间联络变压器)
二次侧：U2N=(1+5%)UN(空载)
U2N=(1+10%)UN(负载)
我国规定的1kV以上的电力系统额定电压标准
用电设备 额定电压 3 6 10 － 交流变压器额定电压 一次绕组 3, 3.15 6, 6.3 10, 10.5 15.75 二次绕组 3.15, 3.3 6.3, 6.6 10.5, 11 － 用电设备 额定电压 110 (154) 220 330 － － 交流变压器额定电压 一次绕组 110 (154) 220 330 二次绕组 121 (169) 242 363
成绩评定
1.
平时成绩：40%



考勤与提问：10% 作业：10%（每章交一次，5次） 综述：10%（2次） 完成附加任务的：85~98
2.
考试成绩（闭卷）：60%
参考书
1.
2.
3.
4.
5.
电力系统分析复习指导与习题精解/ 杨淑英， TM711-44/1，中国电力出版社 电力系统分析学习指导 / 徐政，TM711/31， 机械工业出版社 电力系统分析要点与习题 / 韦钢，TM71144/2，中国电力出版社 现代电力系统分析 / 王锡凡，TM711/28，科 学出版社 ……

第三节 电力系统的结线方式和电压等级
源自文库
UN
G
UGN=UN(1+5%)
5%
10%
U1=UN(1+5%) U2=UN(1-5%)
M
UN
第三节 电力系统的结线方式和电压等级
① ②
用电设备的额定电压：UN 线路的额定电压：线路始端和末端的平 均电压= UN
•
• •
用电设备的容许电压偏移一般为±5% 沿线路的电压降落一般为10% U1=UN(1+5%)， U2=UN(1-5%)
～ ～ ～
(a)放射式
(b)
干线式
(c)链式
（2）有备用接线（闭式） 每一个负荷点只能从两个或两个以上的电源 点获得电能。应用于对供电可靠性要求高的网络， 如输电网等。
～
(a)放射式
～
(b) 干线式
～
(c)链式
～
～
～
(d)环网
(e)两端供电网
第三节 电力系统的结线方式和电压等 级
包括单回路放射式、干线式和链式网络
电力系统稳态分析
广西大学电气工程学院
电力系统工程学科和电力系统分析课程 电力系统工程学科的范畴


电力系统理论
输配电技术


电力系统规划
电力系统运行


电力系统保护
电力系统控制
电力系统分析课程的主要内容
1.
稳态分析
• • •
元件的特性和数学模型 潮流计算（Power Flow） 系统运行调节和优化 波过程 电磁暂态过程 机电暂态过程
1897年电压为44000KV的输电线路在美国Utah 州建成。
世界电力工业发展的历程
2000～2004年全球总装机容量
我国电力工业的发展
1882年英国商人在上海创办了上海电气公司，装机容量12KW，5盏电灯。 1913年上海杨树浦发电厂发电，1924年该厂装机12台，总容量121MW， 成为当时远东第一大发电厂。 1949年以前，仅东北有220KV和154KV的电网（日本人建造）。 80年代，形成了17个以220KV为骨干输电网的跨省地区电网和省际电网。 1972年由甘肃天水－陕西关中的534KM的我国第一条330KV输电线路工 程。 1981年由河南平顶山－湖北武汉的全长595KM的我国第一条500KV输电 线路。
联系方式
陈碧云 E-mail：cbygxu@126.com QQ：2242742（加Q时请说明名字） 办公地址：电气工程学院9楼
第一章 电力系统的基本概念
问 题

人类为何选择使用电能？ 电能是如何产生的？


电能是如何传输的？什么是电力系统？
电力系统运行的特点和要求？

电力系统分析课程的主要内容及特点？
每增加1亿装机
不到8年
5年
4年
1.5年
中国电网
东北
新疆 华北
500kV 330kV 220kV
火电厂 水电厂 核电厂
西藏
西北
华东 川渝 华中
南方
电网覆盖率 96.4%
第一节 电力系统概述
电力系统的形成与发展
DC 以爱迪生为代表
AC 以G.威斯汀豪斯为代表
AC/DC混合 现代电力系统
什么是电力系统？
火力发电量 水力发电量 核能发电量 合计 29814.22 5544.95 692.63 36506.23
电力系统的基本参量和结线图
6. 7.
额定频率：（50Hz） 最高电压等级：（AC 750/1000，DC 500/800）
8.
地理接线图：反映各发电厂、变电所的相对 地理位置以及电力线路的路径。
所谓电力系统就是由大量的发电机、
变压器、电力线路和负荷组成的旨在生产、
传输、分配和消费电能的各种电气设备按
一定方式连成的整体。
电力系统的组成
升压 升压
输电 输电
降压 降压 配电
发电
负荷
电力系统的组成
根据结构的不同，可分为：

一次系统：发电机、变压器、电力线路和负荷 二次系统：继电保护、通信和调度控制系统
简单结线 （无备用）
优点：简单、经济、运行方便 缺点：供电可靠性差 适用范围：二、三级负荷 包括双回路放射式、干线式和链式网络
复杂结线 （有备用）
优点：供电可靠性和电压质量高 缺点：投资大 适用范围：电压等级较高或重要的负荷
第三节 电力系统的结线方式和电压等级
二、频率与电压等级 所有的电气设备都是按指定的频率和电 压设计制造的，在此频率和电压下运行 电气设备将具有最佳的技术经济指标。 额定频率：50Hz
第三节 电力系统的结线方式和电压等级

为什么要规定电力系统的电压等级？ 综合考虑导线载流部分截面大小和绝缘等要 求，对应一定的输送功率和输送距离有一最 合理的线路电压。
从设备制造商的角度考虑，为保证产品的系 列性，规定了电力系统的电压等级： 0.38kV、3kV、6kV、10kV、35kV、 110kV、220kV、330kV、500kV
9.
电气接线图：反映元件之间的电气联系。
电力系统的地理接线图
电力系统的地理接线图
第二节 电力系统运行应满足的基本要求
一、电能生产、输送、消费的特点
1. 重要性
如果说石油是现代国家最 脆弱的血管，那么电力就是 现代国家最脆弱的神经！
第二节 电力系统运行应满足的基本要求
2. 同时性
电能不能大量储存，其生产、传输、分配 和消费是同时进行的。
电力系统的基本参量和结线图
1.
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。（ 8.74亿kW） 年发电量：系统中所有发电机组全年实际
2.
发出电能的总和。（ 36506亿kWh ）
3.
最大负荷：规定时间内电力系统总有功功
率负荷的最大值（2009.12.23，南宁，
2553MW）
2009年全国发电量（单位：亿kWh）
锅炉、汽轮机（火电厂 ） 动力部分 ） 水库、水轮机（水电厂 核反应堆（核电厂） 发电机 动力系统 升压变压器 输电网 输电线路 电力系统电力网 配电网降压变压器 配电线路 负荷