电力系统分析第一章
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30
二、本课程的主要内容
主要框架
电力系统稳态分析 电力系统暂态分析
31
主要内容
电力系统稳态分析 电力系统元件的稳态数学模型 电力网络的数学模型 电力系统潮流分析 电力系统运行与控制 无功/ 无功/电压控制 有功/ 有功/频率控制
32
主要内容
电力系统暂态分析 同步电机的数学模型 电力系统故障分析 电力系统稳定性分析 静态稳定 暂态稳定
23
3. 变压器 一次侧： 相当于用电设备 用电设备， 一次侧： 相当于用电设备，其额定电压与系统电压 相同；与发电机直接相连时， 相同；与发电机直接相连时，则与发电机 相同。 相同。 二次侧：相当于电源 其额定电压应比系统高5%， 二次侧：相当于电源，其额定电压应比系统高 ， 电源， 考虑变压器内部的电压损耗（ ）， ），实 考虑变压器内部的电压损耗（5%），实 应定为比线路高10%。 际 应定为比线路高 。
10.5kV 10.5kV 121kV
110kV 38.5kV 35kV
121(1 + 0.025) kT 1 = 10.5
11kV
kT 2
110 = 38.5
kT 3
35(1 − 0.05) = 11
26
电压等级的合理配置
根据电力系统长期运行经验： 根据电力系统长期运行经验： 110KV以下电压差应超过 倍 以下电压差应超过3倍 以下电压差应超过 110KV以上电压差应超过 倍 以上电压差应超过2倍 以上电压差应超过 表1-1 60，330KV 历史遗留 ，
2
本课程的主要内容及特点
控制 保护 电路 自控 电机学 调度
特点： 特点：
设备 其它 其它
理论性强 实践性强 工程性强
电力系统 分析
电磁场
工程
理论
工程
3
电力系统基本概念
（Basic conception of Power System)
电 力 系 统
电网 发电机 发电 变压器--输电线路 变压器--输电线路 输送-输送 分配 用电设备 用户
室内、 室内、室外
17
500kV交流变电站全景 500kV交流变电站全景
18
220kV交流变电站 220kV交流变电站
19
电力系统的电压等级
额定电压： 额定电压：当设备在该电压下运行具有最好 的技术性能和经济效果。 的技术性能和经济效果。
供电） 电源设备 （供电） 电气设备 用电） 受电设备 （用电） 输电线
电力系统稳态分析研究对象
动力系统：动力部分与电力系统组成的整体。 （3）动力系统：动力部分与电力系统组成的整体。
8
电能是如何产生的？
大规模电能是由同步发电机 大规模电能是由同步发电机产生 同步发电机产生 同步发电机发电原理？ 同步发电机发电原理？
定子
转子
机械能
电能
9
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， 推动转子旋转的能源形势的形式多种多样， 大家说说….. 大家说说….. 蒸汽 水力 风力 火力、核、地热 火力、 水力发电 风力、潮汐发电 风力、
系统的额定电压
3 6 10 13.8 15.75 18 20 35 (60) 110 (154) 220 330 500 注：括号内为将要淘汰的电压级
21
图1-3
22
电气设备的额定电压
线路:等于系统的额定电压 1. 线路:等于系统的额定电压
VN = (Va +Vb )/2
Va
Vb
2. 发电机：规定比系统的额定电压高5% 发电机：规定比系统的额定电压高
33
UA A
3U
0 UC UB
B C IC
负 荷
a. 电路图
C
C
C
特点： 特点：
可靠性较高，但有不利于绝缘。 可靠性较高，但有不利于绝缘。
适用范围： 适用范围： 3~60kV系统
29
3、中性点经消弧线圈接地：3~60kV系统 、
减小接地点电流，使电弧易于自行熄灭， 减小接地点电流，使电弧易于自行熄灭，提高 供电可靠性。 过补偿：流过故障点的是感性电流（常用） 过补偿：流过故障点的是感性电流（常用） 欠补偿：流过故障点的是容性电流 欠补偿： 全补偿：谐振，不允许。 全补偿：谐振，不允许。 装设条件： 装设条件： 3~6kV 电力网 (接地电流 >30A) 接地电流 10kV 电力网 (接地电流 > 20A) 接地电流 35~60kV 电力网 (接地电流 > 10A) 接地电流
10
11
三峡大坝远眺
12
13
电能是如何输送的？
电能的输送是在输电线路上进行的。 电能的输送是在输电线路上进行的。 按结构可分为架空线路和电缆两类 和 按结构可分为 两类 直流输电线路和交流输电线路
14
架空输电线路
避雷线
绝缘子
导线 杆塔
15
电缆
绝缘层
导体
保护包皮
16
变电站
变电站主要承担接受电能、 变电站主要承担接受电能、电压等级变换以 及分配电能的任务。 及分配电能的任务。
电力系统分析
1
1
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
本课程的主要内容及特点
《电力系统分析》 电力系统分析》 主要研究电力系统在正常以及故障下的运行状态。 主要研究电力系统在正常以及故障下的运行状态。 该课程既是专业课 也是专业基础课 该课程既是专业课，也是专业基础课。 专业课， 专业基础课。 是学习和研究该领域的重要课程。 是学习和研究该领域的重要课程。
24
用线电压表示的抽头额定电压
升压变压器
降压变压器
25
1)确定各设备额定电压;(2)若T1工作于+2.5%抽 确定各设备额定电压;(2) 工作于+2.5% 例题 : ( 1)确定各设备额定电压;(2)若T1工作于+2.5%抽 T2工作于主抽头,T3工作于 5%抽头 求各变压器变比. 工作于主抽头,T3工作于- 抽头, 头, T2工作于主抽头,T3工作于-5%抽头,求各变压器变比.
5
6
7
电力系统的组成
电力系统：生产、输送、分配与消费电能的系统。 （1）电力系统：生产、输送、分配与消费电能的系统。 包括：发电机、电力网和用电设备组成 组成。 包括：发电机、电力网和用电设备组成。 电力网：电力系统中输送与分配电能的部分。 （2）电力网：电力系统中输送与分配电能的部分。 包括：变压器、电力线路、 包括：变压器、电力线路、变换器等
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电力系统中性点运行方式
1、中性点直接接地 、中性点直接接地
UA A k(1) 负 荷 Ik(1)
U
0 UC UB Ik(1)
B C
特点： 特点：
可靠性稍低，但有利于绝缘。 可靠性稍低，但有利于绝缘。
适用范围： 适用范围： 110kV及以上电压系统和380／220V三相四 线低压系统
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2、中性点不接地的电力系统 、中性点不接地的电力系统
20
表 1-3 1-1
1000V 以上的额定电压 变压器额定线电压/kV
用电设备额定线电压/kV
交流发电机额定线电压/kV 一次绕组 3.15 6.3 10.5 13.8 15.75 18 20 － － － － － － － 3 及 3.5 6 及 6.3 10 及 10.5 13.8 15.75 18 20 35 (60) 110 (154) 220 330 500 二次绕组 3.15 及 3.3 6.3 及 6.6 10.5 及 11 － － － － 38.5 (66) 121 (169) 242 363
二、本课程的主要内容
主要框架
电力系统稳态分析 电力系统暂态分析
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主要内容
电力系统稳态分析 电力系统元件的稳态数学模型 电力网络的数学模型 电力系统潮流分析 电力系统运行与控制 无功/ 无功/电压控制 有功/ 有功/频率控制
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主要内容
电力系统暂态分析 同步电机的数学模型 电力系统故障分析 电力系统稳定性分析 静态稳定 暂态稳定
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3. 变压器 一次侧： 相当于用电设备 用电设备， 一次侧： 相当于用电设备，其额定电压与系统电压 相同；与发电机直接相连时， 相同；与发电机直接相连时，则与发电机 相同。 相同。 二次侧：相当于电源 其额定电压应比系统高5%， 二次侧：相当于电源，其额定电压应比系统高 ， 电源， 考虑变压器内部的电压损耗（ ）， ），实 考虑变压器内部的电压损耗（5%），实 应定为比线路高10%。 际 应定为比线路高 。
10.5kV 10.5kV 121kV
110kV 38.5kV 35kV
121(1 + 0.025) kT 1 = 10.5
11kV
kT 2
110 = 38.5
kT 3
35(1 − 0.05) = 11
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电压等级的合理配置
根据电力系统长期运行经验： 根据电力系统长期运行经验： 110KV以下电压差应超过 倍 以下电压差应超过3倍 以下电压差应超过 110KV以上电压差应超过 倍 以上电压差应超过2倍 以上电压差应超过 表1-1 60，330KV 历史遗留 ，
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本课程的主要内容及特点
控制 保护 电路 自控 电机学 调度
特点： 特点：
设备 其它 其它
理论性强 实践性强 工程性强
电力系统 分析
电磁场
工程
理论
工程
3
电力系统基本概念
（Basic conception of Power System)
电 力 系 统
电网 发电机 发电 变压器--输电线路 变压器--输电线路 输送-输送 分配 用电设备 用户
室内、 室内、室外
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500kV交流变电站全景 500kV交流变电站全景
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220kV交流变电站 220kV交流变电站
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电力系统的电压等级
额定电压： 额定电压：当设备在该电压下运行具有最好 的技术性能和经济效果。 的技术性能和经济效果。
供电） 电源设备 （供电） 电气设备 用电） 受电设备 （用电） 输电线
电力系统稳态分析研究对象
动力系统：动力部分与电力系统组成的整体。 （3）动力系统：动力部分与电力系统组成的整体。
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电能是如何产生的？
大规模电能是由同步发电机 大规模电能是由同步发电机产生 同步发电机产生 同步发电机发电原理？ 同步发电机发电原理？
定子
转子
机械能
电能
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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， 推动转子旋转的能源形势的形式多种多样， 大家说说….. 大家说说….. 蒸汽 水力 风力 火力、核、地热 火力、 水力发电 风力、潮汐发电 风力、
系统的额定电压
3 6 10 13.8 15.75 18 20 35 (60) 110 (154) 220 330 500 注：括号内为将要淘汰的电压级
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图1-3
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电气设备的额定电压
线路:等于系统的额定电压 1. 线路:等于系统的额定电压
VN = (Va +Vb )/2
Va
Vb
2. 发电机：规定比系统的额定电压高5% 发电机：规定比系统的额定电压高
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UA A
3U
0 UC UB
B C IC
负 荷
a. 电路图
C
C
C
特点： 特点：
可靠性较高，但有不利于绝缘。 可靠性较高，但有不利于绝缘。
适用范围： 适用范围： 3~60kV系统
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3、中性点经消弧线圈接地：3~60kV系统 、
减小接地点电流，使电弧易于自行熄灭， 减小接地点电流，使电弧易于自行熄灭，提高 供电可靠性。 过补偿：流过故障点的是感性电流（常用） 过补偿：流过故障点的是感性电流（常用） 欠补偿：流过故障点的是容性电流 欠补偿： 全补偿：谐振，不允许。 全补偿：谐振，不允许。 装设条件： 装设条件： 3~6kV 电力网 (接地电流 >30A) 接地电流 10kV 电力网 (接地电流 > 20A) 接地电流 35~60kV 电力网 (接地电流 > 10A) 接地电流
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三峡大坝远眺
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电能是如何输送的？
电能的输送是在输电线路上进行的。 电能的输送是在输电线路上进行的。 按结构可分为架空线路和电缆两类 和 按结构可分为 两类 直流输电线路和交流输电线路
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架空输电线路
避雷线
绝缘子
导线 杆塔
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电缆
绝缘层
导体
保护包皮
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变电站
变电站主要承担接受电能、 变电站主要承担接受电能、电压等级变换以 及分配电能的任务。 及分配电能的任务。
电力系统分析
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1
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
本课程的主要内容及特点
《电力系统分析》 电力系统分析》 主要研究电力系统在正常以及故障下的运行状态。 主要研究电力系统在正常以及故障下的运行状态。 该课程既是专业课 也是专业基础课 该课程既是专业课，也是专业基础课。 专业课， 专业基础课。 是学习和研究该领域的重要课程。 是学习和研究该领域的重要课程。
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用线电压表示的抽头额定电压
升压变压器
降压变压器
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1)确定各设备额定电压;(2)若T1工作于+2.5%抽 确定各设备额定电压;(2) 工作于+2.5% 例题 : ( 1)确定各设备额定电压;(2)若T1工作于+2.5%抽 T2工作于主抽头,T3工作于 5%抽头 求各变压器变比. 工作于主抽头,T3工作于- 抽头, 头, T2工作于主抽头,T3工作于-5%抽头,求各变压器变比.
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电力系统的组成
电力系统：生产、输送、分配与消费电能的系统。 （1）电力系统：生产、输送、分配与消费电能的系统。 包括：发电机、电力网和用电设备组成 组成。 包括：发电机、电力网和用电设备组成。 电力网：电力系统中输送与分配电能的部分。 （2）电力网：电力系统中输送与分配电能的部分。 包括：变压器、电力线路、 包括：变压器、电力线路、变换器等
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电力系统中性点运行方式
1、中性点直接接地 、中性点直接接地
UA A k(1) 负 荷 Ik(1)
U
0 UC UB Ik(1)
B C
特点： 特点：
可靠性稍低，但有利于绝缘。 可靠性稍低，但有利于绝缘。
适用范围： 适用范围： 110kV及以上电压系统和380／220V三相四 线低压系统
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2、中性点不接地的电力系统 、中性点不接地的电力系统
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表 1-3 1-1
1000V 以上的额定电压 变压器额定线电压/kV
用电设备额定线电压/kV
交流发电机额定线电压/kV 一次绕组 3.15 6.3 10.5 13.8 15.75 18 20 － － － － － － － 3 及 3.5 6 及 6.3 10 及 10.5 13.8 15.75 18 20 35 (60) 110 (154) 220 330 500 二次绕组 3.15 及 3.3 6.3 及 6.6 10.5 及 11 － － － － 38.5 (66) 121 (169) 242 363