电力系统分析概述
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电力系统分析
第一章 电力系统的基本概念
• 电力系统的组成 • 对电力系统运行的基本要求 • 电力系统的负荷和负荷曲线 • 电力系统的额定电压、电力输送中
电压与输送容量的关系 • 电力传输的接线方式
Hale Waihona Puke Baidu
1-1 电力系统及其发展
• 电力系统的组成
（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。
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年苏联约1300km的1150kV • 20世纪90年代日本300km的1000kV • 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） • 我国西北建设750kV
2.中国电力工业的现状与展望
2.中国电力工业的现状与展望
(4)缺电问题与城乡电网改造 1970年以来出现缺电问题 1998年低用电水平下的电力平衡。 电力工业跟不上国民经济的发展速度是造成缺电的重要原因
2.中国电力工业的现状与展望
• 我国在发电、输电、配电各方面投资比例失调是缺电的另一 个方面原因。发电、输电、配电比例
• 美国 1:0.43:0.7日本 1:0.47:0.68 英国 1:0.45:0.78 我国 1:0.21:0.12
• 电压变换
1.3.3 输电线路
1.架空线 • 导线 • 避雷线 • 杆塔 • 绝缘子 • 金具
（1）导线和避雷线：电性能，机械强度，抗腐蚀能力； 主要材料：铝，铜，钢；例：LJ TJ LGJ
（2）杆塔 • 木塔：较少采用 • 铁塔：主要用于220kV及以上系统 • 钢筋混凝土杆：应用广泛
• 直线杆塔：悬挂导线 • 耐张杆塔：承受导线拉力 • 终端杆塔 • 转角杆塔 • 特种杆塔
（2）电力网：电力系统中输送与分配电能的部分。 （3）动力系统：动力部分与电力系统组成的整体。
1-1 电力系统及其发展
电力系统
发电 输送-- 分配
用户
发电机 变压器--输电线路 用电设备
电网
1-1 电力系统及其发展
电力工业发展概况
1．电力系统的发展简史
2．我国的电力系统
1.高压输电的发展历程
（1）发电量：1980年以来，平均年增长率9％，现为 世界第二位。
2.中国电力工业的现状与展望
（2）装机容量：居世界第二位。
2.中国电力工业的现状与展望
（3）电压等级、输电线路长度与变电设备容量 • 除西北地区以外：
交流：500kV,220kV,110kV,35kV,10kV 直流： ±500kV • 西北地区： 750kV,330kV,220kV,10kV,35kV,10kV
复功率的符号说明：
取 S~ UI P jQ UIu i
负荷
滞后功率因数 运行时，所吸取的无功功率
超前功率因数
为正，感性无功 为负，容性无功
滞后功率因数
发电机
运行时，所发出的无功功率
超前功率因数
为正，感性无功 为负，容性无功
1.3 电力网
• 1.3.1 电力网 • 电力网由输电和变电设备组成 • 输电设备：输电线路，杆塔，绝缘子 • 变电设备：变压器，电抗器，断路器（开
电），必须出现新的电压等级。 • 电能质量问题是我国电力发展必须面临的又一个问
题。
对电力系统运行的基本要求
1. 电力系统的运行特点 – 电能不能大量的存贮 – 电力系统的暂态过程非常短促 – 与各行业和人民生活密切相关
2. 对电力系统运行的基本要求 – 提供充足的电能 – 保证安全可靠的供电 – 保证良好的电能质量 – 良好的经济性 – 环保问题
关），隔离开关（刀闸），避雷器，母线 ，继电保护，控制设备等
• 输电网：发电站-主要负荷中心
1. 主电力系统 2. 电压高，容量大，设备复杂
• 次级输电网 • 配电网
1. 电压等级低（4~35kV） 2. 结构复杂
• 1.3.2 电压变换 • 变电所
1. 汇集电源，升降电压，分配电能 2. 升压、降压；户内、户外、箱式地下 3. 枢纽变电所，中间变电所，终端变电所
（3）绝缘子
• 针式：10kV及 以下线路
针式绝缘子
• 棒式绝缘子
起到绝缘和横担 的作用，应用于 10～35kV农网。
棒式绝缘子
• 悬式绝缘子
主要用于35kV及以 上系统，根据电压等 级的高低组成数目不 同的绝缘子链。
悬式绝缘子
2.电缆线路 • 导体 • 绝缘层 • 保护层
• 1.3.4 直流输电 • 交流-换流站-直流输电线路-换流站-交流 • CSC • VSC
• 我国居民用电比例较低
2.中国电力工业的现状与展望
• 我国人均电力消费极低，中国电力工业有很大的发展空间
（5）中国电力工业展望 • “十五”期间，GDP年增长率7％～8％，电力增长率达6％
以上。 • 2010年，25000亿kW.h
2.中国电力工业的现状与展望
• 2015年，30000亿kW.h • 2020年， 36000亿kW.h • 高压远距离输电是我国面临的主要问题（水电、火
课程主要内容--稳态分析
• 电力网元件模型及参数计算 • 电力网的电压和功率分布 • 电力系统的电压调整和频率调整 • 电力系统的优化运行
课程主要内容--故障分析
• 电力系统的三相短路 • 电力系统的不对称故障
课程主要内容--稳定性分析
• 稳定性的初步概念 • 电磁功率特性 • 电力系统的暂态稳定 • 电力系统的静态稳定
1.目的：掌握电力系统分析计算的 原理和方法
2.主要内容
电力系统分析理论
稳态分析 故障分析
稳定性分析
电电电 力力力 系网系 统的统 的电元 电压件 压和模 和功型 频率及 率分参 调布数 整计
算
电电 力力 系系 统统 的的 不三 对相 称短 故路 障
电电电 力力力 系系系 统统统 的的的 静暂机 态态电 稳稳特 定定性
（1）高压输电的出现与电压等级的提高 • 1890年，英国从Deptford到伦敦12km的10kV线路 • 1891年，德国从Lauffen到法兰克福178km的15kV线路 • 远距离大容量输电是提高输电电压的动力。
1. 高压输电的发展历程
（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
第一章 电力系统的基本概念
• 电力系统的组成 • 对电力系统运行的基本要求 • 电力系统的负荷和负荷曲线 • 电力系统的额定电压、电力输送中
电压与输送容量的关系 • 电力传输的接线方式
Hale Waihona Puke Baidu
1-1 电力系统及其发展
• 电力系统的组成
（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。
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年苏联约1300km的1150kV • 20世纪90年代日本300km的1000kV • 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） • 我国西北建设750kV
2.中国电力工业的现状与展望
2.中国电力工业的现状与展望
(4)缺电问题与城乡电网改造 1970年以来出现缺电问题 1998年低用电水平下的电力平衡。 电力工业跟不上国民经济的发展速度是造成缺电的重要原因
2.中国电力工业的现状与展望
• 我国在发电、输电、配电各方面投资比例失调是缺电的另一 个方面原因。发电、输电、配电比例
• 美国 1:0.43:0.7日本 1:0.47:0.68 英国 1:0.45:0.78 我国 1:0.21:0.12
• 电压变换
1.3.3 输电线路
1.架空线 • 导线 • 避雷线 • 杆塔 • 绝缘子 • 金具
（1）导线和避雷线：电性能，机械强度，抗腐蚀能力； 主要材料：铝，铜，钢；例：LJ TJ LGJ
（2）杆塔 • 木塔：较少采用 • 铁塔：主要用于220kV及以上系统 • 钢筋混凝土杆：应用广泛
• 直线杆塔：悬挂导线 • 耐张杆塔：承受导线拉力 • 终端杆塔 • 转角杆塔 • 特种杆塔
（2）电力网：电力系统中输送与分配电能的部分。 （3）动力系统：动力部分与电力系统组成的整体。
1-1 电力系统及其发展
电力系统
发电 输送-- 分配
用户
发电机 变压器--输电线路 用电设备
电网
1-1 电力系统及其发展
电力工业发展概况
1．电力系统的发展简史
2．我国的电力系统
1.高压输电的发展历程
（1）发电量：1980年以来，平均年增长率9％，现为 世界第二位。
2.中国电力工业的现状与展望
（2）装机容量：居世界第二位。
2.中国电力工业的现状与展望
（3）电压等级、输电线路长度与变电设备容量 • 除西北地区以外：
交流：500kV,220kV,110kV,35kV,10kV 直流： ±500kV • 西北地区： 750kV,330kV,220kV,10kV,35kV,10kV
复功率的符号说明：
取 S~ UI P jQ UIu i
负荷
滞后功率因数 运行时，所吸取的无功功率
超前功率因数
为正，感性无功 为负，容性无功
滞后功率因数
发电机
运行时，所发出的无功功率
超前功率因数
为正，感性无功 为负，容性无功
1.3 电力网
• 1.3.1 电力网 • 电力网由输电和变电设备组成 • 输电设备：输电线路，杆塔，绝缘子 • 变电设备：变压器，电抗器，断路器（开
电），必须出现新的电压等级。 • 电能质量问题是我国电力发展必须面临的又一个问
题。
对电力系统运行的基本要求
1. 电力系统的运行特点 – 电能不能大量的存贮 – 电力系统的暂态过程非常短促 – 与各行业和人民生活密切相关
2. 对电力系统运行的基本要求 – 提供充足的电能 – 保证安全可靠的供电 – 保证良好的电能质量 – 良好的经济性 – 环保问题
关），隔离开关（刀闸），避雷器，母线 ，继电保护，控制设备等
• 输电网：发电站-主要负荷中心
1. 主电力系统 2. 电压高，容量大，设备复杂
• 次级输电网 • 配电网
1. 电压等级低（4~35kV） 2. 结构复杂
• 1.3.2 电压变换 • 变电所
1. 汇集电源，升降电压，分配电能 2. 升压、降压；户内、户外、箱式地下 3. 枢纽变电所，中间变电所，终端变电所
（3）绝缘子
• 针式：10kV及 以下线路
针式绝缘子
• 棒式绝缘子
起到绝缘和横担 的作用，应用于 10～35kV农网。
棒式绝缘子
• 悬式绝缘子
主要用于35kV及以 上系统，根据电压等 级的高低组成数目不 同的绝缘子链。
悬式绝缘子
2.电缆线路 • 导体 • 绝缘层 • 保护层
• 1.3.4 直流输电 • 交流-换流站-直流输电线路-换流站-交流 • CSC • VSC
• 我国居民用电比例较低
2.中国电力工业的现状与展望
• 我国人均电力消费极低，中国电力工业有很大的发展空间
（5）中国电力工业展望 • “十五”期间，GDP年增长率7％～8％，电力增长率达6％
以上。 • 2010年，25000亿kW.h
2.中国电力工业的现状与展望
• 2015年，30000亿kW.h • 2020年， 36000亿kW.h • 高压远距离输电是我国面临的主要问题（水电、火
课程主要内容--稳态分析
• 电力网元件模型及参数计算 • 电力网的电压和功率分布 • 电力系统的电压调整和频率调整 • 电力系统的优化运行
课程主要内容--故障分析
• 电力系统的三相短路 • 电力系统的不对称故障
课程主要内容--稳定性分析
• 稳定性的初步概念 • 电磁功率特性 • 电力系统的暂态稳定 • 电力系统的静态稳定
1.目的：掌握电力系统分析计算的 原理和方法
2.主要内容
电力系统分析理论
稳态分析 故障分析
稳定性分析
电电电 力力力 系网系 统的统 的电元 电压件 压和模 和功型 频率及 率分参 调布数 整计
算
电电 力力 系系 统统 的的 不三 对相 称短 故路 障
电电电 力力力 系系系 统统统 的的的 静暂机 态态电 稳稳特 定定性
（1）高压输电的出现与电压等级的提高 • 1890年，英国从Deptford到伦敦12km的10kV线路 • 1891年，德国从Lauffen到法兰克福178km的15kV线路 • 远距离大容量输电是提高输电电压的动力。
1. 高压输电的发展历程
（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