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1、第一章第一章第一章第一章 电力系统的基本概念电力系统的基本概念电力系统的基本概念电力系统的基本概念第一节第一节 电力系统概述电力系统概述第二节第二节 电电力系力系统运行应满足的基本要求统运行应满足的基本要求第三节第三节 电力系统的结线方式和电压等级电力系统的结线方式和电压等级第四节第四节 电电力系力系统工程学科和电力系统分析课程统工程学科和电力系统分析课程第一节第一节 电力系统概述电力系统概述一、电力系统的形成和发展一、电力系统的形成和发展1、1831年法拉第发现了电磁感应定律，接着出现了原始的交流发电机、直流发电机和直流电动机。2、1882年第一次出现高压输电，被认为是世界上第一个电力系统，

2、因它包含了电力系统的各个重要组成部分，即发电、输电、用电设备。3、1885年在制成变压器的基础上，实现了单相交流输电；1891年在制成三相变压器和三相异步电动机的基础上，实现了三相交流输电。4、1891年在法兰克福举行的国际电工技术展览会上，第一个具有一定规模的三相交流系统标志了电力系统的发展取得了重大突破。5、随着三相交流发电厂的出现和汽轮发电机组的发明，电力系统的规模不断增大。第一节第一节 电力系统概述电力系统概述二、近代电力系统二、近代电力系统1、近代电力系统不仅在输电电压、输送距离、输送功率等方面有了千百倍的增长，而且在电源构成、负荷成分方面也有很大变化。2、近代电力系统的另一特点是其

3、运行管理上的高度自动化。能量管理系统与电力系统联机，具有不断监视、控制后者的功能。3、输电电压已超过1000kV，输送距离已超过1000km，输送功率已超过5000MW。4、直流输电又重新被起用，但输电电压已超过600kV，输送距离已超过1000km，输送功率已超过3000MW。5、广义的电力系统广义的电力系统应该是由锅炉、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、电热锅炉、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。6、电力网络电力网络是由是由变压器、电力线路变压

4、器、电力线路等变换、输送、分配电能设备所组成的等变换、输送、分配电能设备所组成的部分。部分。第一节第一节 电力系统概述电力系统概述三、电力系统的基本参量和结线图三、电力系统的基本参量和结线图总装机容量总装机容量指该系统中实际安装的发电机组指该系统中实际安装的发电机组额定有功功率的总和额定有功功率的总和，以千，以千瓦（瓦（KWKW）、兆瓦（）、兆瓦（MWMW）、吉瓦（）、吉瓦（GWGW）为单位计。）为单位计。年发电量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，以千瓦指该系统中所有发电机组全年实际发出电能的总和，以千瓦时（时（KWhKWh）、兆瓦时（）、兆瓦时（MWhMWh）、吉瓦时（）

5、、吉瓦时（GWhGWh）为单位计。）为单位计。最大负荷最大负荷指规定时间内，电力系统指规定时间内，电力系统总有功功率负荷的最大值总有功功率负荷的最大值，以千瓦，以千瓦（KWKW）、兆瓦（）、兆瓦（MWMW）、吉瓦（）、吉瓦（GWGW）为单位计。）为单位计。额定频率额定频率按国家标准规定，我国所有交流电力系统的按国家标准规定，我国所有交流电力系统的额额定频率定频率为为50Hz50Hz。最高电压等级最高电压等级是指该系统中最高的电压等级电力线路的额定电压是指该系统中最高的电压等级电力线路的额定电压,以千伏以千伏（kVkV）计。）计。第一节第一节 电力系统概述电力系统概述地理结线图地理结线图主要显示

6、该系统中发电厂、变电所的地理位置，电力线路的途径，主要显示该系统中发电厂、变电所的地理位置，电力线路的途径，以及它们相互间的联结。以及它们相互间的联结。电气结线图电气结线图主要显示该系统中发电机、变压器、母线、断路器、电力线路等主主要显示该系统中发电机、变压器、母线、断路器、电力线路等主要电机、电气、线路之间的电气结线。要电机、电气、线路之间的电气结线。第二节第二节 电力系统运行应满足的基本要求电力系统运行应满足的基本要求 3 3、生产、输送、消费电能各环节组成的统一整体不可分割：即电力系统不可、生产、输送、消费电能各环节组成的统一整体不可分割：即电力系统不可分割。分割。4 4、电能生产、输送

7、、消费工况的改变十分迅速。、电能生产、输送、消费工况的改变十分迅速。5 5、对电能质量的要求颇为严格：电能质量的好坏指电压的大小、频率和、对电能质量的要求颇为严格：电能质量的好坏指电压的大小、频率和波形能否满足要求；对电压大小、频率的偏移及谐波分量都有一定限额。波形能否满足要求；对电压大小、频率的偏移及谐波分量都有一定限额。一、电能生产、输送、消费的特点一、电能生产、输送、消费的特点一、电能生产、输送、消费的特点一、电能生产、输送、消费的特点1 1、电能与国民经济各个部门之间的关系都很密切：宜于大量生产、集中管理、电能与国民经济各个部门之间的关系都很密切：宜于大量生产、集中管理、远距输送、自动

8、控制，使用电能较其他能量有显著优点。远距输送、自动控制，使用电能较其他能量有显著优点。2、电能不能大量储存：电能的生产、输送、消费实际上是同时进行的。第二节第二节 电力系统运行应满足的基本要求电力系统运行应满足的基本要求 1 1）、第一级负荷）、第一级负荷：对这一级负荷中断供电，将造成人身事故，设备损坏，：对这一级负荷中断供电，将造成人身事故，设备损坏，将产生废品，使生产秩序长期不能恢复，人民生活发生混乱等。将产生废品，使生产秩序长期不能恢复，人民生活发生混乱等。2 2）、第二级负荷）、第二级负荷：对这一级负荷中断供电，将造成大量减产，人民生活：对这一级负荷中断供电，将造成大量减产，人民生活受

9、影响。受影响。3 3）、第三级负荷）、第三级负荷：所有不属于一、二级的负荷。：所有不属于一、二级的负荷。二、对电力系统运行的基本要求二、对电力系统运行的基本要求二、对电力系统运行的基本要求二、对电力系统运行的基本要求1 1、保证可靠地持续供电：停电给国民经济造成的损失远远大于电力系统本身保证可靠地持续供电：停电给国民经济造成的损失远远大于电力系统本身的损失。的损失。pp按对供电可靠性的要求将负荷分为三级：按对供电可靠性的要求将负荷分为三级：此外，还有为数极少或持续时间很短的特殊重要负荷要求绝对可靠地不间断供电。第二节第二节 电力系统运行应满足的基本要求电力系统运行应满足的基本要求2 2）、给定

10、的允许频率偏移为）、给定的允许频率偏移为0.20.5%0.20.5%；3 3）、保证波形质量就是指限制系统中电流、电压的谐波。）、保证波形质量就是指限制系统中电流、电压的谐波。3 3、保证系统运行的经济性：电能生产的规模很大，降低每生产一度电所、保证系统运行的经济性：电能生产的规模很大，降低每生产一度电所消耗的能源和降低变换、输送、分配时的损耗有极重要的意义。消耗的能源和降低变换、输送、分配时的损耗有极重要的意义。二、对电力系统运行的基本要求二、对电力系统运行的基本要求二、对电力系统运行的基本要求二、对电力系统运行的基本要求2 2、保证良好的电能质量：包括电压质量、频率质量和波形质量三个方面。

11、、保证良好的电能质量：包括电压质量、频率质量和波形质量三个方面。1 1）、给定的允许电压偏移为额定值的）、给定的允许电压偏移为额定值的5%5%；1）、煤耗率：指每生产1kWh电能所消耗的标准煤重，以g/kWh为单位。（标准煤是指含热量29.31MJ/kg的煤）2）、线损率或网损率：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。第三节第三节 电力系统的结线方式和电压等级电力系统的结线方式和电压等级无备用结线无备用结线有备用结线有备用结线包括单回路放射式、干线式和链式网络包括单回路放射式、干线式和链式网络优点：简单、经济、运行方便优点：简单、经济、运行方便 缺点：供电可靠性差缺点：供电可靠性

12、差 适用范围：二级适用范围：二级负荷负荷包括双回路放射式、干线式和链式包括双回路放射式、干线式和链式以及环式以及环式和两端供电和两端供电网络网络 优点：供电可靠性和电压质量高优点：供电可靠性和电压质量高 缺点：不经济缺点：不经济 适用范围：电压等级较高或重要的负荷适用范围：电压等级较高或重要的负荷电力系统结线一、几种典型结线方式的特点一、几种典型结线方式的特点第三节第三节 电力系统的结线方式和电压等级电力系统的结线方式和电压等级用 电 设 备 额 定 线 电 压交 流 发 电机 线 电 压 变 压 器 线 电 压 一 次 绕 组二 次 绕 组 3 6 10 35 110 220 330 500

13、 3.15 6.3 10.5 15.75 3及3.15 6及6.3 10及10.5 15.75 35 110 220 330 500 3.15及3.3 6.3及6.6 10.5及11 38.5 121 242 345及363 525及550 额定电压等级（kV）二、不同电压等级的适用范围二、不同电压等级的适用范围 1、电力系统的额定电压等级第三节第三节 电力系统的结线方式和电压等级电力系统的结线方式和电压等级pp说明：说明：1.1.用电设备的容许电压偏移一般为用电设备的容许电压偏移一般为5%5%；2.2.沿线路的电压降落一般为沿线路的电压降落一般为10%10%；3.3.在额定负荷下，变压器内部

14、的电压降落约为在额定负荷下，变压器内部的电压降落约为5%5%。第三节第三节 电力系统的结线方式和电压等级电力系统的结线方式和电压等级pp变压器的电压等级：变压器的电压等级：升压变压器（例升压变压器（例如如35kV/121kV35kV/121kV，10.5kV/242kV10.5kV/242kV）一次侧（低压侧）接电源，相当于用电设备，一次侧额定一次侧（低压侧）接电源，相当于用电设备，一次侧额定电压等于用电设备的额定电电压等于用电设备的额定电压；压；直接和发电机相联的变压器一次侧额定电压等于发电机的直接和发电机相联的变压器一次侧额定电压等于发电机的额定电压；额定电压；二次侧（高压侧）接线路始端，

15、向负荷供电，相当于发电二次侧（高压侧）接线路始端，向负荷供电，相当于发电机，应比线路的额定电压高机，应比线路的额定电压高5%5%，加上变压器内耗，加上变压器内耗5%5%，所以二，所以二次侧额定电压等于用电设备的额定电压次侧额定电压等于用电设备的额定电压的的110%110%。第三节第三节 电力系统的结线方式和电压等级电力系统的结线方式和电压等级pp变压器的电压等级：变压器的电压等级：降压变压器降压变压器（110kV/38.5kV110kV/38.5kV，220kV/38.5kV220kV/38.5kV）一次侧（高压侧）接线路末端，相当于用电设备，一次侧一次侧（高压侧）接线路末端，相当于用电设备，

16、一次侧额定电压等于用电设备的额定电压；额定电压等于用电设备的额定电压；二次侧（低压侧）向负荷供电，相当于发电机，应比线路二次侧（低压侧）向负荷供电，相当于发电机，应比线路的额定电压高的额定电压高5%5%，加上变压器内耗，加上变压器内耗5%5%，所以二次侧额定电，所以二次侧额定电压等于用电设备的额定电压压等于用电设备的额定电压的的110%110%。第三节第三节 电力系统的结线方式和电压等级电力系统的结线方式和电压等级2 2 2 2、不同电压等级的适用范围、不同电压等级的适用范围、不同电压等级的适用范围、不同电压等级的适用范围1）、3kV只限于工业企业内部采用；2）、500、330、220kV多半用于大电力系统的主干线；3）、110kV既用于中小电力系统的主干线，也用于大电力系统的二次网络；4）、35kV既用于大城市或大工业企业内部网络，也广泛用于农村网络；5）、10kV则是最常用的更低一级配电电压；6）、只有负荷中高压电动机的比重很大时，才考虑以6kV配电的方案。第三节第三节 电力系统的结线方式和电压等级电力系统的结线方式和电压等级直接接地直接接地不接地不接地特点：供电可靠性低，比较经济