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1、电力系统分析电力系统分析 第第1章章 电力系统概述和基本概念电力系统概述和基本概念 孙丽华孙丽华 河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院2 2011/8/29 第第1章章 电力系统概述和基本概念电力系统概述和基本概念 1.1 电力系统概电力系统概述述 1.3 电力系统中性点的运行方式电力系统中性点的运行方式 1.2 电力系统的电压等级和电力系统的电压等级和负荷负荷 河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院3 2011/8/29 1.1 电力系统概述电力系统概述 一一、电力系统的基本概念电力系统的基本概念 即由发电厂即由发电厂、电力网和电力用户就构成了电力系统电力网和电力用户就
2、构成了电力系统。 电力系统电力系统：完成电能生产完成电能生产、输送输送、分配和消费的分配和消费的 统一整体统一整体。 动力系统动力系统：电力系统加上锅炉电力系统加上锅炉、汽轮机等动力设备汽轮机等动力设备 发电厂发电厂电力网电力网电力用户电力用户 河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院4 2011/8/29 图图1-1 动力系统动力系统、电力系统和电力网示意图电力系统和电力网示意图 河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院5 2011/8/29 变电所变电所：是变换电压和接受分配电能的场所是变换电压和接受分配电能的场所。 电力用户电力用户（负荷负荷）：）：消耗电能消耗电能，将电
3、能转换成其将电能转换成其 它形式能量它形式能量。 发电厂发电厂：生产电能生产电能，将一次能源转换成二次能源将一次能源转换成二次能源。 电力网电力网：由不同电压等级的输配电线路和变电所由不同电压等级的输配电线路和变电所 组成组成。 输电线路输电线路（220kV及以上及以上） 配电线路配电线路 高压配电线路高压配电线路（110kV） 中压配电线路中压配电线路（635kV） 低压配电线路低压配电线路（380/220V） 电力线路电力线路 分哪几类分哪几类？ 分几种类型分几种类型？ 分几种类型分几种类型？ 河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院6 2011/8/29 380/220V（楼内楼
4、内、农电农电）低压配电低压配电 520（市内市内）0.020.210 2050（县市内县市内）0.2135 50150（跨县市跨县市）15110（部分输电部分输电） 高中压配电高中压配电 100300（跨地区跨地区）1050220 150850（跨省跨省）100150500 输电输电 输送距离输送距离(km)输送容量输送容量（万万kW）电压等级电压等级（kV） 电力线路电压与输送容量电力线路电压与输送容量、距离的关系距离的关系 河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院7 2011/8/29 1882年年，第一座发电厂在英国伦敦建成第一座发电厂在英国伦敦建成。 1891年年，第一条第一条
5、12kV三相交流输电线路在德国运行三相交流输电线路在德国运行。 目前目前，世界上最高交流输电电压为世界上最高交流输电电压为1200kV, 直流输电直流输电 电压为电压为800kV。 二二、电力系统的发展概况电力系统的发展概况 世界电力技术向高效率世界电力技术向高效率、环保型方向发展环保型方向发展，已出现已出现超临超临 界界、超超临界超超临界、联合循环发电联合循环发电、洁净煤发电及可再生能洁净煤发电及可再生能 源发电等源发电等。 我国电网已形成我国电网已形成500kV和和 330kV骨干网架骨干网架；已进入大机已进入大机 组组、大电厂大电厂、远距离远距离、超高压超高压、高自动化阶段高自动化阶段，
6、目前已目前已 形成东北形成东北、华北华北、华东华东、华中华中、西北西北、南方南方6个跨省电个跨省电 网网，由两大集团分别管理由两大集团分别管理。三峡水电站三峡水电站概况概况 河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院8 2011/8/29 中国电力工业发展史中国电力工业发展史 221004402004 ？ 2010 2100013003002000 211502771998 5400801985 7280521979 25小于小于104.31.851949 上海第一台上海第一台12kW机组发电机组发电1882 世界排世界排 序序 人均用电量人均用电量 / kWh 年发电量年发电量 /TW
7、h 总装机容量总装机容量 /GW 年份年份 河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院9 2011/8/29 三三、电力系统的基本参量和接线图电力系统的基本参量和接线图 1. 总装机容量总装机容量：指系统中所有机组额定有功功率的指系统中所有机组额定有功功率的 总和总和，以以MW、GW计计。 1GW=103MW（10万千瓦万千瓦） 1MW=103kW （1000千瓦千瓦） 2. 年发电量年发电量：指系统中所有发电机组全年实际发出指系统中所有发电机组全年实际发出 电能的总和电能的总和，以以MWh、GWh、TWh计计。 1MWh =103kWh （千度千度），）， 1GWh =103MWh（1
8、00万度万度） 1TWh =103GWh（10亿度亿度），），1kWh=1度度 3. 最大负荷最大负荷：指规定时间内电力系统总有功功率负指规定时间内电力系统总有功功率负 荷的最大值荷的最大值，以以MW、GW计计。 4. 最高电压等级最高电压等级：指系统中最高电压等级线路的额指系统中最高电压等级线路的额 定电压定电压，以以kV计计 。 河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院10 2011/8/29 5. 电力系统接线图电力系统接线图 地理接线图地理接线图：电力系统的地理接线图主要显示该电力系统的地理接线图主要显示该 系统中发电厂系统中发电厂、变电所的地理位置变电所的地理位置，电力线路的
9、路电力线路的路 径径，以及它们相互间的连接以及它们相互间的连接。 电气接线图电气接线图：电力系统的电气接线图主要显示该电力系统的电气接线图主要显示该 系统中发电机系统中发电机、变压器变压器、母线母线、断路器断路器、电力线路电力线路 之间的电气接线之间的电气接线。 四四、电力系统运行的特点和要求电力系统运行的特点和要求 1. 电力系统的运行的特点电力系统的运行的特点 电能不能大量存储电能不能大量存储。 河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院11 2011/8/29 电力系统暂态过程非常短电力系统暂态过程非常短。 电力系统的发展和国民经济的发展密切相关电力系统的发展和国民经济的发展密切相
10、关。 2. 对电力系统的基本要求对电力系统的基本要求 保证供电的可靠性保证供电的可靠性。 保证良好的电能质量保证良好的电能质量。 电压偏移不超过用电设备额定电压的电压偏移不超过用电设备额定电压的5% ； 频率偏移不超过频率偏移不超过0.20.5Hz； 波形畸变率不超过给定值波形畸变率不超过给定值。 保证系统运行的经济性保证系统运行的经济性。 河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院12 2011/8/29 1.2 电力系统的电压等级和负荷电力系统的电压等级和负荷 一一、电力系统的电压等级电力系统的电压等级 1. 电力系统的电压等级电力系统的电压等级 电力线路电力线路：我国高压电网的额定
11、电压等级有我国高压电网的额定电压等级有3kV、 6 kV、10 kV、35 kV、63 kV、110 kV、220 kV、 330 kV、500 kV等等。 用电设备用电设备：与同级电网的额定电压相同与同级电网的额定电压相同。 发电机发电机：比同级电网的额定电压高比同级电网的额定电压高5%，用于补偿用于补偿 线路上的电压损失线路上的电压损失。 河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院13 2011/8/29 二次绕组二次绕组： 变压器的额定电压变压器的额定电压 一次绕组一次绕组： 接在电网中时接在电网中时：其额定电压与电其额定电压与电 网的额定电压相同网的额定电压相同。 直接与发电机相
12、连时直接与发电机相连时，其额定电其额定电 压与发电机的额定电压相同压与发电机的额定电压相同。 当变压器二次侧供电线路较长时当变压器二次侧供电线路较长时： 应比同级电网额定电压高应比同级电网额定电压高10% 当变压器二次侧供电线路较短时当变压器二次侧供电线路较短时： 应比同级电网额定电压高应比同级电网额定电压高5% 其中其中5%用于补偿变压器满载供用于补偿变压器满载供 电时一电时一、二次绕组上的电压损二次绕组上的电压损 失失； 另外另外5%用于补偿线路上的用于补偿线路上的 电压损失电压损失，用于用于35kV及以上线路及以上线路 可以不考虑线路上的可以不考虑线路上的 电压损失电压损失，只需要补只需
13、要补 偿满载时变压器绕组偿满载时变压器绕组 上的电压损失即可上的电压损失即可， 用于用于10kV及以下线路及以下线路 我国公布的三相交流系统的额定电压见我国公布的三相交流系统的额定电压见表表1-1。 河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院14 2011/8/29 不同电压等级的适用范围大致为不同电压等级的适用范围大致为： 220 kV及以上及以上：用于大型电力系统的主干线用于大型电力系统的主干线。 110kV：用于中小型电力系统的主干线用于中小型电力系统的主干线。 35kV：用于大型工业企业内部电力网用于大型工业企业内部电力网。 10kV：常用的高压配电电压常用的高压配电电压，当当6
14、kV高压用电设备高压用电设备 较多时较多时，也可考虑用也可考虑用6kV配电配电。 3kV：仅限于工业企业内部采用仅限于工业企业内部采用 。 表表1-2为采用架空线路时与各额定电压等级相对为采用架空线路时与各额定电压等级相对 应的传输功率和传输距离应的传输功率和传输距离。 河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院15 2011/8/29 发电机发电机G的额定电压的额定电压：UNG=1.0510=10.5（kV） 变压器变压器T1的额定电压的额定电压： U1N=10.5（kV） U2N=1.1110=121（kV） 变压器变压器T1的变比为的变比为：10.5/121kV 变压器变压器T2的
15、额定电压的额定电压：U1N=110（kV） U2N=1.056=6.3（kV） 变压器变压器T2的变比为的变比为：110/6.3kV 例例1-1 已知下图所示系统中电网的额定电压已知下图所示系统中电网的额定电压，试确定发电机试确定发电机 和变压器的额定电压和变压器的额定电压。 变压器直接与电动变压器直接与电动 机相连机相连，供电距离供电距离 较短较短，可以不考虑可以不考虑 线路上的电压损失线路上的电压损失 变压器变压器T1的一次绕组与的一次绕组与 发电机直接相连发电机直接相连，其一其一 次侧的额定电压应与发次侧的额定电压应与发 电机的额定电压相同电机的额定电压相同 变压器变压器T1的二次侧的二次侧 供电距离较长供电距离较长，其其 额定电压应比线路额定电压应比线路 额定电压高额定电压高10% 河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院16 2011/8/29 二二、电力系统的负荷电力系统的负荷 1. 电力系统负荷间的关系电力系统负荷间的关系 发电负荷发电负荷供电负荷供电负荷综合用电负荷综合用电负荷 厂用电厂用电8% 网损网损10%15% 综合用电负荷综合用电负荷：指工业指工业、农业农业、交通运输交通运输、市政市政 生活等各方
