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1、电力系统分析第一章第一章 电力系统基本知识电力系统基本知识v1-1 电力系统的概念、组成及特点电力系统的概念、组成及特点 v1-2 发电厂和变电所的类型及设备发电厂和变电所的类型及设备v1-3 电力系统的额定电压和接线方式电力系统的额定电压和接线方式 v1-4 电力系统中性点接地方式电力系统中性点接地方式电力系统分析1-1电力系统的概念、组成及特点电力系统的概念、组成及特点v一、电力生产一、电力生产v二、电力系统的组成二、电力系统的组成v三、电力系统的发展历史与现状三、电力系统的发展历史与现状v四、电力系统的特点四、电力系统的特点v五、对电力系统的基本要求五、对电力系统的基本要求电力系统分析一
2、、电力生产一、电力生产v电力生产电力生产将一次能源转换成电能（二次能源），并输送和分配到电力用户。形成的产业称为电力工业。 v一次能源一次能源：自然能源，存在于自然界，未经加工和转换的能源形态（如煤、石油、天然气、风力、太阳能、地热等）。 v二次能源二次能源：一次能源经过转化而成的能源形态。电能是非常重要的二次能源。 电力系统分析一、电力生产一、电力生产电力生产的主要环节：电力生产的主要环节： 发电、输电、配电、变电、用电利用电能生产设备将各种一次能源或其他形式的能转换成电能。发电发电将电能由各发电厂送往电力用户或用电负荷中心的过程称为输电。(交流、直流) 输电输电将由输电网输送来的电能再通过
3、配电网直接或再降低电压后送到用户使用。 配电配电起变换电压，控制电力流向，分配电力和保证电压质量的作用。变电变电用户的用电设备将电能转化成其他形式的能。用电用电电力系统分析发电发电电力系统分析输电输电电力系统分析变电变电电力系统分析1-1电力系统的组成及特点电力系统的组成及特点v一、电力生产一、电力生产v二、电力系统的组成二、电力系统的组成v三、电力系统的发展历史与现状三、电力系统的发展历史与现状v四、电力系统的特点四、电力系统的特点v五、对电力系统的基本要求五、对电力系统的基本要求电力系统分析二、电力系统的组成二、电力系统的组成 电力系统分析二、电力系统的组成二、电力系统的组成 v【电力系统
4、电力系统】 = 发电厂（电气部分）发电厂（电气部分） +各类各类变电所变电所 + 输、配电线路输、配电线路 + 用电设备（电力用用电设备（电力用户户,负荷）负荷）v 【动力系统动力系统】 = 动力装置动力装置 + 电力系统电力系统 + 热热力用户力用户电力系统分析二、电力系统的组成二、电力系统的组成v1、发电厂：发电厂是电力系统的中心环节，它的基本任务是把一次能源转变成电能。用于发电的一次能源主要有石油、天然气、煤炭、水力和核能。发电机组的单机容量随着负荷的不断增长、电力系统的不断扩大及科学技术的发展，还在不断地增大。v发电厂一般建设在动力资源比较丰富的地区，如水电站建设在江河流域水位落差较大
5、的地方，火电厂多建设在燃料和其他能源的产地或交通方便的地方，而大的电力负荷中心，则多集中在工业原料产地、工农业生产基地及大城市等地，因此，发电厂和电力负荷之间，往往相距甚远，发电厂的电力需要经升压变压器、输电线路、降压变压器、配电线路、配电变压器，然后供给用户。电力系统分析二、电力系统的组成二、电力系统的组成v2、变电站：发电厂和电力负荷中心之间往往相距数十公里、数百公里乃至数千公里，电能在输送过程中，会产生电压降落、功率损耗和电能损耗。在远距离的电能输送中，为提高电能质量，提高供电的经济性，必须在电源端提高电压，升压变压器即用于此目的。电能经过高电压远距离输送到负荷中心后，又必须由降压变压器
6、把电压降到安全经济的电压等级。变电站是由变压器及相应的开关等电气设备构成的变换电能的系统。根据变电站在电力系统中所处的位置及作用，变电站分为枢纽变电站、中间变电站和终端变电站。枢纽变电站在电力输送和分配中起着重要的作用。电力系统分析二、电力系统的组成二、电力系统的组成v3、输电线路：大多数发电厂远离负荷中心，例如我国的煤炭资源主要集中在山西、陕西北部、内蒙古、河南西部等，水力资源主要分布在我国的西南、西北。而负荷中心在东部、南部，沿海的用电负荷占全国的75%。这就需要用电力线路作为传输电能的通道，将发电厂的电能送往负荷中心的电力线路则称为输电线路。目前有两种输电方式，三相交流输电三相交流输电和
7、超高压直流超高压直流输电输电，而三相交流输电为我国主要的输电方式。三相交流输电为我国主要的输电方式。我国三相交流输电线路的最高电压等级为1000kV，直流输电线路为800kV。v电力线路分为架空线和电缆线路两种。电力线路分为架空线和电缆线路两种。架空线是将导体架设在线路杆塔上，电缆线一般敷设在地下。由于架空线的建设费用比电缆线路要低的多，而且架空线便于施工、维护和检修，因此在电力网中绝大多数线路采用架空线，当受环境限制不能采用架空线时才考虑电缆线路，如大城市的配电网。电力系统分析二、电力系统的组成二、电力系统的组成v4、电力用户：使用电能的单位称为电力用户。电力用户所有用电设备所需功率的总和称
8、为电力负荷。电力用户按对供电可靠性的要求可分为三类：v（1）I类用户：对这类负荷停止供电，会带来人身危险，设备损坏，产生大量废品，长期破坏生产秩序，给国民经济带来巨大的损失或造成重大的政治影响。（医院、科研、军事基地、政府部门、通信等） I类用户对供电可靠性要求： 对I类用户应有两路以上相互独立的电源，其中每一路电源的容量均应保证在此电源单独供电的情况下就能满足用户的用电要求，确保当任何一路电源发生故障或检修时，都不会中断对用户的供电。 电力系统分析二、电力系统的组成二、电力系统的组成v(2)类用户：对这类负荷停止供电，会造成大量减产，城市公用事业和人民生活受到影响等（交通照明、大工厂等）。
9、类用户对供电可靠性要求： 对类用户应设置专用供电线路，条件许可时也可采用双回路供电，并在电力供应出现不足时优先保证其电力供应。v(3)类用户：一般是指短时停电不会造成严重后果的用户，如工厂附属车间、小城镇、小加工厂等。 类用户供电可靠性要求： 对类用户可以只设一路电源供电，当系统发生事故，出现供电不足的情况时，应首先切除类用户的用电负荷，以保证I类、类用户的用电。电力系统分析二、电力系统的组成二、电力系统的组成v电力系统可分为一次系统和二次系统。电力系统可分为一次系统和二次系统。v电力系统中，发电机、变压器、线路和受电器等直接参与生产、输送、分配和使用电能的电力设备常称为主设备或一次设备一次设
10、备，由它们组成的系统称为一一次系统次系统。v对电气一次设备及系统的工作状况进行监察、测量、控制、保护和调节的辅助性电气设备，习惯上将它们称为二次设备，组成的系统称为二次系统二次设备，组成的系统称为二次系统。 电力系统分析二、电力系统的组成二、电力系统的组成v【电力网电力网】 = 各类变压所各类变压所 + 输、配电线路输、配电线路 v电力网电力网简称电网，是电力系统的重要组成部分，是发电厂和电力用户之间必不可少的中间环节。它由各种电压等级的输配电线路及其两端的变电站组成，其分类如下： 1）按结构分为开式网和闭式电网； 2）按作用分； 3）按电压等级分。电力系统分析1-1电力系统的组成及特点电力系
11、统的组成及特点v一、电力生产一、电力生产v二、电力系统的组成二、电力系统的组成v三、电力系统的发展历史与现状三、电力系统的发展历史与现状v四、电力系统的特点四、电力系统的特点v五、对电力系统的基本要求五、对电力系统的基本要求电力系统分析三、电力系统的发展历史与现状三、电力系统的发展历史与现状v1831年法拉第发现了电磁感应定律，促进了发电机和电动机的发明，从而开始了电能的生产和使用v1882年在法国形成了世界上第一个完整的电力系统，首先实现了电压在1000伏以上的直流输电v1891年制成三相变压器和三相异步电动机的基础上，德国首次实现了三相交流输电电力系统分析三、电力系统的发展历史与现状三、电
12、力系统的发展历史与现状v目前，世界上最高线路电压为1150kV（前苏联）。v随着输电距离及容量的不断增大，电力系统运行的稳定性问题日益突出。20世纪50年代开始直流输电又重新被人们所认识和利用。现在，世界上出现了许多超高压直流输电系统。电力系统分析三、电力系统的发展历史与现状三、电力系统的发展历史与现状v在我国，1882年上海有了第一座发电厂。v改革开放以来，我国电力系统建设步伐不断加快。截至2011年底，全国发电装机容量累计105576万kW。v目前，我国最高输电电压等级：交流1000kV,直流800kV。电力系统分析三、电力系统的发展历史与现状三、电力系统的发展历史与现状v截至2014年底
13、，我国累计建成“三交四直”特高压工程。其中，三交：晋东南南阳荆门、淮南浙北上海、浙北福州；四直：向家坝上海、锦屏苏南、哈密南郑州、溪洛渡浙西。v经过一百多年的发展，形成电压愈来愈高、容量和规模愈来愈大的区域性、地区性、全国性甚至跨国性的电力系统。电力系统分析三、电力系统的发展历史与现状三、电力系统的发展历史与现状南方电网：南方电网：广东、广西、云南、贵州和海南五省广东、广西、云南、贵州和海南五省(区区) 国家电网：国家电网：26个省（自治区、直辖市）个省（自治区、直辖市） 五大五大“发电集团发电集团” ：(大唐、中电投、国电、华电、华能大唐、中电投、国电、华电、华能) 电力系统分析1-1电力系
14、统的组成及特点电力系统的组成及特点v一、电力生产一、电力生产v二、电力系统的组成二、电力系统的组成v三、电力系统的发展历史与现状三、电力系统的发展历史与现状v四、电力系统的特点四、电力系统的特点v五、对电力系统的基本要求五、对电力系统的基本要求电力系统分析四、电力系统的特点四、电力系统的特点v1发供用电的同时性（电能不能够大量储存）发供用电的同时性（电能不能够大量储存）v2与国民经济各部门关系密切与国民经济各部门关系密切v3过渡过程的短暂性过渡过程的短暂性电力系统分析1-1电力系统的组成及特点电力系统的组成及特点v一、电力生产一、电力生产v二、电力系统的组成二、电力系统的组成v三、电力系统的发
15、展历史与现状三、电力系统的发展历史与现状v四、电力系统的特点四、电力系统的特点v五、对电力系统的基本要求五、对电力系统的基本要求电力系统分析五、对电力系统的基本要求五、对电力系统的基本要求v 1 1最大限度地满足用户的需求最大限度地满足用户的需求 保障供电是电力部门的首要任务。v 2 2保证连续可靠的供电保证连续可靠的供电 供电的中断将使生产停顿、生活紊乱，甚至危害到设备和人身的安全，造成十分严重的后果。供电中断给国民经济造成的损失远远超过对电力系统本身造成的停电损失。因此，电力系统运行要满足连续可靠的要求。电力系统分析五、对电力系统的基本要求五、对电力系统的基本要求v按对供电可靠性的要求将负
16、荷分为三级（类）：按对供电可靠性的要求将负荷分为三级（类）：v一级（类）负荷。一级（类）负荷。对这些负荷的中断供电，将可能造成生命危险、设备损坏、破坏生产过程，使大量产品报废，给国民经济造成重大损失，使市政生活发生混乱等v二级（类）负荷。二级（类）负荷。对这一级负荷的中断供电，将造成大量减产，交通停顿，使城镇居民生活受到影响等v三级（类）负荷。三级（类）负荷。所有不属于第一、二级的负荷电力系统分析五、对电力系统的基本要求五、对电力系统的基本要求v3 3保证良好的电能质量保证良好的电能质量v电能质量指标电能质量指标是指电压、频率和波形三者的变化不能超过允许的波动范围v电压的允许波动范围：一般为用电设备额定电压的5；v频率的允许偏移为50Hz(O.20.3)Hz；v波形应为标准正弦波且谐波不应超过标准。电力系统分析五、对电力系统的基本要求五、对电力系统的基本要求v 4 4保证电力系统运行的经济性保证电力系统运行的经济性v 电力系统运行时，要尽可能地降低发电、变电和输配电过程中的损耗，最大限度地降低电能成本。v5.5.节能和环保节能和环保v 节能降耗和降污减排是一项全社会任务，是构建和谐社会的重要因素。国家大力推动新能源开发。电力系统分析本本 节节 总总 结结v 掌握电力系统组成及系统运行特点，运行基本要求；
