5 电力系统的负荷

第五章思考题及习题答案5-1什么是电力系统的有功功率备用容量？为什么要设置备用容量？答：系统的电源容量超出发电厂发出的有功功率的总和的部分，称为系统的备用容量。

系统设置有功功率备用容量为了满足频率调整的需要，以保证在发电、供电设备发生故障或检修时，以及系统负荷增加时，系统仍有足够的发电容量向用户供电，保证电力系统在额定频率下达到有功平衡。

5-2 电力系统频率偏移过大的影响有哪些？答：频率偏移过大时，主要有以下影响：（1）电动机的转速和输出功率随之变化，会严重地影响产品的质量。

（2）会影响各种电子设备工作的精确性。

（3）对电力系统的正常运行影响很大。

对汽轮发电机叶片都有不良影响；电厂用的许多机械如水泵、风机等在频率降低时都要减小出力，因而影响发电设备的正常运行，使整个发电厂的有功出力减小，从而导致系统频率的进一步下降；频率降低时，异步电动机和变压器的励磁电流增大，为了不超越温升限额，不得不降低发电机的发出功率；频率降低时，系统中的无功功率负荷将增大，无功功率损耗增加，这些都会给电力系统无功平衡和电压调整增加困难。

总之，由于所有设备都是按系统额定频率设计的，系统频率质量的下降将影响各行各业。

而频率过低时，甚至会使整个系统瓦解，造成大面积停电。

5-3 什么是电力系统负荷的有功功率—静态频率特性？何为有功功率负荷的频率调节效应？K的大小与哪些因素有关？L答：系统处于运行稳定时，系统中有功负荷随频率的变化特性称为负荷的有功功率—静态频率特性。

当系统有功平衡破坏而引起频率变化时，系统负荷也参与对频率的调节（当频率变化时，系统中的有功功率负荷也将发生变化），这种特性有助于系统中的有功功率在新的频率下重新达到平衡，这种现象称为负荷的频率调节效应。

K的数值取决于全电力系统各类负荷的比重。

L5-4什么是电力系统发电机组的有功功率—静态频率特性？何为发电机组的单位调节功率？K的大小与哪些因素有关？G答：发电机输出的有功功率与频率之间的关系称为发电机组的有功功率一频率静态特性。

电力系统用电负荷定义用电负荷的概念电能用户的用电设备在某一时刻向电力系统取用的电功率的总和，称为用电负荷；用电负荷的分类及要求1、根据对用电可靠性要求的不同1.1、一类负荷：中断供电时将造成人身伤亡，或经济、政治、军事上的重大损失的负荷：如发生设备重大损坏，产品出现大量废品，引起生产混乱、重要交通枢纽、干线受阻、广播通信中断或城市水源中断、环境严重污染等；1.2、二类负荷：中断供电时将造成严重减产、停工，局部地区交通阻塞，大部分城市居民的正常生活秩序被打乱；1.3、三类负荷：除一、二类负荷之外的一般负荷，这类负荷短时停电造成的损失不大。

2、根据国际上用电负荷的通用分类2.1、农、林、牧、渔、水利业：包括农村排灌、农副业、农业、林业、畜牧、渔业、水利业等用电，约占总用电负荷的7%；2.2、工业：包括各种采掘业和制造业用电，约占总用电负荷的80%；2.2.3、地质普查和勘探类：此类负荷仅占总用电负荷的0.07%；2.4、建筑业：约占总用电负荷的0.76%；2.5、交通远运、邮电通信业：公路、铁路车站、码头、机场、管道运输、电气化铁路及邮电通讯等用电，约占总用电负荷的1.7%；2.6、商业、公共饮食、物资供应和仓储业：各种商店、饮食业、物资供应单位及仓储用电等，约占总用电负荷的1.2%；2.7、其它事业单位：包括市内交通、路灯照明用电、文艺、体育单位、国家党政机关、各种社会团体，福利事业、研究等单位，约占总用电负荷的3.1%；2.2.8、城乡居民生活用电：包括城市和乡村居民生活用电，约占总用电负荷的6.2%；3、国民经济各个时期的政策和要求的不同3.1、优先保证供电的重点负荷；3.2、一般供电的非重点负荷；3.3、可以暂时限电或停电的负荷；用电设备分类一般将用电设备按其工作性质分为以下三类：3.1、长时工作制用电设备其使用时间长或连续工作的用电设备，如多种泵类，通风机、压缩机、输运带、机床、电弧炉、电阻炉、电解设备和某些照明装置等．3.2、短时工作制用电设备其工作时间短而停歇时间相对较长的用电设备，如切削机床辅助机械的驱动电动机，启闭水闸的电动机等。

电力系统的负荷电力系统中所有用电设备消耗的功率称为电力系统的负荷。

其中把电能转换为其他能量形式（如机械能、光能、热能等），并在用电设备中真实消耗掉的功率称为有功负荷。

电动机带动风机、水泵、机床和轧钢设备等机械，完成电能转换为机械能还要消耗无功。

例如，异步电动机要带动机械，需要在其定子中产生磁场，通过电磁感应在其转子中感应出电流，使转子转动，从而带动机械运转。

这种为产生磁场所消耗的功率称为无功功率。

变压器要变换电压，也需要在其一次绕组中产生磁场，才能在二次绕组中感应出电压，同样要消耗无功功率。

因此，没有无功，电动机就转不动，变压器也不能转换电压。

无功功率和有功功率同样重要，只是因为无功完成的是电磁能量的相互转换，不直接作功，才称为“无功”的。

电力系统负荷包括有功功率和无功功率，其全部功率称为视在功率，等于电压和电流的乘积（单位千伏安）。

有功功率与视在功率的比值称为功率因数。

电动机在额定负荷下的功率因数为0．8左右，负荷越小，其值越低；普通白炽灯和电热炉，不消耗无功，功率因数等于1。

电力系统负荷随时间而不断变化，具有随机性，其变化情况用负荷曲线来表示。

通常有日负荷曲线、月负荷曲线（国外多用周负荷曲线）、年负荷曲线。

图7—2所示为年、日负荷曲线图。

年负荷曲线表示的是每月的最高负荷值。

日负荷曲线是将电力系统每日24h的负荷绘制成的曲线。

日负荷曲线中负荷曲线的最高点为日最大负荷（又称为高峰负荷），负荷曲线的最低点为最小负荷（又称为低谷负荷），它们是一天内负荷变化的两个极限值，高峰负荷与低谷负荷之差称为峰谷差。

峰谷差越大，电力调峰的难度也就越大。

根据负荷曲线可求出日平均负荷。

日平均负荷与最高负荷的百分比值，称为负荷率。

负荷率高，则设备利用率高。

最小负荷水平线以下部分称为基荷；平均负荷水平线以上的部分为峰荷；最小负荷与平均负荷之间的部分称为腰荷。

为了满足系统负荷的需要，应进行负荷预测工作，绘制不同用途的负荷曲线。

1-1什么是电力系统负荷？+电力系统用电负荷是电力系统中某一时刻所有各种用电设备，如电动机、电热、照明等消耗电力的总和。

电力系统的用电负荷加上网络中损耗的功率称为供电负荷，再加上各发电厂厂用功率总称为电力系统的发电负荷。

电力负荷是电力系统规划、设计、运行和调度的主要依据，因此，系统负荷数据资料的搜集、积累、分析和预测工作很重要。

1-2何谓基荷、峰荷、腰荷、峰谷差？基荷是日负荷曲线图(见图1)最小负荷P min以下的部分。

承担基荷的发电机组可以连续运行。

腰荷是在日负荷曲线图平均负荷P av和最小负荷P min之间的部分，它在一天内是有间断的，承担腰荷的机组一般需要间歇运行，如图1所示。

峰荷P max是日负荷曲线图平均负荷P av以上的部分，一般电网在一天内有2个或3个尖峰负荷，如图1所示。

承担峰荷的机组需要具有起停方便、能快速带上或卸掉负荷的能力。

峰谷差是日负荷图上负荷最高点P max和最低点P min的差值，近代电力系统呈现峰谷差愈来愈大的特征。

1-3什么是日负荷率、平均负荷率、最小负荷率？日负荷率是一天内的平均负荷P 与最高负荷的比率，也就是平均负荷率。

对于同样的用电量，如果日负荷率高，则所需投入运行的机组容量比较小；最高负荷与最低负荷的差额(峰谷差)必然小，多数机组可接近额定容量运行，因而可提高运行的经济性。

最小负荷率是一天内最小负荷与最大负荷的比率。

如最小负荷率的数值低，则表示电力系统的高低负荷之间差别大，也就是峰谷差大。

采用抽水蓄能这种方式来储备电网负荷低谷时的电能，到负荷高峰时发电，是一种提高电力系统运行经济性的好措施。

1-4什么是日循环、周循环？如果一个电力系统的运行规律是每天一样的，则这样的运行方式称为日循环。

也有的电力系统在一周之内每天的运行规律不相同，但每周的运行规律是相同的，则称为周循环。

现在各国都重视工作人员的周末(周六、周日)休息，所以正常工作日(周一至周五)的负荷较高，而周末的负荷较低。

简述电力系统的负荷的分类
电力系统的负荷是指在电力系统中消耗电能的设备和用电设备。

根据负荷的性质和用途，电力系统的负荷可以分为以下几类：
1. 工业负荷：主要包括工厂、矿山、制造业等行业的用电设备，如电动机、电炉、电焊机、气体放电灯等。

这类负荷大多数需要较大的电流和功率，且常常是不规则、突然变化的。

2. 商业负荷：主要包括商店、酒店、写字楼、超市等场所的用电设备，如空调、电梯、照明等。

这类负荷电流和功率较小，但是持续时间较长，较为稳定。

3. 居民负荷：主要来自于住宅区的用电设备，如灯具、电视机、冰箱、空调、洗衣机等。

这类负荷数量大、功率小、持续时间较长，是整个电力系统中最基础、最广泛的负荷。

4. 农业负荷：主要来自于农业生产的用电设备，如灌溉机、拖拉机、电动农具等。

这类负荷多为不规则、间歇性的，且大多集中在农村地区。

5. 公共负荷：主要是各种公共设施和服务的用电设备，如电车、地铁、医院、学校、政府机关等。

这类负荷规模大、功率不一，多为不规则的峰谷负荷。

了解电力系统的负荷分类有助于制定电力系统的规划和调度策略，以及合理安排用电负荷的时间和容量，保证电力系统的稳定运行。

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电力负荷及分类一、什么叫电力负荷？是指发电厂或电力系统中，在某一时刻所承担的各类用电设备消费电功率的总和，叫电力负荷。

单位：“KW”。

虽然电力负荷的标准单位为“KW”，但在实际运行工作中我们经用电流来表征负荷。

二、电力负荷分类1、按发、供、用关系分类（1）、用电负荷：用户的用电设备在某一时刻实际取用的功率的总和。

通俗来讲就是用户在某一时刻对电力系统所要求的功率。

从电力系统来讲，则是指该时刻为了满足用户用电所须具备的发电出力。

（2）、线路损失负荷：电能在输送过程中发生的功率和能量损失叫线路损失负荷。

（3）、供电负荷：用电负荷加上同一时刻的线路损失负荷称为供电负荷。

（4）、厂用负荷：发电厂厂用设备所消耗的功率称厂用负荷。

（5）、发电负荷：供电负荷加上同一时刻各发电厂的厂用负荷，构成电网的全部生产负荷，称为电网发电负荷。

2、按电力系统中负荷发生的时间对负荷分类（1）高峰负荷：是指电网或用户在一天时间内所发生的最大负荷值。

通常选一天24小时中最高的一个小时的平均负荷为最高负荷。

（2）最低负荷：是指电网或用户在一天24小时内发生的用电量最小的一点的小时平均电量。

（3）平均负荷：是指电网或用户在某一段确定时间阶段内的平均小时用电量。

4.按突然中断供电引起的损失程度分类一级负荷：是指突然中断供电将会造成人身伤亡或会引起周围环境严重污染的；将会造成经济上的巨大损失的；将会造成社会秩序严重混乱或在政治上产生严重影响的。

二级负荷：是指突然中断供电会造成经济上较大损失的；将会造成社会秩序混乱或政治上产生较大影响的。

三级负荷：是指不属于上述一类和二类负荷的其他负荷。

用电负荷的这种分类方法，其主要目的是为确定供电工程设计和建设标准，保证使建成投入运行的供电工程的供电可靠性能满足生产或安全、社会安定的需要。

一、按用电的部门属性来划分：1、工业用电。

其特点是用电量大，用电比较稳定，一般冶炼工业的用电量大，而且负荷稳定，负荷率高，一般在0.95以上；而机械制造行业和食品加工业的用电量就小些，且负荷率也较低，一般在0.70以下。

第一章1.发电机把机械能转化成电能，用电设备把电能转化成机械能，由这些产生，变换，传送，分配，消耗电能的电气设备（发电机，变压器，电力线路及各种用电设备）联系在一起组成统一的整体就是电力系统。

在电力系统的基础上又加上动力设备，统称为动力系统。

2.电力网是指电力系统中除去发电机和用电设备外的部分动力系统是指电力系统和发电厂动力部分总和。

3.电力系统和电力网的区别：电力网指电力系统中除去发电机和用电设备外的部分，动力系统指电力系统和发电厂动力部分的总和。

所以，电力网是电力系统的一个组成部分，而电力系统又是动力系统的一个组成部分。

4.电力网络——电力系统——动力系统5.电厂的类型：火力发电厂，水力发电厂，核能发电厂，其他能源发电（太阳能，风力，潮汐发电）核心任务：把不同种类的一次能源转换成电能。

6.火电厂可以分为凝汽式火电厂和热电厂二大类，凝汽工火电厂是单一生产电能的火电厂；而热电厂即能产生电能，又向热用户提供电能。

7.为什么采用高压远距离输电：因为电流在导线中流过，将造成电压降落，功率损耗和电能损耗。

电压降落与导线中通过的电流成正比，功率损耗和电能损耗与电流的平方成正比，为提高运行的经济性，在输送功率不变的情况下，提高电压可以减小电流，不仅可以降低电压降落和电能损耗，还可以选择较细的导线，以节约电网的建设投资。

8.电能的传输方式：交流传输和直流传输。

9.电力变压器的主要作用除了升高或降低电压之外，还能起到将不同电压等级的电网相连。

10.变压器分类：1）按相数分类：单相式、三相式2）按每相绕组数分类：双绕组变压器和三绕组变压器3）按线圈的耦合方式分类：普通变压器和自耦变压器11.电能的传输是在输电线路上进行的，输电线路按结构分为架空线路和电缆线路。

架空线路元件组成：①导线和避雷线导线作用是传输电能，避雷线的作用是将电流引入大地，保护电力线路免受雷击②杆塔作用是用来支持导线和避雷线，并使导线和导线之间，导线与杆塔之间，导线和避雷器之间以及导线与大地之间保持一定的安全距离。

电力系统的负荷类型
依据中断供电后，在政治上和经济上造成的损失和影响程度的不同，一般可分为三类负荷。

1.一类负荷。

1)具有重大政治和经济意义的用电为重要电力负荷，中断供电后将会造成人民生活秩序发生混乱。

例如：交通枢纽、广播电台、电视台、重要宾馆、常常用于国际活动或有大量人员集中的公共场所等。

2)中断供电后将会造成人身死亡的重要电力负荷。

例如：医院、煤矿等单位。

3)中断供电后将会在政治上或经济上造成重大损失的重要电力负荷，包括重大设备损坏、重大产品报废、或用重要原料生产的产品的大量报废、连续生产过程被打乱后长时间不能恢复等状况。

例如：炼钢、化工等部门。

2.二类负荷。

1)中断供电后将使政治上或经济上造成较大损失，人民生活秩序受到较大影响的电力负荷。

例如：主设备损坏、大量产品报废、连续生产过程被打乱后较长时间不能恢复、重点企业大量减产等状况。

2)中断供电后将会影响重要用电单位正常工作的电力负荷。

例如：交通枢纽、通讯枢纽、大型电影院、大型体育馆、大型商场、有大量人员集中的公共场所等。

3.三类负荷。

不属于一类和二类负荷的一般电力负荷。

《电力系统分析》复习资料（一）一、填空题1. 衡量电能质量的技术指标是________、________和________。

2．我国110KV及以上系统，中性点采用的接地方式是________。

3．电力系统潮流计算采用的数学模型是_________。

4. 短路电流最大可能的瞬时值称为________。

5. 衡量电能质量好坏的指标是电压、_________和_________。

6. 简单故障是指电力系统的某处发生一种故障的情况，简单不对称故障包括________、________、________、________、________。

7. 电力系统潮流计算时，平衡节点的待求量是发电机的_______和_______。

8. 电力系统的潮流分布一般用各节点的电压和______表示。

二、判断题1、电力系统的暂态过程是指系统参数变化后，系统从原来的运行状态向新的稳定运行状态过渡的过程。

（）2、短路瞬间任何闭合回路的磁链保持不变。

（）3、只要三相电流不对称，电流中就一定包含有零序分量。

（）4、中性点不接地系统发生接地故障时，由于没有零序电流的通道，所以没有零序电流存在，也没有零序电压存在。

（）5、电力系统中性点运行方式对电力系统的正序等值电路和负序等值电路没有影响。

（）6、电力系统的零序等效阻抗越大，接地短路时短路点的零序电压越高。

（）7、分析电力系统机电暂态过程时不考虑发电机内部的电磁暂态过程。

（）8、减小发电机电抗是缩短“电气距离”，提高同步发电机并列运行稳定性最为经济有效的技术措施。

（）9、将电力系统稳定性问题分为静态稳定性和暂态稳定性只是为了分析计算的需要。

（）10、架空输电线路采用分裂导线主要是为了改善和提高电力系统运行的稳定性。

（）11.供电中断将造成产品大量报废的用户的用电设备属于二级负荷。

（）12.发电厂升压变压器低压绕组的额定电压应等于发电机的额定电压。

（）13.电力系统潮流计算中，必须设置，并且只设置一个平衡节点。