第一章电力系统基本概念(李庚银新教材)

第一章电力系统基础知识继电保护、自动装置对电力系统起到保护和安全控制的作用，因此首先应明确所要保护和控制对象的相关情况，涉及的内容包括：电力系统的构成，电力系统中性点接地方式及其特点，电力系统短路电流计算及其相关概念。

这是学习继电保护、自动装置等本书内容的基础。

>>第一节电力系统基本概念一、电力系统构成电力系统是由发电厂、变电站(所)、送电线路、配电线路、电力用户组成的整体。

其中，联系发电厂与用户的中间环节称为电力网，主要由送电线路、变电所、配电所和配电线路组成，如图1-1中的虚框所示。

电力系统和动力设备组成了动力系统，动力设备包括锅炉、汽轮机、水轮机等。

在电力系统中，各种电气设备多是三相的，且三相系统基本上呈现或设计为对称形式，所以可以将三相电力系统用单相图表述。

动力系统、电力系统及电力网之间的关系示意图如图1-l所示。

图1-1 动力系统、电力系统及电力网示意图需要指出的是，为了保证电力系统一次电力设施的正常运行，还需要配置继电保护、自动装置、计量装置、通信和电网调度自动化设施等。

电力系统主要组成部分和电气设备的作用如下。

(1)发电厂。

发电厂是把各种天然能源转换成电能的工厂。

天然能源也称为一次能源，例如煤炭、石油、天然气、水力、风力、太阳能等，根据发电厂使用的一次能源不同，发电厂分为火力发电厂(一次能源为煤炭、石油或天然气)、水力发屯厂、风力发电厂等。

(2)变电站(所)。

变电站是电力系统中联系发电厂与用户的中间环节，具有汇集电能和分配电能、变换电压和交换功率等功能，是一个装有多种电气设备的场所。

根据在电力系统中所起的作用，可分为升压变电站和降压变电站；根据设备安装位置，可分为户外变电站、户内变电站、半户外变电站和地下变电站。

变电站内一次电气设备主要有变压器、断路器、隔离开关、避雷器、电流互感器、电压互感器、高压熔断器、负荷开关等。

变电站内还配备有继电保护和自动装置、测量仪表、自动控制系统及远动通信装置等。

第一篇 电力系统的基础知识
要对电力系统进行分析，首先必须掌握电力系统的基础知识，然后进行电力系统的基本计算和对电 力系统的运行进行分析。
本篇内容由两章组成：第一章介绍电力系统的基本概念，第二章介绍电力系统各元件的特性和等值 电路。
本篇是电力系统分析的基础，应认真掌握，否则将会给后续内容的学习带来困难。虽然其中不少内 容在先修课程中学习过，但此处往往既是复习，又是深化和提高，同时应注意其在电力系统中的特点。
表１－２ 我国制定的 1kＶ以上的标准额定电压 单位：kＶ
用电设备额定线电压
3 6 10 － 35 110 220 330 500
交流发电机额定线电压
3.15 6.3 10.5 15.75 ―
― ― ―
变压器额定线电压
一次绕组 3 及 3.15 6 及 6.3 10 及 10.5
15.75 35 110 220 330 500
图 1—1 动力系统、电力系统和电力网示意图
表 1—1 动力系统、电力系统和电力网之间的关系
⎧
⎧锅炉
汽轮机 （火(火电电厂）厂)
⎪⎪动力部分⎪⎨水库
水轮机 （水(水电电厂）厂)
⎪ ⎪
⎪⎩核反应堆 汽轮机 （核(核电厂电）厂)
⎪
⎧发电机
动力系统⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎨电力系统⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨电负力荷网⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧配 输电 电网 网⎩⎨⎧⎩⎨⎧降配 输 升压电 电 压变网 线 变压路 压器器
３、经济：电能生产的规模很大，如我国现在的年发电量达数万亿千瓦时，因此提高电能生产的经 济性具有十分重要的意义。这包括尽量降低每千瓦时电所消耗的能源（即设法降低煤耗率、水耗率、厂 用电率等）、尽量降低传输和分配过程中的损耗（其指标为网损率，定义为整个电力网传输过程中损耗

❖ 发电机通常接于线路始端，因此发电机的额定 电压为线路额定电压的1.05倍
❖
❖ UGN ＝UN（1＋5％）
2、变压器的额定电压
❖ 变压器一次侧额定电压取等同于电力系统的额 定电压。
❖ 对于直接和发电机相联的变压器，其一次侧额 定电压等于发电机的额定电压即： U1N＝UGN ＝UN（1＋5％）
❖ 二次侧额定电压取比线路额定电压高5% ，又因 变压器二次侧额定电压规定为空载时的电压， 而额定负荷下变压器内部电压降落约为5%。为 使正常时变压器二次侧电压较线路额定电压高 5%，变压器二次侧额定电压取比线 路额定电压 高10%。
❖ 我国国家规定的标准电压等级：
❖ 220、380V；3、6、10、35、（60）、110、 （154）、220、330、500、750和1000KV
为了保证设备在偏离其额定电压允许值的范围内工 作，在同一个电力系统的额定电压下，电气设备的额定 电压值是不相同的。
1、线路、发电机的额定电压
❖ 用电设备容许的电压偏移一般为±5%，沿线 电压降落一般为10%，因而要求线路始端电压 为额定值的1.05倍，并使末端电压不低于额定 值的0.95倍。
电力系统的基本参量
❖ （1） ❖ （2） ❖ （3） ❖ （4） ❖ （5）
总装机容量 年发电量 最大负荷 额定频率 最高电压等级
❖ 总装机容量——电力系统中实际安装的发电机 组额定有功功率的总和。
❖ 年发电量——所有发电机组全年实际发出电能 的总和。
❖ 最大负荷——一般在规定时间内，电力系统总 有功功率负荷的最大值。
第一章 绪论
1、电力系统的基本概念 2、电能的质量指标 3、电力系统的电压等级 4、电力系统中性点接地 5、电力系统发展概况及前景

中性点不接地或经消弧线圈接地方式：当 发生单相接地故障时，线电压不变，而非 故障相对地电压升高到原来相电压的√3倍 ，供电不中断，可靠性高。 我们国家的10KV和35KV系统，都采用中 性点不接地或经消弧线圈接地，以小电流 接地方式运行。 消弧线圈的作用：用来补偿线路在发生接 地时的电容电流，降低非故障相的对地电 压。
电力系统简介
电气课件 冯百晨
1、电力系统基本概念
电力网络——是由变压器、电力线路等变换、输送 、分配电能设备所组成的部分。 电力系统——是由发电厂、变电所、输电线、配电 系统及负荷组成的。是现代社会中最重要、最庞杂 的工程系统之一。 动力系统——在电力系统的基础上，把发电厂的动 力部分（例如火力发电厂的锅炉、汽轮机和水力发 电厂的水库、水轮机以及核动力发电厂的反应堆等 ）包含在内的系统。
电力系统基本概念
总装机容量——指该系统中实际安装的发电机组额定 有功功率的总和，单位千瓦（KW）、兆瓦（MW）。 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，单位千瓦时（KWh）、兆瓦时（MWh） 。 最大负荷——指规定时间内，电力系统总有功功率负 荷的最大值，单位千瓦（KW）、兆瓦（MW）。 额定频率——按国家标准规定，我国所有交流电力系 统的额定功率为50Hz。 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。
电网接线举例（皖北电网）
2、电力系统的潮流
潮流：指正常情况下电网各处（各节点）电 压（包括幅值与相角）、有功功率、无功功 率及电流等的分布。 潮流计算：是电力系统分析中的一种最基本 的计算，指给定电网中一些参数、已知值和 未知值中假设的初始值，通过重复迭代，最 终求出潮流分布及损耗的精确值，常用方法 有牛顿-拉夫逊很大程度上影响调度范围内 的有关技术规则、技术标准乃至相关设备选型与 投资方向，另一方面对于调度范围内（通常还包 括下级调度）行使技术监督职能。 7、交易职能 调度部门是电力交易过程中重要的一环。一方面 ，电网调度（交易）机构承担着合同分解实施的 职责，任何电力合同只有被分解纳入方式安排并 执行相关操作之后才真正实施；一方面，电网调 度（交易）机构还承担着实际结算的职责，任何 事前的电力合同通常都可能与实际执行结果有一 定差异。