电力系统分析(孙宏斌)第一章电力系统概述(第一讲)

电力系统分析第1章讲稿课次一：基本要求：了解各种接线方式的特点，理解对电力系统运行的基本要求，掌握电力系统的基本概念。

教学的重点：架空线路的导线和换位，电力系统的额定电压等级。

第1章电力系统的基本概念1.1 电力系统的组成和特点1.1.1 电力系统的组成一次能源——随自然界演化生产的动力资源二次能源——电能，由一次能源转换而，电力系统：把这些生产、输送、分配和消费电能的各种电气设备连接在一起而组成的整体称为电力系统，它包括从发电、变电、输电、配电直到用电这样一个全过程。

动力系统：电力系统加上发电厂的动力部分。

电力网：电力系统中输送和分配电能的部分，它包括升、降压变压器和各种电压的输电线路。

1.1.2 电力系统运行应满足的基本要求1．电力系统的特点（1）电能的生产与消费具有同时性(2) 电能与国民经济各部门和人民日常生活关系密切（3）电力系统的过渡过程非常短暂2．对电力系统运行的要求（1）保证安全可靠地供电（2）保证良好的电能质量（3）保证电力系统运行的经济性1.2 电力系统的电压等级和规定1.2.1 电力系统的额定电压表1.1电力系统的额定电压（单位：KV）1．电力线路：额定电压和用电设备的额定电压相等，这一电压称为网络的额定电压，2．发电机：额定电压比网络的额定电压高5％。

3．变压器一次侧：与网络额定电压相等，但直接与发电机联接时，其额定电压应等于发电机额定电压。

二次侧：应比网络额定电压高10％，只有内阻抗小于7.5％的小型变压器和供电距离很短的变压器，才比网络额定电压高5%。

例题1.1 电力系统接线图如图1.2所示，图中标明了各级电力线路的额定电压。

试求发电机和变压器绕组的额定电压。

解：发电机G的额定电压为10.5KV。

T低压侧额定电压为10.5KV，高压侧额定电压为242KV；变压器:1T高压侧额定电压为220KV，中压侧额定电压为121KV ，变压器:2低压侧额定电压为38.5KV；T高压侧额定电压为110KV，低压侧额定电压为11KV；变压器:3T高压侧额定电压为35KV，低压侧额定电压为6.6KV；变压器:4T高压侧额定电压为10.5KV，低压侧额定电压为3.15KV。

电力系统稳态分析合肥工业大学电气与自动化工程学院12参考书目电力系统稳态分析电力系统稳态分析（（陈珩编） 电力系统分析电力系统分析（（上下册上下册）（）（）（何仰赞何仰赞编）电力系统分析电力系统分析（（韩祯祥编）电力系统分析电力系统分析（（纪建伟编）31电力系统的基本概念1.1 电力系统概述1、电力系统的形成和发展18201820年奥斯特证实年奥斯特证实了电流的磁效应18311831年法拉第发现了电磁感应定律年法拉第发现了电磁感应定律，促进电动机和发电机的发明18821882年实现了较高电压年实现了较高电压的直流输电的直流输电，，但远距离、大功率传输困难18851885年实现了单相交流输年实现了单相交流输电，18891889年发明了三相异年发明了三相异步电动机步电动机、、三相变压器18911891年建立了年建立了最早的三相交流输电系统输电技术发展的初期初期::减少线路损耗损耗，，提高电压解决交流输电同步发电机并联运行的稳定性问题定性问题，，直流输电又得到应用直流输电又得到应用±±800kV，距离距离1000km 1000km 1000km以上以上以上，，容量容量3000MW 3000MW针式绝缘子使电压提高到针式绝缘子使电压提高到80kV 80kV19061906年悬式绝缘子使电压提高到年悬式绝缘子使电压提高到年悬式绝缘子使电压提高到110110110～～120kV 2020世纪世纪世纪202020年代采用均压环电压可做到年代采用均压环电压可做到年代采用均压环电压可做到220kV 220kV 2、近代电力系统42、近代电力系统3、电力系统的基本参量和结线图（1）系统装机容量系统装机容量（（发电机额定有功功率总和发电机额定有功功率总和，，kW 、MW 、GW ）（2）系统年发电量系统年发电量（（发电机全年发电量总和发电机全年发电量总和，，MWh 、GWh 、TWh ）（5）最高电压等级最高电压等级（（电力线路的最高额定电压电力线路的最高额定电压，，kV ）（3）最大负荷最大负荷（（一段时间内有功负荷最大值一段时间内有功负荷最大值，，kW 、MW 、GW ）（6）年用电量年用电量（（所有用户全年所用电量总和所有用户全年所用电量总和，，MWh ）（4）额定频率额定频率（（交流工频交流工频：：50Hz ）（7）地理结线图地理结线图、、电气结线图能量变换能量变换、、传输传输、、分配和使用的一次系统分配和使用的一次系统。

电力系统稳态分析Analysis of Steady State Power Systems主讲教师：孙宏斌办公室：西主楼3区107，电话：62783086辅导教师：汤磊办公室：西主楼3区118，电话：62781462 一九九九年九月~二零零零年一月●绪论电力系统分析（Electric Power Systems Analysis）三大计算：✓电力系统稳态分析✓电力系统故障分析✓电力系统稳定性分析课程特点：✓专业课与基础课区别✓应用背景：实践->理论->实践✓计算多、题多✓工程性强、针对性强、经验性强课程要求：（教学大纲）概念Concept 分析Analysis计算Calculation 能力Ability课程形式：✓课堂授课与自学结合✓课堂练习与考察✓上机实验环节（安排）✓作业、每章报告、创新、面试——→部分免试✓答疑（安排）、考试参考书目：《电力系统稳态分析》、《电力系统》、《电力系统分析》“Elements of Power System Analysis”W.D.Stevenson (美) “Electric Power Systems”B.M.Weedy (英)“Power Systems Analysis”A.R.Bergen (美)“Electric Energy Systems Theory”O.Elgerd (美)第一章电力系统的基本概念●什么是电力系统?●电能是怎样生产的?●电力系统有什么特点?●我国电力系统的现状是怎样的?1. 电力系统与电能的生产1.1 电力系统及其组成：系统✓定义：由相互作用、依赖的若干部分组成的具有特定功能的有机整体，它又从属于一个更大的系统。

✓特点：人工组成或改造的；可分成子系统，多变量；关系复杂；有组织、有共同目标。

电力系统：完成电能生产、输送、分配、消费的统一整体电力系统组成✓一次系统（高电压，本课程研究的内容）✧发电机：一次能源转换成二次能源(电能)，火/水/核/风/太阳/地热✧输电线路：输送电能。

第一章电力系统概述(Introduction to Power Systems)（第二讲）（回顾）1问题1、电能是如何传输的？2、电力系统为何用功率作为变量?3、交流电路的功率和复功率如何引入?4、什么是电力系统负荷和负荷曲线?5、典型负荷曲线有哪些？有何用途？2一、电力网有哪些主要设备？除去发电机与负荷究高压输电网，配电网看成负荷一部分。

主要设备：输电线路、变电站设备（变压器、开关、母线等）。

超高压架空电力线路电力变压器带有开关发电机变压器开关输电线路二、电力网络是如何接线的？对保证供电的接线图：两种类型电气接线：电力设备间电气联接关系地理接线：发电厂、变电所间相对地理位置及其联接路径接线方式（与计算机网络类似），综合考虑：供电可靠、电压合格、运行灵活、操作安全、费用经济等因素。

开式闭式地理接线图发电厂变电站开式接线（从放射式(a)(d)闭式接线（环式（单电源）一些实际电力网英国电网东京电网远距离大容量输电为何要采用高电压进行？!10三、电力网为何要采用高电压？ 远距离大容量容量：S=U*I压降：∆损耗：P高电压→高考虑绝缘，压到110-750kV高压线远距离输电，大负荷6-110kV线路电压500低压配电1035110(部分输电)高中压配电220 750输电电压等级(kV)四、为何要确定额定电压?标准化：导致互联困难最佳的技术经济性能电压下进行优化设计、制造和使用。

需要确定的额定电压：线路（即：电网、用电设备）发电机变压器(五、如何确定额定电压?(0.95U N11.1U N1U N1U NU N11次侧1.05U N0.951.05U N2(1.1)U N21次U N1升压变1次侧接线路如何确定额定电压?线路（电网）发电机额定电压升压变压器一次侧二次侧降压变压器一次侧二次侧如何确定额定电压?用电设备（线路、电网)(kV)61035110220330500750六、高压直流输电（变压器三相交流整流装置送电端直流输电的优点？适用于大系统互联运行，无需同频率，本身不存在稳定问题。