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第1章 电力系统概述 杨以涵

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接地电感

接地电感
返
§3-1-2 保证系统频率稳定的重要性
频率变化对用电设备的影响
工业中大量使用异步电动机，其转速和 输出功率均与频率有关。频率变化时，电动 机的转速和输出功率也随之变化，因而严重 影响电动机所拖动机械设备的正常工作和产 品质量。另外，广泛应用的各种电子设备， 当频率变化时，它们的精度会受到影响。
返
§2-2-2 电能质量指标☞频率
电力系统供电的额定（标准）频率为50HZ。
返
§2-2-3 电能质量指标☞波形
电力系统供电电压/电流的波形应为正弦波， 谐波成分不应超过规定值。
随着功率变换装置容量的不断增大，使用数 量的迅速上升和控制方式的多样化，谐波问 题已成为电气环境的一大公害，由其造成的 谐波污染日益严重，对电力系统的安全、稳 定、经济运行造成极大影响。
返
有功负荷的变化规律和频率调整方法
从 系 负 变 变 化 1种 生0为调第称系化间频统幅活统 荷 化 化 变S电~准三 速 二 为 统 实 率实 可 规 周 化计 度 规3针力m种 器 种 二 调 现 稳则际以律期的学较律i对系n：进负次度有定分的大、负分都较原）负统配对行荷调部功。荷解不短因角、气；荷的第调变整门负负的为同（主度 变 候第的负一 整 化 。 预 荷荷来 化 变长 三 。 一 要三变荷，种 ， ， 对 先 的期 种 第 般 和看 周 化种化时负 称 由 第 编 经在研 不 一 为 社， 期 有变规刻荷 为 发 三 制 济各又 较 关究 同 种 会1化律都0发变 频 电 种 日 分、 的 成 的有 长 。S缓，在以化 率 机 负 负 配电观 成 分 作一 （慢相随下， 的 组 荷 荷 ，厂定 一测 分 的 息、应机）和由 一 的 变 曲 来表，变制规 般持的的；发 次 调 化 线 保各明每化度律为续频变第电调频，，证发，种幅、可变率化二机整器由按系电系成度人循动调，种组。调电最统机统分很们。，整但变的对整力优的组的的小的对这分，、

第一章电力系统概述

第一章电力系统概述
➢ 大接地电流：
中性点直接接地 中性点经电阻接地
如何确定电力系统中性点接地方式 ？
应从供电可靠性、内过电压、对通信线路的干扰、继电保 护以及确保人身安全诸方面综合考虑。
1－4 电力系统的结线方式和电压等级
三、电力系统中性点的运行方式
1、中性点直接接地 特点：
k(1) A
B
负
➢ 供电可靠性不如电力系统中性点不接
谐波：负荷
谐波
1－3电力系统运行应满足的基本要求
➢负荷（一级 二级 三级）
一级负荷：对这一级负荷中断供电，将造成人 身事故，经济严重损失，人民生活发生混乱。 二级负荷：对这一级负荷中断供电，将造成大 量减产，人民生活受影响。
三级负荷：所有不属于一、二级的负荷。
1－3电力系统运行应满足的基本要求
经济
1－1 电力系统概述 1－2 我国电力工业和电力系统简介 1－3 对电力系统运行的基本要求 1－4 结线方式和电压等级 1－5 课程的主要内容
第一章 电力系统的基本概念 重点及难点：
重点： 1、电力系统的基本概念 2、电力系统的基本要求 3、电能质量 4、结线方式 5、电压等级
难点： 1、电能质量 2、电压等级
适用范围：二级负荷
1－4 电力系统的结线方式和电压等级
有
备
用
结
环行网络
双端供电
线 包括双回路放射式、干线式和链式网络
优点：供电可靠性和电压质量高
缺点：不经济
适用范围：电压等级较高或重要的负荷
1－4 电力系统的结线方式和电压等级
二、电压等级及其适用范围
1、电力系统的额定电压等级
电压等级的选择
U1
S = √3U2I
1－1 电力系统概述

1电力系统基本概念讲解

1电力系统基本概念讲解

优点: 1、电能易于转换成其它形式的能量 (光能、热 能、机械能、化学能）,使用便利 2 、电能便于生产、输送、分配、使用和易于 控制。电能经过高压输电线路 , 还可以输送很 远的距离, 供给远方的用户, 输送与分配经济 3 、自然界中具有丰富的电力资源，如煤、石 油、天然气、水力、原子能、太阳能、风能等 4 、另外 , 许多生产部门利用电进行控制 , 更 容易实现自动化, 提高产品质量和经济效益。

先修课程：电路、电机学 后继课程：电力系统分析、继电保护、建筑供配电
关于教材：
杨淑英主编，电力系统概论，中国电力出版社， 2003.7
相关参考书：
杨以涵 电力系统基础 中国电力出版社 1986 尹克宁 电力工程 中国电力出版社 2005 陈慈萱 电气工程基础 中国电力出版社 2003 王锡凡 现代电力系统分析 科学出版社 第一章：电力系统的基本概念 /6
电力系统的概述 电力系统运行的特点和要求 电力系统的负荷 电力系统的接线方式和额定电压 电力线路的结构 发电厂和变电站的电气主接线 高压电器设备
第二章：电力系统各元件的参数及等值网络 /4
输电线路的电气参数及等值电路 变压器参数及等值电路
教学计划
坝后式单独筑坝，坝身高，水位也高，厂房建在坝后， 不承受水压，如图 1—2 所示。坝后式在我国应用较多， 如三门峡、刘家峡、白山、丹江口等水电厂均属此类。
图1—2 堤坝式水电厂示意图
河床式水电厂适用于河床平缓地区，由于落 差小，将厂房和坝建在一起，构成拦河建筑物 的一个组成部分。葛洲坝水电厂、西津电厂属 于这一类。
在河流上游，当河床坡度较大时，宜于修 建隧洞和渠道以获取最大落差，而不建坝 或只建低坝，利用这种方式建造的水电厂 称为引水式水电厂。 根据河流特点也可建造兼有堤坝式和引水 式两种特点的水电厂，称为混合式水电厂。

1第一章 电力系统概述

1第一章 电力系统概述

当光线照射太阳能电池表 面时，一部分光子被硅材 料吸收；光子的能量传递 给了硅原子，使电子发生 了越迁，成为自由电子在 P－N结两侧集聚形成了电 位差，当外部接通电路时， 在该电压的作用下，将会 有电流流过外部电路产生 一定的输出功率。这个过 程的实质是：光子能量转 换成电能的过程
地热电厂
核反应堆的分类
– 轻水堆：包括压水堆和沸水堆 – 重水堆 – 石墨堆 – 快中子增值堆
如果不允许水在堆内沸腾，称为压水堆。 这种反应堆的内部压力较高，一般在 15Mpa以上，冷却剂水的出口温度低于相 应压力下的饱和温度，因此水不会沸腾。
由于水的慢化能力和载热能力都好，所以 压水堆结构紧凑、堆芯体积小、功率密度 大、安全性能好、造价低、建设周期短。
我国的水能资源
– 我国是一个水能资源非常丰富的国家，其中 可开发的资源为3.8亿千瓦，占世界可开发 水能总量的16.7%，居世界第一。
– 我国的水能资源在地区上分布很不均匀，西 南地区的水能资源十分丰富，占全国水能资 源的三分之二，华北地区的水能资源只占全 国的1.2%。
水电站的分类
– 堤坝式：坝后式与河床式 – 引水式：无压引水与有压引水 – 混合式
如果允许冷却剂水在堆内沸腾，直接产生 蒸汽，称为沸水堆。这种反应堆内压力为 7.0~8.0Mpa左右，省去了压水堆中易出事 故的蒸汽发生器 。
沸水堆功率密度比压水堆小，堆芯和压力 壳的体积比压水堆大，汽轮机会直接受到 放射性污染，需要一系列防护措施，检修 时需要停堆时间长，困难也较大 。
重水堆是以加压的重水作为慢化剂，其冷 却剂可用重水或轻水。所谓重水（D2O） 是指用氢的同位素氘合成的水 。
由于重水对中子的慢化能力强，因此重水 堆可以采用天然铀（0.7%的铀-235）作燃 料，这对于天然铀资源丰富但缺乏铀浓缩 能力的国家具有较大的吸引力 。

电力系统概述发电系统与发电原理

电力系统概述发电系统与发电原理

90
80
P / Pmax (100%)
70
60
50
40
30
20
10
4 8 12 16 20 24
0
钢铁工业负荷
时间（h)
4 8 12 16 20 24 食品工业负荷 时间（h)
100
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P / Pmax (100%)
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0
时间（h)
4 8 12 16 20 24
（允许短时停电） 造成大量减产、交通停顿、 生活受到影响（工厂等）。
三级负荷：其他负荷
电力负荷的特征描述——负荷曲线
• 系统负荷的特征： 时变性、随机性、规律性（可预测性）
• 定义 指某一段时间内负荷随时间变化的曲线
P=p(t); Q=q(t). • 分类
时间尺度：日负荷曲线、年负荷曲线 空间尺度：用户负荷曲线、电力线路的负荷 曲线、变电站的负荷曲线、发电机的负荷曲 线、整个电力系统的负荷曲线
时间（h)
农村加工业负荷
市政、商业和生活用电负荷
常用的负荷曲线
• 日有功负荷曲线
系统日有功负 荷曲线 ——反映一天当 中系统内所有用 电设备的有功负 荷之和随时间变 化的曲线。
作用：安排调度计划
东北电网某日日负荷曲线
常用的负荷曲线
• 年最大负荷曲线 横坐标（时间） ：月 纵坐标（负荷） ：月内最大负荷
负荷的分类
• 物理性能分类 有功负荷 无功负荷
负荷的分类
• 用户性质分类 工业负荷：量大，比较稳定 农业负荷：季节性强，负荷密度小，功率 因数低，负荷的结构变化大。 商业负荷：很强的时间性，电网峰荷的主 要组成部分。 居民用电负荷：负荷变化大，负荷同时率 高，负荷功率因数低。

第一章电力系统概述讲解

第一章电力系统概述讲解
主要由水轮机室、导水机构、转轮和泄水 机构四大部分组成。
24
（1）水轮机室 是引水机构，常称蜗壳，其作用是将引水
管来的水流沿圆周方向均匀导向转轮。
图1－7 蜗壳外形图
25
• （2）ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ水机构
导水机构的作用是使水流沿着有利的 方向进入水轮机的转轮。
调整导叶的开度，调节进入转轮的流 量，从而改变水轮机的输出功率。导水机 构关闭导叶，可使水轮机停止运行。
kW,占我国发电装机总容量的 73.7 %。
•
火电厂按使用燃料的不同可分为燃煤、燃油和燃
气等几类电厂。我国的煤炭资源比较丰富，燃煤火电
厂是我国目前电能生产的主要方式。
30
火电厂生产过程 火电厂按照原动机不同可分为汽轮机电厂、燃气轮
机电厂、蒸汽—燃气轮机联合循环电厂。但从能量转换 观点分析，其基本过程都是：燃料的化学能→热能→机 械能→电能。
（稳定性分析）
暂态
2
• 重点： • 三大计算 1、标幺值计算 2、稳态计算：潮流；调频、调压 3、暂态计算：故障；稳定性
3
第一章 电力系统概述
第一节 电力系统中能源的构成 第二节 电力系统的形成 第三节 电力系统的负荷 第四节 电力系统运行的特点及要求 第五节 电力系统的电压等级和规定 第六节 我国电力工业的发展
•
锅炉将燃料的化学能转化为蒸汽热能，蒸汽机将
蒸汽热能转化为机械能，发电机将机械能转化为电能。
（如图1—5所示）。
•
火电厂的实际生产过程要复杂得多，还需要很多
辅助系统以维持其正常生产，如输煤系统、除灰系统，
供水系统、水处理系统等。
31
图1－5 凝汽式火力发电厂生产系统组合示意图

第1章 电力系统简介

第1章 电力系统简介

对它中断供电将造成大量减 产，将使人民生活受到影响 等
不属于第一级、第二级 负荷之外的负荷，如工 厂的附属车间、城镇和 农村等 三级负荷为不重要的一 般负荷，因此它对供电 电源无特殊要求
供电电源的 要求
由两回路供电，供电变压器也应 有两台（这两台变压器不一定在 同一变电所）。在其中一回路或 一台变压器发生常见故障时，二 级负荷应不致中断供电，或中断 后能迅速恢复供电。只有当负荷 较小或者当地供电条件困难时， 二级负荷可由一回路6kV及以上的 专用架空线路供电。这是考虑架 空线路发生故障时，较电缆线路 发生故障时易于发现且易于检查 和修复。当采用电缆线路时，必 须采用两根电缆并列供电，每根 电缆应能承受全部二级负荷。
4.电力变压器的额定电压


（1）电力变压器一次绕组的额定 电压分两种情况：①当变压器直接 与发电机相联时，如图1-6中的变压 器Tl，其一次绕组额定电压应与发 电机额定电压相同，即高于同级电 网额定电压5%。 ②当变压器不与发电机相联而是连 接在线路上时，如图1-6中的变压器 T2，则可看作是线路的用电设备， 因此其一次绕组额定电压应与电网 额定电压相同。
频率的调整，主要依靠发电厂来调节发电机的转速。一般交流电力设 备的额定频率为50Hz（工频）。按电力工业部1996年发布的《供电营 业规则》规定：在电力系统正常情况下，工频的频率偏差一般不得超 过±0.5Hz。如果电力系统容量达到3000MW或以上时，频率偏差则不 得超过±0.2Hz。在电力系统非正常状况下，频率偏差不应超过±1Hz。
水轮机 水流位能 机械能 发电机 电能
水力发电厂
堤坝式水力发电厂 （或称坝式）
引水式水力发电
混合式水力发电厂
1.2电力系统的基本知识

《电力系统课件》课件

《电力系统课件》课件
3 电力技术发展趋势
展望电力技术的发展方向，如可再生能源和能源存储技术。
结尾
总结
总结电力系统课件的关键内容， 强调重点和要点。
发展前景分析
分析电力系统的未来发展趋势 和前景，展望行业的新机遇。
问题讨论
引入一些问题以激发学习者的 思考和互动，促进更深入的讨 论。
第三章 电力系统的运行管理
1
电网调度与控制
探讨如何调度和控制电力系统以确保能源供应的平衡和稳定。
2
停电维护与恢复
介绍停电维护的流程和恢复电力供应的策略，以应对紧急情况。
3
电能质量控制
讨论如何确保电能质量符合相关标准，提高供电的可靠性和稳定性。
第四章 电力系统的安全与保障
安全工作的重要性
强调电力系统安全工作的重 要性，保障人身和设备的安 全。
《电力系统课件》PPT课 件
欢迎来到《电力系统课件》PPT课件！本课程将介绍电力系统的概述、基本结 构、运行管理、安全保障、发展趋势等内容。让我们一起探索电力系统的奥 秘吧！
第一章 电力系统概述
电力系统的定义
介绍电力系统的概念和定义， 帮助理解其作用和重要性。
电力系统的组成
概括电力系统由哪些部分组 成，包括发电站、输电线路 和变电站等。
安全管理制度
介绍电力系统中采取的安全 管理制度，确保操作的规范 和安全。
事故应急处理
讨论电力系统发生事故时的 应急处理措施和流程。
第五章 电力系统的发展趋势
1 智能电网
探。
2 电力市场化改革
介绍电力市场化改革的动态和前景，推动电力行业的发展和竞争。
电力系统的演化历程
回顾电力系统的发展历程， 展示其技术和规模的进步。

第1章电力系统

第1章电力系统

35KV用于大城市或大工企业内部的网络，并广泛用于农村网络；
第一章 电力系统概述和基本概念
变压器的高压绕组常设计有分接头，如：抽头变比 为5％，2.5%, 0％，－2.5％, -5%, 指相对于该侧 绕组额定电压UN的偏移百分数。
例：对于一台10KV 220KV的升压变，其额定变比为： 10.5/242 KV，设有5级高压侧抽头，则每一抽头的实际额 定电压分别为: +5%: 242×1.05KV=254.1KV +2.5％ 242×1.025KV＝248.05KV 主： 242KV -2.5％ 242×0.975KV＝235.95KV -5%: 242×0.95KV=229.9KV
二、对电力系统运行的基本要求
根据电能生产、输送、消费的特殊性，对电力系统运行有 如下三点要求。 1. 保证可靠地持续供电 根据用户对用电可靠性的要求，将负荷分为三个等级： 第一级负荷 第二级负荷 第三级负荷 电力系统供电的可靠性，就是要保证一级负荷在任何情况下 都不停电，二级负荷尽量不停电，三级负荷可以停电。
b无功功率负荷10203040506070809010012162024102030405060708090100121620第一章电力系统概述和基本概念根据年持续负荷曲线计算系统负荷全年消耗电量wmaxmaxmax8760max其中pmax为最大负荷12图13有功功率年最大曲线图14年持续负荷曲线第一章电力系统概述和基本概念中性点经低电抗中低电阻接地方式中性点有效接地方式中性点全接地方式大电流接地方式中性点接地方式小电流接地方式中性点不接地方式中性点经消弧线圈接地方式中性点经高阻抗接地方式第二节电力系统中性点的接地方式指星形连接的变压器或发电机的中需要断路器遮断单相接地故障电流的单相接地电弧能够瞬间熄灭的第一章电力系统概述和基本概念2

电力系统第一章绪论课件

电力系统第一章绪论课件
U2N
U2=（1+10%）U2N
线路阻抗损失
变压器一、二次阻抗损失
变压器
负载
1.3.2 三相交流3KV及以上的设备额定电压
1.3 电力系统的额定电压
例如：受电设备额定电压为10KV，则供电变压器二次绕组的额定电压定为11KV。 b）变压器二次供电线路较短,其二次绕组的额定电压只高于受电设备额定电压5％。 例如：受电设备额定电压为6KV，则供电变压器二次绕组的额定电压为6.3KV。
1.3 电力系统的额定电压
1.3.2 三相交流3KV及以上的设备额定电压、设备最高电压
（见表1－2） 只包括：三相交流。 （1）设备最高电压——根据设备绝缘性能和最高电压有关的其他性能而确定的该级电压最高运行电压，不超过该级额定电压的1.15倍
不同设备额定电压的具体规定： 基本规律：供电设备额定电压通常均高于受电设备额定电压。
1.3.2 三相交流3KV及以上的设备额定电压
+10%
D
35KV
+5%
d
b
c
T2

1.3 电力系统的额定电压
4）线路平均额定电压 当经线路输送功率时，沿线路有电压损失，因此线路各点电压是不同的，距离电源愈远的点电压愈低，输送功率增大，电压损失也增大 。如图下所示 电压U1>U2> U3
1.3.2 三相交流3KV及以上的设备额定电压
1.3 电力系统的额定电压
关于互感器的制作
②电力变压器二次绕组的额定电压 a)当变压器二次供电线路较长，则二次绕组比受电设备额定电压高出10％。 如此规定的原因：电力变压器的二次绕组额定电压均指空载电压。当变压器满载供电时：
5%
5%

第1章电力系统概述杨以涵

第1章电力系统概述杨以涵

(2)暂态过程非常迅速；
电能以电磁波形式传播，（30万km/s）运行和故障发 生十分短促。
(3)和国民经济各部门间的关系密切； (4)电力系统电能质量要求高，对电压、频率、波形 都有严格的国家标准。
35
2、电力系统的要求 (1)保证供电可靠性；
造成对用户停止供电的原因： a)电力系统的元件(如发电机、变压器、线路等)发生 故障； b)系统运行的全面瓦解(如稳定性破坏)。
本课程的性质、目的和任务
• 了解对电力系统的组成和运行，并掌握电力系 统的稳态运行、电力系统的暂态过程、电力系 统控制的各种分析和计算方法 • 后续的专业课程和今后的从事电力系统行业的 工作奠定扎实的基础理论知识和基本技能。
1
本课程的教学内容
电力系统基础、接线 —发、输、变、配 电力系统元件参数及等值电路 —物理元件的数学模型 电力系统潮流计算---稳态运行各母线电压、支路电流 与功率及网损 电力系统有功功率平衡与频率调整 电力系统无功功率平衡及电压调整 短路电流的计算与分析—故障分析，三相短路概念 电力系统的稳定性 —静稳、暂态稳定
直接转换
间接转换
直接将太阳能辐射能 =〉电能(光伏发电) 直接转换 直接将太阳热能 =〉电能(半导体材料的 温差发电)
20
(1)、太阳能电池发电（光伏发电）
太阳能电池是利用半导体P-N结的光伏效应将太阳能 直接转换成电能的器件。
图1-13 离网太阳能光伏电系统
21
适应太阳能能量密度较低的特点，易于普及，不 仅节省输配电设备，减少电力损耗，而且具有灵活性 和经济性。
16
三、核电厂
17
四、分布式可再生能源发电
可再生能源发展的必然性： (1)大机组、大电网、高电压是当代电力系统的主流； (2)化石燃料是不可再生，并资源有限； (3)环境污染、环境保护等。 可再生能源的特点：

电力工程-第一章_文字版

电力工程-第一章_文字版
P44
负荷模型的主要特点
区域性：每个实际电力系统有自己特有的综 合负荷模型，与本系统的负荷构成有关； 时间性：既是同一个电力系统,在不同的季节, 具体不同的综合负荷模型； 不唯一性:研究的问题不同，采用的综合负荷 模型也不同。
在稳定计算中综合负荷模型的选择原则是: 在没有精确综合负荷模型的情况下。一般按 40%恒功率，60%恒阻抗计算。
1
0.8
0.6
0.4
0.2
100%
0
-0.2
-0.4
-0.6
-0.8
-1
0
1
2
3
4
5
6
7
rad/s
P49
1
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0.6
0.4
0.2
0
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-0.4
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-0.8
-1
0
1
2
3
4
5
6
7
P50
P51
定量描述正弦波形畸变程度的指标
各次谐波电压含有率、谐波电流含有率 谐波电压含量 、谐波电流含量 电压总谐波畸变率、电流总谐波畸变率
P47
理想正弦
u(t) U m sin(nt) i(t) I m sin(nt )
谐波分解

u(t) U 0 U n sin(nt n ) n1

i(t) I 0 I n sin(nt n ) n1 P48
谐波分解 v3=0.3，v5=0.2，v7=0.1
年持续负荷曲线是以电力系统全年负荷的大小及其持 续运行小时数的顺序排列作出的曲线，可用它来编制 电力系统的发电计划并进行可靠性计算。根据年持续 负荷曲线也可以计算出全年负荷消耗的电量。

电力系统分析基础教学大纲.doc

电力系统分析基础教学大纲.doc

《电力系统分析基础》教学大纲课程名称：电力系统分析基础适用班级：电气工程及其自动化1７专升本、机电一体化技术17专、电力系统自动化技术1７专辅导教材：《电力系统基础》(第二版）杨以涵等编著中国电力出版社一、本课程的地位、任务和作用如今,电能已成为工业、农业、国防、交通等部门不可或缺的动力，成了改善和提高人们物质，文化生活的重要能源。

一个国家电力工业的发展水平已是反映其国民经济发达程度的一个重要标志.电力系统分析基础所涉及的内容极其广泛，学科跨度大.本课程力求能充分反映当代电力系统分析领域的最新成就,突出电力系统分析基础的特点,以基本理论、基本概念和基本方法为主，着重阐述电力系统的基本概念、电力系统元件的参数和数学模型、电力系统潮流计算、电力系统有功功率和频率调整、电力系统无功功率和电压调整、电力系统短路计算等基本内容，在保证体系完整、理论严谨的基础上,力求简洁、实用,概念明晰,删除那些不必要的冗长的计算和推导过程。

以培养学生对实际问题的分析和解决能力,进而培养学生成为信息时代制造业领域所需要的高科技人才。

二、本课程的相关课程先修课程：《高等数学》、《电路》、《线性代数》、《数电》、《模电》、《电机》等.三、本课程的基本内容及要求第一章电力系统概述了解:介绍电力系统的发展现状、概念及其技术要求第二章电力系统的接线了解:电气主接线、电力系统接线的基本形式、特点ﻫ第三章电力系统元件参数及等值电路掌握:电力系统中的四大部分、电力负荷的计算公式ﻫ第四章电力系统潮流计算掌握：电力系统稳态运行时基本计算第五章电力系统有功功率平衡与频率调整掌握：电力系统运行时有功功率的平衡和频率调整第六章电力系统无功功率平衡及电压调整掌握: 电力系统运行时无功功率的平衡和电压调整第七章短路电流的计算与分析掌握:电力系统运行时发生短路故障的原因与电流计算第八章电力系统的稳定性了解：电力系统的静态稳定和动态稳定四、习题数量及要求以思考题为主，针对课程内容适时进行讨论。

1、电力系统概述

1、电力系统概述

▉ 分布式可再生能源发电－风力发电
并网型风力发电系统：恒速恒频和变速恒频 风力发电系统
恒速恒频风力发电系统
能量转换：风吹动风机旋转，风能转化为机械能，经 齿轮箱升速后带动发电机产生电能。
特点：结构简单、成本低、运行可靠等； 目前的主流，但机组整体效率较低。
基本结构
如图示：
分布式可再生能源发电－风力发电
制约风电商业化 最关键因素：单 位KW造价高， 近年来一直呈下 降趋势，前景广 阔。
分布式可再生能源发电－风力发电
我国第一个风电场----建 于1989年的新疆达坂城 风电场。
总装机容量14万KW，我 国第二大。
内蒙古赤峰赛罕坝风 电场 ——我国最大的风电 场，总装机容量17万 KW。
▉ 水力发电厂
混合式
同时采用坝和引水道共同集中落差形成水头 的水电开发形式，“坝-引水”混合式 。
此外相关概念：
梯级电站
—— 同一河流上，相邻联系比较紧密、互相影响比较显著、地 理位置相对比较靠近的水电站群。
下游各级电站可利用上级电站发电流出的水资源继续发电， 如四川的龙溪河梯级水电站（4个梯级）。
国家电网公司昨天(2013.2.27日)进一步发布 《关于做好分布式电源并网服务工作的意见》，对普通用户自
1979.3.28 美国三里岛核事故 5级 2011.3.12 日本福岛第一核电站事故 提升至7级 科技水平的发展，核事故相对概率很低（“百年难遇”） ——核电是安全的。
▉ 分布式可再生能源发电（新能源发电）
与传统大型集中式发电相补充的一个新兴领 域，未来的重要能源形式，当前国际上研究 的热点。
1.1 电力系统的能源构成—发电厂
▉ 火力发电厂—我国目前最主要电源，

1电力系统概述

1电力系统概述

一、我国电力工业概况及发展趋势
• 我国近代电力工业的发展可以分为 1950~1978 年和1978年以后两个阶段。
• 在1950~1978年期间，新中国的建立为电力 工业的发展创造了有利条件。
• 1978年后，中国开始实行改革开放政，电 力工业更是以前所未有的速度向前发展。
• 目前，比较完备的电力工业体系已经初步建 立，技术装备水平正在逐步提高。
• 升压变压器
– 升压变压器将电能由一个较低的电压级升高到 一个较高的电压级以利于传输。
• 降压变压器
– 降压变压器将电能由一个较高的电压级降到一 个较低的电压级以利于分配或使用。
二、动力系统及电力系统的相关基本概念
• 电力线路按其结构分为架空线路和电缆线路。 • 架空线路
– 架空线路由杆塔、绝缘子和金具将导线、避雷 线及中性线架设在地面之上；
• 这些都说明了我国电力工业已进入大机组、 大电厂、大电网、超高压、高度自动化的发 展时期和向跨大区联网、推进全国联网的新 阶段。
一、我国电力工业概况及发展趋势
（2）电网骨架
• 除西北电网最高电压等级为 330 kV 外，其 他跨省电网和山东电网已建成 500 kV 主网 架。
• 全长146km的青海官亭—兰州东750kV输电 示范工程在2005年10月投运，这是我国首 条电压等级最高、世界海拔最高的输变电工 程。
一、我国电力工业概况及发展趋势
（3）发展趋势 2）加快核电发展，提高核电在电源结构中的比重 • 面对当前日益紧迫的环境和气候问题，调整能源
结构，大力发展核电，以核能替代化石燃料是重 要的方向，是走向低碳，实现温室气体减排的现 实出路。
• 同时也是在经济衰退期用于拉动经济，扩大就业 其影响面和带动力都是较大的产业。
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太阳能发电、风力发电
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一、火力发电
火电发电 燃料燃烧 水 蒸汽 机械能 发电
火 电 厂 热电厂—效率高（60~70%）、容量小，城市区
凝汽式—效率低（37~50%）、容量大，坑口电厂
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一、火力发电
凝汽式火电厂 （单一生产电能）效率低（37~50%）
热电厂
（既生产电能，又提供热能）效率高 （60~70%）
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(一) 风力发电
离网型风力发电的特点： 发电规模小，通过蓄电池等储能装置或者和其 他能源发电技术相结合； 并网型风力发电的特点： 发电规模大，可得到大电网的补偿和支撑，更 充分地开发可利用的风能资源。
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(二) 太阳能发电
太阳能：“取之不尽，用之不竭”
光—热转换
转换形式
光—电转换 光—化学转换
水位： 200m
三 峡
流量：
14300m3/s
可装机： 2500万kW 计划装机：70*26=1820万kW，三峡地下电站6台70
万千瓦机组中，最后两台计划2012年5月底前投产。届时， 12 三峡工程将全面达到其设计的发电能力
三、核电厂
用核蒸汽发生系统代替火电厂锅炉生产蒸汽系统
核 裂变能：一定能量的中子撞击重金属元素的核（铀、钚） 1kg铀235相当于 2700t煤 能 聚变能：不同轻元素的原子核进行聚合（氘、氚）
1
第一章 电力系统概述
• • • • • • 第一节 电力系统中能源的构成 第二节 电力系统的形成 第三节 电力系统的负荷 第四节 电力系统运行的特点及要求 第五节 电力系统的电压等级和规定 第六节 我国电力工业的发展
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第一节 电力系统中能源的构成
能源分类 一次能源： 自然界演化生成的动力资源 如煤炭、石油、天然气、水能等 二次能源： 一次能源转换而成的电能 电能来源 火力发电、水力发电、核发电；
图1-1 凝汽式火电厂生产过程示意图
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一、火力发电
6
一、火力发电
7
我国部分煤电基地建设设想方案
蒙西煤电基地 外送规模 3000 呼盟煤电基地 2160
锡盟煤电基地 1200
宁夏灵武煤电 基地 外送规模 1320
陕北煤电基地 外送规模 1440
晋东南煤电基 地 外送规模 2000
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二、水力发电
反 应 堆
热中子反应堆：铀235为燃料，低中子撞击，目前采用 快中子反应堆：铀238、钚239为燃料，高速、高能中子 撞击，效率高100倍，个别国家使用
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核能发电的利弊：
(1)核能发电不产生二氧化碳，即没有排放问题； (2)核能发电的安全性问题；
切尔诺贝利核电厂：石墨水冷堆
三里岛核电厂：压水堆
（3）核裂变放出的能量巨大，但核能也是不再生 能源。
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•1951年第一座100kW核电站在美国 •我国秦山一二三期、大亚湾、岭澳一二期、田湾一期。 •2020年我国装机达9.5亿kw,其中核电4000万kw •未来15年计划修建40座100万kw核电站
•核电投资大：1.1~1.65万元/kW；火电：4000元/kW
•建设周期：核电70个月；火电：30个月 •核电比火电寿命长30年
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三、核电厂
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四、分布式可再生能源发电
可再生能源发展的必然性： (1)大机组、大电网、高电压是当代电力系统的主流； (2)化石燃料是不可再生，并资源有限； (3)环境污染、环境保护等。 可再生能源的特点：
(1)装机容量小、靠近用户；
(2)就地取材、就地消费。
可再生能源发电，有太阳能、风能、地热、潮汐、植 物桔杆等。
3）可充分利用水电厂的水源资源
4）减少总负荷的峰值 5）提高供电可靠性
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电力系统的基本参量：
1）总装机容量：指该电力系统中实际安装的发 电机组额定有功功率的总和，kW、MW、GW来计。 2）年发电量：指该电力系统中所有发电机组全 年实际发出的电能的总和，MWh、GWh、TWh来计。 3）最大负荷：一般指规定时间内，电力系统总 有功功率负荷的最大值， kW、MW、GW来计。 4）最高电压等级：指该电力系统中最高电压等 级电力线路的额定电压，kV来计。
按负荷范围划分为
负荷曲线的描绘： 不间断地连续曲线，一般有折线法或阶梯法。
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本课程的教学内容
电力系统基础、接线 —发、输、变、配 电力系统元件参数及等值电路 —物理元件的数学模型 电力系统潮流计算---稳态运行各母线电压、支路电流 与功率及网损 电力系统有功功率平衡与频率调整 电力系统无功功率平衡及电压调整 短路电流的计算与分析—故障分析，三相短路概念 电力系统的稳定性 —静稳、暂态稳定
图1-14 并网屋顶太阳能光伏发电系统示意图
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(2)、太阳能热动力发电
太阳能热动力发电是通过一种集热装置收集太阳 辐射能，并用于加热工质，然后用高温高压的工质推 动热力机械做功，从而带动发电机发电。
图1-15 太阳能热动力发电示意图
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发电
输电
变电
配电
用电
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电力系统的优越性：
1）减少总备用容量的比重 2）可以采用高效率的大容量机组
直接转换
间接转换
直接将太阳能辐射能 =〉电能(光伏发电) 直接转换 直接将太阳热能 =〉电能(半导体材料的 温差发电)
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(1)、太阳能电池发电（光伏发电）
太阳能电池是利用半导体P-N结的光伏效应将太阳能 直接转换成电能的器件。
图1-13 离网太阳能光伏电系统
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适应太阳能能量密度较低的特点，易于普及，不 仅节省输配电设备，减少电力损耗，而且具有灵活性 和经济性。
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第三节 电力系统的负荷
电力系统的用户： 大致可分为异步电动机、同步电动机、各类电 炉、电力电子设备、电子仪器、电灯等 负荷： 用电设备在某个时刻从电力系统中取用的功率， 其特点是随机性。 负荷曲线：
指某一时间段内用电负荷随时间变化的曲线。
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负荷曲线的类型：
按时间段划分为 日负荷曲线 年负荷曲线 用户负荷曲线 地区负荷曲线 电力系统负荷曲线
水 冲击水轮机旋转 带动发电机发电
堤坝式
坝后式：单独筑坝，厂房在坝后（三门峡） 河床式：厂房与坝一起（葛州坝）
水 引水式：河床坡度较大时 电 厂 混合式：兼有堤坝式与引水式抽水蓄能水 Nhomakorabea厂9
二、水力发电
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二、水力发电
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二、水力发电
蕴藏量： 6.8亿KW
水 资 源
可利用量：3.78亿KW 20世纪末，装机3.0亿KW，水电0.9亿KW