电力系统分析基础第1章精品PPT课件

额定电压的平均值，即
Uav=(UN+1.1UN) / 2 = 1.05UN
电力线路 额定电压
第一章 电力系统概述和基本概念
表1-1 额定电压及电力线路的平均额定电压（KV）
用电设备及电力 电力线路的平 同步发电机 线路的额定电压 均额定电压 的额定电压
变压器的额定电压
一次绕组
二次绕组
3
3.15
3.15
流电。 ➢同年，法国人德普列茨提高了直流输电电压，被认为是世界
上第一个电力系统。
➢1891年，第一条三相交流输电线路在德国运行，三相交流输 电使输送功率、输电电压、输电距离日益增大。
➢目前，大电力系统不断涌现，甚至出现全国性和国际性电力 系统。
➢我国已建成华东、东北、华中、华北、西北、华南六个跨省 电力系统，独立的省属电力系统还有山东、福建、海南、四 川和台湾系统。
➢ 110KV用于中、小电力系统的主干线及大电力系统的二次网络；
➢ 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；
➢ 10KV是最常用的低一级配电电压；
➢ 6KV用于负荷中高压电动机占很大比重的网络；
➢ 3KV仅限于工企业内部网络。
第一章 电力系统概述和基本概念
2.电力系统的负荷 ➢电力系统的总负荷：指系统中各个用电设备消耗功率的总和。
第一章 电力系统概述和基本概念
第一章 电力系统概述和基本概念
❖ 第一节 电力系统概述 ❖ 第二节 电力系统中性点及其接地方式
第一章 电力系统概述和基本概念
第一节 电力系统概述
一 、 电力系统的基本概念
１. 电力系统的基本概念 ➢电力系统：是指由生产、输送、分配电能的设备，使用电
能的设备以及测量、继电保护、控制装置乃至能量管理系统所 组成的统一整体。

3 6 10 13.8 15.75 18 20 35 (60) 110 (154) 220 330 500 注：括号内为将要淘汰的电压级
3.15 6.3 10.5 13.8 15.75 18 20 － － － － － － －
3 及 3.5 6 及 6.3 10 及 10.5 13.8 15.75 18 20 35 (60) 110 (154) 220 330 500
2、电力系统的接线方式
（1）接线方式分类
无备用接线方式—用户只能从一个方向获得电能的接线 方式，包括单回路放射式、单回路干线式、单回路链式接线；
无备用接线方式 （a）单回路放射式 （b）单回路干线式 （c） 单回路链式
（2）有备用接线方式
用户可以从两个或两个以上方向获得电能的接线方式。 包括双回路放射式、干线式、链式接线；环式接线和两端供 电方式。
三、联合电力系统
满足电力系统基本要求的措施很多，但根本的措施是
采用联合电力系统。
1、联合电力系统
将几个区域电力系统通过联络线路联系在一起所形成 的统一电力系统称为联合电力系统。 2、联合电力系统的优越性 电力系统为什么要互联并网运行呢？
（1）采用高效率大容量机组—减少备用容量。
（2）合理利用动力资源—水、火电互补。
1882年法国建立了世界上第一个电力系统，电压为直流 1500~2000V，输电距离57km，输电功率约1.5kW。 直流电的电压不能象交流电那样很方便的通过变压器升高或 降低，无法满足大容量远距离输电对高电压和用电对低电压的 要求。
（2）单相交流输电 1885年在制成单相变压器的基础上实现了交流输电，解 决了远距离大容量输电与低压用电之间的矛盾。 单相交流输电的主要缺陷是经济性差；单相用电设备的

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二、具有变压器的多电压级网络标幺值等值电路的建立(近似法)
GⅠ
T1
Ⅱ
T2
Ⅲ
T3 Ⅳ
x1
x2
x3
x4
x5
x6
U1
U2
U3
U4
x1*j
x2*j
x3*j
x4*j
x5*j
x6*j
取U4为基本
级
采用平均电压后简化计算,无需考虑变压器变比归算
1、发电机
有名值
2
U x x''
1
d*N
1
SGN
归算到基本级
U U U U x x '
''
1
d*N
2
2
1 2 3 4
S U U U GN
1
2
3
10
2
2
S U U U U S x' U S U U U U 1* j
x1'
B 2
x '' d*N
4
1 GN
2 1
3 2
4 3
B 2
4
2、变压器
S
x '' d*N
B
S GN
%
2
2
%
U U U U S U S
k1
x S U U U S 2* j
RR
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假定t＝0时刻发生短路 a相的微分方程式如下：
RiLd d ti Ems i nt ()
其解就是短路的全电流，它由两部分组成： 周期分量和非周期分量。
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周期分量：
短路电流的强制分量, 并记为 i d z a

★ 变电所 地区变电所
终端变电所
➢ 枢纽变电站：处于电力系统的中枢地位，连接电 力系统高压和中压的几个部分，汇集多个电源，并具
有多条联络线路。 330KV ～500KV
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➢ 中间变电站：将发电厂或枢纽变电站与负荷中心联 系，一般汇集2~3个电源，起系统交换功率或使长距离 输电线路分段的作用。220KV ~ 330KV
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建立联合电力系统电力系统的优点
1．可以减少系统的总装机容量。 2．可以减少系统的备用容量。 3．可以提高供电可靠性。 4．可以安装大容量的机组。 5．可以合理利用动力资源，提高系统运行的经济性。
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2 电力系统的结线方式及电压等级
一、电力系统的接线
1.无备用接线方式（单回路）
负荷点 电源点
放射式
（2）发电机的额定电压 ➢ 发电机的额定电压比所连接线路的额定电压高 5％，用于补偿电网上的电压损失。
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（3）变压器的额定电压 ★ 一次绕组的额定电压 ➢ 变压器一次绕组的额定电压等于电网的额定电压。 ➢ 当升压变压器与发电机直接相连时，一次绕组的 额定电压与发电机的额定电压相同。
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★ 二次绕组的额定电压
三、对电力系统的基本要求
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。
“可靠、优质、经济”
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1、保证供电的安全可靠性
▪ 根据用户对用电可靠性的要求，将负荷分为三个等级：
➢ 一级用户：煤矿、大型医院；大型冶炼厂，军 事基
地；国家重要机关，城市公用照明等。
➢ 二级用户：大型影剧院及商场
干线式
链式
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2.有备用接线方式
(a)
(b)
(c)

第一章 电力系统基本概念 4
电能的电力设备组成的系统。

现代电力系统分析

电力系统的主设备
汽轮机、水轮机、柴油机、燃气轮机、风机、热力机组等
发电 发电机
输电 线路
架空线、电缆等
变、配电 变压器 普通变压器、自耦变压器
降压、升压
用电 负荷或负载
双绕组、三绕组
工业tion)
电能转化为其它形式
第一章 电力系统基本概念 3
现代电力系统分析

电力网(power system network)
由变压器、电力线路等变换、输送、分配电能 设备所组成


输电 电力线路 — 架空线路、电缆 变电、配电 变压器 — 升压变压器、降压变压器 一次系统 电力系统中直接参与生产、输送、分配和使用 二次系统 电力系统包含的各种测量、保护和控制装置。
√
※ ※
√
※
※
3kV
110kV
35kV
先确定功率流动方向
一次绕组：√；二次绕组：※
注： 一、二次绕组与电压高低无固定的对应关系
第一章 电力系统基本概念
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现代电力系统分析

变压器分接头电压
为适应电力系统运行调节的需要，通常在变压器
的绕组上设计制造分接头— 变压器匝数对应的电压。
变压器分接头在哪里？
15.75
18 20 35
15.75
18 20 35 38.5
110
220 500
110
220 500
121
242
第一章 电力系统基本概念
525及550
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现代电力系统分析

电压降落（voltage drop ） 指线路始末两端电压的相量差，为相量。

且规定35kV及以上线路用户额定电压偏移不超过 ±5%；10kV及以下线路用户额定电压偏移不超过 ±7%。
❖ 第一章 供电系统概述 ❖ 第一章 供电系统概述 ❖ 第一章 供电系统概述 ❖ 第一章 供电系统概述 ❖ 第一章 供电系统概述 ❖ 第一章 供电系统概述 ❖ 第一章 供电系统概述
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1
第一章 供电系统概述
开始
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2
课题：电力系统概述
内容：
❖ 一、电力系统的基本概念（重点） ❖ 二、电力系统的运行特点及基本要求 ❖ 三、电力系统中性点运行方式（难点）
变电所的作用：从电网接受电能，经过变压器降压，按要求把 电能分配到各个车间。
一般大型工业企业设工厂降压变电所（35～110kV→6～10kV） 和车间降压变电所（ 6～10kV →220/380V ）。
配电所的作用：接受电能，按要求分配到各类用电设备。
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❖ 三、工厂供配电的电力线路
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工厂变配电所结构框图
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❖ 一、工厂供配电系统组成：5部分
（1）工厂总降压变电站：将电力系统供给的35~110kV的电源电压 降为6~10kV，供给高压配电站、车间变电站和高压用电设备。
（2）高压配电站：集中接受6~10kV电压电能，再分配到附近各车 间变电站和高压用电设备。
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第四节 电力系统的额定电压及电
能的质量指标
❖ 一、额定电压
额定电压：能使电力设备正常工作且能获得最佳经济 效果的电压叫额定电压。

第一章 电力系统的基本概念
➢1-1 电力系统概述 ➢1-2 电力系统的特点和运行要求 ➢1-3 电力系统的接线方式和电压等级 ➢1-4 三相电力系统的中性点运行方式
第一章 电力系统的基本概念
需
1o 电力系统的组成？
掌
2o 电力系统的特点？
握 的
3o 系统电压等级？
问
4o 各设备额定电压？
题
5o 中性点运行方式？
500kV • 目前国际上实际投运的最高电压等级750kV(加、美、
俄、巴西、南非等国） • 我国晋东南—南阳—荆门特高压交流试验示范工程，
世界上第一条投入商业化运行的1000千伏输电线路
（3）直流输电、紧凑型输电和灵活交流输电
• 直流输电在远距离输电中具有优越性，我国已有 多条±800kV输电线路。
• 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
高压？
（2）特高压（1000kV以上）输电的出现与展望
• 习惯上，1～100kV为高压， 100～1000kV为超高压， 1000kV以上为特高压。
• 20世纪60年代国际上开始特高压输电的研究 • 1985年苏联1228km的1150kV,但至今运行于500kV • 20世纪90年代日本300km的1000kV，但至今运行于
对应于一定的输送功率和输送距离应有一最合理的线 路电压。但从设备制造角度和电力工业发展，国家 标准规定标准电压等级
➢ 所谓额定电压，就是发电机、变压器和电气设 备等在正常运行时具有最大经济效益时的电压。
➢ 国家规定了标准电压等级系列，
– 有利于电器制造业的生产标准化和系列化 – 有利于设计的标准化和选型 – 有利于电器的互相连接和更换 – 有利于备件的生产和维修等

电力系统 额定电压
/kV 3
6
10 20 35 60 110 220 330 500 750
发电机 额定电压
/kV 3.15
6.30
10.50 13.80 15.75 18.0 20.0 22.0 24.0
电 力 变 压 器 额 定 电 压 /kV
一次绕组 二次绕组
3 及 3.15 6 及 6.30 10 及 10.5
电力系统基础知识PPT
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1.1什么是电力系统？
n 变电所：按其在电力系统中的地位分类
n 枢纽变电所： n 中间变电所： n 地区变电所： n 终端电站所：
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1.2 电力系统的特点
▲过渡过程十分短暂：控制操作自动化程度高。必须 借助自动装置对电力系统进行控制：继电保护装置、
通常运行寿命25年。
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2 发电厂
2.2 核电厂：均采用原子核裂变时释放出来的能量发电。
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2 发电厂
2.3 水电厂：利用水能发电，可分为堤坝式、径流式（如葛洲坝）、抽 水畜能三类；水轮机组工作灵活，能迅速适应负荷急剧变化，一般从机 组启动、并网到带负荷只需几分钟即可完成；通常运行寿命50年。
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2 发电厂
2.4 风力发电厂
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3 变电站的一次接线
3.1 电力系统的电气设备
输变电设备包括
➢ 变换电压的设备：如变压器。
➢ 接通和开断电路的开关电器：如断路器，隔离开关，熔断器等。
➢ 防御过电压，限制故障电流的电器：如避雷器、避雷针、避雷线、 电抗器。