電力系統(tǒng)分析：第一章 電力系統(tǒng)概述

電力系統(tǒng)分析教材：電力系統(tǒng)分析理論劉天琪邱曉燕編著科學(xué)出版社參考書：1、何仰贊等.電力系統(tǒng)分析（上、下）,華中科技大學(xué)出版社2、夏道止.電力系統(tǒng)分析,中國電力出版社

3韓禎祥主編.電力系統(tǒng)分析,浙江大學(xué)出版社4陳珩.電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析,水利電力出版社5李光琦.電力系統(tǒng)暫態(tài)分析,水利電力出版社6單淵達主編.電能系統(tǒng)基礎(chǔ),機械工業(yè)出版社7Stevenson,W.D.ElementsofPowerSystemAnalysis,McGraw-HillBookCo.8Weedy,B.M..ElectricPowerSystems,JohnWiley&Sons.ArthurR.Bergen,VijayVittal.Powersystemsanalysis,UpperSaddleRiver,N.J.:PrenticeHallJ.DuncanGlover.Powersystemanalysisanddesign.MulukutlaS.

1.目的：掌握電力系統(tǒng)分析計算的原理和方法2.主要內(nèi)容電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算電力網(wǎng)的電壓和功率分布電力系統(tǒng)的電壓和頻率調(diào)整穩(wěn)態(tài)分析故障分析穩(wěn)定性分析電力系統(tǒng)分析理論電力系統(tǒng)的三相短路電力系統(tǒng)的不對稱故障電力系統(tǒng)的機電特性電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定第一章電力系統(tǒng)概述電力系統(tǒng)及其發(fā)展電力系統(tǒng)的負荷和負荷曲線電力系統(tǒng)額定電壓和額定頻率電力系統(tǒng)的接線方式電力系統(tǒng)運行的特點和要求MGTT發(fā)電機升壓變壓器架空輸電線路降壓變壓器負荷電力系統(tǒng)電力網(wǎng)輸電系統(tǒng)配電系統(tǒng)第一章電力系統(tǒng)的基本概念照明動力發(fā)電廠1-1電力系統(tǒng)的組成電力系統(tǒng)——生產(chǎn)、輸送、分配和消耗電能的各種電器設(shè)備連接在一起而組成的整體。電力網(wǎng)——電力系統(tǒng)中輸送和分配電能的部分。1-1電力系統(tǒng)的組成電力線路——輸電線路與配電線路的統(tǒng)稱。電力系統(tǒng)的組成：1）發(fā)電廠2）輸電線路3）配電系統(tǒng)4）負荷1.1

電力系統(tǒng)及其發(fā)展1.1.1電力系統(tǒng)電能是現(xiàn)代社會最重要、最方便的能源。許多優(yōu)點：方便轉(zhuǎn)化、輸送、分配、應(yīng)用靈活、提高電氣化水平。定義：生產(chǎn)、輸送、分配與消費電能的各種電氣設(shè)備連接在一起而組成的整體系統(tǒng)

電力系統(tǒng)

發(fā)電輸送--分配用戶

發(fā)電機變壓器--輸電線路用電設(shè)備

電網(wǎng)1.1.2發(fā)電廠、電力網(wǎng)和變電所概述

1.發(fā)電廠一次能源轉(zhuǎn)換成電能

2.電力網(wǎng)：電力系統(tǒng)中輸送與分配電能的部分。不同電壓等級電力線路和變電所組成。供電范圍的大小和電壓等級高低分類。

3.變電所：匯集電源、升降電壓、分配電能。升降壓、地點、容量和重要性分類福建安砂水電廠寬縫重力壩1.1.3電力工業(yè)的發(fā)展

1．國際電力工業(yè)發(fā)展簡史1）概述（發(fā)電、輸電、電力系統(tǒng)自動化）2）發(fā)電量、發(fā)電裝機容量及其地區(qū)分布3）發(fā)電量和裝機容量構(gòu)成4）用電量及其構(gòu)成

.高壓輸電的發(fā)展歷程（1）（1）高壓輸電的出現(xiàn)與電壓等級的提高1890年，英國從Deptford到倫敦45km的10kV線路1891年，德國從Lauffen到法蘭克福170km的15kV線路遠距離大容量輸電是提高輸電電壓的動力。輸電電壓一般分為高壓、超高壓和特高壓高壓(HV-HighVoltage)：35kV～200kV超高壓(EHV-ExtraHighVoltage)：330kV～750kV特高壓(UHV-UltraHighVoltage)：1000kV及以上配電網(wǎng)電壓一般為35kV以下低壓(LV-LowVoltage)：0.4kV及以下中壓(MV-MediumVoltage)：3kV～35kV對于直流輸電高壓直流(HVDC-HighVoltageDirectCurrent)：330kV～750kV特高壓直流(UHVDC-UltraHighVoltageDirectCurrent):1000kV及以上電力系統(tǒng)電壓等級

高壓輸電的發(fā)展歷程（2）（2）特高壓（1000kV以上）輸電的出現(xiàn)與展望習(xí)慣上，1～100kV為高壓，100～1000kV為超高壓，1000kV以上為特高壓。20世紀(jì)60年代國際上開始特高壓輸電的研究1985年蘇聯(lián)1228km的1150kV,但至今運行于500kV20世紀(jì)90年代日本300km的1000kV，但至今運行于500kV蒙西-天津南1000千伏特高壓交流輸變電工程（以下簡稱“蒙西-天津南工程”）正式開工。2015年，“三華”特高壓電網(wǎng)將形成“三縱三橫一環(huán)網(wǎng)”，屆時，錫盟、蒙西、張北、陜北能源基地通過3個縱向特高壓交流通道向“三華”送電，北部煤電、西南水電通過3個橫向特高壓交流通道向華北、華中和長三角特高壓環(huán)網(wǎng)送電。此外，“十二五”期間，配合西南水電、西北華北煤電和風(fēng)電基地開發(fā)，將建設(shè)錦屏-江蘇、溪洛渡-浙江、哈密-河南等11回特高壓直流輸電工程。.高壓輸電的發(fā)展歷程（3）（3）直流輸電、緊湊型輸電和靈活交流輸電直流輸電在遠距離輸電中具有優(yōu)越性，我國已有多條±500kV輸電線路。.高壓輸電的發(fā)展歷程（4）高自然功率的緊湊型輸電線路（俄羅斯、巴西），我國500kV緊湊型輸電線路北京昌平到房山。靈活輸電又稱柔性輸電可以跟靈活的調(diào)節(jié)電網(wǎng)功率，國外已有較廣泛應(yīng)用。其他：超導(dǎo)輸電、低溫輸電、多相輸電。利用超導(dǎo)體在臨界溫度下失去電阻轉(zhuǎn)變成超導(dǎo)態(tài)的原理而研制和開發(fā)的輸電技術(shù)。超導(dǎo)輸電的輸送容量遠遠超過傳統(tǒng)的架空輸電線路和充油電纜輸電線路，

多相輸電線路:多于三相的輸電方式可以稱之為多相輸電。多相輸電線路與三相輸電線路相比具有許多潛在的優(yōu)勢，它具有較低的相間電壓，輕巧的桿塔結(jié)構(gòu)，較窄的架線走廊，大的輸送能力，易于與三相現(xiàn)有系統(tǒng)協(xié)調(diào)、兼容運行，對高壓斷路器觸頭斷流容量的要求較低等。另外，多相系統(tǒng)具有對角相，各相奇次諧波電流之和為零，還可以抑制諧波電流對通信的干擾2.中國電力工業(yè)的現(xiàn)狀與展望（1）發(fā)電量：1980年以來，平均年增長率9％，2012年：發(fā)電量為4.820萬億千瓦時（世界第一）2.中國電力工業(yè)的現(xiàn)狀與展望（2）裝機容量：

華東電網(wǎng)2004年底統(tǒng)調(diào)裝機容量（兆瓦）電網(wǎng)名稱總計火電水電核電上海11848118480

江蘇2397923879100

浙江1230511000995310安徽95108994516

福建1537482917083

直代管656691628922758全網(wǎng)79581649271158630682012年，全國11.44億千瓦

2.中國電力工業(yè)的現(xiàn)狀與展望（3）電壓等級、輸電線路長度與變電設(shè)備容量除西北地區(qū)以外：交流：500kV,220kV,110kV,35kV,10kV

直流：±500kV西北地區(qū)：

750kV,330kV,220kV,10kV,35kV,10kV2.中國電力工業(yè)的現(xiàn)狀與展望(4)缺電問題與城鄉(xiāng)電網(wǎng)改造

1970年以來出現(xiàn)缺電問題

1998年低用電水平下的電力平衡。電力工業(yè)跟不上國民經(jīng)濟的發(fā)展速度是造成缺電的重要原因2.中國電力工業(yè)的現(xiàn)狀與展望我國在發(fā)電、輸電、配電各方面投資比例失調(diào)是缺電的另一個方面原因。發(fā)電、輸電、配電比例美國1:0.43:0.7日本1:0.47:0.68英國1:0.45:0.78

我國1:0.21:0.12我國居民用電比例較低2.中國電力工業(yè)的現(xiàn)狀與展望我國人均電力消費極低，中國電力工業(yè)有很大的發(fā)展空間（5）中國電力工業(yè)展望“十五”期間，GDP年增長率7％～8％，電力增長率將達6％以上。2010年，25000億kW.h2.中國電力工業(yè)的現(xiàn)狀與展望2015年，30000億kW.h2020年，36000億kW.h高壓遠距離輸電是我國面臨的主要問題（水電、火電），必須出現(xiàn)新的電壓等級。電能質(zhì)量問題是我國電力發(fā)展必須面臨的又一個問題。我國各電網(wǎng)位置示意圖1*

華東電網(wǎng)2004年底統(tǒng)調(diào)裝機容量（兆瓦）電網(wǎng)名稱總計火電水電核電上海11848118480

江蘇2397923879100

浙江1230511000995310安徽95108994516

福建1537482917083

直代管656691628922758全網(wǎng)79581649271158630682005年7月華東電網(wǎng)運行總體情況

本月華東電網(wǎng)運行總體保持平穩(wěn)，沒有發(fā)生穩(wěn)定破壞和大面積停電事故。本月華東電網(wǎng)發(fā)電量494.80億千瓦時，與去年同期相比增長17.68%。其中水電發(fā)電量41.94億千瓦時，與去年同期相比增長44.01%?；痣姲l(fā)電量433.30億千瓦時，與去年同期相比增長13.70%。核電發(fā)電量19.57億千瓦時，與去年同期相比減少11.89%。2005年7月華東電網(wǎng)負荷狀況

2005年7月各電網(wǎng)最高負荷、月均負荷率

MW%

上海江蘇浙江安徽福建全網(wǎng)最高負荷16677309452038488871189783665月均負荷率84.788.688.386.589.089.3

華東電網(wǎng)發(fā)電量（萬千瓦時）

全網(wǎng)水電火電核電2005年7月494804441937543329791956902004年7月42047501718703810810

222070同比17.6814413.7-11.8當(dāng)年累計288855452244912253922811248352同比17.0988.3213.6510.09

全網(wǎng)上海江蘇浙江安徽福建直屬及直代管2005年7月494804468841118933208001115851547759942050542004年7月42047506760391392016714290536061589595233792同比17.681.836129.231.6-12當(dāng)年累計288855454241284106252554792149349173643209861414134同比17.0912.7309.66.920.30.2發(fā)電量（萬千瓦時）1.2電力系統(tǒng)的負荷和負荷曲線1.2.1．電力系統(tǒng)的負荷

1、負荷：系統(tǒng)中所有電力用戶的用電設(shè)備所消耗的電功率總和。也稱電力系統(tǒng)的綜合用電負荷。是所有用戶的負荷總加。2、負荷分類（按負荷性質(zhì)分類）：工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運輸業(yè)、商業(yè)、生活等。3、電力系統(tǒng)的供電負荷：綜合用電負荷加上電力網(wǎng)的功率損耗。4、電力系統(tǒng)的發(fā)電負荷：供電負荷加上發(fā)電廠廠用電消耗的功率。1.2電力系統(tǒng)的負荷和負荷曲線1.2.2．負荷曲線：用曲線描述某一時間段內(nèi)負荷隨時間變化的規(guī)律

1.日負荷曲線（安排日發(fā)電計劃和確定系統(tǒng)運行方式）一天的總耗電量日平均負荷

負荷率km

最小負荷系數(shù)

(a）鋼鐵工業(yè)負荷；(b)食品工業(yè)負荷；(c)農(nóng)村加工負荷；(d)市政生活負荷2.年最大負荷曲線：描述一年內(nèi)每月（或每日）最大有功功率負荷變化的情況（檢修新建計劃）3.年持續(xù)負荷曲線：按一年中系統(tǒng)負荷的數(shù)值大小及其持續(xù)小時數(shù)順序排列繪制而成（安排發(fā)電計劃和可靠性估算）t1PPmaxP1P2P3tt3t28760Tmax全年耗電量

最大負荷利用小時數(shù)

Tmax

年最大負荷曲線A=PmaxTmax

表1-2各類用戶的年最大負荷利用小時數(shù)負荷類型Tmax/h戶內(nèi)照明及生活用電2000~3000一班制企業(yè)用電1500~2200二班制企業(yè)用電3000~4500三班制企業(yè)用電6000~7000農(nóng)灌用電1000~15001.3

電力系統(tǒng)的額定電壓和額定頻率1.額定電壓和額定頻率(50HZ)2.標(biāo)準(zhǔn)額定電壓3.電氣設(shè)備的額定電壓(發(fā)電機,變壓器,線路)4.電力輸送中電壓與輸送容量的關(guān)系

額定電壓和額定頻率：當(dāng)設(shè)備在該電壓和頻率下運行具有最好的技術(shù)性能和經(jīng)濟效果。系統(tǒng)與用電設(shè)備的額定電壓（表1－9）電力網(wǎng)中的電壓分布。額定頻率：50Hz。1-2電力系統(tǒng)的額定電壓和額定頻率一、額定電壓規(guī)定的電氣設(shè)備（包括發(fā)電、用電設(shè)備）長期工作電壓。系統(tǒng)的額定電壓電氣設(shè)備的額定電壓1.線路:等于系統(tǒng)的額定電壓（網(wǎng)絡(luò)額定電壓）2.發(fā)電機：規(guī)定比系統(tǒng)的額定電壓高5%VaVb3.變壓器一次側(cè)：相當(dāng)于用電設(shè)備，其額定電壓與系統(tǒng)相同；與發(fā)電機直接相連時，則與發(fā)電機相同二次側(cè)：相當(dāng)于電源，其額定電壓應(yīng)比系統(tǒng)高5%，考慮變壓器內(nèi)部的電壓損耗（5%），實際應(yīng)定為比線路高10%。用線電壓表示的抽頭額定電壓220kV升壓變壓器降壓變壓器？各級電壓架空線路的輸送能力典型例題:(1)確定各設(shè)備額定電壓;(2)若T1工作于+2.5%抽頭,T2工作于主抽頭,T3工作于-5%抽頭,求個變壓器變比.10.5kV10.5kV121kV38.5kV110kV11kV35kV1.4電力系統(tǒng)的接線方式1.4.1.電力系統(tǒng)的電氣連接方式無備用(開式電力網(wǎng))圖1-9無備用接線方式（a）放射式（b）干線式樣（c）鏈?zhǔn)接袀溆茫ㄩ]式電力網(wǎng)）圖1-10有備用接線方式（a）放射式樣（b）干線式（c）鏈?zhǔn)剑╠）環(huán)式（e）兩端供電網(wǎng)絡(luò)1.4.2．三相電力系統(tǒng)中性點運行方式

發(fā)電機定子繞組Y聯(lián)結(jié)的中性點：一種是不接地另一種是為了防護定子繞組過電壓而采用經(jīng)過避雷器接地。避雷器內(nèi)部有氣隙，所以正常運行和不接地一樣。變壓器Y接法線圈的中性點：不接地，10~35kV系統(tǒng)多屬這類情況。經(jīng)過一個線性電抗線圈，即消弧線圈接地，10~63kV系統(tǒng)有這種方式。直接接地，110kV及以上電壓系統(tǒng)和380／220V三相四線低壓系統(tǒng)都屬這類情況。1.中性點不接地系統(tǒng)正常運行分析：（1）線電壓與相電壓關(guān)系；（2）中性點電位；（3）對地電容電流與相電壓關(guān)系1.中性點不接地系統(tǒng)單相（C相）接地分析：（1）中性點對地電位；（2）非接地相對地電位；（3）對地電容電流（3）對地電容電流分析2.中性點經(jīng)消弧線圈接地圖1-13中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)中性點經(jīng)消弧線圈接地的應(yīng)用3