第一章 電力系統(tǒng)概述和基本概念

西安建筑科技大學(xué)《電力系統(tǒng)分析》機(jī)電學(xué)院電氣工程教研室電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計(jì)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》課程結(jié)構(gòu)電力系統(tǒng)的三相短路電力系統(tǒng)的不對(duì)稱故障電力系統(tǒng)的機(jī)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)概述和基本概念

第一節(jié)電力系統(tǒng)概述 第三節(jié)電力系統(tǒng)中性點(diǎn)的接地方式第一節(jié)電力系統(tǒng)概述一、電力系統(tǒng)簡介和發(fā)展二、電力系統(tǒng)運(yùn)行的基本要求三、電力系統(tǒng)的電壓等級(jí)和負(fù)荷

電力系統(tǒng)

發(fā)電輸送--分配用戶

發(fā)電機(jī)變壓器--輸電線路用電設(shè)備

電網(wǎng)一、電力系統(tǒng)簡介和發(fā)展圖1-1動(dòng)力系統(tǒng)、電力系統(tǒng)和電力網(wǎng)絡(luò)示意圖總裝機(jī)容量：系統(tǒng)中實(shí)際安裝的發(fā)電機(jī)組額定有功功率的總和。單位：千瓦（KW）、兆瓦（MW）、吉瓦（GW）。年發(fā)電量：系統(tǒng)中所有發(fā)電機(jī)組全年實(shí)際發(fā)出電能的總和。單位：千瓦時(shí)（KWh）、兆瓦時(shí)（MWh）、吉瓦時(shí)（GWh）。最大負(fù)荷：電力系統(tǒng)總有功功率負(fù)荷的最大值。最高電壓等級(jí)：系統(tǒng)中最高電壓等級(jí)電力線路的額定電壓。電力系統(tǒng)基本參量高壓輸電的發(fā)展歷程關(guān)于特高壓（1000kV以上）輸電習(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研究；1985年原蘇聯(lián)建成1228km的1150kV線路，但至今仍處于降壓運(yùn)行中；20世紀(jì)90年代日本建成300km的1000kV試驗(yàn)線路，至今也處于降壓運(yùn)行中；目前國際上實(shí)際投運(yùn)的最高電壓等級(jí)750kV(加、美、俄、巴西、南非等國，我國西北750kV）。直流輸電在遠(yuǎn)距離輸電中具有優(yōu)越性（對(duì)比交流輸電），我國已有多條±800kV和±500kV輸電線路。中國電力工業(yè)的發(fā)展（1）發(fā)電量：1980年以來，平均年增長率9％，現(xiàn)為世界第二位。（2）裝機(jī)容量：居世界第二位。（3）電壓等級(jí)、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：±800kV，±500kV西北地區(qū)：

750kV,330kV,220kV,110kV,35kV,10kV電力系統(tǒng)的運(yùn)行特點(diǎn)：1、電能與國民經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門、國防和日常生活之間的關(guān)系都很密切；2、電能不能大量的存貯；3、電力系統(tǒng)的暫態(tài)過程非常短促；4、對(duì)電能質(zhì)量的要求比較嚴(yán)格。二、對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行的基本要求1、保證系統(tǒng)運(yùn)行的安全可靠；2、保證良好的電能質(zhì)量；3、保證系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性4、環(huán)境保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行的基本要求1、保證可靠持續(xù)供電負(fù)荷分級(jí)：按對(duì)供電可靠性的要求將負(fù)荷分為三級(jí)一級(jí)負(fù)荷：對(duì)這一級(jí)負(fù)荷中斷供電，將造成人身事故，經(jīng)濟(jì)嚴(yán)重?fù)p失，人民生活發(fā)生混亂。二級(jí)負(fù)荷：對(duì)這一級(jí)負(fù)荷中斷供電，將造成大量減產(chǎn)，人民生活受影響。三級(jí)負(fù)荷：所有不屬于一、二級(jí)的負(fù)荷電力系統(tǒng)的兩種接線方式無備用接線方式（a）放射式（b）干線式樣（c）鏈?zhǔn)接袀溆媒泳€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)2、保證良好的電能質(zhì)量電能質(zhì)量的三個(gè)指標(biāo)電壓偏移：5%頻率偏移：0.2-0.5Hz。波形畸變率：不超過限制值

3、提高系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性

4、環(huán)境保護(hù)1、電力系統(tǒng)的電壓等級(jí)2、電力系統(tǒng)的負(fù)荷三、電力系統(tǒng)電壓等級(jí)和負(fù)荷1、電力系統(tǒng)的電壓等級(jí)說明：1、用電設(shè)備的容許電壓偏移一般為±5%；2、沿線路的電壓降落一般為10%；3、在額定負(fù)荷下，變壓器內(nèi)部的電壓降落約為5%。電力網(wǎng)絡(luò)中電壓分布1、取用電設(shè)備的額定電壓為線路額定電壓，使所有設(shè)備能在接近它們的額定電壓下運(yùn)行；2、取線路始端電壓為額定電壓的105%；3、取發(fā)電機(jī)的額定電壓為線路額定電壓的105%；4、電力線路平均額定電壓：5、變壓器（1）一次側(cè)接電源，相當(dāng)于用電設(shè)備，一次側(cè)額定電壓等于用電設(shè)備的額定電壓；（2）直接和發(fā)電機(jī)相聯(lián)的變壓器，一次側(cè)額定電壓等于發(fā)電機(jī)的額定電壓；（3）二次側(cè)向負(fù)荷供電，相當(dāng)于電源，應(yīng)比線路的額定電壓高5%，加上變壓器內(nèi)耗5%，所以二次側(cè)額定電壓為用電設(shè)備額定電壓的110%。（1）負(fù)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(fù)荷，是所有用戶的負(fù)荷總加。（2）負(fù)荷分類（按負(fù)荷性質(zhì)分類）：工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)、商業(yè)、生活等。（3）供電負(fù)荷：綜合用電負(fù)荷加上電力網(wǎng)的功率損耗。（4）發(fā)電負(fù)荷：供電負(fù)荷加上發(fā)電廠廠用電消耗的功率。2、電力系統(tǒng)的負(fù)荷負(fù)荷曲線：用曲線描述某一時(shí)間段內(nèi)負(fù)荷隨時(shí)間變化的規(guī)律

（1）日負(fù)荷曲線：表明系統(tǒng)有功功率或無功功率負(fù)荷在一天24小時(shí)內(nèi)的變化規(guī)律。一天的總耗電量日平均負(fù)荷食品工業(yè)負(fù)荷曲線農(nóng)村加工負(fù)荷曲線市政生活負(fù)荷曲線鋼鐵工業(yè)負(fù)荷曲線（2）有功功率年最大負(fù)荷曲線：表示一年內(nèi)每月最大有功功率負(fù)荷變化曲線。全年耗電量

（3）年持續(xù)負(fù)荷曲線：按一年中系統(tǒng)負(fù)荷的數(shù)值大小及其持續(xù)小時(shí)數(shù)順序排列繪制而成t1PPmaxP1P2P3tt3t28760Tmax最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)Tmax

第二節(jié)電力系統(tǒng)中性點(diǎn)的接地方式 一、電力系統(tǒng)中性點(diǎn)及其接地方式 二、消弧線圈的工作原理 三、消弧線圈的應(yīng)用及自動(dòng)跟蹤控制一、電力系統(tǒng)中性點(diǎn)及其接地方式電力系統(tǒng)中性點(diǎn)：變壓器星形接線、發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)接地涉及的問題：

絕緣水平、供電可靠性、繼電保護(hù)、電壓等級(jí)、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)穩(wěn)定性。電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式：兩類大接地電流方式、小接地電流方式1、大接地電流方式：需要斷路器切斷單相接地故障電流。

1）中性點(diǎn)有效接地方式；2）中性點(diǎn)全接地方式；3）中性點(diǎn)經(jīng)低電抗、中電阻和低電阻接地方式。2、小接地電流方式：單相接地電弧能夠瞬間自行熄滅。1）中性點(diǎn)不接地方式；2）中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地；3）中性點(diǎn)經(jīng)高阻抗接地方式。電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式大接地電流方式

優(yōu)點(diǎn)：安全性好（單相接地?cái)嗦菲骺焖偾袛啵唤?jīng)濟(jì)性好（中性點(diǎn)電壓不會(huì)升高、接地時(shí)不會(huì)出現(xiàn)電弧引起的過電壓、對(duì)絕緣水平要求低）

缺點(diǎn)：供電可靠性低（單相接地?cái)嗦菲骺焖偾袛?，提高供電可靠性需增加自?dòng)重合閘裝置）小接地電流方式

優(yōu)點(diǎn)：供電可靠性高（單相接地不形成短路，如發(fā)生接地故障，不必切除接地相）。

缺點(diǎn)：經(jīng)濟(jì)性差（單相接地時(shí)不接地相對(duì)地電壓增高，絕緣費(fèi)用大）。110kV以上系統(tǒng)采用大電流接地方式：

1）110kV及220kV，中性點(diǎn)有效接地方式；2）330kV以上，中性點(diǎn)全接地。

60kV以下系統(tǒng)采用小電流接地方式：

1）3-10kV系統(tǒng)，中性點(diǎn)不接地方式；2）35-60kV系統(tǒng)，中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地。不同電壓等級(jí)中性點(diǎn)接地方式消弧線圈的工作原理

針對(duì)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)1、正常運(yùn)行情況考慮以下幾個(gè)問題：（1）線電壓與相電壓關(guān)系（3）；（2）中性點(diǎn)電位（UN=0）；（3）對(duì)地電容電流與相電壓關(guān)系（Ic-0=UC0）。2、單相（A相）接地運(yùn)行情況考慮以下幾個(gè)問題：（1）中性點(diǎn)對(duì)地電位（UN=-Ua）；（2）相電壓（Ua=0、Ub=Ub+UN、Uc=Uc+UN）；（3）線電壓（線電壓不變）；（4）對(duì)地電容電流（入地總電容電流為Id=Ib+Ic）。3、單相接地情況電流性質(zhì)：（1）單相接地電流值為正常時(shí)單相電容電流值的3倍；（2）電流為純電容電流，非短路電流；（3）電流升高到一定值，將在接地點(diǎn)產(chǎn)生間歇性電?。ㄩg歇性電弧將導(dǎo)致過電壓，影響系統(tǒng)穩(wěn)定性，甚至?xí)p壞設(shè)備）。解決方法：中性點(diǎn)裝設(shè)消弧線圈消弧線圈的工作原理

Id超前UN，IL落后UN關(guān)于補(bǔ)償方式問題的分析：（1）全補(bǔ)償：IL=Id（問題，產(chǎn)生諧振過電壓）；（2）欠補(bǔ)償：IL<Id（