《电力系统分析》课件-电力系统分析概述.ppt

电力系统分析电力系统分析第1章 电力系统的基本概念 电力系统的组成和接线方式电力系统的组成和接线方式 1 1中国电力系统概况中国电力系统概况 2 2电力系统运行的特点和基本要求电力系统运行的特点和基本要求3 3电力系统的额定频率和额定电压电力系统的额定频率和额定电压 4 4电力系统的运行状态和中性点接地方式电力系统的运行状态和中性点接地方式5 51.1 电力系统的组成和接线方式电力系统的组成和接线方式 电力系统就是由大量发电机、变电力系统就是由大量发电机、变压器、电力线路和负荷组成的旨在生压器、电力线路和负荷组成的旨在生产、传输、分配和消费电能的各种电产、传输、分配和消费电能的各种电气设备按一定方式连成的整体气设备按一定方式连成的整体 四大主要元件电力系统的接线电力系统的组成电力系统的组成电力系统的接线方式电力系统的接线方式 电气接线图反映电力系统各元件之间的电气联系，反映电力系统各元件之间的电气联系，多为单线图多为单线图 地理接线图 反映各发电厂、变电所的相对地理位置反映各发电厂、变电所的相对地理位置以及电力线路的路径以及电力线路的路径 地理接线图电力系统的接线方式电力系统的接线方式1.2 中国电力系统概况中国电力发展的历史中国电力发展的历史 1 118821882年年19491949年年19791979年年20022002年年装机容量（装机容量（kWkW）11.7611.76185185万万63006300万万3.533.53亿亿1.2 中国电力系统概况20052005年全国总装机容量达年全国总装机容量达508508吉瓦，全年总发电量吉瓦，全年总发电量24,75024,750亿千瓦时。

亿千瓦时中国电力现状中国电力现状 2 2全国电力系统的互联 全国电力系统的互联 我国电力发展的基本格局：以三峡工程为我国电力发展的基本格局：以三峡工程为我国电力发展的基本格局：以三峡工程为我国电力发展的基本格局：以三峡工程为契机，以三峡电力系统为核心，向东南西北四契机，以三峡电力系统为核心，向东南西北四契机，以三峡电力系统为核心，向东南西北四契机，以三峡电力系统为核心，向东南西北四个方向辐射，形成以北、中、南送电通道为主个方向辐射，形成以北、中、南送电通道为主个方向辐射，形成以北、中、南送电通道为主个方向辐射，形成以北、中、南送电通道为主体，南北电网间多点互联、纵向通道联系较为体，南北电网间多点互联、纵向通道联系较为体，南北电网间多点互联、纵向通道联系较为体，南北电网间多点互联、纵向通道联系较为紧密的紧密的紧密的紧密的“西电东送西电东送西电东送西电东送”、南北互供的全国互联电、南北互供的全国互联电、南北互供的全国互联电、南北互供的全国互联电网格局 全国电力系统的互联西电东送的北、中、南三条大通道西电东送的北、中、南三条大通道北通道北通道: :将将“三西三西”（即内蒙古西部、山西、陕（即内蒙古西部、山西、陕西）煤电基地和黄河上游的公伯峡、拉西瓦等西）煤电基地和黄河上游的公伯峡、拉西瓦等水电站的电力送往京津唐负荷中心。

水电站的电力送往京津唐负荷中心中通道中通道：可望成为世界规模最大的输电通道可望成为世界规模最大的输电通道长江可开发长江可开发2222座水电站座水电站 南通道南通道：以开发云南、贵州、广西的水电为主，：以开发云南、贵州、广西的水电为主，以开发贵州等地火电为补充，向广东等东部用以开发贵州等地火电为补充，向广东等东部用电负荷中心送电电负荷中心送电全国电力系统的互联三峡电站装机三峡电站装机2626台，台，总容量总容量18201820万万kWkW，外，外送线送线1515回三峡左岸回三峡左岸电站装机电站装机1414台，总容台，总容量量980980万万kWkW全国电力系统的互联我国于我国于19811981年建成年建成500kV500kV姚孟姚孟武昌输电线路，武昌输电线路，全长全长595km595km19891989年建成年建成500kV500kV葛洲坝葛洲坝- -上海上海高压直流输电线高压直流输电线 20052005年年9 9月，中国在西北地区（青海官厅月，中国在西北地区（青海官厅兰兰州东）建成了一条州东）建成了一条750kV750kV输电线路，长度为输电线路，长度为140.7km140.7km超高压输电超高压输电 全国电力系统的互联按照计划，国家电网今后几年将建成两条按照计划，国家电网今后几年将建成两条10001000千伏特高压交流输变电工程：千伏特高压交流输变电工程：一是陕北一是陕北- -晋东南晋东南- -南阳南阳- -荆门荆门- -武汉的中线工武汉的中线工程程二是淮南二是淮南- -皖南皖南- -浙北浙北- -上海的东线工程。

上海的东线工程 特高压输电特高压输电 全国电力系统的互联20102010年前，南方电网将建成世界上第一条特年前，南方电网将建成世界上第一条特高压直流输电工程高压直流输电工程云南至广东的正负云南至广东的正负800kV800kV特高压直流输电线路，计划于特高压直流输电线路，计划于20062006年开年开工建设，工建设，20092009年单极投产年单极投产 特高压输电特高压输电 全国电力系统的互联金沙江一期（溪洛渡、向家坝水电站）及锦屏金沙江一期（溪洛渡、向家坝水电站）及锦屏（四川）一、二级水电站的配套工程，包括建（四川）一、二级水电站的配套工程，包括建设向家坝上海、溪洛渡左株州（湖南）、设向家坝上海、溪洛渡左株州（湖南）、溪洛渡右浙西、锦屏苏南四条溪洛渡右浙西、锦屏苏南四条800kV800kV直流直流输电线路，以及相应的送、受端换流站工程输电线路，以及相应的送、受端换流站工程四条四条800kV800kV直流输电线路长度分别为直流输电线路长度分别为2143km2143km、975km975km、1730km1730km、2356km2356km计划于20082008年陆续开年陆续开工，工，2011201120162016年全部建成投产。

年全部建成投产特高压输电特高压输电 1.3电力系统运行的特点和基本要求电力系统运行的特点和基本要求l重要性重要性 l快速性快速性 l同时性同时性 电力系统运行的特点电力系统运行的特点 1 1有功平衡有功平衡 无功平衡无功平衡 1.3电力系统运行的特点和基本要求电力系统运行的特点和基本要求l安全可靠持续供电安全可靠持续供电 对电力系统的三个基本要求对电力系统的三个基本要求 1 1（1 1）安全性安全性 电力系统中的所有电气设备必须在不电力系统中的所有电气设备必须在不超过它们所允许的电压、电流和频率的条件下运行，超过它们所允许的电压、电流和频率的条件下运行，正常运行情况和事故情况下都应该如此正常运行情况和事故情况下都应该如此 电力系统的安全性表征电力系统短时间内在事电力系统的安全性表征电力系统短时间内在事故情况下维持持续供电的能力故情况下维持持续供电的能力2 2）可靠性）可靠性 电力系统向用户长时间不间断持续供电力系统向用户长时间不间断持续供电的概率指标电的概率指标1.3电力系统运行的特点和基本要求电力系统运行的特点和基本要求级别级别 一级一级 二级二级 三级三级 停电停电影响影响 严重后果，如人身严重后果，如人身伤亡、政治影响、伤亡、政治影响、国民经济产生重大国民经济产生重大损失、人民生活发损失、人民生活发生严重混乱。

生严重混乱政治、经济造成政治、经济造成较大损失，人民较大损失，人民生活受到影响、生活受到影响、大量减产等大量减产等 不属于一不属于一级、二级级、二级的负荷的负荷 可靠性可靠性要求要求 保证不间断供电保证不间断供电 允许短时停电几允许短时停电几分钟分钟 ，尽量保证，尽量保证不间断供电不间断供电停电影响停电影响不大不大 负荷分级负荷分级1.3电力系统运行的特点和基本要求电力系统运行的特点和基本要求允许电压偏移允许电压偏移55频率偏差频率偏差0.050.050.2Hz0.2Hz电压波形，正弦波形电压波形，正弦波形三相电压、电流对称性三相电压、电流对称性l电能质量电能质量 1.3电力系统运行的特点和基本要求电力系统运行的特点和基本要求 降低每降低每kWhkWh电所消耗的能源（降低煤耗电所消耗的能源（降低煤耗率、水耗率、厂用电率等），降低网损率，率、水耗率、厂用电率等），降低网损率，提高设备利用效率提高设备利用效率 l经济性经济性1.41.4电力系统的额定频率和额定电压电力系统的额定频率和额定电压北美采用北美采用60Hz60Hz，欧洲、亚洲多数地区，欧洲、亚洲多数地区采用采用50Hz50Hz，我国也采用，我国也采用50Hz50Hz。

额定频率额定频率1 11.41.4电力系统的额定频率和额定电压电力系统的额定频率和额定电压额定电压额定电压1 1n用电设备 用电设备的额定电压和电网的额定电压一致n发电机 发电机的额定电压一般比同级电网的额定电压高出5%，用于补偿线路上的电压损失变压器的二次绕组对于用电设备而言，相当于供电设备u第一种情况比用电设备额定电压高10% u第二种情况比用电设备额定电压高5%n变压器 变压器的一次绕组：相当于是用电设备，所以规定变压器一次绕组的额定电压与受电设备额定电压相同注意：但当变压器一次绕组直接与发电机相连时，变压器一次绕组的额定电压与发电机额定电压相等其中5%用于补偿变压器满载供电时，一、二次绕组上的电压损失； 另外5%用于补偿线路上的电压损失，因此适用于变压器供电距离较长时的情况当变压器供电距离较短时，可以不考虑线路上的电压损失，只需要补偿满载时变压器绕组上的电压损失即可1.41.4电力系统的额定频率和额定电压电力系统的额定频率和额定电压1.41.4电力系统的额定频率和额定电压电力系统的额定频率和额定电压线路的平均额定电压线路的平均额定电压 线路的平均额定电压指线路始端最大电压线路的平均额定电压指线路始端最大电压（变压器空载电压）和末端用电设备额定电压的（变压器空载电压）和末端用电设备额定电压的平均值。

由于线路始端最大电压比电网额定电压平均值由于线路始端最大电压比电网额定电压高高10%10%，因而线路的平均额定电压比电网额定电，因而线路的平均额定电压比电网额定电压高压高5%5%各级分别为：各级分别为： 0.40.4，3.153.15，6.36.3，10.510.5，3737，6363，115115，230230，345345，525kV525kV发电机发电机G G的额定电压的额定电压：UNG=1.05UNL1=1.0510=10.5（kV） 变压器变压器T1的额定电压：的额定电压： U1NT1=UN.G=10.5（kV） U2NT1=1.1UNL2=1.1110=121(kV)变压器变压器T1的变比为：的变比为：10.5/121kV变压器变压器T2的额定电压：的额定电压：U1NT2=UNL2=110（kV） U2NT2=1.05UNL3=1.056=6.3(kV)变压器变压器T2的变比为：的变比为：110/6.3kV例1.4.1 已知图1.2.1所示系统中电网的额定电压，试确定发电机和变压器的额定电压变压器直接与电动机相连，供电距离较短，可以不考虑线路上的电压损失1.5电力系统运行状态和中性点接地方式电力系统运行状态和中性点接地方式（1 1）稳态）稳态 电力系统正常的、变化相对较慢较小以电力系统正常的、变化相对较慢较小以至可以忽略的运行状态。

至可以忽略的运行状态2 2）暂态）暂态 电力系统非正常的、变化较大以至引起电力系统非正常的、变化较大以至引起从一个稳定运行状态向另一个稳定运行状态过渡从一个稳定运行状态向另一个稳定运行状态过渡的变化过程的变化过程 电力系统的运行状态电力系统的运行状态 1 1两者的本质区别：稳态的运行变量与时间无关，描述两者的本质区别：稳态的运行变量与时间无关，描述其特性的是代数方程；暂态的运行变量与时间有关，其特性的是代数方程；暂态的运行变量与时间有关，描述其特性的是微分方程描述其特。