电力系统稳态分析教材

1、电力系统稳态分析教师：吕志盛课程及考试时间安排课程及考试时间安排共共40学时，学时，5学时学时/周周8周周上课时间：上课时间：1-8周周课堂测试：课堂测试：2次，（或开放式题目）次，（或开放式题目）考试时间：预计第考试时间：预计第10周周考试成绩评定：平时考试成绩评定：平时40%（含出勤情况与课（含出勤情况与课堂测试成绩），期末堂测试成绩），期末60%上课原则：出勤、授课内容、课堂纪律、鼓上课原则：出勤、授课内容、课堂纪律、鼓励主动思考励主动思考你印象中的电力系你印象中的电力系统是什么样的？统是什么样的？第第1 1章章 电力系统的基本概念电力系统的基本概念电力系统的构成：电力系统的构成：电力系

2、统及其基本参量；电力系统及其基本参量；电能生产的特点：电能生产的特点：生产、输送和消费的特殊性；生产、输送和消费的特殊性；电力系统运行基本要求：电力系统运行基本要求：可靠、优质、经济；可靠、优质、经济；接线方式及特点：接线方式及特点：无备用、有备用；无备用、有备用；电压等级：电压等级：发电机、变压器、线路、用电设备；发电机、变压器、线路、用电设备；中性点运行方式及特点：中性点运行方式及特点：我国主要使用的三种。我国主要使用的三种。第第1 1章章 电力系统的基本概念电力系统的基本概念电力系统电力系统是由发电、输电、配电、用电等是由发电、输电、配电、用电等设备和相应的辅助系统，按规定的技术和经设备

3、和相应的辅助系统，按规定的技术和经济要求组成的，将一次能源转换为电能，并济要求组成的，将一次能源转换为电能，并输送到用户的一个输送到用户的一个统一的系统统一的系统。以下是电力系统吗？以下是电力系统吗？1.1 1.1 电力系统概述电力系统概述用于描述和衡量一个电力系统的规模和大小。用于描述和衡量一个电力系统的规模和大小。 1 1、总装机容量、总装机容量 kW MW GWkW MW GW 系统中实际安装的发电机组额定有功功率的总和。系统中实际安装的发电机组额定有功功率的总和。 2 2、年发电量、年发电量 kWh MWh GWh TWhkWh MWh GWh TWh 系统中所有发电机组全年实际发出电

4、能的总和。系统中所有发电机组全年实际发出电能的总和。 3 3、最大负荷、最大负荷 kW MW GWkW MW GW 电力系统总有功负荷在一年内的最大值。电力系统总有功负荷在一年内的最大值。4 4、最高电压等级、最高电压等级 kVkV 系统中所采用的最高额定电压系统中所采用的最高额定电压5 5、额定频率、额定频率 f fN N=50kz=50kz一、电力系统的基本参量一、电力系统的基本参量二、电力系统的接线图（结线图）二、电力系统的接线图（结线图）1、地理接线图、地理接线图2、电气接线图、电气接线图 无备用电源结线方式无备用电源结线方式三、电网的结线方式三、电网的结线方式无备用电源结线方式：无备

5、用电源结线方式：单回路放射式、干线式、链式单回路放射式、干线式、链式 经济，运行方便，但可靠性差经济，运行方便，但可靠性差无备用接线方式无备用接线方式（a）放射式）放射式 （b）干线式样）干线式样 （c） 链式链式 有备用电源结线方式有备用电源结线方式有备用电源结线方式：有备用电源结线方式：p双回路的放射式、干线式、链式双回路的放射式、干线式、链式 运行方便，可靠性高，但经济性较差运行方便，可靠性高，但经济性较差p环式、双端电源供电式环式、双端电源供电式 较为常用的方式，但运行较复杂较为常用的方式，但运行较复杂有备用接线方式有备用接线方式（a） 放射式样放射式样 （b） 干线式干线式 （c）

6、链式链式 （d） 环式环式 （e） 两端供电网络两端供电网络未来智能电网展望未来智能电网展望1.2 1.2 我国的电力系统我国的电力系统电力系统的额定电压电力系统的额定电压提出问题：什么是额定电压？为什么要规定一定数量的额定电压等级？提出问题：什么是额定电压？为什么要规定一定数量的额定电压等级？ 对输送一定功率到一定距离的线路来说，一方面，电压对输送一定功率到一定距离的线路来说，一方面，电压较高，线损较小；另一方面，电压升高，对电气设备的绝缘较高，线损较小；另一方面，电压升高，对电气设备的绝缘等技术要求也提高。因此，有一最经济的线路电压。等技术要求也提高。因此，有一最经济的线路电压。 由此考虑

7、，对输送不同功率不同长度的线路来说，电压由此考虑，对输送不同功率不同长度的线路来说，电压等级多一点较好。等级多一点较好。 但若电压等级太多，则不利于系统化、标准化生产。但若电压等级太多，则不利于系统化、标准化生产。 同理，对于发电机、变压器等电气设备来说，也有一个同理，对于发电机、变压器等电气设备来说，也有一个在正常运行时具有最大经济效益的电压。在正常运行时具有最大经济效益的电压。 因此，国家规定了标准电压等级系列，有利于电器因此，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

8、换，有利于备件的生选型，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。产和维修等。 国家电网额定电压等级国家电网额定电压等级 3kV、6kV、10kV、35kV、110kV、220kV、500kV 、750kV F以下所讲的电压均指线电压以下所讲的电压均指线电压 各级电压输电能力各级电压输电能力 1 1、电网（线路）额定电压、电网（线路）额定电压 U UN N 2 2、用电设备的额定电压，等于同级电网的额定电压、用电设备的额定电压，等于同级电网的额定电压3 3、发电机的额定电压：、发电机的额定电压：U UN NG GG=1.05UG=1.05UN N 注：用电设备偏移注：用电设备偏移

9、5%，线路允许电压降，线路允许电压降10%4 4、变压器额定电压（一次侧）、变压器额定电压（一次侧）（1 1）接到电力网始端的变压器，由于发电机电压一般）接到电力网始端的变压器，由于发电机电压一般比电力网额定电压高比电力网额定电压高5 5，而且发电机至该变压器间的，而且发电机至该变压器间的连线压降较小，为使变压器一次绕组电压与发电机额连线压降较小，为使变压器一次绕组电压与发电机额定电压相配合，可以采用高出电力网额定电压定电压相配合，可以采用高出电力网额定电压5 5的电的电压作为该变压器一次绕组的额定电压，即压作为该变压器一次绕组的额定电压，即1.05U1.05UN N。 4 4、变压器额定电压

10、（一次侧）、变压器额定电压（一次侧）（2 2）接到电力网受端的变压器，其一次绕组可以当做）接到电力网受端的变压器，其一次绕组可以当做受电器看待受电器看待, ,因而其额定电压取与受电器的额定电压即因而其额定电压取与受电器的额定电压即电力网额定电压相等电力网额定电压相等 ，即，即U UN N。 4 4、变压器额定电压（二次侧）、变压器额定电压（二次侧）当变压器带负载运行时，其一、二次绕组均有电压降，当变压器带负载运行时，其一、二次绕组均有电压降，二次绕组的端电压将低于其额定电压，如按变压器满二次绕组的端电压将低于其额定电压，如按变压器满载时一、二次绕组压降为载时一、二次绕组压降为5 5考虑，为使满

11、载时二次绕考虑，为使满载时二次绕组端电压仍高出电力网额定电压组端电压仍高出电力网额定电压5 5, ,则必须选变压器则必须选变压器二次绕组的额定电压比电力网额定电压高出二次绕组的额定电压比电力网额定电压高出1010，即，即1.1U1.1UN N。 4 4、变压器额定电压（二次侧）、变压器额定电压（二次侧）某些情况下，变压器二次绕组的额定电压可以比电力某些情况下，变压器二次绕组的额定电压可以比电力网额定电压高出网额定电压高出5%5%，即，即1.05U1.05UN N。 例例1-1已知图示系统中线路的额定电压，求发电机和变压器的额定电压。已知图示系统中线路的额定电压，求发电机和变压器的额定电压。解：

12、解：G: UNG=1.05UN3L=1.056=6.3kV 1T: U1N1T=UNG=6.3kV U2N1T=1.1UN1L=1.1X110=121kV 6.3/121kV2T: U1N2T=UN1L=110kV U2N2T=1.1UN2L=1.1X35=38.5kV 110/38.5kV1 1、用电设备的额定电压、用电设备的额定电压 UN（允许偏差（允许偏差5%） 2 2、输电线路（电力网）额定电压、输电线路（电力网）额定电压 UN 3 3、发电机的额定电压、发电机的额定电压 1.051.05UN4 4、变压器的额定电压、变压器的额定电压一次侧额定电压一次侧额定电压U U1N1N=U=UN

13、 NU U1N1N= =1.051.05U UN N二次侧额定电压二次侧额定电压U U2N2N= =1.11.1U UN NU U2N2N= =1.051.05U UN N非直接和发电机相连的变压器非直接和发电机相连的变压器直接和发电机相连的变压器直接和发电机相连的变压器负载负载空载空载例题：标出下图中电力系统各元件的额定电压例题：标出下图中电力系统各元件的额定电压1.3 1.3 中性点运行方式中性点运行方式一、电网接地故障介绍电网接地故障介绍接地故障：导线与大地之间的不正常连接。接地故障：导线与大地之间的不正常连接。单相接地：占高压线路故障单相接地：占高压线路故障70%70%以上，配网以上，

14、配网80%80%以上。以上。两相接地：两相相间短路并接地。两相接地：两相相间短路并接地。三相接地：三相相间短路并接地。三相接地：三相相间短路并接地。按单相接地短路电流分类二、中性点接地方式及接地故障特征介绍中性点接地方式及接地故障特征介绍大电流接地方式大电流接地方式（有效接地）（有效接地）小电流接地方式小电流接地方式（非有效接地）（非有效接地）中性点直接接地中性点直接接地中性点经小电阻接地中性点经小电阻接地中性点不接地中性点不接地中性点经消弧线圈接地中性点经消弧线圈接地A相相B相相C相相NA相相B相相C相相N二、中性点接地方式及接地故障特征介绍中性点接地方式及接地故障特征介绍A相相B相相C相相

15、N1、中性点不接地、中性点不接地2、中性点直接接地、中性点直接接地 与大地未形成短路电流通路，与大地未形成短路电流通路，三相均流过正常负荷电流，接地相三相均流过正常负荷电流，接地相电压降低，非接地相电压升高，线电压降低，非接地相电压升高，线电压保持对称，可短时不予切除。电压保持对称，可短时不予切除。实际上，由于线路分布电容存在，实际上，由于线路分布电容存在，与大地之间形成电流通道，有小电与大地之间形成电流通道，有小电流流通。主要用于流流通。主要用于35kV以下电力以下电力系统。系统。 与大地形成短路电流通与大地形成短路电流通路，故障相有大电流通过，路，故障相有大电流通过，非故障相正常负荷电流，接非故障相正常负荷电流，接地相电压降低，非接地相电地相电压降低，非接地相电压升高，故障必须切除。主压升高，故障必须切除。主要用于要用于110kV以上电力系统。以上电力系统。A相相B相相C相相N二、中性点接地方式及接地故障特征介绍中性点接地方式及接地故障特征介绍A相相B相相C相相N3、中性点经小电阻接地、中性点经小电阻接地4、中性点经消弧线圈接地、中性点经消弧线圈接地 与大地形成短路电流通与大地形成短路电流通路，故障相有较大电流通过，路，故障相有较大电流通过，非故障相正常负荷电流，接非故障相正常负