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电力系统分析章本讲稿第一页，共四十五页 能源的分类能源的分类：一次能源一次能源:自然界存在的能源自然界存在的能源 如如:煤炭、石油、天然气、水力等煤炭、石油、天然气、水力等二次能源二次能源：由一次能源转换而成：由一次能源转换而成 如：电能如：电能1.1 电力系统的组成和特点本讲稿第二页，共四十五页1.1 1.1 电力系统的组成和特点电力系统的组成和特点电力系统的组成和特点电力系统的组成和特点能源的转换与传输能源的转换与传输：发发 电电 厂：厂：把其他形式的能量转换成电能把其他形式的能量转换成电能变变 压压 器：器：改变电压等级改变电压等级输电线路：输电线路：输送电能输送电能用电设备：用电设备：把电能转换成适合用户需要的其他形式把电能转换成适合用户需要的其他形式 的能量的能量本讲稿第三页，共四十五页 基本概念：基本概念：1 1、电力系统、电力系统 2 2、电力网、电力网 3 3、动力系统、动力系统1.1.1 1.1.1 电力系统的组成电力系统的组成本讲稿第四页，共四十五页本讲稿第五页，共四十五页 电力系统：电力系统：把这些生产、输送、分配和消费电能的各种电气设备把这些生产、输送、分配和消费电能的各种电气设备连接在一起而组成的整体称为电力系统，连接在一起而组成的整体称为电力系统，它包括从发电、变电、输电、配电直到用电这样一个全它包括从发电、变电、输电、配电直到用电这样一个全过程。过程。动力系统动力系统:电力系统加上发电厂的动力部分，就称为动力电力系统加上发电厂的动力部分，就称为动力系统。系统。1.1.1 1.1.1 1.1.1 1.1.1 电力系统的组成电力系统的组成电力系统的组成电力系统的组成 火电厂的动力部分包括汽轮机、锅炉、供热管道和热用户，火电厂的动力部分包括汽轮机、锅炉、供热管道和热用户，水电厂的动力部分包括水库和水轮机，核电厂的动力部分包括反水电厂的动力部分包括水库和水轮机，核电厂的动力部分包括反应堆和汽轮机。应堆和汽轮机。电力网：电力网：电力系统中输送和分配电能的部分称为电力网，电力系统中输送和分配电能的部分称为电力网，它包括升、降压变压器和各种电压的输电线路。它包括升、降压变压器和各种电压的输电线路。可见，电力系统是动力系统的一部分，电力可见，电力系统是动力系统的一部分，电力网又是电力系统的一部分网又是电力系统的一部分。本讲稿第六页，共四十五页电力网电力网电力系统电力系统动力系统动力系统动力部分动力部分负荷负荷发发电电机机1.1.1 1.1.1 电力系统的组成电力系统的组成电力系统的组成电力系统的组成图图1.11.1动力系统、电力系统和电力网的示意图动力系统、电力系统和电力网的示意图 本讲稿第七页，共四十五页 1 1、电力系统的特点、电力系统的特点 （1 1）电能与国民经济各部门及人民日常生活关系密切）电能与国民经济各部门及人民日常生活关系密切 1.1.2 电力系统运行应满足的基本要求电力系统运行应满足的基本要求（2 2）电能不能大量储存）电能不能大量储存(生产消费同时生产消费同时)（3 3）电力系统暂态过程非常短暂）电力系统暂态过程非常短暂本讲稿第八页，共四十五页 2 2 2 2、电力系统运行的基本要求、电力系统运行的基本要求、电力系统运行的基本要求、电力系统运行的基本要求 （1 1）保证安全可靠的供电）保证安全可靠的供电 1.1.2 1.1.2 电力系统运行应满足的基本要求电力系统运行应满足的基本要求电力系统运行应满足的基本要求电力系统运行应满足的基本要求（2 2）保证良好的电能质量）保证良好的电能质量 （3 3）保证电力系统运行的经济性）保证电力系统运行的经济性其它要求：环保其它要求：环保本讲稿第九页，共四十五页（1 1）保证安全可靠的供电）保证安全可靠的供电 第一级负荷：对这一级负荷中断供电将会造成人身事故、设备损坏、对这一级负荷中断供电将会造成人身事故、设备损坏、大大量废品，导致生产秩序长期不能恢复，市政生活混乱。量废品，导致生产秩序长期不能恢复，市政生活混乱。1.1.2 1.1.2 电力系统运行应满足的基本要求电力系统运行应满足的基本要求电力系统运行应满足的基本要求电力系统运行应满足的基本要求第二级负荷：对这一级负荷中断供电将造成大量减产，影响人民生活对这一级负荷中断供电将造成大量减产，影响人民生活。第三级负荷：不属于第一、第二级，停电影响不大的其他负荷。不属于第一、第二级，停电影响不大的其他负荷。本讲稿第十页，共四十五页（2 2 2 2）保证良好的电能质量）保证良好的电能质量）保证良好的电能质量）保证良好的电能质量 1）频率 fN=50 0.2 Hz 1.1.2 1.1.2 电力系统运行应满足的基本要求电力系统运行应满足的基本要求电力系统运行应满足的基本要求电力系统运行应满足的基本要求2)电压 偏移不超过 0.1 UN 3）波形本讲稿第十一页，共四十五页 1）煤耗：发电厂生产发电厂生产1 KWh 1 KWh 电能所消耗的标准煤量。电能所消耗的标准煤量。(3)(3)保证电力系统运行的经济性保证电力系统运行的经济性1.1.2 1.1.2 电力系统运行应满足的基本要求电力系统运行应满足的基本要求电力系统运行应满足的基本要求电力系统运行应满足的基本要求 2）网损率：电力网中损耗的电量占向电力网供电量的百分电力网中损耗的电量占向电力网供电量的百分 比。比。3）厂用电率：发电厂自用电量占发电量的百分比。发电厂自用电量占发电量的百分比。本讲稿第十二页，共四十五页1 1、电力系统的额定电压、电力系统的额定电压1.2.1 电力系统的额定电压电力系统的额定电压2 2、电力网电压等级的选择、电力网电压等级的选择1.2 电力系统的电压等级和规定电力系统的电压等级和规定本讲稿第十三页，共四十五页1 1、网络额定电压、网络额定电压当设备在该电压下运行具有最好的技术性能和当设备在该电压下运行具有最好的技术性能和经济效果，这一电压即称为电网的额定电压。经济效果，这一电压即称为电网的额定电压。我国的网络额定电压有：我国的网络额定电压有：3KV、6KV、10KV、35KV、60KV、110KV、220KV、330KV、500KV 1.2.1 1.2.1 电力系统的额定电压电力系统的额定电压电力系统的额定电压电力系统的额定电压本讲稿第十四页，共四十五页系统的额定电压系统的额定电压本讲稿第十五页，共四十五页本讲稿第十六页，共四十五页例题例题例题例题1.1 1.1 1.1 1.1 电力系统接线图如图电力系统接线图如图电力系统接线图如图电力系统接线图如图1.21.21.21.2所示，图中标明了各级电力线所示，图中标明了各级电力线所示，图中标明了各级电力线所示，图中标明了各级电力线路的额定电压。试求发电机和变压器绕组的额定电压。路的额定电压。试求发电机和变压器绕组的额定电压。路的额定电压。试求发电机和变压器绕组的额定电压。路的额定电压。试求发电机和变压器绕组的额定电压。图图1.2 例例1.1的附图的附图1.2.1 1.2.1 电力系统的额定电压电力系统的额定电压电力系统的额定电压电力系统的额定电压解：发电机解：发电机G G的额定电压为的额定电压为10.5KV10.5KV。变压器变压器T1:T1:低压侧额定电压为低压侧额定电压为10.5KV,10.5KV,高压侧额定电压为高压侧额定电压为242KV242KV；变压器变压器T2:T2:高压侧额定电压为高压侧额定电压为220KV220KV，中压侧额定电压为，中压侧额定电压为121KV 121KV，低，低 压侧额定电压为压侧额定电压为38.5KV38.5KV；变压器变压器T3:T3:高压侧额定电压为高压侧额定电压为110KV,110KV,低压侧额定电压为低压侧额定电压为11KV11KV；变压器变压器T4:T4:高压侧额定电压为高压侧额定电压为35KV35KV，低压侧额定电压为，低压侧额定电压为6.6KV6.6KV；变压器变压器T5:T5:高压侧额定电压为高压侧额定电压为10.5KV,10.5KV,低压侧额定电压为低压侧额定电压为3.15KV3.15KV。本讲稿第十七页，共四十五页1.2.2 电力网电压等级的选择电力网电压等级的选择电力网电压等级的选择电力网电压等级的选择电压等级高电压等级高 优点优点：因为因为 所以，所以，导线截面小，节省有色金属导线截面小，节省有色金属 缺点：缺点：绝缘要求高，网络投资增加绝缘要求高，网络投资增加本讲稿第十八页，共四十五页额定电压额定电压（KV）输送容量输送容量（MW）输送距离输送距离（Km）适用地区适用地区0.380.1以下以下0.6以下以下低压动力与三相照明低压动力与三相照明 30.11.013高压电动机高压电动机 60.11.2415发电机电压、高压电动机发电机电压、高压电动机100.22.0620配电线路、高压电机配电线路、高压电机352.0102050县级输电网、用户配电网县级输电网、用户配电网110105050150地区级输电网、用户配电网地区级输电网、用户配电网220100500100300省、区级输电网省、区级输电网3302001000200600省、区级输电网、联合系统输电网省、区级输电网、联合系统输电网50010001500150850省、区级输电网、联合系统输电网省、区级输电网、联合系统输电网75020002500500以上以上联合系统输电网联合系统输电网1.2.2 1.2.2 电力网电压等级的选择电力网电压等级的选择电力网电压等级的选择电力网电压等级的选择表表1.2 1.2 各级电压架空线路与输送容量、输送距离的关系各级电压架空线路与输送容量、输送距离的关系 本讲稿第十九页，共四十五页1.3 电力系统的接线方式电力系统的接线方式1.3.11.3.1 电力系统接线图电力系统接线图1.3.2 1.3.2 电力系统的接线方式电力系统的接线方式本讲稿第二十页，共四十五页1 1 1 1、电力系统电气结线图、电力系统电气结线图、电力系统电气结线图、电力系统电气结线图 图中较详地表示出图中较详地表示出电力系统各主要元电力系统各主要元件之间的电气联系，件之间的电气联系，但不能反映各发电但不能反映各发电厂、变电所的相对厂、变电所的相对地理位置。地理位置。1.3.1电力系统接线图电力系统接线图 本讲稿第二十一页，共四十五页 2 2 2 2、电力系统地理结线图、电力系统地理结线图、电力系统地理结线图、电力系统地理结线图 图中各发电厂、变电所相对地理位置和线路图中各发电厂、变电所相对地理位置和线路路径都按一定比例画出，但各主要元件较详细的路径都按一定比例画出，但各主要元件较详细的电气联系却难以表示。电气联系却难以表示。1.3.1电力系统接线图电力系统接线图 本讲稿第二十二页，共四十五页 1 1、按供电可靠性分类、按供电可靠性分类 1.3.2 电力系统的接线方式电力系统的接线方式电力系统的接线方式电力系统的接线方式 （1 1）无备用结线）无备用结线 任何一个变电站（用户）都只能从一条线路取得电能的任何一个变电站（用户）都只能从一条线路取得电能的电力网络。电力网络。有单回路放射式、干线式、链式。有单回路放射式、干线式、链式。无备用结线无备用结线 有备用结线有备用结线本讲稿第二十三页，共四十五页优点：优点：结线简单、投资少、运行维护方便；结线简单、投资少、运行维护方便；缺点：缺点：供电可靠性较低，当干线式、链式线路长时，末供电可靠性较低，当干线式、链式线路长时，末 端电端电压可能偏低。压可能偏低。单回路放射式单回路干线式单回路链式无备用结线无备用结线1.3.2 1.3.2 1.3.2 1.3.2 电力系统的接线方式电力系统的接线方式电力系统的接线方式电力系统的接线方式本讲稿第二十四页，共四十五页（2 2 2 2）有备用结线）有备用结线）有备用结线）有备用结线 任何一个变电站（用户）可以从两条及两条以上任何一个变电站（用户）可以从两条及两条以上的线路取得电能的电力网络。的线路取得电能的电力网络。有有:双回路放射式、干线式、链式，环形供电网双回路放射式、干线式、链式，环形供电网络，和两端供电网络。络，和两端供电网络。1.3.2 1.3.2 电力系统的接线方式电力系统的接线方式电力系统的接线方式电力系统的接线方式本讲稿第二十五页，共四十五页1 1 1 1）双回路放射式、干线式、链式）双回路放射式、干线式、链式）双回路放射式、干线式、链式）双回路放射式、干线式、链式 优点：优点：结线简单，运行方便，供电可靠性和电压结线简单，运行方便，供电可靠性和电压,质量质量高。高。缺点：缺点：设备投资大。设备投资大。双回路放射式双回路干线式双回路链式1.3.2 1.3.2 电力系统的接线方式电力系统的接线方式电力系统的接线方式电力系统的接线方式本讲稿第二十六页，共四十五页2 2 2 2）环形供电网）环形供电网）环形供电网）环形供电网 优点：优点：供电可靠性高，投资供电可靠性高，投资少。少。缺点：缺点：运行调度复杂；开环运行调度复杂；开环运行时，某些线路可运行时，某些线路可能过负荷、某些负荷能过负荷、某些负荷点电压质量不能满足点电压质量不能满足要求。要求。环形供电网环形供电网1.3.2 1.3.2 电力系统的接线方式电力系统的接线方式电力系统的接线方式电力系统的接线方式本讲稿第二十七页，共四十五页3 3 3 3）两端供电网）两端供电网）两端供电网）两端供电网 优点：优点：供电可靠性高，供电可靠性高，投资少。投资少。缺点：缺点：运行调度复杂。运行调度复杂。1.3.2 1.3.2 电力系统的接线方式电力系统的接线方式电力系统的接线方式电力系统的接线方式本讲稿第二十八页，共四十五页2 2 2 2、按负荷取得电能的方向分类、按负荷取得电能的方向分类、按负荷取得电能的方向分类、按负荷取得电能的方向分类 （1 1）开式网络）开式网络 凡变电站（用户）只能从一个方向取得电能的网络，叫做开凡变电站（用户）只能从一个方向取得电能的网络，叫做开式网络。式网络。有单、双回路放射式、干线式和链式。有单、双回路放射式、干线式和链式。1.3.2 1.3.2 电力系统的接线方式电力系统的接线方式电力系统的接线方式电力系统的接线方式 （2 2）闭式网络）闭式网络 凡变电站（用户）可以从两个或两个以上的方向取得凡变电站（用户）可以从两个或两个以上的方向取得 电能的网络，叫做闭式网络。电能的网络，叫做闭式网络。有环形网络、两端供电网络。有环形网络、两端供电网络。本讲稿第二十九页，共四十五页 对电力网络接线方式的选择，要考虑以下几个方面：对电力网络接线方式的选择，要考虑以下几个方面：（1 1）必须保证用户供电的可靠性；）必须保证用户供电的可靠性；1.3.2 电力系统的接线方式电力系统的接线方式（2 2）必须能灵活的适应各种可能的运行方式；）必须能灵活的适应各种可能的运行方式；（3 3）应力求节约设备材料，减少投资与运行费用；）应力求节约设备材料，减少投资与运行费用；（4 4）应保证在各种运行方式下运行人员能安全的操作。）应保证在各种运行方式下运行人员能安全的操作。本讲稿第三十页，共四十五页1.4 电力线路的结构电力线路的结构1.4.1 架空线路的结构架空线路的结构1.4.2 电缆线路的结构电缆线路的结构本讲稿第三十一页，共四十五页1.4.1 架空线路的结构架空线路的结构 架空线路由架空线路由导线、导线、避雷线避雷线（又称（又称架空地架空地线）、杆塔、绝缘线）、杆塔、绝缘子和子和 金具金具等元件等元件组成组成 如图如图1.61.6所示。所示。图图1.6架空线路架空线路 本讲稿第三十二页，共四十五页1 1、导线、导线、导线、导线（1 1）作用：传导电流，输送电能）作用：传导电流，输送电能1.4.1 架空线路的结构架空线路的结构（2 2）常用材料：铜、铝、钢、铝合金）常用材料：铜、铝、钢、铝合金（3 3）结构：单股导线、单金属多股绞线、钢芯铝绞线、扩径导线、）结构：单股导线、单金属多股绞线、钢芯铝绞线、扩径导线、空心导线、分裂导线空心导线、分裂导线（4 4）型号）型号:LJ:LJ35 35 铝绞线铝绞线 LGJLGJ185 185 钢芯铝绞线钢芯铝绞线 LGJQLGJQ300 300 轻型钢芯铝绞线轻型钢芯铝绞线 LGJJLGJJ400 400 加强型钢芯铝绞线加强型钢芯铝绞线钢芯铝绞线广泛用于钢芯铝绞线广泛用于35KV35KV及以上电压线路及以上电压线路 为防止电晕和减小线路感抗，为防止电晕和减小线路感抗，220KV220KV以上线路常采用扩径导线、空以上线路常采用扩径导线、空心导线、分裂导线心导线、分裂导线本讲稿第三十三页，共四十五页1.4.1 架空线路的结构架空线路的结构图图1.7 导线的断面图导线的断面图 本讲稿第三十四页，共四十五页 2 2 2 2、避雷线、避雷线、避雷线、避雷线（1 1）作用）作用 保护导线不受直接雷保护导线不受直接雷击击（2 2）结构）结构 架设在杆塔顶部架设在杆塔顶部 常采用钢绞线、铝包常采用钢绞线、铝包钢线钢线1.4.1 架空线路的结构架空线路的结构本讲稿第三十五页，共四十五页3 3 3 3、杆塔、杆塔、杆塔、杆塔 （1 1）作用）作用 支持导线和避雷线，并使之保持一定的安全支持导线和避雷线，并使之保持一定的安全距离距离 1.4.1 架空线路的结构架空线路的结构（2 2）分类）分类 1 1）按所用材料分类）按所用材料分类 木杆、铁塔、钢筋混凝土杆木杆、铁塔、钢筋混凝土杆 2 2）按用途分类）按用途分类 直线杆塔、耐张杆塔、转角杆塔、直线杆塔、耐张杆塔、转角杆塔、终端杆塔、换位杆塔终端杆塔、换位杆塔本讲稿第三十六页，共四十五页图图1.8 架空线路的一个耐张段架空线路的一个耐张段1.4.1 架空线路的结构架空线路的结构本讲稿第三十七页，共四十五页4 4 4 4、绝缘子、绝缘子、绝缘子、绝缘子（2 2）分类）分类 针式绝缘子针式绝缘子 悬式绝缘子悬式绝缘子 瓷横担等瓷横担等1.4.1 1.4.1 架空线路的结构架空线路的结构（1 1）作用）作用 使导线与杆塔间使导线与杆塔间 保持绝缘保持绝缘本讲稿第三十八页，共四十五页针式绝缘子针式绝缘子 用于电压不超过用于电压不超过35KV35KV线路上线路上1.4.1 架空线路的结构架空线路的结构图图1.101.10绝缘子绝缘子 悬式绝缘子悬式绝缘子 用于电压为用于电压为35KV35KV及以上及以上 线路上线路上瓷横担瓷横担 用于用于35KV35KV及以下线路上及以下线路上额定电压/KV3560110220330500绝缘子片数357131928直线杆上悬式绝缘子片数与电压关系直线杆上悬式绝缘子片数与电压关系本讲稿第三十九页，共四十五页5 5 5 5、金具、金具、金具、金具（1 1）作用）作用 起悬挂、耐张、固定、防震、连接等作用起悬挂、耐张、固定、防震、连接等作用1.4.1 架空线路的结构架空线路的结构（2 2）分类）分类 悬垂线夹、耐张线夹、接续金具、防震金具悬垂线夹、耐张线夹、接续金具、防震金具本讲稿第四十页，共四十五页1 1、导体、导体2 2、绝缘层、绝缘层3 3、包护层、包护层1.4.2 1.4.2 电缆线路的结构电缆线路的结构 图图1.11 1.11 常用电缆的构造常用电缆的构造本讲稿第四十一页，共四十五页1 1 1 1、导体、导体、导体、导体 铝或铜的单铝或铜的单股或多股线，通常股或多股线，通常用多股线用多股线 根据电缆中根据电缆中导体数目的不同，导体数目的不同，可分为单心、三心、可分为单心、三心、四心电缆四心电缆1.4.2 1.4.2 电缆线路的结构电缆线路的结构电缆线路的结构电缆线路的结构 图图1.11 1.11 常用电缆的构造常用电缆的构造本讲稿第四十二页，共四十五页2 2 2 2、绝缘层、绝缘层、绝缘层、绝缘层作用：用来使导作用：用来使导体间及导体与保体间及导体与保护包层间相互绝护包层间相互绝缘缘1.4.2 1.4.2 电缆线路的结构电缆线路的结构电缆线路的结构电缆线路的结构 本讲稿第四十三页，共四十五页3 3 3 3、包护层、包护层、包护层、包护层 内包护：保护绝缘不内包护：保护绝缘不受损伤，防止绝缘油外受损伤，防止绝缘油外溢和水分侵入溢和水分侵入 1.4.2 1.4.2 电缆线路的结构电缆线路的结构电缆线路的结构电缆线路的结构 外包护：防止外界的机外包护：防止外界的机 械损伤和化学腐蚀械损伤和化学腐蚀本讲稿第四十四页，共四十五页 小小 结结电力系统是发、送、变、配、用电各个环节的各电力系统是发、送、变、配、用电各个环节的各种电气设备组成的整体。种电气设备组成的整体。电力系统中输送和分配电能的部分叫做电力网。电力系统中输送和分配电能的部分叫做电力网。为了使电力设备生产实现标准化和系列化，方便为了使电力设备生产实现标准化和系列化，方便运行、维修，各种电力设备都规定有额定电压，运行、维修，各种电力设备都规定有额定电压，当电力设备在额定电压下运行时，其技术性能和当电力设备在额定电压下运行时，其技术性能和经济效益最好。经济效益最好。本讲稿第四十五页，共四十五页