电力系统分析 电力系统规划 电力系统运行与控制 电力系统继电保护与安全稳定控制 电力电子技术在电力系统中的应用 可再生新能源发电和运行

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设备额定电压设定的基本原则
用电设备额定电压＝系统额定电压Ue 发电机的额定电压＝105%Ue 变压器一次绕组＝ Ue ~ 105%Ue 变压器二次绕组＝ 105%Ue ~ 110%Ue

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3kV及以上系统的额定电压
电力系统额定电 压/kV
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交流电力传输

输电系统采用3相3线制
产生交流电动机需要的旋转磁场 相同电压时,每条线路传输的功率是单向2线 制的1.15倍 可以获得单相交流电


低压配电系统采用3相4线制
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直流电力传输


直流输电优点 相同电压有效值时，有利于绝缘 线路电感为零，无无功功率，损耗小 无电容电流，不产生介质损耗，有利于电缆 输电 传输容量不受稳定极限的限制 一般架空线路500~700km以上，电缆 30~40km以上可以考虑采用直流输电 直流输电电压变换难以实现,切断直流比交流难 常采用单极和双极方式
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输电技术的发展


输电技术发展的特点是努力减少线路损失，经 济合理的减少线损的方法是提高输电电压，输 电技术的全部发展史就是持续不断地提高电压 等级，同时提高输送功率和输送距离，解决线 路走廊问题（美国１条765kV线路的输送能力 相当于５条345kV线路，而所需走廊宽度分别 为60m 和225m) 提高输电电压，与线路，变压器和断路器等的 绝缘密切相关
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描述电网的主要技术指标



总装机容量 ：电力系统的总装机容量指该系统中实际 安装的发电机组额定有功功率的总和， 以kW、MW、GW计。 年发电量 ：指该系统所有发电机组全年实际发出电能 的总和，以MW· h、GW· h、TW· 。 h计 最大负荷 ：指规定时间，如一天、一月或一年内，电 力系统总有功功率负荷的最大值，以kW、 MW、GW计。 额定频率 ：按国家标准规定，我国所有交流电力系统 的额定频率均为50Hz。
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电力系统概述
电力系统中性点(接地)运行方式


有效接地系统或大接地电流系统。过电压水平 和输变电设备所需的绝缘水平较低，但是系统 发生单相接地短路故障时短路电流很大, 用于 220kV及以上的电力系统中 非有效接地系统或小接地电流系统发生单相接 地短路故障时短路电流很小，故障相对地电压 降为零；非故障相对地电压升高为线电压其值 主要由电容电流组成, 用于60 kV及以下的配 电系统中

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电压等级与输配电网络
电压等级(线路及用电设备额定电压): 3kV, 6kV, 10kV, 35kV, 110kV, 220kV, 330kV, 500kV, 735kV,1000kV 输电网:220kV级以上主干电力线路 二级输电网: 110kV~ 220kV,连接区域性 的发电厂和大用户 高压配电网: 6kV ~35kV 低压配电网: 1kV及以下电网络
电力系统分析 课程
Instructor: 王晓茹 (87601128, xrwang@) Assistant: 王德林 (87601300, dlwang@)
参考教材

韩祯祥主编，电力系统分析，浙江大学出版 社,2005.12第3版 陈珩编著，电力系统稳态分析，水利电力出版 社,1995.11第2版 J. Duncan Glover, Mulukutla S. Sarma， Power system analysis and design，3rd ed ， Thomson Learning, 2002 （电力系统分析与设 计，英文版，机械工业出版社，2004，7 ）
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发电机额定电 压/kV
3.15
6 10 35 110 220 330 500
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6.30 10.50
电力变压器额定电压/kV 一次绕组 二次绕组 3及3.15 3.15及3.3 6及6.30 6.3及6.6 10及10.5 10.5及11.0 35 38.5 110 121 220 242 330 363 500 550
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高压架空输电线路




1898 年美国33kV 120km输电线路,针式绝缘子 1906年美国发明悬式绝缘子(11~500kV)，1908和 1923 年分别建成110kV和220kV输变电工程 1959年前苏联500 kV输变电工程 1965年加拿大760 kV输变电工程 1985年前苏联1150kV输变电工程（降压运行） 1910~1914美国和前苏联科学家发现电晕临界电压 与导线直径成比例,促使了铝线，钢芯铝绞线，扩 经或分裂导线的使用 兰州东至银川东750kV输变电工程竣工投产 国内首条特高压输电线路“晋东南-南阳-荆门 1000千伏交流试验示范工程”开工
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发电厂

利用自然界蕴藏的各种能源来生产电能。 按所使用能源的不同，发电厂可以分为： 火力、水力、原子能、地热、潮汐、风 力以及太阳能发电厂等。目前在电力系 统中起主导作用的是火力、水力和原子 能发电厂
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能量转换过程



水力发电厂 利用水流的动能和势能来生产电能。 水驱动水轮机转动，与水轮机直接相连的发电 机将机械能转换成电能。水能→机械能→电能 火力发电厂 利用煤、石油、天燃气或其它燃 料所产生的热能,在锅炉中将水变成高温高压 蒸汽,推动汽轮机,带动发电机发电。化学能→ 热能→机械能→电能 原子能发电厂 利用核燃料在反应堆中产生的 热能, 将水变成高温高压蒸汽,推动汽轮机,带 动发电机发电。核能→机械能→电能
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电力系统构成
发电厂
汽轮机 水轮机 发电机 升压变压器
高压
输电线路
降压变压器
用户 用电设备
G
电力网 电力系统 动力系统
M M ~ ~
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电力系统概述
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电力系统构成
电力网：变压器和不同电压等级输电线 路组成的网络 电力系统：发电机、电力网及用电设备 动力系统：电力系统+发电厂的动力部分 （火力发电厂的锅炉、汽轮机和水力发 电厂的水库、水轮机以及核动力发电厂 的反应堆等）
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世界电力工业的发展趋势
世界发电量的年增长率趋缓，而一些发 展中国家，特别是亚洲国家仍维持较高 的电力增长速度 电力技术的发展向效率、环保的更高目 标迈进 电业管理体制和经营方式发生变革，由 垄断经营逐步转向市场开放

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电力系统技术
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电力系统基本任务和运行ห้องสมุดไป่ตู้点


运行特点 电能不能大规模储存 过渡过程很短 发输配电自动化 高可靠性要求 基本任务 保证供电可靠 保证良好的电能质量 提高电力系统运行的安全性和经济性
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我国电力系统发展 -发电装机容量
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电气接线图
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电能质量



频率 额定频率： 50Hz 频率偏差和延时时间：±0.2Hz，持续时间 小于30分钟， 电压 电压偏差： 36kV及以上：正负偏差的绝对 值之和小于额定电压的10%；220V：额定电 压的+7%、-10% 三相平衡度：2% 波形 正弦波电压和电流有谐波畸变率的限制
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最大的发电机组和发电厂




汽轮发电机组:130万千瓦(US)；中国60万千瓦 火电厂: 6台80万千瓦(俄罗斯)；内蒙古 360万千瓦 水轮发电机组:70万千瓦(US)；中国70万千瓦 水电厂: 18台70万千瓦(巴西)；三峡预计26台70万 =1820万千瓦，2010年全部建成投产,将是世界 最大的水电厂 核电机组: 130万千瓦(前苏联)；秦山30万千瓦 核电厂: 909.6千瓦(日本)；秦山300万千瓦
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输变电网络建设



1981年底，我国第一项自行施工设计的500kV 平武输变电工程建成投产。截至2000年底， 500kV线路总长26837km，变电容量9447kVA。 已构成我国电网的骨干网络 1990，我国第一项+/-500kV直流输电工程线路 双极建成投产，将华东,华中两大电网联在一起, 标志着我国进入大电网、大机组、交直流高压 输电的新阶段 从装机容量密度和线路承载度来评价,我国电网 特别是500kV电网结构与发达国家相比,有较大 差距.
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描述电网的主要技术指标(续)
最高电压等级
：同一电力系统中电力线路往往有几 种不同电压等级。所谓最高电压等 级，是指该系统中最高电压等级电 力线路的额定电压，以 kV 计。
地理接线图
：电力系统的地理接线图主要显示系统 中发电厂、变电所的地理位置，电力 线路的路径，及它们相互间的连接 。 ：电力系统的电气接线图主要显示该系 统中发电机、变压器、母线、断路 器、电力线路之间的电气接线。