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第一章電力系統(tǒng)的基本概念
本章重點(diǎn)：
1. 動(dòng)力系統(tǒng)、電力系統(tǒng)、和電力網(wǎng)的定義及相互區(qū)別。
2. 我國電力工業(yè)概況及我國電力工業(yè)的發(fā)展方針。
3. 電力系統(tǒng)的特點(diǎn)及運(yùn)行應(yīng)滿足的基本要求。
4. 電力系統(tǒng)的接線方式及其優(yōu)缺點(diǎn)，電力系統(tǒng)額定電壓的確定，電壓等級(jí)、輸
送容量與輸送距離的關(guān)系。
5. 電力系統(tǒng)中性點(diǎn)的運(yùn)行方式及其優(yōu)缺點(diǎn)，消弧線圈的工作原理。
1－1電力工業(yè)概況
1831 年法拉第電磁感應(yīng)定律，為發(fā)電機(jī)的發(fā)明創(chuàng)造了前提條件。
1875 年法國巴黎火車站
1879 年第一座試驗(yàn)電廠
1882 年 愛迪生小型電力系統(tǒng)pearl street 有6 臺(tái)直流發(fā)電機(jī)，59 個(gè)用戶，電壓
等級(jí)110kV 。
1884 年，出現(xiàn)變壓器
1889 年波特蘭
1897 年猶他州
交流最高電壓等級(jí)1050kV ，出現(xiàn)在前蘇聯(lián)和巴西，直流最高等級(jí)為
500 kV ，電網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，如美加同一電網(wǎng)。
描述電網(wǎng)的主要參數(shù)：
1．總裝機(jī)容量。電力系統(tǒng)的總裝機(jī)容量指該系統(tǒng)中實(shí)際安裝的發(fā)電機(jī)組額定
有功功率的總和，以千瓦(kW) 、兆瓦(MW) 、吉瓦(GW) 計(jì)。
2．年發(fā)電量。指該系統(tǒng)所有發(fā)電機(jī)組全年實(shí)際發(fā)出電能的總和，以兆瓦?時(shí)
（MW ?h ）、吉瓦?時(shí)（GW ?h ）太瓦?時(shí)（TW ?h ）計(jì)。
3．最大負(fù)荷。指規(guī)定時(shí)間，如一天、一月或一年內(nèi)，電力系統(tǒng)總有功功率負(fù)
荷的最大值，以千瓦(kW) 、兆瓦(MW) 、吉瓦(GW) 計(jì)。
4．額定頻率。按國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，我國所有交流電力系統(tǒng)的額定頻率均為
50Hz 。
5．最高電壓等級(jí)。同一電力系統(tǒng)中電力線路往往有幾種不同電壓等級(jí)。所謂
最高電壓等級(jí)，是指該系統(tǒng)中最高電壓等級(jí)電力線路的額定電壓，以千伏
(kV) 計(jì)。
6．地理接線圖。電力系統(tǒng)的地理接線圖主要顯示該系統(tǒng)中發(fā)電廠、變電所的
地理位置，電力線路的路徑，以及它們相互間的連接。
7．電氣接線圖。電力系統(tǒng)的電氣接線圖主要顯示該系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)、變壓器、
母線、斷路器、電力線路之間的電氣接線。
1－2我國電力工業(yè)和電力系統(tǒng)簡介
一、基本發(fā)展史
1882 年，英國人在中國成立了上海電氣公司。
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1911 年，楊樹浦發(fā)電廠動(dòng)工，1913 年開始發(fā)電，到1924 年，共有12 臺(tái)發(fā)
電機(jī)，裝機(jī)121MW 。
1949 年以前，有220kV ， 154kV 等電壓等級(jí)。
1981 年，建成平頂山－武漢，我國第一條500kV 交流輸電線路。
1989 年，建成第一條?500 kV 高壓直流輸電線路，葛洲壩－上海。
二、我國主要電力系統(tǒng)簡介
至今，已建成的跨省電力系統(tǒng)有五個(gè)，即華東系統(tǒng)、東北系統(tǒng)、華中系統(tǒng)、
華北系統(tǒng)和西北系統(tǒng)。另外，還有南方電網(wǎng)、川渝電網(wǎng)、山東電網(wǎng)、福建
電網(wǎng)、海南電網(wǎng)、西藏電網(wǎng)、新疆電網(wǎng)和臺(tái)灣電網(wǎng)。
1－3電力系統(tǒng)的基本特點(diǎn)要求
一、電力系統(tǒng)特點(diǎn)
1． 電能不能大量存儲(chǔ)。發(fā)電、變電、輸電和用電同時(shí)進(jìn)行。
2． 電力系統(tǒng)暫態(tài)過程非常短。
3． 電力系統(tǒng)的發(fā)展和國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展密切相關(guān)。
4． 電力系統(tǒng)電能質(zhì)量要求高，對(duì)電壓、頻率、波形都有嚴(yán)格的國家標(biāo)
準(zhǔn)。
二、對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行的基本要求
1． 保證可靠持續(xù)運(yùn)行的基本要求。按對(duì)供電可靠性的要求可以將負(fù)荷
分為3 級(jí)。第一級(jí)負(fù)荷，對(duì)這一級(jí)負(fù)荷中斷供電，將造成人身事故、
設(shè)備損壞，將產(chǎn)生廢品，使生產(chǎn)秩序長期不能恢復(fù)，人民生活發(fā)生
混亂。第二級(jí)負(fù)荷，對(duì)這類負(fù)荷中斷供電，將造成大量減產(chǎn)，將使
人民生活受到影響。第三級(jí)負(fù)荷，所有不屬于第一、二級(jí)的負(fù)荷。
對(duì)第一級(jí)負(fù)荷要保證不間斷供電；對(duì)第二級(jí)負(fù)荷，如有可能，也要
保證不間斷供電。
2． 保證良好的電能質(zhì)量。如上所述，電能質(zhì)量包括電壓質(zhì)量、頻率質(zhì)
量和波形質(zhì)量三個(gè)方面。例如給定的允許電壓偏移為額定值的
5% ，給定的允許頻率偏移為?0.2 ~ 0.5Hz 等。
3． 保證系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。為保證系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，應(yīng)展開系統(tǒng)經(jīng)
濟(jì)運(yùn)行工作，使個(gè)發(fā)電廠所承擔(dān)的負(fù)荷能合理分配。例如，使水電
廠能充分利用水能，避免棄水；使火力發(fā)電廠中經(jīng)濟(jì)性能好的多發(fā)
電，并避免頻繁開停機(jī)；使功率在系統(tǒng)中合理分布以降低電能在變
輸送、分配中的損耗，等等。
作業(yè)：了解以下電力工業(yè)情況：
1. 三峽電站的基本情況
2. 美加8.14 大停電的原因、過程、危害及啟示。
3. 東北電網(wǎng)主要情況。
1－4 電力系統(tǒng)的接線方式
一、電力系統(tǒng)的電氣接線聯(lián)系
1．無備用接線方式：負(fù)荷只能從一個(gè)電源獲得電能――開式接線，主要優(yōu)點(diǎn)
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在于簡單、經(jīng)濟(jì)、運(yùn)行方便，主要缺點(diǎn)是供電可靠性差。
2．有備用接線方式：負(fù)荷可以從兩個(gè)或兩個(gè)以上電源獲得電能――閉式接
線。有兩端供電、環(huán)式、鏈?zhǔn)降取?yōu)點(diǎn)在于供電可靠性和電壓質(zhì)量高，缺
點(diǎn)是可能不夠經(jīng)濟(jì)。
二、電壓等級(jí)
1．我國規(guī)定的額定電壓等級(jí)有
220 380 ，3kV ，6kV ，10kV ，35kV ，60kV ，110kV ，220kV ，
330kV ， 500kV ， 750kV ， 1000kV
2. 電力設(shè)備的額定電壓
1） 輸電線路的額定電壓等于我國規(guī)定的額定電壓等級(jí)。
2） 發(fā)電機(jī)的額定電壓為額定電壓等級(jí)電壓的1.05 倍。
3） 變壓器原邊額定電壓等于與之相連的設(shè)備的額定電壓；副邊電
壓接線路為 110%線路額定電壓，直接接設(shè)備為其額定電壓
105%。
3. 電力系統(tǒng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式
1）小電流接地系統(tǒng)
中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，如果發(fā)生單相接地故障，非故障相電壓升高至原
來的 3 倍，對(duì)絕緣要求高 （不適應(yīng)電壓等級(jí)高的系統(tǒng)，適用于110kV 以
下系統(tǒng)）。
2）大電流系統(tǒng)
中性點(diǎn)接地：110kV 及以上系統(tǒng)
1－5 電力系統(tǒng)發(fā)展的主要趨勢(shì)
1．高參數(shù)：高溫、高壓、超臨界、單機(jī)容量
2．大容量遠(yuǎn)距離高壓輸電、大系統(tǒng)互聯(lián)
3．高度自動(dòng)化
4．電力市場(chǎng)化
5. 分布式發(fā)電
1－6電力學(xué)科范疇及本課程主要內(nèi)容
一、電力系統(tǒng)工程學(xué)科的范疇
電力系統(tǒng)基礎(chǔ)理論：電路、電機(jī)學(xué)、電磁場(chǎng)、自動(dòng)控制原理、輸配電技術(shù)。
電力系統(tǒng)工程學(xué)科大致包含電力系統(tǒng)理論、輸配電技術(shù)、電力系統(tǒng)規(guī)劃、電
力系統(tǒng)運(yùn)行、電力系統(tǒng)控制等領(lǐng)域。
二、電力系統(tǒng)分析課程的主要內(nèi)容
穩(wěn)態(tài)分析：潮流計(jì)算 （power flow）
頻率調(diào)整
電壓調(diào)整
暫態(tài)分析：波過程
電磁暫態(tài)過程
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機(jī)電暫態(tài)過程
三、電力系統(tǒng)研究工具
研究工具大致分兩類－數(shù)學(xué)模型和物理模型。國內(nèi)有數(shù)值仿真軟件如：PSS 、
BPA 、PSASP 等；國外有EMTP、PSCAD/EMTDC 等。除數(shù)學(xué)模擬外還有物理模
擬。電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模擬就往往被認(rèn)為屬于物理模擬，雖然它只是一種不完全的物理
模擬。這種模擬可以看作是一種具體而微的電力系統(tǒng)。其中，發(fā)電機(jī)、變壓器、電
動(dòng)機(jī)等都用相應(yīng)的實(shí)物模擬。將它們按給定的接線方式組成模擬系統(tǒng)后，就可運(yùn)用
表計(jì)直接觀測(cè)其中出現(xiàn)的各種物理現(xiàn)象。
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