电力系统分析绪论课件.ppt

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1、2022-4-17绪论绪论12015年年9月月校风：好学力行校风：好学力行绪论第一章第一章2022-4-17绪论绪论21.1 电力系统及其发展电力系统及其发展1.2 发电发电1.3 电力网电力网1.4 电力系统的负荷和电力系统的负荷和负荷曲线负荷曲线1.5 电力系统的电力系统的额定电压和额定频率额定电压和额定频率1.6 电力系统的接线方式电力系统的接线方式1.7 现代电力系统运行的基本特点及要求现代电力系统运行的基本特点及要求 目录2022-4-17绪论绪论31.1 电力系统及其发展1. 1. 电力系统的组成电力系统的组成2. 世界电力工业的发展世界电力工业的发展3. 我国电力工业的发展我国电

2、力工业的发展4. 4. 我国电力工业概况我国电力工业概况 （补充）（补充）2022-4-17绪论绪论41.1 电力系统及其发展电力系统组成汽轮机汽轮机发电机发电机升压变升压变输电线路输电线路降压变降压变电动机电动机GM锅炉发电厂（火电为例）发电厂（火电为例）输、配电网络输、配电网络用户用户u“最小系统最小系统” 2022-4-17绪论绪论51.1 电力系统及其发展电力系统组成汽轮机汽轮机发电机发电机升压变升压变输电线路输电线路降压变降压变电动机电动机GM锅炉发电厂（火电为例）发电厂（火电为例）输、配电网络输、配电网络用户用户u“最小系统最小系统” 将各种形式的一次能源转换为电能：火电、水电、核

3、电、光伏、将各种形式的一次能源转换为电能：火电、水电、核电、光伏、风电、潮汐能、波浪能、地热发电等等风电、潮汐能、波浪能、地热发电等等 升压变升压变将发电机的机端电压升高到输电电压将发电机的机端电压升高到输电电压2022-4-17绪论绪论61.1 电力系统及其发展电力系统组成汽轮机汽轮机发电机发电机升压变升压变输电线路输电线路降压变降压变电动机电动机GM锅炉发电厂（火电为例）发电厂（火电为例）输、配电网络输、配电网络用户用户u“最小系统最小系统” 将高压电能输送、（降压）分配给用户将高压电能输送、（降压）分配给用户 输电方式：输电方式：高压交流、直流高压交流、直流2022-4-17绪论绪论71

4、.1 电力系统及其发展电力系统组成汽轮机汽轮机发电机发电机升压变升压变输电线路输电线路降压变降压变电动机电动机GM锅炉发电厂（火电为例）发电厂（火电为例）输、配电网络输、配电网络用户用户u“最小系统最小系统” 用电设备（电力系统负荷）用电设备（电力系统负荷） 实现电能向其他形式能源（机械能、热能和光能）的转换实现电能向其他形式能源（机械能、热能和光能）的转换 电力系统的服务对象电力系统的服务对象2022-4-17绪论绪论81.1 电力系统及其发展电力系统组成u“最小系统最小系统” 动力系统动力系统电力系统电力系统电力网络电力网络汽轮机汽轮机发电机发电机升压变升压变输电线路输电线路降压变降压变电

5、动机电动机GM锅炉2022-4-17绪论绪论91.1 电力系统及其发展电力系统组成发电机发电机实际实际负荷负荷交流交流线路线路直流直流线路线路双绕组双绕组变压器变压器三绕组三绕组变压器变压器自耦自耦变压器变压器等值等值负荷负荷母线母线电力网络电力网络电力系统电力系统调相机调相机整流器整流器逆变器逆变器2022-4-17绪论绪论101.1 电力系统及其发展1. 1. 电力系统的组成电力系统的组成2. 2. 世界电力工业的发展世界电力工业的发展3. 我国电力工业的发展我国电力工业的发展4. 4. 我国电力工业概况我国电力工业概况 （补充）（补充）2022-4-17绪论绪论11u第一阶段：第一阶段：

6、1831年年法拉第发现电磁感应法拉第发现电磁感应 直流发电机和电动机，直流发电机和电动机，100-400V低压直流，低压直流，主要用于照明主要用于照明u第二阶段：第二阶段：1882年实现年实现高压直流输电高压直流输电 水电厂水电厂慕尼黑（慕尼黑（2kW、1500-2000V、57km） 受到受到输送功率、输送距离输送功率、输送距离的限制的限制u第三阶段：第三阶段：1891年实现年实现三相交流输电三相交流输电 在制成在制成三相变压器和三相异步电动机三相变压器和三相异步电动机的基础上的基础上 伊尔福德伊尔福德伦敦（伦敦（1000kW、10kV、12km）1.1 电力系统及其发展世界电力工业发展20

7、22-4-17绪论绪论12u第四阶段：第四阶段：1954年年高压直流输电再受重视高压直流输电再受重视 同步发电机并联运行同步发电机并联运行稳定问题和稳定问题和交流输电感抗交流输电感抗固有属性问题固有属性问题 可控硅整流器件可控硅整流器件的出现的出现u至今至今 高压交流：输电电压高压交流：输电电压1000kV、距离、距离1000km、输送功率、输送功率5000MW 高压直流：输电电压高压直流：输电电压800kV、距离、距离1000km、输送功率、输送功率3000MW 大规模互联电力系统大规模互联电力系统 电源（火电、水电、核电等）及负荷形式多样电源（火电、水电、核电等）及负荷形式多样1.1 电力

8、系统及其发展世界电力工业发展 交直流之争交直流之争2022-4-17绪论绪论131.1 电力系统及其发展2007年前10位国家的发电量序号序号国家国家发电量发电量/（TWh）其中其中水电水电/%火电火电/%核电核电/%1美国美国4268.3816.3874.6318.992中国中国2479.44115.981.972.133日本日本4094.1917.1565.0027.854俄罗斯俄罗斯951.15918.1566.1415.715印度印度699.04114.3183.212.486德国德国628.0833.1970.2226.597加拿大加拿大613.16457.8827.4714.658

9、法国法国570.6469.0611.8179.139英国英国397.5941.2578.2220.5310巴西巴西403.03283.7313.822.45 系统中所有发电机组全年实际发出系统中所有发电机组全年实际发出电能电能之和。之和。 常以常以千瓦时千瓦时(kWh)、兆瓦时兆瓦时(1MWh=103kWh)、吉瓦时吉瓦时(1GWh=103MWh)、太瓦时太瓦时(1TWh=103GWh)为单位。我国为单位。我国工程上习惯以工程上习惯以亿千瓦时亿千瓦时为单位。为单位。2022-4-17绪论绪论141.1 电力系统及其发展2007年前10位国家的发电量序号序号国家国家发电量发电量/（TWh）其中其

10、中水电水电/%火电火电/%核电核电/%1美国美国4268.3816.3874.6318.992中国中国2479.44115.981.972.133日本日本4094.1917.1565.0027.854俄罗斯俄罗斯951.15918.1566.1415.715印度印度699.04114.3183.212.486德国德国628.0833.1970.2226.597加拿大加拿大613.16457.8827.4714.658法国法国570.6469.0611.8179.139英国英国397.5941.2578.2220.5310巴西巴西403.03283.7313.822.452022-4-17绪论绪

11、论151.1 电力系统及其发展1. 1. 电力系统的组成电力系统的组成2. 2. 世界电力工业的发展世界电力工业的发展3. 3. 我国电力工业的发展我国电力工业的发展4. 4. 我国电力工业概况我国电力工业概况 （补充）（补充）2022-4-17绪论绪论16u第一阶段：第一阶段：1882-1937年抗战前夕年抗战前夕 1882年，上海建成我国第一座发电厂（年，上海建成我国第一座发电厂（英租界照明英租界照明） 1937年前夕，全国共有年前夕，全国共有461个发电厂，总装机容量个发电厂，总装机容量630MW，初步形成，初步形成北京、天津、上海、南京、武汉、广州等北京、天津、上海、南京、武汉、广州等

12、大中城市的配电系统大中城市的配电系统u第二阶段：第二阶段：1937-1949年解放前夕年解放前夕 东北电力工业发展迅速东北电力工业发展迅速，初步形成东北东中南、冀北电力系统，初步形成东北东中南、冀北电力系统 1949年前夕，全国发电装机容量年前夕，全国发电装机容量1848.6MW，居世界，居世界第第25位位 注：三峡水电站注：三峡水电站32台台700MW水轮发电机组（水轮发电机组（22400MW）1.1 电力系统及其发展我国电力工业的发展2022-4-17绪论绪论17u第三阶段：第三阶段：1949年年- -至今至今 1996年，总装机容量年，总装机容量236GW，发电量，发电量1079TWh，

13、跃居世界第二位跃居世界第二位 2014年，总装机容量年，总装机容量1360GW，发电量，发电量5523TWh，稳居世界第一位稳居世界第一位u输电线路建设方面输电线路建设方面 1982年，年，第一条第一条500kV平顶山平顶山-武昌超高压输变电线路投产，武昌超高压输变电线路投产，595km 1989年，年，第一条第一条500kV葛洲坝葛洲坝-上海超高压直流输电建成，上海超高压直流输电建成，1080km 2009年，年，第一条第一条1000kV晋东南晋东南-南阳南阳-荆门特高压建路建成，荆门特高压建路建成，640km 2010年，年，云广云广800kV和和向上向上800kV特高压直流输电线路投运，

14、特高压直流输电线路投运，1373和和1900km，额定容量，额定容量5000MW1.1 电力系统及其发展我国电力工业的发展2022-4-17绪论绪论18u我国电网已基本形成我国电网已基本形成500kV和和330kV骨干网架骨干网架，1000kV特高压交流电网和特高压交流电网和800kV800kV特高压直流网特高压直流网架正在规划中架正在规划中u我国电网进入了我国电网进入了远距离、超（特）高压、跨大地远距离、超（特）高压、跨大地区输电、大机组、高度自动化区输电、大机组、高度自动化的阶段的阶段u目前，我国已经形成东北、华北、西北、华中、目前，我国已经形成东北、华北、西北、华中、华东和南方六个跨省电

15、网以及华东和南方六个跨省电网以及新疆、海南和西藏、新疆、海南和西藏、台湾台湾四个独立省网，全国电网互联互通基本实现四个独立省网，全国电网互联互通基本实现1.1 电力系统及其发展我国电力工业的现状2022-4-17绪论绪论19u继续发展燃煤火电厂，大机组、高效率，继续发展燃煤火电厂，大机组、高效率，淘汰小型火电厂淘汰小型火电厂。(环保问题环保问题)u加速水力资源的勘察和水电厂建设。加速水力资源的勘察和水电厂建设。(生态问题生态问题)u加紧建设高压输电线路和电力系统。加紧建设高压输电线路和电力系统。(资金资金,占地问题占地问题)u加快布局加快布局核电厂核电厂。(安全问题安全问题)u积极开发积极开发

16、风能、太阳能风能、太阳能等可再生能源。等可再生能源。(依赖技术进步，依赖技术进步，前沿研究方向前沿研究方向)u深化电力体制改革，深化电力体制改革，打破垄断，引入竞争打破垄断，引入竞争，健全电价体制，健全电价体制，加快电力市场监管体系建设。加快电力市场监管体系建设。(利益问题利益问题)1.1 电力系统及其发展我国电力工业的前景2022-4-17绪论绪论201.1 电力系统及其发展1. 1. 电力系统的组成电力系统的组成2. 2. 世界电力工业的发展世界电力工业的发展3. 3. 我国电力工业的发展我国电力工业的发展4. 4. 我国电力工业概况我国电力工业概况 （补充）（补充）2022-4-17绪论

17、绪论21u2002年，原年，原国家电力公司国家电力公司进行了进行了“厂网分离厂网分离”u在发电环节，形成在发电环节，形成五大发电集团五大发电集团u在输配电环节，形成在输配电环节，形成两大电网公司两大电网公司1.1 电力系统及其发展我国电力工业概况（补充）2022-4-17绪论绪论22u三大核电集团三大核电集团u2015年年5月，中国电力投资集团和国家核电合并重月，中国电力投资集团和国家核电合并重组，成立组，成立国家电力投资集团国家电力投资集团1.1 电力系统及其发展我国电力工业概况（补充）2022-4-17绪论绪论23u在电力勘探设计、施工监理等辅助环节，包括四家辅业集在电力勘探设计、施工监理

18、等辅助环节，包括四家辅业集团公司，即：团公司，即：中国水利水电建设集团公司、中国水利水电建设集团公司、中国水电工程中国水电工程顾问集团公司顾问集团公司、中国葛洲坝集团公司、中国葛洲坝集团公司和和中国电力工程顾问中国电力工程顾问集团公司集团公司u2011年年9月，中国水利水电建设集团公司、中国水电工程月，中国水利水电建设集团公司、中国水电工程顾问集团公司与国家电网、南方电网所属顾问集团公司与国家电网、南方电网所属14个省（区、市）个省（区、市）勘测设计、施工等企业重组，组建勘测设计、施工等企业重组，组建中国电力建设集团有限中国电力建设集团有限公司公司u2011年年9月，月，中国葛洲坝集团公司、中

19、国电力工程顾问集中国葛洲坝集团公司、中国电力工程顾问集团公司与国家电网、南方电网所属团公司与国家电网、南方电网所属1515个省（区、市）勘测个省（区、市）勘测设计、施工等企业重组，组建设计、施工等企业重组，组建中国能源建设集团有限公司中国能源建设集团有限公司1.1 电力系统及其发展我国电力工业概况（补充） 主辅分离主辅分离2022-4-17绪论绪论241.1 电力系统及其发展我国电力工业概况（补充）华北电网华北电网华中电网华中电网西北电网西北电网华东电网华东电网南方电网南方电网（五省份）（五省份）东北电网东北电网冀北电网冀北电网2022-4-17绪论绪论25东北电网覆盖覆盖辽宁、吉林、黑辽宁、

20、吉林、黑龙江龙江三省和三省和(赤峰市、赤峰市、通辽市、呼伦贝尔市通辽市、呼伦贝尔市和兴安盟和兴安盟)，电网覆，电网覆盖面积盖面积126.8万平方万平方公里，供电服务人口公里，供电服务人口1.21亿。亿。备注备注：内蒙古电力：内蒙古电力（集团）有限责任公（集团）有限责任公司，主要经营管理司，主要经营管理蒙蒙西电网西电网2022-4-17绪论绪论26华北电网下属：北京电力公下属：北京电力公司、天津市电力公司、天津市电力公司、司、河北省电力公河北省电力公司司、山西省电力公、山西省电力公司、山东电力集团司、山东电力集团公司。公司。冀北电力公司冀北电力公司隶属隶属国家电网国家电网2022-4-17绪论绪

21、论27华东电网华东区域电网包括：上海、华东区域电网包括：上海、江苏、浙江、安徽、福建江苏、浙江、安徽、福建省电网。省电网。2022-4-17绪论绪论28包括：陕西省、包括：陕西省、甘肃省、青海省、甘肃省、青海省、宁夏回族自治区、宁夏回族自治区、新疆维吾尔自治新疆维吾尔自治区、西藏自治区区、西藏自治区电网。电网。西北电网2022-4-17绪论绪论29华中电网华中电网位于中国华中电网位于中国中西部中西部地区，供电范围包括湖北、地区，供电范围包括湖北、河南、湖南、江西、四川河南、湖南、江西、四川省和重庆市，土地面积省和重庆市，土地面积129.8万平方公里，人口万平方公里，人口3.89亿亿,华中电网是

22、中国目华中电网是中国目前前供电人口最多的区域电供电人口最多的区域电网网2022-4-17绪论绪论301.1 电力系统及其发展河南电网河南电网河南电网湖北电网湖北电网湖南电网湖南电网江西江西电网电网四川四川电网电网重庆重庆电网电网华北华北华东华东广东广东包括：郑州、洛阳包括：郑州、洛阳等等18个市级供电公个市级供电公司，河南电科院、司，河南电科院、经研院，郑州电力经研院，郑州电力高专高专(代管代管)等单位。等单位。西北西北 2012年河南售电量年河南售电量2747.75亿千瓦时亿千瓦时。 2012年苏州售电量年苏州售电量1027.6亿千瓦时亿千瓦时。2022-4-17绪论绪论31u电气工程领域国

23、家重点实验室电气工程领域国家重点实验室 清华大学（清华大学（电力系统及大型发电设备安全控制仿真电力系统及大型发电设备安全控制仿真国家重点实验室）国家重点实验室） 西安交通大学（西安交通大学（电力设备电气绝缘电力设备电气绝缘国家重点实验室）国家重点实验室） 重庆大学（重庆大学（输配电装备及系统安全与新技术输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室）国家重点实验室） 华北电力大学（华北电力大学（新能源电力系统新能源电力系统国家重点实验室）国家重点实验室） 华中科技大学（华中科技大学（强电磁工程与新技术强电磁工程与新技术国家重点实验室）国家重点实验室）u电气工程国家电气工程国家一级一级重点学科重点学

24、科 清华大学、西安交通大学、华中科技大学、浙江大学、重庆大学清华大学、西安交通大学、华中科技大学、浙江大学、重庆大学1.1 电力系统及其发展高校及相关科研院所2022-4-17绪论绪论32u电气工程国家电气工程国家二级二级重点学科重点学科 电机电机：哈尔滨工业大学、河北工业大学、沈阳工业大学（：哈尔滨工业大学、河北工业大学、沈阳工业大学（院士院士1人人） 电力系统电力系统：华北电力大学、天津大学、西南交通大学、海军工程大学：华北电力大学、天津大学、西南交通大学、海军工程大学 高电压高电压：哈尔滨理工大学（：哈尔滨理工大学（院士院士1人、电机与控制学报人、电机与控制学报-EI） 电力电子电力电子

25、：合肥工大、中国矿大、南航（：合肥工大、中国矿大、南航（培育培育）、西南交通（）、西南交通（培育培育） 电工理论与新技术电工理论与新技术：湖南大学（：湖南大学（培育培育） 其它：上海交通大学、武汉大学、东南大学、山东大学、华南理工大其它：上海交通大学、武汉大学、东南大学、山东大学、华南理工大学、四川大学、河海大学、北京交通大学、东北电力大学等学、四川大学、河海大学、北京交通大学、东北电力大学等 河南高校：河南高校：电气工程省一级重点学科电气工程省一级重点学科（郑州大学、河南理工大学）（郑州大学、河南理工大学）1.1 电力系统及其发展高校及相关科研院所2022-4-17绪论绪论33u科研院所科研

26、院所 中国电力科学研究院（中国电力科学研究院（院士院士3人、博士硕士人、博士硕士研究生培养单位研究生培养单位、中国电、中国电机工程学报机工程学报-EI、高电压技术、高电压技术-EI、电网技术、电网技术-EI） 国网电力科学研究院（国网电力科学研究院（院士院士2人、硕士人、硕士研究生培养单位研究生培养单位、电力系统自、电力系统自动化动化-EI） 中科院电工研究所（中科院电工研究所（院士院士2人、博士硕士人、博士硕士研究生培养单位）研究生培养单位）u知名企业知名企业 许继电气、平高电气、国电南瑞、中国西电许继电气、平高电气、国电南瑞、中国西电、ABB、施耐德、西门子、施耐德、西门子、株洲南车、合肥

27、阳光电源、株洲南车、合肥阳光电源、艾默生、艾默生、上海通用电气、四川东方电气、上海通用电气、四川东方电气、德力西、德力西、富士电机、富士电机、江苏南自通江苏南自通等等等等1.1 电力系统及其发展高校及相关科研院所2022-4-17绪论绪论34u电力系统：电力系统：发电发电、输配电输配电（电力网）、（电力网）、负负荷荷（用电设备）（用电设备）1.2 发电2022-4-17绪论绪论351.2 发电u大规模电能是由同步发电机产生的大规模电能是由同步发电机产生的u同步发电机发电原理？同步发电机发电原理？定子定子转子转子2022-4-17绪论绪论36u推动转子旋转的能源形式多种多样推动转子旋转的能源形式

28、多种多样 热能（蒸汽）热能（蒸汽）（火力发电、核能发电、地热发电）（火力发电、核能发电、地热发电） 水能水能（水力发电）（水力发电） 风能风能（风力发电、潮汐发电）（风力发电、潮汐发电） 太阳能太阳能（光伏发电、光热发电）（光伏发电、光热发电）定子定子转子转子1.2 发电2022-4-17绪论绪论37u火力发电厂火力发电厂 汽轮机汽轮机技术最小负荷技术最小负荷为额定负荷的为额定负荷的10%-15% 从从停机到开机并满负荷运行时间较长停机到开机并满负荷运行时间较长 不适宜承担不适宜承担急剧变动的负荷急剧变动的负荷 建设周期短、投资少、厂用电率高、运行费用高、建设周期短、投资少、厂用电率高、运行费

29、用高、污染大污染大1.2 发电2022-4-17绪论绪论382022-4-17绪论绪论392022-4-17绪论绪论40u核（原子能）电厂核（原子能）电厂 汽轮机汽轮机技术最小负荷技术最小负荷为额定负荷的为额定负荷的10%-15% 不易承担不易承担急剧变动的负荷急剧变动的负荷 一次建设投资大、运行费用小，一次建设投资大、运行费用小，130t天然铀天然铀1000MW 安全问题安全问题1.2 发电2022-4-17绪论绪论412022-4-17绪论绪论422022-4-17绪论绪论432022-4-17绪论绪论44u水力发电厂水力发电厂 从从静止到带满负荷运行只需静止到带满负荷运行只需4-5min

30、 往往承担往往承担急剧变动的负荷（调频调峰）急剧变动的负荷（调频调峰） 建设周期长、一次投资大、厂用电率低、发电效率高建设周期长、一次投资大、厂用电率低、发电效率高 受气候条件影响较大受气候条件影响较大1.2 发电2022-4-17绪论绪论452022-4-17绪论绪论462022-4-17绪论绪论47u风力发电场风力发电场 目前发电成本较高目前发电成本较高 受受气候影响较大、间歇性电源气候影响较大、间歇性电源 新能源、前景良好新能源、前景良好 技术不成熟、国家政策影响技术不成熟、国家政策影响1.2 发电2022-4-17绪论绪论482022-4-17绪论绪论492022-4-17绪论绪论50

31、u太阳能光伏发电太阳能光伏发电 发电成本高发电成本高 受受气候影响较大、间歇性电源气候影响较大、间歇性电源 新能源、前景良好新能源、前景良好 技术不成熟、国家政策影响技术不成熟、国家政策影响1.2 发电2022-4-17绪论绪论512022-4-17绪论绪论522022-4-17绪论绪论531.3 电力网u组成：组成：变电站（所）、输电网络变电站（所）、输电网络 变电站变电站( (所所) )：变压器变压器、断路器、避雷针等、断路器、避雷针等 输电线路：输电线路：输电线输电线、杆塔、绝缘子等、杆塔、绝缘子等2022-4-17绪论绪论541.3 电力网2022-4-17绪论绪论551.3 电力网u

32、变电站（所）变电站（所） 主要承担电能的主要承担电能的电压等级变换电压等级变换以及以及能量分配能量分配的任务。的任务。 分类：分类：发电厂内升压变电站发电厂内升压变电站、一次变电站一次变电站（输电变电站）、（输电变电站）、二次变电二次变电站站（配电变电站）、用户变电所等。（配电变电站）、用户变电所等。 变压器：双绕组变压器：双绕组/ /三绕组变压器、自耦变压器三绕组变压器、自耦变压器2022-4-17绪论绪论562022-4-17绪论绪论572022-4-17绪论绪论581.3 电力网u输电线路输电线路按结构分为：按结构分为：架空线路架空线路和和电缆线路电缆线路按传输形式分为：按传输形式分为：

33、直流输电线路直流输电线路和和交流输电线路交流输电线路2022-4-17绪论绪论591.3 电力网架空线路避雷线导线绝缘子杆塔2022-4-17绪论绪论601.3 电力网架空线路u导线和避雷线导线和避雷线材料：铝、钢、铜（价格昂贵），一般采用材料：铝、钢、铜（价格昂贵），一般采用钢芯钢芯铝铝LGJLGJ绞线（绞线（L-L-铝、铝、G-G-钢、钢、J-J-多股绞线多股绞线）按强度：普通型（按强度：普通型（LGJLGJ）、）、轻型轻型（LGJLGJQ Q）、）、加强加强型型（LGJLGJJ J）2022-4-17绪论绪论611.3 电力网架空线路u导线和避雷线导线和避雷线 分裂导线数：分裂导线数：超

34、高压超高压(2、3、4)、特高压、特高压(6、8、10或或12)2022-4-17绪论绪论621.3 电力网架空线路u杆塔杆塔 作用作用：支撑导线和避雷线，并使之保持一定的：支撑导线和避雷线，并使之保持一定的安全距离安全距离 按用途按用途：直线杆塔、：直线杆塔、耐张杆塔耐张杆塔、终端杆塔、终端杆塔、特种杆塔等特种杆塔等 按材料按材料：木杆、：木杆、钢筋混泥土杆钢筋混泥土杆和铁塔和铁塔2022-4-17绪论绪论631.3 电力网架空线路u绝缘子和金具绝缘子和金具 绝缘子绝缘子：用于支持和悬挂导线，并使：用于支持和悬挂导线，并使导线与杆塔绝缘导线与杆塔绝缘 金具金具：连接导线和绝缘子连接导线和绝缘

35、子、固定、防震、固定、防震2022-4-17绪论绪论641.3 电力网电缆线路 组成组成：导体、绝缘层和保护层：导体、绝缘层和保护层 特点：不受外界条件影响、供电质量高、特点：不受外界条件影响、供电质量高、一次投资大、故一次投资大、故障难寻找障难寻找2022-4-17绪论绪论651.3 电力网直流输电u直流输电系统示意图直流输电系统示意图 优点：优点：运行费用低、不需要同步运行运行费用低、不需要同步运行等等 缺点缺点：换流站造价高换流站造价高、需要安装无功补偿和滤波装置、需要安装无功补偿和滤波装置2022-4-17绪论绪论661.4 负荷和负荷曲线u负荷定义负荷定义 电力系统所有用电设备消耗功

36、率的总和电力系统所有用电设备消耗功率的总和( (综合用电负荷综合用电负荷) ) 负荷按等级分类：负荷按等级分类：一级负荷、二级负荷和三级负荷一级负荷、二级负荷和三级负荷2022-4-17绪论绪论671.4 负荷和负荷曲线u负荷按消耗功率分类负荷按消耗功率分类 综合用电负荷综合用电负荷：指：指工业工业、农业、生活等消耗的功率之和。、农业、生活等消耗的功率之和。 供电负荷供电负荷：综合用电负荷：综合用电负荷加上网损加上网损，即发电厂供电负荷。，即发电厂供电负荷。 发电负荷发电负荷：供电负荷：供电负荷再加上发电厂厂用电再加上发电厂厂用电就是发电机应发就是发电机应发出的功率，称为发电负荷。出的功率，称

37、为发电负荷。2022-4-17绪论绪论681.4 负荷和负荷曲线用电设备用电设备综合性综合性中小工业中小工业纺织工业纺织工业化学工业化学工业（化肥厂、焦化厂）（化肥厂、焦化厂）化学工业化学工业（电化学）（电化学）大型机械大型机械加工工业加工工业钢铁工业钢铁工业异步电动机异步电动机79.199.856.013.082.520.0同步电动机同步电动机3.244.01.310.0电热装置电热装置17.70.215.070.0整流装置整流装置87.01.2合计合计100.0100.0100.0100.0100.0100.0几个工业部门用电设备比重统计几个工业部门用电设备比重统计 2022-4-17绪论

38、绪论691.4 负荷和负荷曲线u负荷曲线负荷曲线 以曲线描述某一时间段内电力系统的以曲线描述某一时间段内电力系统的负荷随时间变化负荷随时间变化的规的规律。律。u负荷曲线分类负荷曲线分类 按负荷性质按负荷性质：有功功率有功功率和和无功功率无功功率负荷曲线。负荷曲线。 按时间长短按时间长短：日负荷曲线日负荷曲线和和年负荷曲线年负荷曲线。2022-4-17绪论绪论701.4 负荷和负荷曲线有功日负荷曲线有功日负荷曲线有功日负荷曲线有功日负荷曲线 阶梯形有功日负荷曲线阶梯形有功日负荷曲线 maxPminP是安排日发电计划，确定各是安排日发电计划，确定各发电厂任务发电厂任务, ,确定系统运行方确定系统运

39、行方式等的重要依据。式等的重要依据。 2022-4-17绪论绪论711.4 负荷和负荷曲线有功日负荷曲线有功日负荷曲线 日负荷曲线的最大值称为日负荷曲线的最大值称为峰荷峰荷，最小值称为最小值称为谷荷谷荷。 总耗电量：总耗电量： 日平均负荷：日平均负荷： 负荷率和最小负荷系数：负荷率和最小负荷系数：240dWPdt24012424davWPPdtminmaxmax,avmPPkPP负荷率小负荷率小表明负荷曲线起伏大，发电机的利用率较差。表明负荷曲线起伏大，发电机的利用率较差。 maxPminP2022-4-17绪论绪论721.4 负荷和负荷曲线年最大负荷曲线年最大负荷曲线 把一年内每月（或每日）

40、的最大负荷抽取出来绘成曲线，把一年内每月（或每日）的最大负荷抽取出来绘成曲线，称为称为年最大负荷曲线年最大负荷曲线。曲线作用：曲线作用：1 1、安排发电设备的检修计划；、安排发电设备的检修计划；2 2、为制订发电机组或发电厂、为制订发电机组或发电厂的扩建计划提供依据。的扩建计划提供依据。年最大负荷曲线年最大负荷曲线 2022-4-17绪论绪论731.4 负荷和负荷曲线年最大负荷曲线年最大负荷曲线 年持续负荷曲线年持续负荷曲线：按一年中系统负荷的数值大小及其持续：按一年中系统负荷的数值大小及其持续小时数顺序绘制而成。小时数顺序绘制而成。 负荷全年耗电量：负荷全年耗电量： 最大负荷利用小时数：最大

41、负荷利用小时数：87600WPdt8760max0maxmax1WTPdtPP年持续负荷曲线年持续负荷曲线 2022-4-17绪论绪论741.4 负荷和负荷曲线年最大负荷曲线年最大负荷曲线 不同性质的用户不同性质的用户, ,Tmax值不同，根据值不同，根据电力系统的运行经验电力系统的运行经验，各类负荷的各类负荷的Tmax数值有一个大致的范围。数值有一个大致的范围。各类用户的最大负荷利用小时数各类用户的最大负荷利用小时数 负荷类型负荷类型 Tmax/h农业用电农业用电10001500照明及生活用电照明及生活用电20003000一班制企业一班制企业15002200二班制企业二班制企业3000450

42、0三班制企业三班制企业60007000估算估算全年耗电量：全年耗电量：W=PmaxTmax 2022-4-17绪论绪论751.5 额定电压和额定频率u额定频率额定频率 工频工频50Hz，中国台湾、美国、日本、韩国等为，中国台湾、美国、日本、韩国等为60Hz。u额定电压额定电压 100V以下以下：蓄电池和安全照明用具等电气设备，如：蓄电池和安全照明用具等电气设备，如？。 500V以下以下：一般工业和民用电气设备，如：一般工业和民用电气设备，如？。 1000V以上以上：高压电气设备，如：高压电气设备，如3kV、10kV、110kV等等。2022-4-17绪论绪论761.5 额定电压和额定频率电力线

43、路（用电设备）电力线路（用电设备）额定电压额定电压/kV交流发电机交流发电机额定电压额定电压/kV变压器变压器额定电压额定电压/kV一次绕组一次绕组二次绕组二次绕组33.153及及3.153.15及及3.366.36及及6.36.3及及6.61010.5 ?10及及10.5 ?10及及11 ?353538.51101101212202202423303303635005001000V以上的额定电压以上的额定电压 各电气设备的额定电压有一个各电气设备的额定电压有一个相互配合相互配合的问题。的问题。 2022-4-17绪论绪论771.5 额定电压和额定频率u用电设备的额定电压用电设备的额定电压UT

44、N 用电设备的额定电压用电设备的额定电压等于电力线路的额定电压等于电力线路的额定电压UN=2ABTNNUUUU2022-4-17绪论绪论781.5 额定电压和额定频率u发电机的额定电压发电机的额定电压UGN 发电机的额定电压比电力线路的额定电压发电机的额定电压比电力线路的额定电压UN高高5%1.05GNNUU2022-4-17绪论绪论791.5 额定电压和额定频率u升压变压器的额定电压升压变压器的额定电压 一次绕组一次绕组U1N等于等于发电机的额定电压，二次绕组发电机的额定电压，二次绕组U2N比电力比电力线路的额定电压线路的额定电压UN高高10%1NGNUU21.1NNUU2022-4-17绪

45、论绪论801.5 额定电压和额定频率u降压变压器额定电压降压变压器额定电压 一次绕组一次绕组U1N等于等于UN左左，二次绕组，二次绕组U2N比比UN右右高高10%或或5%1NNUU左21.1NUU右121.05NGNNNUUUU右，如果直接连接发电机时注：，变压器短路电压7.5%或者直接连接用户时2022-4-17绪论绪论811.5 额定电压和额定频率项目项目额定电压额定电压用电设备用电设备UN电力线路（电网）电力线路（电网）UN发电机发电机1.05UN变压器变压器一次侧一次侧UN或或1.05UN二次侧二次侧1.1UN或或1.05UN小结：额定电压的规定小结：额定电压的规定 2022-4-17

46、绪论绪论821.5 额定电压和额定频率如图所示，图中标明的电压为电力线路如图所示，图中标明的电压为电力线路额定电压额定电压，试确定发电机和变压器的额定电压。试确定发电机和变压器的额定电压。10.5kV/121kV10.5kV110kV/11kV同一电压等级的同一电压等级的升压变和降压变的额定电压不同。升压变和降压变的额定电压不同。2022-4-17绪论绪论831.5 额定电压和额定频率如图所示，图中标明的电压为电力线路如图所示，图中标明的电压为电力线路额定电压额定电压，试确定发电机和变压器的额定电压。试确定发电机和变压器的额定电压。10.5kV/242kV10.5kV110kV/11kV220

47、kV/121kV35kV/3.15kV220kV/121kV/38.5kV2022-4-17绪论绪论841.5 额定电压和额定频率变压器高（中）压侧通常设计有多个分接头，与变压器高（中）压侧通常设计有多个分接头，与额定电压对应分接头称为额定电压对应分接头称为主分接头（主抽头）主分接头（主抽头） 分接头电压用百分数表示分接头电压用百分数表示额定变比额定变比和和工作变比（实际变比）工作变比（实际变比）主抽头，主抽头，242kV+2.5%，248kV+5%，254kV-5%，230kV-2.5%，236kV 主抽头，主抽头，220kV+2.5%，225.5kV+5%，231kV-5%，209kV-2

48、.5%，214.5kV10.5kV11kV升压变升压变降压变降压变24222.5%/10.5kV22022.5%/11kV2022-4-17绪论绪论851.5 额定电压和额定频率额定电压选择110kV以下电压级差一般应以下电压级差一般应超过超过3倍倍，如，如110、35、10kV；110kV以上电压级差以上电压级差以以2倍左右为宜倍左右为宜。220、330、500kV大电力系统的主干线大电力系统的主干线110kV中小电力系统的主干线中小电力系统的主干线35kV大城市和大工业企业内部电网、农网大城市和大工业企业内部电网、农网10kV最常用的低压配电电压最常用的低压配电电压3kV工业企业内部电网工

49、业企业内部电网额定电压的选择取决于输送功率和输电距离额定电压的选择取决于输送功率和输电距离2022-4-17绪论绪论861.5 额定电压和额定频率额定电压选择u额定电压越高越好？额定电压越高越好？ 优点优点：导线截面小，：导线截面小，节省有色金属节省有色金属 缺点缺点：绝缘要求高，：绝缘要求高，网络投资增加网络投资增加cosPUI2UIPI R 2022-4-17绪论绪论871.5 额定电压和额定频率额定电压选择额定电压额定电压/kV输送容量输送容量/MW输送距离输送距离/km30.11.01360.11.2415100.22620352102050603.530301001101050501

50、50220100500100300各级电压架空线路的合理输送能力各级电压架空线路的合理输送能力 总趋势是输送功率越大，输送距离越远，电压等级越高总趋势是输送功率越大，输送距离越远，电压等级越高2022-4-17绪论绪论881.6 电力系统的接线方式u电力系统接线图电力系统接线图 电气接线图、电气接线图、地理接线图地理接线图u电力系统的接线方式电力系统的接线方式 无备用接线、有备用接线无备用接线、有备用接线u电力系统中性点的运行方式电力系统中性点的运行方式 中性点不接地、经消弧线圈接地和直接接地中性点不接地、经消弧线圈接地和直接接地2022-4-17绪论绪论89发电机发电机实际实际负荷负荷交流交