电力系统（上）

《电力系统分析》

第一章 电力系统的基本概念 一．基本概念

二．电力系统的结线方式 三．电压等级及适用范围

四．电力系统中性点的运行方式

一．基本概念

电力系统——是由发电厂、输电线、配电系统及负荷组成的。是现代社会中最重要、最庞杂的工程系统之一。

电力网络——是由变压器、电力线路等变换、输送、分配电能设备所组成的部分。

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，以千瓦（KW）、兆瓦（MW）、吉瓦（GW）为单位计。 一．基本概念

年发电量——指该系统中所有发电机组全年实际发出电能的总和，以千瓦时（KWh）、兆瓦时（MWh）、吉瓦时（GWh）为单位计。

最大负荷——指规定时间内，电力系统总有功功率负荷的最大值，以千瓦（KW）、兆瓦（MW）、吉瓦（GW）为单位计。 一．基本概念

额定频率——按国家标准规定，我国所有交流电力系统的额定功率为50Hz。 最高电压等级——是指该系统中最高的电压等级电力线路的额定电压。 按对供电可靠性的要求将负荷分为三级

一级负荷：对这一级负荷中断供电，将造成人身事故，经济严重损失，人民生活发生混乱。 二级负荷：对这一级负荷中断供电，将造成大量减产，人民生活受影响。 三级负荷：所有不属于一、二级的负荷。 二．电力系统的结线方式

包括单回路放射式、干线式和链式网络 优点：简单、经济、运行方便 无备用结线 缺点：供电可靠性差 适用范围：二级负荷

包括双回路放射式、干线式和链式网络 优点：供电可靠性和电压质量高 有备用结线 缺点：不经济

适用范围：电压等级较高或重要的负荷 三．电压等级及适用范围

㈠说明：

用电设备的容许电压偏移一般为±5%； 沿线路的电压降落一般为10%；

在额定负荷下，变压器内部的电压降落约为5%。 ㈡电力网络中电压分布采取的措施：

取用电设备的额定电压为线路额定电压，使所有设备能在接近它们的额定电压下运行； 取线路始端电压为额定电压的105%；

取发电机的额定电压为线路额定电压的105%；

变压器分升压变和降压变考虑一次侧接电源，取一次侧额定电压等于用电设备额定电压；二次侧接负荷，取二次侧额定电压等于线路额定电压。

㈢变压器的电压等级

⒈升压变压器（例如35/121，10.5/242）

一次侧（低压侧）接电源，相当于用电设备，一次侧额定电压等于用电设备的额定电压； 直接和发电机相联的变压器一次侧额定电压等于发电机的额定电压；

二次侧（高压侧）接线路始端，向负荷供电，相当于发电机，应比线路的额定电压高5%，加上变压器内耗5%，所以二次侧额定电压等于用电设备的额定电压110%。 2.降压变压器（110/38.5，220/38.5）

一次侧（高压侧）接线路末端，相当于用电设备，一次侧额定电压等于用电设备的额定电压； 二次侧（低压侧）向负荷供电，相当于发电机，应比线路的额定电压高5%，加上变压器内耗5%，所以二次侧额定电压等于用电设备的额定电压110%。

额 定 电 压 等 级

用 电 设 备 额 定 线 电 压 3 6 10 35 110 220 330 500 交 流 发 电 机 线 电 压 3.15 6.3 10.5 变 压 器 线 电 压 一 次 绕 组 3及3.15 6及6.3 10及10.5 35 110 220 330 500 二 次 绕 组 3.15及3.3 6.3及6.6 10.5及11 38.5 121 242 345及363 525及550

四．电力系统中性点的运行方式

特点：供电可靠性低，比较经济；

直接接地 故障时：如发生接地故障，则构成短路回路，接地相电流很大； 适用范围：110KV以上系统。 特点：供电可靠性高，绝缘费用高；

故障时：如发生接地故障，不必切除接地相， 不接地 但非接地相对地电压为3倍相电压 适用范围：60KV以下系统

四．电力系统中性点的运行方式

1. 中性点经消弧线圈接地（电抗线圈） 中性点不接地方式

2. 中性点经非线性电阻接地

过补偿（总电流为感性） 欠补偿（总电流为容性）

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第二章 电力系统各元件的特性和数学模型

一．电力系统中生产、变换、输送、消费电能的四大部分的特性和数学模型 1.发电机组 2.变压器 3.电力线路 4.负荷 二．电力网络的数学模型 复功率的符号说明：

~??取 S?UI?P?jQ?UI??u??i

滞后功率因数 为正，感性无功 负荷 运行时，所吸取的无功功率

超前功率因数 为负，容性无功

滞后功率因数 为正，感性无功 发电机 运行时，所发出的无功功率

超前功率因数 为负，容性无功 第一节 电力线路的参数和数学模型 电力线路结构简述

电力线路按结构可分为

架空线：导线、避雷线、杆塔、绝缘子和金具等 电 缆：导线、绝缘层、保护层等

架空线路的导线和避雷线

导 线：主要由铝、钢、铜等材料制成 避雷线：一般用钢线 1. 架空线路的导线和避雷线 ?认识架空线路的标号

×× × × × — ×/×

钢线部分额定截面积 主要载流部分额定截面积 J 表示加强型，Q表示轻型 J 表示多股线

表示材料，其中：L表示铝、 G表示钢、T表示铜、HL表示 铝合金

例如：LGJ—400/50表示载流额定截面积为400、钢线额定截面积为50的普通钢芯铝线。

为增加架空线路的性能而采取的措施 目的：减少电晕损耗或线路电抗。 多股线

其安排的规律为：中心一股芯线，由内到外，第一层为6股，第二层为12股，第三层为18股，以此类推 ?扩径导线

人为扩大导线直径，但不增加载流部分截面积。不同之处在于支撑层仅有6股，起支撑作用。 ?分裂导线

又称复导线，其将每相导线分成若干根，相互间保持一定的距离。但会增加线路电容。

2. 架空线路的绝缘子

架空线路使用的绝缘子分为 针式：35KV以下线路 悬式：35KV及以上线路

通常可根据绝缘子串上绝缘子的片数来判断线路电压等级，一般一个绝缘子承担1万U左右的电压。

3. 架空线路的换位问题

目的在于减少三相参数不平衡

整换位循环：指一定长度内有两次换位而三相导线都分别处于三个不同位置，完成一次完整的循环。

滚式换位 换位方式

换位杆塔换位

? 电力线路的阻抗

?有色金属导线架空线路的电阻

有色金属导线指铝线、钢芯铝线和铜线 每相单位长度的电阻：

其中： 铝的电阻率为31.5

铜的电阻率为18.8 考虑温度的影响则：

2.有色金属导线三相架空线路的电抗 最常用的电抗计算公式： 其中：

进一步可得到：

还可以进一步改写为：

在近似计算中，可以取架空线路的电抗为

?分裂导线三相架空线路的电抗

分裂导线采用了改变导线周围的磁场分布，等效地增加了导线半径，从而减少了导线电抗。

可以证明：

4. 钢导线三相架空线路的电抗

钢导线与铝、铜导线的主要差别在于钢导线导磁。

5. 电缆线路的阻抗

电缆线路的结构和尺寸都已经系列化，这些参数可事先测得并由制造厂家提供。一般，电缆线路的电阻略大于相同截面积的架空线路，而电抗则小得多。

? 电力线路的导纳

?三相架空线路的电纳 其电容值为：

最常用的电纳计算公式：

架空线路的电纳变化不大，一般为

?分裂导线线路的电纳

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