第一章电力系统的基本概念
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第一章电力系统的基本概念
本章重点：
1. 动力系统、电力系统、和电力网的定义及相互区别。
2. 我国电力工业概况及我国电力工业的发展方针。
3. 电力系统的特点及运行应满足的基本要求。
4. 电力系统的接线方式及其优缺点，电力系统额定电压的确定，电压等级、输
送容量与输送距离的关系。
5. 电力系统中性点的运行方式及其优缺点，消弧线圈的工作原理。
1－1电力工业概况
1831 年法拉第电磁感应定律，为发电机的发明创造了前提条件。
1875 年法国巴黎火车站
1879 年第一座试验电厂
1882 年 爱迪生小型电力系统pearl street 有6 台直流发电机，59 个用户，电压
等级110kV 。
1884 年，出现变压器
1889 年波特兰
1897 年犹他州
交流最高电压等级1050kV ，出现在前苏联和巴西，直流最高等级为
500 kV ，电网规模不断扩大，如美加同一电网。
描述电网的主要参数：
1．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，以千瓦(kW) 、兆瓦(MW) 、吉瓦(GW) 计。
2．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，以兆瓦?时
（MW ?h ）、吉瓦?时（GW ?h ）太瓦?时（TW ?h ）计。
3．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，以千瓦(kW) 、兆瓦(MW) 、吉瓦(GW) 计。
4．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 。
5．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，以千伏
(kV) 计。
6．地理接线图。电力系统的地理接线图主要显示该系统中发电厂、变电所的
地理位置，电力线路的路径，以及它们相互间的连接。
7．电气接线图。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。
1－2我国电力工业和电力系统简介
一、基本发展史
1882 年，英国人在中国成立了上海电气公司。
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1911 年，杨树浦发电厂动工，1913 年开始发电，到1924 年，共有12 台发
电机，装机121MW 。
1949 年以前，有220kV ， 154kV 等电压等级。
1981 年，建成平顶山－武汉，我国第一条500kV 交流输电线路。
1989 年，建成第一条?500 kV 高压直流输电线路，葛洲坝－上海。
二、我国主要电力系统简介
至今，已建成的跨省电力系统有五个，即华东系统、东北系统、华中系统、
华北系统和西北系统。另外，还有南方电网、川渝电网、山东电网、福建
电网、海南电网、西藏电网、新疆电网和台湾电网。
1－3电力系统的基本特点要求
一、电力系统特点
1． 电能不能大量存储。发电、变电、输电和用电同时进行。
2． 电力系统暂态过程非常短。
3． 电力系统的发展和国民经济的发展密切相关。
4． 电力系统电能质量要求高，对电压、频率、波形都有严格的国家标
准。
二、对电力系统运行的基本要求
1． 保证可靠持续运行的基本要求。按对供电可靠性的要求可以将负荷
分为3 级。第一级负荷，对这一级负荷中断供电，将造成人身事故、
设备损坏，将产生废品，使生产秩序长期不能恢复，人民生活发生
混乱。第二级负荷，对这类负荷中断供电，将造成大量减产，将使
人民生活受到影响。第三级负荷，所有不属于第一、二级的负荷。
对第一级负荷要保证不间断供电；对第二级负荷，如有可能，也要
保证不间断供电。
2． 保证良好的电能质量。如上所述，电能质量包括电压质量、频率质
量和波形质量三个方面。例如给定的允许电压偏移为额定值的
5% ，给定的允许频率偏移为?0.2 ~ 0.5Hz 等。
3． 保证系统运行的经济性。为保证系统运行的经济性，应展开系统经
济运行工作，使个发电厂所承担的负荷能合理分配。例如，使水电
厂能充分利用水能，避免弃水；使火力发电厂中经济性能好的多发
电，并避免频繁开停机；使功率在系统中合理分布以降低电能在变
输送、分配中的损耗，等等。
作业：了解以下电力工业情况：
1. 三峡电站的基本情况
2. 美加8.14 大停电的原因、过程、危害及启示。
3. 东北电网主要情况。
1－4 电力系统的接线方式
一、电力系统的电气接线联系
1．无备用接线方式：负荷只能从一个电源获得电能――开式接线，主要优点
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在于简单、经济、运行方便，主要缺点是供电可靠性差。
2．有备用接线方式：负荷可以从两个或两个以上电源获得电能――闭式接
线。有两端供电、环式、链式等。优点在于供电可靠性和电压质量高，缺
点是可能不够经济。
二、电压等级
1．我国规定的额定电压等级有
220 380 ，3kV ，6kV ，10kV ，35kV ，60kV ，110kV ，220kV ，
330kV ， 500kV ， 750kV ， 1000kV
2. 电力设备的额定电压
1） 输电线路的额定电压等于我国规定的额定电压等级。
2） 发电机的额定电压为额定电压等级电压的1.05 倍。
3） 变压器原边额定电压等于与之相连的设备的额定电压；副边电
压接线路为 110%线路额定电压，直接接设备为其额定电压
105%。
3. 电力系统中性点运行方式
1）小电流接地系统
中性点不接地系统，如果发生单相接地故障，非故障相电压升高至原
来的 3 倍，对绝缘要求高 （不适应电压等级高的系统，适用于110kV 以
下系统）。
2）大电流系统
中性点接地：110kV 及以上系统
1－5 电力系统发展的主要趋势
1．高参数：高温、高压、超临界、单机容量
2．大容量远距离高压输电、大系统互联
3．高度自动化
4．电力市场化
5. 分布式发电
1－6电力学科范畴及本课程主要内容
一、电力系统工程学科的范畴
电力系统基础理论：电路、电机学、电磁场、自动控制原理、输配电技术。
电力系统工程学科大致包含电力系统理论、输配电技术、电力系统规划、电
力系统运行、电力系统控制等领域。
二、电力系统分析课程的主要内容
稳态分析：潮流计算 （power flow）
频率调整
电压调整
暂态分析：波过程
电磁暂态过程
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机电暂态过程
三、电力系统研究工具
研究工具大致分两类－数学模型和物理模型。国内有数值仿真软件如：PSS 、
BPA 、PSASP 等；国外有EMTP、PSCAD/EMTDC 等。除数学模拟外还有物理模
拟。电力系统动态模拟就往往被认为属于物理模拟，虽然它只是一种不完全的物理
模拟。这种模拟可以看作是一种具体而微的电力系统。其中，发电机、变压器、电
动机等都用相应的实物模拟。将它们按给定的接线方式组成模拟系统后，就可运用
表计直接观测其中出现的各种物理现象。