电力系统分析笔记
第一章 电力系统的基本概念
教学目的：
1. 了解电力系统基本概念及我国电力工业的发展现状 2. 熟悉电力系统运行的特点及基本要求
3. 明确电力系统分析这门课程的特点及学习方法 教学内容：
1. 电力系统的构成、结线方式、电压等级 2. 电力系统的基本特征
3. 电力系统运行的基本要求
4. 简要介绍我国电力系统的发展现状 5. 电力系统分析课程的内容及研究工具 一. 什么是电力系统
电力系统是一类能量系统，是电能的生产、输送及消费的整体。
一次能源：煤、天然气、太阳能、风能、石油、潮汐 二次能源：电能 电能生产：将一次能源转化为二次能源
课下思考：可持续发展和清洁能源的含义各是什么 提问：1、电能输送是交流输电还是直流输电？ （1）交流输电提高电压等级，降低损耗 （2）交流发电机的容量可以做得很大
2、交流输电最基本的要求是什么？
（1）波形 （2）幅值（大小） （3）频率 （4）相位 1、电压等级（幅值大小）
（1）高电压等级的意义：P21第一段. a.截面积与损耗b.绝缘与投资 两方面取折衷：表1-6 额定电压等级 （2）解释为什么表中用电设备如发电机、变压器的额定电压不一致。图1-18 P23
①线路压降：始端到末端：10% ；因为用电设备允许的电压波动是±5% ，所以接在始端的设备，电压最高不会超过5%；接在末端的设备最低不会低于-5% ；
②发电机：在线路始端比线路额定电压高5%；3kv的线路发电机电压为3.15kv。 ③变压器：一次侧：相当于用电设备接在线路上，应与线路额定电压相同；
二次侧：相当于电源，比线路电压高5% 或10%
（3）一般来说：110kv以下的电压等级以3倍为级差：10kv 35kv 110kv
110kv以上的电压等级，则以两倍为级差：110kv 220kv 500kv （4）每一个电压等级都有其合理输送距离；图1-19 ；表1-7 2、结线方式： （1）无备用结线：（图1-16，P21）包括放射式、干线式、链式
优点：简单，经济，运行方便 缺点：供电可靠性差 （2）有备用结线：（图1-17，P21）包括环式、两端供电网络
优点：可靠性、电气质量高 缺点：不够经济 （3）变压器（电能质量传输不可或缺的环节）
基本功能：变换电压高低；因为功率是守恒的，因此改变了电流的大小。 变压器与发电机有中性点，因此就存在一个中性点接地方式。 ①中性点接地方式包括：直接接地，不接地
中性点不接地方式虽然单相接地电流不大，但非接地相电压却升高为相电压的3倍。直接接地方式供电可靠性低，一旦发生单相接地构成回路，电抗很小，短路电流很大，切除短路。 所以，电压等级较低的系统，即便相对地电压升高为3倍，对绝缘要求不是很高，因此采用中性点不接地方式以提高供电可靠性；电压等级较高的系统，对绝缘要求很高，因此一般采用中性点直接接地的方式。 在我国，110kv及以上电压等级，中性点直接接地；60kv及以下的电压等级，中性点不接地。 ②中性点经消弧线圈接地： a.如果不经消弧线圈接地，形成一个容性电流ia、ib、ic，网络越大，对地等效电容越大，容性电流就越大，容易导致接地点电流过大，电弧不能自行熄灭，并引起弧光接地过电压。 b.单相接地后，中性点电位升高了，所以电感上有电流流过。 假如没有电感补偿IL，流过短路点的电流是Ia，有了电感补偿，流过短路点的电流是（Ia-IL） c.欠补偿：IL
d.补偿方式与保护是紧密相关的。一般的情况见下表：
3--6kv网络 10kv网络 35—60kv网络
容性电流超过如下值时，中性点应装设消弧线圈
30A 20A 10A
从表中可以看到，电压等级越高，允许的容性电流越小。
3、总结：前面讲了电力系统的概念，那么我们总结一下电力系统的基本特征。
（1）重要性：电力系统与国民经济的紧密联系。1996年WSCC大停电，克林顿指示能源部调查；2003.8.14大停电，布什发表讲话；莫斯科大停电后，普金讲话；经济要发展，电力须先行。
（2）技术上的特点：①电能不能大量储存；②实时平衡：生产、输送、消费同时完成，不可分割；③电能生产、消费、输送速度快；④对电能质量要求很严格（电能质量：电压、频率、波形（正弦波，失真度小）） （3）电力系统运行的基本要求：
①保证可靠地持续供电；一级负荷、二级负荷、三级负荷；目前我国处于电力紧缺状态，因此有学者提出了DSM（Demand Side Management）需求侧管理，最典型也是最简单的需求侧管理：峰谷电价。 ②保证良好的电能质量；对电压：±5% ； 对频率：±0.02Hz ③保证系统运行的经济性：
a.煤耗低； b.经济调度，丰水期和枯水期；负荷的合理分配，使每台发电机在最佳运行点，避免频繁的起停机；未来可能还会有DSM； c.环保。电厂；输电线路（电磁辐射）。 二. 电力系统分析的主要内容
1、电力系统的稳态：电力系统正常的，相对静止的运行状态 （1）电力系统的基本知识 （2）元件特性和数学模型 （3）运行状况的分析和计算 （4）运行调节和优化
以上也是本门课的主要内容。
2、电力系统的暂态：从一种运行状态到另一种运行状态。 ①波过程：时间短，几个us；雷击波，操作过电压等； ②电磁暂态：发电机电压、电流的变化及磁场的变化； ③机电暂态：发电机大轴的转动。 三. 如何学习电力系统分析？ 基础知识的专业应用 四. 我国电力工业的现状 1、发展速度快，日新月异； 2、特高压输电线路；
3、全国互联电力系统的形成； 4、交直流混合系统。
第二章 电力系统各元件的特性和数学模型
教学目的：
1、掌握发电机、变压器、输电线路及负荷的运行特性和数学模型； 2、了解各类模型的适用范围；树立正确的电力系统仿真观点； 3、了解建立电力系统模型的方法。 教学内容：
1、发电机组的运行特性和数学模型； 2、变压器的参数和数学模型； 3、电力线路的参数和数学模型； 4、负荷特性及数学模型； 5、建立电力网络的数学模型。
第一节 发电机的运行特性和数学模型
一. 1、隐极机：
d-q轴对称，Xd =Xq，Xd：直轴电抗； Xq：交轴电抗
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何仰赞《电力系统分析》考研复习笔记
