电气工程基础电力系统分析

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1、电气工程基础第4篇电力系统分析第30章电力系统基本知识30.1电力系统运行特点和基本要求30.1.1.1电能不能大量储存（同时性）由于电能不能大量储存，因而电能的生产、传输、分配和消费实际上是同时进行的，即所有发电厂任何时刻生产的电能必须与该时刻所有负荷所需的电能与传输分配中损耗的电能之和相平衡。这代表电力系统运行时必须满足的一类等约束条件：有功功率平衡PGΣ=PDΣ+PL和无功功率平衡QGΣ=QDΣ+QL式中PGΣ和QGΣ为电源发出的总有功功率和无功功率，PDΣ和QGΣ为负荷取用的总有功和无功功率，PL和QL为系统总的有功和无功功率损耗。30.1.1.2电能生产与国民经济和

2、人民生活有着极为密切的关系（重要性）如前所述，电能在国民经济和人民生活中起着极其重要的作用，电能供应的中断或减少将影响国民经济的各个部门，造成巨大的损失。30.1.1.3电力系统的过渡过程非常迅速（快速性）由于电能的传播速度接近光速，因而它从一处传至另一处所需的时间极短，电力系统从一种运行方式转变到另一种运行方式的过渡过程非常快，电力系统中的事故从发生到引起严重后果所经历的时间常以秒，甚至毫秒计，以至人们往往来不及做出反应。30.2电力系统运行的基本要求30.1.2.1最大限度的满足用户用电的要求，为用户提供充足的电能电能生产的规模很大，如我国现在的年发电量达数万亿千瓦时，因

3、此提高电能生产的经济性具有十分重要的意义。这包括尽量降低每千瓦时电所消耗的能源（即设法降低煤耗率、水耗率、厂用电率等）、尽量降低传输和分配过程中的损耗（其指标为网损率，定义为整个电力网传输过程中损耗的电能与电源发出的总电能之比）、尽量提高用电设备的效率等。30.1.2.2保证安全可靠的供电1、安全可靠持续供电：供电的中断将造成生产停顿、生活混乱，甚至危及设备和人身的安全，引起十分严重的后果。因此，电力系统的运行首先必须满足安全可靠持续供电的要求。电力系统的安全性和可靠性是有着不同含义的两个概念。电力系统的安全性表征电力系统短时间内在事故情况下维持持续供电的能力，属电力系统实时

4、运行中要考虑的问题；后者指电力系统向用户长时间不间断持续供电的概率指标，属电力系统规划设计的范畴。电力系统的可靠性是一专门课题根据负荷的重要程度将其分类，并针对不同级别的负荷采用相应的措施保障供电，是合理而可行的。电力系统中一般将负荷分为三级：第一级负荷对这类负荷中断供电将造成极其严重的后果，如危及人身安全、造成重要设备损坏、生产秩序长期不能恢复正常、国民经济产生重大损失、人民生活发生严重混乱等。第二级负荷对这一类负荷中断供电将造成大量减产，使人民生活受到影响。第三级负荷不属于以上两类负荷者。对其停电不会造成重大损失。对第一级负荷要保证不间断供电，对第二级负荷也应尽量保证不间

5、断供电。此外，还有极少数特殊重要的负荷要求绝对可靠地不间断供电。对各级负荷可根据具体情况采用适当技术措施保障其供电的安全可靠。30.1.2.3保证良好的电能质量电能的质量指标包括电压的频率的大小、高低、波形的形状和三相对称性等。良好的电能质量指：电压正常，偏移不超过一定范围，例如，额定电压的±5%；频率正常，偏差不超过规定值，例如，±0.05～0.2Hz。这代表了电力系统运行时必须满足的一类不等约束条件：iminU≤iU≤imaxU，fmin≤f≤fmax，式中iminU和imaxU为系统中i点允许的最低和最高电压，fmin和fmax为系统允许的最低和最高频率；电压、电流波形

6、为正弦形，不应产生大的畸变；三相电压、电流对称。当电网电压波形发生非正弦畸变时，电压中出现高次谐波。高次谐波的产生，除电力系统自身背景谐波外，在用户方面主要由大功率变流设备、电弧炉等非线性用电设备所引起。高次谐波的存在降导致供电系统能耗增大、电气设备绝缘老化加快，并且干扰自动化装置和通信设施的正常工作。电压总谐波畸变率=30.1.2.4电力系统运行的经济性30.1.2.5注意环境保护问题30.2电力系统的额定电压30.2.1额定电压世界上的电网工作频率（简称工频）有两种：60Hz和50Hz。北美采用60Hz，欧洲、亚洲等多数地区采用50Hz。一个实际正常运行的电力系统，其工作

7、频率是一样的，处处相同（交直流混合电力系统除外），但额定电压随电气设备而不同，即使在同一电压等级范围内，各处的电压也不完全相同。这是电力系统的频率和电压所具有的不同特点。为保证电气设备生产的系统和标准化，各国都制定有标准的额定电压等级。我国制定的标准额定电压分为三类：第一类为100Ｖ以下适用于蓄电池和安全照明用具等电气设备的额定电压；第二类为500Ｖ以下适用于一般工业和民用电气设备的额定电压；第三类为1000Ｖ以上高压电气设备的额定电压，也是电力系统中的额定电压发电机的额定电压高于线路的额定电压，发电机