学习电力系统工程基础

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1、前言本书是根据加强基础、拓宽专业知识面的教学改革的需要而编写的，涉及到电力系统工程的各个方面，诸如电力系统的基本概念及知识，发电系统，输变电系统，配电系统，电力系统负荷，电力系统各元件参数及等值电路，电力系统的短路及潮流计算，电气主接线的设计，现代电力系统的运行，发、输、变、配电系统的二次系统，电力系统继电保护和现代电力系统的管理等。为加深对课程内容的理解，书中大部分章节附有例题、思考题和习题。本书可作为电类各专业的必修课程和电气工程及其自动化专业教材，也可作为机电类专业的参考书。本文由华中科技大学电力系统及其自动化教研室组织编写，参加编写的有：熊信银（第一章、第十章第

2、一节和第二节、第十二章及附录）、张步涵（第六、七及九章）、戴明鑫（第二、三及八章）、罗毅（第四、五章、第十章第三节、第十一章第六节）和曾克娥（第十一章第一节至第五节）熊信银、张步涵担任主编，最后由熊信银负责全书的统稿。本书由华中科技大学胡能正教授主审，他对本书提出了很多宝贵意见和建议，在此表示衷心的感谢由于编写时间仓促，书中错误及不当之处在所难免，敬请读者批评指正。编者年月第　１　页第一章绪论第一节　电力系统基本概念一、电力系统的定义电能对人类非常重要。它给黑夜带来光明，给人类带来幸福，没有电能的世界是不可想象的。电能是现代社会文明的基础。它为现代工业、现代农业、现代科

3、学技术和现代国防提供必不可少的动力，是人民生活中不可缺少的重要能源，在国民经济中占有十分重要的地位。煤、石油、天然气、水等随自然演化生成的动力资源是能源的直接提供者，称为一次能源。电能是由一次能源转换而成的，称为二次能源。发电厂是生产电能的工厂，它把不同种类的一次能源转换成电能。由发电厂生产的电能，经过由变压器和输电线路组成的网络输送到城市、农村和工矿企业供给用户的用电设备消耗。变电所是联系发电厂和用户的中间环节，一般安装有变压器及其控制和保护装置，起着变换和分配电能的作用。由变电所和不同电压等级输电线路组成的网络，称为电力网。由发电厂内的发电机、电力网内的变压器和输电

4、线路以及用户的各种用电设备，按照一定的规律连接而组成的统一整体，称为电力系统。在电力系统的基础上，还把发电厂的动力部分，例如火力发电厂的锅炉、汽轮机，水力发电厂的水库、水轮机以及核动力发电厂的反应堆等都包含在内的系统，则称之为动力系统。这里，以水电系统为例来说明动力系统、电力系统和电力网三者之间的关系，如图所示。图电力网、电力系统和动力系统第　２　页由图可以看出，由发电机生产的电能，为减少输送过程中的电能损耗，一般先经过变电所的升压变压器将电压升高后，再通过输电线路送入电力系统。由于用户用电设备的额定电压较低，因此电能送到用户地区后要经过变电所的降压变压器将电压降低后供

5、给用户用电设备消耗。电力网通常按电压等级的高低、供电范围的大小分为：地方电力网、区域电力网和超高压远距离输电网，如图所示。地方电力网是指电压及以下，供电半径在以内的电力网。一般企业、工矿和农村乡镇配电网络属于地方电力网。电压等级在以上，供电半径超过，联系较多发电厂的电力网，称为区域电力网，电压等级为的网络，就属于这种类型的电力网。电压等级为的网络，一般是由远距离输电线路连接而成的，通常称为超高压远距离输电网，它的主要任务是把远处发电厂生产的电能输送到负荷中心，同时还联系若干区域电力网形成跨省、跨地区的大型电力系统，例如我国的东北、华北、华东、华中、西北和南方等网络，就属

6、于这一类型的电力网。变电所是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用。根据变电所在电力系统中的地位，可分为下述几种类型。枢纽变电所枢纽变电所是指位于电力系统的枢纽点，高压侧电压为，连接电力系统高压和中压的几个部分，汇集多个电源的变电所。全所一旦停电后，将引起整个系统解列，甚至使部分系统瘫痪。中间变电所中间变电所是指以交换潮流或使长距离输电线路分段为主，同时降低电压给所在区域负荷供电的变电所。一般汇集个电源，电压为。全所一旦停电后，将引起区域电力网解列。地区变电所地区变电所是一个地区或城市的主要变电所。地区变电所是以向地区或城市用户供电为主，高压侧电压一般为的

7、变电所。全所一旦停电后，将使该地区中断供电。终端电站所终端变电所是在输电线路的终端，连接负荷点，直接向用户供电，高压侧电压为的变电所。全所一旦停电后，将使用户中断供电。由图可以看出，水力发电厂一般距负荷中心较远，它所生产的电能经过变压器升高电压后，通过远距离输电线路送入电力系统。火力发电厂可建在负荷中心，也可建在煤矿附近。建在负荷中心的火力发电厂，除供给地方负荷外，还可通过区域电力网与电力系统交换功率，实现余缺互补。由图还可以看出，变电所有两台三绕组变压器将三个不同电压等级的输电第　３　页线路联系在一起，处于十分重要的地位，称为枢纽变电所