大学电力系统课程 第一章电力系统简介.ppt

*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,青岛理工大学自动化工程学院,讲授,:,马淋淋,电力系统分析,教材：,电力系统分析（第三版）,于永源 杨绮雯 编著,中国电力出版社,参考书：,电力系统分析（上、下）,何仰赞等 编著,华中科技大学出版社,电力系统分析,1.,目的：掌握电力系统分析计算的原理和方法,2.,主要内容,电力系统元件模型及参数计算,电力网的电压和功率分布,电力系统的电压和频率调整,稳态分析,故障分析,稳定性分析,电力系统分析理论,电力系统的三相短路,电力系统的不对称故障,电力系统的机电特性,电力系统的暂态稳定,电力系统的静态稳定,第一章 电力系统的基本概念,电力系统的组成,对电力系统运行的基本要求,电力系统的负荷和,负荷曲线,电力系统的额定电压、电力输送中电压与输送容量的关系,电力传输的接线方式,电 力 系 统,发电 输送,-,分配 用户,发电机 变压器,-,输电线路 用电设备,电网,1-1,电力系统及其发展,电力系统的组成,（,1,）,电力系统,：生产、输送、分配与消费电能的系,统。包括：发电机、电力网和用电设备组成。,（,2,）,电力网,：电力系统中输送与分配电能的部分。,（,3,）,动力系统,：动力部分与电力系统组成的整体。,1,电力系统的发展简史,2,我国的电力系统,电力工业发展概况,1.,高压输电的发展历程（,1,）,（,1,）高压输电的出现与电压等级的提高,1882,年，,第一座发电厂,在英国建成；输送低压直流电，,100-400V,1882,年，法国人,德普列茨,提高直流输电电压，,1500-2000v,，,2kW,，,57km,；一般认为是,第一个电力系统,1885,年，出现了变压器,单相输电线路,1891,年，,第一条三相输电线路,在德国运行，,12kV,180kM,远距离大容量输电是提高输电电压的动力。,当前世界：,交流输电：,1200kV,，超过,1000kM,，输送功率超过,5000MW,直流输电：,800kV,超过,1000kM,输送功率超过,4000MW,2.,中国电力工业的现状与展望,（,2,）发电量：,1980,年以来，平均年增长率,9,，现为世界第二位。,（,3,）装机容量：居世界第二位（水电世界第一）,(4),缺电问题与城乡电网改造,1970,年以来出现缺电问题,1998,年低用电水平下的电力平衡。,电力工业跟不上国民经济的发展速度是造成缺电的重要原因,我国在发电、输电、配电各方面投资比例失调是缺电的另一个方面原因。发电、输电、配电比例,美国,1:0.43:0.7,日本,1:0.47:0.68,英国,1:0.45:0.78,我国,1:0.21:0.12,我国居民用电比例较低,我国人均电力消费极低，中国电力工业有很大的发展空间,（,5,）中国电力工业展望,“十五”期间，,GDP,年增长率,7,8,，电力增长率将达,6,以上。,2010,年，,25000,亿,kW.h,2015,年，,30000,亿,kW.h,2020,年，,36000,亿,kW.h,高压远距离输电是我国面临的主要问题（水电、火电），必须出现新的电压等级。,电能质量问题是我国电力发展必须面临的又一个问题。,我国现已形成六大电力系统：东北，华东，华中，华北，华南，西北,原有,五个省属独立电力系统：,山东,福建,海南,四川,台湾,三峡总装机容量为,18.2GW,，单机额定,700MW(,世界第一,),黄岛发电厂：,2000,年：,70,万,kW,2007,年：,205,万,kW,三峡简介：,工程总投资为,954.6,亿元人民币，工程施工总工期自,1993,年到,2009,年共,17,年。,大坝为混,凝土重力坝,，坝顶总长,3035,米，坝顶高,185,米，正常蓄水位,175,米，总库容,393,亿立方米，能够抵御百年一遇的特大洪水。,年均发电量,849,亿度。,航运能力将从,1000,万吨提高到,5000,万吨，万吨级船队可直达重庆。,1.,电力系统的运行特点,电能不能大量的存贮,电力系统的暂态过程非常短促,与各行业和人民生活密切相关,2.,对电力系统运行的基本要求,保证安全可靠的供电,保证良好的电能质量,良好的经济性,1-2,对电力系统运行的基本要求,一、,保证安全可靠供电,一级（重要）：由于中断供电会造成人身事故、设备损坏、产品报废、生产秩序长时间不能恢复，人民生活混乱及政治影响大的用户。如：医院，钢厂等。,二级（较重要）：断电造成大量减产，人民生活受到较大影响的用户。如：大工业企业，交通工薪枢纽，高等学校，影剧院等,三级,(,非重要,),：不属于一、二级负荷的负荷。如：农村负荷。,二、保证良好的电能质量,衡量电能质量的三个指标：,电压（偏移不超过,5%,）,频率（偏移不超过,0.2-0.5Hz,）,波形（降低谐波成分）,三、提高电力系统运行的经济性,降低网损，提高经济效益,保护环境,1-3,电力系统的额定电压,电气设备的额定电压,(,发电机,变压器,线路,),电力输送中电压与输送容量的关系,同一电压级别下各电气设备的额定电压并不完全相等,。,线电压,相电流,三相功率,电气设备的额定电压,线路额定电压,:,等于,系统的额定电压，与用电设备额定电压相等，称为,网络电压,。,例如：,3,，,6,，,10,，,35,，,110,，,220,（,kV,）,电力线路的,平均额定电压,（不考虑电压偏移）,电力线路的额定电压,用电设备,和电力线路的额定电压（网络电压）相同，并允许电压偏移,5%,，而沿线路的电压降落一般为,10%,，这就要求线路始端电压为额定值的,105%,，以使末端电压不低于额定值的,95%,发电机,：连在线路始端，发电机的额定电压比电力线路的额定电压,高,5%,电气设备的额定电压,4.,变压器,一次侧,：相当于用电设备，其额定电压与系统相同；与发电机直接相连时，则与发电机相同,二次侧,：相当于电源，其额定电压应比系统高,5%,，考虑,大容量,变压器内部的电压损耗（,5%,），实际应定为比线路高,10%,。,不同电压等级的实用范围,500kV,，,330kV,，,220kV,：大电力系统的主干线（,154kV,60kV,不推广）,110kV:,中小电力系统的主干线，也用于大电力系统的二次网络,35kV,：城市或大工业企业内部，广泛用于农村电网,10kV,：最常用的低一级配电电压,6kV,：只有负荷中高压电动机比重较大时考虑,3kV,：只用于工业企业内部,例题,:,电力系统的部分接线图示于题图，各电压等级的额定电压及功率输送方向已标明在图中，试求发电机及各变压器高低压绕组的额定电压。,一电力系统的负荷,1,、负荷,：,系统中所有电力用户的用电设备所消耗的电功率总和。也称,电力系统的综合用电负荷。,是所有用户的负荷总加。,2,、综合负荷：,工业、农业、交通运输业、商业、生活等消耗功率总和。,3,、电力系统的供电负荷：,综合负荷加上电力网的功率损耗。,4,、电力系统的发电负荷,：,供电负荷加上发电厂厂用电消耗的功率。,1-4,电力系统的负荷和负荷曲线,二负荷曲线：,用曲线描述某一时间段内负荷随时间变化的规律。,分类：按负荷种类，按时间段，按计量地点,1.,日负荷曲线,（,1,）有功，无功日负荷曲线,有功日负荷曲线是制定发电厂发电负荷计划及系统调度运行的依据。,无功日负荷曲线在系统无功平衡时候有作用。,(a,）,钢铁工业负荷；,(b),食品工业负荷；,(c),农村加工负荷；,(d),市政生活负荷,2.,有功年最大负荷曲线,：,描述一年内每月（或每日）最大有功功率负荷变化的情况。,3.,年持续负荷曲线,：,按一年中系统负荷的数值大小及其持续小时数顺序排列绘制而成,t,1,P,P,max,P,1,P,2,P,3,t,t,3,t,2,8760,T,max,全年耗电量,最大负荷利用小时数,T,max,A,=,P,max,T,max,表,1-2,各类用户的年最大负荷利用小时数,负 荷 类 型,T,max,/h,户内照明及生活用电,20003000,一班制企业用电,15002200,二班制企业用电,30004500,三班制企业用电,60007000,农 灌 用 电,10001500,一,.,电力系统的电气连接方式和分类,包括发电厂、变电所、电力网（主要介绍）,按供电可靠性分为无备用和有备用,无备用,：每个负荷只能依靠一条,线路,获得电能。,有备用,：每个负荷至少可以依靠两条,线路,获取电能。,按接线形式分为：开式、闭式（环形网络、两端供电网络）,1-5,电力系统的接线方式,（,1,）开式网络,：每个负荷点只能沿唯一的,路径,获取电能。,无备用开式电网,（,a,）放射式样 （,b,）干线式 （,c,）链式,有备用开式电网,（,a,）放射式样 （,b,）干线式 （,c,）链式,（,d,）环式 （,e,）两端供电网络,（,2,）闭式网络,：每个负荷点至少通过两条,路径,从不同的方向获取电能。,（,3,）不同接线方式的特点,无备用开式电网,优点：简单、设备投资少、运行方便。,缺点：可靠性低，任一段故障或检修都要中断部分用户，干线式和链式线路较长时线路末端电压往往偏低。,有备用开式电网（采用双回路,）,优点：可靠性提高，且同样简单，运行方便。,缺点：设备投资费用增加很多。,闭式电网,优点：可靠性高、经济。,缺点：运行调度比较复杂。,单电源环网：某段线路故障开路时，正常线路段过负荷，末节点电压偏低。,两端供电网络：可靠性相当于双源环网。,必要时也环网也可采用双回路。,按职能分：输电网和配电网,输电网的主要任务：将大容量发电厂的电能可靠而经济的送到负荷集中地区，通常由系统中电压等级最高的一级或两级线路组成。,对接线方式的要求：足够的可靠性、稳定性、有助经济调度，适应运行方式的变更和系统发展。,配电网的主要任务：分配电能，接线形式取决于负荷性质。,三级负荷无备用,一、二级负荷要有备用,负荷密度较大，供电可靠性要求高时也可采用闭式网。,对接线形式的要求：满足用户可靠性和电压质量的要求，运行灵活，好的经济指标。,电力系统中性点及其接地方式,1,、电力系统的中性点及接地,中性点：,星型,接线的发电机或者变压器的中点。,接地方式：按照接地电流的大小分为,大接地,和,小接地,。,1-6,电力系统中性点的接地方式,大接地电流方式,：需要断路器隔断接地电流。,小接地电流方式,：单相接地电弧可自行熄灭。,大接地,有效接地,全接地,经低电抗中电阻、低电阻接地,小接地,不接地,经消弧线圈接地,经高阻抗接地,2,、不同接地方式的优缺点,大接地,：（优点）快速切除故障，安全性好，电压不会升高，绝缘水平可按相电压考虑，经济性好。（缺点）跳闸多，可靠性低。,小接地,：,（优点）可靠性高，单相接地不是短路，可不跳闸继续工作两个小时。（缺点）经济性差，绝缘水平按线电压考虑。,110kV,及,220kV,：中性点有效接地；,330kV,和,500kV,：中性点全接地,35kV 60 kV,：经消弧线圈接地,310kV,：不接地或经消弧线圈接地,3,、我国电力系统中性点的运行方式,大接地,小接地,二、消弧线圈的工作原理,1,、中性点不接地系统发生单相接地故障,中性点不接地系统发生单相接地时，有接地电流非短路电流（纯电容电流），值不大，超过一定值时，可产生间歇性电弧，产生过电压，甚至烧坏电气设备。,2,、消弧线圈的工作原理,