电力系统概述PPT课件.ppt

电力系统基础梅慧梅慧兰电气工程教研室气工程教研室1.电力系统基础教材教材n电力系力系统基基础（第二版），（第二版），杨以涵主以涵主编，中国，中国电力出版社力出版社参考参考资料料n陈慈萱，慈萱，电气工程基气工程基础，中国，中国电力出版社力出版社n范范锡普主普主编，发电厂厂电气部分，中国气部分，中国电力出版社力出版社n韩祯祥主祥主编，电力系力系统稳定，水利定，水利电力出版社力出版社n何仰何仰赞等，等，电力系力系统分析，分析，华中科技大学出版社中科技大学出版社考考试方式：方式：闭卷卷2.第一章第一章 电力系力系统概述概述能源能源-社会生社会生产力的重要基力的重要基础；其种；其种类以及利用形式多以及利用形式多样化：化：汽汽轮机机 发电机机 热能能机械能机械能电能能电能能-n现代社会最重要的二次能源；代社会最重要的二次能源；n国民国民经济发展的基展的基础、先行；、先行；n各行各各行各业的主要的主要动力；力；n人人们现代化生活的代化生活的质量保障。量保障。3.第一章第一章 电力系力系统概述概述人人类为何偏何偏爱电能？能？-电能的能的显著著优点点：洁净（从使用的角度看）：无（从使用的角度看）：无污染，保染，保护环境。境。方便方便：输送、分配、使用（能量形式送、分配、使用（能量形式转化容易）。化容易）。电气化气化：机械化、自：机械化、自动化，提高化，提高产品品质量和量和劳动生生产率。率。节能能：能耗小，能量：能耗小，能量转换效率高（一次能源效率高（一次能源转换为二次能源二次能源时）。）。4.第一章第一章 电力系力系统概述概述主要内容主要内容n1.1 1.1 电力系力系统的能源构成的能源构成-发电厂厂n1.2 1.2 电力系力系统的形成的形成n1.3 1.3 电力系力系统的的负荷荷n1.4 1.4 电力系力系统运行的特点及要求运行的特点及要求n1.5 1.5 电力系力系统的的电压等等级及确定及确定n1.6 1.6 我国我国电力工力工业的的发展展5.发电厂（厂（发电站站）（）（power plant）：）：将自将自然界然界蕴藏的各种一次能源藏的各种一次能源转换为电能能(二次能二次能源源)的工厂。的工厂。n一次能源：一次能源：不可再生能源不可再生能源：化石能源化石能源-煤炭、石煤炭、石油、天然气；油、天然气；核能核能铀。可再生能源可再生能源：水能、水能、风能、太阳能、能、太阳能、地地热、潮汐等、潮汐等1.1 电力系力系统的能源构成的能源构成发电厂厂6.发电厂的种厂的种类：l火力火力发电厂厂l水力水力发电厂厂l核核电厂厂l新能源新能源电厂厂1.1 电力系力系统的能源构成的能源构成发电厂厂7.1.1 电力系力系统的能源构成的能源构成发电厂厂8.1.燃料：煤、石油或天然气燃料：煤、石油或天然气2.能量能量转换过程程 化学能化学能热能能机械能机械能电能能(经3次次转换)3.火火电厂的厂的组成：成：燃料系燃料系统、汽水系、汽水系统、电力系力系统对应的三大主机：的三大主机：锅炉炉 汽汽轮机机 发电机机 火力火力发电厂厂我国目前最主要我国目前最主要电源，源，比例比例大于大于70%9.火火电厂生厂生产流程流程简图10.4.火力火力发电厂的分厂的分类凝汽式火凝汽式火电厂厂 凝汽式汽凝汽式汽轮发电机机组，以煤炭，以煤炭为主燃料，我主燃料，我国主要形式，但效率低（国主要形式，但效率低（一般一般约373750%50%）。）。生生产过程示意程示意图见图1-1 热电厂厂 同同时供供应热汽或汽或热水，即有部分水，即有部分热用用户，热效率大效率大大提高，可大提高，可提高至提高至60607070，但受但受热负荷限制大荷限制大（热电厂厂总是建在是建在热用用户附近，即供附近，即供热距离有限）。距离有限）。火力火力发电厂厂11.火力火力发电厂厂 凝汽式火凝汽式火电厂厂生生产过程示意程示意图由于在凝汽器中大量的由于在凝汽器中大量的热量被量被带循循环水水带走，因此，凝走，因此，凝汽式火汽式火电厂的厂的效率效率较低低。12.火力火力发电厂厂相关概念：相关概念：垃圾焚垃圾焚烧电厂厂：“环保保”，备受关注与争受关注与争议。坑口坑口电厂厂 燃气燃气轮机机发电厂厂 以天然气以天然气为燃料，清燃料，清洁、启、启动速度快，适于速度快，适于调峰荷。峰荷。燃气轮机的工作原理与汽轮机相似，不同仅在于其工质不是蒸汽，而是高温高高温高压气体气体。13.广州李坑垃圾焚广州李坑垃圾焚烧发电厂厂 火力火力发电厂厂14.火力火力发电厂厂5.火力火力发电存在的存在的问题15.水力水力发电厂厂目前最重要的目前最重要的电源之一，比例大于源之一，比例大于20%1.能量能量转换过程程水能（水能（势能）能）机械能（机械能（动能）能）电能能（只（只经2次次转换）故而水故而水电效率效率远高于火高于火电，大中型水，大中型水电厂可达厂可达8090%以上。以上。2.发电容量：取决于流量和水位差容量：取决于流量和水位差（落差（落差/水水头）3.水水电厂的厂的组成：成：较火火电厂厂简单水水库水水轮机机电力系力系统：发电机、机、变压器、器、输电线路路16.水力水力发电厂厂4.水水电厂的分厂的分类（1）根据集中落差的方式：三大）根据集中落差的方式：三大类-n（堤）（堤）坝式式 在河流上的适当地方建筑拦河坝，形成水库，抬高上游水位，使坝的上、下游形成大的水位差，称为堤坝式水电站。适于河道坡降较缓且流量大的河段。n坝后式后式：单独筑独筑坝，厂房在，厂房在坝后，后，我国我国应用最多用最多，如，如三峡三峡、三、三门峡、丹江口水峡、丹江口水电厂等；厂等；n河床式河床式：厂房和：厂房和坝成一体，如成一体，如葛洲葛洲坝、西津水、西津水电厂厂17.水力水力发电厂厂 坝后式水后式水电厂厂坝后式后式18.水力水力发电厂厂河床式水河床式水电厂厂19.水力水力发电厂厂三三门峡水峡水电厂厂三峡水三峡水电站站20.水力水力发电厂厂葛葛洲洲坝葛洲葛洲坝大江大江电厂厂房厂厂房及机及机组发电机机转子子（重（重792t792t、直径、直径16.9m 16.9m）21.水力水力发电厂厂n引水式引水式 修建引水隧洞或渠道，直接引水到河段下游，将修建引水隧洞或渠道，直接引水到河段下游，将天然河道的落差集中天然河道的落差集中进行行发电。适于河流上游河床坡降适于河流上游河床坡降较陡或河道多弯曲陡或河道多弯曲时。22.水力水力发电厂厂n 混合式混合式 同同时采用采用坝和引水道共同集中落差形成水和引水道共同集中落差形成水头 的水的水电开开发形式，形式，“坝-引水引水”混合式混合式。此外相关概念：此外相关概念：梯梯级电站站 同一河流上，相同一河流上，相邻联系比系比较紧密、互相影响比密、互相影响比较显著、地著、地理位置相理位置相对比比较靠近的靠近的水水电站群站群。下游各下游各级电站可利用上站可利用上级电站站发电流出的水流出的水资源源继续发电，如四川的如四川的龙溪河梯溪河梯级水水电站（站（4个梯个梯级）。）。23.水力水力发电厂厂抽水蓄能抽水蓄能电站站利用利用电力系力系统低谷低谷负荷荷时的剩余的剩余电力抽水到高力抽水到高处蓄存，在高峰蓄存，在高峰负荷荷时再放水再放水发电的水的水电站。站。用作系用作系统的的调峰峰填谷、填谷、调频、紧急事故急事故备用用电源源。在以火在以火电、核、核电为主的主的电力系力系统中，中，建建设适当比例的抽适当比例的抽水蓄能水蓄能电站可以提站可以提高系高系统运行的运行的经济性和可靠性。性和可靠性。24.水力水力发电厂厂“广蓄广蓄”-广州抽水蓄能广州抽水蓄能电站上站上库惠州抽水蓄能惠州抽水蓄能电站站“惠蓄惠蓄”（830万万KW，2011.6.15竣工）竣工）25.（2）根据运行方式分）根据运行方式分类：有有调节水水电厂厂 无无调节水水电厂厂 抽水蓄能水抽水蓄能水电厂厂 水力水力发电厂厂26.水力水力发电厂厂水力水力发电的的优势：-调峰峰调频、事故、事故备用、核用、核电配套配套27.水力水力发电厂厂水力水力发电的的问题：28.水力水力发电三峡工程（三峡工程（举世无双的水世无双的水电工程工程）坝高高185m（坝顶高程，高程，“185平台平台”），大，大坝全全长2309m，正常蓄水位正常蓄水位175m，总库容容393亿m3。淹没面淹没面积632km2，20个个县市，移民人口市，移民人口113万。万。15回回500kv交流交流输电线和和3回回500kv直流直流输电线路路，将成，将成为全国全国联合合电网的中心。网的中心。29.0303年完成二期目年完成二期目标：6.16.1下下闸初期蓄水，初期蓄水，6.166.16双双线五五级永永久船久船闸试通航，通航，7.107.10首台首台7070万千瓦机万千瓦机组并网并网发电。0606年年5.205.20，三峡大，三峡大坝全全线贯通。通。08.1008.10月底，月底，2626台机台机组全部提前投入商全部提前投入商业运行。运行。三峡的建成，奠定全国三峡的建成，奠定全国联网的基网的基础：水力水力发电三峡工程（三峡工程（举世无双的水世无双的水电工程工程）30.核核电厂厂在在总发电量中所占比例不到量中所占比例不到2%核核电厂：厂：采用原子核裂采用原子核裂变时释放出来的能量来放出来的能量来发电的的电厂。厂。目前多建在一次能源短缺的沿海目前多建在一次能源短缺的沿海经济发达地区。达地区。（生（生产过程程类似火似火电）可控核裂可控核裂变装置，装置，核心部分核心部分31.核核电厂厂 核核电厂生厂生产过程示意程示意图核核电机机组与普通火力与普通火力发电机机组：n区区别仅在于以核反在于以核反应堆和蒸汽堆和蒸汽发生器替代了生器替代了锅炉炉设备n汽汽轮机、机、发电机及机及电气气设备与普通火与普通火电站基本相同站基本相同32.核核电厂厂我国已建成的核我国已建成的核电站站：秦山核秦山核电站站-我国第一个核我国第一个核电站站位于浙江嘉位于浙江嘉兴杭州湾畔杭州湾畔大大亚湾核湾核电站站我国目前最大我国目前最大另外另外还有有江江苏田湾、岭澳核田湾、岭澳核电站站，总共共拥有有11台核台核电机机组、约870万万KW的装机容量。的装机容量。33.核核电厂厂 核核电在全国在全国总发电量中所占比例超量中所占比例超过50%的的国家：国家：法国（78.5）、立陶宛（69.6）、斯洛伐克（56.1）、比利时（55.6）世界核世界核电装机容量最多的国家装机容量最多的国家-“前五名前五名”：美国（约占全世界1/4）法国 日本 俄罗斯 德国 34.核核电厂厂-核核电为何何发展迅速？展迅速？35.核核电厂厂-核核电的的优缺点缺点核核电的的优势：36.科技水平的科技水平的发展，核事故相展，核事故相对概率很低（概率很低（“百年百年难遇遇”）核核电是安全的。是安全的。核核电厂厂-核核电的的优缺点缺点1986.4.26 前前苏联（乌克克兰）切）切尔诺贝利核灾利核灾难 7级 迄今最迄今最严重，放射重，放射污染相当于日本广染相当于日本广岛原子原子弹爆炸的爆炸的400倍以上倍以上1979.3.28 美国三里美国三里岛核事故核事故 5级2011.3.12 日本福日本福岛第一核第一核电站事故站事故 提升至提升至7级37.分布式可再生能源分布式可再生能源发电（新能源（新能源发电）与与传统大型集中式大型集中式发电相相补充的一个新充的一个新兴领域，未来的重要能源形式，当前国域，未来的重要能源形式，当前国际上研究上研究的的热点。点。特点：特点：n装机容量小（一般装机容量小（一般单机容量不超机容量不超过6MW）n分散性大分散性大n靠近靠近负荷，就地生荷，就地生产，就地消，就地消费、灵活性、灵活性强。-分布式分布式发电系系统 (Distributed Generation，简称称DG)38.分布式可再生能源分布式可再生能源发电DG产业化面化面临的突出的突出问题：技技术和和资金金目前成本高，技目前成本高，技术不完善，缺乏不完善，缺乏竞争力，需要国家争力，需要国家政策性政策性补贴。典型的分布式典型的分布式发电：n小水小水电n太阳能、太阳能、风能能、地、地热、海洋能（潮汐）、生物、海洋能（潮汐）、生物质能能发电39.分布式可再生能源分布式可再生能源发电风力力发电-目前各种可再生能源技目前各种可再生能源技术中中发展最快、技展最快、技术最成熟、最成熟、最具大最具大规模开模开发和商和商业化前景的化前景的产业，是最有可能成，是最有可能成为主主流流电源的可再生能源技源的可再生能源技术之一。之一。40.分布式可再生能源分布式可再生能源发电风力力发电风力力发电的原理：的原理：利用利用风力力带动风车（风轮/风机）机）叶片旋叶片旋转，把流，把流动空气具有的空气具有的动能能转化化为风轮轴的的机械能，机械能，进而而带动发电机旋机旋转发电。n依据目前的依据目前的风车技技术，大，大约是每秒三米的微是每秒三米的微风速度，便可速度，便可以开始以开始发电。n风力力发电没有燃料没有燃料问题，也不会，也不会产生生辐射或空气射或空气污染。染。风电的的类型：型：n并网型并网型规模大、容量大，与主模大、容量大，与主电网相网相连，可以得到大，可以得到大电网的功率支撑与网的功率支撑与补偿，近年，近年风电发展的主方向。展的主方向。n离网型离网型：规模模较小，小，结合蓄合蓄电池池储能或太阳能等其他能或太阳能等其他发电技技术，多用于解决偏，多用于解决偏远地区的供地区的供电。41.分布式可再生能源分布式可再生能源发电风力力发电并网型并网型风力力发电系系统：恒速恒恒速恒频和和变速恒速恒频风力力发电系系统n恒速恒恒速恒频风力力发电系系统n能量能量转换：风吹吹动风机旋机旋转，风能能转化化为机械能，机械能，经齿轮箱升速后箱升速后带动发电机机产生生电能。能。n特点：特点：结构构简单、成本低、运行可靠等；、成本低、运行可靠等；目前的主流，但机目前的主流，但机组整体效率整体效率较低。低。n基本基本结构构 如如图示：示：42.分布式可再生能源分布式可再生能源发电风力力发电变速恒速恒频风力力发电系系统-目前公目前公认的最的最优化化调节方式，未来方式，未来风电技技术发展的主方向。展的主方向。n特点：特点：n可大范可大范围内内调节转速，适速，适应因因风速速变化而引起的化而引起的风机功率机功率的的变化；化；实现了了发电机机转速与速与电网网频率的解耦，相互影响率的解耦，相互影响减小，且控制灵活；减小，且控制灵活；n但控制系但控制系统复复杂、成本高、技、成本高、技术难度大。度大。43.分布式可再生能源分布式可再生能源发电风力力发电制制约风电商商业化化最关最关键因素：因素：单位位KW造价高造价高，近年来一直呈近年来一直呈下下降降趋势，前景广，前景广阔。44.分布式可再生能源分布式可再生能源发电风力力发电内蒙古赤峰内蒙古赤峰赛罕罕坝风电场我国最大的我国最大的风电场，总装机装机容量容量17万万KW。我国第一个我国第一个风电场-建建于于1989年的年的新疆达坂城新疆达坂城风电场。总装机容量装机容量14万万KW，我，我国第二大。国第二大。45.分布式可再生能源分布式可再生能源发电风力力发电上海上海东海大海大桥10万万KW风电场亚洲第一个海上洲第一个海上风电场，已于，已于10年年2月底完工，月底完工，7月全部月全部34台机台机组并网并网发电。龙源江源江苏如如东海上海上风电场我国最大海上我国最大海上风电场，2011.12.28正式建成，装机容量正式建成，装机容量13.13万万KW 广广东省省“十二五十二五”规划：到划：到2015年，年，风电装机容量达到装机容量达到350万万KW，重点开，重点开发近海近海30米水深内的海上米水深内的海上风能能资源，源，建建设珠海桂山、阳江海陵珠海桂山、阳江海陵岛、汕尾甲西（、汕尾甲西（125万万kw）等海等海上上风电场。46.分布式可再生能源分布式可再生能源发电太阳能太阳能发电n光光热：太阳能：太阳能热水器水器n光化学：太阳光催化分解水制光化学：太阳光催化分解水制氢等等n光光电：n直接直接转换太阳能太阳能电池直接将太阳的池直接将太阳的辐射能射能转换为电能，即能，即光伏光伏发电；n间接接转换先将太阳先将太阳辐射能射能转换为热能，然能，然后后驱动热机循机循环发电，即，即太阳能太阳能热动力力发电。太阳能太阳能取之不尽，用之不竭取之不尽，用之不竭对太阳能的太阳能的转换利用方式，主要有三种：利用方式，主要有三种：光光热、光、光电、光化学、光化学转换。47.（离网型）（离网型）分布式可再生能源分布式可再生能源发电太阳能太阳能发电光伏光伏发电（太阳能（太阳能电池池发电）n其其组成如下成如下图所示：所示：（一）（一）太阳能太阳能电池板池板：核心部分，将太阳的：核心部分，将太阳的辐射能射能转换为电能。能。（二）（二）控制器：控制整个系控制器：控制整个系统的工作状的工作状态，对蓄蓄电池起池起过充充电及及过放放电的保的保护。（三）（三）蓄蓄电池：池：储存存太阳能太阳能电池板所池板所发出的出的电能，需要的能，需要的时候再候再释放。一般放。一般为铅酸酸电池，池，小微型系小微型系统中，也可用中，也可用镍氢电池、池、镍镉电池或池或锂电池。池。（四）（四）逆逆变器：太阳能的直接器：太阳能的直接输出一般都是出一般都是12VDC、24VDC、48VDC。为能向能向220VAC的的负荷供荷供电，需使用，需使用DC-AC逆逆变器。器。48.分布式可再生能源分布式可再生能源发电太阳能太阳能发电光伏光伏发电的的类型：型：并并网和离网网和离网两种。两种。（类似似风力力发电）n离网型：离网型：多用于偏多用于偏远的无的无电地区，以地区，以户用用和村庄用的中小系和村庄用的中小系统为主。主。n并网型：并网型：不需要蓄不需要蓄电池池组，与本地，与本地负荷及荷及系系统均相均相连，供，供电更更灵活，可靠性更高。灵活，可靠性更高。49.2012.10.26国家电网关于大力支持光伏发电并网工作的意见：支持光伏并网，简化手续，降低费用。国家电网公司昨天(2013.2.27日)进一步发布 关于做好分布式电源并网服务工作的意见，对普通用户自建的发电设施所产生的清洁能源，公司将按国家规定电价予以全额收购。用户可以自行选择全部自用、全部上网或自发自用后的余电上网。3.13.1日正式日正式实施。施。分布式可再生能源分布式可再生能源发电太阳能太阳能发电北京第一例家庭光伏北京第一例家庭光伏电站：站：北京北京顺义一个一个联排排别墅小区内，墅小区内，某某业主自建了一套主自建了一套3kw屋屋顶光光伏伏发电系系统，并在今年，并在今年1月月25日正式并网，向国家日正式并网，向国家电网售网售电。50.分布式可再生能源分布式可再生能源发电太阳能太阳能发电太阳能太阳能热动力力发电系系统示意示意图51.分布式可再生能源分布式可再生能源发电太阳能太阳能发电此外此外还有有风力太阳能互力太阳能互补系系统，多，多简称称为风光光发电。典型典型实际应用：用：风光互光互补路灯路灯52.分布式可再生能源分布式可再生能源发电地地热发电西藏羊八井地西藏羊八井地热电站站-全国首全国首创，世界中温浅，世界中温浅层热储资源源发电的先列，清的先列，清洁能源，但能源，但热效率效率较低。低。利用地下利用地下热水和蒸汽水和蒸汽为动力源力源的一种新型的一种新型发电技技术，与，与火力火力发电的基本原理一的基本原理一样。53.利用利用海水海水涨落及其所造成的水位差落及其所造成的水位差来推来推动水水轮机，再由机，再由水水轮机机带动发电机来机来发电。受受资源和成本的制源和成本的制约，目前，目前应用不用不够广泛。广泛。分布式可再生能源分布式可再生能源发电潮汐潮汐发电江厦潮汐江厦潮汐电站站位于浙江温岭，居世界第三，位于浙江温岭，居世界第三，仅次于法国朗斯和加拿次于法国朗斯和加拿大安大安纳波利斯潮汐波利斯潮汐电站站。54.1.2 电力系力系统的形成的形成发电发电用用用用电电输电输电变电变电配配配配电电RTURTURTURTURTURTU数据采集和数据采集和传输应应用服用服用服用服务务器器器器电电 网网网网 调调 度度度度五大五大环节55.1.2 电力系力系统的形成的形成 电力工力工业的的固有固有问题：n电厂相厂相对独立、分散；独立、分散；n发电用的一次能源与主要用用的一次能源与主要用户多不在同一地区；多不在同一地区；n电能能难以大量以大量储存。存。故而：故而：n电能需要从偏能需要从偏远电厂到厂到负荷中心大容量、荷中心大容量、远距离距离传输。n电厂厂间需要需要联合起来并列运行。合起来并列运行。电力系力系统(Power System)：n由由发电机机、变压器器、输电线路路以及以及用用电设备（或（或发电厂、厂、变电所、所、输配配电线路以及用路以及用户），按照一定），按照一定规律律连接而接而组成的成的发电、输电、变电、配、配电和和用用电相相统一的整体。一的整体。56.发电厂厂：生生产电能能 变、配、配电所所：电力系力系统的中的中间环节，变换电压、接受并分配接受并分配电能能输、配、配电线路路：输送、分配送、分配电能能 用用户：消消费电能能1.2 电力系力系统的形成的形成57.简单电力系力系统三相三相电路路图1.2 电力系力系统的形成的形成58.复复杂电力系力系统的表示的表示1.2 电力系力系统的形成的形成59.电力网（力网（power network/grid）：电力力系系统中中各各级电压的的电力力线路路及及其其联系系的的变电所所，称，称为电力网或力网或电网。网。电网网一一般般以以电压等等级来来区区分分，如如10kV电网网、220kV电网、网、500kV电网网。1.2 电力系力系统的形成的形成 电网的分网的分类按按电压等等级的高低及供的高低及供电范范围的大小：的大小：60.1.2 电力系力系统的形成的形成地地方方电网网：电压等等级在在35kV及及以以下下，供供电半半径径在在2050km以内。以内。区区域域电网网：电压等等级在在35kV以以上上（一一般般为110kV220kV），供供电半径超半径超过50km，联系系较多多发电厂的网厂的网络。超超高高压远距距离离输电网网：电压等等级为330kV750kV的的网网络，其其主主要要任任务是是把把远处发电厂厂生生产的的电能能输送送到到负荷荷中中心心，同同时还联系系若若干干区区域域电力力网网形形成成跨跨省省、跨跨地地区区的的大大型型电力力系系统。亦或分两亦或分两类：区域区域电网网（220kv及以上）和及以上）和地方地方电网网（110kv及以下）及以下）61.1.2 电力系力系统的形成的形成超高压远距离输电网地方电力网区域电力网110kV35kV35kV500kV220kV110kV10 kV水力发电厂火力发电厂变电所A：枢纽变电所C：地方变电所D：终端变电所B：中间电网分网分类示意示意图62.1.2 电力系力系统的形成的形成动力系力系统（dynamic system）：在在电力力系系统的的基基础上上，把把发电厂厂的的动力力部部分分（及及热能系能系统和和热负荷）包含在内的系荷）包含在内的系统。各各类电厂的厂的动力部分，例如：力部分，例如：火力火力发电厂厂-锅炉、汽炉、汽轮机；机；水力水力发电厂厂-水水库、水、水轮机机核核动力力发电厂厂-反反应堆堆风电场-风机机63.1.2 电力系力系统的形成的形成 相关系相关系统关系示意关系示意图水库GMM电力网电力系统动力系统发电厂水轮机 发电机变电所升压变压器输电线路变电所降压变压器用户用电设备64.1.2 电力系力系统的形成的形成 相关系相关系统关系示意关系示意图65.1.2 电力系力系统的形成的形成组成成电力系力系统的意的意义-发电机并网运行而形成机并网运行而形成互互联电力系力系统，其在技，其在技术、经济上均上均优势显著：著：n减少减少总备用容量的比重用容量的比重n装机容量需要稍大于最大装机容量需要稍大于最大负荷（即荷（即备用容量），以用容量），以保保证故障或故障或检修修时的供的供电。备用容量在系用容量在系统中是相互中是相互通用的。通用的。n可采用高效率的大型机可采用高效率的大型机组n备用容量不用容量不够时，若采用大机，若采用大机组，一旦事故或，一旦事故或检修修机机组停运，停运，则将引起大范将引起大范围停停电。n可充分利用水能可充分利用水能资源源n水火水火电联合运行，丰水期枯水期灵活合运行，丰水期枯水期灵活发电调度，便度，便于于调频，优势互互补，扬长避短。避短。66.1.2 电力系力系统的形成的形成n减少减少总负荷的峰荷的峰值-n不同地区的高峰不同地区的高峰负荷多会荷多会错开出开出现，故地，故地区区联网后，网后，总的最大的最大负荷将小于各区域最大荷将小于各区域最大负荷之和。荷之和。n提高供提高供电可靠性可靠性n所有机所有机组同同时事故的概率事故的概率显然然远比比单一一电厂或机厂或机组发生事故的概率小得多，保生事故的概率小得多，保证了重了重要用要用户的供的供电。67.1.2 电力系力系统的形成的形成用以描述、用以描述、评价一个价一个电力系力系统的的基本参量：基本参量：n（1）总装机容量装机容量-机机组额定有功功率定有功功率之和之和n（2）年）年发电量量-实际发出出电能能之和之和n（3）最大）最大负荷荷-规定定时间内内总有功有功负荷的极荷的极值n（4）额定定频率率：50Hz（欧欧洲洲主主流流，如如英英、法法、德德、意意等）等）（60Hz-韩国国、台台湾湾，美美洲洲主主流流：如如美美国国、加加拿拿大大、巴巴西。）西。）n（5）最高最高电压等等级-系系统输电能力的重要指能力的重要指标68.1.3 电力系力系统的的负荷荷各各类用用电设备所属的不同的厂所属的不同的厂矿企企业、机关、机关、居民等居民等电力系力系统的用的用户。评价系价系统运行的运行的优劣劣对用用户的的供供电质量量。69.1.31.3电力系力系统的的负荷荷负荷曲荷曲线及分及分类一般只在一般只在进行无功功率平衡行无功功率平衡时才考才考虑70.1.31.3电力系力系统的的负荷荷负荷曲荷曲线及分及分类71.1、日、日负荷曲荷曲线1.31.3电力系力系统的的负荷荷负荷曲荷曲线及分及分类72.1.31.3电力系力系统的的负荷荷负荷曲荷曲线及分及分类有功日有功日负荷曲荷曲线24（h）73.1.31.3电力系力系统的的负荷荷负荷曲荷曲线及分及分类描述曲描述曲线变化形状的相关系数：化形状的相关系数：负荷率荷率kp（km）：kp=Pav/Pmax 最小最小负荷系数荷系数：=Pmin/PmaxnKp和和均均1；n越接近越接近1，说明明负荷波荷波动越小、越小、负荷特性越好荷特性越好；n取决于取决于负荷性荷性质：即企：即企业生生产特点及作息制度、特点及作息制度、气候、生活气候、生活习惯等。等。74.有功有功/无功日无功日负荷曲荷曲线示例示例1.31.3电力系力系统的的负荷荷负荷曲荷曲线及分及分类75.2、年最大、年最大负荷曲荷曲线1.31.3电力系力系统的的负荷荷负荷曲荷曲线及分及分类76.1.31.3电力系力系统的的负荷荷负荷曲荷曲线及分及分类77.3、年持、年持续负荷曲荷曲线1.31.3电力系力系统的的负荷荷负荷曲荷曲线及分及分类78.年持年持续负荷曲荷曲线图例例1.31.3电力系力系统的的负荷荷负荷曲荷曲线及分及分类79.1.31.3电力系力系统的的负荷荷负荷曲荷曲线及分及分类80.1.4 电力系力系统运行的特点及要求运行的特点及要求系系统运行的特点运行的特点：同同时性性电能的生能的生产与使用同与使用同时完成，即必完成，即必须保保持持电能生能生产、输送与使用的送与使用的动态平衡平衡电能能难以以储藏藏（超（超导、燃料、燃料电池池储能等，但容量能等，但容量小；抽水蓄能）小；抽水蓄能）短促性短促性正常正常输电及故障及故障过程都极其迅速，程都极其迅速，过渡渡时间短短暂，s或或ms计电能以光速能以光速传播播。地区性地区性西北火西北火电、西南水、西南水电、沿海核、沿海核电，“西西电东送送”、“北北电南送南送”密切性：密切性：国民国民经济、人民生活、人民生活81.1.41.4电力系力系统运行的特点及要求运行的特点及要求系系统运行的基本要求：运行的基本要求：可靠性高可靠性高安全、安全、连续的供的供电。n根据重要程度、根据重要程度、对供供电可靠性的要求不同，可靠性的要求不同，电力力负荷荷分分类对待：待：第第1 1、2 2、3 3类负荷荷82.质量好量好f(P平衡平衡)、U(Q平衡平衡)及波形及波形(谐波波污染染)足足够的的稳定性定性能耐受一定的事故干能耐受一定的事故干扰安全性安全性运行人运行人员及及设备经济性好性好高效率、低高效率、低损耗、低成本耗、低成本1.41.4电力系力系统运行的特点及要求运行的特点及要求83.1.5 1.5 系系统电压等等级和和规定定1 1、制定、制定标准准电压的依据的依据三相三相传送的有功功率：送的有功功率：三相功率正比于三相功率正比于输电线路的路的线电压及及线电流，当流，当输送送功率一定功率一定时，U愈高，愈高，则输送送电流流I愈小，因而所用愈小，因而所用导线截面截面积愈小愈小（U高好？！）；高好？！）；但，但，U越高越高对绝缘的要求越高，杆塔、的要求越高，杆塔、变压器、断路器、断路器的器的绝缘投投资也越大也越大（U高不好？！）；高不好？！）；对应于一定的于一定的输送功率与送功率与输送距离，送距离，应有一有一最佳最佳的的输电电压U，不宜不宜过高或高或过低低；从从设备制造的制造的经济性以及运用性以及运用时便于代便于代换，电压等等级必必须规格化、系列化，且等格化、系列化，且等级不宜不宜过多多。84.1.5 1.5 系系统电压等等级和和规定定2、为何要确定何要确定额定定电压？85.1.5 1.5 系系统电压等等级和和规定定我国国家我国国家标准准规定的定的电网网额定定电压等等级：3、6、10、（、（2020）、）、35、（、（6363）、）、110、220、330、500和和750KV 额定定电压等等级中，相中，相邻电压级差之比不宜差之比不宜过小。小。根据根据经验，110KV110KV以下的以下的电压级差一般在差一般在3 3倍左右，倍左右，110KV110KV以上的以上的电压级差一般在差一般在2 2倍左右最合适。倍左右最合适。86.1.5 1.5 系系统电压等等级和和规定定线路路电压与与输送容量、距离的关系送容量、距离的关系87.1.5 1.5 系系统电压等等级和和规定定用用电设备额定定电压的确定的确定n各用各用电设备的的额定定电压取与其取与其所所处线路的路的额定定电压相等，从相等，从而使所有用而使所有用电设备能在能在额定定电压的附近的附近处运行。运行。n线路的路的额定定电压即即电网的网的额定定电压UN。用用电设备容容许的的电压偏移一般偏移一般为5%5%，沿，沿线电压降落一般降落一般为10%10%；故在故在实际运行中，运行中，应使使线路始端路始端电压为额定定值的的1.051.05倍。倍。88.1.5 系统电压等级和规定发电机机额定定电压的确定的确定n发电机通常接于机通常接于电网始端；网始端；n为了了补偿线路上的路上的电压损失，失，进而而帮助帮助维持沿持沿线的的电网网额定定电压，发电机的机的额定定电压应为线路路额定定电压的的1.051.05倍倍，即：，即：UGN1.05UN89.1.5 系统电压等级和规定变压器器额定定电压的确定的确定-变压器具有器具有发电机机和和负荷荷的的双重地位双重地位：n一次一次侧接受接受电能，相当于用能，相当于用电设备；n二次二次侧送出送出电能，相当于能，相当于发电机。机。变压器一次器一次侧（“负荷荷”）额定定电压n一般取等于用一般取等于用电设备额定定电压，即等于，即等于电网网额定定电压，即：，即：U1NUNn但但，对于于直接和直接和发电机相机相联的的变压器，其一次器，其一次侧额定定电压等于等于发电机的机的额定定电压，即：，即：U1NUGN1.05UN90.1.5 系统电压等级和规定变压器二次器二次侧（“发电机机”）额定定电压n变压器二次器二次侧额定定电压规定定为空空载时的的电压，而，而额定定负荷下荷下变压器器内部内部压降降约为5%5%。n为使正常使正常时变压器二次器二次侧电压较线路路额定定电压高高5%5%，变压器二次器二次侧额定定电压一般取比一般取比线路路额定定电压高高10%10%，即：，即：U2N1.1UN注意：注意：当二次当二次侧输电距离距离较短或短或变压器阻抗器阻抗较小小时，直接取，直接取 U2N=UGN=1.05UN91.1.5 系统电压等级和规定确定原确定原则小小结92.1.5 1.5 系系统电压等等级和和规定定交流交流电网及网及电气气设备额定定电压93.发电机机G G的的额定定电压：UNG=1.05UNL1=1.0510=10.5（kV）变压器器T1的的额定定电压：U1NT1=UN.G=10.5（kV）U2NT1=1.1UNL2=1.1110=121(kV)变压器器T1的的变比比为：10.5/121kV变压器器T2的的额定定电压：U1NT2=UNL2=110（kV）U2NT2=1.05UNL3=1.056=6.3(kV)变压器器T2的的变比比为：110/6.3kV例1.5.1 已知图1.2.1所示系统中电网的额定电压，试确定发电机和变压器的额定电压。变压器直接与电动机相连，供电距离较短，可以不考虑线路上的电压损失。94.算例试在在图中中标出各出各设备的的额定定电压。95.算例答案96.1.6 1.6 我国我国电力工力工业的的发展展我国我国电力工力工业发展史上的第一：展史上的第一：n火火电：18821882年年，上上海海杨树浦浦，第第一一台台12kw12kw机机组发电；n水水电：19121912年，云南石年，云南石龙坝240kW240kW；n核核电：19911991年，浙江秦山年，浙江秦山300MW300MW；n抽水蓄能抽水蓄能电站站：1991.71991.7，潘家口，潘家口抽水蓄能抽水蓄能电站；站；n风电：19891989年，新疆达坂城年，新疆达坂城风电场97.l世界最大的水世界最大的水电站站：长江三峡江三峡电站站l世界最大的抽水蓄能世界最大的抽水蓄能电站站：广州抽水蓄能广州抽水蓄能电站站惠州抽水蓄能惠州抽水蓄能电站站l世界海拔最高的世界海拔最高的电站：站：西藏羊卓雍湖抽水蓄能西藏羊卓雍湖抽水蓄能电站站我国我国电站之最：站之最：1.6 1.6 我国我国电力工力工业的的发展展装机容量装机容量2400MWl我国最大的地我国最大的地热电站站：西藏羊八井西藏羊八井l我国最大的我国最大的风电场：内蒙古赤峰内蒙古赤峰赛罕罕坝风电场l我国最大的潮汐我国最大的潮汐电站站：浙江省江厦潮汐江厦潮汐电站站l我国最大的垃圾焚我国最大的垃圾焚烧电厂厂：上海浦浦东垃圾焚垃圾焚烧电厂98.1.6 1.6 我国我国电力工力工业的的发展展n超高超高压输电线路（路（电网的网的发展）：展）：n19721972年年，第第一一条条330kV330kV交交流流输电线路路，甘甘肃刘刘家峡水家峡水电站到站到陕西关中地区，西关中地区，534km534km。n19811981年年，第第一一条条500kV500kV交交流流输电线路路，河河南南平平顶山姚孟火山姚孟火电厂到武厂到武汉，595km595km。n19891989年年，第第一一条条直直流流输电线路路，葛葛州州坝到到上上海南海南桥变电站，站，500kV500kV直流，直流，1046km1046km。n20052005年年，第第一一条条750kV750kV输电线路路，青青海海官官亭亭到到甘甘肃兰州州东，146km146km。99.1.6 1.6 我国我国电力工力工业的的发展展n2006.122006.12全全国国也也是是世世界界第第一一个个特特高高压直直流流输电示示范范工工程程云云广广800kv800kv ，云云南南楚楚雄雄换流流站站广广州州增增城城穗穗东换流流站站，输电容容量量5000MW5000MW，线路全路全长1438km1438km。n2009.1.62009.1.6，晋晋东南南南南阳阳荆门10001000千千伏伏特特高高压交交流流试验示示范范工工程程正正式式投投运运，目目前前世世界界上上电压等等级最高的最高的输变电工程工程，640km640km。(1150kv(1150kv，前前前前苏苏联联，全全全全长长1228km1228km1228km1228km，1985198519851985建建建建成成成成，运运