華電電力系統(tǒng)分析基礎(chǔ)讀書筆記第1章

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)專心-專注-專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)華電電力系統(tǒng)分析基礎(chǔ)讀書筆記2013-02-23電力系統(tǒng)分析基礎(chǔ)Power System Analysis Basis（一）課程介紹1.傳統(tǒng)的課程劃分（1）電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析正常的、相對靜止的運(yùn)行狀態(tài)1）電力系統(tǒng)的基本知識和等值網(wǎng)絡(luò)；2）電力系統(tǒng)正常運(yùn)行狀況的分析和計(jì)算3）電力系統(tǒng)有功功率頻率、無功功率電壓的控制與調(diào)整（2）電力系統(tǒng)暫態(tài)分析從一種運(yùn)行狀態(tài)向另一種運(yùn)行狀態(tài)的過渡過程1）波過程操作或雷擊時(shí)的過電壓（過程最短）。高電壓技術(shù)2）電磁暫態(tài)過程與短路及勵(lì)磁有關(guān)(過程較

2、短)。涉及電壓、電流：短路計(jì)算、對稱分量法及序網(wǎng)概念、不對稱故障的分析與計(jì)算3）機(jī)電暫態(tài)過程與動(dòng)力系統(tǒng)有關(guān)(過程較長)涉及功率、功角導(dǎo)致系統(tǒng)振蕩、穩(wěn)定性破壞、異步運(yùn)行：靜穩(wěn)、暫穩(wěn)2.電力系統(tǒng)分析基礎(chǔ)-改革后的電力系的平臺課程主要學(xué)習(xí)電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)和短路分析知識（1）電力系統(tǒng)的基本概念發(fā)、輸、變、配。（8學(xué)時(shí)）（2）電力網(wǎng)元件參數(shù)及等值電路物理元件的數(shù)學(xué)模型（8學(xué)時(shí)） （3）簡單電力網(wǎng)穩(wěn)態(tài)分析與計(jì)算功率流動(dòng)、手工潮流計(jì)算（8學(xué)時(shí)） （4）電力系統(tǒng)潮流的計(jì)算機(jī)算法 潮流計(jì)算的基本原理、數(shù)學(xué)模型、求解方法和計(jì)算程序框圖。（8學(xué)時(shí)）（5）有功最優(yōu)分配及頻率控制如何保證低損耗、高回收。（6學(xué)時(shí)） （6）無

3、功功率及電壓調(diào)整如何使無功合理分布使功率損耗最小。（6學(xué)時(shí)）（7）短路電流分析與計(jì)算三相短路及不對稱故障計(jì)算。（20學(xué)時(shí)）3.教材（1）電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析 （第三版）東南大學(xué)，陳珩，水利電力出版社 （2）電力系統(tǒng)暫態(tài)分析 （第三版） 西安交通大學(xué)，李光琦，水利電力出版社（3）電力系統(tǒng)分析復(fù)習(xí)指導(dǎo)與習(xí)題精解 楊淑英 中國電力出版社4.如何學(xué)習(xí)這門課程（1）先修課程：電路，電機(jī)學(xué) （2）聽課為主，自學(xué)為輔（3）看書23遍（4）及時(shí)、獨(dú)立的完成作業(yè)（5）理解基本概念，不要死記硬背（6）多翻閱電網(wǎng)技術(shù)、電力系統(tǒng)自動(dòng)化等期刊，了解新概念，專業(yè)領(lǐng)域的成果和分析。第一章 電力系統(tǒng)的基本概念1、電力系統(tǒng)的概念和

4、組成2、對電力系統(tǒng)運(yùn)行的基本要求3、電力系統(tǒng)的電壓等級4、電力系統(tǒng)的接線方式和中性點(diǎn)接地5、電力系統(tǒng)的負(fù)荷1.1 電力系統(tǒng)的基本概念一、基本概念1.電力系統(tǒng)的組成 （1）電力系統(tǒng)：生產(chǎn)、輸送、分配與消費(fèi)電能的系統(tǒng)。包括：發(fā)電機(jī)、電力網(wǎng)和用電設(shè)備組成。 （2）電力網(wǎng)：電力系統(tǒng)中輸送與分配電能的部分。 （3）動(dòng)力系統(tǒng)：動(dòng)力部分與電力系統(tǒng)組成的整體。2.幾個(gè)基本參量（1）總裝機(jī)容量: 指該系統(tǒng)中實(shí)際安裝的發(fā)電機(jī)組額定有功功率的總和，以千瓦（KW）、兆瓦（MW）、吉瓦（GW）為單位計(jì)。（2）年發(fā)電量指該系統(tǒng)中所有發(fā)電機(jī)組全年實(shí)際發(fā)出電能的總和，以千瓦時(shí)（kWh）、兆瓦時(shí)（MWh）、吉瓦時(shí)（GWh）為單

5、位計(jì)。（3）最大負(fù)荷指規(guī)定時(shí)間內(nèi)，電力系統(tǒng)總有功功率負(fù)荷的最大值，以千瓦（kW）、兆瓦（MW）、吉瓦（GW）為單位計(jì)。（4）額定頻率按國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，我國所有交流電力系統(tǒng)的額定功率為50Hz。（5）最高電壓等級是指該系統(tǒng)中最高的電壓等級電力線路的額定電壓。（6）地理接線圖主要顯示系統(tǒng)中發(fā)電廠、變電所的地理位置，電力線路的路徑，以及它們相互間的聯(lián)結(jié)。（7）電氣接線圖主要顯示系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)、變壓器、母線、斷路器、電力線路等主要電機(jī)、電器、線路之間的電氣接線。（8）從調(diào)度、管理、控制的角度看二、電力工業(yè)的發(fā)展史1、高壓輸電的出現(xiàn)與電壓等級的提高1831年，法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)定律，為發(fā)電機(jī)的發(fā)明打下了基礎(chǔ)

6、1882年，愛迪生小型電力系統(tǒng)（pearl street power station），6臺直流發(fā)電機(jī)，16km，59個(gè)用戶，電壓：直流110V。1885年，制成變壓器，為實(shí)現(xiàn)交流輸電奠定了基礎(chǔ)1890年，英國從Deptford到倫敦11km的10kV線路（第一條高壓交流電力線路）1891年，德國從Lauffen到法蘭克福170km的15kV線路（第一條三相交流輸電線路）遠(yuǎn)距離大容量輸電是提高輸電電壓的動(dòng)力。2、特高壓（1000kV及以上）輸電的出現(xiàn)與展望習(xí)慣上，110220kV為高壓， 330750kV為超高壓， 1000kV及以上為特高壓。20世紀(jì)60年代國際上開始特高壓輸電的研究1985

7、年蘇聯(lián)1228km的1150kV,但至今運(yùn)行于500kV20世紀(jì)90年代日本426km的1000kV，但至今運(yùn)行于500kV目前國際上實(shí)際投運(yùn)的最高電壓等級750kV(加、美、俄、巴西、南非等國）我國西北電網(wǎng)750kV（青海官亭甘肅蘭州），2005年投運(yùn)2009年我國首條1000kV（山西長治晉東南變電站南陽湖北荊門變電站）投運(yùn)，645km，實(shí)現(xiàn)華北和華中電網(wǎng)互連3、直流輸電線路、高自然功率的緊湊型線路以及靈活交流輸電（FACTS）等多種多樣輸電新技術(shù)的研究也取得很大進(jìn)展，有的已進(jìn)入工程實(shí)踐。高自然功率的緊湊型輸電線路（俄羅斯、巴西），我國500kV緊湊型輸電線路北京昌平到房山。靈活輸電又稱柔

8、性輸電可以很靈活的調(diào)節(jié)電網(wǎng)功率，國外已有較廣泛應(yīng)用。三、我國電力工業(yè)和電力系統(tǒng)的發(fā)展史1、基本發(fā)展史 1882年，英國人成立上海光電公司，中國第一個(gè)發(fā)電廠，一臺12kW直流發(fā)電機(jī) 1911年，楊樹浦發(fā)電廠動(dòng)工，1913年開始發(fā)電，到1924年，共有12臺發(fā)電機(jī)，裝機(jī)121MW。 1954年，中國自行設(shè)計(jì)施工的第一條220kV輸電線路（369km）建成，從豐滿水電站輸送電能到虎石臺變電所。這是中國輸電線路建設(shè)史上的一個(gè)里程碑。1972年，第一條330kV超高壓輸電線路建成，從劉家峽水電站至漢中，全長534公里。隨后330kV線路延伸到陜甘寧青4個(gè)省區(qū)，形成西北跨省聯(lián)合電網(wǎng) 。1981年，第一條5

9、00千伏超高壓輸電線路投入運(yùn)行，從河南平頂山姚孟火電廠到湖北武昌鳳凰山變電所，使中國成為世界上第8個(gè)擁有500千伏超高壓輸電的國家。1989年，中國第一條500千伏直流輸電線路（葛洲壩上海，1080公里）建成投入運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)華中電力系統(tǒng)與華東電力系統(tǒng)互聯(lián)，形成中國第一個(gè)跨大區(qū)的聯(lián)合電力系統(tǒng)。2005年9月,西北電網(wǎng)建成750kV青海官亭-甘肅蘭州線超高壓輸變電工程（140.7km），中國輸電技術(shù)提高到了一個(gè)新的水平.2008年12月30日，我國首條1000kV（山西長治晉東南變電站南陽湖北荊門變電站）投運(yùn)，645km，實(shí)現(xiàn)華北和華中電網(wǎng)互連。800kV特高壓直流輸電線路（向家壩上海）正在建設(shè)中。

10、2、中國電力工業(yè)的現(xiàn)狀年發(fā)電量：1980年以來，平均年增長率9，現(xiàn)為世界第二位。表4 1980年以來中國年發(fā)電量年 份19801981198219831984198519861987發(fā)電量/億kW h30063093327735143700410744964973年 份19881989199019911992199319941995發(fā)電量/億kW h545158476213677575428364927810069年 份19961997199819992000200120022003發(fā)電量/億kW h1075011600116701230013250140201654219052年 份2004

11、2005200620072008發(fā)電量/億kW h2194324975283443255934669裝機(jī)容量：現(xiàn)居世界第二位。表5 1980年以來中國發(fā)電設(shè)備裝機(jī)容量年 份19801981198219831984198519861987裝機(jī)容量/億kW0.6590.6910.7240.7640.8010.8710.9381.029年 份19881989199019911992199319941995裝機(jī)容量/億kW1.1551.2661.3791.5151.6651.8291.9992.172年 份19961997199819992000200120022003裝機(jī)容量/億kW2.3222.4

12、62.62.943.143.33.573.91年 份20042005200620072008裝機(jī)容量/億kW4.425.176.247.417.92電壓等級、輸電線路長度和變電容量：電壓等級除西北地區(qū)以外 交流：1000kV,500kV,220kV,110kV,35kV,10kV 直流：500kV西北地區(qū)：750kV,330kV,220kV,110kV,35kV,10kV截至2009年7月，220kV及以上輸電線路長度達(dá)到37.5萬公里，躍居世界第一位。2008年，220kV及以上變電容量13.9億kVA。電網(wǎng)規(guī)模不斷壯大：我國現(xiàn)有發(fā)電裝機(jī)容量在2000MW以上的電力網(wǎng)11個(gè)，其中東北、華北、

13、華東、華中區(qū)域電網(wǎng)裝機(jī)容量均超過30000MW，華東、華中電網(wǎng)甚至超過40000MW，西北電網(wǎng)的裝機(jī)容量也達(dá)到20000MW。2010年前后，建成以三峽電網(wǎng)為中心連接華中、華東、川渝的中部電網(wǎng)；華北、東北、西北三個(gè)電網(wǎng)互聯(lián)形成的北部電網(wǎng)；以及云、貴、廣西、廣東4省區(qū)的南部聯(lián)合電網(wǎng)。同時(shí)，加快北、中、南三大電網(wǎng)之間實(shí)現(xiàn)局部互聯(lián)：華北華中加強(qiáng)聯(lián)網(wǎng)、華中西北聯(lián)網(wǎng)、川渝西北聯(lián)網(wǎng)、華東華北聯(lián)網(wǎng)、川黔聯(lián)網(wǎng)等跨區(qū)電網(wǎng)工程建設(shè)，實(shí)現(xiàn)西電東送、南北互供，初步形成全國統(tǒng)一的聯(lián)合電網(wǎng)的格局，實(shí)現(xiàn)全國范圍內(nèi)的資源優(yōu)化配置，滿足國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和全面建設(shè)小康社會(huì)的要求 。2020年前后，隨著長江和黃河上游以及瀾滄江、紅水河

14、上一系列大型水電站的開發(fā)，西部和北部大型火電廠和沿海核電站的建設(shè)，以及一大批長距離、大容量輸電工程的實(shí)施，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)一步加強(qiáng)，真正形成全國統(tǒng)一的聯(lián)合電網(wǎng)。在全國統(tǒng)一電網(wǎng)中充分實(shí)現(xiàn)西部水電東送，北部火電南送的能源優(yōu)化配置。此外，北與俄羅斯、南與泰國之間也可能實(shí)現(xiàn)周邊電網(wǎng)互聯(lián)和能源優(yōu)勢互補(bǔ)。西電東送三大通道：南部通道：將貴州烏江、云南瀾滄江和桂、滇、黔三省區(qū)交界的南盤江、北盤江、紅水河水電站，以及云南和貴州坑口火火電廠開發(fā)出來送往廣東。中部通道：將金沙江干支流(雅礱江、大渡河)水電站開發(fā)出來送往華東地區(qū)。北部通道：將黃河上游水電站和山西、蒙西地區(qū)坑口火電廠開發(fā)出來送往京津唐地區(qū) 。電力系統(tǒng)為什么要

15、互聯(lián)并網(wǎng)運(yùn)行呢？1.采用高效率大容量機(jī)組減少備用容量；2.合理利用動(dòng)力資源水、火電互補(bǔ)；3.提高供電可靠性系統(tǒng)越大，抗干擾能力越強(qiáng)；4.提高運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性裝高效率大容量機(jī)組、合理利用動(dòng)力資源、合理分配負(fù)荷、削峰填谷。我國最大單機(jī)容量最大火電機(jī)組：1000 MW（浙江華能玉環(huán)電廠，上海外高橋第二發(fā)電廠900MW）最大水電機(jī)組：700 MW（三峽電廠）（葛洲壩水電廠320 MW）最大核電機(jī)組：1060MW（江蘇田灣核電廠)我國最大發(fā)電廠最大火電廠：北侖港電廠，5600 MW最大水電廠：三峽電廠26700 MW（二灘水電廠6550 MW，溪洛渡水電站8700MW ）最大核電廠：秦山（300+2600+

16、2700MW）, (大亞灣2900MW,江蘇田灣21060 MW,浙江三門、廣東陽江21000MW)最大抽水蓄能電廠：廣東抽水蓄能電廠8300 MW機(jī)構(gòu)改革初顯成效：2002年12月，中國電力工業(yè)新機(jī)構(gòu)為適應(yīng)市場發(fā)展應(yīng)運(yùn)而生，成立了兩家電網(wǎng)公司、5家發(fā)電集團(tuán)公司和4家輔業(yè)集團(tuán)公司；2003年2月，國家電力監(jiān)管委員會(huì)宣告成立。兩家電網(wǎng)公司是國家電網(wǎng)公司、中國南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司；家發(fā)電集團(tuán)公司是中國華能集團(tuán)公司、中國大唐集團(tuán)公司、中國華電集團(tuán)公司、中國國電集團(tuán)公司和中國電力投資集團(tuán)公司；家輔業(yè)集團(tuán)公司是中國電力工程顧問集團(tuán)公司、中國水電工程顧問集團(tuán)公司、中國水利水電建設(shè)集團(tuán)公司和中國葛洲壩集團(tuán)公

17、司。 缺電問題：1970年以來出現(xiàn)缺電問題1998年低用電水平下基本實(shí)現(xiàn)了電力的供需平衡2001電力再度短缺 原因：（1）電力工業(yè)跟不上國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展速度是造成缺電的重要原因；（2）電網(wǎng)的瓶頸制約，網(wǎng)絡(luò)輸送能力不足，輸配電“卡脖子”問題嚴(yán)重，制約了電力供應(yīng)。 發(fā)電、輸電、配電比例：美國 1:0.43:0.7日本 1:0.47:0.68 英國 1:0.45:0.78 我國 1:0.21:0.12（3）發(fā)電機(jī)組出力不足（水電來水不足，火電電煤緊張）（4）經(jīng)濟(jì)快速增長帶動(dòng)用電需求高漲（5）居民用電被激活（6）高耗能行業(yè)發(fā)展迅速展望：我國電力工業(yè)進(jìn)入了新一輪的快速發(fā)展期形成以大型清潔高效燃煤發(fā)電、大型

18、水電、大型核電、多種形式的可再生能源發(fā)電和分布式電源構(gòu)成的多元化發(fā)電結(jié)構(gòu)。形成以特/超高壓交直流輸電為骨干，區(qū)域電網(wǎng)互聯(lián)，各級電壓電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)。目前電網(wǎng)和智能電網(wǎng)的比較目前電網(wǎng)智能電網(wǎng)通訊沒有或單向雙向與用戶交互很少很多儀表型式機(jī)電的數(shù)字的運(yùn)行與管理人工的設(shè)備校核遠(yuǎn)方監(jiān)控功率的提供與支持集中發(fā)電集中和分布式發(fā)電并存潮流控制有限的普遍的可靠性傾向于故障和電力中斷自適應(yīng)保護(hù)和孤島化供電恢復(fù)人工的自愈的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)漭椛錉畹木W(wǎng)狀的1.2 電力系統(tǒng)運(yùn)行特點(diǎn)及基本要求一、特點(diǎn)1.電能不能大量儲(chǔ)存2.暫態(tài)過程非常短促（30萬KM/S）3.與國民經(jīng)濟(jì)及日常生活關(guān)系密切二、要求1.安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)

19、保2.安全：保證可靠的供電措施（1）電源與電網(wǎng)的建設(shè)（西電東送全國聯(lián)網(wǎng)）（2）SCADA數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)（SupervisoryControlAndDataAcquisition ）（3）設(shè)備檢修（計(jì)劃檢修狀態(tài)檢修）（4）人員素質(zhì)（5）負(fù)荷（一級 二級 三級）一級負(fù)荷：對這一級負(fù)荷中斷供電，將造成人身事故，經(jīng)濟(jì)嚴(yán)重?fù)p失，人民生活發(fā)生混亂。二級負(fù)荷：對這一級負(fù)荷中斷供電，將造成大量減產(chǎn)，人民生活受影響。三級負(fù)荷：所有不屬于一、二級的負(fù)荷。3.優(yōu)質(zhì)指標(biāo) 電壓：35KV5% 10KV7% (無功功率）頻率：0.2（3000MW) 0.5Hz(3000MW） （有功功率）諧波：電力電子裝置，非線

20、性負(fù)荷4.經(jīng)濟(jì)煤耗率（水耗率）EX:一臺600MW火電機(jī)組，年利用小時(shí)6000h，煤耗率320g/kW.h，煤價(jià)：300元/噸。Sol：年發(fā)電量：kW6000h36億kW.h需標(biāo)煤：36億kW.h320g/kW.h115.2萬噸標(biāo)煤燃料費(fèi)：115.2萬噸300元/噸34560萬元1%節(jié)約：燃料：1.152萬噸標(biāo)煤燃料費(fèi)：345.6萬元廠用電率網(wǎng)損5.環(huán)?；痣姀S裝機(jī)70煤炭燃燒造成的污染限制污染物的排放量 1.3 電力系統(tǒng)的接線方式和電壓等級一.電力系統(tǒng)的接線方式1、無備用圖1-5 無備用接線方式（a）放射式 （b）干線式樣 （c） 鏈?zhǔn)絻?yōu)點(diǎn)：簡單、經(jīng)濟(jì)、運(yùn)行方便缺點(diǎn)：供電可靠性差 適用范圍：二

21、級負(fù)荷2、有備用圖1-6 有備用接線方式（a）放射式樣 （b）干線式 （c） 鏈?zhǔn)?（d） 環(huán)式 （e） 兩端供電網(wǎng)絡(luò)優(yōu)點(diǎn)：供電可靠性和電壓質(zhì)量高缺點(diǎn)：不經(jīng)濟(jì) 適用范圍：電壓等級較高或重要的負(fù)荷二.電力系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)電壓1.電力系統(tǒng)的額定電壓等級 最高電壓：正常運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)中出現(xiàn)的電壓最高值2. 電氣設(shè)備的額定電壓(發(fā)電機(jī)、變壓器、線路、用電設(shè)備)額定電壓：電氣設(shè)備在此電壓下長期工作，效率和壽命最好最高電壓：考慮設(shè)備的絕緣性能確定的最高運(yùn)行電壓值同一標(biāo)稱電壓下，不同電氣設(shè)備的額定電壓是不同的用電設(shè)備:等于系統(tǒng)的額定電壓線路:等于系統(tǒng)的額定電壓發(fā)電機(jī)：規(guī)定比系統(tǒng)的額定電壓高5%變壓器一次側(cè)：相當(dāng)于用

22、電設(shè)備，其額定電壓與系統(tǒng)相同；與發(fā)電機(jī)直接相連時(shí)，則與發(fā)電機(jī)相同二次側(cè)：相當(dāng)于電源，其額定電壓應(yīng)比系統(tǒng)高5%，考慮變壓器內(nèi)部的電壓損耗（5%），實(shí)際應(yīng)定為比線路高10；漏抗很小、與電動(dòng)機(jī)直接相連時(shí)或電壓特別高時(shí)，比線路高5。用線電壓表示的抽頭額定電壓（a）升壓變壓器 (b) 降壓變壓器3. 電力輸送中電壓與輸送容量的關(guān)系各級電壓架空線路的輸送能力典型例題 : ( 1)確定各設(shè)備額定電壓；(2)若T1工作于+2.5%抽頭，T2工作于主抽頭，T3工作于-5%抽頭,求個(gè)變壓器變比。三、三相電力系統(tǒng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式 1.發(fā)電機(jī)定子繞組Y聯(lián)結(jié)的中性點(diǎn)：（1）一種是不接地（2）另一種是為了防護(hù)定子繞組過電壓而采用經(jīng)過避雷器接地。避雷器內(nèi)部有氣隙，所以正常運(yùn)行和不接地一樣。2.變壓器Y接法線圈的中性點(diǎn)：（1）不接地，1035kV系統(tǒng)多屬這類情況。（2）消弧線圈接地，即經(jīng)過一個(gè)線性電抗線圈接地，1060kV系統(tǒng)有這種方式。（3）直接接地，110kV及以上電壓系