最新-大學(xué)電力系統(tǒng)課程第一章電力系統(tǒng)簡介-PPT精品課件

1、青島理工大學(xué)自動化工程學(xué)院講授: 馬淋淋 電力系統(tǒng)分析教材：電力系統(tǒng)分析（第三版） 于永源 楊綺雯 編著 中國電力出版社參考書： 電力系統(tǒng)分析（上、下） 何仰贊等 編著 華中科技大學(xué)出版社 電力系統(tǒng)分析1.目的：掌握電力系統(tǒng)分析計(jì)算的原理和方法2.主要內(nèi)容電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計(jì)算電力網(wǎng)的電壓和功率分布電力系統(tǒng)的電壓和頻率調(diào)整穩(wěn)態(tài)分析故障分析穩(wěn)定性分析電力系統(tǒng)分析理論電力系統(tǒng)的三相短路電力系統(tǒng)的不對稱故障電力系統(tǒng)的機(jī)電特性電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定第一章 電力系統(tǒng)的基本概念電力系統(tǒng)的組成對電力系統(tǒng)運(yùn)行的基本要求電力系統(tǒng)的負(fù)荷和負(fù)荷曲線電力系統(tǒng)的額定電壓、電力輸送中電壓與輸送容量的關(guān)系

2、電力傳輸?shù)慕泳€方式 電 力 系 統(tǒng) 發(fā)電 輸送- 分配 用戶 發(fā)電機(jī) 變壓器-輸電線路 用電設(shè)備 電網(wǎng)1-1 電力系統(tǒng)及其發(fā)展電力系統(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）動力系統(tǒng)：動力部分與電力系統(tǒng)組成的整體。1電力系統(tǒng)的發(fā)展簡史 2我國的電力系統(tǒng) 電力工業(yè)發(fā)展概況1.高壓輸電的發(fā)展歷程（1）（1）高壓輸電的出現(xiàn)與電壓等級的提高1882年，第一座發(fā)電廠在英國建成；輸送低壓直流電，100-400V1882年，法國人德普列茨提高直流輸電電壓，1500-2000v，2kW，57km；一

3、般認(rèn)為是第一個電力系統(tǒng)1885年，出現(xiàn)了變壓器單相輸電線路1891年，第一條三相輸電線路在德國運(yùn)行，12kV,180kM遠(yuǎn)距離大容量輸電是提高輸電電壓的動力。當(dāng)前世界：交流輸電：1200kV，超過1000kM，輸送功率超過5000MW直流輸電：800kV,超過1000kM,輸送功率超過4000MW2.中國電力工業(yè)的現(xiàn)狀與展望（2）發(fā)電量：1980年以來，平均年增長率9，現(xiàn)為世界第二位。（3）裝機(jī)容量：居世界第二位（水電世界第一） (4)缺電問題與城鄉(xiāng)電網(wǎng)改造 1970年以來出現(xiàn)缺電問題 2019年低用電水平下的電力平衡。 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我國在發(fā)電、輸電、配

4、電各方面投資比例失調(diào)是缺電的另一個方面原因。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我國居民用電比例較低我國人均電力消費(fèi)極低，中國電力工業(yè)有很大的發(fā)展空間（5）中國電力工業(yè)展望“十五”期間，GDP年增長率78，電力增長率將達(dá)6以上。2019年，25000億kW.h2019年，30000億kW.h2020年， 36000億kW.h高壓遠(yuǎn)距離輸電是我國面臨的主要問題（水電、火電），必須出現(xiàn)新的電壓等級。電能質(zhì)量問題是我國電力發(fā)展必須面臨的又一個問題。我國現(xiàn)已形成六大電力系統(tǒng)：東北，華東，華中，華北，華南，

5、西北原有五個省屬獨(dú)立電力系統(tǒng)：山東福建海南四川臺灣三峽總裝機(jī)容量為18.2GW，單機(jī)額定700MW(世界第一)黃島發(fā)電廠： 2000年：70萬kW 2019年：205萬kW三峽簡介：工程總投資為954.6億元人民幣，工程施工總工期自1993年到2009年共17年。大壩為混凝土重力壩，壩頂總長3035米，壩頂高185 米，正常蓄水位175米，總庫容393億立方米，能夠抵御百年一遇的特大洪水。年均發(fā)電量 849億度。航運(yùn)能力將從1000萬噸提高到5000萬噸，萬噸級船隊(duì)可直達(dá)重慶。1. 電力系統(tǒng)的運(yùn)行特點(diǎn)電能不能大量的存貯電力系統(tǒng)的暫態(tài)過程非常短促與各行業(yè)和人民生活密切相關(guān)2. 對電力系統(tǒng)運(yùn)行的基

6、本要求保證安全可靠的供電保證良好的電能質(zhì)量良好的經(jīng)濟(jì)性1-2 對電力系統(tǒng)運(yùn)行的基本要求一、保證安全可靠供電一級（重要）：由于中斷供電會造成人身事故、設(shè)備損壞、產(chǎn)品報廢、生產(chǎn)秩序長時間不能恢復(fù)，人民生活混亂及政治影響大的用戶。如：醫(yī)院，鋼廠等。二級（較重要）：斷電造成大量減產(chǎn)，人民生活受到較大影響的用戶。如：大工業(yè)企業(yè)，交通工薪樞紐，高等學(xué)校，影劇院等三級(非重要)：不屬于一、二級負(fù)荷的負(fù)荷。如：農(nóng)村負(fù)荷。二、保證良好的電能質(zhì)量衡量電能質(zhì)量的三個指標(biāo)：電壓（偏移不超過5%）頻率（偏移不超過 0.2-0.5Hz）波形（降低諧波成分）三、提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性降低網(wǎng)損，提高經(jīng)濟(jì)效益保護(hù)環(huán)境1-3

7、電力系統(tǒng)的額定電壓電氣設(shè)備的額定電壓(發(fā)電機(jī),變壓器,線路)電力輸送中電壓與輸送容量的關(guān)系同一電壓級別下各電氣設(shè)備的額定電壓并不完全相等。線電壓相電流三相功率電氣設(shè)備的額定電壓線路額定電壓:等于系統(tǒng)的額定電壓，與用電設(shè)備額定電壓相等，稱為網(wǎng)絡(luò)電壓。 例如：3，6，10，35，110，220（kV）電力線路的平均額定電壓（不考慮電壓偏移） 電力線路的額定電壓用電設(shè)備和電力線路的額定電壓（網(wǎng)絡(luò)電壓）相同，并允許電壓偏移5%，而沿線路的電壓降落一般為10%，這就要求線路始端電壓為額定值的105%，以使末端電壓不低于額定值的95%發(fā)電機(jī)：連在線路始端，發(fā)電機(jī)的額定電壓比電力線路的額定電壓高5%電氣設(shè)備

8、的額定電壓4. 變壓器一次側(cè)：相當(dāng)于用電設(shè)備，其額定電壓與系統(tǒng)相同；與發(fā)電機(jī)直接相連時，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%，考慮大容量變壓器內(nèi)部的電壓損耗（5%），實(shí)際應(yīng)定為比線路高10%。不同電壓等級的實(shí)用范圍500kV，330kV，220kV：大電力系統(tǒng)的主干線（154kV,60kV不推廣）110kV:中小電力系統(tǒng)的主干線，也用于大電力系統(tǒng)的二次網(wǎng)絡(luò)35kV：城市或大工業(yè)企業(yè)內(nèi)部，廣泛用于農(nóng)村電網(wǎng)10kV：最常用的低一級配電電壓6kV：只有負(fù)荷中高壓電動機(jī)比重較大時考慮3kV：只用于工業(yè)企業(yè)內(nèi)部例題 : 電力系統(tǒng)的部分接線圖示于題圖，各電壓等級的額定電壓及功率輸送方

9、向已標(biāo)明在圖中，試求發(fā)電機(jī)及各變壓器高低壓繞組的額定電壓。一電力系統(tǒng)的負(fù)荷 1、負(fù)荷：系統(tǒng)中所有電力用戶的用電設(shè)備所消耗的電功率總和。也稱電力系統(tǒng)的綜合用電負(fù)荷。是所有用戶的負(fù)荷總加。2、綜合負(fù)荷：工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)、商業(yè)、生活等消耗功率總和。3、電力系統(tǒng)的供電負(fù)荷：綜合負(fù)荷加上電力網(wǎng)的功率損耗。4、電力系統(tǒng)的發(fā)電負(fù)荷：供電負(fù)荷加上發(fā)電廠廠用電消耗的功率。1-4電力系統(tǒng)的負(fù)荷和負(fù)荷曲線二負(fù)荷曲線：用曲線描述某一時間段內(nèi)負(fù)荷隨時間變化的規(guī)律。 分類：按負(fù)荷種類，按時間段，按計(jì)量地點(diǎn) 1. 日負(fù)荷曲線 （1）有功，無功日負(fù)荷曲線有功日負(fù)荷曲線是制定發(fā)電廠發(fā)電負(fù)荷計(jì)劃及系統(tǒng)調(diào)度運(yùn)行的依據(jù)。無功日

10、負(fù)荷曲線在系統(tǒng)無功平衡時候有作用。(a）鋼鐵工業(yè)負(fù)荷；(b) 食品工業(yè)負(fù)荷；(c) 農(nóng)村加工負(fù)荷；(d) 市政生活負(fù)荷 2. 有功年最大負(fù)荷曲線：描述一年內(nèi)每月（或每日）最大有功功率負(fù)荷變化的情況。 3. 年持續(xù)負(fù)荷曲線：按一年中系統(tǒng)負(fù)荷的數(shù)值大小及其持續(xù)小時數(shù)順序排列繪制而成 t1PPmaxP1P2P3tt3t28760Tmax全年耗電量 最大負(fù)荷利用小時數(shù) Tmax A=PmaxTmax 表1-2 各類用戶的年最大負(fù)荷利用小時數(shù)負(fù) 荷 類 型Tmax/h戶內(nèi)照明及生活用電20003000一班制企業(yè)用電15002200二班制企業(yè)用電30004500三班制企業(yè)用電60007000農(nóng) 灌 用 電

11、10001500一.電力系統(tǒng)的電氣連接方式和分類包括發(fā)電廠、變電所、電力網(wǎng)（主要介紹）按供電可靠性分為無備用和有備用 無備用：每個負(fù)荷只能依靠一條線路獲得電能。 有備用：每個負(fù)荷至少可以依靠兩條線路獲取電能。按接線形式分為：開式、閉式（環(huán)形網(wǎng)絡(luò)、兩端供電網(wǎng)絡(luò)）1-5電力系統(tǒng)的接線方式（1）開式網(wǎng)絡(luò)：每個負(fù)荷點(diǎn)只能沿唯一的路徑獲取電能。無備用開式電網(wǎng)（a） 放射式樣 （b） 干線式 （c） 鏈?zhǔn)接袀溆瞄_式電網(wǎng)（a） 放射式樣 （b） 干線式 （c） 鏈?zhǔn)剑╠） 環(huán)式 （e） 兩端供電網(wǎng)絡(luò)（2）閉式網(wǎng)絡(luò)：每個負(fù)荷點(diǎn)至少通過兩條路徑從不同的方向獲取電能。（3）不同接線方式的特點(diǎn)無備用開式電網(wǎng)優(yōu)點(diǎn)：簡

12、單、設(shè)備投資少、運(yùn)行方便。缺點(diǎn)：可靠性低，任一段故障或檢修都要中斷部分用戶，干線式和鏈?zhǔn)骄€路較長時線路末端電壓往往偏低。有備用開式電網(wǎng)（采用雙回路）優(yōu)點(diǎn)：可靠性提高，且同樣簡單，運(yùn)行方便。缺點(diǎn)：設(shè)備投資費(fèi)用增加很多。閉式電網(wǎng)優(yōu)點(diǎn)：可靠性高、經(jīng)濟(jì)。缺點(diǎn)：運(yùn)行調(diào)度比較復(fù)雜。單電源環(huán)網(wǎng)：某段線路故障開路時，正常線路段過負(fù)荷，末節(jié)點(diǎn)電壓偏低。兩端供電網(wǎng)絡(luò)：可靠性相當(dāng)于雙源環(huán)網(wǎng)。必要時也環(huán)網(wǎng)也可采用雙回路。按職能分：輸電網(wǎng)和配電網(wǎng)輸電網(wǎng)的主要任務(wù)：將大容量發(fā)電廠的電能可靠而經(jīng)濟(jì)的送到負(fù)荷集中地區(qū)，通常由系統(tǒng)中電壓等級最高的一級或兩級線路組成。對接線方式的要求：足夠的可靠性、穩(wěn)定性、有助經(jīng)濟(jì)調(diào)度，適應(yīng)運(yùn)行

13、方式的變更和系統(tǒng)發(fā)展。配電網(wǎng)的主要任務(wù)：分配電能，接線形式取決于負(fù)荷性質(zhì)。三級負(fù)荷無備用一、二級負(fù)荷要有備用負(fù)荷密度較大，供電可靠性要求高時也可采用閉式網(wǎng)。對接線形式的要求：滿足用戶可靠性和電壓質(zhì)量的要求，運(yùn)行靈活，好的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。電力系統(tǒng)中性點(diǎn)及其接地方式 1、電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)及接地中性點(diǎn)：星型接線的發(fā)電機(jī)或者變壓器的中點(diǎn)。接地方式：按照接地電流的大小分為大接地和小接地。1-6電力系統(tǒng)中性點(diǎn)的接地方式大接地電流方式：需要斷路器隔斷接地電流。小接地電流方式：單相接地電弧可自行熄滅。大接地有效接地全接地經(jīng)低電抗中電阻、低電阻接地小接地不接地經(jīng)消弧線圈接地經(jīng)高阻抗接地 2、不同接地方式的優(yōu)缺點(diǎn)大接地：（優(yōu)點(diǎn)）快速切除故障，安全性好，電壓不會升高，絕緣水平可按相電壓考慮，經(jīng)濟(jì)性好。（缺點(diǎn)）跳閘多，可靠性低。小接地：（優(yōu)點(diǎn)）可靠性高，單相接地不是短路，可不跳閘繼續(xù)工作兩個小時。（缺點(diǎn)）經(jīng)濟(jì)性差，絕緣水平按