电气工程基础课件大全

HUST_CEEE第一章绪论第一节电力系统发展概况及前景第二节电力系统基本概念第三节电能质量指标第四节电力系统的电压等级及其选择第五节电力系统中性点接地HUST_CEEE第一节电力系统发展概况及前景一、电力工业发展概况电力工业发展史上的第一：火电：1882年上海电气公司；水电：1912年云南石龙坝2×240kW；核电：1991年浙江秦山300MW；输电线路：1974年甘肃刘家峡水电站陕西关中地区330kV交流；1981年河南姚孟火电厂到武汉500kV交流；1988年葛州坝水电站到上海南桥变电站±500kV直流；2005年青海官厅—甘肃兰州东750kV交流；2008年晋东南—南阳—荆州1000kV交流2010.06.18：云南省楚雄—广东省广州±800kV直流输电工程HUST_CEEEHUST_CEEE我国电力系统的发展：年份装机容量/(万kW)年发电量/(亿kW·h)人均装机容量/(kW/人)人均年发电量/(kW·h/人)1949184.8643.10.0043101978571225660.0593266.619871029049730.094455199521720100690.179831.4200031900136850.2521081.1200444070218700.3391682.5200551200247470.391890200662200283440.472156200771329325590.54246420098740736506我国发电装机容量的几大跨越：1987年，突破1亿kW(105年)；1995年3月，突破2亿kW；2000年4月，突破3亿kW；2004年5月，以三峡电站7号机组投产发电为标志，我国发电装机突破4亿kW；2005年10月突破5亿kW；2006年突破6亿kW；2007年更突破了7亿kW；2008年末7.9253亿kW。HUST_CEEE发电量人均发电量发电量人均发电量位次国家/地区（10亿kWh）（kWh）位次国家/地区（10亿kWh）（kWh）世界19845300319韩国427.3288181冰岛11.983864520巴拉圭53.7387792挪威137.472918721文莱3.487183加拿大639.841940122捷克88.285474卡塔尔16.081914323比利时88.8283635科威特48.751832724卢森堡483336阿联酋76.111741625沙特阿拉伯189.0878137瑞典148.851626826德国637.177458芬兰81.251535927以色列54.8276469巴林10.911454728奥地利63.43762410美国4348.861439629斯洛文尼亚15.04744611澳大利亚254.971206130丹麦39.15717012中国台湾省243.121063531俄罗斯1015.33716813新西兰43.851046532荷属安的列斯1.29678914爱沙尼亚12.19909733西班牙303.29675915瑞士67.95904834英国396.14651816法国569.84896435爱尔兰28.23647517新加坡41.13896136荷兰103.24630318日本1133.71887473中国3279.2324842007年国家/地区人均发电量排名HUST_CEEE二、电力系统发展前景1.做好电力规划，加强电网建设加强电力规划，确定合理的电源结构和布局，留有足够的容量和能量的备用，建成容量充足、结构合理、运行灵活的联合电力系统2.电力工业现代化高电压、大系统大电厂、大机组智能电网HUST_CEEE3.联合电力系统效益各系统间电负荷的错峰效益提高供电可靠性、减少系统备用容量有利于安装单机容量较大的机组进行电网的经济调度进行水电跨流域调度调峰能力互相支援支出增加联络线和电网内部加强所需投资以及联络线的运行费用当系统间联系较弱时，有可能引起调频的复杂性和出现低频振荡增加了系统短路容量，并可能导致增加或调换已有设备增加联合电网的通讯和高度自动化的复杂性HUST_CEEE4.电力市场基本特征：开放、竞争、计划、协调基本原则：公平、公开、公正5.绿色能源的开发和利用（风能、太阳能等）6.节能、减排、低碳HUST_CEEE第二节电力系统基本概念一、什么是电力系统三、电力系统的特点四、对电力系统的要求二、电力系统的形成HUST_CEEE水库G~M~M~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一、什么是电力系统？电力网：由变电所和不同电压等级输电线路组成的网络。电力系统：由发电机、变压器、输电线路以及用电设备（或发电厂、变电所、输配电线路以及用户），按照一定的规律连接而组成的统一整体。动力系统：在电力系统的基础上，把发电厂的动力部分包含在内的系统。HUST_CEEE水力发电厂火力发电厂超高压远距离输电网地方电力网区域电力网110kV~35kV~35kV500kV220kV110kV10kV变电所A：枢纽变电所C：地方变电所D：终端变电所B：中间电力网：按电压等级的高低、供电范围大小的分类超高压远距离输电网：电压等级为330kV~500kV的网络区域电力网：电压等级在35kV以上（一般为110kV~220kV）地方电力网：电压等级在35kV及以下变电所：按其在电力系统中的地位分类枢纽变电所中间变电所地区变电所终端电站所HUST_CEEE二、电力系统的形成电力系统规模越大，给人们带来的技术经济效益越大：1.可以提高供电可靠性2.可以减少备用容量3.可以减少系统装机容量4.可合理利用能源，充分发挥水电在系统中的作用5.采用高效率大容量的火电机组6.可以提高系统运行的经济性HUST_CEEE三、电力系统的特点电能不能大量存储：电能的生产、变换、输送、分配和使用是同时进行的。P发P用＋P频率fQ发Q用＋Q电压V过渡过程十分短暂：控制操作自动化程度高。必须借助自动装置对电力系统进行控制：继电保护装置、远动装置、减载装置、同期装置、励磁装置……电能生产与国民经济各部门和人民生活有着极为密切的关系：社会政治经济影响巨大。负荷分类：一类负荷、二类负荷、三类负荷电力系统的地区性特点较强：发展各具特色。电力系统的规划设计、运行等不能盲目搬用其它系统的经验。HUST_CEEE四、对电力系统的要求保证供电可靠保证良好的电能质量提高电力系统运行经济性Exa：一台1000MW火电机组，年利用小时5000h，煤耗率290g/kW.h，煤价：600元/吨。Sol：年发电量：1000000kW×5000h＝50亿kW.h需标煤：50亿kW.h×290g/kW.h＝145万吨标煤燃料费：145万吨×600元/吨＝87000万元1%节约：燃料：1.45万吨标煤燃料费：870万元HUST_CEEE第三节电能质量指标电能的质量指标：电压频率波形HUST_CEEE14012010080608090100110120寿命光通量发光效率电流电压/%寿命光通量发光效率电流/%14012010080608090100110120电压/%效率cos电流/%电流效率cos图1-3照明负荷（白炽灯）的电压特性图1-4异步电动机的电压特性（图中的100%表示额定值）（图中的100%表示额定值）电压：必要性：HUST_CEEE名称允许限值说明供电电压允许偏差35kV及以上为正负偏差绝对值之和不超过10%；10kV及以下三相供电为7%；220V单相供电为+7%，－10%衡量点为供用电产权分界处或电能计量点电压允许波动和闪变1．电压波动：10kV及以下2.5%;35kV~110kV为2%；220kV及以上1.6%2．闪变V10：对照明要求较高,0.4%(推荐值);一般照明负荷,0.6%(推荐值)衡量点为电网公共连接点(PCC)，取实测95%概率值；给出闪变电压限值和频度的关系曲线，可以根据电压波动曲线查得允许值，并给出算例；对测量方法和测量仪器作出基本规定三相供电电压允许不平衡度正常允许2%，短时不超过4%；每个用户一般不得超过1.3%各级电压要求一样；衡量点为PCC，取实测95%概率值或日累计超标不超过72min，且每30min中超标不超过5min；对测量方法和测量仪器作出规定；提供不平衡度算法电压质量标准：HUST_CEEE频率：频率偏差：±0.2Hz（≥3000MW系统）±0.5Hz（＜3000MW系统）国外：±(0.1~0.2)Hz或±0.5Hz电钟时偏：±30s（≥3000MW系统）±1min（＜3000MW系统）额定频率：50Hz（国外：50或60Hz）HUST_CEEE波形：1.谐波电压限值表1-3公用电网谐波电压限值电网标准电压(kV)电压总谐波畸变率（%）各次谐波电压含有率（%）说明奇次偶次0.385.04.02.01.衡量点为PCC，取实测95%概率值；2.对用户允许产生的谐波电流，提供计算方法；3.对测量方法和测量仪器作出基本规定；4.对同次谐波随机性合成提供算法。6及104.03.21.635及663.02.41.21102.01.60.8注：220kV电网参照110kV执行。HUST_CEEE2．谐波电流允许值表1-4注入公共连接点的谐波电流允许值（A）标准电压/kV基准短路容量/MVA谐波次数23456789101112131415161718192021222324250.381078623962264419211628132411129.7188.6167.88.97.1146.512610043342134142411118.5167.1136.16.85.3104.79.04.34.93.97.43.66.810100262013208.5156.46.85.19.34.37.93.74.13.26.02.85.42.62.92.34.52.14.13525015127.7125.18.83.84.13.15.62.64.72.22.51.93.61.73.21.51.81.42.71.32.56650016138.1135.49.34.14.33.35.92.75.02.32.62.03.81.83.41.61.91.52.81.42.6110750129.66.09.64.06.83.03.22.44.32.03.71.71.91.52.81.32.51.21.41.12.11.01.9注：220kV基准短路容量取2000MV•A。HUST_CEEE第四节电力系统的电压等级及其选择一、电力系统额定电压和最高电压二、电气设备额定电压和最高电压三、电力系统电压等级四、电压等级选择HUST_CEEE一、电力系统额定电压和最高电压电力系统的额定电压：由国家根据技术经济条件规定的电压等级标准，又称电力网的额定电压或线路的额定电压。电力系统的最高电压：电力系统正常运行时，在任何时间系统中任何一点上所出现的电压最高值。二、电气设备额定电压和最高电压电气设备的额定电压：电气设备制造厂根据所规定的电气设备工作条件而确定的电压。电气设备的最高电压：考虑到设备的绝缘性能和与最高电压有关的其它性能所确定的允许最高运行电压，其数值等于所在电力系统的最高电压值。HUST_CEEE变压器额定电压/kV电力系统额定电压/kV发电机额定电压/kV一次绕组二次绕组0.22/0.1270.230.22/0.1270.23/0.1330.38/0.220.400.38/0.220.40/0.230.66/0.380.690.66/0.380.69/0.40注：受（用）电设备的额定电压＝电力系统的额定电压。三、电力系统电压等级1.低于3kV系统的额定电压直流系统的额定电压100V以下的额定电压，受电设备与供电设备相同。对受电设备为110V、220V和440V的直