电力系统分析第一章 基本概念

电力系统分析授课对象：电气工程及其自动化绪论一.电力系统分析课的地位---主干课承前启后前导课：后续课：电机、电路、电磁场高数、自动控制发电厂电气部分、高电压技术、继电保护、自动装置二.本课程的特点：理论与计算并重1.《电力系统稳态分析》，东南大学，陈珩，高等教育出版社，20062.《电力系统计算》，西安交大合编，水利电力出版社，19783.《电力系统稳态计算》，华智明、岳湖山，重庆大学出版社，19914.《电力系统分析》（第二版），HadiSaadat著，王葵译，中国电力出版社，2008三.参考书目（稳态部分）四.要求1.掌握过程的物理本质，熟练掌握一些基本工程计算2.掌握处理一些问题时的基本假设（可行性、必要性）3.对前导课程的及时复习4.记好笔记第一篇电力系统稳态分析第二篇电力系统电磁暂态第三篇电力系统机电暂态第四篇电力系统计算机算法CH1电力系统的基本概念一.电力系统的概念简单例子：电力系统主体是三相交流电系统，其余一小部分为直流输电系统。通常用一相表示三相来绘制电力系统。§1-1电力系统的组成和特点如：电力系统的基本元件：发电机（G）、变压器（T）输电线路（L）、用电设备组成电力系统的所有元件：电力元件控制元件：产生电能：变换电能：输送分配电能：消费电能：GTL用电设备（负荷）同步电机的励磁装置（调压）调速器、调频器（控频）1.定义：由发电机、变压器、输电线路、用电设备组成的，用来进行生产、变换、输送分配、消费的四个环节的统一整体。（1）电能的生产---由发电机完成①火电厂凝汽式火电厂热电厂供电供电、供热生产过程：一次能源锅炉汽轮机发电机电能②水电厂堤坝式引水式混合式坝后式河床式生产过程：水水轮机发电机电能③核电厂（原子能电厂）生产过程：反应堆汽轮机发电机电能④风力发电⑤太阳能发电⑥潮汐发电⑦波能发电⑧地热发电电能（2）电能的变换---变压器、换流装置整流器、逆变器变压器种类双绕组变压器三绕组变压器自耦变压器多绕组变压器（双卷变）（三卷变）（分裂变）（3）电能的输送和分配---输电线路、电抗器架空线电缆（4）电能的消费---用电设备（电能转换）热能、光能、机械能、化学能2.动力系统和电力网络的概念（1）动力系统：电力系统+动力部分动力部分火电厂：锅炉、汽轮机、热力网、用热设备水电厂：水库、水轮机核电厂：反应堆、汽轮机（2）电力网络:电力系统－发电机－用电设备=变压器+输电线路变换、输送分配电能a.从研究、计算角度分类b.从电压高、低角度分类a.从研究、计算角度分类远距离高压输电（≥300km,≥220kV）区域性电力网：负荷密度大、供电区域大（110kV,220kV)地方性电力网：负荷密度小、供电范围小（≤35kV,农村电网）b.从电压高、低角度分类低压：中压：高压：超高压：U＜1kV1kV≤U≤10kV10kV＜U＜330kVU≥330kV特高压：1000kV3.电力系统的基本参量（1）总装机容量：所有发电机额定有功功率总和（MW,GW）（2）年发电量：一年中所有发电机发出电能的总和（MW·h,GW·h,TW·h）（3）最高电压等级：系统中最高电压等级输电线路的额定电压（kV）（4）额定频率：fN=50HZ（5）最大负荷：一定时间内（小时，天，月，年）系统的最大有功负荷（MW,GW）4.电力系统接线方式（1）电力系统的接线图a.地理接线图（宏观）：b.电气接线图（微观）：各电厂、电站之间地理位置及线路走径各电厂和电站中G、T、母线、输电线路等的电机、电气关系a、b结合使用表现整个电力系统甲厂乙厂A站B站C站（2）电力系统的接线方式a.开式网：电源、负荷之间形成不了回路，负荷只能单向接收电功率。b.闭式网电源、负荷之间有闭合回路，负荷可以从不同方向接收电功率。二.电力系统运行特点及要求1.运行特点（1）优越性电力弹性系数E=电力工业增长÷国民经济增长＞1.2（2）瞬时性（每一时刻运行状态都不同）（3）平衡性（任意时刻）发出的电能=用电设备消耗的电能+损耗2.运行要求（1）可靠（保证可靠持续供电）三级负荷---根据对供电可靠性要求不同（2）优质（保证良好的电能质量）电压质量、频率质量、波形质量a.电压质量和频率质量：偏移量b.波形质量：畸变率（4）环保总之，保证可靠优质的前提下，尽量经济。发展方向：单一系统联合系统（3）经济（尽量减少煤耗率和网损率）每生产1kw·h的电能所耗的标准煤量（含热量为29.31MJ/kg）（g/kw·h)电网中损耗的电能与向该电网供应的电能的百分比方法：在各类电厂之间合理分配负荷；避免“弃水”现象，大力发展水电；高压超高压输电三.电力系统的电压等级1.电力系统中的额定电压等级（1）出现不同电压等级的原因UIS3总之,),(lSfU（2）不能出现过多电压等级的原因a.从电力系统的长远发展来看b.从产品制造系列性来看（3）我国目前的标准（额定）电压等级（线电压）0.38kV，3kV，6kV，10kV，35kV（60kV），110kV，220kV，330kV，500kV，750kV,1000kV2.各电压等级的使用范围1000kV、750kV：远距离输电，把几个大的区域电网强联成一个独立电网500kV、330kV、220kV：远距离输电，大系统主干线110kV：大系统的二次线网络，中小系统主干线35kV：农网主体，城市中压网络主体10kV：城市中压配电网主体6kV、3kV：高压电动机多的大中型企业380V：居民生活用电3.电力系统中各元件的额定电压的确定（1）输电线路：LNU)(21baLNUUU（2）用电设备：（3）发电机：LNGNUU05.1（4）变压器：一次侧（接电源侧）一般：LNTNUU1LNGNTNUUU05.11特别：二次侧（接负荷侧）一般：特别LNTNUU1.12变压器漏抗小MLNTNUU05.12习题：试确定下图中G、T和M的额定电压MG10kVT1110kVLT2T335kV10kV6kVⅠⅢⅡ4.平均额定电压（常用）额定电压（kV）0.38361035平均额定电压（kV）0.43.156.310.537额定电压（kV）110220330500750平均额定电压（kV）115230345525788§1-2电力系统中性点的接地方式（补充）一.电力系统中性点的概念系统中凡是“星”接的发电机、变压器的中性点统称为“电力系统中性点”。二.中性点的接地方式直接接地不（直接）接地不接地经消弧线圈接地三.各接地方式的特点1.直接接地特点：单相接地短路时，故障相能形成短路回路，故障相短路电流很大。这时应立即切除故障相，严重时三相全切。单相接地短路时，故障相电压为0，非故障相电压不变，仍为相压，不会出现过电压现象。装设自动重合闸，提高可靠性。2.不接地特点：单相接地短路时，形成不了故障相短路回路，故障相电流不大，可继续运行一段时间（2h）。单相接地短路时，故障相电压为0，非故障相电压升高（漂移）为线电压，易出现过电压。3.经消弧线圈接地容性电流与感性电流的抵消作用------消弧！加装线圈的目的：避免短路点燃弧时间过长。3.经消弧线圈接地过补偿方式欠补偿方式（随着跳闸，可能出现谐振）完全补偿方式（产生谐振过压）说明：系统运行时一般都采用过补偿方式。§1-3电力线路的结构（自学）1.电力线路从结构上如何分类？2.架空线路的部件组成？各作用？3.导线常用的材料？标号意义？4.何为扩径导线？分裂导线？使用目的？5.电缆的部件组成？各作用？6.杆塔的分类？主要从下面几个方面了解电力线路：六分裂