电力工程-PowerPointPresentation

ElectricalPowerEngineering电力工程前言1.我国电力发展的形势(依据2000年统计资料)中国2000年全国总装机容量3.1亿千瓦年发电量13400亿度年人均用电量1030度日本1981年年人均生活用电量1031度美国1981年年人均生活用电量3143度台湾1994年年人均生活用电量7350度中国2000年的用电水平只相当于日本1981年水平，而只有台湾1994年的1/7。与发达国家和地区相比，缺口很大。同发达国家和地区相比，我国的电力工业发展空间还很大。电力投资严重滞后直接导致了近两年的电力短缺。因此，预计2004年电力投资增长率为35%，2010年前，估计年平均增长率为25%左右。预测：2003年至2010年，新增装机45217万kW,年均5490万kW,年均投资额6588亿元，总投资额46446亿元。其中，输配电投资是重点，约占50%，估计2003年至2010年平均每年输配电投资将达3294亿元。我国电力发展方针：我国电力工业目前已经进入新的历史时期，国家提出今后的电力发展方针是：“大力开发水电、继续发展火电、适当发展核电、积极开发新能源发电、同步发展电网，促进全国联网”。为什么学习这本书：对于运行单位的工作人员：随着电力工业的迅速发展，电力系统的结构日趋复杂，对电力规划设计、运行管理等方面提出了更高要求，需要掌握现代电力系统的特点对于制造单位的工作人员：电力工业的发展带动了电力设备制造工业、电力电子工业以及通讯自动化等各行业的发展，为了密切配合电力工业的建设和改造，提高其运行水平，研究、设计、制造人员需要全面深入地掌握电力系统的特性本书内容提要：电力系统的构成电力系统的稳态运行及故障情况分析计算电力设备及其结构方式和选择的原则电力系统的继电保护和过电压保护电力系统的数据采集、控制系统以及远距离输电等一电力系统的构成一次系统(参看图1-1)负荷配电系统输电系统发电厂应用分配输送生产二次系统：为了保证电力系统的正常运行配备的相应的测量、监视、控制以及保护系统负荷配电系统输电系统发电厂一次系统一电力系统的构成各类发电厂及其特点各类发电厂分类特点火电厂凝汽式煤燃烧使锅炉中的水产生蒸汽，送到汽轮机逐级膨胀做功，驱动发电机发电。蒸汽在汽轮机内的压力和温度逐渐降低，最后进入冷凝器凝结成水，送回到锅炉供热式简称热电厂，不仅向系统供电，而且向用户供热水电厂坝式拦河筑坝提高河段水位引水式沿河修建引水道，没有水库混合式一段坝式、一段引水式核电厂利用原子核裂变时释放出来的能量抽水蓄能电厂利用系统盈余将电能转换为水能储存起来1.3电力系统的负荷电力系统的负荷包括各式各样的用电设备负荷特性：交流用电设备（R、C、L）消耗的有功及无功功率与电源的电压及频率有关，这种关系称为负荷特性。电力负荷曲线：电力负荷随时间变化的关系，分为日负荷曲线、周负荷曲线和年负荷曲线；在进行电力系统规划和研究系统运行的经济效益时，还要用到持续负荷曲线。日负荷曲线主要用于研究电力系统日运行方式，如经济运行、调峰措施、安全分析、调压和无功补偿等持续负荷曲线不是按时间顺序，而是按某一研究周期内电力负荷递减的顺序绘制成的负荷曲线，主要用于电力系统规划和研究系统运行的经济效益。衡量电力系统技术水平和经济效益的标准：对用户连续供电保证电能质量指标包括：频率（±0.2Hz）、电压（±5％）及波形经济性防止环境污染二电力系统稳态运行分析与计算电力系统正常运行状态的分析和计算正常情况下电力系统无功功率与电压及有功功率与频率的控制和调整2.2架空输电线路的模型物理现象——数学问题输电线路的电气参数1、导线上会产生热量——电阻R架空线路的电阻是电力网产生有功损耗和电能损耗的主要原因。单位长短的直流电阻：计算交流电阻时，需要考虑交流电流流过导线时的集肤效应和邻近效应以及导线标称尺寸的近似性，电阻率的修正值：kmρ/SR0/铜：/kmmm5.182铝：/kmmm5.312根据电力工程手册上查到的电阻值一般都为20oC时的值，应用时根据实际温度按下式进行修正：Ω/km)]20(1[20tRRt2、当交流电通过输电线路时，在导线的周围要产生交变的磁场——电感L——电抗X＝2πfLΩ电感为单位电流产生的磁链：H/iL无限长直导线的电感（单根导线在宽为D、长度为1m的范围）：H/m4)2ln2(0rrDL2.2架空输电线路的模型BACxDABDBCDACDADCDB三相输电线路的电感F4)21ln21ln21ln2(0ArACCABBAAiDiDiri4)ln2ln2)ln4(2[0ACCCABBBArAADDiDDirDi2.2架空输电线路的模型4)21ln21ln21ln2(0ArACCABBAAiDiDiri4)21ln21ln21ln2(0BrBCCABABBiDiDiri4)21ln21ln21ln2(0CrACABCBCCiDiDiri三相输电线路的电感换位线路的电感ABCAABBCCll/3l/3l/3架空线的电抗变化不大，在110kV网络中一般在0.4Ω/km左右2.2架空输电线路的模型分裂导线输电线路的电抗3、当交流电压加载到输电线路时，在导线周围会产生交变的电场。这时导线上的充电电荷不断变化，电荷在导线上流动形成了充电电流——电容C电纳是用来表征电压施加在导体上时所产生的电场效应的参数，用符号B来表示：cB常用的对称三相线路每公里电纳的计算公式：S/km10lg58.76rDBm架空线路的电纳变化也不大，在110kV网络中其值一般在2.85×10-6S/km左右2.2架空输电线路的模型4、在高电压的作用下，由于导线表面的电场强度超过允许值使空气游离放电，由于绝缘不完善引起少量电流的泄漏等——电导G在一般的电力系统计算中忽略电晕损耗，从而可以取G＝02.2架空输电线路的模型输电线路的等值电路与分析2.2架空输电线路的模型图2-8均匀分布参数的输电线路1I00jXR00jBGlx1U2I2U000000jjCGYLRZZ0、Y0分别表示每公里输电线路的串联阻抗和并联导纳0000/jYZZYZcγ称为线路的传播系数，α表示电压和电流行波振幅的衰减特性；β表示行波相位的变化特性。Zc为线路的特征阻抗，也称为波阻抗2.2架空输电线路的模型1I2I1U2U'Z2'Y2'Y图2-9输电线路II型等值电路ZcZccYklllYllZYZklllZlllYZYZlllZlZZ2/2tanh)(sinh)1(cosh21'sinh)(sinh/sinhsinh'000000kZ，kY不仅与线路结构、长度有关，而且还与频率有关对于中距离输电线路，即50kml300km，kZ，KY接近1，故可用Z及Y直接取代Z‘，Y’；对于短线来说，可不计分布参数和对地电容的影响，即只用Z＝Z0l来表示短输电线路。例题2-1计算一无损开路输电线路受端的电压，应用三种模型比较结果。是固定始端电压。1U2.2架空输电线路的模型1I2I1U2U'Z2'Y2'YYZYklllYYZklllZZ2/2tanh)('sinh)('00解：对于无损线来说，指的是电压和电流行波振幅没有衰减，也就是说：α＝0，因此γ＝jβ2.3电力变压器1I1R1jX'2I1U'2U'j2X'2RTGTBjmI1ITRTXj1U'2UTGTBj'2ImI图2-10双绕组变压器的等值电路1ITRTXj1U'2UTGTBj'2I图2-10（b）双绕组变压器的等值电路（空载及负载实验）NNKTNNTSUUXUSIB220100%S100%2.3电力变压器