电力系统分析基础(第一章)n

North China Electric Power University电 力 工 程 系Department of Electrical Engineering电 力 系 统 分 析 基 础Power System Analysis Basis（ 一 ） 任 建 文 课 程 内 容 简 介 一 .教 师 自 我 介 绍 二 .课 程 介 绍 给 出 一 个 课 程 及 电 力 系 统 全 貌三 . 讲 课 方 式四 .参 考 书 课 程 介 绍 1.电 力 专 业 类 专 业 课 程 介 绍 -传 统 上 的 课 程 划 分 ， 为 选 课 提 供 参 考电 力 系 统 稳 态 分 析 正 常 的 、 相 对 静 止 的 运 行 状 态电 力 系 统 暂 态 分 析 从 一 种 运 行 状 态 向 另一 种 运 行 状 态 的 过 渡 过 程 课 程 介 绍电力系统稳态分析 电 力 系 统 的 基 本 知 识 和 等 值 网 络电 力 系 统 正 常 运 行 状 况 的 分 析 和 计 算电 力 系 统 有 功 功 率 频 率 、 无 功 功 率电 压 的 控 制 与 调 整 课 程 介 绍电力系统暂态分析 波 过 程 操 作 或 雷 击 产 生 的 过 电 压 (过 程 最 短 ) 高 压 课 程 主 讲电 磁 暂 态 过 程 与 短 路 及 励 磁 有 关 (过 程 较 长 )机 电 暂 态 过 程 与 动 力 系 统 有 关 (过 程 最 长 )涉 及 电 压 、 电 流 电 力 系 统 故 障 分 析 主 讲涉 及 功 率 、 功 角 导 致 系 统 振 荡 、 稳 定 性 破 坏 、 异 步 运 行短 路 计 算对 称 分 量 法 及 序 网 概 念不 对 称 故 障 的 分 析 与 计 算静 稳暂 稳 课 程 介 绍发电厂电气部分 电 气 主 接 线 卖 电 的 网 络电 器 的 原 理 与 选 择 卖 电 的 工 具控 制 与 信 号 二 次 系 统配 电 装 置 电 器 的 组 合 及 布 置高 压 断 路 器 运 行同 步 发 电 机 的 运 行变 压 器 的 运 行 课 程 介 绍电力系统继电保护原理 电 流 保 护距 离 保 护高 频 保 护自 动 重 合 闸变 压 器 保 护发 电 机 保 护母 线 保 护 课 程 介 绍 2.电 力 工 程 非 电 力 类 专 业 选 修 课 程 ， 了 解 电 力 系 统 的 入 门课 程 ， 深 度 不 够 、 面 面 俱 到稳 态 分 析故 障 计 算一 、 二 次 系 统稳 定 性防 雷综合性 基础性 50学 时五 门 电 专 业 课 程三 掌 握 基 本 知 识基 本 计 算基 本 原 理二 目 的一 般 性 认 识业 务 技 术 管 理 课 程 介 绍主 要 学 习 电 力 系 统 的 基 本 知 识 ， 分 七 章 介 绍电 力 系 统 的 组 成 发 、 输 、 变 、 配短 路 电 流 分 析 与 计 算 故 障 分 析 ， 三 相 短 路 概 念电 气 参 数 及 等 值 电 路 物 理 元 件 的 数 学 模 型稳 态 分 析 与 计 算 功 率 流 动 、 潮 流 计 算 、 有 功调 整 、 无 功 调 整发 电 厂 和 变 电 所 一 次 系 统 接 线 方 式 ， 电 气 设 备发 电 厂 和 变 电 所 二 次 系 统 继 电 保 护 ， 电 网 监 护电 力 系 统 运 行 稳 定 性 静 稳 、 暂 态 稳 定 课 程 介 绍3.电 力 系 统 分 析 基 础 -今 年 改 革 后 的 电 力 系 的 平 台 课 程主 要 学 习 电 力 系 统 稳 态 和 短 路 分 析 知 识电 力 系 统 的 基 本 概 念 发 、 输 、 变 、 配 。 8学 时电 力 网 元 件 参 数 及 等 值 电 路 物 理 元 件 的 数 学 模 型 8学 时简 单 电 力 网 稳 态 分 析 与 计 算 功 率 流 动 、手 工 潮 流 计 算 8学 时 课 程 介 绍电 力 系 统 潮 流 的 计 算 机 算 法 潮 流 计 算 的基 本 原 理 、 数 学 模 型 、 求 解 方 法 和 计 算 程序 框 图 。 8学 时有 功 最 优 分 配 及 频 率 控 制 如 何 保 证 低 损耗 、 高 回 收 6学 时无 功 功 率 及 电 压 调 整 如 何 使 无 功 合 理 分 布使 电 压 损 耗 最 小 6学 时短 路 电 流 分 析 与 计 算 三 相 短 路 及 不 对 称 故障 计 算 20学 时 讲 课 方 式1、 侧 重 基 础2、 物 理 概 念 与 数 学 模 型 相 结 合3、 补 充 新 概 念 及 专 业 领 域 研 究 成 果 和 方 向4、 辅 助 教 学 手 段 ， 录 像 、 模 型 、 图 片5、 以 讲 为 主 ， 自 学 为 辅6、 听 课 自 由 ， 前 提 是 有 自 学 能 力7、 欢 迎 讨 论 、 提 意 见8、 板 书 乱 、 发 音 不 准 希 望 谅 解9、 考 试 不 会 难 为 同 学 们 ， 不 要 求 死 记 硬 背 参 考 资 料1、 电 力 系 统 分 析 基 础 李 庚 银 、 栗 然 、 杨 淑 英 ， 机 械 工 业 出 版2、 电 力 系 统 分 析 复 习 指 导 与 习 题 精 解 杨 淑 英 中 国 电 力 出 版 社5、 电 力 系 统 自 动 化 、 电 网 技 术 等 杂 志3、 电 力 系 统 稳 态 分 析 （ 第 二 版 ） 东 南 大 学 ， 陈 珩 ， 水 利 电 力 出 版 社 4、 电 力 系 统 暂 态 分 析 （ 第 二 版 ） 西 安 交 通 大 学 ， 李 光 琦 ， 水 利 电 力 出 版 社第 一 章 电 力 系 统 的 基 本 概 念 1.电 力 系 统 的 概 念 和 组 成 2.电 能 变 换 和 电 源 构 成 3.电 力 系 统 的 负 荷 4.电 力 系 统 运 行 的 特 点 及 要 求 5.电 力 系 统 的 电 压 等 级 6.电 力 系 统 的 接 线 及 中 性 点 接 地第 一 节 电 力 系 统 的 概 念 和 组 成电 力 系 统 由 发 、 输 、 变 、 配 组 成 （ 生 产 、 输 送 、 分 配 、 消 费 ）第 一 节 电 力 系 统 的 概 念 和 组 成第 一 节 电 力 系 统 的 概 念 和 组 成电 力 系 统 由 发 、 输 、 变 、 配 组 成 （ 生 产 、 输 送 、 分 配 、 消 费 ）第 一 节 电 力 系 统 的 概 念 和 组 成从 调 度 、 管 理 、 控 制 的 角 度 看第 一 节 电 力 系 统 的 概 念 和 组 成第 一 节 电 力 系 统 的 概 念 和 组 成第 一 节 电 力 系 统 的 概 念 和 组 成从发电到用户的供电过程第 一 节 电 力 系 统 的 概 念 和 组 成第 一 节 电 力 系 统 的 概 念 和 组 成第 一 节 电 力 系 统 的 概 念 和 组 成厂网分家前电网组成第 一 节 电 力 系 统 的 概 念 和 组 成厂网分家前电网情况第 一 节 电 力 系 统 的 概 念 和 组 成重新组合后的大区电网图第 一 节 电 力 系 统 的 概 念 和 组 成 目 前 我 国 电 网 进 入 了 大 电 网 、 大 电 厂 、 大 机 组 、 超 高 压 输 电 、 高度 自 动 控 制 的 新 时 代 。 截 止 2005年 底 装 机 总 容 量 已 过 5亿 千 瓦 ， 到今 年 底 全 国 拥 有 的 发 电 装 机 总 容 量 将 接 近 6亿 千 瓦 ， 继 续 居 世 界 第 二 。 各 电 网 中 500KV（ 包 括 330KV） 主 网 架 逐 步 形 成 和 壮 大 ， 220KV电网 不 断 完 善 和 扩 充 ， 750KV输 电 工 程 （ 青 海 官 亭 甘 肃 兰 州 东 ） 已 投入 试 运 行 ， 晋 东 南 南 阳 荆 门 1000千 伏 交 流 特 高 压 试 验 示 范 工 程已 启 动 。 近 十 年 19942004年 ， 装 机 由 19990万 kW增 至 44070万 kW， 连 续 10年 平 均 每 年 新 增 发 电 容 量 2400万 kW， 预 计 今 年 新 增 7500万 KW 1990年 我 国 第 一 条 从 葛 洲 坝 水 电 站 至 上 海 南 桥 换 流 站 的 500KV直流 输 电 线 路 实 现 双 极 运 行 ， 使 华 中 和 华 东 两 大 区 电 网 实 现 非 同 期 联 网 ，三 峡 工 程 使 我 国 一 跃 成 为 世 界 第 一 的 直 流 输 电 国 家 。第 一 节 电 力 系 统 的 概 念 和 组 成050100150200250300350第 一 节 电 力 系 统 的 概 念 和 组 成两 家 电 网 公 司 是 国 家 电 网 公 司 、 中 国 南 方 电 网 有 限责 任 公 司 ； 家 发 电 集 团 公 司 是 中 国 华 能 集 团 公 司 、 中 国 大 唐集 团 公 司 、 中 国 华 电 集 团 公 司 、 中 国 国 电 集 团 公 司 和 中 国电 力 投 资 集 团 公 司 ； 家 辅 业 集 团 公 司 是 中 国 电 力 工 程 顾 问 集 团 公 司 、中 国 水 电 工 程 顾 问 集 团 公 司 、 中 国 水 利 水 电 建 设 集 团 公 司和 中 国 葛 洲 坝 集 团 公 司 。 电 力 体 制 改 革 方 案 ： 1(电 监 会 )+2(电 网 公 司 )+5(发 电 集 团 )+4(辅 业 集 团 )第 一 节 电 力 系 统 的 概 念 和 组 成电 网 图第 一 节 电 力 系 统 的 概 念 和 组 成兰 虚 筐 内 为 输 电 网红 虚 筐 内 为 输 电 网第 一 节 电 力 系 统 的 概 念 和 组 成电 力 系 统 为 什 么 要 互 联 并 网 运 行 呢 ？ 1.采 用 高 效 率 大 容 量 机 组 减 少 备 用 容 量 2.合 理 利 用 动 力 资 源 水 、 火 电 互 补 3.提 高 供 电 可 靠 性 系 统 越 大 ， 抗 干 扰 能 力 越 强 4.提 高 运 行 的 经 济 性 装 高 效 率 大 容 量 机 组 、 合 理 利 用 动 力 资 源 、 合 理 分 配 负 荷 、 削 峰 填 谷 。3000MW2500MW 7200MW3000MW9000MW 10000MW1800MW2000MWHydro Power Base Thermal BaseAC2005年 全 国 电 网 互 联 示 意 图DC2005年 全 国 电 网 互 联 示 意 图华 北西 北 华 中 东 北 华 东南 方 电 网西 藏葛 沪 直 流 (DC)姜 家 营 高 岭新 乡 邯 东荆 州 惠 州 直 流(DC)背 靠 背 直 流 龙 政 直 流 (DC)三 峡2010年 全 国 电 网 互 联 示 意 图华 北 西 北 东 北 华 东 南 方 电 网 西 藏从 三 峡 到 华 东的 三 回 直 流德 阳 宝 鸡 直 流 晋 城 阳 城 江 苏 AC(or DC Link)灵 宝 背 靠 背直 流 荆 州 惠 州 直 流姜 家 营 高 岭 交 流新 乡 邯 东背 靠 背 直 流华 中 三 峡水 电 站西 北 华 北国 家 发 生 时 间 事 故 名 称 事 故 后 果 美 国 2003.8.14 北 美 东 部网 损 失 负 荷 61.8GW， 停 电 8州 1省 5000万 人 ， 停 电 面 积24000平 方 公 里 ， 最 长 停 电 29小 时 ， 损 失 300亿 美 元 。瑞 典 丹麦 2003.9.23 瑞 典 丹麦 停 电 1800MW， 影 响 500万 人 用 电 ， 停 6.5小 时意 大利 2003.9.28 意 大 利 6,400MW的 功 率 缺 额 ， 最 后 导 致 频 率 崩 溃 ， 停 电 19小 时 。英 国 2003.8.28 伦 敦 地 铁 停 电 724MW， 影 响 41万 用 户 ， 50万 乘 客 被 困 ， 停 电 37分 钟 1小 时马 来 西亚 2003.9.1 马 来 西 亚 马 来 西 亚 北 方 5个 州 发 生 大 停 电 事 故 ， 停 电 持 续 约 4个 小时 。国 外 03年 发 生 的 大 停 电 事 故 特 大 停 电 事 故 是 现 代 社 会 的 灾 难美 国 发 生 的 其 它 大 停 电 事 故事 故 名 称 时 间 后 果美 国 东 北 部 大 停 电 1965.11.9 最 长 停 电 时 间 达 13h， 影 响 居 民 3000万 人 ， 直接 经 济 损 失 达 1亿 美 元 。纽 约 大 停 电 事 故 1977.7.13 停 电 时 间 达 25h， 停 电 引 起 贫 民 区 纵 火 与 抢 劫 ，华 尔 街 计 算 机 停 电 ， 损 失 价 值 超 过 百 万 人 小 时 。美 国 西 部 网 大 停 电 1994.12.14 系 统 解 列 成 东 西 南 北 四 个 大 岛 ， 事 故 影 响 到14个 州 200万 人 的 用 电 。美 国 西 部 网 大 停 电 1996.7.2 系 统 解 列 成 五 个 孤 岛 ， 事 故 影 响 14个 州 200万用 户美 国 西 部 网 大 停 电 1996.8.10 系 统 解 列 成 四 个 孤 岛 ， 事 故 影 响 9个 州 750万用 户美 国 电 网 为 什 么 频 发 大 停 电 事 故美 国 电 网 自 1999年 起 已 发 生 130多 起 重 大 停 电 事 故 ， 和 其电 网 的 特 点 有 关 。由 初 期 的 自 由 竞 争 发 展 之 后 ， 国 家 60年 代 才 介 入 ， 导 致 电压 等 级 混 乱 ， 、 电 网 结 构 强 弱 不 一 ；电 力 公 司 对 联 邦 能 源 管 理 委 员 会 FERC和 NERC的 规 定 和 导 则基 本 上 处 于 自 愿 执 行 、 而 不 是 强 制 执 行 的 状 态 ；在 危 急 状 态 下 按 规 定 和 导 则 执 行 了 切 负 荷 措 施 的 调 度 人 员 ，反 而 可 能 在 事 故 后 受 到 责 难 或 质 询 ， 甚 至 有 被 控 告 到 法 院 ；电 网 结 构 老 化 ， 投 入 不 足 ， 对 其 开 发 研 究 的 投 资 比 宠 物 食品 制 造 商 的 还 少 ；缺 少 有 效 应 对 紧 急 情 况 的 方 案 设 计 ；分 散 安 装 ， 协 调 不 足 的 安 全 自 动 化 系 统 。第 二 节 电 能 变 换 和 电 源 构 成一 、 电 能 变 换第 二 节 电 能 变 换 和 电 源 构 成二 、 电 源 构 成 及 展 望 火 电 70%、 水 电 20%、 核 电 10% 燃 料 电 池 、 太 阳 光 、 太 阳 能 （ 分 散 型 ） 21世 纪 新 能 源 热 核 反 应 不 使 用 放 射 性 材 料 的 核 能 ， 2030年 后 实 用 化 2050年 时 ， 电 力 供 应 是 现 在 的 23倍 （ 15000亿 KW.h) 核 能 约 占 54%， 燃 料 电 池 等 分 散 型 电 源 和 电 力 储 存 系 统 约 占 15%20%第 二 节 电 能 变 换 和 电 源 构 成我 国 的 能 源 结 构 极 不 合 理73.625.81.6 0火 电水 电核 电其 它 6323.7 4.3 8.8目 前 电 源 配 置 情 况 2020年 电 源 配 置 情 况第 二 节 电 能 变 换 和 电 源 构 成 预 计 到 2020年 全 国 需 要 的 发 电 量 为 4.3万 亿 kWh，相 应 的 装 机 容 量 为 9.5亿 kW左 右 (下 限 8.5， 上 限 10.5)煤 电 为 6亿 kW， 占 63%(电 量 3万 亿 kWh， 占 4.3万 亿 kWh的 70%)水 电 2亿 kW， 占 21.1% (电 量 为 7000亿 kWh， 占 16%)；抽 水 蓄 能 电 站 2500万 KW， 占 2.6%；核 电 4000万 kW， 占 4.2% (电 量 2600亿 kWh， 占 6%)；气 电 7000万 kW， 占 7.3% (电 量 3000亿 kWh， 占 7%)；新 能 源 1500万 kW， 占 1.5% (电 量 400亿 kWh， 占 1%)；第 二 节 电 能 变 换 和 电 源 构 成 到 2020年 全 国 达 到 4.3万 亿 kWh的 电 量 ， 相 当 于全 国 人 均 占 有 电 量 约 为 2900kWh(按 预 测 2020年 全国 人 口 数 为 14.7亿 人 )， 这 只 比 2000年 世 界 人 均 电 量2500kWh略 高 ， 相 当 于 美 国 50年 代 初 ， 英 国 60年代 初 的 水 平 ， 且 比 西 班 牙 1982年 人 均 占 有 电 量(3100kWh)还 低 。 而 西 班 牙 的 用 电 水 平 是 作 为 我 国电 力 水 平 国 际 比 较 的 参 照 量 之 一 。2006年 我 国 发 电 装 机 达 5.7亿 千 瓦 2007年 预 计 装 机 仍 达 7000万 千 瓦 到 2010年 ， 接 近 8亿 （ 每 年 发 展 5000万 千 瓦 装 机 ） 。 第 二 节 电 能 变 换 和 电 源 构 成二 、 电 源 构 成 及 展 望第 二 节 电 能 变 换 和 电 源 构 成三 、 火 力 发 电 火 电 发 电 燃 料 燃 烧 水 蒸 汽 机 械 能 发 电 火 电 厂 凝 汽 式 效 率 低 （ 3740%） 、 容 量 大 ， 坑 口 电 厂热 电 厂 效 率 高 （ 6770%） 、 容 量 小 ， 城 市 区第 二 节 电 能 变 换 和 电 源 构 成三 、 火 力 发 电第 二 节 电 能 变 换 和 电 源 构 成三 、 火 力 发 电第 二 节 电 能 变 换 和 电 源 构 成三 、 火 力 发 电第 二 节 电 能 变 换 和 电 源 构 成三 、 火 力 发 电呼 盟 煤 电 基 地 2160锡 盟 煤 电 基 地 1200晋 东 南 煤 电 基地 外 送 规 模2000陕 北 煤 电 基 地 外 送 规 模1440宁 夏 灵 武 煤 电基 地 外 送 规 模1320 蒙 西 煤 电 基 地 外 送 规 模3000我 国 部 分 煤 电 基 地 建 设 设 想 方 案第 二 节 电 能 变 换 和 电 源 构 成四 、 水 力 发 电水 冲 击 水 轮 机 旋 转 带 动 发 电 机 发 电 水 电 厂 堤 坝 式引 水 式 ： 河 床 坡 度 较 大 时坝 后 式 ： 单 独 筑 坝 ， 厂 房 在 坝 后 （ 三 门 峡 ）河 床 式 ： 厂 房 与 坝 一 起 （ 葛 州 坝 ）混 合 式 ： 兼 有 堤 坝 式 与 引 水 式抽 水 蓄 能 水 电 厂第 二 节 电 能 变 换 和 电 源 构 成四 、 水 力 发 电第 二 节 电 能 变 换 和 电 源 构 成第 二 节 电 能 变 换 和 电 源 构 成四 、 水 力 发 电第 二 节 电 能 变 换 和 电 源 构 成四 、 水 力 发 电水 资 源 蕴 藏 量 ： 6.8亿 KW可 利 用 量 ： 3.78亿 KW20世 纪 末 ， 装 机 3.0亿 KW， 水 电 0.9亿 KW三 峡 水 位 ： 200m流 量 ： 14300m3/s可 装 机 ： 2500万 kw计 划 装 机 ： 70*26=1820万 kw， 已 投 980第 二 节 电 能 变 换 和 电 源 构 成三 峡 电 站第 二 节 电 能 变 换 和 电 源 构 成三 峡 电 站第 二 节 电 能 变 换 和 电 源 构 成三 峡 电 站第 二 节 电 能 变 换 和 电 源 构 成总 投 资 603.3亿 元 、 总 工 期 12年 两 个 月 、 装 机 容 量 1260万 千 瓦 的中 国 第 二 大 水 站 溪 洛 渡 水 电 站 ，已 于 今 春 正 式 开 工 长 江 上 再 建 两 个 三 峡 工 程 的 计 划 已 经 启 动 。 将 在 长 江 上 游金 沙 江 河 段 兴 建 溪 洛 渡 、 向 家 坝 、 乌 东 德 、 白 鹤 滩 4座 梯 级 电站 。 这 4座 电 站 的 总 装 机 容 量 达 3850万 千 瓦 ， 总 装 机 容 量 和 总发 电 量 都 超 过 两 个 三 峡 工 程 。已 探 明 的 最 大 水 电 站 在 雅 鲁 藏 布 的 墨 脱 ， 可 装 机 4380万 KW黄 河 黑 ? 龙? 江 鸭 绿 江辽河 第 二 ? 松 花 江 河黄 河淮 洪 泽 湖江长富 春 江闽 江 鄱 阳 湖赣江汉 水清 江 洞 庭 湖资 水沅 水 澧 水乌江长 江岷 江大渡 河雅砻 江 金 沙 江黄 河 大 通 河青 海 湖 洛 河渭 河南 ? 江 盘 红 水 河 北江 东江澜沧 江怒江雅 鲁 藏 布 江通 天 河塔 里 木 河 车 尔 臣 河 孔 雀 河 葛 洲 坝271。 5隔 河 岩 120三 峡1768天 生 桥 120 天 生 桥 132 岩 滩 120漫 湾 125 二 滩 330龙 羊 峡 128 李 家 峡 200 刘 家 峡 116 白 山 150滦 河第 二 节 电 能 变 换 和 电 源 构 成五 、 核 电 厂核 能 用 核 蒸 汽 发 生 系 统 代 替 火 电 厂 锅 炉 生 产 蒸 汽 系 统裂 变 能 ： 一 定 能 量 的 中 子 撞 击 重 金 属 元 素 的 核 （ 铀 、 钚 ）聚 变 能 ： 不 同 轻 元 素 的 原 子 核 进 行 聚 合 （ 氘 、 氚 ）反应堆 热 中 子 反 应 堆 ： 铀 235为 燃 料 ， 低 中 子 撞 击 ， 目 前 采 用快 中 子 反 应 堆 ： 铀 238、 钚 239为 燃 料 ， 高 速 、 高 能 中 子 撞 击 ， 效 率 高 100倍 ， 个 别 国 家 使 用1kg铀 235相 当 于2700t煤第 二 节 电 能 变 换 和 电 源 构 成按减速剂分 轻 水 堆 （ 86%） 压 力 堆 （ PWR） ： 3/4沸 水 堆 （ BWR）重 水 堆气 体 冷 却 堆1951年 第 一 座 100KW核 电 站 在 美 国现 在 全 世 界 有 441座 ， 总 装 机 3.5亿 kw我 国 秦 山 （ 30+2*60+2*70） ， 大 亚 湾（ 2*90万 KW）第 二 节 电 能 变 换 和 电 源 构 成2004年 7月 前 701万 kw（ 9座 ） ， 即 将 在 浙 江 三 门 、广 东 阳 江 ， 江 苏 田 湾 各 建 200万 kw， 投 资 500亿 人民 币2020年 我 国 装 机 达 9.5亿 kw,其 中 核 电 4000万 kw未 来 15年 计 划 修 建 40座 100万 kw核 电 站核 电 投 资 大 ： 1.11.65万 元 /kw； 火 电 ： 4000元 /kw建 设 周 期 ： 核 电 70个 月 ； 火 电 ： 30个 月核 电 比 火 电 寿 命 长 30年第 二 节 电 能 变 换 和 电 源 构 成五 、 核 电 厂第 二 节 电 能 变 换 和 电 源 构 成五 、 核 电 厂第 二 节 电 能 变 换 和 电 源 构 成五 、 核 电 厂第 二 节 电 能 变 换 和 电 源 构 成六 、 新 能 源 发 电 和 电 力 储 存第 三 节 电 力 系 统 的 负 荷一 、 负 荷 类 型负 荷 用 电 设 备 在 某 时 刻 从 系 统 中 取 用 的 功 率负 荷 类 型 异 步 电 动 机同 步 电 动 机各 类 电 炉整 流 设 备电 子 仪 器电 灯负 荷 变 化 是 随 机 的 规 律 性 用 负 荷 曲 线 表 示线 性 变 化 ： 描 述 日平 均 负 荷 变 化 规 律周 期 变 化 ： 描 述 以24h为 周 期 的 变 化 规律负 荷 的 具 体 组 成 对负 荷 特 性 有 决 定 性影 响第 三 节 电 力 系 统 的 负 荷二 、 负 荷 曲 线负荷曲线及表示法 日 负 荷 曲 线 安 排 电 能 生 产 计 划 的 基 础年 负 荷 曲 线 安 排 检 修 计 划 、 装 机 计 划 的 依 据第 三 节 电 力 系 统 的 负 荷1、 日 负 荷 曲 线日 用 电 量 ： 240 PdtW 日 平 均 负 荷 ： 24/24/240 PdtWPav负 荷 率 ： kp=pav/pmax第 三 节 电 力 系 统 的 负 荷2、 年 负 荷 曲 线年 用 电 量 ： ini i tPW 1 Tmax=W/Pmax第 四 节 电 力 系 统 运 行 的 特 点 及 要 求一 、 运 行 特 点v 电 能 不 能 大 量 储 存 ， 发 电 、 变 电 、 输电 和 用 电 同 时 进 行 。 v 过 渡 过 程 非 常 迅 速 （ 30万 KM/S）v 电 力 和 国 民 经 济 各 部 门 关 系 密 切v 电 力 系 统 电 能 质 量 要 求 高 ， 对 电 压 、频 率 、 波 形 都 有 严 格 的 国 家 标 准 。 第 四 节 电 力 系 统 运 行 的 特 点 及 要 求二 、 运 行 要 求最 大 限 度 地 满 足 用 户 的 用 电 要 求保 证 供 电 的 可 靠 性 （ 3040倍 ， 分 类 负 荷 ）保 证 电 能 质 量 （ 电 压 、 频 率 、 波 形 ）提 高 电 力 系 统 的 经 济 性第 五 节 电 力 系 统 的 电 压 等 级一 、 电 力 系 统 标 称 电 压 和 最 高 电 压标 称 电 压 经 济 电 压 ： cosUI3P 电 压 高 ， 损 耗 小绝 缘 水 平 高 ， 投 资 大制 定 标 准 电 压 ， 以 便 实 现 互 联最 高 电 压 ： 正 常 运 行 时 ， 系 统 中 出 现 的 电 压 最 高 值二 、 电 气 设 备 的 额 定 电 压 和 最 高 电 压最 高 电 压 ： 考 虑 设 备 的 绝 缘 性 能 确 定 的 最 高 运 行 电 压 值额 定 电 压 ： 电 气 设 备 在 此 电 压 下 长 期 工 作 ， 效 率 和 寿 命 最 好第 五 节 电 力 系 统 的 电 压 等 级三 、 如 何 确 定 电 气 设 备 的 额 定 电 压=电 网 额 定 电 压升 压 变 ： =发 电 机 额 定 电 压同 一 标 称 电 压 下 ， 不 同 电 气 的 额 定 电 压 是 不 同 的1、 用 电 设 备 允 许 偏 差 %52、 线 路 首 末 端 允 许 偏 差 %10 1.05UN 0.95UNU2U1 UN3、 发 电 机 在 首 端 ： 额 定 电 压 高 出 接 入 电 网 电 压 5%4、 变 压 器 一 次 侧 ： 用 电 设 备 降 压 变 ： =电 网 额 定 电 压 UN二 次 侧 ： 发 电 设 备 额 定 电 压 为 空 载 电 压内 部 损 耗 约 5%二 次 电 压 高 出 10%第 五 节 电 力 系 统 的 电 压 等 级三 、 如 何 确 定 电 气 设 备 的 额 定 电 压第 五 节 电 力 系 统 的 电 压 等 级四 、 不 同 标 称 电 压 下 传 输 距 离 和 传 输 功 率 范 围第 五 节 电 力 系 统 的 电 压 等 级五 、 电 压 等 级 的 电 压 等 级 的 划 分 100多 年 来 ， 输 电 电 压 由 最 初 的 13.8kV逐 步 发展 到 20， 35， 66， 110， 134， 220， 330，345， 400， 500， 735， 750， 765， 1000kV。 输 电 电 压 一 般 分 高 压 、 超 高 压 和 特 高 压 。 高 压 (HV)： 35220kV； 超 高 压 (EHV)： 330 750kV； 特 高 压 (UHV)： 1000kV及 以 上 。 高 压 直 流 （ HVDC） ： 600kV及 以 下 ； 特 高压 直 流 （ UHVDC） ： 600kV以 上 ， 包 括 750kV 和 800kV。六 、 各 电 压 等 级 输 电 线 路 的 输 电 能 力电 压 (kV) 220 330 500 1100 1500功 率 (MW) 132 295 885 5180 9940距 离 (KM) 100-200 300-500 500-1000 2000-3000走 廊 (M) 45 90 120 PU2， 故 电 压 等 级 提 高 1倍 ， 输 送 功 率提 高 4倍 以 上 ， 但 输 电 距 离 超 过 100KM时 ,可 能 出 现 稳 定 问 题 。第 六 节 电 力 系 统 的 接 线 及 中 性 点 接 地接 线 图 （ 电 气 元 件 连 接 图 ）地 理 接 线 图电 气 接 线 图1、 地 理 接 线 图 （ 元 件 的 相对 地 理 位 置 及 输 电 线 路 距 离 ）一 、 电 力 系 统 接 线 图 及 接 线 方 式第 六 节 电 力 系 统 的 接 线 及 中 性 点 接 地2、 电 气 接 线 图 无 备 用 ： 结 构 简 单 、 投 资 少 、 可 靠 性 差有 备 用 ： 每 个 用 户 由 两 个 或 以 上 电 源 供 电第 六 节 电 力 系 统 的 接 线 及 中 性 点 接 地二 、 电 力 系 统 中 性 点 接 地 方 式中性点接地的影响 交 流 输 电 用 三 相 ， 经 发 电 机 、 变 压 器 时 ， 用 星 形 联 接形 成 中 性 点短 路 电 流 大 小绝 缘 水 平供 电 可 靠 性接 地 保 护 方 式对 通 信 的 干 扰系 统 接 地 方 式 中性点接地方式 直 接 接 地 大 电 流 系 统 110kv及 以 上不 直 接 接 地 小 电 流 系 统 110kv以 下小电流系统 不 接 地经 消 弧 线 圈 接 地经 电 阻 接 地第 六 节 电 力 系 统 的 接 线 及 中 性 点 接 地1、 中 性 点 直 接 接 地 系 统 一 相 接 地 的 特 点故 障 相 电 流 大故 障 相 及 中 性 点 对 地 电 压 为 零非 故 障 相 对 地 电 压 仍 为 相 电 压与 故 障 相 相 关 的线 电 压 降 为 相 电 压第 六 节 电 力 系 统 的 接 线 及 中 性 点 接 地2、 中 性 点 不 接 地 系 统 一 相 接 地 的 特 点故 障 电 流 小中 性 点 对 地 电 压 升 高 为 相 电 压非 故 障 相 对 地 电 压 升 为 线 电 压三 相 线 电 压 仍 对 称第 六 节 电 力 系 统 的 接 线 及 中 性 点 接 地3、 中 性 点 经 消 弧 线 圈 接 地 系 统 一 相 接 地 的 特 点装 设 的 目 的 ： 熄 灭 接 地 电 流 产 生 的 电 弧装 设 原 则补 偿 方 式 36kv电 网 ： 30A10kv电 网 ： 20A3566kv电 网 ： 10A过 补 （ IpIc） ， 一 般 采 用 这 种 方 式欠 补 （ IpIc）全 补 （ Ip=Ic） ， 不 允 许 ， 容 易 谐 振第 七 节 电 力 系 统 的 高 次 谐 波一 、 高 次 谐 波 的 概 念 及 谐 波 源1、 高 次 谐 波 的 概 念 及 产 生 原 因)tsin()t(I tsin)t(U IUm m 理 想 系 统 ： f=50hz， =2f负 荷 线 性 则 u， i保 持 正 弦 波 由 于 存 在 非 线 性 元 件 （ 换 流 设 备 、 二 极 管 、 铁 芯 元 件 ）使 u， i波 形 畸 变 谐 波 污 染发 生 畸 变 后 仍 为 周 期 函 数 ， 可 用 付 里 叶 分 析 法 1n n1nm0 1n n1nm0 )tnsin(II)t(i )tnsin(UU)t(u第 七 节 电 力 系 统 的 高 次 谐 波2、 畸 变 率 衡 量 畸 变 的 程 度0.38(5%)； 6及 10(4%)； 35及 66(3%)； 110(2%) %100I ID%100UUD12n 2nI12n 2nU 3、 谐 波 源谐 波 电 压 源 发 电 机 ， 和 负 荷 无 关 ， 值 很 小谐 波 电 流 源 非 线 性 负 载 产 生 ， 换 流 、 电 气 化 铁 路 是 主 要 来 源第 七 节 电 力 系 统 的 高 次 谐 波二 、 高 次 谐 波 的 危 害 及 抑 制1、 危 害 附 加 损 耗 ， 使 设 备 发 热影 响 测 量 精 度干 扰 音 频 通 信对 电 子 控 制 、 继 电 保 护 造 成 干 扰 ， 导 致 误 动2、 抑 制 T采 用 Y/ 接 线 ， 消 除 3n次 谐 波加 装 调 谐 滤 波 器 吸 收 谐 波 ， x= L-1/ c并 联 补 偿 电 容 器 加 装 串 联 电 抗 器 材增 加 整 流 器 的 脉 冲 次 数 减 少 纹 波第 一 章 作 业1、 电 力 系 统 为 什 么 要 并 网 互 联 运 行 ？ 举 出 我 国 现 有 的 几 个跨 省 电 网 。 2、 我 国 现 行 规 定 的 电 力 线 路 额 定 电 压 等 级 有 哪 些 ？ 3、 简 述 发 电 机 、 变 压 器 和 输 电 线 路 的 额 定 电 压 是 如 何 确 定的 ？ 标 出 图 1所 示 电 力 系 统 中 各 元 件 的 额 定 电 压 电 力 工 程 系Department of Electrical EngineeringNorth China Electric Power UniversityThanks Http ee