01第一章 电力系统概述.ppt

电力工程第二版,关于本学科,课程的目的和任务了解电力系统的基本概念及简单分析计算主要参考书杨以涵.电力系统基础.北京.水利电力出版社范锡普.发电厂电气部分.北京.水利电力出版社陈珩.电力系统稳态分析.北京.水利电力出版社贺家李等.电力系统继电保护.北京.中国电力出版社夏道止.电力系统分析.北京.中国电力出版社，2004,第一章电力系统概述,本章主要介绍电力系统的一些基本常识及基本概念，如什么叫电力系统、电力系统的组成、电力系统运行的特点及要求、电压等级、电能质量等。,电力系统的概念和组成,电力系统的概念电力系统由多个发电设备、输变电设备、用电设备组成的网络，有生产、输送、分配、消费电能的功能。电力网动力系统,图1-1电力网、电力系统、动力系统示意图,,电力系统,发电厂动力设备,,发电机电力网负荷照明、电动机、电弧炉等,,输电线路变电设备（变压器）,锅炉、汽轮机水库、水轮机核反应堆热力网,,动力系统,电能生产、输送和消费的技术特点电力系统运行的特点,同时性电能不能大量存储。电能的生产、输送分配和消费实际上是同时进行的。电力系统的暂态过程非常短促电力系统中的发电机、变压器、电力线路、电动机等元件的投入或退出运行都是在一瞬间完成的，电能输送所需要的时间极为短促。电力系统从一种运行状态过渡到另一种运行状态的暂态过程非常短促。与国民经济、国防、人民日常生活密切相关。,对电力系统运行的基本要求,可靠性保证良好的电能质量电能质量的主要标志是电压偏移、频率偏差及电压波形畸变率。表1-1、1-2、1-3经济性及环保性,电力系统的构成,一次系统生产、输送、分配、消费电能发电设备发电机/发电厂生产电能火电厂、热电厂、水电厂、核电厂、风力发电厂等变电站/所变压器改变电压等级并接收、分配电能升压变电站、枢纽变电站、降压变电站、终端变电站变电所配电设备分配电能各种配电柜用电设备用户/负荷消费电能电动机同步、异步电动机、整流设备、电热电炉、照明等二次系统对一次系统进行测量、控制、保护、监视等，保证系统安全、可靠、经济运行。,,,,,,火力发电厂的生产过程简介,碎煤机,煤场,,原煤仓,加热器,凝结水泵,,喷燃器,,给煤机,磨煤机,,,,,,,,,,,,锅炉,,,汽轮机,凝汽器,循环水泵,省煤器,,,,空气预热器,,,,引风机,,,,,,,,烟气,给水泵,,,除氧器,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,水处理设备,,,,,,,,净水,,热空气,送风机,,,空气,蒸气,,,,,,,,,,,,,循环水,,,G,～,,,,,,,,,,,,线路,T,升压站,锅炉室,水处理室,汽轮机室,燃料燃烧-水变成过热蒸汽-推动汽轮机旋转-带动发电机旋转化学能-热能-机械能-电能,燃料系统,汽水循环系统,工业水,火电厂生产过程示意图,,600MW超临界汽轮机模型,水力发电厂,发电过程高水位水-压力水泵-推动水轮机旋转-带动发电机旋转位能-机械能-电能优点成本低、无污染、生产过程简单、电能成本低、能承担变动负荷调频缺点一次投资大、工期长、运行方式不稳定等,核电站核电厂,核裂变－水变成过热蒸汽-推动汽轮机旋转-带动发电机旋转原子能－热能－机械能－电能根据所使用的慢化剂，分为沸水堆和压水堆。优点节省燃料；不需空气助燃建在高山、地下；成本低缺点投资大；可能造成核污染。,其它发电厂,风力发电厂生物质能发电厂沼气发电厂海洋能发电厂潮汐发电厂地热发电厂太阳能发电厂,电力网分类,地方电力网区域电力网超高压远距离输电网,我国电力系统及电网概况截至2004年底，全国发电装机容量已经达到4.23亿kW，发电量达到21870亿kWh，比上年增长14.8。河北电网、山西、蒙西、江苏、浙江、宁夏电网主要因装机容量不足，湖北、湖南、京津唐、甘肃、青海、辽宁等电网可能因为缺煤出现电力供需紧张的局面。,经过电力机构改革，原电力公司现有两家电网公司国家电网公司、中国南方电网有限公司、五家发电公司中国华能集团公司、中国大唐集团公司、中国华电集团公司、中国国电集团公司、中国电力投资集团公司、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、中国葛洲坝集团公司等机构。,我国主要的发电与输电公司,电力系统标准电压,电力系统标称电压和最高电压标称电压电压等级，或称网络额定电压或用电设备额定电压考虑设备生产标准化考虑技术条件及经济性我国规定1000V以上的电压标准额定线电压为3、6、10、35、60、110、154、220、330、500、750、1100kV用电设备额定电压额定线电压同标准电压电气设备的最高电压。线路网络额定电压同标准电压发电机额定电压一般比标准电压高5％3.15、6.3、10.5、15.75kV变压器一次绕组和二次绕组的额定线电压一次侧相当于用电设备，其额定电压与网络相同；与发电机直接相连时，则与发电机相同二次侧相当于电源，其额定电压应比线路高5，考虑变压器内部的电压损耗5，实际比线路高105％。见P7,不同电压等级下架空线合理的传输距离和传输功率,由上表可见，电压等级越高，合理的传输距离越长，合理的传输功率也越大。,电力系统的接线图种类,电力系统的电气接线图可较详细地表示出电力系统各主要元件之间的电气联系，但不能反映各发电厂、变电所的相对地理位置。一般为单线图。电力系统的地理接线图在地理接线图上，各发电厂、变电所的相对位置，乃至电力线路的路径都按一定的比例画出，但各主要元件之间的电气联系往往不能完全表示出来。,电力系统的接线图有两种电力系统的电气接线图和电力系统的地理接线图,,G,,G,,G,,,,,,,,G,,G,,,,G,,,,,,,,,,,,,,,,G,发电厂,,变电所,电力系统的接线方式,无备用接线方式开放式投资小,但可靠性低,有备用接线方式闭式可靠性高,但投资大,放射式单回路放射式,干线式单回路干线式,链式单回路链式,双回路放射式,,,,,,,,,,,,,,,,,双回路链式,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,双回路干线式,,,,,电力系统中性点的运行方式,中性点不接地中性点绝缘中性点经消弧线圈接地中性点直接接地,电力系统的中性点是指星形连接的变压器或发电机的中性点。这些中性点的运行方式涉及绝缘水平、通信干扰、接地保护、电压等级、系统接地等方面，是一个综合性的问题。我国电力系统的中性点运行方式有三种,前两种接地系统称为小接地电流系统，后一种接地系统称为大接地电流系统。,中性点不接地的电力系统,我国60kV以下的电力系统通常多采用中性点不接地的运行方式。,A,B,C,36kV电力网接地电流30A10kV电力网接地电流20A3560kV电力网接地电流10A应加消弧线圈，减小接地电流，以防弧光接地过电压。,中性点经消弧线圈接地的电力系统,,,中性点直接接地的电力系统,,,,负载,,,,,,,,,,,,,,,A,B,C,,三相电器Ｙ联接的中性点运行方式,发电机定子绕组Y联结的中性点一种是不接地/经过避雷器接地。另一种是经消弧线圈接地.变压器Y接法线圈的中性点不接地，10～35kV系统多属这类情况。经过一个电感线圈，即消弧线圈接地，10～66kV系统有这种方式。以上两种接地方式又称小电流接地系统。直接接地，110kV及以上电压系统和380／220V三相四线低压系统都属这类情况。又称大电流接地系统。,中性点直接接地系统和中性点不接地系统比较,电力系统的负荷,负荷第一级负荷、第二级负荷、第三级负荷负荷曲线用曲线描述某一时间段内负荷随时间变化的规律负荷曲线分类按负荷性质分有功负荷曲线、无功负荷曲线按时间段分日、月、年负荷曲线按描述的负荷范围分用户、地区、电力系统负荷曲线日负荷曲线,日最大负荷（尖峰负荷）日最小负荷（低谷负荷）基荷峰谷差负荷率KPW/24Pmax＝∫024Pdt/24Pmax作用计算用户的日用电量安排日发电计划，确定各发电厂发电任务及系统运行方式,年持续负荷曲线按一年中系统负荷的数值大小及其持续小时数顺序排列绘制而成计算全年消耗总电量W计算年最大负荷利用小时数安排发电计划及可靠性评估,年最大负荷曲线描述一年内每月或每日最大有功功率负荷变化的情况特点年初低，年末高；夏季小于冬季作用制订设备检修计划制订新建、扩建机组计划,各类负荷最大负荷利用小时数,保证电能质量的标准,电压的波动范围频率的偏移范围谐波电压的限值,电流畸变率高次谐波源分类电压源型又称谐波电压源电流源型又称谐波电流源是电力系统主要的谐波来源。,电力系统高次谐波,高次谐波的概念及高次谐波源实际元件的非线性电气设备、负荷，造成交流侧电压/电流非正弦，波形发生畸变。高次谐波频率为基波频率整数倍的正弦分量畸变后的电压电流经傅立叶级数分析法，分解为,U0、I0为电压、电流的直流分量，n1时相应的正弦量称为基波分量，n≥2称为高次谐波有效值（以电流为例说明）复习正弦量的有效值为波形畸变后,高次谐波的危害使电气设备产生附加损耗而发热，严重时损坏设备使感应式测量仪表指示不准，影响精度干扰通信和通话质量对控制和保护系统造成误触发或误动作。,高次谐波的限制措施整流变压器采用Y、d或DΔ、Y接线；增加整流器的脉冲次数。加装调谐滤波器。并联补偿电容器组加装串联电抗器。,电力系统发展趋势,为国民经济提供更多质优、价廉、环保的电能。高压直流输电全国性甚至跨国性的互联电力系统减少总备用容量比重可以安装大容量的机组合理利用动力资源提高供电可靠性提高运行经济性,Thanks,目标决定过程、态度成就伟业,