電力系統(tǒng)分析課件孟祥萍ppt課件

1、電力系統(tǒng)分析電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)2019年9月第1章 電力系統(tǒng)的基本概念本章提示1.1 電力系統(tǒng)的組成和特點(diǎn)1.2 電力系統(tǒng)的電壓等級(jí)和規(guī)定1.3 電力系統(tǒng)的接線方式1.4 電力線路的結(jié)構(gòu)小結(jié) 電力系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)、電力網(wǎng)基本概念 發(fā)電機(jī)、變壓器額定電壓的確定 電力系統(tǒng)的接線方式 架空線路的結(jié)構(gòu)和導(dǎo)線型號(hào)的表示法本章提示1.1.1 電力系統(tǒng)的組成1.1.2 電力系統(tǒng)運(yùn)行應(yīng)滿足的基本要求1.1 電力系統(tǒng)的組成和特點(diǎn) 能源的分類(lèi)：一次能源: 自然界存在的能源如: 炭、石油、天然氣、水力等二次能源:由一次能源轉(zhuǎn)換而成如：電能1.1 電力系統(tǒng)的組成和特點(diǎn)能源的轉(zhuǎn)換與傳輸：發(fā)電廠: 把其他形式的能量轉(zhuǎn)換

2、成電能變壓器: 改變電壓等級(jí)輸電線路: 輸送電能用電設(shè)備: 把電能轉(zhuǎn)換成適合用戶需要的其他形式的能量1.1 電力系統(tǒng)的組成和特點(diǎn)基本概念：基本概念：電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)電力網(wǎng)電力網(wǎng)動(dòng)力系統(tǒng)動(dòng)力系統(tǒng)1.1.1 電力系統(tǒng)的組成電力網(wǎng)電力系統(tǒng)動(dòng)力系統(tǒng)動(dòng)力部分負(fù)荷發(fā)電機(jī)圖1.1 動(dòng)力系統(tǒng)、電力系統(tǒng)和電力網(wǎng)的示意圖 電力系統(tǒng)：把這些生產(chǎn)、保送、分配和消費(fèi)電能的各種電氣設(shè)備連接在一起而組成的整體稱為電力系統(tǒng)， 它包括從發(fā)電、變電、輸電、配電直到用電這樣一個(gè)全過(guò)程。 動(dòng)力系統(tǒng): 電力系統(tǒng)加上發(fā)電廠的動(dòng)力部分，就稱為動(dòng)力系統(tǒng)。 火電廠的動(dòng)力部分包括汽輪機(jī)、鍋爐、供熱管道和熱用戶，水電廠的動(dòng)力部分包括水庫(kù)和水輪機(jī)，

3、核電廠的動(dòng)力部分包括反應(yīng)堆和汽輪機(jī)。 電力網(wǎng)：電力系統(tǒng)中輸送和分配電能的部分稱為電力網(wǎng)，它包括升、降壓變壓器和各種電壓的輸電線路。 可見(jiàn)，電力系統(tǒng)是動(dòng)力系統(tǒng)的一部分，電力網(wǎng)又是電力系統(tǒng)的一部分。1.1.1 電力系統(tǒng)的組成 1、電力系統(tǒng)的特點(diǎn)（1電能與國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)及人民日常生活關(guān)系密切1.1.2 電力系統(tǒng)運(yùn)行應(yīng)滿足的基本要求（2電能不能大量?jī)?chǔ)存（3電力系統(tǒng)暫態(tài)過(guò)程非常短暫 2 2、電力系統(tǒng)運(yùn)行的基本要求、電力系統(tǒng)運(yùn)行的基本要求 （1保證安全可靠的供電（2保證良好的電能質(zhì)量（3保證電力系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性1.1.2 電力系統(tǒng)運(yùn)行應(yīng)滿足的基本要求（1保證安全可靠的供電第一級(jí)負(fù)荷：第一級(jí)負(fù)荷： 對(duì)這一級(jí)

4、負(fù)荷中斷供電將會(huì)造成人身事故、設(shè)對(duì)這一級(jí)負(fù)荷中斷供電將會(huì)造成人身事故、設(shè)備損壞、大量廢品，導(dǎo)致生產(chǎn)秩序長(zhǎng)期不能恢備損壞、大量廢品，導(dǎo)致生產(chǎn)秩序長(zhǎng)期不能恢復(fù)，市政生活混亂。復(fù)，市政生活混亂。第二級(jí)負(fù)荷：第二級(jí)負(fù)荷： 對(duì)這一級(jí)負(fù)荷中斷供電將造成大量減產(chǎn)，影響人對(duì)這一級(jí)負(fù)荷中斷供電將造成大量減產(chǎn)，影響人民生活。民生活。 第三級(jí)負(fù)荷：第三級(jí)負(fù)荷： 不屬于第一、第二級(jí)，停電影響不大的其他負(fù)不屬于第一、第二級(jí)，停電影響不大的其他負(fù)荷。荷。1.1.2 電力系統(tǒng)運(yùn)行應(yīng)滿足的基本要求（2保證良好的電能質(zhì)量 1頻率頻率 fN = 50 0.2 Hz 2) 2) 電壓電壓 偏移不超過(guò)偏移不超過(guò) 0.1 UN 0.1

5、 UN3 3波形波形1.1.2 電力系統(tǒng)運(yùn)行應(yīng)滿足的基本要求 1 1煤耗：煤耗： 發(fā)電廠生產(chǎn)發(fā)電廠生產(chǎn)1 KWh 1 KWh 電能所消耗的標(biāo)準(zhǔn)電能所消耗的標(biāo)準(zhǔn)煤量。煤量。（3） 保證電力系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性 2 2網(wǎng)損率：網(wǎng)損率： 電力網(wǎng)中損耗的電量占向電力電力網(wǎng)中損耗的電量占向電力網(wǎng)供電量的百分比。網(wǎng)供電量的百分比。 3 3廠用電率：廠用電率： 發(fā)電廠自用電量占發(fā)電量的百分比。發(fā)電廠自用電量占發(fā)電量的百分比。1.1.2 電力系統(tǒng)運(yùn)行應(yīng)滿足的基本要求1.2.1 電力系統(tǒng)的額定電壓1.2.2 電力網(wǎng)電壓等級(jí)的選擇1.2 電力系統(tǒng)的電壓等級(jí)和規(guī)定1、電力系統(tǒng)的額定電壓2、電力網(wǎng)電壓等級(jí)的選擇1.2.1

6、 電力系統(tǒng)的額定電壓1、網(wǎng)絡(luò)額定電壓 電力線路的額定電壓和用電設(shè)備的額定電壓相等，這一電壓即稱為電網(wǎng)的額定電壓。 我國(guó)的網(wǎng)絡(luò)額定電壓有： 3KV、 6KV 、 10KV 、 35KV 、 60KV 、 110KV 、220KV 、 330KV、 500KV 1.2.1 電力系統(tǒng)的額定電壓2、發(fā)電機(jī)的額定電壓 發(fā)電機(jī)的額定電壓比電網(wǎng)的額定電壓高5%。UN1.05UN1.0UN1.05UN0.95UN1.2.1 電力系統(tǒng)的額定電壓3、變壓器的額定電壓一次繞組： 1.0UN 1.05UN(變壓器一次繞組直接與發(fā)電機(jī)聯(lián)接時(shí))二次繞組： 1.1UN 1.05UN (內(nèi)阻抗小于7.5的小型變壓器和供電距離

7、很短的變壓器)1.2.1 電力系統(tǒng)的額定電壓例題1.1 電力系統(tǒng)接線圖如圖1.2所示，圖中標(biāo)明了各級(jí)電力線路的額定電壓。試求發(fā)電機(jī)和變壓器繞組的額定電壓。圖1.2 例1.1的附圖解：發(fā)電機(jī)G的額定電壓為10.5KV。 變壓器T1:低壓側(cè)額定電壓為10.5KV,高壓側(cè)額定電壓為242KV； 變壓器T2:高壓側(cè)額定電壓為220KV，中壓側(cè)額定電壓為121KV ，低 壓側(cè)額定電壓為38.5KV； 變壓器T3:高壓側(cè)額定電壓為110KV,低壓側(cè)額定電壓為11KV； 變壓器T4:高壓側(cè)額定電壓為35KV，低壓側(cè)額定電壓為6.6KV； 變壓器T5:高壓側(cè)額定電壓為10.5KV,低壓側(cè)額定電壓為3.15KV

8、。討論： 前提：輸電距離 L 一定 輸送功率 P 一定P+jQL1.2.2 電力網(wǎng)電壓等級(jí)的選擇電壓等級(jí)高 優(yōu)點(diǎn)： 由于: 所以: 導(dǎo)線截面小，節(jié)省有色金屬 缺陷： 絕緣要求高，網(wǎng)絡(luò)投資增加cosUIP 1.2.2 電力網(wǎng)電壓等級(jí)的選擇IURIP2表1.2 各級(jí)電壓架空線路與輸送容量、輸送距離的關(guān)系 1.2.2 電力網(wǎng)電壓等級(jí)的選擇1.3.1電力系統(tǒng)接線圖1.3.2 電力系統(tǒng)的接線方式1.3 電力系統(tǒng)的接線方式1、電力系統(tǒng)電氣接線圖 圖中較詳?shù)乇硎境鲭娏ο到y(tǒng)各主要元件之間的電氣聯(lián)系，但不能反映各發(fā)電廠、變電所的相對(duì)地理位置。1.3.1 電力系統(tǒng)接線圖2、電力系統(tǒng)地理結(jié)線圖 圖中各發(fā)電廠、變電所

9、相對(duì)地理位置和線路路徑都按一定比例畫(huà)出，但各主要元件較詳細(xì)的電氣聯(lián)系卻難以表示。1.3.1 電力系統(tǒng)接線圖1、按供電可靠性分類(lèi) （1無(wú)備用結(jié)線 任何一個(gè)變電站用戶都只能從一條線路取得電能的電力網(wǎng)絡(luò)。 有單回路放射式、干線式、鏈?zhǔn)健o(wú)備用結(jié)線有備用結(jié)線1.3.2 電力系統(tǒng)的接線方式優(yōu)點(diǎn)：結(jié)線簡(jiǎn)單、投資少、運(yùn)行維護(hù)方便； 缺陷：供電可靠性較低，當(dāng)干線式、鏈?zhǔn)骄€路長(zhǎng)時(shí)，末 端電壓可能偏低。單回路放射式單回路干線式單回路鏈?zhǔn)?.3.2 電力系統(tǒng)的接線方式（2有備用結(jié)線 任何一個(gè)變電站用戶可以從兩條及兩條以上的線路取得電能的電力網(wǎng)絡(luò)。 有: 雙回路放射式、干線式、鏈?zhǔn)剑h(huán)形供電網(wǎng)絡(luò)，和兩端供電網(wǎng)絡(luò)。 1

10、.3.2 電力系統(tǒng)的接線方式1雙回路放射式、干線式、鏈?zhǔn)?優(yōu)點(diǎn)：結(jié)線簡(jiǎn)單，運(yùn)行方便，供電可靠性和電壓,質(zhì)量高。 缺陷：設(shè)備投資大。雙回路放射式雙回路干線式雙回路鏈?zhǔn)?.3.2 電力系統(tǒng)的接線方式2環(huán)形供電網(wǎng) 優(yōu)點(diǎn)： 供電可靠性高，投資少。 缺陷： 運(yùn)行調(diào)度復(fù)雜；開(kāi)環(huán)運(yùn)行時(shí)，某些線路可能過(guò)負(fù)荷、某些負(fù)荷點(diǎn)電壓質(zhì)量不能滿足要求。環(huán)形供電網(wǎng)1.3.2 電力系統(tǒng)的接線方式3兩端供電網(wǎng) 優(yōu)點(diǎn)：供電可靠性高，投資少。 缺陷：運(yùn)行調(diào)度復(fù)雜。1.3.2 電力系統(tǒng)的接線方式兩端供電網(wǎng)2、按負(fù)荷取得電能的方向分類(lèi) （1開(kāi)式網(wǎng)絡(luò) 凡變電站用戶只能從一個(gè)方向取得電能的網(wǎng)絡(luò)，叫做開(kāi)式網(wǎng)絡(luò)。 有單、雙回路放射式、干線式和

11、鏈?zhǔn)健?（2閉式網(wǎng)絡(luò) 凡變電站用戶可以從兩個(gè)或兩個(gè)以上的方向取得電能的網(wǎng)絡(luò)，叫做閉式網(wǎng)絡(luò)。 有環(huán)形網(wǎng)絡(luò)、兩端供電網(wǎng)絡(luò)。1.3.2 電力系統(tǒng)的接線方式對(duì)電力網(wǎng)絡(luò)接線方式的選擇，要考慮以下幾個(gè)方面： （1必須保證用戶供電的可靠性； （2必須能靈活的適應(yīng)各種可能的運(yùn)行方式； （3應(yīng)力求節(jié)約設(shè)備材料，減少投資與運(yùn)行費(fèi)用； （4應(yīng)保證在各種運(yùn)行方式下運(yùn)行人員能安全的操作。1.3.2 電力系統(tǒng)的接線方式1.4.1 架空線路的結(jié)構(gòu)1.4.2 電纜線路的結(jié)構(gòu)1.4 電力線路的結(jié)構(gòu) 架空線路由導(dǎo)線、避雷線又稱架空地線）、桿塔、絕緣子和 金具等元件組成， 如圖1.6所示。 圖1.6架空線路 1.4.1 架空線路的

12、結(jié)構(gòu)1、導(dǎo)線（1作用：傳導(dǎo)電流，輸送電能（2常用材料：銅、鋁、鋼、鋁合金（3構(gòu)造：?jiǎn)喂蓪?dǎo)線、單金屬多股絞線、鋼芯鋁絞線、擴(kuò)徑導(dǎo)線、空心導(dǎo)線、分裂導(dǎo)線 （4型號(hào): LJ35 鋁絞線 LGJ185 鋼芯鋁絞線 LGJQ300 輕型鋼芯鋁絞線 LGJJ400 加強(qiáng)型鋼芯鋁絞線鋼芯鋁絞線廣泛用于35KV及以上電壓線路 為防止電暈和減小線路感抗，220KV以上線路常采用擴(kuò):徑導(dǎo)線、空心導(dǎo)線、分裂導(dǎo)線1.4.1 架空線路的結(jié)構(gòu)1.4.1 架空線路的結(jié)構(gòu)架空線路的結(jié)構(gòu)圖1.7 導(dǎo)線的斷面圖 1.4.1 架空線路的結(jié)構(gòu) 2、避雷線（1作用 保護(hù)導(dǎo)線不受直接雷擊（2構(gòu)造 架設(shè)在桿塔頂部 常采用鋼絞線、鋁包鋼線1

13、.4.1 架空線路的結(jié)構(gòu)3、桿塔 （1作用 支持導(dǎo)線和避雷線，并使之保持一定的安全距離 （2分類(lèi) 1按所用材料分類(lèi) 木桿、鐵塔、鋼筋混凝土桿 2按用途分類(lèi) 直線桿塔、耐張桿塔、轉(zhuǎn)角桿塔、 終端桿塔、換位桿塔1.4.1 架空線路的結(jié)構(gòu)圖1.8 架空線路的一個(gè)耐張段1.4.1 架空線路的結(jié)構(gòu)4、絕緣子（2分類(lèi) 針式絕緣子 懸式絕緣子 瓷橫擔(dān)等（1作用 使導(dǎo)線與桿塔間 保持絕緣1.4.1 架空線路的結(jié)構(gòu)針式絕緣子 用于電壓不超過(guò)35KV線路上圖1.10絕緣子 懸式絕緣子 用于電壓為35KV及以上線路上瓷橫擔(dān) 用于35KV及以下線路上1.4.1 架空線路的結(jié)構(gòu)5、金具（1作用 起懸掛、耐張、固定、防震、連接等作用（2分類(lèi) 懸垂線夾、耐張線夾、接續(xù)金具、防震金具1.4.1 架空線路的結(jié)構(gòu)1、導(dǎo)體2、絕緣層3、包護(hù)層 圖1.11 常用電纜的構(gòu)造1.4.2 電纜線路的結(jié)構(gòu)1、導(dǎo)體 鋁或銅的單股或多股線，通常用多股線 根據(jù)電纜中導(dǎo)體數(shù)目的不同，可分為單心、三心、四心電纜圖1.11 常用電纜的構(gòu)造1.4.2 電纜線路的結(jié)構(gòu)2、絕緣層作用：用來(lái)使導(dǎo)體間及