電力系統(tǒng)分析課件

電力教研室高嬿

電力系統(tǒng)分析本課程的主要內(nèi)容及特點(diǎn)《電力系統(tǒng)分析》主要研究電力系統(tǒng)正常以及故障下的電氣量之間的關(guān)系。該課程既是主要專業(yè)課，也是專業(yè)基礎(chǔ)課、考研專業(yè)課。是學(xué)習(xí)和研究該領(lǐng)域的重要課程。電力系統(tǒng)分析電路電機(jī)學(xué)自控其它保護(hù)控制調(diào)度設(shè)備其它電磁場特點(diǎn)：理論性強(qiáng)實(shí)踐性強(qiáng)工程性強(qiáng)本課程的主要內(nèi)容及特點(diǎn)本課程的主要內(nèi)容及特點(diǎn)主要框架電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析電力系統(tǒng)暫態(tài)分析電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)電力系統(tǒng)機(jī)電暫態(tài)電力系統(tǒng)計(jì)算的計(jì)算機(jī)算法本課程的主要內(nèi)容及特點(diǎn)穩(wěn)態(tài)的主要內(nèi)容電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行的特點(diǎn)及要求電力系統(tǒng)元件的穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型電力系統(tǒng)潮流分析電力系統(tǒng)運(yùn)行與控制無功/電壓控制有功/頻率控制本課程的主要內(nèi)容及特點(diǎn)暫態(tài)的主要內(nèi)容電力系統(tǒng)暫態(tài)運(yùn)行的特點(diǎn)及要求電力系統(tǒng)暫態(tài)的數(shù)學(xué)模型電力系統(tǒng)故障分析電力系統(tǒng)穩(wěn)定性分析靜態(tài)穩(wěn)定暫態(tài)穩(wěn)定本課程的主要內(nèi)容及特點(diǎn)實(shí)踐環(huán)節(jié)電力系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)《電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)》

給定一兩機(jī)（水、火電）、4個(gè)變電所的電力系統(tǒng)，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)方案設(shè)計(jì)、潮流計(jì)算（計(jì)算機(jī)計(jì)算）、短路計(jì)算（計(jì)算機(jī)計(jì)算）、無功/電壓計(jì)算課程形式課堂講授與自學(xué)相結(jié)合課堂考察與考勤習(xí)題考試（本科：4.5學(xué)分；?？疲?.5學(xué)分）成績分配(8:2)教學(xué)參考書何仰贊溫增銀．電力系統(tǒng)分析．第三版．武漢：華中科技大學(xué)出版社李光琦．電力系統(tǒng)暫態(tài)分析．中國電力出版社陳珩．電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析．中國電力出版社

/Hadi

北極星電力論壇

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華北電力大學(xué)考研論壇

人類為什么選擇使用電能？十八世紀(jì)，蒸汽機(jī)發(fā)明：熱能－機(jī)械能，劃時(shí)代的工業(yè)革命十九世紀(jì)，人類開始使用電能，進(jìn)入電氣化時(shí)代課程引入：顯著優(yōu)點(diǎn)潔凈：環(huán)保方便

:

輸送、分配、使用節(jié)能

:

能耗小，轉(zhuǎn)換效率高

人類為什么選擇使用電能？電氣化2002年，中國電力消費(fèi)在終端能源消費(fèi)中的比例為42％，2020年將達(dá)到70％左右。2002年，中國人均電力消費(fèi)1280千瓦時(shí)，相當(dāng)于20世紀(jì)70年代的世界平均水平，約為目前世界平均水平時(shí)的一半。2008年，中國人均電力消費(fèi)達(dá)到2631千瓦時(shí)，和世界平均水平差不多。試想：沒有電能你的生活會(huì)如何？

人類為什么選擇使用電能1882年英國商人在上海創(chuàng)辦了上海電氣公司，裝機(jī)容量12KW，5盞電燈。1913年上海楊樹浦發(fā)電廠發(fā)電，1924年該廠裝機(jī)12臺(tái)，總?cè)萘?21MW，成為當(dāng)時(shí)遠(yuǎn)東第一大發(fā)電廠。1949年以前，僅東北有220KV和154KV的電網(wǎng)（日本人建造）。1972年由甘肅天水－陜西關(guān)中的534KM的我國第一條330KV輸電線路工程。1981年由河南平頂山－湖北武漢的全長595KM的我國第一條500KV輸電線路。

我國電力工業(yè)的發(fā)展我國電力工業(yè)的發(fā)展

1989年建成了我國第一條遠(yuǎn)距離±500KV葛洲壩－上海的直流輸電線路

1997年三峽工程建設(shè)，26臺(tái)700MW，15回500KV交流及三回±500KV直流，連接華東、華中、河南、四川、廣東等電網(wǎng)，是中國電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)的核心。

2006年甘肅官廳，建成第一條750KV交流輸電線路。

2008年12月30日22時(shí)，首個(gè)1000千伏特高壓交流試驗(yàn)示范工程投入試運(yùn)行，線路起自山西晉東南變電站，經(jīng)河南南陽開關(guān)站，止于湖北荊門變電站，全長640公里。

電力系統(tǒng)是如何描述的？1980~2002年全國發(fā)電量如圖示（億千瓦時(shí)）

電力需求旺盛、增長快1987年全國裝機(jī)容量突破1億千瓦1995年3月全國裝機(jī)容量突破2億千瓦2000年4月全國裝機(jī)容量突破3億千瓦2004年5月底全國裝機(jī)容量突破4億千瓦2005年底全國裝機(jī)容量突破5億千瓦2006年10月全國裝機(jī)容量突破6億千瓦2008年全國裝機(jī)容量突破7億千瓦

2010年突破9億千瓦。2000年容量3億瓦1995年容量2億千瓦1987年容量1億千瓦1978年容量5712萬千瓦1949年容量185萬瓦中國電網(wǎng)500kV220kV330kV火電廠水電廠核電廠新疆西藏東北華北西北川渝華中華東南方電網(wǎng)覆蓋率96.4%第一篇電力系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)分析第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)本章提示電力系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)、電力網(wǎng)的基本概念發(fā)電機(jī)、變壓器額定電壓的確定架空線路的結(jié)構(gòu)，架空線路導(dǎo)線型號(hào)的表示法

特別注意呦1.1電力系統(tǒng)的組成和特點(diǎn)電力系統(tǒng)的組成電力系統(tǒng)運(yùn)行應(yīng)滿足的基本要求

能源的分類：

一次能源:自然界存在的能源

如:煤炭、石油、天然氣、水力等

1.1電力系統(tǒng)的組成和特點(diǎn)二次能源：由一次能源轉(zhuǎn)換而成

如：電能電能是如何產(chǎn)生的？大規(guī)模電能是由同步發(fā)電機(jī)產(chǎn)生同步發(fā)電機(jī)發(fā)電原理？回顧一下電機(jī)學(xué)知識(shí)……..機(jī)械能電能電能是如何產(chǎn)生的？推動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的能源形勢的形式多種多樣，大家說說…..蒸汽水力風(fēng)力火力、核、地?zé)崴Πl(fā)電風(fēng)力、潮汐發(fā)電福建安砂水電廠寬縫重力壩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)換成電能變壓器：改變電壓等級輸電線路：輸送電能用電設(shè)備：轉(zhuǎn)換成其他形式的能量什么是電力系統(tǒng)?

生產(chǎn)、輸送、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)。

包括從發(fā)電、變電、輸電、配電直到用電全過程。什么是電力網(wǎng)？電力系統(tǒng)中輸送和分配電能的部分。什么是動(dòng)力系統(tǒng)？

電力系統(tǒng)加上發(fā)電廠的動(dòng)力部分。1.1電力系統(tǒng)的組成和特點(diǎn)電力網(wǎng)動(dòng)力系統(tǒng)電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)是如何描述的電壓(KV）

1000、750、500、330、220、110、60、35、10、6、3、0.38/0.22頻率（HZ）50，60裝機(jī)容量發(fā)電量最大負(fù)荷電氣接線圖地理位置接線圖電力網(wǎng)絡(luò)是連接發(fā)電機(jī)與用電設(shè)備（負(fù)荷）的中間環(huán)節(jié)，由變壓器和輸電線路組成，實(shí)現(xiàn)電能的傳輸與分配的功能。電力網(wǎng)絡(luò)是由許多子電力網(wǎng)絡(luò)發(fā)展、互聯(lián)而成，分區(qū)分層是電力網(wǎng)絡(luò)的一大特點(diǎn)。輸電網(wǎng)絡(luò)、高壓配電網(wǎng)絡(luò)、中壓配電網(wǎng)絡(luò)和低壓配電網(wǎng)絡(luò)。

1.1電力系統(tǒng)的組成和特點(diǎn)電力網(wǎng)絡(luò)1.1電力系統(tǒng)的組成和特點(diǎn)

變電站主要承擔(dān)電能的電壓等級變換以及能量分配的任務(wù)。變電站主要分為發(fā)電廠內(nèi)升壓變電站、一次變電站（輸電變電站）、二次變電站（配電變電站）、用戶變電所等。屋內(nèi)、屋外變電站1.1電力系統(tǒng)的組成和特點(diǎn)500kV交流變電站全景220kV交流變電站

1、電力系統(tǒng)的特點(diǎn)（1）與國民經(jīng)濟(jì)各部門及人民日常生活關(guān)系密切電力系統(tǒng)運(yùn)行應(yīng)滿足的基本要求（2）電能不能大量儲(chǔ)存

（3）電力系統(tǒng)暫態(tài)過程非常短暫1.1電力系統(tǒng)的組成和特點(diǎn)2、電力系統(tǒng)運(yùn)行的基本要求

（1）保證安全可靠的供電(Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ類負(fù)荷)

1.1電力系統(tǒng)的組成和特點(diǎn)（2）保證良好的電能質(zhì)量(頻率,電壓,波形)

（3）保證電力系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性

(煤耗,網(wǎng)損率,廠用電率)美加2003年“8.14”大停電事故紐約一片漆黑，布什一臉無奈，與911并提電力系統(tǒng)的額定電壓1.2電力系統(tǒng)的電壓等級和規(guī)定電力網(wǎng)電壓等級的選擇電力系統(tǒng)的額定電壓等級

分類電力網(wǎng)和用電設(shè)備額定電壓發(fā)電機(jī)額定電壓電力變壓器額定電壓一次繞組二次繞組低壓220/127380/220660/380230400690220/127380/220660/380230/133400/230690/400高壓3610－35631102203305007503.156.310.513.8,15.75,－－－－－－

3及3.156及6.310及10.513.8,15.75,35631102203305007503.15及3.36.3及6.610.5及11－38.569121242363550825

1.電力線路和用電設(shè)備的額定電壓

+5%-5%AB1.2電力系統(tǒng)的電壓等級和規(guī)定

2.發(fā)電機(jī)的額定電壓

+5%-5%~1.2電力系統(tǒng)的電壓等級和規(guī)定

3.變壓器的額定電壓

1)升壓變壓器：+5%-5%~1.2電力系統(tǒng)的電壓等級和規(guī)定

2)降壓變壓器：+5%-5%~+5%-5%1.2電力系統(tǒng)的電壓等級和規(guī)定例題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。US%<7.5

前提：輸電距離L一定

輸送功率P一定P+jQL電力網(wǎng)電壓等級的選擇1.2電力系統(tǒng)的電壓等級和規(guī)定電壓等級高

優(yōu)點(diǎn)：

導(dǎo)線截面小，節(jié)省有色金屬

缺點(diǎn)：絕緣要求高，網(wǎng)絡(luò)投資增加1.2電力系統(tǒng)的電壓等級和規(guī)定電力網(wǎng)額定電壓、輸送功率、輸送距離推薦表

額定電壓(kV)輸送功率(kW)輸送距離(km)0.38(架空線)0.38(電纜線)≤100≤175≤0.25≤0.356(架空線)6(電纜線)10(架空線)10(電纜線)35(架空線)200~2000≤20002000~3000≤50002000~100003~10≤85~15≤1020~50110(架空線)220(架空線)10000~50000100000~50000050~150100~300330(架空線)500(架空線)750(架空線)200000~10000001000000~15000002000000~2500000200~600250~850500以上1.3電力系統(tǒng)的接線方式

電力系統(tǒng)接線圖電力系統(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1.3電力系統(tǒng)的接線方式2、電力系統(tǒng)地理接線圖1.3電力系統(tǒng)的接線方式電力系統(tǒng)接線方式（1）無備用接線（開式網(wǎng)）每一個(gè)負(fù)荷點(diǎn)只能從一電源點(diǎn)獲得電能。應(yīng)用于對供電可靠性要求較低的網(wǎng)絡(luò)或負(fù)荷。

(a)放射式(b)干線式(c)鏈?zhǔn)?.3電力系統(tǒng)的接線方式（2）有備用接線（閉式網(wǎng)）

每一個(gè)負(fù)荷點(diǎn)只能從兩個(gè)或兩個(gè)以上的電源點(diǎn)獲得電能。應(yīng)用于對供電可靠性要求高的網(wǎng)絡(luò)，如輸電網(wǎng)等。

(a)放射式(b)干線式(c)鏈?zhǔn)?d)環(huán)網(wǎng)

(e)兩端供電網(wǎng)1.3電力系統(tǒng)的接線方式

對電力網(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）應(yīng)力求節(jié)約設(shè)備材料，減少投資與運(yùn)行費(fèi)用；

（3）必須能靈活的適應(yīng)各種可能的運(yùn)行方式；

（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電力系統(tǒng)的接線方式1.4電力線路的結(jié)構(gòu)

架空線路的結(jié)構(gòu)電纜線路的結(jié)構(gòu)輸電線路電能的輸送是在輸電線路上進(jìn)行的。按結(jié)構(gòu)可分為架空線路和電纜兩類直流輸電線路和交流輸電線路架空輸電線路1.4電力線路的結(jié)構(gòu)

1、導(dǎo)線作用：傳導(dǎo)電流，輸送電能1.4.1架空線路的結(jié)構(gòu)材料：銅、鋁、鋼型號(hào):LJ—35鋁絞線

LGJ—185鋼芯鋁絞線

LGJQ—300輕型鋼芯鋁絞線

LGJJ—400加強(qiáng)型鋼芯鋁絞線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)圖1.7導(dǎo)線的斷面圖

2、避雷線作用:保護(hù)導(dǎo)線不受直接雷擊結(jié)構(gòu):常采用鋼絞線、鋁包鋼線1.4電力線路的結(jié)構(gòu)3、桿塔作用:支持導(dǎo)線和避雷線，并使之保持一定的安全距離

1.4電力線路的結(jié)構(gòu)分類

1）按所用材料分類木桿、鐵塔、鋼