電力系統(tǒng)課件

電力系統(tǒng)課件電力系統(tǒng)分析2024/5/1122本課程的主要內(nèi)容及特點《電力系統(tǒng)分析》是主要研究電力系統(tǒng)在正常以及故障下的運行狀態(tài)。

該課程該課程既是專業(yè)課，也是專業(yè)基礎(chǔ)課。是學(xué)習(xí)和研究該領(lǐng)域的重要課程。3電力系統(tǒng)分析電路電機學(xué)自控其它保護控制調(diào)度設(shè)備其它電磁場特點：理論性強實踐性強工程性強本課程的主要內(nèi)容及特點工程理論工程4第一章電力系統(tǒng)基本概念

（BasicconceptionofPowerSystem)5人類為什么選擇使用電能？十八世紀(jì)，蒸汽機發(fā)明：熱能－機械能，劃時代的工業(yè)革命十九世紀(jì)，人類開始使用電能，進入電氣化時代。6顯著優(yōu)點潔凈：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7人類為什么選擇使用電能？2002年，中國電力消費在終端能源消費中的比例為42％，2020年達(dá)到70％左右。

2002年，中國人均電力消費1280千瓦時，僅相當(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2500千瓦時的一半。

試想：沒有電能你的生活會如何？

81-1電力系統(tǒng)概述

電力系統(tǒng)

發(fā)電機變壓器--輸電線路用電設(shè)備發(fā)電輸送--分配用戶電網(wǎng)9電力系統(tǒng)1011電力系統(tǒng)的組成（1）電力系統(tǒng)：生產(chǎn)、輸送、分配與消費電能的系統(tǒng)。包括：發(fā)電機、電力網(wǎng)和用電設(shè)備組成。（2）電力網(wǎng)：電力系統(tǒng)中輸送與分配電能的部分。包括：變壓器、電力線路、變換器等（3）動力系統(tǒng)：動力部分與電力系統(tǒng)組成的整體。電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析研究對象12電能是如何產(chǎn)生的？大規(guī)模電能是由同步發(fā)電機產(chǎn)生同步發(fā)電機發(fā)電原理？

機械能電能13電能是如何產(chǎn)生的？推動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的能源形勢的形式多種多樣，，大家說說…..水力蒸汽火力、核、地?zé)崴Πl(fā)電風(fēng)力風(fēng)力、潮汐發(fā)電1415福建安砂水電廠寬縫重力壩16三峽大壩遠(yuǎn)眺1718電能是如何輸送的？

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

電能的輸送是在輸電線路上進行的。19架空輸電線路20電纜21變電站

變電站主要承擔(dān)接受電能、電壓等級變換以及分配電能的任務(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。室內(nèi)、室外22500kV交流變電站全景23220kV交流變電站24電力系統(tǒng)是如何描述的地理結(jié)線圖電氣結(jié)線圖電壓(KV）1000（計劃建設(shè)中）、750（建設(shè)中）、500、330、220、110、60、35、10、0.60.38/0.22頻率（HZ）50，60裝機容量發(fā)電量最大負(fù)荷1-2我國電力工業(yè)的發(fā)展251830年法拉第發(fā)明電磁感應(yīng)定律，為未來電力工業(yè)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。1875年第一臺火力發(fā)電機組（直流發(fā)電機）在法國巴黎火車站，照明。1879年美國舊金山實驗電廠開始發(fā)電，這是世界上最早出售電力的電廠。1882年美國愛迪生紐約珍珠街電力系統(tǒng)，6臺直流發(fā)電機，110V，照明。1884年變壓器發(fā)明。為三相交流及大容量、遠(yuǎn)距離輸電奠定基礎(chǔ)。1889年美國Oregon和Portland建立長21公里的交流輸電系統(tǒng)。1891年德國世界上第一個三相交流輸電系統(tǒng)，距離179英里、電壓12000伏。1897年電壓為44000V的輸電線路在美國Utah州建成。電力工業(yè)發(fā)展的歷程電壓等級不斷升高，電網(wǎng)規(guī)模逐步增大截至2002年：全球發(fā)電裝機容量約為35億千瓦總發(fā)電量超過15億千瓦時261882年英國商人在上海創(chuàng)辦了上海電氣公司，裝機容量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12臺，總?cè)萘?21MW，成為當(dāng)時遠(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）。80年代，形成了17個以220KV為骨干輸電網(wǎng)的跨省地區(qū)電網(wǎng)和省際電網(wǎng)。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。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)，中國電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)的核心。2006年甘肅官廳－第一條750KV交流輸電線路目前，形成7個跨省區(qū)電網(wǎng)和山東500KV的主干網(wǎng)絡(luò)

我國電力工業(yè)的發(fā)展27

1980~2002年全國發(fā)電量如圖示（億千瓦時）28

電力需求旺盛、增長快1882年我國開始使用電能1987年全國發(fā)電裝機容量突破1億千瓦1995年3月，裝機容量突破2億千瓦到1996年，發(fā)電裝機容量居世界第2位。2000年4月，全國裝機突破3億千瓦2004年5月底，全國裝機容量突破4億千瓦2005年底我國裝機總?cè)萘繉⑼黄?億千瓦。105年不到8年5年4年1.5年每增加1億裝機2000年容量3億千瓦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185萬千瓦29中國電網(wǎng)電網(wǎng)覆蓋率96.4%30311-3電力系統(tǒng)運行應(yīng)滿足的基本要求

一、電力系統(tǒng)運行的特點（1）電能不能大量儲存，要求電能的生產(chǎn)、輸送、分配和使用幾乎是在同一瞬間內(nèi)完成。（2）電能和社會的生產(chǎn)、人民的生活、國家的國民經(jīng)濟緊密相關(guān)。（3）電力系統(tǒng)的暫態(tài)過程短促，因此電力系統(tǒng)的安全監(jiān)測與控制非常困難。32二、電力系統(tǒng)運行的基本要求1.供電安全可靠性根據(jù)可靠性要求不同，分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ負(fù)荷。2.電能的優(yōu)質(zhì)性頻率、電壓、波形3.運行的經(jīng)濟性一次能源的消耗、網(wǎng)損和線損4.環(huán)保問題火力發(fā)電排放：灰渣、廢水、氧化硫核電：放射性33美加2003年“8.14”大停電事故紐約一篇漆黑，布什一臉無奈，與911并提341-4

電力系統(tǒng)的電壓等級額定電壓：當(dāng)設(shè)備在該電壓下運行具有最好的技術(shù)性能和經(jīng)濟效果。電源設(shè)備（供電）電氣設(shè)備受電設(shè)備（用電）輸電線351-1系統(tǒng)的額定電壓36圖1-337電氣設(shè)備的額定電壓1.線路:等于系統(tǒng)的額定電壓2.發(fā)電機：規(guī)定比系統(tǒng)的額定電壓高5%VaVb383.變壓器一次側(cè)：二次側(cè)：相當(dāng)于用電設(shè)備，其額定電壓與系統(tǒng)電壓相同；與發(fā)電機直接相連時，則與發(fā)電機相同。相當(dāng)于電源，其額定電壓應(yīng)比系統(tǒng)高5%，考慮變壓器內(nèi)部的電壓損耗（5%），實際應(yīng)定為比線路高10%。39用線電壓表示的抽頭額定電壓

？升壓變壓器降壓變壓器40例題:(1)確定各設(shè)備額定電壓;(2)若T1工作于+2.5%抽頭,T2工作于主抽頭,T3工作于-5%抽頭,求各變壓器變比.10.5kV10.5kV121kV38.5kV110kV11kV35kV41電壓等級的合理配置根據(jù)電力系統(tǒng)長期運行經(jīng)驗：

110KV以下電壓差應(yīng)超過3倍110KV以上電壓差應(yīng)超過2倍表1-160，330KV歷史遺留42電力系統(tǒng)中性點運行方式1、中性點直接接地特點：可靠性稍低，但有利于絕緣。適用范圍：

110kV及以上電壓系統(tǒng)和380／220V三相四線低壓系統(tǒng)負(fù)荷ABCk(1)Ik(1)Ik(1)432、中性點不接地的電力系統(tǒng)特點：可靠性較高，但有不利于絕緣。適用范圍：

3~60kV系統(tǒng)負(fù)荷ABCCCCICa.電路圖440UBUAUC0UBUAUC中性點不接地中性點直接接地453、中性點經(jīng)消弧線圈接地：3~60kV系統(tǒng)減小接地點電流，使電弧易于自行熄滅，提高供電可靠性。

裝設(shè)條件：3~6kV電力網(wǎng)(接地電流>30A)10kV電力網(wǎng)(接地電流>20A)35~60kV電力網(wǎng)(接地電流>10A)

過補償：流過故障點的是感性電流（常用）欠補償：流過故障點的是容性電流全補償：諧振，不允許。461-5電力系統(tǒng)工程學(xué)科和電力系統(tǒng)課程一、電力系統(tǒng)工程學(xué)科范疇及電力系統(tǒng)新技術(shù)電力系統(tǒng)工程學(xué)科包含領(lǐng)域：電力系統(tǒng)理論、電力系統(tǒng)規(guī)劃、發(fā)電技術(shù)、輸電技術(shù)、配電技術(shù)、電力系統(tǒng)運行、電力系統(tǒng)保護、電力系統(tǒng)控制等。47幾項新技術(shù)（1）能量管理系統(tǒng)(EMS)技術(shù)優(yōu)化電能管理，見圖1.13（2）柔性交流輸電技術(shù)綜合電力電子、微處理和微電子技術(shù)、通信技術(shù)和控制技術(shù)形成的用于控制交流輸電的新技術(shù)。見圖1.1548有源電力濾波器iSiLihiL=if+ihiS=if49對傳統(tǒng)配電系統(tǒng)實現(xiàn)性能軟件化、信號數(shù)字化、功能集成化的監(jiān)控技術(shù)。（3）配電綜合自動化(DOA)技術(shù)（4）人工智能控制(AIC)技術(shù)如專家系統(tǒng)、模糊控制、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等。具有處理非線性的能力50電力工業(yè)發(fā)展前景

1.電力系統(tǒng)互聯(lián)的效益與支出各系統(tǒng)間電負(fù)荷的錯峰效益提高供電可靠性、減少系統(tǒng)備用容量有利于安裝單機容量較大的機組進行電網(wǎng)的經(jīng)濟調(diào)度進行水電跨流域調(diào)度調(diào)峰能力互相支援增加聯(lián)絡(luò)線和電網(wǎng)內(nèi)部加強所需投資以及聯(lián)絡(luò)線的運行費用當(dāng)系統(tǒng)間聯(lián)系較弱時，有可能引起調(diào)頻的復(fù)雜性和出現(xiàn)低頻振蕩增加了系統(tǒng)短路容量，并可能導(dǎo)致增加或調(diào)換已有設(shè)備增加聯(lián)合電網(wǎng)的通訊和高度自動化的復(fù)雜性513.IT技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用4.GPS系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用5.諧波治理

2.電力工業(yè)現(xiàn)代化超高壓、大系統(tǒng)、大機組、大電廠、高度自動化以及核電技術(shù)和直流輸電技術(shù)52二、本課程的主要內(nèi)容主要框架電力系統(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)機電暫態(tài)53主要內(nèi)容電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析電力系統(tǒng)元件的穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型電力網(wǎng)絡(luò)的數(shù)學(xué)模