电力工程培训讲座课件

1、主讲人：王 飞华北电力大学电 力 工 程第1页，共61页。教材与参考书目陈志业，电力工程，中国电力出版社，1997杨以涵，电力系统基础，水利电力出版社，1986王锡凡，电力工程基础，西安交通大学出版社，1998熊信银，电力工程基础，华中科技大学出版社，2003李庚银，电力系统分析基础，机械工业出版社，2005陈 珩，电力系统稳态分析，水利电力出版社，1995李光琦，电力系统暂态分析，中国电力出版社，2007Parabha Kundur, Power System Stability and Control, McGrill-Hill, 1994第2页，共61页。网站资源校园网（图书文献）各高校

2、网站数字化期刊电力企业网互联网其它第3页，共61页。本课程的主要内容电力系统的基本知识和概念电力网的参数和等值电路电力系统的稳态分析与计算电力系统的短路电流分析与计算发电厂、变电所电气部分电力系统稳定性变电站自动化与配网自动化高压直流输电（HVDC）技术简介柔性交流输电系统（FACTS）技术简介广域测量与保护（WAMS）简介第4页，共61页。课程学习要求明确基本知识、基本概念掌握基本方法和理论积极思考，理论联系实际建立对电力系统整体的认识了解一些前沿的技术在电力系统的应用第5页，共61页。考核方式与内容课堂出勤（约20%）平时作业（约15%）阶段测试（约15%）期末考试（约50%）第6页，共6

3、1页。电力系统及其自动化国家级重点学科7所华北电力大学华中科技大学清华大学天津大学西安交通大学西南交通大学浙江大学第7页，共61页。 北京交通大学 东南大学 广西大学 国家电力公司 哈尔滨工业大学 哈尔滨理工大学 海军工程大学 合肥工业大学 河北工业大学 河海大学 湖南大学 华北电力大学 华南理工大学 华中科技大学 南京航空航天大学 清华大学 山东大学 上海交通大学 沈阳工业大学 四川大学 天津大学 武汉大学 西安交通大学 西南交通大学 新疆大学 浙江大学 中国科学院研究生院 重庆大学 博士点（28所）第8页，共61页。电力系统及其自动化国家级重点实验室电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验

4、室清华大学电力设备电气绝缘国家重点实验室 西安交通大学 输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室 重庆大学第9页，共61页。电力系统及其自动化教育部重点实验室电力系统保护与动态安全监控教育部重点实验室华北电力大学电力仿真控制教育部重点实验室 天津大学 电力工程新技术教育部重点实验室 上海交通大学第10页，共61页。第一章 绪论第一节 背景知识第二节 电力系统基本概念第三节 火电厂的生产过程第四节 电力系统负荷第五节 电力系统高次谐波第11页，共61页。第一节背 景 知 识第12页，共61页。电力系统的组成原动机 发电机 变压器 输电线路 变压器 负荷生产电能 传输和分配电能 消耗电能 第13

5、页，共61页。电源（电厂）常规能源火电水电核能地热新能源风能太阳能生物能第14页，共61页。发电机组原动机（提供能量）汽轮机水轮机其它发电机（发出电能）定子（感应电势）转子（直流励磁）第15页，共61页。变压器电压变换升压变压器降压变压器其它变电站主变压器一次设备二次设备第16页，共61页。第17页，共61页。电力法电网调度管理条例6303101500网调省调地调县调国调统一调度 分级管理第18页，共61页。我国电网的控制模式 电力系统的分层控制国 调网 调省 调地 调县 调枢纽变电站变电站变电站变电站直属电厂省属电厂市属电厂县属电厂第19页，共61页。2002年 厂网分开 打破垄断 国家电力

6、公司拆分重组成11家国家电网公司中国南方电网有限公司 2家电网公司中国华能集团公司中国大唐集团公司 7家校董会中国华电集团公司 5家发电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 4家辅业公司中国水利水电建设集团公司中国葛洲坝集团公司国家电力监管委员会（各区电监局）第20页，共61页。第二节电力系统的基本概念第21页，共61页。电力系统的基本概念电压等级接线方式运行特点基本要求第22页，共61页。电力系统的电压等级系统的标准电压（单位：kV） 0.4，6，10，35，66，110，220，330，500， 750，1000发电机的额定电压变压器的额

7、定电压用电设备额定电压选取的原则：兼顾截面积与损耗、绝缘与投资不同电压等级合理的传输距离第23页，共61页。特高压、超高压、高压、配电网特高压（UHV，1000 kV及直流800kV）超高压（EHV，750、500或330 kV）高压（HV，220 、110kV） 配电网（35kV及以下） 第24页，共61页。特高压电网简介 特高压电网，是指1000千伏交流和正负800千伏直流输电网络，具有远距离、大容量、低损耗输送电力和节约土地资源等特点。第25页，共61页。电力系统的接线方式无备用接线：放射式干线式链式有备用接线方式环式两端供电网络双回路变压器、发电机的中性点接线方式直接接地不接地经消弧线

8、圈接地第26页，共61页。中性点接地方式中性点不接地单相接地时接地电流不大非故障相对地电压升高电压等级（66kV及以下）较低，绝缘要求不高，中性点不接地可以提高供电可靠性中性点直接接地短路电流大电压等级较高（110kV及以上）绝缘要求高，直接接地继电保护装置动作迅速切除故障加装自动重合闸提高供电可靠性经消弧线圈接地容性电流超过一定值电弧不能自行熄灭引起弧光接地过电压中性点经消弧线圈接地补偿补偿方式：欠补偿、完全补偿、过补偿第27页，共61页。电力系统接线图电气接线图 表示元件之间电气连接方式的接线图地理接线图 按照地理区域的分布表示的接线图第28页，共61页。电力系统的运行特点电能不能大量存储

9、过渡过程非常迅速与经济发展、人民生活密切相关第29页，共61页。现代电力系统的特点大电网、大机组、高电压打破垄断，引入竞争，施行商业化运营交流和直流互联系统新技术应用（信息化、数字化）第30页，共61页。新技术应用计算机、网络、通信数字化测控技术GPS相角测量数字电力系统电力电子设备需求测管理（DSM）新能源等等第31页，共61页。对电力系统运行的基本要求可靠、连续供电良好的电能质量电压偏差频率偏差谐波（波形正弦）波动与闪变三相不平衡系统运行要有良好的经济性煤耗、经济调度、网损、DSM满足经济发展和人民生活的需要第32页，共61页。第三节 火电厂的生产过程第33页，共61页。火电厂 火电厂是利

10、用煤、石油、天然气作为燃料燃烧用来生产电能的工厂。 第34页，共61页。火电厂的分类按燃料分燃煤，燃油，燃气，余热，以垃圾及工业废料为燃料；按蒸汽压力和温度分中低压（3.92MPa，450度），高压（9.9MPa，540度），超高压（13.83MPa，540度），亚临界压力（16.77MPa，540度），超临界压力（22.11MPa，550度）；按原动机分凝气式汽轮机，燃气轮机，内燃机，蒸汽燃汽轮机；按输出能源分凝汽式（只发电），热电厂（发电兼供热）；按发电厂装机容量分小容量（100MW以下），中容量（100250MW），大中容量（2501000MW），大容量（1000MW以上）； 第35页，

11、共61页。火电厂的基本组成 锅炉系统 燃料转化为过热蒸汽汽轮机系统 过热蒸汽推动汽轮机作功发电机系统 汽轮机带动发电机发电附机系统 输煤、磨煤、给煤、给水、冷却、蒸汽管道等第36页，共61页。火电厂的基本生产过程 火电厂的基本生产过程是：燃料在锅炉中燃烧加热水使成蒸汽，将燃料的化学能转变成热能，蒸汽压力推动汽轮机旋转，热能转换成机械能，然后汽轮机带动发电机旋转，将机械能转变成电能。第37页，共61页。第四节 电力系统负荷第38页，共61页。电力系统负荷分类按照负荷在国民经济中的部门分为工业负荷农业负荷商业负荷城镇居民负荷交通通信负荷建筑业负荷其它负荷第39页，共61页。电力系统负荷分类按照供电

12、可靠性分为一类负荷二类负荷三类负荷按照负荷消耗的功率性质分为有功负荷无功负荷视在负荷按照负荷的相数分为三相负荷单相负荷按照负荷的电压、电流特性分为线性负荷非线性负荷第40页，共61页。电力系统的典型负荷交流电动机照明负荷电加热、制冷负荷电弧炉电气化铁道第41页，共61页。年负荷曲线的作用年最大负荷曲线可用它来安排全年的机组检修计划。如果一年四季中每季取一个典型的日负荷曲线，由年最大负荷曲线也可以计算出全年需要的电量。由预测的逐年的年最大负荷曲线可以有计划地安排扩建或新建发电厂来满足负荷增长的需要。年持续负荷曲线是以电力系统全年负荷的大小及其持续运行小时数的顺序排列作出的曲线，可用它来编制电力系

13、统的发电计划并进行可靠性计算。根据年持续负荷曲线也可以计算出全年负荷消耗的电量。第42页，共61页。负荷曲线小结负荷曲线：表示电力系统负荷随时间变化情况的曲线横坐标、纵坐标含义消耗电能的计算负荷的分类日负荷曲线年负荷曲线历年负荷曲线负荷曲线的作用规划设计调度运行电力市场第43页，共61页。电力系统的负荷模型 电力系统综合负荷模型是反映实际电力系统负荷的频率、电压、时间特性的负荷模型，一般可用下式表达：P=f p (v, f, t)，Q=f q (v, f, t)上式中,若含有时间t则反映综合负荷的动态特性,这种模型称为动态负荷模型(动态负荷模型主要有感应电动机模型和差分方程模型两种)；反之,若

14、不含有时间t，则称为静态负荷模型(静态负荷模型主要有多项式模型和幂函数模型两种，其中多项式模型可以看作是恒功率(常数项)、恒电流(电压一次方项)、恒阻抗(电压平方项)三者的线性组合。第44页，共61页。负荷模型的主要特点区域性：每个实际电力系统有自己特有的综合负荷模型，与本系统的负荷构成有关；时间性：既是同一个电力系统,在不同的季节,具体不同的综合负荷模型；不唯一性:研究的问题不同，采用的综合负荷模型也不同。在稳定计算中综合负荷模型的选择原则是:在没有精确综合负荷模型的情况下。一般按40%恒功率，60%恒阻抗计算。 第45页，共61页。第五节 电力系统高次谐波第46页，共61页。周期性波形的展

15、开 根据傅立叶级数的原理，周期函数都可以展开为常数与一组具有共同周期的正弦函数和余弦函数之和。其展开式中，常数表达的部分称之为直流分量，最小正周期等于原函数的周期的部分称之为基波或一次谐波，最小正周期的若干倍等于原函数的周期的部分称之为高次谐波。因此高次谐波的频率必然也等于基波的频率的若干倍，基波频率3倍的波称之为三次谐波，基波频率5倍的波称之为五次谐波，以此类推。第47页，共61页。第48页，共61页。第49页，共61页。第50页，共61页。第51页，共61页。定量描述正弦波形畸变程度的指标各次谐波电压含有率、谐波电流含有率谐波电压含量、谐波电流含量电压总谐波畸变率、电流总谐波畸变率第52页

16、，共61页。第53页，共61页。第54页，共61页。谐波国家标准电能质量-公用电网谐波（GB/T 1454993）第55页，共61页。电力系统的谐波源电网谐波主要来自两大方面：一是输配电系统产生谐波；二是用电设备产生谐波。（1）电网的主变压器和配电变压器 配电变压器中励磁电流的谐波含量与硅钢片的材料有关。（2）电气化铁路 电力机车是大谐波源，又是单相大负荷，造成三相负荷不平衡。（3）炼钢电弧炉 炼钢炉电弧电流不规则地急剧变化，使电流波形产生严重畸变，引起电网电压波形严重畸变。（4）家用电器 家用电器如收音机、电视机、电风扇、空调等都会产生谐波，彩色电视机产生的谐波比黑白电视机更严重，主要是3，

17、5，7，9次谐波。（5）晶体管整流设备 晶闸管整流设备在工矿企业越来越广泛应用，给电网造成大量的谐波。（6） 变频装置第56页，共61页。配电变压器励磁电流中的谐波含有率HR In%谐波次数HR In%热轧硅钢片冷轧硅钢片11001003155514505 32510257 210 5109 0.523611113第57页，共61页。谐波的主要危害引起串联谐振及并联谐振，放大谐波，造成危险的过电压或过电流；产生谐波损耗，使发、变电和用电设备效率降低；加速电气设备绝缘老化，使其容易击穿，从而缩短它们的使用寿命；使设备如电机、继电保护、自动装置、测量仪表、计算机系统、精密仪器等）运转不正常；干扰通

18、讯系统，降低信号的传输质量，破坏信号的正确传递，甚至损坏通信设备。第58页，共61页。谐波的主要危害（1）谐波对交流电机的危害（2） 谐波对变压器和输电线路的危害（3）谐波对电容补偿装置的危害（4）谐波对继电保护和自动控制的干扰（5）谐波影响计量仪表与检测仪表误差增大。（6）谐波对通信系统的影响。第59页，共61页。谐波的抑制措施三相整流变压器采用Y/或/Y的接线形式，可以消除3的整数倍次的电力谐波；装设静止无功补偿装置，对大型电弧炉等非线性设备，由于其负荷是冲击性的，而且是随机的，因此宜装设能吸收动态谐波电流的静止无功补偿装置；换流装置是供电系统的主要谐波源之一，可以采用增加换流装置的相数，

19、有效的消除幅值较大的低频项，从而大大地降低了谐波电流的有效值；对较大容量非线性设备的用户，应采用滤波装置，就近吸收电力谐波；对于无功补偿电容器，采用串联一定比例的电抗器的方法，以抑制高次谐波；严格执行有关电力谐波的国家标准，加强管理；第60页，共61页。1、只要有坚强的意志力，就自然而然地会有能耐、机灵和知识。2、你们应该培养对自己，对自己的力量的信心，百这种信心是靠克服障碍，培养意志和锻炼意志而获得的。3、坚强的信念能赢得强者的心，并使他们变得更坚强。4、天行健，君子以自强不息。5、有百折不挠的信念的所支持的人的意志，比那些似乎是无敌的物质力量有更强大的威力。6、永远没有人力可以击退一个坚决

20、强毅的希望。7、意大利有一句谚语：对一个歌手的要求，首先是嗓子、嗓子和嗓子我现在按照这一公式拙劣地摹仿为：对一个要成为不负于高尔基所声称的那种“人”的要求，首先是意志、意志和意志。8、执着追求并从中得到最大快乐的人，才是成功者。9、三军可夺帅也，匹夫不可夺志也。10、发现者，尤其是一个初出茅庐的年轻发现者，需要勇气才能无视他人的冷漠和怀疑，才能坚持自己发现的意志，并把研究继续下去。11、我的本质不是我的意志的结果，相反，我的意志是我的本质的结果，因为我先有存在，后有意志，存在可以没有意志，但是没有存在就没有意志。12、公共的利益，人类的福利，可以使可憎的工作变为可贵，只有开明人士才能知道克服困

21、难所需要的热忱。13、立志用功如种树然，方其根芽，犹未有干；及其有干，尚未有枝；枝而后叶，叶而后花。14、意志的出现不是对愿望的否定，而是把愿望合并和提升到一个更高的意识水平上。15、无论是美女的歌声，还是鬓狗的狂吠，无论是鳄鱼的眼泪，还是恶狼的嚎叫，都不会使我动摇。16、即使遇到了不幸的灾难，已经开始了的事情决不放弃。17、最可怕的敌人，就是没有坚强的信念。18、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。19、意志若是屈从，不论程度如何，它都帮助了暴力。20、有了坚定的意志，就等于给双脚添了一对翅膀。21、意志坚强，就会战胜恶运。22、只有刚强的人，才有神圣的意志，

22、凡是战斗的人，才能取得胜利。23、卓越的人的一大优点是：在不利和艰难的遭遇里百折不挠。24、疼痛的强度，同自然赋于人类的意志和刚度成正比。25、能够岿然不动，坚持正见，度过难关的人是不多的。26、钢是在烈火和急剧冷却里锻炼出来的，所以才能坚硬和什么也不怕。我们的一代也是这样的在斗争中和可怕的考验中锻炼出来的，学习了不在生活面前屈服。27、只要持续地努力，不懈地奋斗，就没有征服不了的东西。28、立志不坚，终不济事。29、功崇惟志，业广惟勤。30、一个崇高的目标，只要不渝地追求，就会居为壮举；在它纯洁的目光里，一切美德必将胜利。31、书不记，熟读可记；义不精，细思可精；惟有志不立，直是无着力处。3

23、2、您得相信，有志者事竟成。古人告诫说：“天国是努力进入的”。只有当勉为其难地一步步向它走去的时候，才必须勉为其难地一步步走下去，才必须勉为其难地去达到它。33、告诉你使我达到目标的奥秘吧，我唯一的力量就是我的坚持精神。34、成大事不在于力量的大小，而在于能坚持多久。35、一个人所能做的就是做出好榜样，要有勇气在风言风语的社会中坚定地高举伦理的信念。36、即使在把眼睛盯着大地的时候，那超群的目光仍然保持着凝视太阳的能力。37、你既然期望辉煌伟大的一生，那么就应该从今天起，以毫不动摇的决心和坚定不移的信念，凭自己的智慧和毅力，去创造你和人类的快乐。38、一个有决心的人，将会找到他的道路。39、在

24、希望与失望的决斗中，如果你用勇气与坚决的双手紧握着，胜利必属于希望。40、富贵不能淫，贫贱不能移，威武不能屈。41、生活的道路一旦选定，就要勇敢地走到底，决不回头。42、生命里最重要的事情是要有个远大的目标，并借助才能与坚持来完成它。43、事业常成于坚忍，毁于急躁。我在沙漠中曾亲眼看见，匆忙的旅人落在从容的后边；疾驰的骏马落在后头，缓步的骆驼继续向前。44、有志者事竟成。45、穷且益坚，不坠青云之志。46、意志目标不在自然中存在，而在生命中蕴藏。47、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。48、思想的形成，首先是意志的形成。49、谁有历经千辛万苦的意志，谁就能达到任何目的。50、不作什么决定的

25、意志不是现实的意志；无性格的人从来不做出决定。我终生的等待，换不来你刹那的凝眸。最美的不是下雨天，是曾与你躲过雨的屋檐。征服畏惧、建立自信的最快最确实的方法，就是去做你害怕的事，直到你获得成功的经验。真正的爱，应该超越生命的长度、心灵的宽度、灵魂的深度。生活真象这杯浓酒，不经三番五次的提炼呵，就不会这样可口！人格的完善是本，财富的确立是末能力可以慢慢锻炼，经验可以慢慢积累，热情不可以没有。不管什么东西，总是觉得，别人的比自己的好！只有经历过地狱般的折磨，才有征服天堂的力量。只有流过血的手指才能弹出世间的绝唱。对时间的价值没有没有深切认识的人，决不会坚韧勤勉。第一个青春是上帝给的；第二个的青春是靠自己努力的。不要因为寂寞而恋爱，孤独是为了幸福而等待。每天清晨，当我睁开眼睛，我告诉自己：我今天快乐或是不快乐，并非由我所遭遇的事情造成的，而应该取决于我自己。我可以自己选择事情的发展方向。昨日已逝，明朝未及，我只有过好每一个今天，唯一的今天。昨日