汇总考研课件第1章绪论

1、电力工程Electricer Engineering简介1978年入东南大学读本科、1988年浙大博士毕业后在河海大学任教19941995年德国Dortmund大学1996年教授、1997年副校长、 2000年博导19901993、2002 2006年讲授电力系统暂态分析2007 讲授电气工程基础学者、获得者1前言本门课程概述电力专业的知识结构电力系统的内容本门课程的特点与要求0.1 电力专业的知识结构从专业发展从行业发展结论我国对电气专业需求仍很大，但对知识结构的要求将发生变化。经济社会为背景，电气工程为平台，电力工程为重点，电力系统为。材料自动化电机电力经济管理电子 信息能源电工社会0.2

2、 电力系统的内容电力系统技术电力系统科学一、电力系统技术硬件空间维电源输电配电发电厂动力部分电气设备配电网自动化二、电力系统科学时间维规电力系统规划电力系统稳态分析稳态划电力系统分析电力系统暂态分析运行暂态电力系统继电保护控制保护电力系统自动装置电力系统调度自动化电力系统管理电力市场管理三、电力系统分析1、稳态与暂态的概念(Steady se)(Transient se)RLRL 电路为例故障或变化稳态暂态新的稳态 或 失稳稳态是相对的、暂态是2、电力系统稳态Steady Seysis潮流计算经济运行电能质量3、电力系统暂态Transientysis电磁暂态故障分析机电暂态0.3 本门课程的特

3、点与要求特点要求参考书一、课程的特点第一专业课从方案上第一从时间上第一从应用上第一基础专业课前期课程为基础后续课程的基础今后工作的基础学分少、内容多。目前5学分，但却覆盖以前的2学分3学分3学分电气设备电力系统稳态分析电力系统暂态分析既有趣味，又有二、课程的要求上好课堂，做好作业（周一交）上课起立，点名13踊跃提问，以免被问课后复习，学会为主，其它为辅平时占分，分期三、参考书：电力系统稳态分析，中国电力：电力系统暂态分析，中国电力赞等：电力系统分析(上册、下册)，华中，1985年，72.18/22理工大学：电力系统故障分析，水利电力社，1992年，72.1856/29B.M.dy,B.J.Co

4、ry: ElectricerSyatems, John Wiley & Sons, 4th Edition,1999第1章绪论Chap 1Anruduction电力工程的发展电力系统概述电力系统计算的标幺制1.1 电力工程的发展20世纪是电气时代电磁感应定律-法拉第(Faraday), 1831年电容的1831年10月发现，当磁铁和导线有相对运动时，回路中会产生电流电能大规模生产与应用的基础，发明了最早的发电机原型电机的出现- 法拉第，1831年Electrical Machines电厂的出现Electriclants1875年 巴黎北火车站，第一座火电厂，直流1879年 1882年 -的电厂

5、旧金山电厂，最早售电的电厂纽约珍珠街电厂，第一座较正规1881年 英国戈明，第一座水电厂1882年 福克斯河，第二座水电厂电厂的出现电力系统的出现Electricer Systems1882年 -纽约珍珠街电厂发电机输电线电灯，电力系统的萌芽直流1891年输电系统主持建立了最早的三相交流交流与直流？19世纪电力初期，直流20世纪初至50年代交流20世纪50年代高压大容量整流器成功，但交流输电系统有稳定性问题1954年瑞典本土和兰岛之间建成第一条高压直流输电线路，100千伏。此后，交直流并存我国电力工业的发展1882年第一座火电厂我国电力工业的未来1、西电东送一次能源资源西(西南)：水（67.5

6、%）、煤炭（82）二次能源消费东：京沪穗,中心城市2020年西电东送方案京津唐长角洲珠角洲500kv 330kv 220kv火电厂 水电厂核电厂变电站传输功率1.2亿千瓦2、联网我国已建成6个大区电网、5个独立省网。2003年9月东北、华北与华中、华东已互联。20152020年，西电东送形成性电网。2003年9月四大区域电网互联超大型同步电网东北Northeast跨14省、市、华北North装机容量超1.4亿千瓦，距离超4600公里华东East华中Central川渝ChuanYu福建Fujian区电网互联基本框架AC东北华北DC西北AC山东ACBack to backBack to back

7、or DCBack to back川渝华中华东3DCACACDCDCBack to back福建南方sea cable海南2003.9联网3、市场体制：打破、引入竞争、提高效率、降低成本、改善质量电力市场：模式不同、阶段不同对电力系统运行分析与控制带来一系课题：安全性、备用容量等4、特高压电网目前正在建设特高压公司1000kVA.C.800kVD.C.国家电网公司21.2电力系统概述电力系统的电力系统的基本参量电力系统的电压等级发电厂、变电所及负荷的类型电力系统的运行特点与要求1.2.1 电力系统的Electricer Systems一、基本组成二、电气接线图三、地理接线图京津唐长角洲珠角洲5

8、00kv 330kv 220kv火电厂水电厂核电厂变电站四、电力设备分类一次设备：发电、输电、变电、配电、用电等二次设备：测量、监视、控制、继电保护、自动化、通信等本课程主要介绍一次设备，后续课程介绍二次设备1.2.2 电力系统的基本参量一、参量名 称涵 义（国际/俗称）总装机容量发电机额定容量之和MW/万kW最大负荷负荷有功之和的最大值MW/万kW年发电量所发电能总和MW.h/亿度年用电量所用电能总和MW.h/亿度额定频率规定的频率（50Hz/60Hz）Hz额定电压规定的电压kV/万伏二、电压等级电压等级是国家规定的标准电压额定电压指线电压电网额定电压0.383610351102203305

9、00750平均额定电压3.156.310.537115230345525788低压、高压、压、特高压3kV低压Low-Voltage3kV 280kV高压High-Voltage280kV800kV压Extra-High- Voltage800kV特高压Ultra-High- Voltage三、电压分布一般为 10，变压器一般为5电压降落：线电压偏移：一般允许 5线路：始端电压 1.05额定电压末端电压 0.95额定电压发电机：1.05线路额定电压变压器一次侧： 1.0额定电压变压器二次侧： 1.10额定电压漏抗小时 1.05额定电压各设备额定电压等级用电设备额定线电压/kV发电机线电压/kV

10、变压器线电压/kV一次绕组二次绕组33.153,3.153.15,3.366.36,6.36.3,6.61010.510,10.510.5,11.015.7515.7523.023.0353538.5110110121220220242330330345,363500500525,550750750788,825四、电压等级的选择电压等级的选择需要进行技术经济比较PlS1、线损)2 P 3I 2R 3(L3UcosNP2lcos2 SU 2N2、设备投资3、输送容量与距离线路的电压与输送功率、输送距离线路电压/kV输送功率/MW输送距离/km30.1 1.01 360.1 1.24 15100

11、.2 2.06 20352.0 10.020 5011010.0 50.050 150220100.0 500.0100 300330200.0 800.0200 6005001000.0 1500.0150 8507502000.02500.0500以上1.2.3 发电厂的类型lant火电水电核电可再生1、火力发电厂谏壁火电厂场景2、水力发电厂水电站剖面3、核能发电厂核电站剖面（1）世界核电发展核电减轻环境污染，减少温室气体排放。（98.78GM）、法（39.89GM）、德国五大核电生产国：国（58.49GM）、（22.02GM）和俄罗斯（20.84GM）。核电发电量比例最高的国家：立陶宛（

12、85.6%）、法国（76.1%）和比利时（55.5%）。核电法国贝尔维核电站（2*130万千瓦）核电（2）中国的核电发展2900MW300MW，2600MW，2700MW大亚湾核电站浙江秦山核电站岭澳核电站江苏连云港核电站21000MW其它核电站项目的前期工作核电秦山核电站4、可再生能源发电风能废弃物热利用地热潮汐能风能发电机组电厂电厂流程示意地热电厂能电厂5、能源政策大部分国家以火电为主等（60以上）以水电为主的国家是以核电为主的国家是法国等（78以上）我国能源：有序开发水电优化发展煤电大力推进核电适度发展天然气发电积极发展新能源发电1.2.4 变电所的类型Subsion一、按照功能划分升压

13、变：发电厂出口降压变：配电二、按照地位划分1、枢纽变电所：，汇集多个电源，高压侧为330500kV。2、中间变电所：转换功率，汇集23个电源，高压侧为220330kV。3、地区变电所：向地区用户供电，高压侧为110220KV。4、终端变电所：接近负荷点，经降压后向用户供电。1.2.5 电力系统运行的特点和要求一、电力系统的特点地域广复杂动态时间短难以不能停电二、电力系统的要求可靠性经济性：客户、企业高质量高效率环保表1-11系统频率允许偏差运行情况允许频率偏差/Hz正常大容量系统0.2中小容量系统0.5事故300min以内115min以内1.5不允许4表1-12用户供电电压及波形畸变率允许变动

14、范围线路额定电压电压允许变化范围允许波形畸变率35kV及以上510kV74380/22075低压照明(+5-7)农业用户(+5-10)31.3电力系统计算的标幺制(per unit system, pu)一、标幺值？人们经常采用相对值，比如20、1/5标幺值* 有名值 / 基准值 BP* P / SB比如? 标幺值的量纲，pu，下标二、如何选取基准值？目的是要简化计算对三相电路，一般使基准值满足基本关系UB3ZB IB，SB3U B IB有4个量，一般先选容量和电压的基准值，如通常取整数由此电流和阻抗的基准值U 2SB，ZB IBBS3UBB由于有名值和基准值都满足三相电路关系U S 3ZI

15、,3UIUB3ZB IB，SB3U B IB所以，标幺值满足U* Z* I* ,S* U* I*课堂？式 UBSB3ZB IB ,3U B IB中，各量是相电量还是线电量？标幺关系U* Z* I* ,S* U* I*说明什么？相电量的基准值如何选取？相电量的标幺值的关系？相电量标幺值与线电量标幺值的关系？幅值的基准值如何选取？幅值标幺值与有效值标幺值的关系？三、如何进行标幺值的换算？原因：基准值不同原理：有名值不变步骤：（1）原标幺值原基准值有名值（2）新标幺值有名值/新基准值原标幺值（原基准值/新基准值）发电机：已知额定电压和容量之下的电抗标幺值，需要换算到系统基准之下的标幺值ZN XX*(

16、 B )*( N )ZBU 2/ S XNN *( N )U 2/ SBB2 U S X N B *( N )USB N?如果电压相等，则怎么样变压器：已知额定电压和容量以及短路电压百分比，需要换算到系统基准之下的标幺值U (%) XT100%SZN US (%) UXT *( N )S*100%即短路电压百分比实际上就是电抗标幺值，故类似于发电机2 S U UX N B T *( B )S * UB SN四、复杂网络中标幺值如何计算？【例】（双回）原理：有名值转换为标幺值标幺值计算有名值：变压器变比（一）准确计算法归一法选定某段作为基本段（如），一般选择中间段各参数均向基本段归算有名值：E

17、k ,I / k , Z k 2 ,S ?选择基本段的基准值计算标幺值发电机电抗2 U U 2U 2T 1() GN X1* X1*( N )/ B 2 SGN UT 1()SB 121210.52121 0.26 30 (10.5 )/ 100 2 0.26 100 0.8730发电机电势E 11 121 /121*10.5 1.05变压器T-1 121 2 10.5 121210.52 100 10.5 / 100X 2*31.5 0.105 100 0.3331.5输电线路 1212 0 .8 80 / X3*100 0 .44 变压器T-2 12 12110 210 .5100 X/

18、4* 1 51 00 0 .5 8电抗器 110 2 1212561003 0.36.6X 5*/ 100 1.09电缆线 110 2 1212 0.08 2.5 X 6*/ 100 6.6 0.38（二）准确计算法扩散式将基本段的基准电压，经变压器变比折算得到各段的电压基准值： 121 10.5 10.5(KV )UB1121 121 6.6 7.26(KV )UB3110？基准功率是否变化按此各段基准电流（及阻抗）：1005 .5I5 K(A)B1 310100 0. I484 KA ()B 2 1213100 7. 26I95 KA()B3 37.在各段将额定值下的值转换为基准值下的标幺

19、值：10.52 0.26 1003030 0.26 0.87X10.521*100X 0.105 100 0.33X 0.223*2*31.5 0.58X 4*6 7.95 1.09X 0.055*7.260.3 0.08 2.5 0.38X 7.2626*10011E 1.05*10.5（三）近似计算法准确算法计算量大，对复杂网络会出现主要是变压器变比，与两侧额定电压之比可能不一样主要计算是电抗的标幺值近似1：取基本段的电压基准值均为其平均额定电压值 115 (kV )eg.UB 2电网额定电压361035110220330500平均额定电压3.156.310.537115230345525 近似2：变压器变比取平均额定电压之比采用扩散式方法，则有U Bi U avi近似3：取各段额定电压均为其平均额定 UU电压值Ni avi则 U2aviX i*( N )SB SNiXX Ui*i*( N )2aviSNi