电力系统1.ppt

1、电力系统分析理论,教材：电力系统分析理论 刘天琪 邱晓燕 编著 科学出版社 参考书： 1、何仰赞等.电力系统分析（上、下）,华中科 技大学出版社 2、夏道止.电力系统分析,中国电力出版社,电力系统分析理论,1.目的：掌握电力系统分析计算的原理和方法,电气专业的有效证件,全国注册电气工程师一）凡中华人民共和国公民，遵守国家法律、法规，恪守职业道德，并具备相应专业教育和职业实践条件者，均可申请参加注册电气工程师执业资格考试。二）考试分为基础考试和专业考试。参加基础考试合格并按规定完成职业实践年限者，方能报名参加专业考试。三）符合报考条件第（一）条规定的要求，并具备下列条件之一者，可申请参加基础考试

2、：1、取得本专业或相近专业大学本科及以上学历或学位。 2、取得本专业或相近专业大学专科学历，累计从事电气专业工程设计工作满1年。 3、取得其他工科专业大学本科及以上学历或学位，累计从事电气专业工程设计工作满1年。,（四）基础考试合格，并具备以下条件之一者，可申请参加专业考试： 1、取得本专业博士学位后，累计从事电气专业工程设计工作满2年；或取得相近专业博士学位后，累计从事电气专业工程设计工作满3年。 2、取得本专业硕士学位后，累计从事电气专业工程设计工作满3年；或取得相近专业硕士学位后，累计从事电气专业工程设计工作满4年。 3、取得含本专业在内的双学士学位或本专业研究生班毕业后，累计从事电气专

3、业工程设计工作满4年；或取得相近专业双学士学位或研究生 班毕业后，累计从事电气专业工程设计工作满5年。 4、取得通过本专业教育评估的大学本科学历或学位后，累计从事电气专业工程设计工作满4年；或取得未通过本专业教育评估的大学本科学历或学位后，累计从事电气专业工程设计工作满5年；或取得相近专业大学本科学历或学位后，累计从事电气专业工程设计工作满6年。 5、取得本专业大学专科学历后，累计从事电气专业工程设计工作满6年；或取得相近专业大学专科学历后，累计从事电气专业工程设计工作满7年。 6、取得其他工科专业大学本科及以上学历或学位后，累计从事电气专业工程设计工作满8年。,注册电气工程师基础考试大纲 一

4、、高等数学 概率与数理统计 线性代数 二、普通物理三、普通化学四、理论力学五、材料力学六、流体力学 七、计算机应用基础 八、电工电子技术九、工程经济十、电路与电磁场十一、模拟电子技术十二、数字电子技术 十三、电气工程基础,上午段：高等数学 24题 流体力学 12题普通物理 12题 计算机应用基础 10题普通化学 12题 电工电子技术 12题理论力学 13题 工程经济 10题材料力学 15题合计120题，每题1分。考试时间为4小时。下午段：电路与电磁场 18题模拟电子技术和数字电子技术 12题电气工程基础 30题合计60题，每题2分。考试时间为4小时。上、下午总计180题，满分为240分。考试时

5、间总计为8小时,210KV及以下变电所设计规范GB50053； 335-110KV变电所设计规范GB50059； 4低压配电设计规范GB50054； 5并联电容器装置设计规范GB50227； 63KV-110KV高压配电装置GB50060； 7通用用电设备配电设计规范GB50055； 8高压输变电设备的绝缘配合GB311.1； 9建筑物防雷设计规范GB50057； 10电力装置的电测量仪表装置设计规范GBJ63； 11电力装置的继电保护和自动装置设计规范GB50062； 12电力工程电缆设计规范GB50217； 13交流电气装置的过电压保护和绝缘配合DLT660； 14交流电气装置的接地DLT

6、661； 15电力设施抗震设计规范CB50260； 16爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范GB50058； 17火力发电厂与变电所设计防火规范GB50229； 18建筑设计防火规范GBJl6； 19严酷条件下户外场所电气设施GB9089.1.2； 20系统接地的型式及安全技术要求GB14050； 21漏电保护器安装和运行GB13955； 22民用建筑电气设计规范JGJT16； 23电子计算机机房设计规范GB50174； 24城市电力规划规范GB50293； 25电流通过人体的效应GBT138701(第一部分：常用部分)； 26电流通过人体的效应GBT138702(第二部分：特殊情况)； 27电

7、工电子设备防触电保护分类GBT12501； 28电工电子设备按防电击保护的分类GBl25012(第二部分：对电击防护要求的导则)； 29建筑物电气装置GBl68951(第1部分：范围、目的和基本原则)； 30建筑物电气装置电击防护GBl4861.1; 31建筑物电气装置GBl68952(第4部分 安全防护 第42章：热效应保护)； 32建筑物电气装置GBl68955(第4部分：安全防护 第43章：过电流保护)；,33建筑物电气装置GBl68956(第5部分：电气设备的选择和安装 第52章：布线系统)； 34建筑物电气装置GB168954(第5部分：电气设备的选择和安装 第53章：开关设备和控制

8、设备)； 35建筑物电气装置GB168953(第5部分：电气设备的选择和安装 第54章：接地配置和保护导体)； 36建筑物电气装置GBl68958(第7部分：特殊装置或场所的要求 第706节：狭窄的可导电场所)； 37建筑物电气装置GBT168959(第707节：数据处理设备用电气装置的接地要求)； 38建筑物电气装置的电压区段GBT18379； 39用电安全导则GBT13869； 40石油化工企业设计防火规范GB50160； 41防止静电事故通用导则GBl6158； 42工业企业照明设计标准GB50034； 43民用建筑照明设计标准GBJ133； 44三相交流系统短路电流计算GBT15544

9、； 45建筑物电气装置GBT1689510(第4部分：安全防护第45章：欠电压保护)； 46建筑物电气装置GBT1689511(第446节：低压电气装置对高压接地系统接地故障的保护)； 47建筑物电气装置GBT1689516(第443节：大气过电压或操作过电压的保护)； 48城市道路照明设计标准CJJ45； 49电能质量 公用电网谐波GBT14549； 50高层民用建筑设计防火规范GB50045； 51智能建筑设计标准CBT50314； 52建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范GBT50311； 53火灾自动报警系统设计规范GB50116； 54电子计算机机房设计规范GB50174；（与23重

10、复） 55人民防空地下室设计规范CB50038； 56民用建筑照明设计标准GBJ133；（与43重复） 57工业企业照明设计标准GB50034；（与42重复） 58有线电视系统工程技术规范GB50200； 59中小学建筑设计规范GBJ99； 60民用闭路监视电视系统工程技术规范GB50198； 61住宅设计规范GB50096。,电气专业的软件CAD、美国ETAP 参见网易电气、筑龙网,第一章 电力系统的基本概念,电力系统的组成 对电力系统运行的基本要求 电力系统的负荷和负荷曲线 电力系统的额定电压、电力输送中电压与输送容量的关系 电力传输的接线方式,电 力 系 统 发电 输送- 分配 用户 发

11、电机 变压器-输电线路 用电设备 电网,四大主件,变电所及其连接线路,电力系统的组成 （1）电力系统：生产、输送、分配与消费电能的系 统。包括：发电机、电力网和用电设备组成。 （2）电力网：电力系统中输送与分配电能的部分。 （3）动力系统：动力部分与电力系统组成的整体。,1-1 电力系统及其发展,1电力系统的发展简史 2我国的电力系统,电力工业发展概况,我国交流电力网和电气设备的额定电压,1. 高压输电的发展历程（2）,（2）特高压（1000kV以上）输电的出现与展望 习惯上，1100kV为高压， 1001000kV为超高压， 1000kV以上为特高压。 20世纪60年代国际上开始特高压输电的

12、研究 1985年苏联1228km的1150kV,但至今运行于500kV 20世纪90年代日本300km的1000kV，但至今运行于500kV 目前国际上实际投运的最高电压等级750kV(加、美、俄、巴西、南非等国） 我国西北建设750kV,电压为100 V以上、1000 V以下，如127 V、 220 V、380 V、600 V等，主要用作低压动力电源和照明电源。,我国电压分类及高低电压的划分,分 类,电压为100 V及以下，如12 V、24 V、36 V等， 主要用于安全照明、潮湿工地建筑内部的 局部照明及小容量负荷。交流50V以下安全电压,2类,1类,3类,电压为1 kV以上， 有6 kV

13、、10 kV、35 kV、110 kV、220 kV、330 kV、 500 kV、750 kV等，主要用于高压用电设备、发电及输电设。,在电力系统中，通常把1 kV以下的电压称为低压，1 kV以上的电压称为高压，220 kV以上的电压称为超高压，1000 kV以上的电压称为特高压。三相电力设备的额定电压不作特别说明时均指线电压。,说明,1.高压输电的发展历程（3）,（3）直流输电、紧凑型输电和灵活交流输电 直流输电在远距离输电中具有优越性，我国已有多条500kV输电线路。,1）交流输电与同功率的直流输电相比造价低廉，直流输电技术难度大，直流交流变换设备制造困难 2）交流不能做太远距离输电，直

14、流可以，并且直流输电无需无功补偿 交流输电线路中,除了有导线的电阻损耗外还有交流感抗的损耗.为了解决交流输电电阻的损耗,采用高压和超高压输电来减小电流来减小损耗.但是交流电感损耗不能减小 3）直流输电发生故障的损失比交流输电小,直流输电与 交流输电的比较,相信不远的将来直流输电会取代交流输电.,截至目前，中国直流输电线路总长度达7085公里，输送容量达1856万千瓦，线路总长度和输送容量均居世界第一。 到2020年，中国将建成15个特高压直流输电工程，并成为世界上拥有直流输电工程最多、输送线路最长、容量最大的国家,1.高压输电的发展历程（4）,高自然功率的紧凑型输电线路（俄罗斯、巴西），我国5

15、00kV紧凑型输电线路北京昌平到房山。 灵活输电又称柔性输电可以跟灵活的调节电网功率，国外已有较广泛应用。 其他：超导输电、低温输电、多相输电。,装机容量是指该系统实际安装的发电机组额定有功功率 15万千瓦的发电机组。每台每小时的发电量为15万千瓦,2.中国电力工业的现状与展望,(4)缺电问题与城乡电网改造（第二次课开始） 1970年以来出现缺电问题 1998年低用电水平下的电力平衡。 电力工业跟不上国民经济的发展速度是造成缺电的重要原因,2.中国电力工业的现状与展望,我国人均电力消费极低，中国电力工业有很大的发展空间 （5）中国电力工业展望 “十五”期间，GDP年增长率78，电力增长率将达6

16、以上。 2010年，25000亿kW.h,2.中国电力工业的现状与展望,2015年，30000亿kW.h 2020年， 36000亿kW.h 高压远距离输电是我国面临的主要问题（水电、火电），必须出现新的电压等级。 电能质量问题是我国电力发展必须面临的又一个问题。,1. 电力系统的运行特点 电能不能大量的存贮 电力系统的暂态过程非常短促 与各行业和人民生活密切相关 2. 对电力系统运行的基本要求 提供充足的电能 保证安全可靠的供电 保证良好的电能质量 良好的经济性 环保问题,1-5 对电力系统运行的基本要求,1-2 电力系统的负荷和负荷曲线,一电力系统的负荷 (第三次课开始) 1、负荷：系统中

17、所有电力用户的用电设备所消耗的电功率总和。也称电力系统的综合用电负荷。是所有用户的负荷总加。 2、负荷分类（按负荷性质分类）：工业、农业、交通运输业、商业、生活等。 3、电力系统的供电负荷：综合用电负荷加上电力网的功率损耗。 4、电力系统的发电负荷：供电负荷加上发电厂厂用电消耗的功率。,1-2 电力系统的负荷和负荷曲线,二负荷曲线：用曲线描述某一时间段内负荷随时间变化的规律 1. 日负荷曲线 一天的总耗电量 日平均负荷,负荷率km 最小负荷系数,(a） 钢铁工业负荷； (b) 食品工业负荷； (c) 农村加工负荷； (d) 市政生活负荷,2. 年最大负荷曲线：描述一年内每月（或每日）最大有功功

18、率负荷变化的情况 3. 年持续负荷曲线：按一年中系统负荷的数值大小及其持续小时数顺序排列绘制而成,全年耗电量,最大负荷利用小时数 Tmax,年最大负荷曲线,A=PmaxTmax,表1-2 各类用户的年最大负荷利用小时数,1-3 电力系统的额定电压和额定频率,1. 额定电压和额定频率(50HZ) 2. 标准额定电压 3. 电气设备的额定电压(发电机,变压器,线路) 4. 电力输送中电压与输送容量的关系,额定电压和额定频率：当设备在该电压和频率下运行具有最好的技术性能和经济效果。 系统与用电设备的额定电压（表13） 电力网中的电压分布。 额定频率：50Hz。,系统的额定电压,电气设备的额定电压,1

19、. 线路:等于系统的额定电压 2. 发电机：规定比系统的额定电压高5%,3. 变压器 一次侧：相当于用电设备，其额定电压与系统相同；与发电机直接相连时，则与发电机相同 二次侧：相当于电源，其额定电压应比系统高5%，考虑变压器内部的电压损耗（5%），实际应定为比线路高10%。,用线电压表示的抽头额定电压,220kV,升压变压器,降压变压器,？,各级电压架空线路的输送能力,典型例题 : ( 1)确定各设备额定电压;(2)若T1工作于+2.5%抽头, T2工作于主抽头,T3工作于-5%抽头,求个变压器变比.,10.5kV,10.5kV,121kV,38.5kV,110kV,11kV,35kV,1-4

20、 电力系统的接线方式,一.电力系统的电气连接方式,无备用,图1-9 无备用接线方式 （a）放射式 （b）干线式样 （c） 链式,有备用,图1-10 有备用接线方式 （a） 放射式样 （b） 干线式 （c） 链式 （d） 环式 （e） 两端供电网络,二三相电力系统中性点运行方式,发电机定子绕组Y联结的中性点： 一种是不接地 另一种是为了防护定子绕组过电压而采用经过避雷器接地。避雷器内部有气隙，所以正常运行和不接地一样。 变压器Y接法线圈的中性点： 不接地，1035kV系统多属这类情况。 经过一个线性电抗线圈，即消弧线圈接地，1063kV系统有这种方式。 直接接地，110kV及以上电压系统和380220V三相四线低压系统都属这类