1 电力系统概述和基本概念.ppt

1、课程位置,电气工程专业的专业基础课程 应用原来学过的基础课程，如电路、电机学 等。 是进一步学习各门单独领域专业课程的基础，如：高电压技术、电器、发电厂电气部分和继电保护等。,承上 启下,参考书籍,电力系统分析(第三版),于永源，中国电力出版社 电力系统稳态分析，陈珩，中国电力出版社 电力系统暂态分析，李光琦，中国电力出版社 电力系统分析，夏道止，中国电力出版社,第1章 电力系统概述和基本概念,电力系统概述组成,通常将生产、输送、分配、使用电能的设备，以及测量、继电保护、控制装置乃至能量管理系统所组成的统一整体，称为电力系统。,火电机组（煤、石油、燃气、秸秆、垃圾、沼气） 核电机组 水电机组

2、风电机组风电场 抽水蓄能电站 光伏发电 燃料电池发电 潮汐、波浪、盐差发电,生产发电机,发电结构发展趋势：可再生化、绿色化 发电形式多样化,70%以上,根 据 一 次 能 源 不 同,火电厂外景,火电机组基本生产过程,水电厂外景示意图,水电机组发电原理,核电厂外景图,核电机组发电原理（压水堆）,反应堆,风电场外景图达坂城风电场,风电机组发电原理,叶片,发电机,齿轮箱,其他,光伏发电,波浪发电示意图,变压器 输电线路 母线 开关设备，保护设备 ,输送、分配,低压三相变压器,低压端子,高压端子,三相,三相四线,高压三相变压器,低压端子,高压端子,三相,输电线路,高压输电线路,三相,低压输电线路,母

3、线,主要作用：汇集和分配电能。 发电机或线路在与变压器连接时，往往先连接到母线上，再由母线连接到变压器上。,三种不同颜色表示ABC三相,其他一次设备,电动机 电解炉、日光灯 荧光灯 ,使用负荷,发电设备：发电机； 输、配电设备：变压器、输电线路等； 用电设备：电动机、电灯等。 测量设备：电流表、电压表； 保护设备：继电保护装置； 控制设备：远动操作装置； 能量管理系统。,一次设备,二次设备,电力系统组成,小结电力系统组成,（1）电力系统的基本参量衡量规模和大小 总装机容量：所有发电机组额定容量之和， （MW，GW） 年发电量：所有发电机组全年实际发出电能之和， MWh,GWh,TWh。 最大负

4、荷：规定时间内，系统出现的最大用电功率， （MW，GW）。 额定频率：交流电力系统额定频率，我国为50HZ，国 外有60HZ。 最高电压等级：系统中最高电压等级线路的额定电压 （kV）,电力系统概述描述,（2）电气接线图描述设备的电气连接关系,单线图,因三相对称,电力系统的基本参量（衡量规模和大小）,电力系统的电气接线图,优点： 反映了电力系统各元件之间的电气关系 缺点： 难以反映各发电厂、变电所、电力线路之间的相对位置。 措施： 阅读电气接线图时，参阅地理接线图。,电气接线图,（3）地理接线图设备的地理位置关系,电厂,变电站,线路,无备用结线,有备用结线,a）放射式 b）干线式 c）链式 d

5、）环式 e）两端供电网络,电气接线分类（补充）,电力系统概述运行特点,与国民经济关系密切 电能不能大量储存 发-输-用瞬时完成（电能传输速度）、暂态过程迅速 电能质量要求严格（频率、电压、波形）,电力系统概述运行要求,安全 优质 经济 保证系统运行的安全性和可靠性（二者不同） 安全第一 保证良好的电能质量 电压5%UN，频率0.2Hz，波形畸变率 保证运行经济性 保证安全的前提下，优化运行 环保（减少二氧化碳和污染物的排放）,2003.8.14 美加大停电,电网结构,电力系统概述我国电力系统概况,装机容量,2009年已超9亿千瓦，NO.2,电源结构,电压等级,目前采用的电压等级有： 交流：10

6、00KV（特高压）、500KV（超高压）、220KV、110KV、35KV、10KV。 直流：800KV（特高压）、 500KV,未来规划,“一特四大”全国范围内资源配置 特高压 大水电 大核电 大火电（13个亿吨级煤电基地，大容量 高效率机组） 大可再生能源(8个千万千万级风电基地) “智能电网”电网智能化 “电力市场”采用市场的方式配置资源,八大风电基地,我国能源资源分布图,能源布局,华北,南方,东北,西藏,台 湾,西北,陕北煤电,陕北,石家庄,北京东,华中,280,460,340,100,豫北,徐州,淮南煤电,徐州煤电,南京,330,320,170,无锡,南阳,300,170,265,1

7、50,上海,华东,浙北,皖南,220,440,长沙,荆州,恩施,乐山,360,川西水电,蒙西煤电I,武汉,220,270,重庆,300,晋城电厂一二期,三峡地下电站,晋东南,360,蒙西,蒙西煤电III,450,西宁,拉西瓦,官亭,白银,银川东,兰州东,宜宾,哈密煤电,安西,张掖,永登,“十二五”初特高压电网初步方案,呼盟煤电,溪洛渡 向家坝,330,平凉,乾县,绿色智能 电力系统（低碳无碳）,电力系统概述小结,什么是电力系统？都有哪些组成部分？ 怎么描述一个电力系统？ 电力系统运行有哪些特点？ 电力系统运行的基本要求是什么？ 我国电力系统的简单了解。,（1）定义： 所谓电压等级，指国家标准规

8、定的一定数量的标准电压。 这些标准电压，本质上是电力线路的额定电压。 （注意：不是设备的额定电压）。,基本概念电压等级,（2）电压等级的设定依据,输电线路的经济性 输电功率S一定的情况下，电压越高，可选用的导线截面积越小，但对杆塔、变压器、断路器等的绝缘投资越大。因此，对一定的输电功率S和输电距离，总有一个最合适的输电线路电压。 设备制造的系列性和规范性 不能确定太多的电压等级，因此需规定一定数量的电压等级。,（3）我国电力系统中的电压等级,(4)设备的额定电压,用电设备额定电压 与电力线路额定电压相等； 发电机额定电压 电压等级的1.05倍； 变压器额定电压 一次侧：若连线路，电压等级的1.

9、0倍； 若连发电机，为电压等级的1.05倍； 二次侧：不直接与用电设备连接：电压等级的1.1倍； 直接与用电设备连接： 电压等级的1.05倍。,用电设备和线路电压要求,要求：用电设备电压偏差允许范围为5%； 条件：输电时，沿线路的电压降落一般为10%； 结果：要求输电时，线路首端电压为额定值的105% 目的：使空载时，末端电压不超过额定电压的105%， 满载时，末端电压不低于额定电压的95%。,满足5%电压偏差要求,发电机额定电压设定依据,发电机往往接于线路始端，因此，额定电压为线路额定电压的1.05倍。,满足5%电压偏差要求,1.05倍线路额定电压,变压器额定电压的设定依据,一次绕组侧：接电

10、源，此时变压器相当于用电设备，因此变压器一次绕组额定电压与线路额定电压相同；,1.0倍线路额定电压,变压器额定电压的设定依据,二次绕组侧：向负荷供电，相当于电源，接于线路首端，因此，二次绕组额定电压应较线路额定电压高5%。 但由于变压器满载时，内部电压降落约5% ，因此：I. 若变压器二次侧不直接接用电设备，则变压器二次侧额定电压较电力线路额定电压高10%。（注意，变压器额定电压是指空载额定电压） II.若变压器二次侧直接接用电设备，则二次绕组额定电压为额定电压的1.05倍，以使得轻载时，用电设备的额定电压不超过1.05倍额定电压。,满足5%电压偏差要求,1.05倍线路额定电压,1.0倍线路额

11、定电压,二次侧额定电压提高10%,例题，试根据变压器变比，判断变压器是升压变压器还是降压器 10.5/242 接于发电机端口的升压变压器 11/220 接于线路末端的降压变压器 10.5/220 接于线路末端的降压变压器，且线路末 端直接接有用电设备,变压器一次侧电压为线路额定电压， 可据此判断一次侧和二次侧电压,基本概念负荷,（1）负荷的定义 用电设备所消耗的功率。 （2）负荷的分类 范围划分： 综合用电负荷：工业、农业、交通、市政生活等 各方面消耗的功率之和； 供电负荷：综合用电负荷+电网损耗，指发电机传 送到电网中的功率； 发电负荷：供电负荷+厂用电，指发电机发出的功 率。,物理性能划分

12、：有功负荷 无功负荷 供电可靠性划分 一级负荷：重要负荷，断电将导致人身事故、设备损 坏、产品报废，给国民经济带来重大损 失，市政生活带来巨大混乱。如医院。 二级负荷：较重要负荷，断电将造成生产部门造成大 量减产、窝工。如大型工厂。 三级负荷：除一级、二级负荷之外的负荷。如农电。,（3）负荷曲线描述负荷的规律性,定义 指某一段时间内负荷随时间变化的规律的曲线。 常用负荷曲线 日有功负荷曲线,东北电网某日日发电负荷曲线,作用：安排调度计划,定义 指某一段时间内负荷随时间变化的规律的曲线。 常用负荷曲线 日有功负荷曲线,用电负荷曲线,有功功率年最大负荷曲线 表示一年内每月最大有功功率负荷变化的曲线。,作用：电源规划、检修,年最大负荷利用小时数,有功年持续负荷曲线 由一年中系统负荷按期数值大小及其持续时间由大到小排量而成。,作用：为电网和电源规划提供依据,面积即为 全年耗电量,基本概念中性点接地方式,（1）中性点定义 指星形接线的变压器或发电机的中性点。 （2）中性点接地方式 中性点与大地之间的电气连接方式。 （3）接地方式的重要性 中性点接地方式关系到绝缘水平，供电可靠 性，通信干扰，接地保护方式、电压等级、 系统稳定等诸多问题。,（3）中性点接地方式,中性点直接接地 中性点不接地