电力系统分析基础(第一章)n.pdf

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1、1North China Electric Power University电力工程系电力工程系Department of Electrical Engineering电力系统分析基础电力系统分析基础Power System Analysis Basis（一）（一）任 建 文课程内容简介一.教师自我介绍二.课程介绍给出一个课程及电力系统全貌三.讲课方式四.参考书课程介绍1.电力专业类专业课程介绍-传统上的课程划分，为选课提供参考电力系统稳态分析电力系统稳态分析正常的、相对静止的运行状态电力系统暂态分析电力系统暂态分析从一种运行状态向另一种运行状态的过渡过程课程介绍电力系统稳态分析电力系统的基本

2、知识和等值网络电力系统正常运行状况的分析和计算电力系统有功功率电力系统稳态分析电力系统的基本知识和等值网络电力系统正常运行状况的分析和计算电力系统有功功率频率、无功功率频率、无功功率电压的控制与调整电压的控制与调整课程介绍电力系统暂态分析波过程电力系统暂态分析波过程操作或雷击产生的过电压操作或雷击产生的过电压(过程最短)高压课程主讲过程最短)高压课程主讲电磁暂态过程电磁暂态过程与短路及励磁有关与短路及励磁有关(过程较长)过程较长)机电暂态过程机电暂态过程与动力系统有关与动力系统有关(过程最长)涉及电压、电流电力系统故障分析 主讲涉及功率、功角过程最长)涉及电压、电流电力系统故障分析 主讲涉及功

3、率、功角导致系统振荡、稳定性破坏、异步运行导致系统振荡、稳定性破坏、异步运行短路计算对称分量法及序网概念不对称故障的分析与计算静稳暂稳短路计算对称分量法及序网概念不对称故障的分析与计算静稳暂稳课程介绍发电厂电气部分电气主接线发电厂电气部分电气主接线卖电的网络卖电的网络电器的原理与选择电器的原理与选择卖电的工具控制与信号卖电的工具控制与信号二次系统二次系统配电装置配电装置电器的组合及布置电器的组合及布置高压断路器运行同步发电机的运行变压器的运行高压断路器运行同步发电机的运行变压器的运行2课程介绍电力系统继电保护原理电流保护距离保护高频保护自动重合闸变压器保护发电机保护母线保护电力系统继电保护原理

4、电流保护距离保护高频保护自动重合闸变压器保护发电机保护母线保护课程介绍2.电力工程非电力类专业选修课程，了解电力系统的入门课程，深度不够、面面俱到非电力类专业选修课程，了解电力系统的入门课程，深度不够、面面俱到稳态分析故障计算一、二次系统稳定性防雷综合性基础性稳态分析故障计算一、二次系统稳定性防雷综合性基础性50学时五门电专业课程三掌握学时五门电专业课程三掌握基本知识基本计算基本原理二目的基本知识基本计算基本原理二目的一般性认识业务技术管理一般性认识业务技术管理课程介绍主要学习电力系统的基本知识，分七章介绍电力系统的组成主要学习电力系统的基本知识，分七章介绍电力系统的组成发、输、变、配发、输、

5、变、配短路电流分析与计算短路电流分析与计算故障分析，三相短路概念故障分析，三相短路概念电气参数及等值电路电气参数及等值电路物理元件的数学模型物理元件的数学模型稳态分析与计算稳态分析与计算功率流动、潮流计算、有功调整、无功调整功率流动、潮流计算、有功调整、无功调整发电厂和变电所一次系统发电厂和变电所一次系统接线方式，电气设备接线方式，电气设备发电厂和变电所二次系统发电厂和变电所二次系统继电保护，电网监护继电保护，电网监护电力系统运行稳定性电力系统运行稳定性静稳、暂态稳定静稳、暂态稳定课程介绍3.电力系统分析基础-今年改革后的电力系的平台课程主要学习电力系统稳态和短路分析知识电力系统的基本概念主要

6、学习电力系统稳态和短路分析知识电力系统的基本概念发、输、变、配。发、输、变、配。8学时学时电力网元件参数及等值电路电力网元件参数及等值电路物理元件的数学模型物理元件的数学模型8学时学时简单电力网稳态分析与计算简单电力网稳态分析与计算功率流动、手工潮流计算功率流动、手工潮流计算 8学时学时课程介绍电力系统潮流的计算机算法电力系统潮流的计算机算法 潮流计算的基本原理、数学模型、求解方法和计算程序框图。潮流计算的基本原理、数学模型、求解方法和计算程序框图。8学时学时有功最优分配及频率控制有功最优分配及频率控制如何保证低损耗、高回收如何保证低损耗、高回收6学时学时无功功率及电压调整无功功率及电压调整如

7、何使无功合理分布使电压损耗最小如何使无功合理分布使电压损耗最小6学时学时短路电流分析与计算短路电流分析与计算三相短路及不对称故障计算三相短路及不对称故障计算20学时学时讲课方式1、侧重基础、侧重基础2、物理概念与数学模型相结合、物理概念与数学模型相结合3、补充新概念及专业领域研究成果和方向、补充新概念及专业领域研究成果和方向4、辅助教学手段，录像、模型、图片、辅助教学手段，录像、模型、图片5、以讲为主，自学为辅、以讲为主，自学为辅6、听课自由，前提是有自学能力、听课自由，前提是有自学能力7、欢迎讨论、提意见、欢迎讨论、提意见8、板书乱、发音不准希望谅解、板书乱、发音不准希望谅解9、考试不会难为

8、同学们，不要求死记硬背、考试不会难为同学们，不要求死记硬背3参考资料1、电力系统分析基础李庚银、栗然、杨淑英，机械工业出版、电力系统分析基础李庚银、栗然、杨淑英，机械工业出版2、电力系统分析复习指导与习题精解杨淑英中国电力出版社、电力系统分析复习指导与习题精解杨淑英中国电力出版社5、电力系统自动化、电网技术等杂志、电力系统自动化、电网技术等杂志3、电力系统稳态分析（第二版）东南大学，陈珩，水利电力出版社、电力系统稳态分析（第二版）东南大学，陈珩，水利电力出版社4、电力系统暂态分析（第二版）西安交通大学，李光琦，水利电力出版社、电力系统暂态分析（第二版）西安交通大学，李光琦，水利电力出版社第一章

9、 电力系统的基本概念1.电力系统的概念和组成2.电能变换和电源构成3.电力系统的负荷4.电力系统运行的特点及要求5.电力系统的电压等级6.电力系统的接线及中性点接地第一节第一节 电力系统的概念和组成电力系统由发、输、变、配组成（生产、输送、分配、消费电力系统由发、输、变、配组成（生产、输送、分配、消费）第一节第一节 电力系统的概念和组成发电用电发电用电输电输电变电变电配电配电第一节第一节 电力系统的概念和组成电力系统由发、输、变、配组成（生产、输送、分配、消费电力系统由发、输、变、配组成（生产、输送、分配、消费）第一节第一节 电力系统的概念和组成从调度、管理、控制的角度看从调度、管理、控制的角

10、度看4第一节第一节 电力系统的概念和组成第一节第一节 电力系统的概念和组成第一节第一节 电力系统的概念和组成从发电到用户的供电过程第一节第一节 电力系统的概念和组成第一节第一节 电力系统的概念和组成第一节第一节 电力系统的概念和组成厂网分家前电网组成厂网分家前电网组成5第一节第一节 电力系统的概念和组成厂网分家前电网情况厂网分家前电网情况第一节第一节 电力系统的概念和组成重新组合后的大区电网图重新组合后的大区电网图第一节第一节 电力系统的概念和组成?目前我国电网进入了大电网、大电厂、大机组、超高压输电、高度自动控制的新时代。截止2005年底装机总容量已过5亿千瓦，到今年底全国拥有的发电装机总容

11、量将接近6亿千瓦，继续居世界第二。目前我国电网进入了大电网、大电厂、大机组、超高压输电、高度自动控制的新时代。截止2005年底装机总容量已过5亿千瓦，到今年底全国拥有的发电装机总容量将接近6亿千瓦，继续居世界第二。?各电网中500KV（包括330KV）主网架逐步形成和壮大，220KV电网不断完善和扩充，750KV输电工程（青海官亭各电网中500KV（包括330KV）主网架逐步形成和壮大，220KV电网不断完善和扩充，750KV输电工程（青海官亭甘肃兰州东）已投入试运行，晋东南甘肃兰州东）已投入试运行，晋东南南阳南阳荆门1000千伏交流特高压试验示范工程已启动。荆门1000千伏交流特高压试验示范

12、工程已启动。?近十年1994近十年19942004年，装机由19990万kW增至44070万kW，连续10年平均每年新增发电容量2400万kW，预计今年新增7500万KW2004年，装机由19990万kW增至44070万kW，连续10年平均每年新增发电容量2400万kW，预计今年新增7500万KW?1990年我国第一条从葛洲坝水电站至上海南桥换流站的500KV直流输电线路实现双极运行，使华中和华东两大区电网实现非同期联网，三峡工程使我国一跃成为世界第一的直流输电国家。1990年我国第一条从葛洲坝水电站至上海南桥换流站的500KV直流输电线路实现双极运行，使华中和华东两大区电网实现非同期联网，三

13、峡工程使我国一跃成为世界第一的直流输电国家。第一节第一节 电力系统的概念和组成050100150200250300美美俄日中加德俄日中加德中国发电量和装机容量现居世界第二位中国发电量和装机容量现居世界第二位建国初期：发电量第25位装机容量第21位2002年：均已跃居第 2位建国初期：发电量第25位装机容量第21位2002年：均已跃居第 2位GW350第一节第一节 电力系统的概念和组成两家电网公司是国家电网公司、中国南方电网有限责任公司；家发电集团公司是中国华能集团公司、中国大唐集团公司、中国华电集团公司、中国国电集团公司和中国电力投资集团公司；家辅业集团公司是中国电力工程顾问集团公司、中国水电

14、工程顾问集团公司、中国水利水电建设集团公司和中国葛洲坝集团公司。两家电网公司是国家电网公司、中国南方电网有限责任公司；家发电集团公司是中国华能集团公司、中国大唐集团公司、中国华电集团公司、中国国电集团公司和中国电力投资集团公司；家辅业集团公司是中国电力工程顾问集团公司、中国水电工程顾问集团公司、中国水利水电建设集团公司和中国葛洲坝集团公司。电力体制改革方案：电力体制改革方案：1(电监会电监会)+2(电网公司电网公司)+5(发电集团发电集团)+4(辅业集团辅业集团)6第一节第一节 电力系统的概念和组成电网图电网图第一节第一节 电力系统的概念和组成兰虚筐内为输电网兰虚筐内为输电网红虚筐内为输电网红

15、虚筐内为输电网第一节第一节 电力系统的概念和组成电力系统为什么要互联并网运行呢？电力系统为什么要互联并网运行呢？1.采用高效率大容量机组减少备用容量2.合理利用动力资源水、火电互补3.提高供电可靠性系统越大，抗干扰能力越强4.提高运行的经济性装高效率大容量机组、合理利用动力资源、合理分配负荷、削峰填谷。2003年全国联网示意图年全国联网示意图华中Central 华中Central 华东East 华东East 华北North 华北North 东北Northeast东北Northeast川渝ChuanYu川渝ChuanYu福建Fujian福建Fujian南方South南方South西北Northw

16、est西北Northwest3000MW2500MW7200MW3000MW9000MW10000MW1800MW2000MWHydro Power BaseThermal BaseAC2005年全国电网互联示意图年全国电网互联示意图DC2005年全国电网互联示意图华北华北西北华中华中东北东北华东华东南方电网南方电网西藏葛沪直流葛沪直流(DC)姜家营高岭新乡邯东荆州惠州直流姜家营高岭新乡邯东荆州惠州直流(DC)背靠背直流背靠背直流龙政直流龙政直流(DC)三峡72010年全国电网互联示意图2010年全国电网互联示意图华北华北西北西北东北东北华东华东南方电网南方电网西藏从三峡到华东的三回直流德阳宝

17、鸡直流从三峡到华东的三回直流德阳宝鸡直流晋城阳城江苏晋城阳城江苏AC(or DC Link)灵宝背靠背直流灵宝背靠背直流荆州惠州 直流姜家营高岭交流荆州惠州 直流姜家营高岭交流新乡邯东背靠背直流华中新乡邯东背靠背直流华中三峡水电站三峡水电站西北西北华北华北马来西亚北方马来西亚北方5个州发生大停电事故，停电持续约个州发生大停电事故，停电持续约4个小时。马来西亚个小时。马来西亚2003.9.1马来西亚马来西亚停电停电724MW，影响，影响41万用户，万用户，50万乘客被困，停电万乘客被困，停电37分钟分钟1小时伦敦地铁小时伦敦地铁2003.8.28英国英国6,400MW的功率缺额，最后导致频率崩溃

18、，停电的功率缺额，最后导致频率崩溃，停电19小时。意大利小时。意大利2003.9.28意大利停电意大利停电1800MW，影响，影响500万人用电，停万人用电，停6.5小时瑞典丹麦小时瑞典丹麦2003.9.23瑞典丹麦瑞典丹麦损失负荷损失负荷61.8GW，停电，停电8州州1省省5000万人，停电面积万人，停电面积24000平方公里，最长停电平方公里，最长停电29小时，损失小时，损失300亿美元。北美东部网亿美元。北美东部网2003.8.14美国事故后果事故名称发生时间国家美国事故后果事故名称发生时间国家国外03年发生的大停电事故特大停电事故是现代社会的灾难国外03年发生的大停电事故特大停电事故是

19、现代社会的灾难美国发生的其它大停电事故美国发生的其它大停电事故系统解列成四个孤岛，事故影响9个州750万用户1996.8.10美国西部网大停电美国西部网大停电系统解列成五个孤岛，事故影响14个州200万用户1996.7.2美国西部网大停电美国西部网大停电系统解列成东西南北四个大岛，事故影响到14个州200万人的用电。1994.12.14美国西部网大停电美国西部网大停电停电时间达25h，停电引起贫民区纵火与抢劫，华尔街计算机停电，损失价值超过百万人小时。1977.7.13纽约大停电事故纽约大停电事故最长停电时间达13h，影响居民3000万人，直接经济损失达1亿美元。1965.11.9美国东北部大

20、停电美国东北部大停电后果时间事故名称后果时间事故名称美国电网为什么频发大停电事故美国电网为什么频发大停电事故美国电网自美国电网自1999年起已发生年起已发生130多起重大停电事故，和其电网的特点有关。多起重大停电事故，和其电网的特点有关。?由初期的自由竞争发展之后，国家60年代才介入，导致电压等级混乱，、电网结构强弱不一；由初期的自由竞争发展之后，国家60年代才介入，导致电压等级混乱，、电网结构强弱不一；?电力公司对联邦能源管理委员会FERC和NERC的规定和导则基本上处于自愿执行、而不是强制执行的状态；电力公司对联邦能源管理委员会FERC和NERC的规定和导则基本上处于自愿执行、而不是强制执

21、行的状态；?在危急状态下按规定和导则执行了切负荷措施的调度人员，反而可能在事故后受到责难或质询，甚至有被控告到法院；在危急状态下按规定和导则执行了切负荷措施的调度人员，反而可能在事故后受到责难或质询，甚至有被控告到法院；?电网结构老化，投入不足，对其开发研究的投资比宠物食品制造商的还少；电网结构老化，投入不足，对其开发研究的投资比宠物食品制造商的还少；?缺少有效应对紧急情况的方案设计；缺少有效应对紧急情况的方案设计；?分散安装，协调不足的安全自动化系统。分散安装，协调不足的安全自动化系统。第二节第二节 电能变换和电源构成一、电能变换一、电能变换第二节第二节 电能变换和电源构成二、电源构成及展望

22、二、电源构成及展望?火电火电70%、水电、水电20%、核电、核电10%?燃料电池、太阳光、太阳能（分散型）燃料电池、太阳光、太阳能（分散型）21世纪新能源世纪新能源?热核反应热核反应不使用放射性材料的核能，不使用放射性材料的核能，2030年后实用化年后实用化?2050年时，电力供应是现在的年时，电力供应是现在的23倍（倍（15000亿亿KW.h)核能约占核能约占54%，燃料电池等分散型电源和电力储存系统约占，燃料电池等分散型电源和电力储存系统约占15%20%8第二节第二节 电能变换和电源构成我国的能源结构极不合理我国的能源结构极不合理73.625.81.6073.625.81.60火电火电水电

23、水电核电核电其它其它6323.74.38.86323.74.38.8目前电源配置情况2020年电源配置情况目前电源配置情况2020年电源配置情况第二节第二节 电能变换和电源构成预计到2020年全国需要的发电量为4.3万亿kWh，相应的装机容量为9.5亿kW左右(下限8.5，上限10.5)预计到2020年全国需要的发电量为4.3万亿kWh，相应的装机容量为9.5亿kW左右(下限8.5，上限10.5)?煤电为6亿kW，占63%(电量3万亿kWh，占4.3万亿kWh的70%)煤电为6亿kW，占63%(电量3万亿kWh，占4.3万亿kWh的70%)?水电水电2亿亿kW，占，占21.1%(电量为电量为7

24、000亿亿kWh，占，占16%)；?抽水蓄能电站抽水蓄能电站2500万万KW，占，占2.6%；?核电核电4000万万kW，占，占4.2%(电量电量2600亿亿kWh，占，占6%)；?气电气电7000万万kW，占，占7.3%(电量电量3000亿亿kWh，占，占7%)；?新能源新能源1500万万kW，占，占1.5%(电量电量400亿亿kWh，占，占1%)；第二节第二节 电能变换和电源构成到到2020年全国达到年全国达到4.3万亿万亿kWh的电量，相当于全国人均占有电量约为的电量，相当于全国人均占有电量约为2900kWh(按预测按预测2020年全国人口数为年全国人口数为14.7亿人亿人)，这只比，这

25、只比2000年世界人均电量年世界人均电量2500kWh略高，相当于美国略高，相当于美国50年代初，英国年代初，英国60年代初的水平，且比西班牙年代初的水平，且比西班牙1982年人均占有电量年人均占有电量(3100kWh)还低。而西班牙的用电水平是作为我国电力水平国际比较的参照量之一。还低。而西班牙的用电水平是作为我国电力水平国际比较的参照量之一。?2006年我国发电装机达5.7亿千瓦2006年我国发电装机达5.7亿千瓦?2007年预计装机仍达7000万千瓦2007年预计装机仍达7000万千瓦?到2010年，接近8亿（每年发展5000万千瓦装机）。到2010年，接近8亿（每年发展5000万千瓦装

26、机）。第二节第二节 电能变换和电源构成二、电源构成及展望二、电源构成及展望第二节第二节 电能变换和电源构成三、火力发电火电发电燃料燃烧水蒸汽机械能发电三、火力发电火电发电燃料燃烧水蒸汽机械能发电火电厂凝汽式效率低（3740%）、容量大，坑口电厂热电厂效率高（6770%）、容量小，城市区第二节第二节 电能变换和电源构成三、火力发电三、火力发电9第二节第二节 电能变换和电源构成三、火力发电三、火力发电第二节第二节 电能变换和电源构成三、火力发电三、火力发电第二节第二节 电能变换和电源构成三、火力发电三、火力发电呼盟煤电基地2160锡盟煤电基地1200晋东南煤电基地 外送规模2000陕北煤电基地外送

27、规模1440宁夏灵武煤电基地 外送规模1320蒙西煤电基地外送规模3000我国部分煤电基地建设设想方案我国部分煤电基地建设设想方案第二节第二节 电能变换和电源构成四、水力发电水冲击水轮机旋转带动发电机发电四、水力发电水冲击水轮机旋转带动发电机发电水电厂堤坝式引水式：河床坡度较大时坝后式：单独筑坝，厂房在坝后（三门峡）河床式：厂房与坝一起（葛州坝）混合式：兼有堤坝式与引水式抽水蓄能水电厂第二节第二节 电能变换和电源构成四、水力发电四、水力发电10第二节第二节 电能变换和电源构成第二节第二节 电能变换和电源构成四、水力发电四、水力发电第二节第二节 电能变换和电源构成四、水力发电四、水力发电水资源蕴

28、藏量：6.8亿KW可利用量：3.78亿KW20世纪末，装机3.0亿KW，水电0.9亿KW三峡水位：200m流量：14300m3/s可装机：2500万kw计划装机：70*26=1820万kw，已投980第二节第二节 电能变换和电源构成三峡电站11第二节第二节 电能变换和电源构成三峡电站第二节第二节 电能变换和电源构成三峡电站第二节第二节 电能变换和电源构成总投资603.3亿元、总工期12年两个月、装机容量1260万千瓦的中国第二大水站总投资603.3亿元、总工期12年两个月、装机容量1260万千瓦的中国第二大水站溪洛渡水电站，已于今春正式开工长江上再建两个三峡工程的计划已经启动。将在长江上游金沙

29、江河段兴建溪洛渡、向家坝、乌东德、白鹤滩溪洛渡水电站，已于今春正式开工长江上再建两个三峡工程的计划已经启动。将在长江上游金沙江河段兴建溪洛渡、向家坝、乌东德、白鹤滩4座梯级电站。这座梯级电站。这4座电站的总装机容量达座电站的总装机容量达3850万千瓦，总装机容量和总发电量都超过两个三峡工程。已探明的最大水电站在雅鲁藏布的墨脱，可装机万千瓦，总装机容量和总发电量都超过两个三峡工程。已探明的最大水电站在雅鲁藏布的墨脱，可装机4380万万KW闽、浙赣1416湘西791闽、浙赣1416湘西791南盘江红水河1312乌 江867黄 河北干流609南盘江红水河1312乌 江867黄 河北干流609大渡河1

30、805雅砻江1940大渡河1805雅砻江1940金沙江4789金沙江4789长江上游2831长江上游2831澜沧江2137澜沧江2137黄河黄河黑?龙?江鸭绿江辽河第二?松花江河黄河黄河淮洪泽湖江长富春江闽江鄱阳湖赣江汉水清江洞庭湖资水沅水澧水乌江长江长江岷江大渡河雅砻江金沙江黄河黄河大通河青海湖洛河渭河南?江盘红水 河北江东江澜沧江怒江雅鲁藏布江通天河塔里木河车尔臣河孔雀河葛洲坝271。5隔河岩120三峡1768天生桥120天生桥132岩 滩120漫 湾125二 滩330龙羊峡128李家峡200刘家峡116白 山150滦河水电基地Hydropower bases水电基地Hydropower

31、bases东北1131东北1131黄河上游1415黄河上游1415第二节第二节 电能变换和电源构成五、核电厂五、核电厂核能用核蒸汽发生系统代替火电厂锅炉生产蒸汽系统用核蒸汽发生系统代替火电厂锅炉生产蒸汽系统裂变能裂变能：一定能量的中子撞击重金属元素的核（铀、钚）一定能量的中子撞击重金属元素的核（铀、钚）聚变能聚变能：不同轻元素的原子核进行聚合（氘、氚）不同轻元素的原子核进行聚合（氘、氚）反应堆热中子反应堆热中子反应堆：铀铀235为燃料，低中子撞击，目前采用快中子反应堆为燃料，低中子撞击，目前采用快中子反应堆：铀铀238、钚、钚239为燃料，高速、高能中子撞击，效率高为燃料，高速、高能中子撞击，

32、效率高100倍，个别国家使用倍，个别国家使用1kg铀235相当于2700t煤第二节第二节 电能变换和电源构成按减速剂分轻水堆（轻水堆（86%）压力堆（压力堆（PWR）：）：3/4沸水堆（沸水堆（BWR）重水堆气体冷却堆）重水堆气体冷却堆1951年第一座100KW核电站在美国现在全世界有441座，总装机3.5亿kw我国秦山（30+2*60+2*70），大亚湾（2*90万KW）12第二节第二节 电能变换和电源构成2004年7月前701万kw（9座），即将在浙江三门、广东阳江，江苏田湾各建200万kw，投资500亿人民币2020年我国装机达9.5亿kw,其中核电4000万kw未来15年计划修建40座

33、100万kw核电站核电投资大：1.11.65万元/kw；火电：4000元/kw建设周期：核电70个月；火电：30个月核电比火电寿命长30年第二节第二节 电能变换和电源构成五、核电厂五、核电厂第二节第二节 电能变换和电源构成五、核电厂五、核电厂第二节第二节 电能变换和电源构成五、核电厂五、核电厂第二节第二节 电能变换和电源构成六、新能源发电和电力储存六、新能源发电和电力储存第三节第三节 电力系统的负荷一、负荷类型一、负荷类型负荷负荷用电设备在某时刻从系统中取用的功率负荷类型用电设备在某时刻从系统中取用的功率负荷类型异步电动机同步电动机各类电炉整流设备电子仪器电灯负荷变化是随机的异步电动机同步电动

34、机各类电炉整流设备电子仪器电灯负荷变化是随机的规律性用负荷曲线表示规律性用负荷曲线表示13线性变化：描述日平均负荷变化规律周期变化：描述以线性变化：描述日平均负荷变化规律周期变化：描述以24h为周期的变化规律负荷的具体组成对负荷特性有决定性影响为周期的变化规律负荷的具体组成对负荷特性有决定性影响第三节第三节 电力系统的负荷二、负荷曲线负荷曲线及表示法二、负荷曲线负荷曲线及表示法日负荷曲线日负荷曲线安排电能生产计划的基础年负荷曲线安排电能生产计划的基础年负荷曲线安排检修计划、装机计划的依据安排检修计划、装机计划的依据第三节第三节 电力系统的负荷1、日负荷曲线日用电量：1、日负荷曲线日用电量：=2

35、40PdtW日平均负荷：日平均负荷：24/24/240=PdtWPav负荷率：负荷率：kp=pav/pmax第三节第三节 电力系统的负荷2、年负荷曲线年用电量：2、年负荷曲线年用电量：iniitPW=1Tmax=W/Pmax第四节第四节 电力系统运行的特点及要求一、运行特点一、运行特点?电能不能大量储存，发电、变电、输电和用电同时进行。电能不能大量储存，发电、变电、输电和用电同时进行。?过渡过程非常迅速（过渡过程非常迅速（30万万KM/S）?电力和国民经济各部门关系密切电力和国民经济各部门关系密切?电力系统电能质量要求高，对电压、频率、波形都有严格的国家标准。电力系统电能质量要求高，对电压、频

36、率、波形都有严格的国家标准。第四节第四节 电力系统运行的特点及要求二、运行要求二、运行要求?最大限度地满足用户的用电要求最大限度地满足用户的用电要求?保证供电的可靠性（保证供电的可靠性（3040倍，分类负荷）倍，分类负荷）?保证电能质量（电压、频率、波形）保证电能质量（电压、频率、波形）?提高电力系统的经济性提高电力系统的经济性14第五节第五节 电力系统的电压等级一、电力系统标称电压和最高电压标称电压一、电力系统标称电压和最高电压标称电压经济电压：经济电压：=cosUI3P电压高，损耗小绝缘水平高，投资大制定标准电压，以便实现互联最高电压：正常运行时，系统中出现的电压最高值二、电气设备的额定电

37、压和最高电压最高电压：考虑设备的绝缘性能确定的最高运行电压值额定电压：电气设备在此电压下长期工作，效率和寿命最好电压高，损耗小绝缘水平高，投资大制定标准电压，以便实现互联最高电压：正常运行时，系统中出现的电压最高值二、电气设备的额定电压和最高电压最高电压：考虑设备的绝缘性能确定的最高运行电压值额定电压：电气设备在此电压下长期工作，效率和寿命最好第五节第五节 电力系统的电压等级三、如何确定电气设备的额定电压三、如何确定电气设备的额定电压=电网额定电压升压变：=发电机额定电压同一标称电压下，不同电气的额定电压是不同的1、用电设备允许偏差=电网额定电压升压变：=发电机额定电压同一标称电压下，不同电气

38、的额定电压是不同的1、用电设备允许偏差%5 2、线路首末端允许偏差2、线路首末端允许偏差%101.05UN0.95UNU2U1UN3、发电机在首端：额定电压高出接入电网电压 5%4、变压器一次侧：用电设备降压变：=电网额定电压3、发电机在首端：额定电压高出接入电网电压 5%4、变压器一次侧：用电设备降压变：=电网额定电压UN二次侧：发电设备二次侧：发电设备额定电压为空载电压内部损耗约5%二次电压高出10%额定电压为空载电压内部损耗约5%二次电压高出10%第五节第五节 电力系统的电压等级三、如何确定电气设备的额定电压三、如何确定电气设备的额定电压第五节第五节 电力系统的电压等级四、不同标称电压下

39、传输距离和传输功率范围四、不同标称电压下传输距离和传输功率范围第五节第五节 电力系统的电压等级五、电压等级的电压等级的划分五、电压等级的电压等级的划分?100多年来，输电电压由最初的多年来，输电电压由最初的13.8kV逐步发展到逐步发展到20，35，66，110，134，220，330，345，400，500，735，750，765，1000kV。?输电电压一般分高压、超高压和特高压。输电电压一般分高压、超高压和特高压。?高压(高压(HV)：)：35220kV；超高压(；超高压(EHV)：)：330 750kV；特高压(；特高压(UHV)：)：1000kV及以上。及以上。?高压直流（高压直流（

40、HVDC）：）：600kV及以下；特高压直流（及以下；特高压直流（UHVDC）：）：600kV以上，包括以上，包括750kV 和和800kV。六、各电压等级输电线路的输电能力902000-30005180110012045走廊(M)500-1000300-500100-200距离(KM)9940885295132功率(MW)1500500330220电压(kV)六、各电压等级输电线路的输电能力902000-30005180110012045走廊(M)500-1000300-500100-200距离(KM)9940885295132功率(MW)1500500330220电压(kV)PUPU2 2

41、，故电压等级提高1倍，输送功率提高4倍以上，但输电距离超过100KM时,可能出现稳定问题。，故电压等级提高1倍，输送功率提高4倍以上，但输电距离超过100KM时,可能出现稳定问题。15第六节第六节电力系统的接线及中性点接地接线图（电气元件连接图）地理接线图电气接线图接线图（电气元件连接图）地理接线图电气接线图1、地理接线图（元件的相对地理位置及输电线路距离）、地理接线图（元件的相对地理位置及输电线路距离）一、电力系统接线图及接线方式一、电力系统接线图及接线方式第六节第六节电力系统的接线及中性点接地2、电气接线图无备用：结构简单、投资少、可靠性差有备用：每个用户由两个或以上电源供电、电气接线图无

42、备用：结构简单、投资少、可靠性差有备用：每个用户由两个或以上电源供电第六节第六节电力系统的接线及中性点接地二、电力系统中性点接地方式中性点接地的影响二、电力系统中性点接地方式中性点接地的影响交流输电用三相，经发电机、变压器时，用星形联接形成中性点短路电流大小绝缘水平供电可靠性接地保护方式对通信的干扰系统接地方式中性点接地方式交流输电用三相，经发电机、变压器时，用星形联接形成中性点短路电流大小绝缘水平供电可靠性接地保护方式对通信的干扰系统接地方式中性点接地方式直接接地直接接地大电流系统大电流系统110kv及以上不直接接地及以上不直接接地小电流系统小电流系统110kv以下以下小电流系统小电流系统不

43、接地经消弧线圈接地经电阻接地不接地经消弧线圈接地经电阻接地第六节第六节电力系统的接线及中性点接地1、中性点直接接地系统一相接地的特点1、中性点直接接地系统一相接地的特点故障相电流大故障相电流大故障相及中性点对地电压为零故障相及中性点对地电压为零非故障相对地电压仍为相电压非故障相对地电压仍为相电压与故障相相关的线电压降为相电压与故障相相关的线电压降为相电压第六节第六节电力系统的接线及中性点接地2、中性点不接地系统一相接地的特点2、中性点不接地系统一相接地的特点故障电流小故障电流小中性点对地电压升高为相电压中性点对地电压升高为相电压非故障相对地电压升为线电压非故障相对地电压升为线电压三相线电压仍对

44、称三相线电压仍对称第六节第六节电力系统的接线及中性点接地3、中性点经消弧线圈接地系统一相接地的特点装设的目的：熄灭接地电流产生的电弧装设原则补偿方式3、中性点经消弧线圈接地系统一相接地的特点装设的目的：熄灭接地电流产生的电弧装设原则补偿方式36kv电网：电网：30A10kv电网：电网：20A3566kv电网：电网：10A过补（过补（IpIc），一般采用这种方式欠补（），一般采用这种方式欠补（IpIc）全补（）全补（Ip=Ic），不允许，容易谐振），不允许，容易谐振16第七节第七节电力系统的高次谐波一、高次谐波的概念及谐波源1、高次谐波的概念及产生原因一、高次谐波的概念及谐波源1、高次谐波的概念

45、及产生原因)tsin()t(Itsin)t(UIUmm+=+=理想系统：理想系统：f=50hz，=2f负荷线性则负荷线性则u，i保持正弦波由于存在非线性元件（换流设备、二极管、铁芯元件）使保持正弦波由于存在非线性元件（换流设备、二极管、铁芯元件）使u，i波形畸变波形畸变谐波污染发生畸变后仍为周期函数，可用付里叶分析法谐波污染发生畸变后仍为周期函数，可用付里叶分析法=+=+=+=+=1nn1nm01nn1nm0)tnsin(II)t(i)tnsin(UU)t(u第七节第七节电力系统的高次谐波2、畸变率2、畸变率衡量畸变的程度衡量畸变的程度0.38(5%)；6及及10(4%)；35及及66(3%)

46、；110(2%)%100IID%100UUD12n2nI12n2nU=3、谐波源谐波电压源3、谐波源谐波电压源发电机，和负荷无关，值很小谐波电流源发电机，和负荷无关，值很小谐波电流源非线性负载产生，换流、电气化铁路是主要来源非线性负载产生，换流、电气化铁路是主要来源第七节第七节电力系统的高次谐波二、高次谐波的危害及抑制1、危害附加损耗，使设备发热二、高次谐波的危害及抑制1、危害附加损耗，使设备发热影响测量精度干扰音频通信对电子控制、继电保护造成干扰，导致误动2、抑制影响测量精度干扰音频通信对电子控制、继电保护造成干扰，导致误动2、抑制T采用Y/接线，消除3n次谐波加装调谐滤波器吸收谐波，x=L

47、-1/c并联补偿电容器加装串联电抗器材增加整流器的脉冲次数T采用Y/接线，消除3n次谐波加装调谐滤波器吸收谐波，x=L-1/c并联补偿电容器加装串联电抗器材增加整流器的脉冲次数减少纹波减少纹波第一章 作业1、电力系统为什么要并网互联运行？举出我国现有的几个跨省电网。2、我国现行规定的电力线路额定电压等级有哪些？第一章 作业1、电力系统为什么要并网互联运行？举出我国现有的几个跨省电网。2、我国现行规定的电力线路额定电压等级有哪些？3、简述发电机、变压器和输电线路的额定电压是如何确定的？标出图1所示电力系统中各元件的额定电压3、简述发电机、变压器和输电线路的额定电压是如何确定的？标出图1所示电力系统中各元件的额定电压电力工程系电力工程系Department of Electrical EngineeringNorth China Electric Power UniversityThanksHttp ee