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第一章电力系统的基本概念
本章重点:
1. 动力系统、电力系统、和电力网的定义及相互区别。 2. 我国电力工业概况及我国电力工业的发展方针。 3. 电力系统的特点及运行应满足的基本要求。 4. 电力系统的接线方式及其优缺点,电力系统额定电压的确定,电压等级、输 送容量与输送距离的关系。 5. 电力系统中性点的运行方式及其优缺点,消弧线圈的工作原理。
1-1电力工业概况
1831 年法拉第电磁感应定律,为发电机的发明创造了前提条件。 1875 年法国巴黎火车站 1879 年第一座试验电厂 1882 年 爱迪生小型电力系统pearl street 有6 台直流发电机,59 个用户,电压 等级110kV 。 1884 年,出现变压器 1889 年波特兰 1897 年犹他州 交流最高电压等级1050kV ,出现在前苏联和巴西,直流最高等级为 500 kV ,电网规模不断扩大,如美加同一电网。 描述电网的主要参数: 1.总装机容量。电力系统的总装机容量指该系统中实际安装的发电机组额定 有功功率的总和,以千瓦(kW) 、兆瓦(MW) 、吉瓦(GW) 计。 2.年发电量。指该系统所有发电机组全年实际发出电能的总和,以兆瓦?时 (MW ?h )、吉瓦?时(GW ?h )太瓦?时(TW ?h )计。 3.最大负荷。指规定时间,如一天、一月或一年内,电力系统总有功功率负 荷的最大值,以千瓦(kW) 、兆瓦(MW) 、吉瓦(GW) 计。 4.额定频率。按国家标准规定,我国所有交流电力系统的额定频率均为 50Hz 。 5.最高电压等级。同一电力系统中电力线路往往有几种不同电压等级。所谓 最高电压等级,是指该系统中最高电压等级电力线路的额定电压,以千伏 (kV) 计。
6.地理接线图。电力系统的地理接线图主要显示该系统中发电厂、变电所的 地理位置,电力线路的路径,以及它们相互间的连接。 7.电气接线图。电力系统的电气接线图主要显示该系统中发电机、变压器、 母线、断路器、电力线路之间的电气接线。
1-2我国电力工业和电力系统简介
一、基本发展史 1882 年,英国人在中国成立了上海电气公司。
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1911 年,杨树浦发电厂动工,1913 年开始发电,到1924 年,共有12 台发 电机,装机121MW 。 1949 年以前,有220kV , 154kV 等电压等级。 1981 年,建成平顶山-武汉,我国第一条500kV 交流输电线路。 1989 年,建成第一条?500 kV 高压直流输电线路,葛洲坝-上海。 二、我国主要电力系统简介 至今,已建成的跨省电力系统有五个,即华东系统、东北系统、华中系统、 华北系统和西北系统。另外,还有南方电网、川渝电网、山东电网、福建 电网、海南电网、西藏电网、新疆电网和台湾电网。
1-3电力系统的基本特点要求
一、电力系统特点 1. 电能不能大量存储。发电、变电、输电和用电同时进行。 2. 电力系统暂态过程非常短。 3. 电力系统的发展和国民经济的发展密切相关。 4. 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。 二、对电力系统运行的基本要求 1. 保证可靠持续运行的基本要求。按对供电可靠性的要求可以将负荷 分为3 级。第一级负荷,对这一级负荷中断供电,将造成人身事故、 设备损坏,将产生废品,使生产秩序长期不能恢复,人民生活发生 混乱。第二级负荷,对这类负荷中断供电,将造成大量减产,将使 人民生活受到影响。第三级负荷,所有不属于第一、二级的负荷。 对第一级负荷要保证不间断供电;对第二级负荷,如有可能,也要 保证不间断供电。 2. 保证良好的电能质量。如上所述,电能质量包括电压质量、频率质 量和波形质量三个方面。例如给定的允许电压偏移为额定值的 5% ,给定的允许频率偏移为?0.2 ~ 0.5Hz 等。 3. 保证系统运行的经济性。为保证系统运行的经济性,应展开系统经 济运行工作,使个发电厂所承担的负荷能合理分配。例如,使水电 厂能充分利用水能,避免弃水;使火力发电厂中经济性能好的多发 电,并避免频繁开停机;使功率在系统中合理分布以降低电能在变 输送、分配中的损耗,等等。 作业:了解以下电力工业情况: 1. 三峡电站的基本情况
2. 美加8.14 大停电的原因、过程、危害及启示。
3. 东北电网主要情况。
1-4 电力系统的接线方式
一、电力系统的电气接线联系 1.无备用接线方式:负荷只能从一个电源获得电能――开式接线,主要优点
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在于简单、经济、运行方便,主要缺点是供电可靠性差。 2.有备用接线方式:负荷可以从两个或两个以上电源获得电能――闭式接 线。有两端供电、环式、链式等。优点在于供电可靠性和电压质量高,缺 点是可能不够经济。 二、电压等级 1.我国规定的额定电压等级有
220 380 ,3kV ,6kV ,10kV ,35kV ,60kV ,110kV ,220kV ,
330kV , 500kV , 750kV , 1000kV 2. 电力设备的额定电压 1) 输电线路的额定电压等于我国规定的额定电压等级。 2) 发电机的额定电压为额定电压等级电压的1.05 倍。 3) 变压器原边额定电压等于与之相连的设备的额定电压;副边电 压接线路为 110%线路额定电压,直接接设备为其额定电压 105%。 3. 电力系统中性点运行方式 1)小电流接地系统 中性点不接地系统,如果发生单相接地故障,非故障相电压升高至原
来的 3 倍,对绝缘要求高 (不适应电压等级高的系统,适用于110kV 以
下系统)。 2)大电流系统 中性点接地:110kV 及以上系统
1-5 电力系统发展的主要趋势
1.高参数:高温、高压、超临界、单机容量 2.大容量远距离高压输电、大系统互联 3.高度自动化 4.电力市场化 5. 分布式发电
1-6电力学科范畴及本课程主要内容
一、电力系统工程学科的范畴 电力系统基础理论:电路、电机学、电磁场、自动控制原理、输配电技术。 电力系统工程学科大致包含电力系统理论、输配电技术、电力系统规划、电 力系统运行、电力系统控制等领域。 二、电力系统分析课程的主要内容 稳态分析:潮流计算 (power flow) 频率调整 电压调整 暂态分析:波过程 电磁暂态过程
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机电暂态过程 三、电力系统研究工具 研究工具大致分两类-数学模型和物理模型。国内有数值仿真软件如:PSS 、 BPA 、PSASP 等;国外有EMTP、PSCAD/EMTDC 等。除数学模拟外还有物理模 拟。电力系统动态模拟就往往被认为属于物理模拟,虽然它只是一种不完全的物理 模拟。这种模拟可以看作是一种具体而微的电力系统。其中,发电机、变压器、电 动机等都用相应的实物模拟。将它们按给定的接线方式组成模拟系统后,就可运用 表计直接观测其中出现的各种物理现象。
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