电气运行讲座PPT讲稿.ppt
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1、电气运行讲座第1页,共58页,编辑于2022年,星期一第一讲:谈用电气基本理论理解实际问题 问题一:什么是线路的充电功率?问题二:电抗器的作用是什么?问题三:什么是变压器的励磁涌流?问题四:什么是发电机的功角特性?问题五:什么是发电机进相运行?问题六:发电机失磁对系统有何影响?问题七:负序电流对发电机有何危害?问题八:什么叫谐振?如何防范?。第2页,共58页,编辑于2022年,星期一第一节:电气三大元件:电阻、电感和电容电气三大元件:电阻、电感和电容 一、电阻元件:1、有电流的地方就存在电阻。2、集肤效应:交流电流的传送集中在导体的表面。而且电流的频率越高,集肤效应越强。3、电阻发热:无处不在
2、的发热 严重后果是设备损坏。4、线性电阻和非线性电阻。第3页,共58页,编辑于2022年,星期一第一节:电气三大元件:电阻、电感和电容电气三大元件:电阻、电感和电容 二、电容元件:1、基本特性:电容元件是储存电荷(电场)的元件。通常的电容元件是线性时不变元件。即:C=2、电容的端电压与电流有如下关系:i(t)=C 3、电容储存电场能,是储能元件。电容储能不足,电容的电压就不能维持。4、电容是交流元件,在直流电路中,电容相当于开路。第4页,共58页,编辑于2022年,星期一第一节:电气三大元件:电阻、电感和电容电气三大元件:电阻、电感和电容(1)电容送电:一阶电路零状态响应:原未充电的RC电路接
3、通直流电压源的电路,开关K在t=0 接通电源,形成电容的充电过程。Vc(t)=VS(1-e )Ic(t)=e 一阶电路零状态响应 式中:=RC;-t/-t/-+VsCR+_VcicK第5页,共58页,编辑于2022年,星期一第一节:电气三大元件:电阻、电感和电容电气三大元件:电阻、电感和电容 由上述计算可以看出:电容由零状态充电时,电容将储存电能,电容电压t=0 时刻为零,逐步充电到电源电压;电容充电是一个动态过程,充电时间的长短决定于,而的大小由回路的R、C决定。在电网中,存在分布电容的输电线路、电容补偿装置在充电过程中表现上述回路相同的特点。在电网中,当电源电压突然升高时,电容将逐步充电,
4、电压将有渐变的动态过程。电容补偿器在系统电压升高时从系统吸收无功,起到维持电压的作用。第6页,共58页,编辑于2022年,星期一第一节:电气三大元件:电阻、电感和电容电气三大元件:电阻、电感和电容(2)电容停电:一阶电路零输入响应:原开关在1端,在t=0时刻,瞬时接至2端,形成电容的放电过渡过程。Vc(t)=V0 e Ic(t)=e 式中:=RC;一阶电路零输入响应-t/-t/12-+V0CR+_VcicK第7页,共58页,编辑于2022年,星期一第一节:电气三大元件:电阻、电感和电容电气三大元件:电阻、电感和电容 由上述计算可以看出:电容瞬时断电后,电容内仍然储存电能,电容电压必须通过放电回
5、路放电;电容放电是一个动态过程,放电时间的长短决定于,而的大小由回路的R、C决定。在电网中,存在分布电容的输电线路、电容补偿装置在断电后同样表现上述回路的特点。在电网中,当电源电压突然降低时,电容将逐步放电,电压将有渐变的动态过程。电容补偿器在系统电压降低时向系统补充无功,起到维持电压的作用。第8页,共58页,编辑于2022年,星期一第一节:电气三大元件:电阻、电感和电容电气三大元件:电阻、电感和电容 5、电容元件交流特性:波形和相量表示:Xc=1/C 称之为电容的容抗,简称容抗。从容抗的频率特性可看出:电容元件的相量表示 电容元件的容抗随频率的增加而减小。电源的频率越高,电容对其阻抗越小。电
6、容频率特性 v(t)tTT/2i(t)VcIc=jCVcXcoXc第9页,共58页,编辑于2022年,星期一第一节:电气三大元件:电阻、电感和电容电气三大元件:电阻、电感和电容 6、在纯电容电路中,只存在电源的电能与电容的电场能之间的转换,不存在能量消耗,或者说电容在一个周期内接受的能量与放出的能量相等,平均有功为零。而交换的功率的最大值称为无功功率。7、从另一个角度讲,在交流电路中,若存在电容元件,电源与电容元件之间必须存在无功功率的交换。这种交换是在电源变化的一个周期内完成的一进一出。第10页,共58页,编辑于2022年,星期一第一节:电气三大元件:电阻、电感和电容电气三大元件:电阻、电感
7、和电容 三、电感元件:1、基本特性:电感是线圈或导体中流过交变电流产生的一种特有现象,它体现了此类元件对交变电流的一种阻碍作用。电感的大小为线圈或导线的自感磁链和所通过电流i之比:L=2、电感的端电压与电流有如下关系:u(t)=L3、电感元件是一种储能元件,它储存磁通(磁场),并且电感元件所放出的能量只能等于初充电时储存的能量,因此是无源元件。第11页,共58页,编辑于2022年,星期一第一节:电气三大元件:电阻、电感和电容电气三大元件:电阻、电感和电容(1)电感送电:一阶电路零状态响应:原未充电的RL电路接通直流电压源的电路,开关K在t=0 接通电源,形成电感的充电过程。VL(t)=VSe
8、IL(t)=(1-e )一阶电路零状态响应 式中:=L/R;-t/-t/-+VsCR+_VcicK第12页,共58页,编辑于2022年,星期一第一节:电气三大元件:电阻、电感和电容电气三大元件:电阻、电感和电容 结论:电感由零状态充电时,电感将储存电能,电感电流t=0 时刻为零,逐步充电到最大值;电感充电是一个动态过程,充电时间的长短决定于,而的大小由回路的R、L决定。在电网中,存在电感的电感线圈在充电过程中表现上述回路相同的特点。在电网中,当电流突然升高时,电感将逐步充电,电流将有渐变的动态过程。电抗器在电流突然升高时,起到限流的作用。第13页,共58页,编辑于2022年,星期一第一节:电气
9、三大元件:电阻、电感和电容电气三大元件:电阻、电感和电容(2)电感停电:一阶电路零状态响应:在t=0时刻,瞬时接至2端,形成电容的放电过渡过程。VL(t)=-I0 R e IL(t)=I0 e 一阶电路零输入响应 式中:=L/R;-t/-t/12-+V0CR+_VcicK第14页,共58页,编辑于2022年,星期一第一节:电气三大元件:电阻、电感和电容电气三大元件:电阻、电感和电容 结论:电感瞬时断电后,电感内仍然储存电能,电感电流必须通过放电回路放电;电感放电是一个动态过程,放电时间的长短决定于,而的大小由回路的R、L决定。存在电感的电感线圈在充电过程中表现上述回路相同的特点。在电网中,当电
10、源电压突然降低时,电感将逐步放电,电流将有渐变的动态过程。第15页,共58页,编辑于2022年,星期一第一节:电气三大元件:电阻、电感和电容电气三大元件:电阻、电感和电容 5、电感元件的交流特性:波形和相量表示:电感元件的相量表示XL=L 称之为电感的电抗,简称感抗。从感抗的频率特性可看出:电感元件的感抗随频率的增加而增大。电感频率特性 v(t)tTT/2i(t)IVL=jLIXLoXL第16页,共58页,编辑于2022年,星期一第一节:电气三大元件:电阻、电感和电容电气三大元件:电阻、电感和电容 6、在纯电感电路中,只存在电源的电能与电感的磁场能之间的转换,不存在能量消耗,或者说电感在一个周
11、期内接受的能量与放出的能量相等,平均有功为零。而其交换的功率的最大值称为无功功率。7、在交流电路中,若存在电感元件,电源与电感元件之间必须存在无功功率的交换。这种交换是在电源变化的一个周期内完成的一进一出。第17页,共58页,编辑于2022年,星期一第一节:电气三大元件:电阻、电感和电容电气三大元件:电阻、电感和电容 四、电容和电感的混合:在电力系统中,我们大多遇到的是电容、电感和电阻连接在一起的混合电路,混合电路具有上述各电路的合成特性。(1)功率因数:在纯电容电感电路中,电压与电流的夹角均为90,混合电路中,夹可能变为小于90,功率因数就是表征这种角度关系的参数,纯电容电路中,功率因数为0
12、,纯电感电路中,功率因数也为0,而纯电阻电路的功率因数为1,混合电路的功率因数在0-1之间。功率因数越大,表示电流中无功分量越小,并且将感性无功规定为正。第18页,共58页,编辑于2022年,星期一第一节:电气三大元件:电阻、电感和电容电气三大元件:电阻、电感和电容 (2)电感和电容的功率交换:混合电路中,电容、电感元件虽然不消耗能量,但它们的存在,它们维持正常工作就必须要和电源交换功率,电感和电容元件之间交换功率。对电容的交换功率是由电源和电感内储存的感性功率所提供的,当感性功率不足时,电容充电不足,将导致电压降低;当系统电压下降时,感性功率不足,会影响电感元件的正常工作,导致系统稳定破坏。
13、(3)电容电感的谐振:当电路中容抗与感抗相等时,其总阻抗表现为纯电阻性,低于正常阻抗,谐振时的产生电压通常高于电源电压。谐振的条件:L=1/C第19页,共58页,编辑于2022年,星期一第二节:电感的实际应用之一:发电机及运行电感的实际应用之一:发电机及运行 第20页,共58页,编辑于2022年,星期一第二节:电感的实际应用之一:发电机及运行电感的实际应用之一:发电机及运行 一、发电机的基本特性 同步发电机原理 发电机的简化等效电路 第21页,共58页,编辑于2022年,星期一第二节:电感的实际应用之一:发电机及运行电感的实际应用之一:发电机及运行 二、同步发电机的有功功率 同步发电机能流图
14、同步发电机转子磁场与气隙磁场 第22页,共58页,编辑于2022年,星期一第二节:电感的实际应用之一:发电机及运行电感的实际应用之一:发电机及运行 发电机气隙磁场和相量图:同步发电机转子磁场拖动气隙磁场 发电机运行相量图 第23页,共58页,编辑于2022年,星期一第二节:电感的实际应用之一:发电机及运行电感的实际应用之一:发电机及运行 三、同步发电机的功角特性:Pem=3UIcon=3sin 同步发电机的功角特性 四、同步发电机的有功调节与电网频率控制 负荷的频率特性 发电频率特性 电力系统的二次调频 第24页,共58页,编辑于2022年,星期一第二节:电感的实际应用之一:发电机及运行电感的
15、实际应用之一:发电机及运行五、自动发电控制 自动发电控制AGC(AutomaticGenerationControl)是电力系统频率和有功功率自动控制系统的统称,是电网运行中一个重要的计算机实时控制功能。其目的是使系统出力和系统负荷相适应,保持额定频率和通过联络线的交换功率等于计划值,并尽可能实现机组间负荷的经济分配。具体地说,自动发电控制有四个基本目标:(1)使全系统的发电出力和负荷功率相匹配;(2)将电力系统的频率偏差调节到零,保持系统频率为额定值;(3)控制区域间联络线的交换功率与计划值相等,实现各区域内有功功率的平衡;(4)在区域内各发电厂间进行负荷的经济分配。第25页,共58页,编辑
16、于2022年,星期一第二节:电感的实际应用之一:发电机及运行电感的实际应用之一:发电机及运行 自动发电控制系统示意图 第26页,共58页,编辑于2022年,星期一第二节:电感的实际应用之一:发电机及运行电感的实际应用之一:发电机及运行 六、同步发电机运行的稳定性 1、发电机的静态稳定 2、发电机的动态稳定 发电机的稳定特性 第27页,共58页,编辑于2022年,星期一第二节:电感的实际应用之一:发电机及运行电感的实际应用之一:发电机及运行 3、提高发电机运行稳定性的措施 选择合适的工作点,使发电机保持静态稳定,并留有一定余地。维持发电机动态稳定的一个可能方案是在故障情况下,尽可能提高发电机励磁
17、电势Eq。维持发电机动态稳定的另一个可能方案是在故障情况下,尽可能及时减少汽轮机的输出功率。在汽轮机的数字电液调节系统中,设置中压调门快关功能。在发电机部分甩负荷后,瞬时关闭中压调门、减少汽轮机输出功率,以利于发电机重新回到同步运行的稳定状态。第28页,共58页,编辑于2022年,星期一第二节:电感的实际应用之一:发电机及运行电感的实际应用之一:发电机及运行七、发电机电压与无功调整1、电力系统无功与电压的关系 电力系统的无功负荷主要用于建立变压器、电动机和电磁元件的磁场,是用电负荷正常运行必须的,所以必须保证有功、无功的同时供给。2发电机无功功率与电压的关系 发电厂是系统中唯一的有功电源,又是
18、最基本的无功电源。当发电机有功功率容量有余,而电力系统无功功率电源容量不足时,可降低发电机功率因数运行。3、自动励磁参与电压调节 第29页,共58页,编辑于2022年,星期一第二节:电感的实际应用之一:发电机及运行电感的实际应用之一:发电机及运行八、发电机的励磁调节:1励磁自动调节的作用:发电机励磁自动调节装置的作用如下:电力系统正常运行时,维持发电机或系统某点电压水平。合理分配发电机间的无功负荷。在电力系统发生短路故障时,按规定的要求强行励磁。能够显著改善电力系统的运行条件。对于200MW及以上发电机组,励磁自动调节装置还具有过励限制、低励限制等功能,使机组安全性得以提高。第30页,共58页
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