第一章电力系统基本概念李庚银新教材PPT讲稿.ppt
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1、第一章电力系统基本概念李庚银新教材第1页,共154页,编辑于2022年,星期二电力系统工程学科的范畴电力系统工程学科的范畴v电力系统工程学科是电工学科的分支,包括电力系统工程学科是电工学科的分支,包括v1 电力系统理论电力系统理论v2 输配电技术输配电技术v3 电力系统规划电力系统规划v4 电力系统运行电力系统运行v5 电力系统保护电力系统保护v6 电力系统控制电力系统控制第2页,共154页,编辑于2022年,星期二1.电电力力系系统统理理论论:电电路路、电电磁磁场场和和电电机机理理论论,是其它各个领域的理论基础。是其它各个领域的理论基础。2.输输配配电电技技术术:超超高高压压输输电电线线路路
2、、远远距距离离交交直直流输电系统,以及提高输电线路输送能力等。流输电系统,以及提高输电线路输送能力等。3.电电力力系系统统规规划划:远远景景负负荷荷规规划划、电电源源规规划划、网网络络规规划划、可可靠靠性性分分析析,环环境境保保护护、生生态态平平衡等。衡等。第3页,共154页,编辑于2022年,星期二4.电电力力系系统统运运行行:稳稳态态运运行行分分析析、暂暂态态过过程程分分析析、安安全全性性分分析析、电电能能质质量量管管理理,运运行行方方式式优化等。优化等。5.电电力力系系统统保保护护:故故障障分分析析、元元件件保保护护、线线路路保护、系统性故障保护和过电压及其防护等。保护、系统性故障保护和
3、过电压及其防护等。6.电电力力系系统统控控制制:数数据据采采集集、个个别别变变量量的的调调节节、电电能能质质量量控控制制、运运行行优优化化控控制制、安安全全性性控控制制、能量管理系统等。能量管理系统等。第4页,共154页,编辑于2022年,星期二v稳态和暂态稳态和暂态稳态:正常的、相对静止的运行状态稳态:正常的、相对静止的运行状态v潮流计算,频率调整,电压调整潮流计算,频率调整,电压调整暂态:从一种运行状态过渡到另一种运行状态。暂态:从一种运行状态过渡到另一种运行状态。v波过程(高电压技术)、电磁暂态过程(机电暂态过波过程(高电压技术)、电磁暂态过程(机电暂态过程程电力系统分析基础电力系统分析
4、基础=电力系统稳态分析电力系统稳态分析+电磁暂态电磁暂态过程过程第5页,共154页,编辑于2022年,星期二电力系统研究工具电力系统研究工具v研究工具:研究工具:数学模型数学模型和和物理模型;物理模型;v数学仿真:数学仿真:国内:国内:PSS、BPA、PSASP等;等;国外:国外:EMTP、PSCAD/EMTDC;教学:教学:PowerWorld Simulator等;等;v物理模拟:也称动态模拟。物理模拟:也称动态模拟。发发电电机机、变变压压器器、电电动动机机等等都都用用相相应应的的实实物物模模拟拟。将将它它们们按按给给定定的的接接线线方方式式组组成成模模拟拟系系统统后后,就就可可运运用用表
5、表计计直直接接观观测测其其中中出出现现的的各各种种物理现象。物理现象。第6页,共154页,编辑于2022年,星期二本课学习内容本课学习内容v电力系统稳态分析(预计电力系统稳态分析(预计40学时)学时)稳态:变化范围很小的状态稳态:变化范围很小的状态电力系统基本概念,数学模型电力系统基本概念,数学模型潮流计算潮流计算有功功率和频率调整有功功率和频率调整无功功率和电压调整无功功率和电压调整电力系统暂态分析(预计电力系统暂态分析(预计20学时)学时)暂态:变化范围较大暂态:变化范围较大对称故障,不对称故障对称故障,不对称故障第7页,共154页,编辑于2022年,星期二参考资料参考资料v教材类教材类:
6、(1)电力系统分析电力系统分析上下册,华中理工大学,何仰赞上下册,华中理工大学,何仰赞(2)电力系统分析电力系统分析,浙江大学出版社,韩祯祥,浙江大学出版社,韩祯祥Power System Analysis and Design J.Duncan Glover,Mulukutla.S.Sarma v杂志类杂志类:中国电机工程学报中国电机工程学报 电力系统自动化电力系统自动化 电网技术电网技术 中国电力中国电力等等第8页,共154页,编辑于2022年,星期二参考资料参考资料v网络网络:校园网:图书馆网站上的校园网:图书馆网站上的“中国学术期刊全文数据库中国学术期刊全文数据库”、“书生之书生之家家
7、”、“IEEE”,精品课网站,精品课网站国内外电力企业相关网站国内外电力企业相关网站中国电力企业联合会:中国电力企业联合会:http:/ 电力系统的基本概念电力系统的基本概念第12页,共154页,编辑于2022年,星期二第一章第一章 提纲提纲1.1 电力系统概述电力系统概述1.2 电力系统运行特点和要求电力系统运行特点和要求1.3 电力系统的接线方式和电压等级电力系统的接线方式和电压等级1.4 电力系统中性点的运行方式电力系统中性点的运行方式第13页,共154页,编辑于2022年,星期二1.1 电力系统概述电力系统概述v1.1.1 电力系统的结构电力系统的结构v1.1.2 电力系统的形成和发展
8、电力系统的形成和发展第14页,共154页,编辑于2022年,星期二1.1.1电力系统的结构电力系统的结构v1.电网(变压器电网(变压器+线路)线路)v2.发电发电v3.负荷负荷第15页,共154页,编辑于2022年,星期二电力系统结构示意图电力系统结构示意图发电机发电机 变压器变压器 输电线输电线生产电能生产电能 传输和分配电能传输和分配电能 消耗电能消耗电能 输配电系统(电网)输配电系统(电网)第16页,共154页,编辑于2022年,星期二第17页,共154页,编辑于2022年,星期二基本定义基本定义v电力系统:由发电机、变压器、电力线路、用户等在电气上电力系统:由发电机、变压器、电力线路、
9、用户等在电气上互相连接所组成的有机整体,能实现电能的生产、输送、分互相连接所组成的有机整体,能实现电能的生产、输送、分配和使用。配和使用。v电力网:电线路和与它相连的变压器组成,简称电网。电力网:电线路和与它相连的变压器组成,简称电网。v输电网:由电源向电力负荷中心输送电能的线路,远距离、输电网:由电源向电力负荷中心输送电能的线路,远距离、大容量、高电压。大容量、高电压。v配电网:在负荷中心,把电能分配给各个用户,短距配电网:在负荷中心,把电能分配给各个用户,短距离、小容量、低压。离、小容量、低压。第18页,共154页,编辑于2022年,星期二基本定义基本定义v动力部分动力部分火力发电厂的锅炉
10、、汽轮机、供热网络等火力发电厂的锅炉、汽轮机、供热网络等水利发电厂的水库、水轮机。水利发电厂的水库、水轮机。核能发电厂的反应堆。核能发电厂的反应堆。风能、太阳能等。风能、太阳能等。v动力系统动力系统电力系统电力系统+动力部分动力部分第19页,共154页,编辑于2022年,星期二第20页,共154页,编辑于2022年,星期二传统电能生产形式传统电能生产形式v火力发电:包括热电厂,火力发电:包括热电厂,以煤、石油、天然气等以煤、石油、天然气等为燃料;为燃料;v水电厂:坝式、梯级、水电厂:坝式、梯级、径流式等;径流式等;v核电厂:核聚变、核裂核电厂:核聚变、核裂变。变。第21页,共154页,编辑于2
11、022年,星期二凝气式火电厂生产示意图凝气式火电厂生产示意图第22页,共154页,编辑于2022年,星期二发电厂基本部件发电厂基本部件v锅炉:化学能转化成热能锅炉:化学能转化成热能v汽轮机:热能转化成机械能汽轮机:热能转化成机械能v水轮机:水的势能转化为机械能水轮机:水的势能转化为机械能v发电机:机械能转化成电能发电机:机械能转化成电能v升压站:电能传输的起点升压站:电能传输的起点第23页,共154页,编辑于2022年,星期二发电机发电机v三相同步发电机工作原三相同步发电机工作原理理v输出电压输出电压10.5kV、20kV等等v容量容量200MW、300MW、600MWv标准煤耗标准煤耗300
12、500g/kWh第24页,共154页,编辑于2022年,星期二1985开工建设的双鸭山发电厂开工建设的双鸭山发电厂装机装机40万千瓦万千瓦第25页,共154页,编辑于2022年,星期二东东江水电站江水电站(500MW)第26页,共154页,编辑于2022年,星期二新能源发电形式新能源发电形式v风能:将风的机械能转变为电能风能:将风的机械能转变为电能v太阳能:太阳热能发电和光伏发电两类太阳能:太阳热能发电和光伏发电两类 v生物质能:生物质燃烧发电,气化发电以及沼气发电技术生物质能:生物质燃烧发电,气化发电以及沼气发电技术 v燃料电池:燃料的化学能直接转化成电能的装置,直接将燃料电池:燃料的化学能
13、直接转化成电能的装置,直接将天然气、煤气、石油等燃料中的氢气借助电解质与空气中天然气、煤气、石油等燃料中的氢气借助电解质与空气中的氧气发生化学反应,在生成水的同时进行发电。的氧气发生化学反应,在生成水的同时进行发电。v潮汐电站,垃圾发电,地热能等。潮汐电站,垃圾发电,地热能等。第27页,共154页,编辑于2022年,星期二风力发电风力发电第28页,共154页,编辑于2022年,星期二新疆达坂城风力发电新疆达坂城风力发电第29页,共154页,编辑于2022年,星期二丹麦海上风电丹麦海上风电第30页,共154页,编辑于2022年,星期二英英国国海海上上风风电电第31页,共154页,编辑于2022年
14、,星期二太阳能光伏发电太阳能光伏发电第32页,共154页,编辑于2022年,星期二1993年年在在西西藏藏羊羊八八井井地地区区2000米米深深度度钻钻探探到到329.8C的的地地热热流流体体第33页,共154页,编辑于2022年,星期二西藏地热电厂西藏地热电厂第34页,共154页,编辑于2022年,星期二潮汐电站潮汐电站第35页,共154页,编辑于2022年,星期二蹦蹦跳跳身体好蹦蹦跳跳身体好第36页,共154页,编辑于2022年,星期二输电线路输电线路第37页,共154页,编辑于2022年,星期二电厂升压站电厂升压站第38页,共154页,编辑于2022年,星期二第39页,共154页,编辑于2
15、022年,星期二第40页,共154页,编辑于2022年,星期二电力系统的用电设备(负荷)电力系统的用电设备(负荷)v异步感应电动机异步感应电动机v电弧炉电弧炉v照明设备照明设备v各种电器等各种电器等第41页,共154页,编辑于2022年,星期二日负荷曲线日负荷曲线0 4 8 12 14 18 22 24 时间时间负负荷荷(MW)第42页,共154页,编辑于2022年,星期二20032003年全国日发电量曲线图年全国日发电量曲线图第43页,共154页,编辑于2022年,星期二1.1.2电力系统的形成和发展电力系统的形成和发展v1.1831年年 法拉第发现了电磁感应定律:法拉第发现了电磁感应定律:
16、出现交流发电机、直流发电机和直流电动机。出现交流发电机、直流发电机和直流电动机。原始的电力线路原始的电力线路100400V低压直流电;低压直流电;v2.1882年,第一次高压输电,法国人,蒸气年,第一次高压输电,法国人,蒸气机机水泵(水泵(57km),),15002000V,功率,功率1.5KW,世界上第一个电力系统;,世界上第一个电力系统;v3.1885年研制出变压器,出现单相交流输电;年研制出变压器,出现单相交流输电;第44页,共154页,编辑于2022年,星期二v4.1891年研制出三相变压器和三相异步电动年研制出三相变压器和三相异步电动机,实现三相交流输电;机,实现三相交流输电;v5.
17、1891年法兰克福国际电工技术展览会上,年法兰克福国际电工技术展览会上,德国人,水轮发电机组(德国人,水轮发电机组(95V)升压变压升压变压器(器(25000V)(178km)降压变压器)降压变压器(112V)白炽灯和电动机近代电力系统白炽灯和电动机近代电力系统的雏形;的雏形;第45页,共154页,编辑于2022年,星期二v输电的发展:输电的发展:距离距离电压电压功率功率直流直流交流交流直流直流第46页,共154页,编辑于2022年,星期二交、直流输电之争交、直流输电之争v推推荐荐一一本本书书:光光电电帝帝国国-电电力力发发展展史史上上的的巨巨人人和他们的战争和他们的战争电电力力商商业业史史不
18、不只只是是爱爱迪迪生生发发明明了了电电灯灯那那么么简简单单,里里面面有有挫挫折折,有有成成就就,有有天天才才,有有小小人人,有有梦梦想想,有坚持,当然还有商业史中必不可少的尔虞我诈有坚持,当然还有商业史中必不可少的尔虞我诈 电电力力发发展展史史上上的的巨巨人人:爱爱迪迪生生,特特斯斯拉拉,威威斯斯汀汀豪斯豪斯(西屋西屋)第47页,共154页,编辑于2022年,星期二v爱爱迪迪生生:双双耳耳失失聪聪,1099项项发发明明,具具有有惊惊人人的的创创造造性性和和工工业业策策划划能能力力,是是一一位位非非常常聪聪明明的的试试验验者者,但但是是却却缺缺乏乏数数学学知知识识和和复复杂杂的的理理论论洞洞察察
19、力力(号号称称稻稻草草里找针里找针),执着于直流输电。,执着于直流输电。v1915年获得诺贝尔奖提名年获得诺贝尔奖提名v晚年重病缠身晚年重病缠身天才,是天才,是99%的汗水,加的汗水,加1%的运气的运气第48页,共154页,编辑于2022年,星期二v乔乔治治威威斯斯汀汀豪豪斯斯(亦亦译译西西屋屋):1886年年,他他创创办办了了西西屋屋电电器器公公司司并并购购买买了了N.特特斯斯拉拉的的交交流流电电动动机机专专利利,在在美美国国推推广广交交流流电电机机发发电电和和交交流输电。流输电。v威威斯斯汀汀豪豪斯斯在在与与爱爱迪迪生生激激烈烈竞竞争争后后,以以交交流流发发电电方方式式赢赢得得开开发发尼尼
20、亚亚加加拉拉水水电电站站的的承承建建合合同同,公公司司也也随随之之兴兴盛。盛。v以以后后,在在经经营营中中失失利利而而失失去去对对西西屋屋电电器器公公司司的的控控制制。1912年年与与公公司司脱脱离离关关系系,最最后后于于1914年年3月月12日贫病中去世于纽约日贫病中去世于纽约George Westinghause 第49页,共154页,编辑于2022年,星期二v尼尼古古拉拉特特斯斯拉拉:为为纪纪念念他他在在电电工工学学方方面面的的诸诸多多成成就就,磁磁感感应应强强度度单单位位被被命命名名为为特特斯斯拉拉。美美国国尼尼亚亚加加拉拉大大瀑瀑布布旁旁的的公公园园中中竖竖立立着着特特斯斯拉拉的的铜
21、铜像像,以以纪纪念念他他在在修修建建尼尼亚亚加加拉拉水水电电站站时时的的杰杰出出贡献。贡献。v他他通通过过对对现现象象精精确确地地数数学学解解析析,完完成成了了很很多多伟伟大大的的创创造造性性工工作作。在在设设计计任任何何设设备备之之前前都都从从理理论论的的角角度度去去分分析析问问题题,直直到到得得出出绝绝对对有有把把握握的的结果,才会付诸实践。结果,才会付诸实践。v1937年获得诺贝尔奖的提名年获得诺贝尔奖的提名 他终身不娶,最后遁世隐居,穷困潦倒,孑然一身,孤独死去他终身不娶,最后遁世隐居,穷困潦倒,孑然一身,孤独死去 第50页,共154页,编辑于2022年,星期二近代电力系统近代电力系统
22、1.电源成分和负荷成分的巨大变化电源成分和负荷成分的巨大变化2.运行管理上的高度自动化运行管理上的高度自动化3.输电电压,输电距离,输电功率上的巨大变输电电压,输电距离,输电功率上的巨大变化。化。交流输电电压超过交流输电电压超过1000kV,输电距离超,输电距离超过过1000km,输电功率超过,输电功率超过3000MW。直流输。直流输电电压达到电电压达到800kV(四川(四川-上海)上海)第51页,共154页,编辑于2022年,星期二当前电力系统的热点问题当前电力系统的热点问题v智能电网智能电网v微型电网(简称微网)微型电网(简称微网)v特高压特高压v可再生能源发电(风电、太阳能等)可再生能源
23、发电(风电、太阳能等)第52页,共154页,编辑于2022年,星期二智能电网智能电网v美国总统奥巴马提出振兴经济的战略美国总统奥巴马提出振兴经济的战略v欧洲的智能电网欧洲的智能电网v我国提出:坚强智能电网我国提出:坚强智能电网第53页,共154页,编辑于2022年,星期二我国的电力工业我国的电力工业v最早的火电厂最早的火电厂v最早的水电厂最早的水电厂v我国的现在电力工业现状我国的现在电力工业现状我国的总装机容量我国的总装机容量输电企业输电企业供电企业供电企业电力工程造价电力工程造价厂用电率厂用电率网损率网损率第54页,共154页,编辑于2022年,星期二杨树浦发电厂杨树浦发电厂-大上海工业时代
24、的坐标大上海工业时代的坐标v杨杨树树浦浦发发电电厂厂前前身身是是建建于于1882年年的的英英商商上上海海电电光光公公司司,是是中中国国第第一一家家电电气气公公司司,也也是是世世界界上上最早的发电厂之一,最早的发电厂之一,v1893年年被被工工部部局局收收购购,并并于于1911年年筹筹建建新新厂厂,1913年年建建成成运运行行发发电电,到到1923年年已已成成为为远远东东最最大的火力发电厂。大的火力发电厂。第55页,共154页,编辑于2022年,星期二杨树浦发电厂杨树浦发电厂-大上海工业时代的坐标大上海工业时代的坐标v厂厂区区内内的的大大烟烟囱囱将将浦浦江江岸岸边边的的天天际际线线飙飙升升到到近
25、近105米米,成成了了当当时时中中国国的的最最高高建建筑筑,上上海海工工业业时时代代的的象象征。征。v1929年年美美商商摩摩根根集集团团以以8100万万两两白白银银收收购购了了杨杨树树浦发电厂,改称上海电力公司。浦发电厂,改称上海电力公司。第56页,共154页,编辑于2022年,星期二杨树浦发电厂的烟囱杨树浦发电厂的烟囱第57页,共154页,编辑于2022年,星期二我国最早的水电站我国最早的水电站v石龙坝是我国最早的水电站,处于滇池出水口的石龙坝是我国最早的水电站,处于滇池出水口的螳螂川,距昆明螳螂川,距昆明40公里,发电容量从开始的公里,发电容量从开始的2240千瓦发展到千瓦发展到7360
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