电力系统稳态分析.ppt
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1、电力系统稳态分析电力系统稳态分析2021/9/2111 1、教材:东南大学、教材:东南大学 陈珩(第二版)陈珩(第二版)2 2、本课程特点、前修课程、后续课程、本课程特点、前修课程、后续课程 特点:特点:前修课程:电路理论、电机学前修课程:电路理论、电机学 后后续续课课程程:电电力力系系统统分分析析、继继电电保保护护、电电力力系系统统自动化自动化3 3、教学参考书教学参考书4 4、考核方式:考核方式:笔笔试试(闭闭卷卷,120120分分钟钟、卷卷面面100100分分,占占7070),平平时时(主主要要是是上上课课考考勤勤记记录录、课课堂堂练练习习、作作业,占业,占2020),实验(),实验(1
2、010)前言前言2021/9/212特点电能不能大量存储;电能不能大量存储;过渡过程十分短暂;过渡过程十分短暂;电能生产与国民经济各部门和人民生电能生产与国民经济各部门和人民生活有着极为密切的关系;活有着极为密切的关系;电力系统的地区性特点较强电力系统的地区性特点较强2021/9/213现代控制理论(作支撑)微机原理应用(作硬件)数据库应用(作软件)专业课:电力系统分析、继电保 护原理(微机保护)、发电厂电气部分、高电压技术等来进行计算机控制前言2021/9/214电力系统稳态分析(一)电力系统分析正常稳态分析计算(U、I、P、Q、f)运行调整和优化电力系统的基本概念各元件的特性和模型潮流计算
3、调频调压经济运行电力系统暂态分析(二)电磁暂态分析(故障分析)正常稳态分析(稳定性分析)发电机的电磁暂态分析对称故障(三相短路)不对称短路静态暂态前言主要内容2021/9/215前言n重点:n三大计算1、标幺值计算2、稳态计算:潮流;调频、调压3、暂态计算:故障;稳定性2021/9/216第一章 电力系统的基本概念1 11 1 电力系统概述电力系统概述1 12 2 我国电力工业和电力系统简介我国电力工业和电力系统简介1 13 3 对电力系统运行的基本要求对电力系统运行的基本要求1 14 4 结线方式和电压等级结线方式和电压等级1 15 5 课程的主要内容课程的主要内容2021/9/217第一章
4、第一章 电力系统的基本概念电力系统的基本概念重点重点及及难点难点:重点:1、电力系统的基本概念 2、电力系统的基本要求 3、电能质量 4、结线方式 5、电压等级难点:1、电能质量 2、电压等级2021/9/21811 电力系统概述一、电力系统的组成一、电力系统的组成工业工业农业农业商业商业生活生活发电发电 输电输电 配电配电 用电用电电网电网电力系统电力系统2021/9/21911 电力系统概述一、电力系统的组成一、电力系统的组成 1、来源来源 火电:锅炉汽轮机发电机火电:锅炉汽轮机发电机 水电:水库水轮机发电机水电:水库水轮机发电机 核电:核反应堆汽轮机发电机核电:核反应堆汽轮机发电机 其它
5、:如风能、地热能、太阳能、潮汐等其它:如风能、地热能、太阳能、潮汐等2021/9/211011 电力系统概述一、电力系统的组成一、电力系统的组成2、基本概念基本概念n电力系统电力系统是由是由发电厂、变电所、输电线、发电厂、变电所、输电线、配电系统及负荷配电系统及负荷组成的。是现代社会中最重要、组成的。是现代社会中最重要、最庞杂的工程系统之一。最庞杂的工程系统之一。n电力网络电力网络是由是由变压器、电力线路变压器、电力线路等变换、等变换、输送、分配电能设备所组成的部分。输送、分配电能设备所组成的部分。n动力系统动力系统在电力系统的基础上,把发电厂在电力系统的基础上,把发电厂的动力部分(例如火力发
6、电厂的锅炉、汽轮机和的动力部分(例如火力发电厂的锅炉、汽轮机和水力发电厂的水库、水轮机以及核动力发电厂的水力发电厂的水库、水轮机以及核动力发电厂的反应堆等)包含在内的系统。反应堆等)包含在内的系统。2021/9/211111 电力系统概述一、电力系统的组成一、电力系统的组成2 2、基本概念、基本概念n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)为单位计。n年发电量指该系统中所有发电机组全年实际发出电能的总和,以千瓦时(KWh)、兆瓦时(MWh)、吉瓦时(GWh)为单位计。n最大负荷指规定时间内,电力系统总有功功率负荷的最大值,以千瓦(KW
7、)、兆瓦(MW)、吉瓦(GW)为单位计。2021/9/211211 电力系统概述一、电力系统的组成一、电力系统的组成2 2、基本概念、基本概念n额定频率按国家标准规定,我国所有交流电力系统的额定功率为50Hz。n最高电压等级是指该系统中最高的电压等级电力线路的额定电压。2021/9/211311 电力系统概述二、近代电力系统二、近代电力系统电压、输送距离、输送功率;电源的构 成;负荷的构成;高度自动化;远距离大容量直流输电2021/9/211412 我国电力工业和电力系统简介一、我国电力工业概况及今后发展电力一、我国电力工业概况及今后发展电力工业的方针工业的方针二、我国主要电力系统概述二、我国
8、主要电力系统概述三、我国电力工业的发展前景三、我国电力工业的发展前景2021/9/211513电力系统运行应满足的基本要求特点特点 电能不能大量储存电能不能大量储存 暂态过程非常短促暂态过程非常短促 与国民经济及日常生活关系密切与国民经济及日常生活关系密切要求要求 安全安全 优质优质 经济经济 环保环保2021/9/211613电力系统运行应满足的基本要求安全:安全:保证可靠的供电保证可靠的供电 措施措施电源与电网的建设(西电东送全国联电源与电网的建设(西电东送全国联网)网)SCADA 设备检修(计划检修设备检修(计划检修状态检修)状态检修)人员素质人员素质2021/9/211713电力系统运
9、行应满足的基本要求优质优质指标指标 电压:电压:35kV 5%10kV 7%6 10kV 4%380V 5%(无功功率)无功功率)频率:频率:0.2(3000mw)0.5Hz(3000MW)(有功功率)(有功功率)谐波:负荷谐波:负荷 谐波谐波2021/9/211813电力系统运行应满足的基本要求负荷负荷(一级一级 二级二级 三级三级)n一级负荷:对这一级负荷中断供电,将造成一级负荷:对这一级负荷中断供电,将造成人身事故,经济严重损失,人民生活发生混乱。人身事故,经济严重损失,人民生活发生混乱。n二级负荷:对这一级负荷中断供电,将造成二级负荷:对这一级负荷中断供电,将造成大量减产,人民生活受影
10、响。大量减产,人民生活受影响。n三级负荷:所有不属于一、二级的负荷三级负荷:所有不属于一、二级的负荷。2021/9/211913电力系统运行应满足的基本要求经济经济EX:EX:一台一台600MW火电机组,年利用小时火电机组,年利用小时6000h,煤耗率煤耗率320g/kW.h,煤价:煤价:300元元/吨。吨。Sol:年发电量:年发电量:600000kW6000h36亿亿kW.h需标煤:需标煤:36亿亿kW.h320g/kW.h115.2万吨标煤万吨标煤燃料费:燃料费:115.2万吨万吨300元元/吨吨34560万元万元1%节约:燃料:节约:燃料:1.152万吨标煤万吨标煤燃料费:燃料费:345
11、.6万元万元厂用电率厂用电率 网损网损煤耗率(水耗率)煤耗率(水耗率)2021/9/212013电力系统运行应满足的基本要求环保环保火电厂装机火电厂装机70 煤炭燃烧造成的污染煤炭燃烧造成的污染 限制污染物的排放量限制污染物的排放量2021/9/212114 电力系统的结线方式和电压等级放射式放射式干线式干线式树状树状无无备备用用结结线线包括单回路放射式、干线式和链式网络包括单回路放射式、干线式和链式网络优点:简单、经济、运行方便优点:简单、经济、运行方便缺点:供电可靠性差缺点:供电可靠性差 适用范围:二级负荷适用范围:二级负荷一、结线方式一、结线方式2021/9/212214 电力系统的结线
12、方式和电压等级环行网络环行网络双端供电双端供电有有备备用用结结线线包括双回路放射式、干线式和链式网络包括双回路放射式、干线式和链式网络 优点:供电可靠性和电压质量高优点:供电可靠性和电压质量高缺点:不经济缺点:不经济 适用范围:电压等级较高或重要的负荷适用范围:电压等级较高或重要的负荷2021/9/212314 电力系统的结线方式和电压等级二、电压等级及其适用范围二、电压等级及其适用范围1、电力系统的额定电压等级电压等级的选择 S=3U2I I(U1U2)/Z传输功率S、电压等级U、输电距离l之间的关系SConst,l U2lConst,S U2U1I U2SZ2021/9/212414 电力
13、系统的结线方式和电压等级1、电力系统的额定电压等级2021/9/212514 电力系统的结线方式和电压等级二、电压等级及其适用范围二、电压等级及其适用范围说明:说明:1.1.用电设备的容许电压偏移一般为用电设备的容许电压偏移一般为5%5%;2.2.沿线路的电压降落一般为沿线路的电压降落一般为10%10%;3.3.在额定负荷下,变压器内部的电压降落约为在额定负荷下,变压器内部的电压降落约为5%5%。2021/9/212614 电力系统的结线方式和电压等级二、电压等级及其适用范围二、电压等级及其适用范围电力网络中电压分布采取的措施:电力网络中电压分布采取的措施:1.1.取取用用电电设设备备的的额额
14、定定电电压压为为线线路路额额定定电电压压,使使所所有设备能在接近它们的额定电压下运行;有设备能在接近它们的额定电压下运行;2.2.取线路始端电压为额定电压的取线路始端电压为额定电压的105%105%;3.3.取发电机的额定电压为线路额定电压的取发电机的额定电压为线路额定电压的105%105%;4.4.变压器分升压变和降压变考虑一次侧接电源,变压器分升压变和降压变考虑一次侧接电源,取一次侧额定电压等于用电设备额定电压;二取一次侧额定电压等于用电设备额定电压;二次侧接负荷,取二次侧额定电压等于线路额定次侧接负荷,取二次侧额定电压等于线路额定电压电压。2021/9/212714 电力系统的结线方式和
15、电压等级二、电压等级及其适用范围二、电压等级及其适用范围变压器的电压等级变压器的电压等级n升压变压器(例如升压变压器(例如35/121,10.5/242)二次侧(高压侧)接线路始端,向负荷供电,二次侧(高压侧)接线路始端,向负荷供电,相当于发电机,应比线路的额定电压高相当于发电机,应比线路的额定电压高5%,加,加上变压器内耗上变压器内耗5%,所以二次侧额定电压等于,所以二次侧额定电压等于用用电设备的额定电压电设备的额定电压110%110%。直接和发电机相联的变压器直接和发电机相联的变压器一次侧额定电压一次侧额定电压等于等于发电机的额定电压即发电机的额定电压即105105U UN N;一次侧(低
16、压侧)接电源,相当于用电设备,一次侧(低压侧)接电源,相当于用电设备,一次侧额定电压等于一次侧额定电压等于用电设备的额定电压用电设备的额定电压U UN N;2021/9/212814 电力系统的结线方式和电压等级二、电压等级及其适用范围二、电压等级及其适用范围变压器的电压等级变压器的电压等级n降压变压器(降压变压器(110/38.5,220/38.5)一次侧(高压侧)接线路末端,相当于用一次侧(高压侧)接线路末端,相当于用电设备,一次侧额定电压等于电设备,一次侧额定电压等于用电设备的用电设备的额定电压;额定电压;二次侧(低压侧)向负荷供电,相当于发二次侧(低压侧)向负荷供电,相当于发电机,应比
17、线路的额定电压高电机,应比线路的额定电压高5%,加上变,加上变压器内耗压器内耗5%,所以二次侧额定电压等于,所以二次侧额定电压等于用用电设备的额定电压电设备的额定电压110%110%。2021/9/212914 电力系统的结线方式和电压等级三、电力系统中性点的运行方式三、电力系统中性点的运行方式 接地接地?为为了了保保证证电电力力网网或或电电气气设设备备的的正正常常运运行行和和工工作作人人员员的的人人身身安安全全,人人为为地地使使电电力力网网及及其其某某个个设设备备的的某某一一特特定定地地点点通通过过导导体体与与大大地地作作良良好的连接。好的连接。接地分类接地分类:工工作作接接地地:为为了了保
18、保证证电电气气设设备备在在正正常常或或发发生生故故障障情情况况下下可可靠靠地地工工作而采取的接地。作而采取的接地。保保护护接接地地:将将一一切切正正常常工工作作时时不不带带电电而而在在绝绝缘缘损损坏坏时时可可能能带带电电的的金属部分接地,以保证工作人员接触时的安全。金属部分接地,以保证工作人员接触时的安全。(接地保护)(接地保护)保保护护接接零零:在在中中性性点点直直接接接接地地的的低低压压电电力力网网中中,把把电电气气设设备备的的外外壳壳与与接接地地中中性性线线(也也称称零零线线)直直接接连连接接,以以实实现现对对人人 身身安安全全的的保保护护作用。作用。防防雷雷接接地地:为为消消除除大大气
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