1_第一章 绪论1.pptx
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1、电力工程基础毛毛 玲玲Email:Mobile:13851620850南京航空航天大学南京航空航天大学 自动化学院自动化学院电气工程系电气工程系南京航空航天大学南京航空航天大学 电力工程基础电力工程基础电力系统基本概念电力系统基本概念电力网电力网变电所一次系统变电所一次系统变电所二次系统变电所二次系统继电保护继电保护监控及保护监控及保护u课程特点课程特点:概念多;概念多;基础性强;基础性强;实用性强实用性强一、课程内容及特点一、课程内容及特点课课 程程 概概 述述二、教学计划二、教学计划n 共共4848学时;学时;n 不停课考试;不停课考试;n 考核方式:考核方式:平时平时20-3020-30
2、 (考勤、作业)考勤、作业)期末考试期末考试70-8070-80课课 程程 概概 述述 发电厂发电厂 电力网电力网 电力用户电力用户发电厂、电力网和电力用户构成整个电力系统。发电厂、电力网和电力用户构成整个电力系统。1.电力系统电力系统电力系统是指完成电能生产、输送、分配和消耗的统电力系统是指完成电能生产、输送、分配和消耗的统一整体。一整体。第一章第一章 电力系统基础电力系统基础1.1 电力系统的基本概念电力系统的基本概念 输送、交换和分配电能的设备成为电力网,由变电所和各种电压等级的电力线路组成。电力系统示意图电力系统示意图电力系统的基本概念电力系统的基本概念电厂类型;电厂类型;电能去向;电
3、能去向;电厂互联;电厂互联;电力系统的基本概念电力系统的基本概念电力网地方电网区域电网特高压输电网220kV以下220-500kV500kV以上近代电力系统发展历程近代电力系统发展历程电力系统的基本概念电力系统的基本概念直流传输直流传输交流传输交流传输交直流传输交直流传输l电机制造和电力输电机制造和电力输 送技术从直流开始送技术从直流开始l低压输电损耗与高低压输电损耗与高 压直流输电的困难;压直流输电的困难;l交流输电采用变压器交流输电采用变压器l交流输电系统中电交流输电系统中电 网互联技术困难网互联技术困难近代电力系统发展历程近代电力系统发展历程输电技术全部发展史的特征特征 不断提高线路电压
4、提高线路电压,输送功率和输送距离不断增大绝缘问题绝缘问题电力系统的基本概念电力系统的基本概念电力系统运行特点电力系统运行特点 电能尚不能大量储存;电能尚不能大量储存;瞬间生产电能等于同一瞬间耗用电能瞬间生产电能等于同一瞬间耗用电能 电力系统暂态过程非常迅速电力系统暂态过程非常迅速(ms(msus)us);供电中断和电能质量的偏差会给国民供电中断和电能质量的偏差会给国民 经济和人民生活带来重大损失经济和人民生活带来重大损失电力系统的基本概念电力系统的基本概念 二、建立大型电力系统(联合电网)的优点二、建立大型电力系统(联合电网)的优点1可以减少系统的总装机容量。可以减少系统的总装机容量。2可以减
5、少系统的备用容量。可以减少系统的备用容量。3可以提高供电可靠性。可以提高供电可靠性。4可以安装大容量的机组。可以安装大容量的机组。5可以合理利用动力资源,提高系统运行的经济性。可以合理利用动力资源,提高系统运行的经济性。电力系统的基本概念电力系统的基本概念电厂互联电网互联电厂互联电网互联n总装机容量总装机容量 所有发电机组额定有功功率总和所有发电机组额定有功功率总和(MW(MW、GW)GW)n年发电量年发电量 发电机组全年所发电能总和发电机组全年所发电能总和(MW(MWh h、GWGWh-h-1000MW1000MWh h、TWTWh=10h=101212kWkWh)h)n最大负荷最大负荷 规
6、定时间内总有功功率负荷的最大值规定时间内总有功功率负荷的最大值(MW)(MW)n年用电量年用电量 MWhn额定频率额定频率50Hz (美国、日本60Hz)n最高电压等级最高电压等级kV电力系统的基本概念电力系统的基本概念电力系统基本参量电力系统基本参量 运行的安全可靠性运行的安全可靠性 电能质量电能质量 经济供电经济供电电力系统的基本要求电力系统的基本要求l 电力系统的基本要求电力系统的基本要求1.运行的安全可靠性运行的安全可靠性电力系统的基本要求电力系统的基本要求u 电力系统运行首先首先要满足 安全可靠、持续供电安全可靠、持续供电要求(1 1)提高电网结构的强壮性;)提高电网结构的强壮性;(
7、2 2)提高系统运行的稳定性;)提高系统运行的稳定性;(3 3)保证一定的备用容量)保证一定的备用容量2.保证电能质量保证电能质量表征电能品质的优劣程度表征电能品质的优劣程度具体明确的要求具体明确的要求电力系统的基本要求电力系统的基本要求1、GB/T 12325-2008电能质量 供电电压偏差2、GB/T 15945-2008电能质量 电力系统频率偏差3、GB/T 15543-2008电能质量 三相电压不平衡度4、GB/T 12326-2008电能质量 电压波动和闪变5、GB/T 14549-1993电能质量 公用电网谐波6、GB/T 24337-2009电能质量 公用电网间谐波7、GB/T
8、19862-2005电能质量 电能质量监测设备通用要求2.保证电能质量保证电能质量 幅值 电压偏差 电压:电压波动和闪变 波形 电压正弦波畸变率 负序电压系数 频率:频率偏差电力系统的基本要求电力系统的基本要求交流电能的品质交流电能的品质1)电压偏差电压偏差q 电压幅值偏离额定值的程度q 电压损失危害 输配电线路输配电线路允许电压损失电压损失 常用电气设备电气设备端电压的允许偏差允许偏差 电能质量电能质量2)电压波动和闪变电压波动和闪变电压波动电压波动:电压电压变变化化偏离额定值偏离额定值电压闪变电压闪变:周期性电压剧变周期性电压剧变电光源光通量电光源光通量 急剧变化急剧变化人眼不舒适人眼不舒
9、适 供电电压波动的幅值、频度和波形 照明装置(白炽灯影响最大)人对闪变的主观视感电能质量电能质量3)电压正弦波畸变率电压正弦波畸变率:(电压谐波电压谐波)原因原因:非线性负载电压波形变化(非正弦)正弦波形畸变 正弦波畸变率(电压谐波畸变率)定义定义:各次谐波有效值的平方和的方根值与其 基波电压有效值的百分比 电能质量电能质量限制谐波方法:限制谐波方法:优化整流器设计;装设滤波器;限制接入非线性负载优化整流器设计;装设滤波器;限制接入非线性负载使变压器和电动机的铁芯损耗增加,引起局部过热,同使变压器和电动机的铁芯损耗增加,引起局部过热,同时振动和噪声增大,缩短使用寿命;时振动和噪声增大,缩短使用
10、寿命;使线路的功率损耗和电能损耗增加,并有可能使电力线使线路的功率损耗和电能损耗增加,并有可能使电力线路出现电压谐振,产生过电压,击穿电气设备的绝缘;路出现电压谐振,产生过电压,击穿电气设备的绝缘;使电容器产生过负荷而影响其使用寿命;使电容器产生过负荷而影响其使用寿命;使继电保护及自动装置产生误动作;使继电保护及自动装置产生误动作;使变压器使计算电费用的感应式电能表的计量不准;使变压器使计算电费用的感应式电能表的计量不准;对附近的通信线路产生信号干扰,使数据传输失真等。对附近的通信线路产生信号干扰,使数据传输失真等。谐波谐波的危害的危害电能质量电能质量4)三相电压不平衡度三相电压不平衡度u 意
11、义意义:反映三相电压不平衡程度:反映三相电压不平衡程度u 原因原因:负荷不平衡引起:负荷不平衡引起(正常性、事故性正常性、事故性)u 危害危害:电机温升,噪音增大;:电机温升,噪音增大;继电器误动作继电器误动作u 规定规定:不超过:不超过2;短时不超过;短时不超过4%电能质量电能质量5)频率偏差)频率偏差n 频率漂移频率漂移n 表示方法:差值;百分数表示方法:差值;百分数n 危害:危害:电动机电动机:fn,生产率,生产率电动机寿命电动机寿命 变压器变压器:f,u不变不变易饱和,励磁电流过大易饱和,励磁电流过大 电能质量电能质量额定频率额定频率:50Hz50Hz允许允许偏差偏差:电网电网容量容量
12、3000MW3000MW及以上者,及以上者,0.2 Hz0.2 Hz;电网容量电网容量3000MW3000MW以下者,以下者,0.5 Hz0.5 Hz。跨省电力系统频率的允许偏差都保持在跨省电力系统频率的允许偏差都保持在0.1Hz0.1Hz范围内范围内 现代现代电能质量的控制与治理措施电能质量的控制与治理措施 柔性柔性交流输电交流输电技术技术 又又称为基于电力电子技术的称为基于电力电子技术的灵活交流输电系统灵活交流输电系统,通过控制电力系统的基本参数来灵活控制系统潮流,使电力通过控制电力系统的基本参数来灵活控制系统潮流,使电力传输容量更接近线路的热稳定极限。传输容量更接近线路的热稳定极限。电能
13、质量电能质量FACTS设备设备综合补偿装置:统一潮流控制器(综合补偿装置:统一潮流控制器(UPFC)串联补偿装置串联补偿装置晶闸管控制串联电容器(晶闸管控制串联电容器(TCSC)静止同步串联补偿器(静止同步串联补偿器(SSSC)晶闸管控制串联电抗器(晶闸管控制串联电抗器(TCSR)并联补偿装置并联补偿装置静止无功补偿器(静止无功补偿器(SVC)静止同步补偿器(静止同步补偿器(STATCOM)晶闸管控制制动电阻器(晶闸管控制制动电阻器(TCBR)DFACTS装置:装置:有源电力滤波器(有源电力滤波器(APF)、动态电压恢复器)、动态电压恢复器(DVR)和固态断路器()和固态断路器(SSCB)等。
14、等。柔性柔性配电配电技术技术 将将柔性交流输电系统中的现代电力电子技术及相柔性交流输电系统中的现代电力电子技术及相关的检测和控制设备延伸应用于配电领域。关的检测和控制设备延伸应用于配电领域。电能质量电能质量 现代现代电能质量的控制与治理措施电能质量的控制与治理措施 3.供电经济供电经济 降低成本,提高经济效益降低成本,提高经济效益电力系统的基本要求电力系统的基本要求a.发电厂发电厂经济运行;b.输配电过程输配电过程降低能量损耗;c.电力系统电力系统合理调度。采用多电压等级的电网选择标准电压(额定电压)的依据:选择标准电压(额定电压)的依据:电力系统额定电压电力系统额定电压功率一定,电压与电流的
15、关系功率一定,电压与电流的关系电压与绝缘要求的关系电压与绝缘要求的关系设备制造的要求设备制造的要求导线截面积,导线截面积,线路投资线路投资杆塔、变压器、断杆塔、变压器、断路器的绝缘路器的绝缘规格化、系列化,等规格化、系列化,等级不宜太多级不宜太多技术经济的合理性 用电设备的额定电压:用电设备的额定电压:与同级电网的额定电压相同。与同级电网的额定电压相同。发电机的额定电压:发电机的额定电压:比同级电网的额定电压比同级电网的额定电压高出高出5%,用于补偿线路上,用于补偿线路上的电压损失。的电压损失。一、电力系统的额定电压一、电力系统的额定电压 电力网电力网的的额定电压额定电压:220V/380V、
16、6 kV、10 kV、35 kV、110 kV、220 kV、330 kV、500 kV、750kV电力系统额定电压电力系统额定电压供电线路上的电压供电线路上的电压变化示意图变化示意图变压器的变压器的二次绕组:二次绕组:对于用电设备而言,相当于电源。对于用电设备而言,相当于电源。变压器变压器的额定电压的额定电压 变压器变压器的的一次绕组:一次绕组:相当于是用电设备,其额定电压相当于是用电设备,其额定电压应与电网的额定电压相同。应与电网的额定电压相同。注意:注意:当变压器一次绕组直接与发电机相连时,其额定电压应与发电机当变压器一次绕组直接与发电机相连时,其额定电压应与发电机的额定电压相同。的额定
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