首页动力电气电气工程电力系统分析 01章 电力系统的基本概念.pptx

01章 电力系统的基本概念.pptx

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本课件为电力系统分析课程的第一章,从电力系统的组成以及电力网、动力系统的关系讲起,说明电力生产的特点与安全可靠供电、良好电能质量、运行经济性三项基本要求,并系统讲解电气设备的额定电压配合、电网电压等级的选择以及电力系统中性点的运行方式。

电力系统分析课程封面,标明课程名称与主讲教师周苏荃,全套课件覆盖基本概念、元件参数、潮流计算、故障分析与稳定性
第一章电力系统的基本概念封面,本章依次讲解电力系统概述、电力系统的接线方式和电压等级、课程内容和特点等内容
电力系统概述页,用单线图说明电力网由变压器与输电线路构成,并给出电力系统由发电、输电、配电、用电设备组成的定义
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第1页:电力系统分析课程封面

电力系统分析主讲教师:周苏荃

第2页:第一章 电力系统的基本概念

第一章电力系统的基本概念

第3页:1-1 电力系统概述

1-1 电力系统概述

  • 接线图电力网----变压器、输电线路单线图变压器发电机调相机电动机线路母线母线负荷GM=一、电力系统的组成
  • 发电、输电、配电、用电设备连成的整体

第4页:动力系统、电力系统和电力网

动力系统、电力系统和电力网:动力系统电力系统和电力网原动机发电机升压变压器输电线路降压变压器负荷G电力网电力系统动力系统

  • 电力网----变压器、输电线路
  • 电力系统---电力网+发电机和负荷
  • 动力系统---电力系统+原动机(汽轮机、水轮机)

第5页:汽轮发电机与变压器

汽轮发电机与变压器:本页为设备图示,展示汽轮发电机组与升压变压器的外形及连接关系。

源文本识别为「气轮发电机」,按电力行业通行写法记为「汽轮发电机」。

第6页:输电线路

输电线路

第7页:输电线路—4分裂导线

输电线路—4分裂导线

第8页:二、电力系统的特点及运行应满足的基本要求

二、电力系统的特点及运行应满足的基本要求:电力生产的特点

  • 生产输送分配和消费同时进行
  • 暂态过程快,大量采用自动化设备
  • 与国民经济人民生活密切相关

第9页:对电力生产的基本要求

对电力生产的基本要求:根据供电可靠性要求,将负荷分为三级。

负荷分级与供电要求
负荷等级中断供电的后果供电要求
一级负荷造成人身事故、设备损坏、人民生活混乱不允许停电,必须保证不间断供电
二级负荷造成减产,人民生活受到影响如有可能,也要保证不间断供电
三级负荷工厂附属车间、小城镇,停电影响不大无特殊供电要求

第10页:保证良好的电能质量

保证良好的电能质量:2保证良好的电能质量

  • 频率f=50Hz偏移±0.2~0.5Hz
  • 电压U偏移±5%(35kV及以上电压等级)偏移±7%(10kV及以下电压等级)
  • 波形畸变率不超过5%.(各次谐波有效值平方和的方根值对基波有效值的百分比)电压和频率不符合要求,会造成减产,影响用电设备安全,甚至影响整个系统的安全
  • 频率决定于系统中的有功功率平衡
  • 电压取决于系统中的无功功率平衡在很低的频率或电压下运行,系统有崩溃的危险

第11页:保证系统运行的经济性

保证系统运行的经济性:3保证系统运行的经济性电能生产规模大,消耗的能源占国民经济能源消耗的比重高,所以降低发电成本,减少输送损耗意义重大

  • 采用高效节能的发电设备
  • 合理调度各发电厂所承担的负荷
  • 优化网络结构,合理发展电网

第12页:三、联合电力系统的优越性

三、联合电力系统的优越性

  • 提高电力系统供电的可靠性多个电厂同时发生故障的概率小
  • 减少系统备用容量的比重各子系统的备用容量是可通用的
  • 可采用高效率的大容量机组个别机组开停、故障对系统影响小
  • 可减少总负荷的峰值不同地区用电负荷间生产、生活、时差不同可充分利用水电厂的水能资源PP1P212

第13页:1-2 电力系统的接线方式和电压等级

1-2 电力系统的接线方式和电压等级:可靠性差

有备用
双回线环形网络两端电源供电闭式网络一、接线方式电网的结线方式,按可靠性分有备用、无备用
无备用
只能从一条线路取得电源,简单经济,闭式网络:至少通过两条线路从不同方向取得电源G

第14页:二、电力系统的额定电压

二、电力系统的额定电压

  • 额定电压-电器设备制造时所指定的电压
  • 额定电压不同于运行电压
  • 电器设备的额定电压都是在设计制造时指定的,决定了电器设备的结构特性
  • 规定额定电压的目的要求工作状态尽可能的接近于额定值---当电器设备在额定值下工作时,具有最好的技术特性和经济效果。---互换性,标准化生产

第15页:高压设备的额定电压

高压设备的额定电压

  • 发电机、变压器、用电设备的额定电压之间,有一个配合问题
  • 理想情况运行电压=额定电压UN
  • 实际上做不到,因为输电线路上有电压降,b点电压比a点低。b15UbaUaUN

第16页:用电设备、发电机的额定电压

用电设备、发电机的额定电压:UN

  • 网络额定电压为(国家规定的UN)6kV,10kV,35kV,110kV,220kV,500kV等线电压
  • 线路额定电压=用电设备额定电压=网络额定电压
  • 发电机的额定电压=105%网络额定电压发电机的UN比网络的额定电压高5%6.3kV,10.5kV

第17页:变压器的额定电压配合

变压器的额定电压配合:电能传输方向一次绕组电能流入变压器二次绕组电能流出变压器一次侧相当于用电设备,二次侧相当于发电机

  • 降压变压器额定电压:线路额定电压=
  • 一次侧额定电压110%(或105%)线路额定电压=
  • 二次侧额定电压
  • 升压变压器额定电压:发电机额定电压=
  • 一次侧额定电压110%线路额定电压=
  • 二次侧额定电压变压器的额定电压

第18页:二次侧相当于发电机

二次侧相当于发电机,其额定电压比线路的额定电压高10%变压器二次侧等值电路为XTUTa18b带额定负荷时,漏抗XT上的电压降为5%VN左右b点电压比UN高10%,才能使a点电压比UN高5%变压器二次侧的额定电压

第19页:变压器二次侧额定电压的选择

变压器的额定电压比网络的高10%,一部分降落在XT上,另一部分在XL上。当这两部分中有一个比较小时,选择变压器时,应该选额定电压比较小的变压器。UTabXTXL19ZLD变压器二次侧的额定电压

第20页:变压器二次侧的额定电压

变压器二次侧的额定电压

  • 为适应特殊情况,一些变压器二次侧的额定电压比网络的额定电压高5%.1直接接用户2短线接用户3漏抗小(漏抗上的短路电压降<7%,一般情况10.5%)

第21页:额定电压等级表

额定电压等级(kV):下表列出各电压等级下发电机、变压器与 network、用电设备的额定电压配合。

额定电压等级配合表(kV)
网络、电力设备额定电压发电机额定电压变压器一次侧额定电压变压器二次侧额定电压
33.153及3.153.15及3.3
66.36及6.36.3及6.6
1010.510及10.510.5及11
15.7515.75——
35—3538.5
110—110121
220—220242
330—330363
500—500500

15.75kV 行源文本仅识别出两个数值,记为发电机与网络额定电压,变压器两侧按空值处理;500kV 行源文本二次侧识别为 500,未作改动。

第22页:变压器的分接头

变压器的分接头:分接头设在高压侧,以高压绕组额定电压作基准为100%(主抽头),下表以10kV/3.3kV变压器为例。

10kV/3.3kV变压器分接头电压
分接头高压侧电压(kV)
+5%抽头10.5
+2.5%抽头10.25
主抽头(100%)10
-2.5%抽头9.75

第23页:变压器的变比

变压器的变比

额定变比
两侧额定电压之比
实际变比
两侧实际工作抽头的空载线电压之比额定变比和匝数比
两侧绕组接法相同
匝数比=空载线电压之比W223
两侧绕组接法不同
差一个系数33W13UPNU2NU2N==k=U1N采用空载线电压之比,计算方便星/三角接法

第24页:例题1:各设备的额定电压

例题1:各设备的额定电压T210kV系统结构和电压等级如下10kVT1110kVG10.5kV10.5kV/121kV110kV110kV/11kV各设备的额定电压为G

第25页:三、电网电压等级的选择输电网和配电网

三、电网电压等级的选择输电网和配电网

输电网
大容量远距离送电,由一、二级最高电压等级的电力线路组成足够的可靠性,网状的,双回,多回路送电,500kV,220kV
配电网
任务是分配电能,电压较低0.4~35kV辐射状运行,闭环设计,开环运行,运行简单,对一类负荷要有备用

第26页:电压等级与输送容量的关系

电压等级与输送容量的关系:电压等级与系统规模(输送容量和距离)有关

  • 在U一定的情况下,S的增大导致电流I的增大
  • 远距离送电线路长,线路阻抗Z较大为保证电能质量,线路上的电压降应满足P=3UIcosφS=3UI3ZI<10%26UNUNΔU=所以对于一定的输送容量和距离有一个适宜的网络电压等级三相输电线路传送的功率输送容量

第27页:电力线路电压与输送容量、距离的关系

电力线路电压与输送容量、距离的关系:下表列出各电压等级对应的输送容量与输送距离。

电力线路电压等级与输送容量、输送距离关系表
电压等级(kV)输送容量(MVA)输送距离(km)适用场合
5001000~1500150~850输电(跨省)
220100~500100~300输电(跨地区)
11010~5050~100部分输电(跨县市)
352~1020~50高中压配电
100.2~26~20高中压配电
380/220V——低压配电(楼内、农电)

第28页:电力系统中性点运行方式

电力系统中性点运行方式:四、电力系统中性点运行方式星形接线变压器或发电机的中性点称为电力系统的中性点中性点运行方式:

  • 直接接地110kV及以上系统中,有利于绝缘
  • 不接地3~66kV系统,绝缘要求提高,可靠性高
  • 经消弧线圈接地:3~66kV系统减小接地点电流,使电弧易于自行熄灭,提高供电可靠性
  • 过补偿:流过故障点的感性电流大于容性电流
  • 欠补偿:流过故障点的是容性电流
  • 全补偿:谐振,不允许实践中一般都采用过补偿UabaUaboc28xn

第29页:1-3 课程内容和特点

1-3 课程内容和特点:内容包括

  • 正常运行状态的分析和计算
  • 故障状态的分析和计算
  • 稳定性理论及分析计算—稳态—暂态—暂态电力系统分析是专业课,又起到专业基础课的作用

第30页:课程特点(一)

课程特点(一):特点130电力系统分析是专业课,又起到专业基础课的作用,学习时应注意

  • 专业课与基础课区别专业课联系实际,比较麻烦,分析问题从实际出发,有一些假设,简化、前提条件,应注意典型情况的分析是否能推广到一般情况
  • 做题计算多、题多数量级
  • 基础课到专业课有一个台阶,应注意尽快适应

第31页:课程特点(二)

课程特点(二):特点231电力系统为特殊对象

  • 用功率描述
  • 三相运行
  • 计及其它两相影响的单相等值电路

第32页:单相等值电路的验证

采用计及其它两相影响的单相星形等值电路测出电压、电流,有功功率,无功功率GAVPQE.32[0]V.[0]I.jx若用E和x表示,负荷变化时和测量结果一致说明等值电路能反映实际情况负荷

第33页:参考书目

参考书目

  • 李焕明主编,《电力系统分析》,中国电力出版社,1999版,2007年第三次印刷
  • 何仰赞主编,《电力系统分析》(上、下册),华中科技大学出版社,2002版
  • 陈怡主编,《电力系统分析》,中国电力出版社,2005版
  • 杨淑英主编,《电力系统分析同步训练》,中国电力出版社,2006版
  • 徐政主编,《电力系统分析学习指导》,机械工业出版社,2003

第34页:本章小结

本章小结

  • 电力设备的额定电压
  • 反映了其它两相影响的单相等值电路
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