电力系统分析(孙宏斌)第一章电力系统概述(第一讲)
电力系统分析第1章讲稿教学内容
电力系统分析第1章讲稿课次一:基本要求:了解各种接线方式的特点,理解对电力系统运行的基本要求,掌握电力系统的基本概念。
教学的重点:架空线路的导线和换位,电力系统的额定电压等级。
第1章电力系统的基本概念1.1 电力系统的组成和特点1.1.1 电力系统的组成一次能源——随自然界演化生产的动力资源二次能源——电能,由一次能源转换而,电力系统:把这些生产、输送、分配和消费电能的各种电气设备连接在一起而组成的整体称为电力系统,它包括从发电、变电、输电、配电直到用电这样一个全过程。
动力系统:电力系统加上发电厂的动力部分。
电力网:电力系统中输送和分配电能的部分,它包括升、降压变压器和各种电压的输电线路。
1.1.2 电力系统运行应满足的基本要求1.电力系统的特点(1)电能的生产与消费具有同时性(2) 电能与国民经济各部门和人民日常生活关系密切(3)电力系统的过渡过程非常短暂2.对电力系统运行的要求(1)保证安全可靠地供电(2)保证良好的电能质量(3)保证电力系统运行的经济性1.2 电力系统的电压等级和规定1.2.1 电力系统的额定电压表1.1电力系统的额定电压(单位:KV)1.电力线路:额定电压和用电设备的额定电压相等,这一电压称为网络的额定电压,2.发电机:额定电压比网络的额定电压高5%。
3.变压器一次侧:与网络额定电压相等,但直接与发电机联接时,其额定电压应等于发电机额定电压。
二次侧:应比网络额定电压高10%,只有内阻抗小于7.5%的小型变压器和供电距离很短的变压器,才比网络额定电压高5%。
例题1.1 电力系统接线图如图1.2所示,图中标明了各级电力线路的额定电压。
试求发电机和变压器绕组的额定电压。
解:发电机G的额定电压为10.5KV。
T低压侧额定电压为10.5KV,高压侧额定电压为242KV;变压器:1T高压侧额定电压为220KV,中压侧额定电压为121KV ,变压器:2低压侧额定电压为38.5KV;T高压侧额定电压为110KV,低压侧额定电压为11KV;变压器:3T高压侧额定电压为35KV,低压侧额定电压为6.6KV;变压器:4T高压侧额定电压为10.5KV,低压侧额定电压为3.15KV。
电力系统分析第一章详解
2019年2月21日星期四
20-2
课程简介
强电电路(电力系统)的分析和设计
2019年2月21日星期四
20-3
课程简介
强电电路(电力系统)的分析和设计 • 主要课程:电力系统分析 ( 稳态和暂态 ) 、电力系统继电保 护、电力系统自动控制、高电压技术、发电厂主系统、工 厂供电。 • 熟练掌握组成电力系统的基本电气元件如电力线路、变压 器、发电机和负荷的工作原理、特点和等效电路的构成。 • 熟练掌握电力系统的运行特点、物理概念和分析计算方法。 • 在掌握上述知识的基础上进行分析和设计。
Pt dt
24 0
负荷率:
Kp
Pav Pmax
24
20-16
2019年2月21日星期四
课程简介
电路的分类 (1) 实现电能的传输、分配与转换 发电机
升压 变压器 输电线 降压 变压器 电灯 电动机 电炉 ...
强电:高电压、大电流 (2)实现信号的传递与处理
话筒
放 大 器
扬声器
弱电:低电压、微电流
2019年2月21日星期四 20-1
课程简介
弱电电路的分析和设计 • 主要课程:电路原理、模拟电子技术和数字电子技术 • 熟练掌握电路的基本分析方法 • 熟练掌握各种电子元件 (二极管、三极管、场效应管和集成 电子芯片)的工作原理、特点、等效电路构成和参数计算 • 熟练掌握各种模拟电路、数字电路的分析方法 • 无论是分析和设计电子电路,首先要得到或画出电子电路 图,然后根据所学过的知识或获得的经验进行分析、设计 和计算。
2019年2月21日星期四
20-6
相关课程间的联系
电力系统 继电保护 高电压 技术 发电厂 主系统 电力系统 自动控制
电力系统分析第一章课件
目的:掌握电力系统分析计算的原理和方法。 本课程涉及的主要学科知识:
高等数学、电路理论,电机学理论,基础物理,控制理论等。
参考书:
1、何仰赞等.电力系统分析(上/下),华中科技大学出版社 2、夏道止.电力系统分析,中国电力出版社 3、韩祯祥主编. 电力系统分析,浙江大学出版社 4、陈珩.电力系统稳态分析,水利电力出版社 5、李光琦.电力系统暂态分析,水利电力出版 6、单渊达主编.电能系统基础,机械工业出版社
电力系统元件模型及参数计算 电力网的电压和功率分布 电力系统的电压和频率调整
故障分析
电力系统的三相短路故障 电力系统的不对称故障
稳定性分析
电力系统的机电特性 电力系统的暂态稳定、静态稳定
1.2 电力系统的负荷和负荷曲线
一、电力系统的负荷:
负荷:系统中所有电力用户的用电设备所消耗的电功率总和。 也称电力系统的综合用电负荷,是所有用户的负荷总加。 电力系统的供电负荷:综合用电负荷加上电力网的功率损耗。
8
亿
千
瓦,在十几年的时间就增长到10亿千瓦,增长了4.6倍。
1.1 电力系统概述
沂水站
日照 莒州站
N
W
E
S
云蒙站
阳都站
500kV 枣庄站
温水站
费县电厂
钟罗站 临沂站
沂蒙站
柳青站 临沂电厂
相公站
九莲站
宝泉站
梅埠站
苍山站
沈泉站 江泉热电 常林站
500kV 日照站
日照电厂
十里泉电厂
郯城站
临沂电网地理接线图
电力系统分析
第一章 电力系统的基本概念
第一章 电力系统的基本概念
1.1 电力系统概述 1.2 电力系统的负荷和负荷曲线 1.3 电力系统的接线和额定电压等级 1.4 电力线路的结构 1.5 电力系统元件的参数和等值电路 1.6 标幺值
优质课件精选电力系统分析
2)长线路的等值电路 长线路:长度超过300km的架空线和超过100km的电缆。 精确型 根据双端口网络理论可得:
*
四.电力系统中性点的运行方式
1. 中性点经消弧线圈接地(电抗线圈) 中性点不接地方式 2. 中性点经非线性电阻接地 过补偿(总电流为感性) 欠补偿(总电流为容性)
*
电力线路的阻抗
有色金属导线架空线路的电阻 有色金属导线指铝线、钢芯铝线和铜线 每相单位长度的电阻: 其中: 铝的电阻率为31.5 铜的电阻率为18.8 考虑温度的影响则:
*
一.基本概念
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。 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)、兆瓦(MW)、吉瓦(GW)为单位计。
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一.基本概念
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。 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。
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按对供电可靠性的要求将负荷分为三级
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。 二级负荷:对这一级负荷中断供电,将造成大量减产,人民生活受影响。 三级负荷:所有不属于一、二级的负荷。
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二.电力系统的结线方式
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 无备用结线 缺点:供电可靠性差 适用范围:二级负荷 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 有备用结线 缺点:不经济 适用范围:电压等级较高或重要的负荷
*
为增加架空线路的性能而采取的措施 目的:减少电晕损耗或线路电抗。 多股线 其安排的规律为:中心一股芯线,由内到外,第一层为6股,第二层为12股,第三层为18股,以此类推 扩径导线 人为扩大导线直径,但不增加载流部分截面积。不同之处在于支撑层仅有6股,起支撑作用。 分裂导线 又称复导线,其将每相导线分成若干根,相互间保持一定的距离。但会增加线路电容。
中国电力出版社 电力系统稳态分析(第1章)
电力系统稳态分析合肥工业大学电气与自动化工程学院12参考书目电力系统稳态分析电力系统稳态分析((陈珩编) 电力系统分析电力系统分析((上下册上下册)()()(何仰赞何仰赞编)电力系统分析电力系统分析((韩祯祥编)电力系统分析电力系统分析((纪建伟编)31电力系统的基本概念1.1 电力系统概述1、电力系统的形成和发展18201820年奥斯特证实年奥斯特证实了电流的磁效应18311831年法拉第发现了电磁感应定律年法拉第发现了电磁感应定律,促进电动机和发电机的发明18821882年实现了较高电压年实现了较高电压的直流输电的直流输电,,但远距离、大功率传输困难18851885年实现了单相交流输年实现了单相交流输电,18891889年发明了三相异年发明了三相异步电动机步电动机、、三相变压器18911891年建立了年建立了最早的三相交流输电系统输电技术发展的初期初期::减少线路损耗损耗,,提高电压解决交流输电同步发电机并联运行的稳定性问题定性问题,,直流输电又得到应用直流输电又得到应用±±800kV,距离距离1000km 1000km 1000km以上以上以上,,容量容量3000MW 3000MW针式绝缘子使电压提高到针式绝缘子使电压提高到80kV 80kV19061906年悬式绝缘子使电压提高到年悬式绝缘子使电压提高到年悬式绝缘子使电压提高到110110110~~120kV 2020世纪世纪世纪202020年代采用均压环电压可做到年代采用均压环电压可做到年代采用均压环电压可做到220kV 220kV 2、近代电力系统42、近代电力系统3、电力系统的基本参量和结线图(1)系统装机容量系统装机容量((发电机额定有功功率总和发电机额定有功功率总和,,kW 、MW 、GW )(2)系统年发电量系统年发电量((发电机全年发电量总和发电机全年发电量总和,,MWh 、GWh 、TWh )(5)最高电压等级最高电压等级((电力线路的最高额定电压电力线路的最高额定电压,,kV )(3)最大负荷最大负荷((一段时间内有功负荷最大值一段时间内有功负荷最大值,,kW 、MW 、GW )(6)年用电量年用电量((所有用户全年所用电量总和所有用户全年所用电量总和,,MWh )(4)额定频率额定频率((交流工频交流工频::50Hz )(7)地理结线图地理结线图、、电气结线图能量变换能量变换、、传输传输、、分配和使用的一次系统分配和使用的一次系统。
《电力系统分析基础》第1章.pptx
station),6台直流发电机,16km,59个用户,电压: 直流110V。 • 1885年,制成变压器,为实现交流输电奠定了基础 • 1890年,英国从Deptford到伦敦11km的10kV线路( 第一条高压交流电力线路) • 1891年,德国从Lauffen到法兰克福170km的15kV线 路(第一条三相交流输电线路)
静稳
暂稳
课程介绍
2.电力系统分析基础 -------改革后的电力系的平台课程
主要学习电力系统稳态和短路分析知识
电力系统的基本概念—发、输、变、配。
(8学时)
电力网元件参数及等值电路—物理元件的
数学模型
(8学时)
简单电力网稳态分析与计算—功率流动、
手工潮流计算
(8学时)
课程介绍
电力系统潮流的计算机算法 —潮流计算的
,了解新概念,专业领域的成果和分析。
第一章 电力系统的基本概念
1、电力系统的概念和组成 2、对电力系统运行的基本要求 3、电力系统的电压等级 4、电力系统的接线方式和中性点接地 5、电力系统的负荷
§1.1 电力系统的基本概念
一、基本概念
§1.1 电力系统的基本概念
• 电力系统的组成
(1)电力系统:生产、输送、分配与消费电能的系 统。包括:发电机、电力网和用电设备组成。
基本原理、数学模型、求解方法和计算程
序框图 。
(8学时)
有功最优分配及频率控制—如何保证低损
耗、 高回收
(6学时)
无功功率及电压调整—如何使无功合理分布
使功率损耗最小
(6学时)
短路电流分析与计算—三相短路及不对称故
电力系统分析清华 张宏斌 稳态1
电力系统稳态分析Analysis of Steady State Power Systems主讲教师:孙宏斌办公室:西主楼3区107,电话:62783086辅导教师:汤磊办公室:西主楼3区118,电话:62781462 一九九九年九月~二零零零年一月●绪论电力系统分析(Electric Power Systems Analysis)三大计算:✓电力系统稳态分析✓电力系统故障分析✓电力系统稳定性分析课程特点:✓专业课与基础课区别✓应用背景:实践->理论->实践✓计算多、题多✓工程性强、针对性强、经验性强课程要求:(教学大纲)概念Concept 分析Analysis计算Calculation 能力Ability课程形式:✓课堂授课与自学结合✓课堂练习与考察✓上机实验环节(安排)✓作业、每章报告、创新、面试——→部分免试✓答疑(安排)、考试参考书目:《电力系统稳态分析》、《电力系统》、《电力系统分析》“Elements of Power System Analysis”W.D.Stevenson (美) “Electric Power Systems”B.M.Weedy (英)“Power Systems Analysis”A.R.Bergen (美)“Electric Energy Systems Theory”O.Elgerd (美)第一章电力系统的基本概念●什么是电力系统?●电能是怎样生产的?●电力系统有什么特点?●我国电力系统的现状是怎样的?1. 电力系统与电能的生产1.1 电力系统及其组成:系统✓定义:由相互作用、依赖的若干部分组成的具有特定功能的有机整体,它又从属于一个更大的系统。
✓特点:人工组成或改造的;可分成子系统,多变量;关系复杂;有组织、有共同目标。
电力系统:完成电能生产、输送、分配、消费的统一整体电力系统组成✓一次系统(高电压,本课程研究的内容)✧发电机:一次能源转换成二次能源(电能),火/水/核/风/太阳/地热✧输电线路:输送电能。
电力系统分析基础(第一章篇)hd
电压是电场中电位差,是推动电荷移 动的能量来源。在电力系统中,电压 是衡量电能质量的重要指标之一。
电流
电流是单位时间内通过导体横截面的 电荷量,是电荷移动的速率。在电力 系统中,电流的大小和方向影响着电 力系统的稳定性和安全性。
功率与负荷
功率
功率是指单位时间内完成的功或转换的能量,表示做功或转换能量的速率。在 电力系统中,功率的大小和变化影响着电力系统的稳定性和经济性。
动态稳定性
研究电力系统在受到大的 扰动后,如严重故障或突 然失去大量负荷,保持或 恢复稳定运行的能力。
暂态稳定性
研究电力系统在严重故障 后,如线路或变压器跳闸, 各发电机保持同步运行的 能力。
保护装置与自动控制装置
继电保护装置
用于快速检测和切除电力系统中 的故障元件,保障系统的安全稳
定运行。
安全自动装置
04
电力系统暂态分析
短路故障分析
01
02
03
短路故障类型
包括单相接地短路、两相 短路、两相接地短路和三 相短路等。
短路电流计算
根据电力系统参数和短路 故障类型,计算短路电流 的大小和波形。
短路影响
分析短路故障对电力系统 稳定运行的影响,如静态稳定性
研究电力系统在稳态运行 时,受到小的扰动后恢复 到原始平衡状态的能力。
包括输电电压、输电电流和输电容量等, 这些参数决定了输电线路的传输能力和损 耗。
输电线路容易受到雷击、冰冻等自然灾害 的影响,需要进行相应的防护和修复。
配电系统
配电系统的工作原理
配电系统负责将电能从输电系统分配到各个负荷 中心,以满足用户的需求。
配电系统的设计原则
在配电系统设计时,需要遵循安全可靠、经济合 理、节能环保等原则,以确保配电系统能够满足 用户的需求并降低运行成本。
推荐-现代电力系统分析1 精品
这两个理论导致了电工学科的诞生 1827年欧姆建立了电感两端电压电流关系
1830年,约瑟夫.亨 利发现了自感现象
他发明的继电器将电 工学科产生了一个分 支——电信
1831年法拉第发现电 1876年贝尔发明了
磁感应现象
电话,电信学科率
1863年楞次定律揭示
先电力系统发展起
电力系统运行的三道防线
在小扰动下,不丢失负荷 在较大扰动下,保证系统正常运行 在大扰动下,保证系统能够稳定运行
1.4 电力系统分析的内容
潮流分析 故障分析 稳定性分析
1882年,爱迪生在纽约建 立第一座直流配电系统
无法解决“1km”问题
致力于高压直流发电机的研 发。
交流输电阶段
爱迪生公司有一个很有 个性的工程师,Nikola Tesla。
在1885年Stanley发明了 变压器后,提出交流输 电系统。未被爱迪生采 纳,后去了Westwood电 气公司。
1976年英国的电 力市场化运营使 得电力网成为能 源流、信息流、 货币流的统一。
智能电网
新能源 新客户 新要求 新技术
新能源
不可再生能源短缺的压力
温室气体排放和气候变暖 的压力
风力发电、太阳能发电、 生物质能发电以及冷热电 联产等小燃气轮机组发电
由即插即忘转变为即插即 用。
他于1890年率先发明了 交流发电机,被称为交 流电之父。
Nikola Tesla 实验室
无线传 输电能 的特斯 拉线圈
Warden clyffe塔
特斯拉线圈至今还有很多爱好者
特斯拉线圈原理
交直流大战
最终交流电战胜了直流电; 秘密武器就是变压器。
1893年Westwood公司在 美国芝加哥世界博览会上 展出了双相交流输电系统。
电力系统分析概述
2.中国电力工业的现状与展望
(2)装机容量:居世界第二位。
2.中国电力工业的现状与展望
(3)电压等级、输电线路长度与变电设备容量 • 除西北地区以外:
交流:500kV,220kV,110kV,35kV,10kV 直流: ±500kV • 西北地区: 750kV,330kV,220kV,10kV,35kV,10kV
2.中国电力工业的现状与展望
(4)缺电问题与城乡电网改造 1970年以来出现缺电问题 1998年低用电水平下的电力平衡。 电力工业跟不上国民经济的发展速度是造成缺电的重要原因
2.中国电力工业的现状与展望
• 我国在发电、输电、配电各方面投资比例失调是缺电的另一 个方面原因。发电、输电、配电比例
• 美国 1:0.43:0.7日本 1:0.47:0.68 英国 1:0.45:0.78 我国 1:0.21:0.12
课程主要内容--稳态分析
• 电力网元件模型及参数计算 • 电力网的电压和功率分布 • 电力系统的电压调整和频率调整 • 电力系统的优化运行
课程主要内容--故障分析
• 电力系统的三相短路 • 电力系统的不对称故障
课程主要内容--稳定性分析
• 稳定性的初步概念 • 电磁功率特性 • 电力系统的暂态稳定 • 电力系统的静态稳定
复功率的符号说明:
取 S~ UI P jQ UIu i
负荷
滞后功率因数 运行时,所吸取的无功功率
超前功率因数
为正,感性无功 为负,容性无功
滞后功率因超前功率因数
为正,感性无功 为负,容性无功
1.3 电力网
• 1.3.1 电力网 • 电力网由输电和变电设备组成 • 输电设备:输电线路,杆塔,绝缘子 • 变电设备:变压器,电抗器,断路器(开
电力系统分析(孙宏斌)第一章电力系统概述(第二讲)
第一章电力系统概述(Introduction to Power Systems)(第二讲)(回顾)1问题1、电能是如何传输的?2、电力系统为何用功率作为变量?3、交流电路的功率和复功率如何引入?4、什么是电力系统负荷和负荷曲线?5、典型负荷曲线有哪些?有何用途?2一、电力网有哪些主要设备?除去发电机与负荷究高压输电网,配电网看成负荷一部分。
主要设备:输电线路、变电站设备(变压器、开关、母线等)。
超高压架空电力线路电力变压器带有开关发电机变压器开关输电线路二、电力网络是如何接线的?对保证供电的接线图:两种类型电气接线:电力设备间电气联接关系地理接线:发电厂、变电所间相对地理位置及其联接路径接线方式(与计算机网络类似),综合考虑:供电可靠、电压合格、运行灵活、操作安全、费用经济等因素。
开式闭式地理接线图发电厂变电站开式接线(从放射式(a)(d)闭式接线(环式(单电源)一些实际电力网英国电网东京电网远距离大容量输电为何要采用高电压进行?!10三、电力网为何要采用高电压? 远距离大容量容量:S=U*I压降:∆损耗:P高电压→高考虑绝缘,压到110-750kV高压线远距离输电,大负荷6-110kV线路电压500低压配电1035110(部分输电)高中压配电220 750输电电压等级(kV)四、为何要确定额定电压?标准化:导致互联困难最佳的技术经济性能电压下进行优化设计、制造和使用。
需要确定的额定电压:线路(即:电网、用电设备)发电机变压器(五、如何确定额定电压?(0.95U N11.1U N1U N1U NU N11次侧1.05U N0.951.05U N2(1.1)U N21次U N1升压变1次侧接线路如何确定额定电压?线路(电网)发电机额定电压升压变压器一次侧二次侧降压变压器一次侧二次侧如何确定额定电压?用电设备(线路、电网)(kV)61035110220330500750六、高压直流输电(变压器三相交流整流装置送电端直流输电的优点?适用于大系统互联运行,无需同频率,本身不存在稳定问题。
电力系统分析完整
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目录
• 电力系统概述 • 电力系统基本元件 • 电力系统运行 • 电力系统分析与设计 • 电力系统保护 • 电力系统优化 • 电力系统新技术发展
01
电力系统概述
定义与组成
定义
电力系统是指由发电、输电、变电、配电和用电等环节组成的电能生产、传输、分配和 消费的系统。
短路电流计算通常采用电路分析方法和计算机仿真软件进行。根据系统阻抗和电源特性,计算不同短路 故障点处的电流值,为后续的电气设备选择和继电保护配置提供依据。
短路电流计算的结果对于确保系统安全、稳定运行至关重要。过大的短路电流可能导致电气设备损坏、 线路起火等危险,因此需要对计算结果进行严格校验。
电气设备选择与校验
接地保护
保护接地
将电气设备的外壳接地,以避免设备带电时 人员触电。常见的保护接地设备包括接地线 和接地极。
功能接地
为了确保电力系统的正常运行,将某些设备 的电压和电流接地。这可以避免干扰和保证 系统的稳定性。常见的功能接地设备包括基 准点位保持器和信号接地线。
06
电力系统优化
输电系统优化
输电线路优化
促进区域电网的互联
高压直流输电技术可以实现不同区域电网的互联互通,提高电力系 统的整体运行效率。
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配电系统调度优化
针对配电系统的调度问题,可以通过优化调度方案,提高 配电系统的运行效率和经济性。调度优化需要考虑用户需 求、电价政策、能源结构等多种因素,可以采用智能算法 、混合整数规划等技术手段。
配电系统可靠性评估
与输电系统可靠性评估类似,配电系统可靠性评估也是电 力系统优化的重要内容之一。评估方法包括概率模型、模 糊理论、人工智能等,可以采取相应的措施提高系统的可 靠性和稳定性。
电力系统分析第一章1
小资料
IEEE——电气与电子工程师学会(Institute of electrical and Electronic Engineers, IEEE)1963年由美 国电气工程师学会(AIEE,American Institute of Electrical Engineers成立于1884年)和无线电工程师学会 (IRE,Institute of Radio Engineers成立于1912年)合并 组成。总部设在美国纽约。1999年会员达36.5万人,分布在 150个国家和地区,是一个国际性学术组织。39 societies 个专业分学会(PES-Power Engineering Society and 3 technical councils ),学会还按10个地区划分,共有300多个 地方分部。IEEE北京分部于1985年成立。
二、我国电力工业和电力系统的发展史 1、基本发展史
1882年,英国人成立上海光电公司,中国第一个发电厂, 一台12kW直流发电机 1911年,杨树浦发电厂动工,1913年开始发电,到1924 年,共有12台发电机,装机121MW。 1954年,中国自行设计施工的第一条220kV输电线路 (369km)建成,从丰满水电站输送电能到虎石台变电所。 这是中国输电线路建设史上的一个里程碑。
发电量/亿kW ·h
年 份 发电量/亿kW ·h 年 份 发电量/亿kW ·h
5451
1996 10750 2004 21943
5847
1997 11600 2005 24975
6213
1998 11670 2006 28344
6775
1999 12300 2007 32559
7542
2000
4.42
电力系统分析
• 风能发电厂
• 火力发电厂
• 水力发电厂
• 核能发电厂
• 地热发电厂
• 光伏电厂
• 输电线路
• 输电线路
• 输电线路
• 电力变压器
• 西变公司研制的750千伏、70万千伏安单相 自耦电力变压器
• 电动机
• 电炉
• 水库
• 水轮机
• 汽轮机
第二节 电能的生产
• • • • • 一、火力发电厂 二、水力发电厂 三、核能发电厂 四、其它能源发电 2009年底,我国发电装机总容量8.74亿千 瓦,其中水电1.96亿千瓦、火电6.51亿千瓦、 核电908万千瓦、风电1760万千瓦。
• 核能发电厂 • 浙江秦山核电站是中国自行设计、建造和运营管理的第一座30万千瓦 压水堆核电站,地处浙江省海盐县。由中国核工业集团公司100%控 股,秦山核电公司负责运行管理。采用目前世界上技术成熟的压水堆, 核岛内采用燃料包壳、压力壳和安全壳3道屏障,能承受极限事故引 起的内压 、高温和各种自然灾害。一期工程1984年开工,1991年建 成投入运行。年发电量为17 亿千瓦时。二期工程将在原址上扩建2台 60万千瓦发电机组,1996年已开工。三期工程由中国和加拿大政府 合作,采用加拿大提供的重水型反应堆技术,建设两台70万千瓦发电 机组,于2003年建成。 • 广东大亚湾核电站是中国大陆第一座百万千瓦级大型商用核电站,拥 有两台98.4万千瓦的压水堆核电机组,于1994年5月建成投入商业运 行,是大陆首座使用国外技术和资金建设的核电站。核电站累计实现 上网电量2051.2亿千瓦时,其中输送香港1400.79亿千瓦时,相当于 香港每四户家庭中就有一户的用电来自大亚湾核电站。 • 广东岭澳核电站一期拥有两台装机容量99万千瓦的压水堆核电机组, 主体工程1997年5月开工,2003年1月建成投入商业运行,2004年7 月16日通过国家竣工验收。 • 江苏田湾核电站是中国和俄罗斯技术合作项目,地点在江苏省连云港 市田湾镇。一期工程是两台装机容量106万千瓦的机组。远期规划是 800-1000万千瓦,将成为中国大陆最大的核能发电站。
第一章电力系统分析概述
开放以来,我国的电力工业有了飞速的发展,平均每年以 10%以上的速度在增长,到1998年全国装机容量已达到277 GW,年发电量已达到1150TW· h,均跃居世界第2位。但人 均用电量、电力系统自动化水平还与发达国家有差距。
•输电线路建设 1954年,第一条220kV线路投入运行,全长369.25km; 1972年,第一条330kV线路投入运行,全长534km;
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南美伊泰普水电站是二十世纪最大的水电站 ,位于巴西和巴拉 圭交界处的巴拉那河上,从1974年5月开始修建,于1991年5月竣工, 由巴西与巴拉圭共建。总装机容量12.6GW(18×700MW),年发 电量790亿度。水电站坝身长7.7公里,坝高196米(相当于 65层楼的 高度)。
58
三峡水电站效果图
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浙江北仑发电厂是我国目前最大的现代化火力发电厂,总装机容量为 300万千瓦(5×600MW),工程于1988年1月正式开工建设,2000年9月全 部建成发电。年发电量167亿度,为浙江省各类发电厂发电总量的四分之 一,其中两台机组的发电量就能满足宁波市全部用电所需。 54
北仑发电厂主控制室
北仑发电厂汽轮机房
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我国电力发展概况及前景
二、我国电力工业发展前景
高参数(高温、高压、超临界、单机容量);
大容量远距离高压输电、大系统互联;
高度自动化; 电力市场化; 分布式发电。
•21世纪发展目标
2010年全国装机容量达到650GW,2020年达到950 GW。
51
我国电力发展概况及前景
•电网互联 2010年:形成以三峡电站为中心,连接华中、华东、川
63
三峡的供电范围
64
秦山核电站位于东海之滨美丽富饶的杭州湾畔,是中国第一 座依靠自己的力量设计、建造和运营管理的压水堆核电站,总装 机容量2×300MW。1985年3月动工,1991年12月首次并网发电。 它的建成使我国成为继美、英、法、前苏联、加拿大、瑞典之后 世界上第七个能够自行设计、建造核电站的国家。
电力系统分析 第一课
1 1 = = − j 5.7143 z35 j 0.175
1.1.2 节点导纳矩阵元素的物理意义
由以上计算结果可得节点导纳矩阵如下:
⎡0.0000 − 0.0000 + ⎤ ⎢ j10.0000 j 9.5238 ⎥ ⎢ ⎥ ⎢ 0.0000 + 10.3422 − −4.1096 + −6.2326 + ⎥ ⎢ ⎥ j 36.5123 j10.9589 j16.5161 ⎢ j 9.5238 ⎥ ⎢ −4.1096 + 10.9589 − −6.8493 + 0.0000 + ⎥ ⎥ Y =⎢ j10.9589 j 34.9130 j18.2648 j 5.7143 ⎥ ⎢ ⎢ ⎥ − 6 2326 + − 6 8493 + 13 0819 − . . . ⎢ ⎥ ⎢ ⎥ j16.5161 j18.2648 j 34.7059 ⎢ ⎥ 0.0000 + 0.0000 − ⎥ ⎢ ⎢ ⎥ j 5.7143 j 5.7143 ⎦ ⎣
1 1 + + j 0.05 0.03 + j 0.08 0.018 + j 0.048 = 13.0819 − j 34.7059 1 1 Y35 = Y53 = − =− = j 5.7143 k35 z35 1.0 × j 0.175 = j 0.013 + j 0.012 +
Y55 = y530 + y35 =
1.1.1 节点电压方程的建立
SG1
采用理想变压器的等值电路图
1 T1 S L2
2
~
L1 L2 S L4
4
3 L3 C
SG2 T2 5
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第一章电力系统概述(Introduction to Power Systems)
(第一讲)
1
问题
1、人类为何偏爱电能?
2、什么是电力系统?如何组成?如何表示?
3、电力系统运行有何特点和要求?
4、互联电力系统是怎么回事?
5、如何对电力大系统进行控制?
6、电能是如何生产的?
2
一、人类为何偏爱电能?
现代社会最重要能源,应用十分广泛。
美国1996年用电情况:
2.68kW/人(装机容量)
1.3kW/人(用电量)
显著优点:
洁净(从使用的角度看):保护环境
方便:输送、分配、使用(能量形式转化容易) 电气化:机械化、自动化,提高产品质量和劳动
生产率
节能:能耗小,能量转换效率高
二、什么是电力系统?(I)
系统定义:由
分组成的具有
又从属于一个更大的系统(《系统论》)
什么是电力系统?(II)
电力系统:完成电能
费的统一整体。
通常由发电机、变压器、电力线路和负荷等电力设备组成的三相交流系统。
世界上最大的人造机器:
的20项发明之一,当今社会最庞大的工业之一,是国民经济的支柱产业(我国
产)
国防资源
库、火电厂、输电线路、核电厂)(战争:石墨炸弹、恐怖袭击)
三、电力系统如何组成?
一次系统(高电压,本课程研究的内容)
二次系统(低电压):保证一次系统安全/可靠/经济运行的信息系统及其操作机构。
一次系统如何组成?
发电机:电能生产,一次能源转换成二次能源(电能),火/水/核/风/太阳/地
热等
电力网络
分配,包括:输电网(输电系统)和配电网(配电系统)。
负荷(用户):电能消费,将电能转换成其他形式能量,电动机/照明/电炉等
美国电力一次系统物理基本结构
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简单电力系统的三相电路图发电机
升压变压器
发电机N
电力网络与INTERNET(C/S结构)
(信息系统,非本课程重点内容)
计算机
或人
四、复杂电力系统如何表示?
单线图:
杂,为突出重点,用单线代表三
相,反映电力设备间电联系
发电机升压变压器
简单电力系统单线图
五、如何构成更大的系统?
电力系统
发电厂动力部分
热力网
发电厂动力部分:锅炉、汽轮机、水库、水轮机、核反应堆等
单线图常用符号(动力系统)
14
六、电力系统运行特点与要求有哪些?
特点
密切性
短促性
同时性
电力系统与心血管系统
七、现代互联电力系统
联路线,交换功率,规模越来越大 输配系统直属电厂 地区发电厂 电力
18
19
电力系统为何要互联?
减少总装机容量
减少备用容量
小)
提高供电可靠性、电能质量
常时相互支援);
合理利用动力资源,可
小火电、经济分配)
互联带来了什么问题?
超高压互联设备的
系统规模大而复杂,
故障可能危及整个互联系统,安全风险大。
电网并联回路增多,
随着现代信息技术、控制技术应用,
动化水平
23
25
26
多米诺骨牌
27
美国互联电力系统的运行风险!
八、如何对电力大系统运行进行控制?
我国做法:
集中管理(系统的安全、经济性)
分层控制(五级调度)
调度自动化
(以国家电网公司为例)
辽宁
吉
林
龙
江
蒙
东
河
北
山
西
地
区1
县
1
东北华北
典型调度中心
典型调度自动化系统(二次信息系统)
一、火力发电
目前最主要电源,比例大于70%
燃料:煤、石油或天然气
化学能→热能→机械能→电能
组成:
燃烧系统:燃料→灰渣,风(空气)→烟
汽水系统:水←→蒸汽,循环水(冷水←→热水) 电力系统:发电机、变压器、输电线路等
火力发电原理
火力
发电
原理
国内典型火电厂
火电厂
夜景
国外典型火电厂
德国
火电厂
汽轮机-发电机汽轮机
发电机
外观1
600MW
汽轮机
火力发电存在哪些问题?
安全问题:采矿和运输中的安全性灾难。
社会代价:采矿和运输的基础设施等
环境问题:酸雨、温室效应、可吸入颗粒物等
效率问题:
不可再生
二、水力发电
目前最重要的电源之一,比例大于10%
河流水势能→水动能→机械能→电能
容量取决于水位差和流量
组成(较火电厂简单)
水库
水轮机
电力系统:发电机、变压器、输电线路等
水力发电原理
国内典型水电厂水电厂
夜景
二十世纪最大的水电工程
20世纪最大水电站
18*700MW,年发电710亿度
水轮机-发电机
水轮机
发电机
外观
水力发电有哪些优点?
最干净能源之一
最廉价能源之一:无需燃料,运行维护简单 可再生能源之一
综合水利工程
航运等多方面问题。
良好启动和调节
(5分钟),火电厂(数小时);启动简单,适于遥控。
可满足电力需求的快速变化。
特殊的水电厂:抽水蓄能电厂,起
作用
目前世界上最大的抽水蓄能电站
水力发电存在哪些问题?
建设问题:投资大,工期长,存在国防安
全、库区移民、淹没耕地、破坏文物、可能破坏自然生态平衡、破坏自然景观等问题。
运行问题:发电出力受气象、水文、防洪、灌溉和航运等综合影响,分枯水期和丰水
期,出力不稳定,增加电力系统运行的复杂性。
三、核能发电
目前主要电源之一,比例大于10%
铀等核燃料→核裂变(链式反应),核能→热能→机械能→电能
组成:
反应堆(
汽水系统(汽轮机)
电力系统:发电机、变压器、输电线路
等。
核能发电原理
典型核电厂
秦山
核电站
(2*300MW
我国第一个
核电站
核能发电为什么会迅速发展?
1954年第1台,莫斯科,奥勃宁斯克核电厂 一种新型的巨大能源,发展迅速
煤/石油等火电燃料储量有限,不可再生 发达国家的水资源基本开发殆尽
一些资源贫乏国家
展核能(北朝鲜)。