电力系统分析基础(第一章)(2)

1、第二节第二节 电能变换和电源构成三、火力发电三、火力发电第二节第二节 电能变换和电源构成三、火力发电三、火力发电第二节第二节 电能变换和电源构成三、火力发电三、火力发电第二节第二节 电能变换和电源构成四、水力发电四、水力发电水水 冲击水轮机旋转冲击水轮机旋转 带动发电机发电带动发电机发电 水 电 厂堤坝式引水式：河床坡度较大时坝后式：单独筑坝，厂房在坝后（三门峡）河床式：厂房与坝一起（葛州坝）混合式：兼有堤坝式与引水式抽水蓄能水电厂第二节第二节 电能变换和电源构成四、水力发电四、水力发电第二节第二节 电能变换和电源构成四、水力发电四、水力发电第二节第二节 电能变换和电源构成四、水力发电四、水力

2、发电水 资 源蕴藏量： 6.8亿KW可利用量：3.78亿KW20世纪末，装机3.0亿KW，水电0.9亿KW三 峡水位： 200m流量： 14300m3/s可装机： 2500万kw计划装机：70*26=1820万kw，已投980第二节第二节 电能变换和电源构成三 峡 电 站第二节第二节 电能变换和电源构成三 峡 电 站第二节第二节 电能变换和电源构成三 峡 电 站第二节第二节 电能变换和电源构成总投资总投资603.3603.3亿元、总工期亿元、总工期1212年两个月、装机容量年两个月、装机容量12601260万千瓦的万千瓦的中国第二大水站中国第二大水站溪洛渡水电站，溪洛渡水电站，已于今春正式开工

3、已于今春正式开工 长江上再建两个三峡工程的计划已经启动。将在长江上游长江上再建两个三峡工程的计划已经启动。将在长江上游金沙江河段兴建溪洛渡、向家坝、乌东德、白鹤滩金沙江河段兴建溪洛渡、向家坝、乌东德、白鹤滩4座梯级电座梯级电站。这站。这4座电站的总装机容量达座电站的总装机容量达3850万千瓦，总装机容量和总万千瓦，总装机容量和总发电量都超过两个三峡工程。发电量都超过两个三峡工程。已探明的最大水电站在雅鲁藏布的墨脱，可装机已探明的最大水电站在雅鲁藏布的墨脱，可装机4380万万KW第二节第二节 电能变换和电源构成五、核电厂五、核电厂核 能用核蒸汽发生系统代替火电厂锅炉生产蒸汽系统用核蒸汽发生系统代

4、替火电厂锅炉生产蒸汽系统裂变能裂变能：一定能量的中子撞击重金属元素的核（铀、钚）一定能量的中子撞击重金属元素的核（铀、钚）聚变能聚变能：不同轻元素的原子核进行聚合（氘、氚）不同轻元素的原子核进行聚合（氘、氚）反应堆热中子反应堆热中子反应堆：铀铀235为燃料，低中子撞击，目前采用为燃料，低中子撞击，目前采用快中子反应堆快中子反应堆：铀铀238、钚、钚239为燃料，高速、高能中子为燃料，高速、高能中子 撞击，效率高撞击，效率高100倍，个别国家使用倍，个别国家使用1kg铀235相当于2700t煤第二节第二节 电能变换和电源构成按减速剂分轻水堆（轻水堆（86%）压力堆（压力堆（PWR）：）：3/4沸

5、水堆（沸水堆（BWR）重水堆重水堆气体冷却堆气体冷却堆1951年第一座100KW核电站在美国现在全世界有441座，总装机3.5亿kw我国秦山（30+2*60+2*70），大亚湾（2*90万KW）第二节第二节 电能变换和电源构成2004年7月前701万kw（9座），即将在浙江三门、广东阳江，江苏田湾各建200万kw，投资500亿人民币2020年我国装机达88.5亿kw,其中核电4000万kw未来15年计划修建40座100万kw核电站核电投资大：1.11.65万元/kw；火电：4000元/kw建设周期：核电70个月；火电：30个月核电比火电寿命长30年第二节第二节 电能变换和电源构成五、核电厂五、

6、核电厂第二节第二节 电能变换和电源构成五、核电厂五、核电厂第二节第二节 电能变换和电源构成五、核电厂五、核电厂第二节第二节 电能变换和电源构成六、新能源发电和电力储存六、新能源发电和电力储存第三节第三节 电力系统的负荷一、负荷类型一、负荷类型负荷负荷用电设备在某时刻从系统中取用的功率用电设备在某时刻从系统中取用的功率负负 荷荷 类类 型型异步电动机异步电动机同步电动机同步电动机各类电炉各类电炉整流设备整流设备电子仪器电子仪器电灯电灯负荷变化是随机的负荷变化是随机的规律性用负荷曲线表示规律性用负荷曲线表示第三节第三节 电力系统的负荷二、负荷曲线二、负荷曲线负荷曲线及表示法负荷曲线及表示法日负荷曲

7、线日负荷曲线安排电能生产计划的基础安排电能生产计划的基础年负荷曲线年负荷曲线安排检修计划、装机计划的依据安排检修计划、装机计划的依据第三节第三节 电力系统的负荷1 1、日负荷曲线、日负荷曲线日用电量：日用电量：240PdtW 日平均负荷：日平均负荷：24/24/240PdtWPav负荷率：负荷率： kp=pav/pmax第三节第三节 电力系统的负荷2 2、年负荷曲线、年负荷曲线年用电量：年用电量：iniitPW 1Tmax=W/Pmax第四节第四节 电力系统运行的特点及要求一、运行特点一、运行特点v 电能不能大量储存电能不能大量储存v 过渡过程非常迅速（过渡过程非常迅速（30万万KM/S）v

8、电力和国民经济各部门关系密切电力和国民经济各部门关系密切第四节第四节 电力系统运行的特点及要求二、运行要求二、运行要求最大限度地满足用户的用电要求最大限度地满足用户的用电要求保证供电的可靠性（保证供电的可靠性（3040倍，分类负荷）倍，分类负荷）保证电能质量（电压、频率、波形）保证电能质量（电压、频率、波形）提高电力系统的经济性提高电力系统的经济性第五节第五节 电力系统的电压等级一、电力系统标称电压和最高电压一、电力系统标称电压和最高电压标称电压标称电压经济电压：经济电压： cosUI3P电压高，损耗小电压高，损耗小绝缘水平高，投资大绝缘水平高，投资大制定标准电压，以便实现互联制定标准电压，以

9、便实现互联最高电压：最高电压：正常运行时，系统中出现的电压最高值正常运行时，系统中出现的电压最高值二、电气设备的额定电压和最高电压二、电气设备的额定电压和最高电压最高电压：考虑设备的绝缘性能确定的最高运行电压值最高电压：考虑设备的绝缘性能确定的最高运行电压值额定电压：电气设备在此电压下长期工作，效率和寿命最好额定电压：电气设备在此电压下长期工作，效率和寿命最好第五节第五节 电力系统的电压等级三、如何确定电气设备的额定电压三、如何确定电气设备的额定电压= =电网额定电压电网额定电压升压变：升压变：= =发电机额定电压发电机额定电压同一标称电压下，不同电气的额定电压是不同的同一标称电压下，不同电气

10、的额定电压是不同的1 1、用电设备允许偏差、用电设备允许偏差%5 2 2、线路首末端允许偏差、线路首末端允许偏差%101.05UN0.95UNU2U1UN3 3、发电机在首端：额定电压高出接入电网电压、发电机在首端：额定电压高出接入电网电压 5%5%4 4、变压器、变压器一次侧：用电设备一次侧：用电设备降压变：降压变：= =电网额定电压电网额定电压UN二次侧：发电设备二次侧：发电设备额定电压为空载电压额定电压为空载电压内部损耗约内部损耗约5%5%二次电压高出二次电压高出10%10%第五节第五节 电力系统的电压等级三、如何确定电气设备的额定电压三、如何确定电气设备的额定电压第五节第五节 电力系统

11、的电压等级四、不同标称电压下传输距离和传输功率范围四、不同标称电压下传输距离和传输功率范围第六节第六节 电力系统的接线及中性点接地接线图（电气元件连接图）接线图（电气元件连接图）地理接线图地理接线图电气接线图电气接线图1、地理接线图（元件的相、地理接线图（元件的相对地理位置及输电线路距离）对地理位置及输电线路距离）一、电力系统接线图及接线方式一、电力系统接线图及接线方式第六节第六节电力系统的接线及中性点接地2、电气接线图、电气接线图无备用：结构简单、投资少、可靠性差无备用：结构简单、投资少、可靠性差有备用：每个用户由两个或以上电源供电有备用：每个用户由两个或以上电源供电第六节第六节电力系统的接

12、线及中性点接地二、电力系统中性点接地方式二、电力系统中性点接地方式中中性性点点接接地地的的影影响响交流输电用三相，经发电机、变压器时，用星形联接交流输电用三相，经发电机、变压器时，用星形联接形成中性点形成中性点短路电流大小短路电流大小绝缘水平绝缘水平供电可靠性供电可靠性接地保护方式接地保护方式对通信的干扰对通信的干扰系统接地方式系统接地方式中中性性点点接接地地方方式式直接接地直接接地大电流系统大电流系统 110kv及以上及以上不直接接地不直接接地小电流系统小电流系统 110kv以下以下小电流系统小电流系统不接地不接地经消弧线圈接地经消弧线圈接地经电阻接地经电阻接地第六节第六节电力系统的接线及中

13、性点接地1 1、中性点直接接地系统一相接地的特点、中性点直接接地系统一相接地的特点故障相电流大故障相电流大故障相及中性点故障相及中性点 对地电压为零对地电压为零非故障相对地电非故障相对地电 压仍为相电压压仍为相电压与故障相相关的与故障相相关的线电压降为相电压线电压降为相电压第六节第六节电力系统的接线及中性点接地2 2、中性点不接地系统一相接地的特点、中性点不接地系统一相接地的特点故障电流小故障电流小中性点对地电压中性点对地电压 升高为相电压升高为相电压非故障相对地电非故障相对地电 压升为线电压压升为线电压三相线电压仍对称三相线电压仍对称第六节第六节电力系统的接线及中性点接地3 3、中性点经消弧

14、线圈接地系统一相接地的特点、中性点经消弧线圈接地系统一相接地的特点装设的目的：熄灭接地电流产生的电弧装设的目的：熄灭接地电流产生的电弧装设原则装设原则补偿方式补偿方式36kv电网：电网：30A10kv电网：电网：20A3566kv电网：电网：10A过补（过补（IpIc），一般采用这种方式），一般采用这种方式欠补（欠补（IpIc）全补（全补（Ip=Ic），不允许，容易谐振），不允许，容易谐振第七节第七节电力系统的高次谐波一、高次谐波的概念及谐波源一、高次谐波的概念及谐波源1 1、高次谐波的概念及产生原因、高次谐波的概念及产生原因)tsin()t (Itsin)t (UIUmm 理想系统：理想系统

15、：f=50hz，=2f负荷线性则负荷线性则u，i保持正弦波保持正弦波 由于存在非线性元件（换流设备、二极管、铁芯元件）由于存在非线性元件（换流设备、二极管、铁芯元件）使使u，i波形畸变波形畸变谐波污染谐波污染发生畸变后仍为周期函数，可用付里叶分析法发生畸变后仍为周期函数，可用付里叶分析法 1nn1nm01nn1nm0)tnsin(II) t ( i)tnsin(UU) t (u第七节第七节电力系统的高次谐波2 2、畸变率畸变率衡量畸变的程度衡量畸变的程度0.38(5%)；6及及10(4%)；35及及66(3%)；110(2%) %100IID%100UUD12n2nI12n2nU 3 3、谐波

16、源谐波源谐波电压源谐波电压源发电机，和负荷无关，值很小发电机，和负荷无关，值很小谐波电流源谐波电流源非线性负载产生，换流、电气化铁路非线性负载产生，换流、电气化铁路 是主要来源是主要来源第七节第七节电力系统的高次谐波二、二、高次谐波的危害及抑制高次谐波的危害及抑制1 1、危害危害附加损耗，使设备发热附加损耗，使设备发热影响测量精度影响测量精度干扰音频通信干扰音频通信对电子控制、继电保护造成干扰，导致误动对电子控制、继电保护造成干扰，导致误动2 2、抑制抑制T T采用采用Y/Y/接线，消除接线，消除3n3n次谐波次谐波加装调谐滤波器吸收谐波，加装调谐滤波器吸收谐波，x=x=L-1/cL-1/c并联补偿电容器加装串联电抗器材并联补偿电容器加装串联电抗器材增加整流器的脉冲次数增加整流器的脉冲次数减少纹波减少纹波第一章第一章 作业作业1 1、电力系统为什么要并网互联运行？举出我国现有的几个、电力系统为什么要并网互联运行？举出我国