电力工程课件(自编)第部分

山东建筑大学尹春inchunjie@126.com

电力工程

ELECTRICPOWERENGINEERING

（第1部分电力系统概述）

2023/2/3。主要参考书目1、教学方法：

教材自读、课堂讲解、课程实验相结合。2、考评方法考勤（10%）

缺课严格按相关规定处理。平日作业（10%）

每次课后留作业，由课代表负责收集。章节测验

每一大部分内容结束后举行课堂测验。课程实验（10%）课程考试（70%）

教学方法与考评办法3、课程说明

共48学时，3学分，考试课；课堂共40学时，共上14次课，每次3节；课程实验8学时，开3-4个课程实验，占用课余时间。教学方法与考评办法2023/2/3主要内容前言概述电气主接线（发电厂、变电站）电力设备（线路、变压器、断路器、刀闸、互感器）电力系统主接线形式电力负荷特性分析电力系统稳态分析（潮流、频率、电压）电力系统暂态分析（对称故障、不对称故障）电力系统自动化技术与装备(检测、控制、保护）直流输电技术与装备（选讲）新能源发电技术与装备（选讲）1、电的发展历程前言

前言

前言

前言2、电力系统的出现1882年美国紐约珍珠街电厂：直流；发电机-线路-电灯前言

前言前言3、我国电力工业的发展历程及现状

1882年在上海第一次装机发电。

目前已发展成为世界最大的电力系统之一。“西电东送”工程促进电力系统跳跃式发展。

前言

前言

前言本段小结：

*电的产生

*电力系统的产生

*电力系统的发展前言*电力系统工作原理描述

第1章概述

1、电力系统基本构成

发电、变电、输电、配电、用电五大环节。第1章概述*电力系统结构简图第1章概述1.1、发电电能不是自然存在的能源型式；在发电厂实现其它能源型式向电能的转换；电能是一种洁净的二次能源。火力发电水力发电核电风电、光电、其它截至2007年底，中国电力装机容量达到7.13亿千瓦：

火电：5.54亿千瓦，占77.70%

水电：1.45亿千瓦，占20.34%核电：885万千瓦，占1.24%（11台）风电：403万千瓦，占0.57%

第1章概述预计到2020年全国需要的发电量为4.3万亿kWh，相应的装机容量为9.5亿kW左右。煤电为6亿kW，占63%(电量3万亿kWh，占4.3万亿kWh的70%)；水电2亿kW，占21.1%(电量为7000亿kWh，占16%)；抽水蓄能电站2500万kW，占2.6%；新能源发电装机2.9亿kW，约占总装机的17%。核电装机将达到8600万kW，占5%风电装机接近1.5亿kW，太阳能发电装机将达到2000万kW，生物质能发电装机将达到3000万kW。第1章概述

第1章概述我国首座装备4台国产100万千瓦超超临界机组的浙江华能玉环电厂三峡水电站总装机容量达1820万kW,70万kW机组26台,

2009年全部投产年均发电量847亿千瓦

第1章概述新疆达坂城2号风电场装有157台风机,总容量达8.28万kW,

是中国最早开发和规模最大的风电场之一江苏连云港田湾核电站2台106万千瓦的机组于2007年投入商业运行，俄罗斯设计。1.2、输电

电能从发电厂产生后，经过升压变压器提升电压，通过输电网向用电区域传送。有代表性的：

*特/超高压交流输电

1000KV、750KV、500KV、330KV、220KV

*直流输电

800KV、660KV

典型特点：电压高、距离远、容量大。

*发展机遇：智能电网建设、西电东送工程近年我国特高压交、直流输电网的建设突飞猛进，特高压技术研究与装备制造水平也跃居世界前列。第1章概述1.3、变电

电能从发厂产生、经电压抬升后通过输电网完成远距离传输，到达用电区域后，经变电站进行降压。

典型的：500KV、330KV、220KV、110KV等。变电站广泛分布、技术密集，是电力系统重要组成部分。

第1章概述1.4、配电

电能经变电站降压后，继续向用电端进行输送。通常把电力系统中终端降压变电站低压侧直接或再经二次降压后向用户直接供电的电力网络称为配电网，电压等级一般在110KV及以下。

高压配电网：110KV、66KV、35KV

中压配电网：10KV、6KV、1KV

低压配电网：660V、380V*配电网特点：深入负荷密度较大的区域（如城市、工业区、居民区）；单线路容量不大、距离较短；分布广泛。第1章概述*常用的配电网型式：

放射型（辐射状、树状）、环型、网格型第1章概述1.5、电力系统基本要求

*稳定性

实际运行的电力系统是各区域电网互联、多类型电厂同步运行的一个大系统，稳定性必须首先保证。

*安全性

设备安全、人身安全。

*可靠性

必须连续、稳定地向用户输送电能。

*高效性

电能的产生及输送、转换过程必须保证较高的效率，降低各环节的能源损失。第1章概述1.6、电力系统调度管理体系

电力网是一个互联互通的大系统，必须进行统一的调度管理。我国建立五级电网调度体系，以电网调度自动化系统为主要技术支撑手段，对整个电网实施一体化的调度管理。国调：

国调中心设立于国家电网公司。通过计算机数据通信与各大区调度中心相连接，协调确定各大区之间的联络线潮流和运行方式，监视、统计和分析全国电网的运行情况。

网调：

分设于国家电网公司下属东北、华北、华中、华东、西北5大电网公司。按统一调度、分级管理原则，负责超高压网的安全运行并按规定的发电计划及监控原则进行管理，提高电能质量和经济运行水平。第1章概述省调：

分设于各省、自治区、直辖市电网公司，按统一调度、分级管理原则，负责本省内电网的安全运行并按规定的发电计划及监控原则进行管理，提高电能质量和经济运行水平。地调：

分设于各地级市供电公司，采集当地电网的各种信息，进行安全检测，进行有关站点开关的远方操作，变压器分接头的调节，电力电容器的投切等。县调：

分设于各县级市供电局，为我国电网调度的最低级，主要监控10KV及以下农村电网的运行。第1章概述1.7、电力调度自动化系统*输变电网数据采集与监控系统（SCADA）

现场数据的实时采集，采集各种部件（变压器、线路等）的电压、电流、功率等和各断路器的分、合状态，在此基础上实现系统监视和控制。*输变电网能源管理系统（EMS）

根据实时采集数据，进行各种模拟和计算，决定安全和经济运行方式。配合各种高级软件，实现状态估计、潮流计算、经济运行计算、静态安全运行分析、动态安全运行分析。第1章概述

电力调度自动化系统示意图第1章概述*本段小结电力系统基本构成电力系统基本要求电力调度体系及电力调度自动化系统第1章概述2、电力系统电气接线图与地理接线图了解某一区域的电网结构，最主要有两张图。2.1电气接线图：从电气上描述各部分和设备的连接关系。第1章概述第1章概述第1章概述2.2地理接线图：从地理上描述各部分和设备的连接关系。第1章概述

第1章概述第1章概述3、主要电力设备类型

发、输、变、配电一次及二次电力设备。3.1典型的一次设备

*发电设备：发电机*

馈出/联络线：电力电缆、架空线路、铁塔等

*电力变压器：在电网变电站中实现电压升、降变换。

*高压电力开关设备：户内开关、户外开关

*高压电网检测设备：电压互感器、电流互感器

*补偿设备：调相机、电力电容器、电抗器

*安防保护设备：避雷器、熔断器3.2、二次设备

用以实现测量、控制、保护、计量、通讯的各种设备及相关配套设备（如直流供电设备、UPS设备等）。第1章概述

第1章概述

第1章概述

第1章概述4、电力系统基本参量及电压等级选取4.1、基本参量第1章概述4.2、标准电压等级及分类第1章概述2023/2/34.3、电压分布及电压等级选取第1章概述电力设备额定电压选取依据：第1章概述电力设备额定电压等级：第1章概述电压等级选取原则：

*关于部分城市试点20KV的说明。第1章概述

第1章概述4.4、供电质量要求*电力工作，安全重于泰山：人身、电力系统、设备第1章概述5、标幺值计算方法5.1、有名值与标幺值*有名值：实际数字与明确的物理量纲相结合。如:电压(V/KV)、电流(A/KA)、功率(W/KW/、VA/KVA、VAR/KVAR)、阻抗(欧姆)等。*有名值基本电路运算关系单相电路三相电路:U-线电压、I-线(相)电流、S-三相功率、Z-阻抗

UP-相电压、SP-单相功率！单相、三相电路中S、U、I、Z运算关系不同。第1章概述第1章概述*标幺值*标幺值运算关系定义：约束：标幺制运算关系：特点：单相、三相平衡电路关系式一致，简化计算过程；物理意义不清晰；基准值选取不同，计算结果不同。5.2、基准值选取原则基本电气量：

电压UB、容量SB电流IB、阻抗ZB通常给定：基准电压UB：额定电压基准容量SB：100MVAIB、

ZB应满足：注：四个基准值只有两个自由量。

第1章概述5.3、典型设备标幺值换算基准值不同时，应进行折算。5.3.1、发电机标幺值换算一般性公式推导：A、根据SN、UN、X*N，计算XN；B、选定SB、UB，计算ZB;C、计算出X*B。第1章概述5.3.2、变压器标幺值换算第1章概述5.3.3、电抗器标幺值换算第1章概述5.4、复杂网络中标幺值折算整个网络中基准值选取必须一致：

容量基准SB：100MVA;(1000MVA)

电压基准UB：选定线路中某段为基准，一般选最高电压。5.4.1、精确计算法：按基准电压、容量进行精确计算

归一法：将有名值归算到统一电压，在同一基准折算；

扩散法：由基本段的电压及变压器变比计算出各段的基

准电压，各段以此为基准进行折算。第1章概述归一法计算过程示例(P12)图1-17所示系统中，选取统一基准电压UB2,基准容量SB.采用归一法按顺序依次进行折算：发电机、T1、II线路、T2、电抗器、III线路第1章概述第1章概述第1章概述第1章概述

第1章概述注：公式难以记忆，应掌握一般性公式的推导方法。扩散法计算过程说明1、选定全系统最高电压UB2为系统统一的基准电压；2、根据T1变比K1=121/10.5,折算I侧基准电压UB1=UB2/K1;3、根据T2变比K2=110/6.6,折算III侧基准电压UB3=UB2/K2;4、全系统各段的容量基准统一选定为：SB1=SB2=SB3=100MVA.5、各段采用选定的电压基准、容量基准分别进行折算。注：扩算法计算结果应与归一法相同。

第1章概述5.4