电力系统概述

1、1,电力系统概述,-2-,电力系统概述,-3-,发展预测 电力投资严重滞后直接导致了近两年的电力短缺。因此，2010年前，估计年平均增长率为25%左右。预测：2003年至2010年，新增装机45217万kW,年均5490万kW,年均投资额6588亿元，总投资额46446亿元。其中，输配电投资是重点，约占50%，估计2003年至2010年平均每年输配电投资将达3294亿元。 我国电力发展方针： 我国电力工业目前已经进入新的历史时期，国家提出今后的电力发展方针是：“大力开发水电、继续发展火电、适当发展核电、积极开发新能源发电、同步发展电网，促进全国联网”。,电力系统概述,-4-,电力工程,对于运行

2、单位的工作人员： 随着电力工业的迅速发展，电力系统的结构日趋复杂，对电力规划设计、运行管理等方面提出了更高要求，需要掌握现代电力系统的特点 对于制造单位的工作人员： 电力工业的发展带动了电力设备制造工业、电力电子工业以及通讯自动化等各行业的发展，为了密切配合电力工业的建设和改造，提高其运行水平，研究、设计、制造人员需要全面深入地掌握电力系统的特性,-5-,电力系统概述,电力系统的定义 电力系统的组成和分类 电力系统的接线方式 电力系统的电压等级 电力系统的功率 电力系统的负荷,-6-,电力系统的定义,系统 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 电力系

3、统 完成电能生产、输送、分配、消费的统一整体。 发电厂、变电所、输配电线路直到用户等在电气上相互连接的一个整体,-7-,电力系统的组成,一次系统（高电压） 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。 配电线路(系统)：分配电能，高压/低压配电系统 负荷：电能转换成其他形式能量，电动机/照明/电炉等,-8-,一次系统,-9-,电力系统的组成,二次系统（低电压） 保证一次系统安全/可靠/经济运行 量测 保护 操作 通讯,-10-,电压等级、容量、输送距离,-11-,电力系统的分类,供电容量、供电范围、电压等级 地方电力网 110kV,几十公里，主要是城

4、乡配电网 区域电力网 220kV，各省（区） 超高远距离输电网 330500kV以上，远区发电厂负荷，网际联络，全国网络,-12-,系统联网,优点 减小总装机量 错峰效应（各发电厂孤立运行的最大负荷并不是同时出现） 合理利用动力资源 发挥水电厂的作用（丰水和枯水季节） 提高供电的可靠性 故障和异常时可以相互支援 提高运行的经济性 发电厂合理分配负荷，降低系统的电能成本,-13-,系统联网,问题 投资大 系统复杂，运行难度大 局部故障可能会危及整个系统 故障电流增加 并联回路增多 随着计算机等信息技术的应用，自动化水平提高，缺点逐步克服,-14-,电力生产,火力发电 污染，不可再生能源 热效率

5、启动消耗能量和时间 水力发电 干净，廉价 水电机组启动迅速 核能发电 节省燃料，规模越大，电能成本越低 辐射 新能源发电 地热、太阳能、风能、垃圾燃料、潮汐能、燃料电磁、生物质能等,-15-,电能的质量指标,电压 35kV以上 5 10kV以下 7 低压照明用户 +510 频率 50Hz， (0.20.5) 波形 正弦波 高次谐波（铁心饱和、电力电子设备）,-16-,电力系统接线方式,接线图 电气接线：元件间电气联接关系 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 开式 闭式,-17-,地理接线图,-18-,开式接线,-19-,闭式接线,-20-,电力系统电压等级,电压等级的

6、确定 避免电压等级数量的无限制扩大，导致互联困难，必须标准化。 为取得最佳的技术经济性能，电力设备需要在额定电压下进行优化设计、制造和使用 需要确定的电压 线路（电网） 发电机 变压器（升压、降压）的一次/二次侧,-21-,电力系统电压等级,-22-,电力系统电压等级,-23-,电力系统电压等级,线路额定电压 = 电力设备额定电压 = 网络额定电压 发电机额定电压 = 105%线路额定电压 降压变压器额定电压： 一次侧额定电压 = 线路额定电压 二次侧额定电压 = 110%（或105%）线路额定电压 升压变压器额定电压： 一次侧额定电压 = 发电机额定电压 二次侧额定电压 = 110%线路额定

7、电压,-24-,电力系统电压等级,交流电压的选择（Still公式）,-25-,交流电路的功率,单相功率,-26-,交流电路的功率,电流的有功无功分量,-27-,交流电路的功率,功率的有功分量,-28-,交流电路的功率,功率的无功分量,-29-,交流电路的功率,有功功率P 定义为pR(t)的均值 P = UIcos 无功功率Q 定义为pX(t)的峰值 Q = UIsin P 物理意义：无源网络消耗的功率均值。 Q 物理意义：无源网与外界交换能量的能力大小，均值为零，交换功率峰值未消耗，是无源网电感和电容存储和释放场能的过程,-30-,交流电路的功率,网络若是电感性的，则Q0，习惯上认为网络“吸收

8、”感性无功，是“无功负荷”。 网络若是电容性的，则Q0，习惯上认为网络“发出”容性无功，是“无功电源”。 （“吸收”感性（或容性）无功功率相当于“发出”容性（或感性）无功功率）,-31-,交流电路的功率,-32-,交流电路的功率,-33-,交流电路的功率,-34-,电力系统的负荷,电力系统负荷是电力用户所需电功率的总和，也称电力系统综合用电负荷。 可能包括工农业、交通运输和人民生活等各方面的各种用电设备。 主要有电动机（同步和异步）、电炉、电热、照明、整流设备等，在不同行业中比重不同，最大量的是异步电动机。 这里研究的电力系统负荷是指高压输电系统负荷，如：一个乡镇或者大工厂的总负荷，配电网络是

9、负荷的一部分。,-35-,负荷特性,描述负荷变化趋势的数学手段：指一段时间内负荷随端电压或系统频率变化的曲线 按负荷类型分： 有功负荷曲线 无功负荷曲线 按时间分： 日负荷曲线(周、旬) 月负荷曲线 年最大负荷曲线时序负荷曲线 年持续负荷曲线累计负荷曲线,-36-,日负荷曲线主要用于研究电力系统日运行方式，如经济运行、调峰措施、安全分析、调压和无功补偿等,负荷特性,基荷厂（火电、核电厂）,尖峰负荷电厂（水电）,水电厂、热电厂,-37-,负荷特性,按对象分： 发电厂负荷曲线 变电所负荷曲线 线路负荷曲线 用户负荷曲线,-38-,负荷特性,持续负荷曲线和年最大负荷利用小时 Tmax：若用户始终保持最大负荷Pmax运行，经过后Tmax所消耗的电能实际消耗的电能,持续负荷曲线不是按时间顺序，而是按某一研究周期内电力负荷递减的顺序绘制成的负荷曲线。,-39-,