1、精選優質文檔-傾情為你奉上精選優質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業專心-專注-專業精選優質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業華電電力系統分析基礎讀書筆記2013-02-23電力系統分析基礎Power System Analysis Basis（一）課程介紹1.傳統的課程劃分（1）電力系統穩態分析正常的、相對靜止的運行狀態1）電力系統的基本知識和等值網絡；2）電力系統正常運行狀況的分析和計算3）電力系統有功功率頻率、無功功率電壓的控制與調整（2）電力系統暫態分析從一種運行狀態向另一種運行狀態的過渡過程1）波過程操作或雷擊時的過電壓（過程最短）。高電壓技術2）電磁暫態過程與短路及勵磁有關(過程較

2、短)。涉及電壓、電流：短路計算、對稱分量法及序網概念、不對稱故障的分析與計算3）機電暫態過程與動力系統有關(過程較長)涉及功率、功角導致系統振蕩、穩定性破壞、異步運行：靜穩、暫穩2.電力系統分析基礎-改革后的電力系的平臺課程主要學習電力系統穩態和短路分析知識（1）電力系統的基本概念發、輸、變、配。（8學時）（2）電力網元件參數及等值電路物理元件的數學模型（8學時） （3）簡單電力網穩態分析與計算功率流動、手工潮流計算（8學時） （4）電力系統潮流的計算機算法 潮流計算的基本原理、數學模型、求解方法和計算程序框圖。（8學時）（5）有功最優分配及頻率控制如何保證低損耗、高回收。（6學時） （6）無

3、功功率及電壓調整如何使無功合理分布使功率損耗最小。（6學時）（7）短路電流分析與計算三相短路及不對稱故障計算。（20學時）3.教材（1）電力系統穩態分析 （第三版）東南大學，陳珩，水利電力出版社 （2）電力系統暫態分析 （第三版） 西安交通大學，李光琦，水利電力出版社（3）電力系統分析復習指導與習題精解 楊淑英 中國電力出版社4.如何學習這門課程（1）先修課程：電路，電機學 （2）聽課為主，自學為輔（3）看書23遍（4）及時、獨立的完成作業（5）理解基本概念，不要死記硬背（6）多翻閱電網技術、電力系統自動化等期刊，了解新概念，專業領域的成果和分析。第一章 電力系統的基本概念1、電力系統的概念和

4、組成2、對電力系統運行的基本要求3、電力系統的電壓等級4、電力系統的接線方式和中性點接地5、電力系統的負荷1.1 電力系統的基本概念一、基本概念1.電力系統的組成 （1）電力系統：生產、輸送、分配與消費電能的系統。包括：發電機、電力網和用電設備組成。 （2）電力網：電力系統中輸送與分配電能的部分。 （3）動力系統：動力部分與電力系統組成的整體。2.幾個基本參量（1）總裝機容量: 指該系統中實際安裝的發電機組額定有功功率的總和，以千瓦（KW）、兆瓦（MW）、吉瓦（GW）為單位計。（2）年發電量指該系統中所有發電機組全年實際發出電能的總和，以千瓦時（kWh）、兆瓦時（MWh）、吉瓦時（GWh）為單

5、位計。（3）最大負荷指規定時間內，電力系統總有功功率負荷的最大值，以千瓦（kW）、兆瓦（MW）、吉瓦（GW）為單位計。（4）額定頻率按國家標準規定，我國所有交流電力系統的額定功率為50Hz。（5）最高電壓等級是指該系統中最高的電壓等級電力線路的額定電壓。（6）地理接線圖主要顯示系統中發電廠、變電所的地理位置，電力線路的路徑，以及它們相互間的聯結。（7）電氣接線圖主要顯示系統中發電機、變壓器、母線、斷路器、電力線路等主要電機、電器、線路之間的電氣接線。（8）從調度、管理、控制的角度看二、電力工業的發展史1、高壓輸電的出現與電壓等級的提高1831年，法拉第發現電磁感應定律，為發電機的發明打下了基礎

6、1882年，愛迪生小型電力系統（pearl street power station），6臺直流發電機，16km，59個用戶，電壓：直流110V。1885年，制成變壓器，為實現交流輸電奠定了基礎1890年，英國從Deptford到倫敦11km的10kV線路（第一條高壓交流電力線路）1891年，德國從Lauffen到法蘭克福170km的15kV線路（第一條三相交流輸電線路）遠距離大容量輸電是提高輸電電壓的動力。2、特高壓（1000kV及以上）輸電的出現與展望習慣上，110220kV為高壓， 330750kV為超高壓， 1000kV及以上為特高壓。20世紀60年代國際上開始特高壓輸電的研究1985

7、年蘇聯1228km的1150kV,但至今運行于500kV20世紀90年代日本426km的1000kV，但至今運行于500kV目前國際上實際投運的最高電壓等級750kV(加、美、俄、巴西、南非等國）我國西北電網750kV（青海官亭甘肅蘭州），2005年投運2009年我國首條1000kV（山西長治晉東南變電站南陽湖北荊門變電站）投運，645km，實現華北和華中電網互連3、直流輸電線路、高自然功率的緊湊型線路以及靈活交流輸電（FACTS）等多種多樣輸電新技術的研究也取得很大進展，有的已進入工程實踐。高自然功率的緊湊型輸電線路（俄羅斯、巴西），我國500kV緊湊型輸電線路北京昌平到房山。靈活輸電又稱柔

8、性輸電可以很靈活的調節電網功率，國外已有較廣泛應用。三、我國電力工業和電力系統的發展史1、基本發展史 1882年，英國人成立上海光電公司，中國第一個發電廠，一臺12kW直流發電機 1911年，楊樹浦發電廠動工，1913年開始發電，到1924年，共有12臺發電機，裝機121MW。 1954年，中國自行設計施工的第一條220kV輸電線路（369km）建成，從豐滿水電站輸送電能到虎石臺變電所。這是中國輸電線路建設史上的一個里程碑。1972年，第一條330kV超高壓輸電線路建成，從劉家峽水電站至漢中，全長534公里。隨后330kV線路延伸到陜甘寧青4個省區，形成西北跨省聯合電網 。1981年，第一條5

9、00千伏超高壓輸電線路投入運行，從河南平頂山姚孟火電廠到湖北武昌鳳凰山變電所，使中國成為世界上第8個擁有500千伏超高壓輸電的國家。1989年，中國第一條500千伏直流輸電線路（葛洲壩上海，1080公里）建成投入運行，實現華中電力系統與華東電力系統互聯，形成中國第一個跨大區的聯合電力系統。2005年9月,西北電網建成750kV青海官亭-甘肅蘭州線超高壓輸變電工程（140.7km），中國輸電技術提高到了一個新的水平.2008年12月30日，我國首條1000kV（山西長治晉東南變電站南陽湖北荊門變電站）投運，645km，實現華北和華中電網互連。800kV特高壓直流輸電線路（向家壩上海）正在建設中。

10、2、中國電力工業的現狀年發電量：1980年以來，平均年增長率9，現為世界第二位。表4 1980年以來中國年發電量年 份19801981198219831984198519861987發電量/億kW h30063093327735143700410744964973年 份19881989199019911992199319941995發電量/億kW h545158476213677575428364927810069年 份19961997199819992000200120022003發電量/億kW h1075011600116701230013250140201654219052年 份2004

11、2005200620072008發電量/億kW h2194324975283443255934669裝機容量：現居世界第二位。表5 1980年以來中國發電設備裝機容量年 份19801981198219831984198519861987裝機容量/億kW0.6590.6910.7240.7640.8010.8710.9381.029年 份19881989199019911992199319941995裝機容量/億kW1.1551.2661.3791.5151.6651.8291.9992.172年 份19961997199819992000200120022003裝機容量/億kW2.3222.4

12、62.62.943.143.33.573.91年 份20042005200620072008裝機容量/億kW4.425.176.247.417.92電壓等級、輸電線路長度和變電容量：電壓等級除西北地區以外 交流：1000kV,500kV,220kV,110kV,35kV,10kV 直流：500kV西北地區：750kV,330kV,220kV,110kV,35kV,10kV截至2009年7月，220kV及以上輸電線路長度達到37.5萬公里，躍居世界第一位。2008年，220kV及以上變電容量13.9億kVA。電網規模不斷壯大：我國現有發電裝機容量在2000MW以上的電力網11個，其中東北、華北、

13、華東、華中區域電網裝機容量均超過30000MW，華東、華中電網甚至超過40000MW，西北電網的裝機容量也達到20000MW。2010年前后，建成以三峽電網為中心連接華中、華東、川渝的中部電網；華北、東北、西北三個電網互聯形成的北部電網；以及云、貴、廣西、廣東4省區的南部聯合電網。同時，加快北、中、南三大電網之間實現局部互聯：華北華中加強聯網、華中西北聯網、川渝西北聯網、華東華北聯網、川黔聯網等跨區電網工程建設，實現西電東送、南北互供，初步形成全國統一的聯合電網的格局，實現全國范圍內的資源優化配置，滿足國民經濟發展和全面建設小康社會的要求 。2020年前后，隨著長江和黃河上游以及瀾滄江、紅水河

14、上一系列大型水電站的開發，西部和北部大型火電廠和沿海核電站的建設，以及一大批長距離、大容量輸電工程的實施，電網結構進一步加強，真正形成全國統一的聯合電網。在全國統一電網中充分實現西部水電東送，北部火電南送的能源優化配置。此外，北與俄羅斯、南與泰國之間也可能實現周邊電網互聯和能源優勢互補。西電東送三大通道：南部通道：將貴州烏江、云南瀾滄江和桂、滇、黔三省區交界的南盤江、北盤江、紅水河水電站，以及云南和貴州坑口火火電廠開發出來送往廣東。中部通道：將金沙江干支流(雅礱江、大渡河)水電站開發出來送往華東地區。北部通道：將黃河上游水電站和山西、蒙西地區坑口火電廠開發出來送往京津唐地區 。電力系統為什么要

15、互聯并網運行呢？1.采用高效率大容量機組減少備用容量；2.合理利用動力資源水、火電互補；3.提高供電可靠性系統越大，抗干擾能力越強；4.提高運行的經濟性裝高效率大容量機組、合理利用動力資源、合理分配負荷、削峰填谷。我國最大單機容量最大火電機組：1000 MW（浙江華能玉環電廠，上海外高橋第二發電廠900MW）最大水電機組：700 MW（三峽電廠）（葛洲壩水電廠320 MW）最大核電機組：1060MW（江蘇田灣核電廠)我國最大發電廠最大火電廠：北侖港電廠，5600 MW最大水電廠：三峽電廠26700 MW（二灘水電廠6550 MW，溪洛渡水電站8700MW ）最大核電廠：秦山（300+2600+

16、2700MW）, (大亞灣2900MW,江蘇田灣21060 MW,浙江三門、廣東陽江21000MW)最大抽水蓄能電廠：廣東抽水蓄能電廠8300 MW機構改革初顯成效：2002年12月，中國電力工業新機構為適應市場發展應運而生，成立了兩家電網公司、5家發電集團公司和4家輔業集團公司；2003年2月，國家電力監管委員會宣告成立。兩家電網公司是國家電網公司、中國南方電網有限責任公司；家發電集團公司是中國華能集團公司、中國大唐集團公司、中國華電集團公司、中國國電集團公司和中國電力投資集團公司；家輔業集團公司是中國電力工程顧問集團公司、中國水電工程顧問集團公司、中國水利水電建設集團公司和中國葛洲壩集團公

17、司。 缺電問題：1970年以來出現缺電問題1998年低用電水平下基本實現了電力的供需平衡2001電力再度短缺 原因：（1）電力工業跟不上國民經濟的發展速度是造成缺電的重要原因；（2）電網的瓶頸制約，網絡輸送能力不足，輸配電“卡脖子”問題嚴重，制約了電力供應。 發電、輸電、配電比例：美國 1:0.43:0.7日本 1:0.47:0.68 英國 1:0.45:0.78 我國 1:0.21:0.12（3）發電機組出力不足（水電來水不足，火電電煤緊張）（4）經濟快速增長帶動用電需求高漲（5）居民用電被激活（6）高耗能行業發展迅速展望：我國電力工業進入了新一輪的快速發展期形成以大型清潔高效燃煤發電、大型

18、水電、大型核電、多種形式的可再生能源發電和分布式電源構成的多元化發電結構。形成以特/超高壓交直流輸電為骨干，區域電網互聯，各級電壓電網協調發展的堅強智能電網。目前電網和智能電網的比較目前電網智能電網通訊沒有或單向雙向與用戶交互很少很多儀表型式機電的數字的運行與管理人工的設備校核遠方監控功率的提供與支持集中發電集中和分布式發電并存潮流控制有限的普遍的可靠性傾向于故障和電力中斷自適應保護和孤島化供電恢復人工的自愈的網絡拓撲輻射狀的網狀的1.2 電力系統運行特點及基本要求一、特點1.電能不能大量儲存2.暫態過程非常短促（30萬KM/S）3.與國民經濟及日常生活關系密切二、要求1.安全、優質、經濟、環

19、保2.安全：保證可靠的供電措施（1）電源與電網的建設（西電東送全國聯網）（2）SCADA數據采集與監視控制系統（SupervisoryControlAndDataAcquisition ）（3）設備檢修（計劃檢修狀態檢修）（4）人員素質（5）負荷（一級 二級 三級）一級負荷：對這一級負荷中斷供電，將造成人身事故，經濟嚴重損失，人民生活發生混亂。二級負荷：對這一級負荷中斷供電，將造成大量減產，人民生活受影響。三級負荷：所有不屬于一、二級的負荷。3.優質指標 電壓：35KV5% 10KV7% (無功功率）頻率：0.2（3000MW) 0.5Hz(3000MW） （有功功率）諧波：電力電子裝置，非線

20、性負荷4.經濟煤耗率（水耗率）EX:一臺600MW火電機組，年利用小時6000h，煤耗率320g/kW.h，煤價：300元/噸。Sol：年發電量：kW6000h36億kW.h需標煤：36億kW.h320g/kW.h115.2萬噸標煤燃料費：115.2萬噸300元/噸34560萬元1%節約：燃料：1.152萬噸標煤燃料費：345.6萬元廠用電率網損5.環保火電廠裝機70煤炭燃燒造成的污染限制污染物的排放量 1.3 電力系統的接線方式和電壓等級一.電力系統的接線方式1、無備用圖1-5 無備用接線方式（a）放射式 （b）干線式樣 （c） 鏈式優點：簡單、經濟、運行方便缺點：供電可靠性差 適用范圍：二

21、級負荷2、有備用圖1-6 有備用接線方式（a）放射式樣 （b）干線式 （c） 鏈式 （d） 環式 （e） 兩端供電網絡優點：供電可靠性和電壓質量高缺點：不經濟 適用范圍：電壓等級較高或重要的負荷二.電力系統的標準電壓1.電力系統的額定電壓等級 最高電壓：正常運行時，系統中出現的電壓最高值2. 電氣設備的額定電壓(發電機、變壓器、線路、用電設備)額定電壓：電氣設備在此電壓下長期工作，效率和壽命最好最高電壓：考慮設備的絕緣性能確定的最高運行電壓值同一標稱電壓下，不同電氣設備的額定電壓是不同的用電設備:等于系統的額定電壓線路:等于系統的額定電壓發電機：規定比系統的額定電壓高5%變壓器一次側：相當于用

22、電設備，其額定電壓與系統相同；與發電機直接相連時，則與發電機相同二次側：相當于電源，其額定電壓應比系統高5%，考慮變壓器內部的電壓損耗（5%），實際應定為比線路高10；漏抗很小、與電動機直接相連時或電壓特別高時，比線路高5。用線電壓表示的抽頭額定電壓（a）升壓變壓器 (b) 降壓變壓器3. 電力輸送中電壓與輸送容量的關系各級電壓架空線路的輸送能力典型例題 : ( 1)確定各設備額定電壓；(2)若T1工作于+2.5%抽頭，T2工作于主抽頭，T3工作于-5%抽頭,求個變壓器變比。三、三相電力系統中性點運行方式 1.發電機定子繞組Y聯結的中性點：（1）一種是不接地（2）另一種是為了防護定子繞組過電壓而采用經過避雷器接地。避雷器內部有氣隙，所以正常運行和不接地一樣。2.變壓器Y接法線圈的中性點：（1）不接地，1035kV系統多屬這類情況。（2）消弧線圈接地，即經過一個線性電抗線圈接地，1060kV系統有這種方式。（3）直接接地，110kV及以上電壓系