電力系統穩態分析1、教材：東南大學陳珩〔第三版〕2、本課程特點、前修課程、后續課程特點：前修課程：電路實際、電機學、電磁場后續課程：電力系統暫態分析、繼電維護、電力系統自動化3、教學參考書4、考核方式： 筆試〔閉卷，120分鐘、卷面100分，占70％〕，平常〔主要是上課考勤記錄、課堂練習、作業，占20％〕，實驗〔10％〕前言現代控制實際〔作支撐〕微機原理運用〔作硬件〕數據庫運用〔作軟件〕專業課：<電力系統分析>、<繼電保護原理〔微機維護〕>、發電廠電氣部分、高電壓技術等來進展計算機控制前言電力系統穩態分析〔一〕電力系統分析正常穩態分析計算〔U、I、P、Q、f〕運轉調整和優化電力系統的根本概念各元件的特性和模型潮流計算調頻調壓經濟運轉電力系統暫態分析〔二〕電磁暫態分析〔缺點分析〕正常穩態分析〔穩定性分析〕發電機的電磁暫態分析對稱缺點〔三相短路〕不對稱短路靜態暫態前言主要內容前言重點：三大計算1、標幺值計算2、穩態計算：潮流；調頻、調壓3、暫態計算：缺點；穩定性第一章電力系統的根本概念1－1電力系統概述1－2我國電力工業和電力系統簡介1－3對電力系統運轉的根本要求1－4結線方式和電壓等級1－5課程的主要內容第一章電力系統的根本概念

重點及難點：重點：1、電力系統的根本概念2、電力系統的根本要求3、電能質量4、結線方式5、電壓等級難點：1、電能質量2、電壓等級1－1電力系統概述一、電力系統的組成～工業農業商業生活發電＋輸電＋配電＋用電電網電力系統1－1電力系統概述一、電力系統的組成1、來源火電：鍋爐－汽輪機－發電機水電：水庫－水輪機－發電機核電：核反響堆－汽輪機－發電機其它：如風能、地熱能、太陽能、潮汐等1－1電力系統概述一、電力系統的組成2、根本概念電力系統——是由發電廠、變電所、輸電線、配電系統及負荷組成的。是現代社會中最重要、最龐雜的工程系統之一。電力網絡——是由變壓器、電力線路等變換、保送、分配電能設備所組成的部分。動力系統——在電力系統的根底上，把發電廠的動力部分〔例如火力發電廠的鍋爐、汽輪機和水力發電廠的水庫、水輪機以及核動力發電廠的反響堆等〕包含在內的系統。1－1電力系統概述一、電力系統的組成2、根本概念總裝機容量——指該系統中實踐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。年發電量——指該系統中一切發電機組全年實踐發出電能的總和，以千瓦時〔KWh〕、兆瓦時〔MWh〕、吉瓦時〔GWh〕為單位計。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。1－1電力系統概述一、電力系統的組成2、根本概念額定頻率——按國家規范規定，我國一切交流電力系統的額定功率為50Hz。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。1－1電力系統概述二、近代電力系統〔三大一特〕電壓、保送間隔、保送功率；電源的構成；負荷的構成；高度自動化；遠間隔大容量直流輸電1－2我國電力工業和電力系統簡介一、我國電力工業概略及今后開展電力工業的方針二、我國主要電力系統概述三、我國電力工業的開展前景1－3電力系統運轉應滿足的根本要求特點電能不能大量儲存暫態過程非常短促與國民經濟及日常生活關系親密要求平安優質經濟環保1－3電力系統運轉應滿足的根本要求平安：保證可靠的供電措施電源與電網的建立〔西電東送全國聯網〕SCADA設備檢修〔方案檢修→形狀檢修〕人員素質1－3電力系統運轉應滿足的根本要求優質目的電壓：≥35kV±5%6~10kV≤4%380V≤5%〔無功功率〕頻率：±0.2~0.5Hz〔有功功率〕諧波：負荷諧波1－3電力系統運轉應滿足的根本要求負荷〔一級二級三級〕一級負荷：對這一級負荷中斷供電，將呵斥人身事故，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，將呵斥大量減產，人民生活受影響。三級負荷：一切不屬于一、二級的負荷。1－3電力系統運轉應滿足的根本要求經濟廠用電率網損煤耗率〔水耗率〕1－3電力系統運轉應滿足的根本要求環保火電廠裝機＞70％煤炭熄滅呵斥的污染限制污染物的排放量1－4電力系統的結線方式和電壓等級放射式干線式樹狀無備用結線包括單回路放射式、干線式和鏈式網絡優點：簡單、經濟、運轉方便缺陷：供電可靠性差適用范圍：二級負荷一、結線方式1－4電力系統的結線方式和電壓等級環行網絡雙端供電有備用結線包括雙回路放射式、干線式和鏈式網絡優點：供電可靠性和電壓質量高缺陷：不經濟適用范圍：電壓等級較高或重要的負荷1－4電力系統的結線方式和電壓等級二、電壓等級及其適用范圍1、電力系統的額定電壓等級電壓等級的選擇S=√3U2II∝〔U1－U2〕/Z傳輸功率S、電壓等級U、輸電間隔l之間的關系S＝Const，l∝U2l＝Const，S∝U2U1IU2SZ1－4電力系統的結線方式和電壓等級1、電力系統的額定電壓等級1－4電力系統的結線方式和電壓等級二、電壓等級及其適用范圍闡明：用電設備的允許電壓偏移普通為±5%；沿線路的電壓降落普通為10%；在額定負荷下，變壓器內部的電壓降落約為5%。1－4電力系統的結線方式和電壓等級二、電壓等級及其適用范圍電力網絡中電壓分布采取的措施：取用電設備的額定電壓為線路額定電壓，使一切設備能在接近它們的額定電壓下運轉；取線路始端電壓為額定電壓的105%；取發電機的額定電壓為線路額定電壓的105%；變壓器分升壓變和降壓變思索一次側接電源，取一次側額定電壓等于用電設備額定電壓；二次側接負荷，取二次側額定電壓等于線路額定電壓。1－4電力系統的結線方式和電壓等級二、電壓等級及其適用范圍變壓器的電壓等級升壓變壓器〔例如35/121，10.5/242〕二次側〔高壓側〕接線路始端，向負荷供電，相當于發電機，應比線路的額定電壓高5%，加上變壓器內耗5%，所以二次側額定電壓等于用電設備的額定電壓110%。直接和發電機相聯的變壓器一次側額定電壓等于發電機的額定電壓即105％UN；一次側〔低壓側〕接電源，相當于用電設備，一次側額定電壓等于用電設備的額定電壓UN；1－4電力系統的結線方式和電壓等級二、電壓等級及其適用范圍變壓器的電壓等級降壓變壓器〔110/38.5，220/38.5〕一次側〔高壓側〕接線路末端，相當于用電設備，一次側額定電壓等于用電設備的額定電壓；二次側〔低壓側〕向負荷供電，相當于發電機，應比線路的額定電壓高5%，加上變壓器內耗5%，所以二次側額定電壓等于用電設備的額定電壓110%。1－4電力系統的結線方式和電壓等級三、電力系統中性點的運轉方式接地？為了保證電力網或電氣設備的正常運轉和任務人員的人身平安，人為地使電力網及其某個設備的某一特定地點經過導體與大地作良好的銜接。接地分類：任務接地：為了保證電氣設備在正常或發生缺點情況下可靠地任務而采取的接地。維護接地：將一切正常任務時不帶電而在絕緣損壞時能夠帶電的金屬部分接地，以保證任務人員接觸時的平安。〔接地維護〕維護接零：在中性點直接接地的低壓電力網中，把電氣設備的外殼與接地中性線〔也稱零線〕直接銜接，以實現對人身平安的維護作用。防雷接地：為消除大氣過電壓對電氣設備的要挾，而對過電壓維護安裝采取的接地措施。防靜電接地：對消費過程中有能夠積存電荷的設備所采取的接地。1－4電力系統的結線方式和電壓等級三、電力系統中性點的運轉方式如何實現任務接地？電氣設備〔電力變壓器、電壓互感器或發電機〕的中性點接地——又稱為電力系統中性點接地。電力系統的中性點：星形銜接的變壓器或發電機的中性點。電力系統的中性點接地方式：小電流接地：中性點不接地〔中性點絕緣〕中性點經消弧線圈接地大接地電流：中性點直接接地中性點經電阻接地如何確定電力系統中性點接地方式？應從供電可靠性、內過電壓、對通訊線路的干擾、繼電維護以及確保人身平安諸方面綜合思索。1－4電力系統的結線方式和電壓等級三、電力系統中性點的運轉方式1、中性點直接接地負荷ABCk(1)Ik(1)Ik(1)特點：供電可靠性不如電力系統中性點不接地和經消弧線圈接地方式。缺點時：如發生接地缺點，那么構成短路回路，接地相電流很大；為提高供電可靠性，在線路上廣泛安裝三相或單相自動重合閘安裝。對地電壓＝UN，電氣設備的絕緣程度只需按電力網的相電壓思索，可以降低工程造價。我國380/220V系統中普通都采用中性點直接接地方式，主要是從人身平安思索問題。適用范圍：我國110kV〔國外220kV〕及以上電壓等級的電力系統。380/220V低壓系統。1－4電力系統的結線方式和電壓等級三、電力系統中性點的運轉方式2、中性點不接地的電力系統負荷ABCCCCICa.電路圖0UAUBUCIB0IC0IA0b.矢量圖正常運轉時UA＋UB＋UC＝0IA＋IB＋IC＝0結論：三相電壓對稱，三相導線對地電容電流也是對稱的，三相電容電流相量之和為零，這闡明沒有電容電流經過大地流動。適用范圍3kV~60kV的電力系統1－4電力系統的結線方式和電壓等級三、電力系統中性點的運轉方式單相金屬性接地缺點時(A相)0UBUAUC60-UAUC’UB’-UAI’CBI’CC-I’CAICAICAICBICBICCICCIPE負荷ABCCCCUA’UB’UC’1－4電力系統的結線方式和電壓等級三、電力系統中性點的運轉方式0UBUAUC60-UAUC’UB’-UAI’CBI’CC-I’CA中性點不接地系統單相接地缺點的結論1：缺點相對地電壓降為零；非缺點相對地電壓升高為線電壓，且相位相差600。因此，線路及各種電氣設備的絕緣要按線電壓設計，絕緣投資所占比重加大，顯而易見，電壓等級越高絕緣投資越大。三相之間的線電壓依然對稱，用戶的三相用電設備仍能照常運轉，但允許繼續運轉的時間不能超越2h。1－4電力系統的結線方式和電壓等級三、電力系統中性點的運轉方式接地缺點電容電流IPE0UBUAUC60-UAUC’UB’-UAI’CBI’CC-I’CA1－4電力系統的結線方式和電壓等級三、電力系統中性點的運轉方式中性點不接地系統單相接地缺點的結論2：接地電流在缺點處能夠產生穩定的或間歇性的電弧。假設接地電流大于30A時，將構成穩定電弧，成為繼續性電弧接地，這將燒毀電氣設備和能夠引起多相相間短路。假設接地電流大于5A~10A，而小于30A，那么有能夠構成間歇性電弧；間歇性電弧容易引起弧光接地過電壓，其幅值可達〔2.5~3〕U，將危害整個電網的絕緣平安。假設接地電流在5A以下，當電流經過零值時，電弧就會自然熄滅。1－4電力系統的結線方式和電壓等級三、電力系統中性點的運轉方式3、中性點經消弧線圈接地的電力系統消弧線圈？安裝在變壓器或發電機中性點與大地之間的具有氣隙鐵芯的電抗器。單相(C相)金屬性接地缺點負荷ABCCCCILICICCICBICAICCICBICAIPEL0UAUBUC-UCU’AU’BILICICAICB1－4電力系統的結線方式和電壓等級三、電力系統中性點的運轉方式C相發生接地時，中性點電壓變為-UC，在消弧線圈作用下，產生電感電流〔滯后90°〕，其數值為IL＝UC/XL＝U/XL消弧線圈的作用當發生單相接地缺點時，接地缺點相與消弧線圈構成了另一個回路，接地缺點相接地電流中添加了一個感性電流，它和裝設消弧線圈前的容性電流的方向剛好相反，相互補償，減少了接地缺點點的缺點電流，使電弧易于自行熄滅，從而防止了由此引起的各種危害，提高了供電可靠性。負荷ABCCCCILICICCICBICAICCICBICAIPEL0UAUBUC-UCU’AU’BILICICAICB消弧線圈的補償方式欠補償方式：按IL<IC選擇消弧線圈的電感，此時接地缺點點有未被補償的電容電流流過。采用欠補償方式時，當電力網運轉方式改動而切除部分線路時，整個電力網對地電容將減少，有能夠開展成為全補償方式，導致電力網發生諧振，危及系統平安運轉；另外，欠補償方式容易引起鐵磁諧振過電壓等其它問題，所以很少被采用。過補償方式：按IL>IC選擇消弧線圈的電感，此時接地缺點點有剩余的電感電流流過。 在過補償方式下，即使電力網運轉方式改動而切除部分線路時，也不會開展成為全補償方式，致使電力網發生諧振。同時，由于消弧線圈有一定的裕度，今后電力網開展，線路增多、對地電容添加后，原有消弧線圈還可繼續運用。因此，實踐上大多采用過補償方式。1－4電力系統的結線方式和電壓等級三、電力系統中性點的運轉方式0UAUBUC-UCU’AU’BILICICAICB全補償方式：按IL=IC選擇消弧線圈的電感，使接地缺點點電流為零，此即全補償方式。這種補償方式并不好，由于當感抗等于容抗時，電力網將發生諧振，產生危險的高電壓或過電流，影響系統平安運轉。1－4電力系統的結線方式和電壓等級三、電力系統中性點的運轉方式消弧線圈容量的選擇有關安裝消弧線圈規程1－4電力系統的結線方式和電壓等級三、電力系統中性點的運轉方式4、中性點經電阻接地的電力系統特點：降低工頻過電壓，抑制弧光過電壓；消除鐵磁諧振過電壓，防止斷線諧振過電壓；設置零序維護動作跳閘；設置零序維護動作跳閘；防止發生高壓觸電事故；供電可靠性有保證。適用范圍：配網系統〔與中性點經消弧線圈接地、不接地比選〕在我國城市配網系統中：全電纜出線變電站的單相接地缺點電容電流超越30A時采用中性點經電阻接地；全架空線路出線變電站的單相接地缺點電流超越10A時，采用中性點經消弧線圈接地；對電纜與架空線混合線路的單相接地缺點電容電流超越10A時，可采用中性點經消弧線圈接地或采用中性點經電阻接地。二、電力系統開展前景1.電力工業現代化 超高壓、大系統、大機組、大電廠、高度自動化以及核電技術和直流輸電技術2.電力系統互聯的效益與支出各系統間電負荷的錯峰效益提高供電可靠性、減少系統備用容量有利于安裝單機容量較大的機組進展電網的經濟調度進展水電跨流域調度調峰才干相互援助添加聯絡線和電網內部加強所需投資以及聯絡線的運轉費用當系統間聯絡較弱時，有能夠引起調頻的復雜性和出現低頻振蕩添加了系統短路容量，并能夠導致添加或互換已有設備添加結合電網的通訊和高度自動化的復雜性電力工業的開展情況及前景電力工業開展概略及前景3.電力市場電力市場是以電價作為控制電力買賣的杠桿，進展負荷管理、電力系統運轉，在電力消費者、電力消費者和輸供電網絡管理者之間實行平等、公正的等價交換的系統的總稱。這一改革最早來源于美國〔50年代〕，80年代末英國企業民營化，英國電力改革的勝利閱歷吸引了世界各國的紛紛仿效。改革最勝利的要屬澳大利亞。根本特征：開放性競爭性方案性協調性根本原那么：公平公開公正電力工業開展概略及前景4.IT技術在電力系統中的運用5.GPS系統在電力系統中的運用6.諧波治理習題1、衡量電能質量的主要目的為〔〕A、電壓B、電壓、頻率C、頻率D、電壓、頻率調和波2、電力網的額定電壓等于〔