电力系统课件.ppt
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1、1,电力系统及其自动化,任课教师:冯健,2,参考教材,电力系统自动化,商国才编著,天津大学出版社,2002. 电力系统自动控制新技术,郭培源编著,科学出版社,2003.,3,第一章 诸论,1-1 电力系统概述 背景: 到2007年底我国发电装机总容量71329万千瓦,同比增长14.36%。 其中,水电达到14526万千瓦,约占总容量20.36%,同比增长11.49%;火电达到55442万千瓦,约占总容量77.73%,同比增长14.59%; 发电总能量已经达到32559亿千瓦时,居全世界第二位,仅次于美国。,4,电力系统示意图,电力系统示意图(虚框内为电网,包括输电网和配电网),5,电力系统简图
2、,6,国家电网(STATE GRID)概况,国家电网区域分布图,7,国家电网公司,成立于2002年12月29日,以建设运营电网为核心业务,负责所辖各区域电网之间的电力交易和调度,承担着为经济社会发展提供坚强电力保障的基本使命。 公司经营区域覆盖26个省、自治区、直辖市,覆盖国土面积的88%以上,直接服务客户1.45亿户,供电人口超过10亿,管理员工150.4万人。 五大发电集团华能、大唐、华电、国电、中电投,8,国家电网公司组成,9,国网系统区域电网装机容量,南方电网,109540,32980,62740,13820,10,我国主要各区域电网装机容量对比,11,目前我国已经初步形成了以500k
3、V(330kV)和220kV为骨干的电网结构,初步形成北、中、南三大“西电东送”通道,实现了区域内省间及跨区域电网互联。 截至2006年底,全国220千伏及以上输电线路回路长度28.15万公里,220千伏及以上变电设备容量98131万千伏安。,12,电力系统特点及组成,电力系统特点: 1、被控制对象复杂且庞大; 2、被控制参数很多; 3、干扰严重。 电力系统组成: 为了保证电力系统安全、优质、经济运行需要靠发电厂、变电站、配电线路和电能用户来实现。,13,火力发电,火电厂,火电厂中的汽轮机组,14,水力发电,三峡电站 (效果图),15,发电的其它一次能源主要有: 潮汐发电、地热发电、风能、核能
4、发电、垃圾发电 变电站包括: 升压变电站(靠近电能起始端) 降压变电站(靠近电能用户) 配电站:没有变压器,电站两端电压相同,16,变电站的输配电系统,17,电力系统的主要电气设备简介,主设备有: 电力变压器、高压断路器、隔离开关、 负荷开关、母线、电抗器、 电流互感器、电压互感器、电容器、 避雷器以及继电保护装置等。,18,电力变压器,是变电站的核心设备,通过它将一种电压的交流电能转换成另一种电压的交流电能,以满足输电或用电的需要。,19,20,高压断路器,惯称开关,是变电站的重要设备,用于1kV以上的高压电路中。由于它有熄灭电弧的机构,故作为闭合和开断电路的设备。与相应的继电保护及自动装置
5、相配合能快速切断故障电流,防止事故扩大,保证系统的安全运行。,21,22,隔离开关,隔离开关是与高压断路器配合使用的设备,它没有熄弧机构,其主要功能是起隔离电压的作用。隔离开关必须在断路器开断后才允许拉开,而合闸时,隔离开关应先闭合,然后再将断路器接通。,23,24,负荷开关,是介于高压断路器之间的开关设备。在结构上它与隔离开关相似,但具有特殊的灭弧装置,能够断开相应的负荷电流,但不具有切断短路电流的能力,一般 与高压熔断器配合使用。目前,负荷开关均制成为10kV及以下的额定电压等级,用于次要网路系统。,25,负荷开关,负荷开关实物,26,母 线,实际母线,理论上的,是汇集和分配电流的主要环节
6、,它由钢芯铝绞线(用于户外35kV及以上)或矩形铝(铜)导线(用于户内电压20kV及以下)构成。,27,母线,作用:汇集和分配电流,图形符号:,28,电抗器,用途:抑制短路电流,电网中性点接地,29,电流互感器,电压互感器,电能变换器件,前者用以将大电流变换成小电流(通常为5A),后者用以将高电压变换成低电压(通常为100V),供计量检测仪表和继电保护装置使用。,电压互感器及电流互感器,30,电流互感器的变比,电流互感器原理,31,耦合电容器,电容器,用途:减小无功负荷,改善功率因数,32,避雷器,33,由互感器及一个或几个继电器组成的装置。 继电保护装置的任务: 借助断路器,自动迅速、有选择
7、的将故障元件从供电系统切除,以防事故扩大。 给出不正常运行信号 与其它自动化装置配合,提高电力系统可靠性,采样,判断,变换、闭锁、延时、放大,发出命令脉冲,跳闸指示信号,继电保护装置,34,电能产生、分配过程的特点: 1、结构复杂庞大; 2、电能不能大量存储; 3、过度(暂态)过程非常迅速, 电波传播速度 米/秒(与光速一样); 4、与国民经济各部门关系密切,特别重要。,电力系统的显著特点,35,1、保证供电可靠性 电能用户按对供电可靠性的要求分为: 一级负荷(保安负荷) 二级负荷 三级负荷 2、保证电能质量 3、保证运行的经济性,电力系统运行的基本要求,36,电力工业现状及发展方向,2006
8、 年,全国全社会用电总量达到了28344亿千瓦时,比上年同期增长14.54%。 其中, 水电发电量4167 亿千瓦时,约占全部发电量14.7%,增长5.1%; 火电发电量23573 亿千瓦时,约占全部发电量83.2%,增长15.3%; 核电发电量543 亿千瓦时,约占全部发电量1.9%,增长2.4%。 2006 年 电力行业完成销售收入20808 亿元,同比增长20%,实现利润1446 亿元,增长43%。,37,电力工业现状及发展方向,截止2006 年底按发电量全国电力供应结构,38,电力工业现状及发展方向,近年我国发电装机容量、发电量及用电量情况,39,世界主要国家电力工业发展指标(2002
9、),2149 (2006年),40,电力工业现状及发展方向,41,国家发展和改革委员会能源局指出: 提高能源利用效率和效益,保护生态环境,不断开发利用新的能源发电技术装备,将成为未来20年电力工业新的发展方向。其中,输变电设备将向紧凑型、高可靠性方向发展,数字化、智能化和信息化将成为配、用电设备的发展重点。,电力工业现状及发展方向,42,国家电力发展规划 2006 年和2007 年两年,我国新增电力装机规模就超过了2 亿千瓦,总装机规模2007年底超过7 亿千瓦。根据中国电力工业最新发展规划,按“十一五”期间GDP 年均增长8.5%考虑,同时考虑万元GDP 能耗下降20%左右的约束性要求,到2
10、010 年,全国电力装机总容量将达8.4 亿千瓦,其中水电装机将达1.9 亿千瓦,核电装机1000 万千瓦,风电装机500 万千瓦,生物质发电装机550 万千瓦,天然气发电装机3600 万千瓦,煤电装机5.93 亿千瓦。 根据国家电网公司和南方电网公司分别编制的各自“十一五”电网发展规划,“十一五”期间,我国电网建设总投资将超过1 万亿元,其中国家电网公司8500 亿元左右,南方电网公司2500 亿元左右,两家企业“十一五”期间规划电网投资为“十五”期间的1.2 倍。根据规划,“十一五”期间,全国将投产330 千伏及以上交流线路3.8 万公里,变电容量1.8 亿千伏安,平均每年新增交流线路76
11、00 公里,新增变电容量3600 万千伏安;建成直流线路 3420 公里,换流容量1500 万千瓦(含背靠背换流站)。到2010 年,全国330 千伏及以上交流线路达11.4万公里,变电容量达4.7 亿千伏安,直流线路8200 公里,直流换流容量4000 万千瓦。,电力工业现状及发展方向,43,电力工业现状及发展方向,具体发展方向 (1)大力发展水电、太阳能、核电、风力、坑口发电等新的能源发电技术。 1千克铀-235裂变释放的能量=2700吨标准煤燃烧释放的能量 一座100万千瓦的火电站一年燃烧标准煤约300万吨,而一座100万千瓦的核电站一年消耗核燃料仅约30吨。 (2)提高单台机组容量;
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