电力系统分析完整版ppt课件.ppt
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1、电力系统分析,南京理工大学自动化学院系 电气工程系,2019/7/12,南京理工大学,2,课程简介,什么是电力系统? 电力系统工程学科包括哪些内容? 学习电力系统分析课程要能完成什么工作? 三大计算:潮流 短路 稳定,2019/7/12,南京理工大学,3,课程简介,课程内容 教学进度 考查方式 联系方法,2019/7/12,南京理工大学,4,课程内容,电力系统的基本概念 电网等值 电力系统潮流计算 电力系统运行方式的调整和控制 电力系统故障分析 电力系统稳定性分析,2019/7/12,南京理工大学,5,课程内容,先修课程 电路原理 电磁场 电机学,2019/7/12,南京理工大学,6,教学进度
2、,总学时数:5664 课堂教学:4852 实践环节:812 学时分配 电力系统的基本概念:23 电网等值:810 电力系统潮流计算:1012 电力系统运行方式的调整和控制:10 电力系统故障分析:1012 电力系统稳定性分析:810,2019/7/12,南京理工大学,7,考查方式,教学部分 作业: 10% 考勤: 10% 闭卷考试: 60% 实践部分:20%,2019/7/12,南京理工大学,8,联系方法,授课教师:江宁强 办公室:基础实验楼338 电话:84315147 Email:,2019/7/12,南京理工大学,9,目录,第一章电力系统的基本概念 第二章电网等值 第三章电力系统潮流计算
3、 第四章电力系统运行方式的调整和控制 第五章电力系统故障分析 第六章电力系统稳定性分析,2019/7/12,南京理工大学,10,第一章 电力系统的基本概念,1.1电力系统概述 1.2我国的电力系统 小结,2019/7/12,南京理工大学,11,1.1 电力系统概述,1.1.1电力系统的形成和发展 1.1.2电力系统的组成 1.1.3 电力系统的特点和运行的基本要求 1.1.4电力系统的基本参量和接线图 1.1.5电力系统的接线方式和中性点接地方式,2019/7/12,南京理工大学,12,1.1.1电力系统的形成和发展,电磁感应定律 法拉第,1831 世界上第一个完整的电力系统 1882,法国
4、三相变压器和三相异步电动机 1891 直流电力系统和交流电力系统 爱迪生和西屋,2019/7/12,南京理工大学,13,1.1.2电力系统的组成,电力系统 发电厂、输电和配电网络、用户 电网、电力系统和动力系统 一次设备和二次设备,2019/7/12,南京理工大学,14,1.1.3 电力系统的特点和运行 的基本要求,电力系统的特点 1 电能与国民经济各部门、国防和日常生活之间的关系都很密切 2 对电能质量的要求比较严格 3 电能不能大量储存 4 电力系统中的暂态过程十分迅速 运行的基本要求 1 可靠性 可以满足用户的用电需求:不断电,频率、电压、波形 质量符合要求 负荷按供电可靠性要求分为三类
5、 2 安全性 保证系统本身设备的安全。 要求电源容量充足,电网结构合理 3 经济性 %4 减小对环境的不利影响,2019/7/12,南京理工大学,15,1.1.4电力系统的基本参量、 接线图,衡量电力系统规模的基本参量 总装机容量额定有功功率之和 年发电量 最大负荷 最高电压等级 接线图 地理接线图、电气接线图,2019/7/12,南京理工大学,16,1.1.5电力系统的接线方式和中性点接地方式,接线方式 无备用接线 特点:简单、经济、运行方便灵活。 供电可靠性差,电能质量差 有备用接线 特点:供电可靠,电能质量高 运行操作和继电保护复杂,经济性差 中性点接地方式(小接地方式和大接地方式) 不
6、接地 供电可靠性高,绝缘成本高。 110kv电网,2019/7/12,南京理工大学,17,1.2我国的电力系统(1),4个发展阶段 195x:城市电网 196x:省网 19701990:区域电网 1990:区域电网互联 电力系统的规模 2004 400GW 2010 535GW 2020 790GW,2019/7/12,南京理工大学,18,1.2我国的电力系统(2),电压等级(KV) 发电机 3.15, 6.3, 10.5, 15.75, 23.0 用电设备 3,6,10,35,110,220,330,500,750(60,154已不再发展) 3 企业内部 6、10配电电压(6用于高压电机负荷
7、) 110、220:高压。110:区域网,中小电力系统主干线 220:大电力系统主干线 330、500、750:超高压 750:特高压 提高输电电压的利弊:减小载流截面和线路电抗,利于提高线路功率极限和稳定性,增加绝缘成本,2019/7/12,南京理工大学,19,1.2我国的电力系统(3),电力系统的电压与输电容量和输电距离,2019/7/12,南京理工大学,20,1.2我国的电力系统(4),额定电压:发电机、变压器、用电设备等正常运行时最经济的电压 在同一电压等级中,电力系统的各个环节(发电机、变压器、电力线路、用电设备)的额定电压各不相同。某一级的额定电压是以用电设备为中心而定的。 用电设
8、备的额定电压是其他元件的参考电压。 用电设备端压允许在额定电压UN的5%内波动 输电线路的额定电压为线路的平均电压 UN(1+5%)+UN(1-5%)/2=UN,2019/7/12,南京理工大学,21,1.2我国的电力系统(5),发电机的额定电压 UN(1+5%) 变压器的额定电压为变压器两侧的额定电压,以变比表示为 k= U1N / U2N 一次侧 直接与发电机相连: U1N = UN(1+5%)35kv 联络(相当于用电设备): U1N = UN 二次侧相当于发电机 空载 U2N = UN(1+5%) 带负载 U2N = UN(1+10%)(内部压降约5%) Us%7.5或直接连负载时U2
9、N = UN(1+5%),2019/7/12,南京理工大学,22,例题,确定图中电力系统各元件的额定电压,G,M,T1,T2,T3,T4,10kv,110kv,35kv,10kv,6kv,380v,X,G:10.5kv T1:10.5/121kv T2:110/38.5/11kv T3:35/6.3kv T4:10kv/400v M: 6kv L:380v,2019/7/12,南京理工大学,23,1.2我国的电力系统(6),我国电力工业发展的指导思想 继续续发展煤电厂,提高能源效率,减小环 境污染 加速水力资源的开发利用和水电厂的建设 发展核电技术并适度发展核电厂 开发风力和潮汐等可再生能源
10、加速建设输、配、变电工程,西电东送,促 进区域电网互联,并最终形成全国电力系统,2019/7/12,南京理工大学,24,第一章小结,电力系统由发电机、电网和用户组成,是动力系统的一部分。由于电能不能大量储存、暂态过程迅速,为保证可靠性、安全性和经济性要求,需要合理地对电力系统进行规划、设计、运行调度和故障恢复。 在同一电压等级中,电力系统的各个环节的额定电压各不相同。某一级的额定电压是以用电设备为中心而定的。 电力系统分析的任务是建立电力系统 的等值模型,计算稳态潮流,并确定 故障和扰动对系统的影响。,2019/7/12,南京理工大学,25,第二章电网等值,2.1 概述 2.2 输电线路的等值
11、电路 2.3 变压器和电抗器的等值电路 2.4 电力网的等值电路 2.5 标么制 小结,2019/7/12,南京理工大学,26,2.1 概述,问题:怎样将电力系统用一个电网络来 表示? 本章计算电力线路和变压器的等值电路 假定系统的三相结构和三相负荷都完全对称,即讨论三相电流和电压的正序分量。,2019/7/12,南京理工大学,27,2.2 输电线路的等值电路,2.2.1 输电线路的种类 架空线路 由导线、避雷线、杆塔、绝缘子、金具组成 电力电缆 包括三部分:导体、绝缘层、保护层 2.2.2 架空线路的等值电路 分布参数与集中参数 单回线路 分裂导线,2019/7/12,南京理工大学,28,单
12、回线路的等值电路(1),有效电阻 交流电阻,一般大于直流电阻。 原因:集肤效应和临近效应 电力网计算中常采用较大的电阻率。 原因:绞线长度比导线长度大23%, 实际截面小于额定截面, 交流电阻略大于直流电阻。,电阻,(20 ),铜0.00382/ 铝0.0036/,2019/7/12,南京理工大学,29,单回线路的等值电路(2),电抗 导线流过交流电流时,由于导线的内部和外部交变磁场的作用而产生电抗。 循环换位的三相输电线路每相导线单位长度的电抗为,2019/7/12,南京理工大学,30,单回线路的等值电路(3),Deq 为三相导线间的互几何间距 r 为导线的计算半径 r 为导线材料的相对导磁
13、系数,有色金属的相对导磁系数为1 第一项为外电抗,第二项为内电抗,2019/7/12,南京理工大学,31,单回线路的等值电路(4),导线电抗与r成对数关系。对不同截面的导线,当Deq为常数时,电抗变化不大,工程上常取x0=0.4 /km。,Ds为导线的自几何均距 非铁磁材料单股线Ds=0.779r 非铁磁材料多股线Ds=0.7240.771r 钢芯铝线Ds=0.770.9r,计算中常取0.81r,2019/7/12,南京理工大学,32,单回线路的等值电路(5),电纳 由导线间的电容和导线与大地间的电容决定。 电容 电纳 电缆线路的电纳比架空线路大得多,2019/7/12,南京理工大学,33,单
14、回线路的等值电路(6),电导 反映由电晕现象和绝缘子泄露引起的有功功率损耗 电晕:导线周围的电场强度超过2.1kv/cm时,导线周围会发生空气电离现象,产生光环,发出放电声。 危害:消耗电能、干扰通信、表面腐蚀 电晕产生的有功功率损耗称为电晕损耗。110kv以上线路与电压有关的有功功率损耗主要由电晕损耗引起。,2019/7/12,南京理工大学,34,单回线路的等值电路(7),架空线路产生电晕的临界线电压 , m1 : 导线表面光滑系数。单股线=1,对绞线=0.830.87 m2:气象系数。干燥晴朗=1,恶劣天气=0.8 : 空气相对密度 b : 大气压力(Pa)(一个大气压为101325帕)
15、: 空气温度(),2019/7/12,南京理工大学,35,单回线路的等值电路(8),关于电晕损耗的测量和计算是高电压技术讨论的内容。 输电线路电晕损耗(包括泄漏损耗)对应的电导为,2019/7/12,南京理工大学,36,单回线路的等值电路(8),线路方程及等值电路 线路每相的等值参数是沿线路均匀分布的。,l,x,dx,2019/7/12,南京理工大学,37,单回线路的等值电路(9),距离线路末端x处,压降和电流增量为,2019/7/12,南京理工大学,38,单回线路的等值电路(10),线路的传播系数 实部反映行波振幅的衰减特性, 虚部反映行波相位的变化特性,线路的特征阻抗(也称波阻抗),201
16、9/7/12,南京理工大学,39,单回线路的等值电路(11),无损线路的自然功率 自然功率用来衡量线路的输电能力,一般20kv以上线路的输电能力大致接近自然功率 行波波长 波长时(1500km),两端相位差90,2019/7/12,南京理工大学,40,单回线路的等值电路(12),线路的 型等值电路 x=l 时,,2019/7/12,南京理工大学,41,单回线路的等值电路(13),Z=Z1l, Y=Y1l,2019/7/12,南京理工大学,42,单回线路的等值电路(14),等值电路 短线路(35kv,100km的架空线路、短电缆线路) 中等长度线路( 110330kv,100300km架空线路、
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