电力系统概述14059596

第一章电力系统概述重点–电力系统的概念和组成–电力系统运行特点及要求–电力系统标准电压–电力系统接线及中性点接地方式第一节电力系统概念和组成基本概念–电力系统是由多个发电设备、输变电设备和用电设备组成的网络，它具有生产、输送、分配和消费电能的功能。–电力网是指电力系统中输送和分配电能的设备—输电线路和变电设备组成的网络。–动力系统是指电力系统与发电厂的动力设备（火电厂的热力设备、热力网，水电厂的水力设备，核电站的反应堆等）构成的整体。电力网、电力系统和动力系统示意图电力网的分类–地方电力网是指电压不超过35kV、输电距离在几十公里以内的电力网。一般城市、工矿区和农村配电网属于地方电力网。–区域电力网是指电压为110～220kV、供电范围大、联系发电厂较多的电力网。目前,我国大部分省(自治区)的电力网属于区域电力网。–超高压远距离输电网是指电压在330kV以上,联系几个区域性电力网形成的跨省(自治区)的电力网。电力系统的组成–发电厂火电厂水电厂核电厂热电厂–变电所–输电线架空线路电缆–用户电能的生产－消费过程示意图电力系统接线图枢纽变电所终端变电所联合电力系统的优点–可以安装大容量的机组,减少备用容量–可以合理利用动力资源–可以提高供电可靠性–可以提高运行的经济性第二节发电厂生产过程火电厂的分类火电厂按燃料分为–燃煤火电厂–燃石油火电厂–燃天然气火电厂火电厂按功能分为–凝汽式火电厂–热电厂凝汽式火电厂生产过程火电厂主要设备–锅炉及其辅助设备–汽轮机及其辅助设备–发电机及其辅助设备火电厂基本生产过程水力发电厂核电厂1954年世界上第一座核电厂投入运行核能的获得途径有两种–带有一定能量的中子撞击重金属元素的核，核吸收中子之后变为具有激发能的复合核。激发能使复合核中的静电斥力大于核吸引力时，原子核就产生分裂，此时要放出裂变能。–使不同的轻元素的原子核进行聚合，形成一个新原子核，在聚合过程中要放出所谓聚合能反应堆–热中子反应堆：以铀235为燃料，用减速后的低速中子（热中子）撞击原子核产生裂变。大部分反应堆为这种形式。–快中子反应堆：以铀238或239为燃料，用裂变产生的高速高能中子引起原子核产生裂变。利用快中子反应堆能节省大量燃料，效率比前者高100倍。只有少数国家采用这种形式。热中子反应堆–压水堆：利用高压水做慢化剂和冷却剂。–沸水堆：利用沸腾水做慢化剂和冷却剂。压水堆核电厂示意图沸水堆核电厂示意图按照把能量从反应堆导入汽轮机的方式的不同，核电厂又分成：单回路系统：水在反应堆内被加热后，沸腾并蒸发成高压高温蒸汽，经过管道直接送入汽轮机内做功。做功后的乏气在凝结器内凝结成水后，再用水泵送回反应堆。双回路系统：由一、二回路两部分组成。二回路的冷却水在堆内不汽化，通过蒸汽发生器汽化。一回路用防护层严格屏蔽，二回路无活性污染不加屏蔽。第三节电力系统运行特点及要求电力系统运行特点–电能不能大量储存–过渡过程非常迅速–与国民经济各部门及人民生活关系极为密切电力系统要求–为国民经济各部门提供充足的电能，最大限度地满足用户的用电需要–保证供电的可靠性–保证良好的电能质量–提高电力系统运行经济性第四节电力系统标准电压电力系统标准电压是指系统用的标称电压和最高电压、电气设备用的额定电压和最高电压。电力系统标称电压和最高电压电力系统标称电压是每个国家根据本国的技术经济条件，规定的电压等级标准。电力系统最高电压是在电力系统正常运行时，在任何时间，系统中任何一点上所出现的电压最高值。–电气设备的额定电压是指制造厂家根据所规定的电气设备工作条件而确定的电压。电气设备额定电压和最高电压–电气设备的最高电压是考虑到设备的绝缘性能等所确定的最高运行电压。–线路额定电压：线路始末端的平均电压(Ua+Ub)/2，始末端电压降落为10％。–变压器：一次侧接电源，相当于用电设备，因此一次侧额定电压等于用电设备额定电压（直接与发电机相连的变压器一次侧额定电压应等于发电机额定电压）；二次侧接向负荷供电，相当于发电机，因此二次侧额定电压应较线路额定电压高5％，考虑短路阻抗在正常运行时产生的5％的电压降后，二次侧额定电压应高于线路额定电压高10％。–发电机：高于线路额定电压的5％。–用电设备额定电压：取与线路额定电压相同，容许电压偏移一般为±5%。电力系统标准电压–电力系统的额定电压等级电力网电压分布图–不同电压等级的适用范围500、330、220kV多半用于大电力系统的主干线；110kV既用于中小系统的主干线，也用于大电力系统的二次网络；35kV既用于大城市或大工业企业内部网络，也广泛用于农村网络；10kV则是更低一级的配电电压。随着容量增大，大电力系统的主干线电压等级进一步提高后，330、220kV则退居为二次网络电压。采用架空线路时与各电压等级相适应的输送功率和输送距离采用架空线路时与220以上电压等级相适应的输送功率和输送距离第四节电力系统负荷用户的用电设备所消耗的功率或电能称为负荷。负荷曲线是指某一时间段内负荷随时间而变化的规律。负荷曲线分类有以下几种：–按负荷种类分为有功功率负荷曲线和无功功率负荷曲线；–按时间段分为日负荷曲线和年负荷曲线；–按计量地点可分个别用户、电力线路、变电所、发电厂以至整个系统的负荷曲线。日负荷曲线–基荷：日负荷曲线的最低点以下部分。–峰荷：基荷与最大负荷之间的部分。基荷由具有强迫功率、不可调功率或高效率的热力发电厂、火力发电厂、核能发电厂或迳流式水力发电厂负荷，而峰荷则由有调节水库的水力发电厂、燃气轮机发电厂、中温中压火力发电厂等负担。–日负荷率Kpmax24PWKP其中，为一日内整个系统所消耗的电能。Pmax表示最大负荷。240PdtW年最大负荷曲线：把一年12月中的最大负荷逐月画出，连成曲线，可得年最大负荷曲线。图：年最大负荷曲线年最大负荷曲线的用途：（1）安排各发电厂检修计划的依据。（2）安排新装机组计划的依据。图：年持续负荷曲线年持续负荷曲线：是根据一年中负荷的大小及其持续时间顺序排列组成的曲线。它有以下用途：（1）可以计算一年内整个电力系统所消耗的总电量。niiiPdttPW187600（2）可以计算电力系统年最大负荷利用小时数。max1maxmaxPtPPWTniii第五节电力系统接线及中性点接地方式电力系统接线方式–电气接线图：表示电力系统中各元件之间电气联系的图形。–地理接线图：表示电力系统各主要元件所处的地理位置和输电线路距离的图形。电力系统接线图–无备用接线：包括单回路放射式、干线式和链式。–有备用接线：包括双回路放射式、干线式和链式，环网，两端供电网络。一、几种典型结线方式的特点（续）无备用结线；–优点：简单、经济、运行方便。–缺点：供电可靠性差。–应用：二类用户和三类用户有备用结线：–优点：供电可靠性高、电压质量高。–缺点：不够经济或运行调度复杂–应用：一类用户和二类用户–就我国而言，110kv及以上的输电网，为了提高可靠性和电压质量，一般采用环网设计，环网运行。–35kv及以下的配电网，为了平衡可靠性和调度运行方便性二者的矛盾，一般采用环网设计，开环运行。电力系统中性点接地方式–中性点直接接地–中性点不接地–中性点经消弧线圈接地电力系统中性点是指星形连接的变压器或发电机的公共点。–中性点直接接地系统优点：在发生接地故障时，非故障相电压对地不升高，对绝缘要求低。缺点：在发生单相接地故障时，中性点和接地故障点构成回路，接地相故障电流很大，必须迅速切除接地相甚至三相，使得供电可靠性低。适用于：110kv及其以上电压等级的系统。–中性点不接地系统优点：在发生单相接地故障时，不会构成回路，接地相电流不大，系统可以代故障运行一定的时间，使得供电可靠性高。缺点：在发生单相接地故障时，非故障相电压对地升高倍，对绝缘要求高。适用于：60kv及其以下电压等级的系统。3–中性点经消弧线圈接地系统：中性点不接地系统发生单相接地时，流过接地点的电流是两非故障相对地电容的电流之和。若线路较长，电容电流会大到使接地点电弧不能自行熄灭的程度。为了避免上述情况，人们在中性点装设了消弧线圈，即电抗线圈。这样，在接地相中增加了一个感性电流，减小了接地电流，使电弧易于自行熄灭，提高了供电可靠性。第六节电力系统高次谐波高次谐波的概念由于非线性负荷的存在使电力系统电压电流波形发生畸变，但仍是周期函数，可以展开为：1101110)cos()]sin()cos([)(kkkmkkktkAAtkbtkaatf若是电流，则可以表示为)cos(110kkkmtkIIiI0为直流分量时，相应的电流称为基波分量。时，相应的电流分量称为高次谐波。1k2k非正弦周期电流的有效值：22212002110)cos(1IIIdttkIITITkkkm)cos(110kkkmtkIIi非正弦周期电流：TdtiTdefI021任一周期电流的有效值：波形畸变率：各高次谐波有效值的平方和的方根值与基波有效值之比称为正弦波形畸变率。例如电流波形畸变率表示为：%100122UUDkkU高次谐波的危害–使发电机、电动机、电容器、电抗器产生附加损耗而发热，严重时使设备损坏。–谐波电流使感应式电气测量仪表指示不准，影响精度。–对音频电话及通信产生噪声干扰，严重影响通话和通信质量。–对电子控制、音频控制、继电保护等系统造成误触发或误动作。高次谐波的抑制措施–整流变压器采用Y,d或D，y接线。–增加整流器的脉冲次数。–加装调谐滤波器。–并联补偿电容器组加装串联电抗器。