东南大学电能系统全.

电能系统基础东南大学电气工程学院电能系统基础第一章电能系统基础东南大学电气工程学院1.2电能系统负荷与负荷曲线1.2.1电能系统的负荷与分类1.电能系统的负荷:电能系统的负荷指各种用电设备从电力系统中取用的功率或电能。2.负荷分类:(1)一级负荷:指供电突然中断将造成人伤亡，或政治上造成极坏影响，经济上造成重大损失或引起社会混乱的负荷。电能系统基础第一章电能系统基础东南大学电气工程学院1.2.1电能系统的负荷与分类(2)二级负荷:指供电突然中断将造成政治上不好影响，经济上较大损失或社会生活的正常规律被打乱的负荷。(3)三级负荷:指有计划停电时不会造成较大影响的负荷。电能系统基础第一章电能系统基础东南大学电气工程学院1.2.2电力负荷曲线及其特性系数（１）负荷曲线：电力负荷随时间变化的图形。1.负荷曲线的用途:(1)根据预测负荷曲线，计划和分配各发电厂的发电任务。为提高经济效益，各发电厂负荷分配见下图。(2)按年最大负荷曲线确定系统装机容量，安排主要设备检修计划。电能系统基础第一章电能系统基础东南大学电气工程学院图1-8电力系统日负荷曲线的分配电能系统基础第一章电能系统基础东南大学电气工程学院1.2.2电力负荷曲线及其特性系数（２）2.负荷曲线的绘制及其特性系数1)运行日负荷曲线:指以横轴代表时间延续，以纵轴代表实测的功率变化，逐点描绘而成的曲线。该曲线下包围的面积表示一天24小时内的电能消耗。电能系统基础第一章电能系统基础东南大学电气工程学院图1-10日有功负荷曲线梯形图电能系统基础第一章电能系统基础东南大学电气工程学院1.2.2电力负荷曲线及其特性系数（３）曲线中平均功率:负荷系数：tWPtavmaxPPKavL电能系统基础第一章电能系统基础东南大学电气工程学院1.2.2电力负荷曲线及其特性系数（４）２）年负荷曲线:运行年负荷曲线：其绘制与运行日负荷曲线相似。年最大负荷曲线：1年内逐日或逐月系统最大负荷的变化曲线。电力负荷全年持续曲线：电力系统全年负荷按其大小及其持续运行时间（小时数）的顺序排列而成。曲线中的一点反映了在一年内负荷负荷超过P1的积累持续时间电能系统基础第一章电能系统基础东南大学电气工程学院1.2.2电力负荷曲线及其特性系数（5）电力负荷全年持续曲线的绘制:选择典型夏季日负荷曲线和典型冬季日负荷曲线，冬季取213天，夏天取152天，以全年8760h为横轴，从最大功率开始，依功率递减顺序依次绘制出功率及其该功率在全年持续的时间。电能系统基础第一章电能系统基础东南大学电气工程学院图1-11全年时间负荷曲线电能系统基础第一章电能系统基础东南大学电气工程学院1.2.2电力负荷曲线及其特性系数（6）负荷全年持续曲线下的面积代表一年消耗的电能最大负荷利用小时：年平均负荷功率：87600PdtWa8760aavWPmaxmaxPWTa电能系统基础第一章电能系统基础东南大学电气工程学院各类用户的年最大负荷利用小时数负荷类型（h）户内照明及生活用电一班制企业用电二班制企业用电三班制企业用电农灌用电2000～30001500～22003000～45006000～70001000～1500电能系统基础第一章电能系统基础东南大学电气工程学院1.2.3电能负荷的计算（１）计算负荷：持续半小时及以上的最大负荷，用、、表示，是按发热条件选择电气设备的等效负荷，是选择电器设备和导线的基本依据。30P30Q30S电能系统基础第一章电能系统基础东南大学电气工程学院1.2.3电能负荷的计算（２）1.单台用电设备的计算负荷负荷点1的单台设备计算负荷：2.用电设备组的计算负荷负荷点2处的用电设备组的计算负荷:称为该设备组的需要系数。11.30ePP1.302.30PKPddK电能系统基础第一章电能系统基础东南大学电气工程学院1.2.3电能负荷的计算（３）-----用电设备组各工作设备的同时系数。-----用电设备组各工作设备的负荷系数。-----用电设备组各工作设备的平均效率。-----供电线路的效率。KLKeWLWLeLdKKK电能系统基础第一章电能系统基础东南大学电气工程学院1.2.3电能负荷的计算（４）3.变压器低压母线侧的计算负荷:负荷点3处的计算负荷：式中、为有功和无功同时系数。NqpUSIQPSQKQPKP33.303.3023.3023.303.302.303.302.303.30PKQK电能系统基础第一章电能系统基础东南大学电气工程学院1.3电能系统的电压等级:为使电力工业和电工制造业的生产标准化、系列化和统一化，世界各国都制定有关于额定电压等级的标准。我国电力系统的电压等级西北系统：330/110/35/10KV东北地区：500/220/63/10KV其它地区：500/220/110/35/10KV低压：0.38/0.22KV电能系统基础第一章电能系统基础东南大学电气工程学院IEC对电网及设备电压的选择原则可以归纳为以下三点:1)对50Hz的标准电压，在3.3、6.6、11、22、33kV中建议采用一个。其中3.3、6.6kV不应用于配电系统。2)任一国家内，相邻两级电压之比，不应小于2倍。3)对任一地理区域内，对下列三组电压等级中只能选用每组中的一个:(245～330～363kV)，(363～420kV)，(420～525kV)。电能系统基础第一章电能系统基础东南大学电气工程学院国际大电网会议(CIGRE)与国际供电会议(CIRED)的联合工作组对电压的选择也提出了建议。认为超高压(220～500)kV以下的电压，其相邻两级电压之比应大于3倍。高压(50～150)kV以下的电压，其相邻两级电压之比应大于5倍，并建议：1)已采用220kV或275kV为主的国家，最好选用500、230kV电压系列。2)已采用330kV或345kV为主的国家，最好选用750、330、110kV电压系列。3)在一个国家内，以选用一种电压系列为宜，以免额定电压不同的电力系统互联时，需要专用的互联变压器。电能系统基础第一章电能系统基础东南大学电气工程学院各级电压送电线路的输送能力额定电压/kV送电容量/MW送电距离/km100.2~2.010~20201.0~5.015~30352.0~1520~50603.5~3030~10011010~5050~150220100~500100~300330200~800200~6005001000~1500150~8507502000~2500500以上电能系统基础第一章电能系统基础东南大学电气工程学院三相交流电网和电力设备的额定电压电能系统基础第一章电能系统基础东南大学电气工程学院三相交流电网和电力设备的额定电压额定电压是用来代表电网或电气设备运行电压特性的数值。对于1000V以下的电压等级，供电设备比受电设备额定电压高5％。1000V以上的电压等级，发电机额定电压比同等电压级的电网电压高5％。直接与发电机组相连的变压器一次绕组的额定电压与发电机相同。电能系统基础第一章电能系统基础东南大学电气工程学院三相交流电网和电力设备的额定电压变压器一次绕组与线路或母线相连时，其额定电压与相连的线路或母线电压相同。对于变压器的二次绕组，因变压器在满载时其本身内部压降约占5％，所以在计级较长的线路压降时，变压器二次侧额定电压应比线路额定电压或用电设备额定电压高10％，当线路不长时，变压器二次侧电压则只高5％。对于1000V以下的电压等级，供电(电源)与受电设备的额定电压则取得相等。电能系统基础第一章电能系统基础东南大学电气工程学院电能系统基础第一章电能系统基础东南大学电气工程学院1.4输电线路电力线路按结构通常可分为架空和电缆线路。1.4.1架空线路:架空线路由导线、避雷线(架空地线)、绝缘子、金具和杆塔等主要部件组成。电能系统基础第一章电能系统基础东南大学电气工程学院1.4.1架空线路（１）１.导线和避雷线:导线可分为裸线和绝缘导线两大类。高压输电线常采用裸导线，低压线路常采用绝缘导线。导线材料主要有铝、铜、钢等。导线按结构形式不同分为单股、多股绞线和钢芯铝绞线三种。其中，钢芯铝绞线机械强度较高，较为常用。其型号有LGJQLGJ和LGJJ型。220KV以上输电线路为减小电晕损耗，常采用分裂导线。电能系统基础第一章电能系统基础东南大学电气工程学院1.4.1架空线路（２）2.杆塔：杆塔按材料不同可分为木杆、铁塔和钢筋混凝土杆三种。杆塔通常分为直线杆、转角杆、耐张杆、终端杆、换位杆和跨越杆。3.绝缘子和金具1）绝缘子：其作用为支撑和悬挂导线，并使导线与杆塔绝缘。2）金具：连接导线和绝缘子所使用的金属部件总称为金具。电能系统基础第一章电能系统基础东南大学电气工程学院1.4.2电缆线路1.电力电缆结构：电力电缆主要由三部分组成：导线、绝缘层和保护层。2.电力电缆的敷设：电力电缆的敷设有以下几种：直接埋入土中、电缆沟敷设及穿管敷设。电能系统基础第一章电能系统基础东南大学电气工程学院1.5发电厂变电所的主要电电器设备发电厂变电所的主要电气设备有：高压开关电器、高压保护电器、高压测量电器等。1.5.1开关电器开断电路时的电弧1.电弧的危害：１）延长电路开断的时间；２）破坏开关触头、引起电器烧毁；３）形成相间短路；电能系统基础第一章电能系统基础东南大学电气工程学院1.5.1开关电器开断电路时的电弧（１）2.电弧中的游离和去游离方式：１）游离方式：电弧中的游离方式有：强电场发射、热电发射、碰撞游离、热游离。２）去游离方式：电弧中的去游离方式有：复合、扩散。电能系统基础第一章电能系统基础东南大学电气工程学院1.5.1开关电器开断电路时的电弧（２）3.交流电弧的灭弧条件和方法：１）灭弧条件：交流电弧自然过零后，弧隙介质强度始终大于加在触头两端的恢复电压。电能系统基础第一章电能系统基础东南大学电气工程学院1.5.1开关电器开断电路时的电弧（３）２）开关电器中常用的灭弧方法：提高触头的分离速度；利于高速气体或油吹灭电弧；采用多断口将长电弧分成多段短电弧；利用磁吹线圈使电弧不断移动与拉长来灭弧；采用介质强度高的物质作灭弧介质，如SF６、真空、压缩空气、油等。电能系统基础第一章电能系统基础东南大学电气工程学院1.5.1开关电器开断电路时的电弧（４）4.直流电弧的灭弧方法：１）在直流电流上叠加一振动电流，使弧电流过零，用交流电弧相似的方法熄灭直流电弧。２）电阻耗散能量限流法：在开断电路的过程中，逐级串入电阻，使直流弧电流不断减小直至熄灭，并保证基本不产生过电压。电能系统基础第一章电能系统基础东南大学电气工程学院1.5.2高压断路器与重合闸（１）１.高压断路器的功能正常工作时开断与闭合电路配合继电保护装置，自动开断电网中的短路故障。配合自动重合闸装置，在跳闸后能够自动重合闸。电能系统基础第一章电能系统基础东南大学电气工程学院1.5.2高压断路器与重合闸（２）２.高压断路器种类：油断路器压缩空气断路器SF６断路器真空断路器电能系统基础第一章电能系统基础东南大学电气工程学院1.5.2高压断路器与重合闸（３）3.重合器重合器主要用在35kV及以下中压电网。重合器的功能:自动检测故障电流；在给定时间内开断故障电流；按给定次数重合电路。电能系统基础第一章电能系统基础东南大学电气工程学院1.5.3隔离开关1.主要功能：检修时用于可靠的隔离电源。2.结构特点：无灭弧装置；触头暴露在空气中；有明显、清晰可见的断开点。隔离开关不能拉合负荷电流和短路电流，必须与断路器配合使用，按重合闸操作规则进行操作。电能系统基础第一章电能系统基础东南大学电气工程学院1.5.4负荷开关与分断器1.负荷开关：用于开合负载电流及过载电流的开关电器，具有一定的灭弧能力，常与熔断器配合使用。2.分断器：配电系统中用来隔离线路区段的自动装置。可用来开断负载电流，通常与重合器或断路器配合使用。电能系统基础第一章电能系统基础东南大学电气工程学院1.5.5熔断器1.功能：在短路、过载或过电压时切