電氣運行技術(shù)與管理11課件

電氣運行技術(shù)與管理黃河水院自動化工程系第一章電力系統(tǒng)及運行

《

電氣運行技術(shù)與管理》黃河水院自動化工程系1－1電力系統(tǒng)概述1－1電力系統(tǒng)概述1－2電力系統(tǒng)穩(wěn)定1－3電力系統(tǒng)頻率及其調(diào)整1－4電力系統(tǒng)電壓及其調(diào)整1－5電力系統(tǒng)調(diào)度《電氣運行技術(shù)與管理》第一章電力系統(tǒng)及運行

發(fā)電廠及電力系統(tǒng)專業(yè)發(fā)電廠：將一次能源轉(zhuǎn)換成電能。

有火力、水力、核能等，此外，還有風(fēng)力、地?zé)?、潮汐和太陽能等發(fā)電廠。1-1電力系統(tǒng)概述電能是電力系統(tǒng)的產(chǎn)品，是一種特殊商品。電能在整個“發(fā)、輸、變、配、用”過程中是連續(xù)而同時進行的。提供優(yōu)質(zhì)、可靠而充足的電能，是社會的需求。電氣運行，實質(zhì)是根本的電力生產(chǎn)。因此，其安全性和經(jīng)濟性是對其主要的要求。1-1電力系統(tǒng)概述為了保證供電的可靠性供電的經(jīng)濟性系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性將電力電能生產(chǎn)、輸送、變換、分配和消費電能的各種電氣設(shè)備連在一起，組成統(tǒng)一的整體——電力系統(tǒng)一、電力系統(tǒng)的基本概念

電力系統(tǒng)1-1電力系統(tǒng)概述電力系統(tǒng)：生產(chǎn)、輸送、變換、分配與消費電能的

電氣系統(tǒng)。包括：發(fā)電機、電力網(wǎng)（變壓器、電力線路）和

用電設(shè)備組成。電力網(wǎng)：

主要由變電所、輸配電線路組成的電能傳輸、變換和分配的網(wǎng)絡(luò)。

一、電力系統(tǒng)的基本概念

電力網(wǎng)1-1電力系統(tǒng)概述動力系統(tǒng)（廣義電力系統(tǒng)）：發(fā)電廠動力部分與電力系統(tǒng)組成的整體

1-1電力系統(tǒng)概述一、電力系統(tǒng)的基本概念

動力系統(tǒng)1－1電力系統(tǒng)概述二、電能生產(chǎn)特點1.電力系統(tǒng)的整體性

由無數(shù)發(fā)電機、變壓器、高壓輸電線路、配電線路和用電設(shè)備相互聯(lián)系、相互影響、共同組成的電力系統(tǒng)是一個統(tǒng)一的、有機的整體。

全局觀念

統(tǒng)一調(diào)度2.電力生產(chǎn)的連續(xù)性

由于電能不能大量儲存，所以電力電能的生產(chǎn)、輸送、變換、分配、消費是同時并連續(xù)進行的。1－1電力系統(tǒng)概述二、電能生產(chǎn)特點3.電力傳輸過程與事故過程的快速性電能是以接近光速的速度（30萬km/s）傳輸?shù)?，其過渡過程很短，所以電力瞬間傳輸，電力系統(tǒng)任何一點的故障也將瞬間波及到整個電力系統(tǒng)。4.電力生產(chǎn)的重要性電能生產(chǎn)與與國民經(jīng)濟、人民生活、社會穩(wěn)定關(guān)系極為密切，電能供應(yīng)的中斷和減少將對經(jīng)濟、社會、民生產(chǎn)生重要影響。1－1電力系統(tǒng)概述二、電能生產(chǎn)特點電力系統(tǒng)運行的基本要求必須適應(yīng)經(jīng)濟建設(shè)、社會發(fā)展和人民生活的用電需求保證安全可靠的持續(xù)供電

運行安全性（人員、設(shè)備、系統(tǒng)安全）

供電可靠性（電源容量足夠、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)合理、負荷分類保障、實施全面質(zhì)量管理）(3)保證符合要求的電能質(zhì)量（電壓、頻率、波形）1－1電力系統(tǒng)概述三、額定電壓和額定頻率1.額定電壓電力系統(tǒng)的電壓等級的確定主要從電力系統(tǒng)輸送電能的經(jīng)濟性，電氣產(chǎn)品的標準化系列性（便于互聯(lián)與更換），電氣設(shè)備制造及運行的經(jīng)濟性等方面考慮。電力系統(tǒng)的電壓等級標準由國家制定。我國高壓三相交流電網(wǎng)的額定電壓等級有：3kV、6kV、10kV、35kV、（60kV）、110kV、（154kV）、220kV、330kV、500kV、750kV、1000kV等。

幾個相關(guān)概念：（1）電力系統(tǒng)的電壓等級（電網(wǎng)標稱電壓／電網(wǎng)額定電壓）配網(wǎng)高壓輸電超高壓特高壓直流

6kV10kV35kV66kV

110kV220kV

330kV500kV

750kV

1000kV

±800kV±500kV±100KV±50KV低壓380/220V

我國電力系統(tǒng)電壓等級

1－1電力系統(tǒng)概述三、額定電壓和額定頻率1.額定電壓（2）電氣設(shè)備的額定電壓額定電壓：電氣設(shè)備在此電壓下長期工作，效率和壽命最好最高電壓：考慮設(shè)備的絕緣性能確定的最高運行電壓值。同一標稱電壓（電壓等級）下，不同電氣設(shè)備的額定電壓是不同的某一電壓等級下各種不同電氣設(shè)備的額定電壓是以用電設(shè)備為中心來確定的1－1電力系統(tǒng)概述三、額定電壓和額定頻率2）輸電線路的額定電壓輸電線路的額定電壓＝系統(tǒng)的額定電壓指線路的平均電壓（Ua+Ub）/2，一般線路首末端間電壓損耗約為10%，因為用電設(shè)備允許的電壓波動是±5%，這樣接在始端的設(shè)備，電壓最高不會超過+5%；接在末端的設(shè)備最低不會低于-5%；UaUNUb1.05UN0.95UN1－1電力系統(tǒng)概述三、額定電壓和額定頻率3）發(fā)電機的額定電壓發(fā)電機的額定電壓＝1.05（系統(tǒng)的額定電壓）發(fā)電機總是接在線路始端，規(guī)定發(fā)電機的額定電壓比同級電網(wǎng)的額定電壓高出5%，用于補償線路上的電壓損失。1.額定電壓1－1電力系統(tǒng)概述三、額定電壓和額定頻率4）變壓器的額定電壓一次側(cè)：相當(dāng)于用電設(shè)備A、與發(fā)電機相連時，額定電壓與發(fā)電機一致。B、與線路相連時，額定電壓與線路額定電壓相同；二次側(cè)：相當(dāng)于電源

A、二次側(cè)位于線路始端，比線路額定電壓高5%。計及自身5%的電壓損耗，總共比線路額定電壓高10%。B、二次側(cè)直接接用電設(shè)備（負荷）時，只需考慮自身5%的電壓損耗。1－1電力系統(tǒng)概述三、額定電壓和額定頻率電氣設(shè)備的額定電壓小結(jié)用電設(shè)備:等于系統(tǒng)的額定電壓線路:等于系統(tǒng)的額定電壓發(fā)電機：規(guī)定比系統(tǒng)的額定電壓高5%變壓器：電源側(cè)與發(fā)電機或電網(wǎng)額定電壓相同，

負荷側(cè)較電網(wǎng)額定電壓高5%～10%。典型例題:(1)確定各設(shè)備額定電壓;(2)若T1工作于+2.5%抽頭,T2工作于主抽頭,T3工作于-5%抽頭,求各變壓器變比.10.5kV10.5kV121kV38.5kV110kV11kV35kV1－1電力系統(tǒng)概述四、現(xiàn)代電網(wǎng)結(jié)構(gòu)及要求1、電力系統(tǒng)形式發(fā)展過程

直流→單相交流→三相交流→交直流并存。

（2）單相交流輸電

1985年在制成單相變壓器的基礎(chǔ)上實現(xiàn)了交流輸電，解決了遠距離大容量輸電與低壓用電之間的矛盾。單相交流輸電的主要缺陷是經(jīng)濟性差；單相用電設(shè)備的瞬時功率是周期性變化的，所以無論是單相發(fā)電機和單相電動機運行時振動都比較大。1－1電力系統(tǒng)概述四、現(xiàn)代電網(wǎng)結(jié)構(gòu)及要求1、電力系統(tǒng)形式發(fā)展過程

直流→單相交流→三相交流→交直流并存。（3）三相交流輸電1891年在制成三相變壓器的基礎(chǔ)上，德國建立第一個三相交流輸電系統(tǒng)。發(fā)電機電壓95V、輸電線路電壓25000V、輸電距離178Km、用電電壓112V。三相交流輸電與單相交流輸電相比較主要優(yōu)點是經(jīng)濟性好，節(jié)省輸電線路導(dǎo)線；三相發(fā)電機和三相電動機的瞬時功率為常數(shù)，有效地減小了發(fā)電機、電動機運行中的振動問題。1－1電力系統(tǒng)概述四、現(xiàn)代電網(wǎng)結(jié)構(gòu)及要求1、電力系統(tǒng)形式發(fā)展過程

直流→單相交流→三相交流→交直流并存。（3）三相交流輸電三相交流輸電存在的主要問題是同步發(fā)電機并列運行的穩(wěn)定性問題和不同頻率系統(tǒng)之間的聯(lián)網(wǎng)問題。

隨著電力系統(tǒng)輸電距離的增大，制約輸電容量的是不再是導(dǎo)體的發(fā)熱問題和輸電效率問題，而是并列運行的穩(wěn)定性問題；此外不同頻率之間的電力系統(tǒng)不能聯(lián)網(wǎng)，限制了優(yōu)越性更高的聯(lián)合電力系統(tǒng)的發(fā)展，譬如跨國電力系統(tǒng)的發(fā)展。1－1電力系統(tǒng)概述四、現(xiàn)代電網(wǎng)結(jié)構(gòu)及要求1、電力系統(tǒng)形式發(fā)展過程

直流→單相交流→三相交流→交直流并存。（4）交直流并存的現(xiàn)代電力系統(tǒng)

直流輸電不存在穩(wěn)定性問題，電力電子技術(shù)的發(fā)展為重新采用直流輸電創(chuàng)造了條件。直流輸電不僅解決了三相交流輸電的并列運行穩(wěn)定性問題，也解決了不同頻率系統(tǒng)之間的并網(wǎng)運行問題。

現(xiàn)代電力系統(tǒng)中發(fā)電和用電仍然采用三相交流，輸電則采用三相交流和直流并用的方式。1－1電力系統(tǒng)概述四、現(xiàn)代電網(wǎng)結(jié)構(gòu)及要求2、現(xiàn)代電網(wǎng)的特點

1、由較強的超高壓系統(tǒng)構(gòu)成主網(wǎng)架。2、各電網(wǎng)之間聯(lián)系較強,電壓等級相對簡化。3、具有足夠的調(diào)峰、調(diào)頻、調(diào)壓容量,能夠?qū)崿F(xiàn)自動發(fā)電控制,有較高的供電可靠性。4、具有相應(yīng)的安全穩(wěn)定控制系統(tǒng),高度自動化的監(jiān)控系統(tǒng)和高度現(xiàn)代化的通信系統(tǒng)。5、具有適應(yīng)電力市場運營的技術(shù)支持系統(tǒng),有利于合理利用能源。1－1電力系統(tǒng)概述四、現(xiàn)代電網(wǎng)結(jié)構(gòu)及要求3、建設(shè)智能電網(wǎng)在電網(wǎng)規(guī)模快速發(fā)展的同時，依靠現(xiàn)代信息技術(shù)、通信技術(shù)和控制技術(shù)，實現(xiàn)技術(shù)、設(shè)備、運行、管理各個方面的提升，可以促進電網(wǎng)發(fā)展方式轉(zhuǎn)變，推動電網(wǎng)的跨越式發(fā)展。智能電網(wǎng)是指在開放和互聯(lián)的信息模式基礎(chǔ)上，通過加載系統(tǒng)數(shù)字設(shè)備和升級電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，實現(xiàn)發(fā)電、輸電、供電、用電、客戶售電、電網(wǎng)分級調(diào)度、綜合服務(wù)等電力產(chǎn)業(yè)全流程的智能化、信息化、分級化互動管理，是集合了產(chǎn)業(yè)革命、技術(shù)革命和管理革命的綜合性的效率變革。1－1電力系統(tǒng)概述四、現(xiàn)代電網(wǎng)結(jié)構(gòu)及要求3、智能電網(wǎng)的特點

傳統(tǒng)電網(wǎng)智能電網(wǎng)通訊沒有或單向雙向與用戶交互很少很多儀表型式機電的數(shù)字的運行與管理人工的設(shè)備校核遠方監(jiān)控功率的提供與支持集中發(fā)電集中和分布式發(fā)電并存潮流控制有限的普遍的可靠性傾向于故障和電力中斷自適應(yīng)保護和孤島化供電恢復(fù)人工的自愈的網(wǎng)絡(luò)拓撲輻射狀的網(wǎng)狀的1－1電力系統(tǒng)概述我國電力工業(yè)發(fā)展概況1882年，英國人成立上海光電公司，中國第一個發(fā)電廠，一臺12kW直流發(fā)電機，15盞路燈。1910年（清宣統(tǒng)二年），回族實業(yè)家魏子青創(chuàng)辦開封普臨電燈公司，公司初期裝機容量60kW，蒸汽機一臺，1911年，又安裝一臺100千瓦機組，開足時可帶16W燈一萬余盞，向市區(qū)鼓樓街、馬道街、寺后街、南北書店街、西大街、南北土街、中山路至火車站供應(yīng)照明用電。1911年，楊樹浦發(fā)電廠動工，1913年開始發(fā)電，到1924年，共有12臺發(fā)電機，裝機121MW。1912年云南石龍壩水電站

240kW。開封普林電燈公司老廠房開封普林電燈公司發(fā)電設(shè)備上海楊樹浦發(fā)電廠昆明石龍壩電站始建時間：始建于1908年創(chuàng)建人：昆明商人王筱齋

站址：昆明市郊的螳螂川

建站裝機：2×240kW總

裝

機：6000kW供

電：

昆明市1－1電力系統(tǒng)概述我國電力工業(yè)發(fā)展概況1949年中華人民共和國成立時，全國發(fā)電裝機容量為184.86萬kW,年發(fā)電量約43億kW·h，居世界第25位。之前發(fā)展非常緩慢。新中國成立以來，特別是改革開放之后，我國電力工業(yè)飛速發(fā)展。2013年底，全國發(fā)電裝機容量達到12.47億千瓦，超過美國，躍居世界第一位。1－1電力系統(tǒng)概述我國電力工業(yè)發(fā)展概況截至2013年底，火電8.62億千瓦(含煤電7.86億千瓦、氣電0.43億千瓦)，占全部裝機容量的69.13%，首次降低至70%以下;非化石能源（清潔能源）發(fā)電占總裝機容量首次突破30%升至30.9%.截至2013年底，水電2.8億千瓦(含抽水蓄能2151萬千瓦)，占全部裝機容量的22.45%;截至2013年底，核電1461萬千瓦;并網(wǎng)風(fēng)電7548萬千瓦;并網(wǎng)太陽能發(fā)電1479萬千瓦;生物質(zhì)發(fā)電850萬千瓦。1－1電力系統(tǒng)概述我國電力工業(yè)發(fā)展概況截至2013年底，全國電網(wǎng)220千伏及以上輸電線路長度達53.98萬千米。其中，交流輸電線路51.81萬千米，直流輸電線路2.17萬千米;變電設(shè)備容量26.23億千伏安。1－1電力系統(tǒng)概述我國電力工業(yè)發(fā)展概況我國最大單機容量最大火電機組：1000MW（浙江華能玉環(huán)電廠，上海外高橋第二發(fā)電廠900MW）最大水電機組：700MW（三峽電廠）最大核電機組：1060MW（江蘇田灣核電廠)1－1電力系統(tǒng)概述我國電力工業(yè)發(fā)展概況我國最大發(fā)電廠最大火電廠：內(nèi)蒙托克托電廠總裝機容量480萬千瓦

（北侖港電廠，5×600MW）最大水電廠：三峽電廠32×700MW（二灘水電廠6×550MW，溪洛渡水電站8×700MW）最大核電廠：秦山（300+2×600+2×700MW）,(大亞灣2×90萬KW,江蘇田灣2×1060MW,浙江三門、廣東陽江2×1000MW)最大抽水蓄能電廠：廣東抽水蓄能電廠8×300MW1－1電力系統(tǒng)概述我國電力工業(yè)發(fā)展概況電網(wǎng)建設(shè)

1972年06月：第一條330千伏超高壓輸電線路（劉家峽－天水－關(guān)中）建成投入運行。

1981年12月：第一條500千伏超高壓輸電線路（平頂山－武漢）在華中電網(wǎng)建成投入運行。

2005年09月：第一條750千伏超高壓輸電線路（官亭－蘭州東）在西北電網(wǎng)建成投入運行。為我國特高壓電網(wǎng)建設(shè)奠定了基礎(chǔ)。

1－1電力系統(tǒng)概述我國電力工業(yè)發(fā)展概況電網(wǎng)建設(shè)

2011年12月16日，由國家電網(wǎng)承建的1000千伏晉東南-南陽-荊門特高壓交流試驗示范工程擴建工程正式投產(chǎn)，單回線路輸送能力達到500萬千瓦，成為世界上運行電壓最高、輸電能力最強、技術(shù)水平最先進的交流輸電工程。

1000KV晉東南-南陽-荊門特高壓交流輸電工程1－1電力系統(tǒng)概述我國電力工業(yè)發(fā)展概況電網(wǎng)建設(shè)2010年7月8日：我國第一條特高壓直流輸電工程――四川向家壩－上?！?00千伏特高壓直流輸電示范工程正式投運。是我國自主研發(fā)、自主設(shè)計和自主建設(shè)的，世界上電壓等級最高、輸送容量最大、送電距離最遠、技術(shù)水平最先進的直流輸電工程，是我國能源領(lǐng)域取得的世界級創(chuàng)新成果，代表了當(dāng)今世界高壓直流輸電技術(shù)的最高水平。它的成功建設(shè)和投入運行，標志著國家電網(wǎng)全面進入特高壓交直流混合電網(wǎng)時代。

向家壩－上?！?00千伏特高壓直流輸電示范工程向家壩～上海特高壓直流輸電工程是世界上電壓等級最高、輸送容量最大、送電距離最遠、技術(shù)水平最先進的特高壓直流輸電工程。西起四川復(fù)龍換流站，東至上海奉賢換流站。工程途經(jīng)四川、重慶、湖南、湖北、安徽、浙江、江蘇、上海等8省市，4次跨越長江。新建±800kV換流站兩座，額定輸送功率640萬kW；輸電距離1907km。1－1電力系統(tǒng)概述我國電力工業(yè)發(fā)展概況電網(wǎng)建設(shè)逐步形成以大型發(fā)電廠和中心城市為核心,以不同電壓等級的輸電線路為骨架的各大區(qū)、省級和地區(qū)的電力系統(tǒng)。全國電網(wǎng)已經(jīng)基本上形成500千伏和330千伏的骨干網(wǎng)架。大電網(wǎng)以基本覆蓋全部城市和大部分農(nóng)村；

以三峽為中心的全國聯(lián)網(wǎng)工程開始啟動,我國電網(wǎng)進入了遠距離、超高壓、跨大地區(qū)輸電的新階段。1－1電力系統(tǒng)概述我國電力工業(yè)發(fā)展概況電網(wǎng)建設(shè)

發(fā)展戰(zhàn)