復件 電力工程基礎(chǔ)

電力系統(tǒng)工程基礎(chǔ)天津工程師范學院楊耿煌2008

11.概論2.電力負荷計算3.電力網(wǎng)4.短路電流及其計算5.變電所的一次系統(tǒng)6.電力系統(tǒng)繼電保護7.變電站的監(jiān)控系統(tǒng)和自動裝置8.配電網(wǎng)自動化9.安全接地與電氣照明主要內(nèi)容21、概論----1.1電力系統(tǒng)的基本概念發(fā)電用電輸電變電配電RTURTURTU數(shù)據(jù)采集和傳輸應用服務器電網(wǎng)調(diào)度3什么是電力系統(tǒng)？水庫G~M~M~電力網(wǎng)電力系統(tǒng)動力系統(tǒng)發(fā)電廠水輪機發(fā)電機變電所升壓變壓器輸電線路變電所降壓變壓器用戶用電設(shè)備4什么是電力系統(tǒng)？

電力網(wǎng)：由變電所和不同電壓等級輸電線路組成的網(wǎng)絡。電力系統(tǒng)：由發(fā)電機、變壓器、輸電線路以及用電設(shè)備（或發(fā)電廠、變電所、輸配電線路以及用戶），按照一定的規(guī)律連接而組成的統(tǒng)一整體。發(fā)電廠： 生成電能變電所： 變換和分配電能輸配電線路： 輸送電能用戶： 消費電能動力系統(tǒng)：在電力系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，把發(fā)電廠的動力部分（例如火力發(fā)電廠的鍋爐、汽輪機和水力發(fā)電廠的水庫、水輪機以及核動力發(fā)電廠的反應堆等）包含在內(nèi)的系統(tǒng)。5電力系統(tǒng)示意圖超高壓遠距離輸電網(wǎng)地方電力網(wǎng)區(qū)域電力網(wǎng)110kV~35kV~35kV500kV220kV110kV10kV水力發(fā)電廠火力發(fā)電廠變電所A：樞紐變電所C：地方變電所D：終端變電所B：中間6電力系統(tǒng)的組成電力網(wǎng)：按電壓等級的高低、供電范圍的大小的分類地方電力網(wǎng)：電壓等級在35kV及以下，供電半徑在20~50km以內(nèi)區(qū)域電力網(wǎng)：電壓等級在35kV以上（一般為110kV~220kV），供電半徑超過50km，聯(lián)系較多發(fā)電廠的網(wǎng)絡超高壓遠距離輸電網(wǎng)：電壓等級為330kV~500kV的網(wǎng)絡，其主要任務是把遠處發(fā)電廠生產(chǎn)的電能輸送到負荷中心，同時還聯(lián)系若干區(qū)域電力網(wǎng)形成跨省、跨地區(qū)的大型電力系統(tǒng)變電所：按其在電力系統(tǒng)中的地位分類樞紐變電所：聯(lián)系電力系統(tǒng)各部分的中樞位置地區(qū)變電所：發(fā)電廠或區(qū)域變電所終端電站所：電網(wǎng)的末端變電所7電力系統(tǒng)運行的特點▲電能不能大量存儲：電能的生產(chǎn)、變換、輸送、分配和使用是同時進行的。

P發(fā)

P用＋P頻率fQ發(fā)

Q用＋Q電壓V▲過渡過程十分短暫：控制操作自動化程度高。必須借助自動裝置對電力系統(tǒng)進行控制：繼電保護裝置、遠動裝置、減載裝置、同期裝置、勵磁裝置、▲電能生產(chǎn)與國民經(jīng)濟各部門和人民生活有著極為密切的關(guān)系：社會政治經(jīng)濟影響巨大。負荷分類：一類負荷、二類負荷、三類負荷8電力系統(tǒng)的要求和基本參數(shù)供電可靠性；良好的電能質(zhì)量；為用戶提供充足的電能；提高電力系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性?？傃b機容量：額定有功功率之和；年發(fā)電量：所有發(fā)電機組全年發(fā)出電能的總和；最大負荷：規(guī)定時間電力系統(tǒng)總有功功率負荷的最大值；額定頻率：50Hz。91.2發(fā)電廠火力發(fā)電廠：將煤、油、天然氣或其它燃料的化學能轉(zhuǎn)換成電能的工廠。101.2發(fā)電廠

核電廠：均采用原子核裂變時釋放出來的能量發(fā)電。112發(fā)電廠水電廠：利用水能發(fā)電122發(fā)電廠風力發(fā)電廠131.3電力系統(tǒng)的電壓和電能質(zhì)量電壓質(zhì)量標準：14電能的質(zhì)量指標頻率：額定頻率： 50Hz（國外：50或60Hz）頻率偏差： ±0.2Hz（≥3000MW系統(tǒng)） ±0.5Hz（＜3000MW系統(tǒng)） 國外： ±(0.1~0.2)Hz或±0.5Hz波形：質(zhì)量標準： 正弦波電壓和電流諧波的危害與抑制：15電力系統(tǒng)的電壓等級16電力系統(tǒng)的電壓等級U1IU2SZS=√3U2I171.4電力系統(tǒng)中性點運行方式中性點：星型聯(lián)結(jié)的變壓器或發(fā)電機的中性點。3－60kV：中性點不接地；3－10kV單相接地時電容電流>30A，或35－60kV單相接地時電容電流>10A，中性點接消弧線圈；110kV及以上：直接接地181.5我國電力工業(yè)發(fā)展概況與前景跨省電力系統(tǒng)5個，獨立省電力系統(tǒng)若干個191.5我國電力工業(yè)發(fā)展概況201.5貧我國電力工以業(yè)發(fā)展推概況☆電力富工業(yè)發(fā)君展史上伶的第一包：火電：1訴882年荒上海楊樹斧浦；水電仇：191艦2年云南皺石龍壩2噴40kW；核電：1侵991年潑浙江秦山率300MW；輸電線路吐：19快74年甘疤肅劉家峽畏水電站陜叮西關(guān)中地抓區(qū)330kV交流，198給1年河席南姚孟稀火電廠謙到武漢粒500kV交流，1988貓年葛州壩雖水電站到念上海南橋勝變電站±界500kV直流?！铍娏ο祻N統(tǒng)之最：211.5構(gòu)我國電力工業(yè)菠發(fā)展概況☆年人墓均電量注：我國：語1粒000kW.h中等發(fā)寫達國家練： 7巖000kW.h北歐、抱美國：暮18耳000kW.h2002年底全國給發(fā)電裝機粥容量達到3.56億千瓦扮，發(fā)電父量達到165輝42億千瓦訊時，2衰004打年底，港全國發(fā)秋電裝機壟4．4蜜2億千糕瓦；2某005醫(yī)年突破胡5億千擊瓦，年發(fā)電軍量預計兔2.4許萬億千峽瓦時。自199傻6年以來穩(wěn)裝機容量畜和發(fā)電量輪均居世界珍第二位。22第二章鋒電力價負荷計艱算電力負斷荷與負華荷曲線計算負荷問及有關(guān)系塔數(shù)確定計供算負荷嗚的方法尖峰電蜘流的計語算方法功率損耗要與電能損時耗的確定無功補償232.1訓電力負荷苗與負荷曲雷線電力系統(tǒng)禽的總負荷符就是系統(tǒng)妙中千萬個諷用電設(shè)備裹消費功率當?shù)目偤?。劇它們大致控分為異步跌電動機、目同步電動事機、電熱周電爐、整脖流設(shè)備、費照明設(shè)備孟等幾大類鳳。不同行傷業(yè)中，艦這些用豆電設(shè)備料占的比載重也不菌同。表1所示是幾彈種工業(yè)部嶄門用電設(shè)重備比重的燭統(tǒng)計。將各工續(xù)業(yè)部門誰消費的肥功率與霧農(nóng)業(yè)、矮交通運杜輸和市明政生活覽消費的丑功率相魯加就可花得到電屠力系統(tǒng)輛的綜合用鋸電負荷。綜合用虧電負荷加圓網(wǎng)絡中損訂耗的功率相為系統(tǒng)中初各發(fā)電廠握應供出的熟功率，因口而稱作電嫁力系統(tǒng)的供電負拖荷。供電導負荷再尋加各發(fā)探電廠本劈燕身消費音的功率——廠用電劑，為系皇統(tǒng)中各欄發(fā)電機安應發(fā)出麥的功率登，稱作囑電力系幕統(tǒng)的發(fā)電負荷。24電力負荷慌分級一級：人腎身、重大之設(shè)備或政紫治、經(jīng)濟足重大損失徒，2個獨急立電源；二級：設(shè)斜備局部破療壞、生產(chǎn)孫影響且不紹容易恢復伍，政治、強經(jīng)濟較大繪損失，2性回線或者闖專用供電全線路；三級：非蒜一級和二亂級，可單蒙回線路供唉電。25用電設(shè)聞備工作解制連續(xù)運行增工作制S1在恒定負垮載（如額斷定功率）流下連續(xù)運撤行相當長書時間，可學以使設(shè)備撇達到熱平寧衡的工作風條件。這支類工作制教的用電設(shè)暗備長期連坡續(xù)運行，鄭負荷比較淋穩(wěn)定，如牛通風機、薪水泵、空慰氣壓縮機泊、電爐和愚照明等。短時運知行工作銅制：設(shè)倉備在額典定工作惜電流恒材定的一撫個工作回周期內(nèi)恐不會達蔬到允許圖溫升，況而在兩浴個工作胳周期之斜間的間以歇又很內(nèi)長，能飽使設(shè)備坡冷卻到右環(huán)境溫輛度值。揭如金屬嶼切削機桑床用的屢輔助機碎械（橫繁梁升降啊、刀架械快速移猴動裝置櫻等）、琴水閘用廳電機等那，這類錘設(shè)備的具數(shù)量很劉少。26用電設(shè)礙備工作四制斷續(xù)周洲期工作替制：暫畏載率（累負荷持童續(xù)率）這類工作盜制的用電陡設(shè)備周期癢性的工作肌、停歇，旱反復運行寒，而且工忌作和停歇辜的時間都堅很短，周賽期一般不鞋超過10m警in，使設(shè)責備既不以能在一朋個工作換時間內(nèi)擠升溫到否額定值驕，也不掘能在一齊個停歇槐時間內(nèi)堤冷卻到剝環(huán)境溫騰度，如呼電焊機稻和電梯栗電動機杜等設(shè)備潑。斷續(xù)爬周期工壞作制的仰用電設(shè)鼻備可用呆“負荷暮持續(xù)率冠”（又顫稱暫載宇率）來螺表征其停工作性摸質(zhì)。負荷持續(xù)命率為一個哄工作周期漁內(nèi)工作時使間與工作毯周期的百輪分比值，爛用脆表示式中T—工作周慶期；tg—工作周薯期內(nèi)的迅工作時川間；t0—工作周期向內(nèi)的停歇告時間。27負荷曲線負荷曲線是指在乳某一時寇間段內(nèi)香描繪負恭荷隨時柜間的推虎移而變從化的曲高線。按負荷菜性質(zhì)可宴繪制有易功和無們功的負姨荷曲線垃；按負辜荷持續(xù)泉時間可擾繪制日識、月和嘗年的負競荷曲線干；按負薪荷在電蘋力系統(tǒng)拋內(nèi)的地負點可繪霜制個別恐用戶、功電力線蹤蝶路、變扁電所、史發(fā)電廠戀乃至整動個地區(qū)脂、整個甘系統(tǒng)的魂負荷曲好線。將壞這幾方甚面負荷渡曲線綜輔合在一刊起就可鑼表明負室荷曲線陽發(fā)與供必的全部菜特性。有的負惜荷曲線際是按一盡定時間避為間隔城繪制出自來的。顆但是逐迷點描繪川的負荷苦曲線為閘依次連屈續(xù)的折油線，不觸適于實茶際應用嶄。為了碑計算簡胡單起見乒，往往售將逐點股描繪的勿負荷曲燙線用等效的門階梯曲鉛線來代司替。28負荷曲線有功功率域負荷曲線對電力鋼系統(tǒng)的誓運行十搬分有用嫁，電力隙系統(tǒng)的熟設(shè)計生籌產(chǎn)主要割是建立佛在預測赤的有功幼負荷曲戰(zhàn)線的基腫礎(chǔ)之上哀的。以漁下介紹率幾種典吐型的負昏荷曲線畝。（一）掙日負荷鍬曲線日負荷曲防線表示一天24h內(nèi)負荷姓變化的啟情況，拋如圖6—1所示，春此曲線牌可用于筆決定系蜘統(tǒng)的日俯發(fā)電量矮。29負荷曲她線30負荷曲秒線（二）年蘿最大負荷指曲線可根據(jù)榮典型日茄負荷曲棉線間接蔥制成，玻表示從態(tài)年初到威年終的伸整個1年內(nèi)的逐舊月（或逐鹽日）綜合劃最大負荷追的變化情坦形，如圖2所示。（三）年灰負荷持續(xù)賄曲線年負荷滅持續(xù)曲炒線是不躁分日月解先后的議界限，鮮只按全雜年的負吳荷變化俱，根據(jù)餃各個不蛋同的負場荷值在融一年中今的累計扔持續(xù)時僅間而重胃新排列朗組成的異，即反芝映了工越廠全年心負荷變兵動與負純荷持續(xù)貝時間的口關(guān)系,如圖3所示。31負荷曲吊線32負荷曲四線負荷曲線面的特征指繼標分析分析負劇荷曲線碎可以了按解負荷否變動的采規(guī)律。海從工廠鴉來說，戲可以合牙理地、葵有計劃蛋地安排災車間、橫班次或彎大容量膚設(shè)備的帆用電時俱間，從倒而降低炎負荷高巴峰，填恨補負荷澆低谷，腹這種“不削峰填乒谷”的尊辦法可遍使負荷老曲線比般較平坦霸，調(diào)整暈負荷既拆提高了詠供電能凳力，也瘋是節(jié)電計的措施漫之一。從負荷曲裕線上還可狡以求得一烈些有用的卡參數(shù)。33負荷曲寒線（1）年最大閉負荷Pmax，負荷充曲線上宮的最高粒點，見姐圖。（2）年最品小負荷Pmin，負荷足曲線上償?shù)淖畹蛡凕c，見探圖。（3）全年夏消耗的元電量AY為全日消耍耗的電諸量AD為34負荷曲線（4）年最盼大負荷仍利用小蠶時數(shù)Tmax（5）平均負叔荷Pav（6）負荷率，還平均負荷死與最大負五荷的比值有功負荷堵率無功負荷程率352.2負荷計削算的方翻法所謂計算負毒荷，就是在折已知用電盞設(shè)備性質(zhì)扎、容量等罵條件的情四況下，按逝照一定的壇方法和規(guī)督律，通過科計算確定暴的電力負各荷。它包基括有功計贏算負荷、絡無功計算殖負荷、視填在計算負售荷和計算佳電流、尖訴峰電流等怪內(nèi)容。求計算負鄉(xiāng)豐荷的這項夢工作稱作藏為負荷計云算。362.3負荷計歪算的方鞭法根據(jù)長蓮期觀察劃所測得賠的負荷只曲線可澇以發(fā)現(xiàn)爐：對于萌同一類縣型的用喘電設(shè)備話組、同余一類型金車間或坊同一類退企業(yè)，釣其負荷間曲線具童有相似觀的形狀漆。因此扶，典型殲負荷曲球線就可禾作為負似荷計算隆時各種乳必要系遵數(shù)的基哀本依據(jù)繼。利用那這種系沃數(shù)，根橋據(jù)工廠梯所提供釣的用電跌設(shè)備容替量、將饅其變換析成電力倉設(shè)備所念需要的得假想負隨荷——計算負籌荷。用此計算最負荷選擇俯供電系統(tǒng)衫中的導線渡和電纜截長面積，確杠定變壓器較容量，為慶選擇電氣免設(shè)備參數(shù)全、整定保肝護裝置動獵作值以及零制定提高識功率因素耗措施等提載供了依據(jù)框。37計算負荷拖的意義“計算負靠荷”是按謹發(fā)熱條件珠選擇電氣偏設(shè)備的一依個假定負棚荷。計算負荷軌產(chǎn)生的熱子效應需和芳實際變動雄負荷產(chǎn)生壯的最大熱符效應相等。所以根莫據(jù)計算負繁荷來選擇淘導線及設(shè)至備，在實有際運行中爸它們的最有高溫升就春不會超過龍容許值。通常我?guī)蛡儼迅軗?jù)半小侮時（30m款in）的平料均負荷追所繪制訊的負荷烏曲線上便的“最雨大負荷葛”稱為源“計算多負荷”甜，并作吊為按發(fā)步熱條件舅選擇電脫氣設(shè)備戲的依據(jù)摧。38確定計算淹負荷的系勉數(shù)比較、分窮析大量的危負荷曲線病，又可以介發(fā)現(xiàn)同一存類型的工降業(yè)企業(yè)（炕或同一類翁型車間、途設(shè)備）的蒙負荷曲線康，均有大開致相似的趕形狀。從柱中可發(fā)現(xiàn)吹數(shù)值較相慢近的系數(shù)帶。1、需要系徑數(shù)Kd在設(shè)備額沒定功率PN已知的導條件下散，只要戀實測統(tǒng)傘計出用矛電設(shè)備忽組（車贏間、全摟廠）的馳計算負東荷Pca，即在典矛型的用電挺設(shè)備組負蜜荷曲線上傲出現(xiàn)30mi挑n的最大負誼荷Pmax，就可以抗求出需要歌系數(shù)Kd，定義揉如下：39確定計算候負荷的系信數(shù)2、利用索系數(shù)Ku，利用傍系數(shù)可抽定義為鏈：3、同時系熱數(shù)有功同時址系數(shù)：無功同座時系數(shù)溉：402.4尖峰電流梯的計算持續(xù)1－如2秒的短糊時最大負駝荷電流單臺用電寫設(shè)備的尖倉峰電流；多臺用哀電設(shè)備址的尖峰說電流；用電設(shè)虛備同時觸起動的桶尖峰電鹽流。412.5功率損耗湯和電能損他耗計算功率損耗擱：線路＋變術(shù)壓器（分瓦別包括有枕功功率和易無功功率霜）；電能損耗燙：線路＋劃變壓器覆（簡單露統(tǒng)計方糞法）；線損率的息計算。422.6企業(yè)計鼠算負荷奧的確定逐級計算偏法：企業(yè)盒的用電端頁開始，逐扮級上推，做直至求出往電源進線輕端的計算輕負荷；用電設(shè)驢備組的宰計算負鋸荷－車們間變壓劇器低壓蜂母線－捏車間變榜壓器高括壓母線但－車間理變電所棒高壓母稀線－總輔降壓變撇電所出頑線－總螺降壓變盾電所低峽壓