電氣工及其自動化專業(yè)資料課件

電氣工程及其自動化專業(yè)XinjiangUniversity電氣工程學(xué)院電力系統(tǒng)分析課題組教材：

陳珩.電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析.中國電力出版社

李光琦.電力系統(tǒng)暫態(tài)分析.中國水利電力出版社參考書：何仰贊.電力系統(tǒng)分析（上、下）.華中科技大學(xué)出版社夏道止.電力系統(tǒng)分析.中國電力出版社華智明.電力系統(tǒng).重慶大學(xué)出版社1、課程的性質(zhì)和目的：本課程是電氣工程及其自動化專業(yè)的主要專業(yè)課程之一，是一門理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)的課程。通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生對電力系統(tǒng)的組成、運(yùn)行特點(diǎn)、分析方法有全面的了解；熟悉電力系統(tǒng)各元件的特點(diǎn)、數(shù)學(xué)模型和相互間的關(guān)系，理解并掌握電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)分析分析的物理概念、原理和方法；并在工程分析計(jì)算和解決實(shí)際問題的能力上得到訓(xùn)練和培養(yǎng)，為今后進(jìn)一步的學(xué)習(xí)和在實(shí)踐中的應(yīng)用打下一定的基礎(chǔ)。

2、課程主要內(nèi)容電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計(jì)算電力網(wǎng)的電壓和功率分布電力系統(tǒng)的電壓和頻率調(diào)整穩(wěn)態(tài)分析故障分析穩(wěn)定性分析電力系統(tǒng)分析電力系統(tǒng)的三相短路電力系統(tǒng)的不對稱故障電力系統(tǒng)的機(jī)電特性電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定第一章電力系統(tǒng)的基本概念電力系統(tǒng)的組成對電力系統(tǒng)運(yùn)行的基本要求電力系統(tǒng)的負(fù)荷和負(fù)荷曲線電力系統(tǒng)的額定電壓、電力輸送中電壓與輸送容量的關(guān)系電力傳輸?shù)慕泳€方式升壓變壓器高壓輸電網(wǎng)降壓變壓器火電廠用戶風(fēng)電場水電廠1-1電力系統(tǒng)及其發(fā)展

（1）電力系統(tǒng)：生產(chǎn)、輸送、分配與消費(fèi)電能的系統(tǒng)。包括：發(fā)電機(jī)、電力網(wǎng)和用電設(shè)備組成。（2）電力網(wǎng)：電力系統(tǒng)中輸送與分配電能的部分。（3）動力系統(tǒng)：動力部分與電力系統(tǒng)組成的整體。電力系統(tǒng)的組成1．電力系統(tǒng)的發(fā)展簡史

2．我國的電力系統(tǒng)

電力工業(yè)發(fā)展概況1.高壓輸電的發(fā)展歷程（1）（1）高壓輸電的出現(xiàn)與電壓等級的提高1890年，英國從Deptford到倫敦45km的10kV線路1891年，德國從Lauffen到法蘭克福170km的15kV線路遠(yuǎn)距離大容量輸電是提高輸電電壓的動力。1.高壓輸電的發(fā)展歷程（2）（2）特高壓（1000kV以上）輸電的出現(xiàn)與展望習(xí)慣上，1～100kV為高壓，100～1000kV為超高壓，1000kV以上為特高壓。20世紀(jì)60年代國際上開始特高壓輸電的研究1985年蘇聯(lián)1228km的1150kV,但至今運(yùn)行于500kV20世紀(jì)90年代日本300km的1000kV，但至今運(yùn)行于500kV目前國際上實(shí)際投運(yùn)的最高電壓等級750kV(加、美、俄、巴西、南非等國）我國西北建設(shè)750kV1.高壓輸電的發(fā)展歷程（3）（3）直流輸電、緊湊型輸電和靈活交流輸電直流輸電在遠(yuǎn)距離輸電中具有優(yōu)越性，我國已有多條±500kV輸電線路。1.高壓輸電的發(fā)展歷程（4）高自然功率的緊湊型輸電線路（俄羅斯、巴西），我國500kV緊湊型輸電線路北京昌平到房山。靈活輸電又稱柔性輸電可以跟靈活的調(diào)節(jié)電網(wǎng)功率，國外已有較廣泛應(yīng)用。其他：超導(dǎo)輸電、低溫輸電、多相輸電。2.中國電力工業(yè)的現(xiàn)狀與展望（1）發(fā)電量：1980年以來，平均年增長率9％，現(xiàn)為世界第二位。2.中國電力工業(yè)的現(xiàn)狀與展望（2）裝機(jī)容量：居世界第二位。

華東電網(wǎng)2019年底統(tǒng)調(diào)裝機(jī)容量（兆瓦）電網(wǎng)名稱總計(jì)火電水電核電上海11848118480

江蘇2397923879100

浙江1230511000995310安徽95108994516

福建1537482917083

直代管656691628922758全網(wǎng)79581649271158630682.中國電力工業(yè)的現(xiàn)狀與展望（3）電壓等級、輸電線路長度與變電設(shè)備容量除西北地區(qū)以外：交流：500kV,220kV,110kV,35kV,10kV

直流：±500kV西北地區(qū)：

750kV,330kV,220kV,10kV,35kV,10kV2.中國電力工業(yè)的現(xiàn)狀與展望(4)缺電問題與城鄉(xiāng)電網(wǎng)改造（第二次課開始）1970年以來出現(xiàn)缺電問題2019年低用電水平下的電力平衡。電力工業(yè)跟不上國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展速度是造成缺電的重要原因2.中國電力工業(yè)的現(xiàn)狀與展望我國在發(fā)電、輸電、配電各方面投資比例失調(diào)是缺電的另一個方面原因。發(fā)電、輸電、配電比例美國1:0.43:0.7日本1:0.47:0.68英國1:0.45:0.78

我國1:0.21:0.12我國居民用電比例較低2.中國電力工業(yè)的現(xiàn)狀與展望我國人均電力消費(fèi)極低，中國電力工業(yè)有很大的發(fā)展空間（5）中國電力工業(yè)展望“十五”期間，GDP年增長率7％～8％，電力增長率將達(dá)6％以上。2019年，25000億kW.h2.中國電力工業(yè)的現(xiàn)狀與展望2019年，30000億kW.h2020年，36000億kW.h高壓遠(yuǎn)距離輸電是我國面臨的主要問題（水電、火電），必須出現(xiàn)新的電壓等級。電能質(zhì)量問題是我國電力發(fā)展必須面臨的又一個問題。

華東電網(wǎng)2019年底統(tǒng)調(diào)裝機(jī)容量（兆瓦）電網(wǎng)名稱總計(jì)火電水電核電上海11848118480

江蘇2397923879100

浙江1230511000995310安徽95108994516

福建1537482917083

直代管656691628922758全網(wǎng)79581649271158630682019年7月華東電網(wǎng)運(yùn)行總體情況

本月華東電網(wǎng)運(yùn)行總體保持平穩(wěn)，沒有發(fā)生穩(wěn)定破壞和大面積停電事故。本月華東電網(wǎng)發(fā)電量494.80億千瓦時，與去年同期相比增長17.68%。其中水電發(fā)電量41.94億千瓦時，與去年同期相比增長44.01%。火電發(fā)電量433.30億千瓦時，與去年同期相比增長13.70%。核電發(fā)電量19.57億千瓦時，與去年同期相比減少11.89%。2019年7月華東電網(wǎng)負(fù)荷狀況

2019年7月各電網(wǎng)最高負(fù)荷、月均負(fù)荷率

MW%

上海江蘇浙江安徽福建全網(wǎng)最高負(fù)荷16677309452038488871189783665月均負(fù)荷率84.788.688.386.589.089.3

華東電網(wǎng)發(fā)電量（萬千瓦時）

全網(wǎng)水電火電核電2019年7月494804441937543329791956902019年7月42047501718703810810

222070同比17.6814413.7-11.8當(dāng)年累計(jì)288855452244912253922811248352同比17.0988.3213.6510.09

全網(wǎng)上海江蘇浙江安徽福建直屬及直代管2019年7月494804468841118933208001115851547759942050542019年7月42047506760391392019714290536061589595233792同比17.681.836129.231.6-12當(dāng)年累計(jì)288855454241284106252554792149349173643209861414134同比17.0912.7309.66.920.30.2發(fā)電量（萬千瓦時）1.電力系統(tǒng)的運(yùn)行特點(diǎn)電能不能大量的存貯電力系統(tǒng)的暫態(tài)過程非常短促與各行業(yè)和人民生活密切相關(guān)2.對電力系統(tǒng)運(yùn)行的基本要求提供充足的電能保證安全可靠的供電保證良好的電能質(zhì)量良好的經(jīng)濟(jì)性環(huán)保問題對電力系統(tǒng)運(yùn)行的基本要求1-2電力系統(tǒng)的負(fù)荷和負(fù)荷曲線一．電力系統(tǒng)的負(fù)荷

1、負(fù)荷：系統(tǒng)中所有電力用戶的用電設(shè)備所消耗的電功率總和。也稱電力系統(tǒng)的綜合用電負(fù)荷。是所有用戶的負(fù)荷總加。2、負(fù)荷分類（按負(fù)荷性質(zhì)分類）：工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)、商業(yè)、生活等。3、電力系統(tǒng)的供電負(fù)荷：綜合用電負(fù)荷加上電力網(wǎng)的功率損耗。4、電力系統(tǒng)的發(fā)電負(fù)荷：供電負(fù)荷加上發(fā)電廠廠用電消耗的功率。1-2電力系統(tǒng)的負(fù)荷和負(fù)荷曲線二．負(fù)荷曲線：用曲線描述某一時間段內(nèi)負(fù)荷隨時間變化的規(guī)律

1.日負(fù)荷曲線一天的總耗電量日平均負(fù)荷

負(fù)荷率km最小負(fù)荷系數(shù)

(a）鋼鐵工業(yè)負(fù)荷；(b)食品工業(yè)負(fù)荷；(c)農(nóng)村加工負(fù)荷；(d)市政生活負(fù)荷2.年最大負(fù)荷曲線：描述一年內(nèi)每月（或每日）最大有功功率負(fù)荷變化的情況

3.年持續(xù)負(fù)荷曲線：按一年中系統(tǒng)負(fù)荷的數(shù)值大小及其持續(xù)小時數(shù)順序排列繪制而成t1PPmaxP1P2P3tt3t28760Tmax全年耗電量

最大負(fù)荷利用小時數(shù)

Tmax

年最大負(fù)荷曲線A=PmaxTmax

表1-2各類用戶的年最大負(fù)荷利用小時數(shù)負(fù)荷類型Tmax/h戶內(nèi)照明及生活用電2000~3000一班制企業(yè)用電1500~2200二班制企業(yè)用電3000~4500三班制企業(yè)用電6000~7000農(nóng)灌用電1000~15001-3電力系統(tǒng)的額定電壓和額定頻率1.額定電壓和額定頻率(50HZ)2.標(biāo)準(zhǔn)額定電壓3.電氣設(shè)備的額定電壓(發(fā)電機(jī),變壓器,線路)4.電力輸送中電壓與輸送容量的關(guān)系

額定電壓和額定頻率：當(dāng)設(shè)備在該電壓和頻率下運(yùn)行具有最好的技術(shù)性能和經(jīng)濟(jì)效果。系統(tǒng)與用電設(shè)備的額定電壓（表1－3）電力網(wǎng)中的電壓分布。額定頻率：50Hz。系統(tǒng)的額定電壓電氣設(shè)備的額定電壓1.線路:等于系統(tǒng)的額定電壓2.發(fā)電機(jī)：規(guī)定比系統(tǒng)的額定電壓高5%VaVb3.變壓器一次側(cè)：相當(dāng)于用電設(shè)備，其額定電壓與系統(tǒng)相同；與發(fā)電機(jī)直接相連時，則與發(fā)電機(jī)相同二次側(cè)：相當(dāng)于電源，其額定電壓應(yīng)比系統(tǒng)高5%，考慮變壓器內(nèi)部的電壓損耗（5%），實(shí)際應(yīng)定為比線路高10%。用線電壓表示的抽頭額定電壓220kV升壓變壓器降壓變壓器？各級電壓架空線路的輸送能力典型例題:(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,求個變壓器變比.10.5kV10.5kV121kV38.5kV110kV11kV35kV1-4電力系統(tǒng)的接線方式一.電力系統(tǒng)的電氣連接方式圖1-9無備用接線方式（a）放射式（b）干線式樣（c）鏈?zhǔn)接袀溆脠D1-10有備用接線方式（a）放射式樣（b）干線式（c）鏈?zhǔn)剑╠）環(huán)式（e）兩端供電網(wǎng)絡(luò)二．三相電力系統(tǒng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式

發(fā)電機(jī)定子繞組Y聯(lián)結(jié)的中性點(diǎn)：一種是不接地另一種是為了防護(hù)定子繞組過電壓而采用經(jīng)過避雷器接地。避雷器內(nèi)部有氣隙，所以正常運(yùn)行和不接地一樣。變壓器Y接法線圈的中性點(diǎn)：不接地，10~35kV系統(tǒng)多屬這類情況。經(jīng)過一個線性電抗線圈，即消弧線圈接地，10~63kV系統(tǒng)有這種方式。直接接地，110kV及以上電壓系統(tǒng)和380／220V三相四線低壓系統(tǒng)都屬這類情況。1.中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)正常運(yùn)行分析：（1）線電壓與相電壓關(guān)系；（2）中性點(diǎn)電位；（3）對地電容電流與相電壓關(guān)系1.中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)單相（C相）接地分析：（1）中性點(diǎn)對地電位；（2）非接地相對地電位；（3）對地電容電流對地電容電流分析2.中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的應(yīng)用3~6kV電力網(wǎng)(接地電流>30A)10kV電力網(wǎng)(接地電流>20A)35~60kV電力網(wǎng)(接地電流>10A)

3.中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn):非故障相電壓不變.缺點(diǎn):單相短路電流大.4.三相四線制系統(tǒng)系統(tǒng)中一相接地的特點(diǎn)比較