電力工程基礎(chǔ)習(xí)

電力工程基礎(chǔ)習(xí)匯報人：AA2024-01-22目錄contents電力系統(tǒng)基本概念與組成電力負(fù)荷計算與特性分析短路電流計算與防護措施電氣設(shè)備選擇與校驗方法電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析和暫態(tài)過程高壓直流輸電技術(shù)及應(yīng)用前景電力系統(tǒng)基本概念與組成01電力系統(tǒng)定義及功能電力系統(tǒng)的定義由發(fā)電廠、輸電網(wǎng)、配電網(wǎng)和電力用戶組成的整體，用于生產(chǎn)、輸送、分配和消費電能。電力系統(tǒng)的功能實現(xiàn)電能的生產(chǎn)、輸送、分配和供應(yīng)，滿足國民經(jīng)濟各部門和人民生活用電需求。發(fā)電、輸電、配電和用電環(huán)節(jié)將一次能源轉(zhuǎn)換為電能的過程，包括火力發(fā)電、水力發(fā)電、核能發(fā)電等。將發(fā)電廠產(chǎn)生的電能通過高壓輸電線路輸送到負(fù)荷中心的過程。將輸送到負(fù)荷中心的電能降壓后，分配給各個電力用戶的過程。電力用戶消耗電能的過程，包括工業(yè)用電、商業(yè)用電、居民用電等。發(fā)電環(huán)節(jié)輸電環(huán)節(jié)配電環(huán)節(jié)用電環(huán)節(jié)輸電網(wǎng)以高壓輸電線路為主干，連接發(fā)電廠和負(fù)荷中心，實現(xiàn)電能的遠(yuǎn)距離輸送。電網(wǎng)結(jié)構(gòu)包括輸電網(wǎng)、配電網(wǎng)和用戶電網(wǎng)，構(gòu)成電力系統(tǒng)的骨架。配電網(wǎng)以中低壓線路為主，將輸送到負(fù)荷中心的電能分配給各個電力用戶。主要設(shè)備包括發(fā)電機、變壓器、斷路器、隔離開關(guān)、負(fù)荷開關(guān)、避雷器、互感器、熔斷器等，用于保障電力系統(tǒng)的正常運行和安全。用戶電網(wǎng)連接用戶內(nèi)部用電設(shè)備，提供安全、可靠的用電環(huán)境。電網(wǎng)結(jié)構(gòu)與設(shè)備電力負(fù)荷計算與特性分析02描述一天內(nèi)負(fù)荷隨時間變化的曲線，反映不同時間段的用電需求。日負(fù)荷曲線描述一周內(nèi)每天最大負(fù)荷的變化曲線，反映工作日與周末用電需求的差異。周負(fù)荷曲線描述一年內(nèi)每月最大負(fù)荷的變化曲線，反映季節(jié)性用電需求的變化。年負(fù)荷曲線負(fù)荷曲線類型及特點根據(jù)用電設(shè)備功率和同時系數(shù)計算負(fù)荷，適用于初步設(shè)計和設(shè)備較少的情況。需要系數(shù)法二項式系數(shù)法利用系數(shù)法考慮用電設(shè)備數(shù)量和平均功率，適用于設(shè)備數(shù)量較多且功率差異較大的情況。根據(jù)用電設(shè)備利用系數(shù)和功率計算負(fù)荷，適用于精確計算和設(shè)備運行時間較長的情況。030201負(fù)荷計算方法與實例最大負(fù)荷最小負(fù)荷峰谷差負(fù)荷率負(fù)荷特性參數(shù)及其對系統(tǒng)影響一定時間內(nèi)出現(xiàn)的最大負(fù)荷值，對系統(tǒng)容量和穩(wěn)定性有重要影響。最大負(fù)荷與最小負(fù)荷之差，反映負(fù)荷波動幅度，影響系統(tǒng)調(diào)峰和調(diào)頻策略。一定時間內(nèi)出現(xiàn)的最小負(fù)荷值，影響系統(tǒng)調(diào)峰能力和經(jīng)濟性。平均負(fù)荷與最大負(fù)荷之比，反映負(fù)荷的平穩(wěn)程度，影響系統(tǒng)效率和設(shè)備利用率。短路電流計算與防護措施03包括三相短路、兩相短路、單相接地短路等。短路會導(dǎo)致電流急劇增大，造成設(shè)備過熱、絕緣損壞、甚至引發(fā)火災(zāi)；同時，短路還會產(chǎn)生強烈的電動力，可能導(dǎo)致設(shè)備變形或損壞。短路類型及危害危害短路類型計算方法采用等效電壓源法、運算曲線法等進(jìn)行短路電流計算。計算步驟確定短路點、選擇計算方法、繪制等效電路圖、計算短路電流等。短路電流計算方法與步驟選用具有足夠動穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性的電氣設(shè)備，以承受可能出現(xiàn)的最大短路電流。合理選擇電氣設(shè)備通過采用限流電抗器、分裂運行等方式，降低短路電流水平。限制短路電流配置快速、可靠的繼電保護裝置，確保在發(fā)生短路時迅速切斷故障電路。快速切除故障定期對電氣設(shè)備進(jìn)行預(yù)防性試驗和檢修，及時發(fā)現(xiàn)并處理潛在故障。加強運行維護防止短路危害的措施電氣設(shè)備選擇與校驗方法04電氣設(shè)備類型及作用開關(guān)設(shè)備測量設(shè)備用于接通或斷開電路，以及在故障情況下切斷電流。用于測量電路中的電壓、電流、功率等參數(shù)。變壓器保護設(shè)備補償設(shè)備實現(xiàn)電壓的變換，以適應(yīng)不同電壓等級的需求。用于保護電路和設(shè)備免受故障電流的損害。用于提高電力系統(tǒng)的功率因數(shù)，減少無功功率的傳輸。選擇電氣設(shè)備時，應(yīng)確保其絕緣性能、耐壓能力、溫升限制等符合安全標(biāo)準(zhǔn)。安全性原則經(jīng)濟性原則適應(yīng)性原則先進(jìn)性原則在滿足安全性的前提下，應(yīng)盡量選擇價格合理、維護方便的設(shè)備。設(shè)備應(yīng)適應(yīng)電力系統(tǒng)的運行方式和負(fù)荷變化，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。在條件允許的情況下，可以選擇技術(shù)先進(jìn)、性能優(yōu)越的設(shè)備，以提高系統(tǒng)的運行效率。設(shè)備選擇原則和方法通過測量設(shè)備的絕緣電阻、介質(zhì)損耗等參數(shù)，判斷其絕緣性能是否良好。絕緣性能校驗對設(shè)備施加高于額定電壓的試驗電壓，觀察其是否能承受而不發(fā)生擊穿或閃絡(luò)現(xiàn)象。耐壓能力校驗在設(shè)備長時間運行后，測量其溫升是否超過允許值，以判斷設(shè)備的散熱性能是否良好。溫升限制校驗對保護設(shè)備進(jìn)行模擬故障試驗，檢驗其是否能正確動作并切斷故障電流。保護功能校驗設(shè)備校驗內(nèi)容和方法電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析和暫態(tài)過程05電壓和頻率的穩(wěn)定性在穩(wěn)態(tài)運行狀態(tài)下，電力系統(tǒng)的電壓和頻率應(yīng)保持相對穩(wěn)定。電壓穩(wěn)定性是指系統(tǒng)在正常運行條件下，負(fù)荷變化時，各節(jié)點電壓能夠維持在允許范圍內(nèi)的能力。頻率穩(wěn)定性則是指系統(tǒng)在有功功率平衡被破壞后，頻率能夠恢復(fù)到允許范圍內(nèi)的能力。有功和無功功率的平衡穩(wěn)態(tài)運行時，系統(tǒng)中的有功功率和無功功率應(yīng)達(dá)到平衡。有功功率平衡是發(fā)電機發(fā)出的有功功率與負(fù)荷消耗的有功功率相等；無功功率平衡是發(fā)電機發(fā)出的無功功率、無功補償設(shè)備與負(fù)荷消耗的無功功率相等。穩(wěn)態(tài)運行狀態(tài)下參數(shù)變化規(guī)律當(dāng)電力系統(tǒng)中發(fā)生故障（如短路）時，故障點的電壓會瞬間降低，而電流則會瞬間增大。這種變化會對系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性產(chǎn)生嚴(yán)重影響。故障發(fā)生時的電壓和電流變化為了提高供電可靠性，電力系統(tǒng)中通常會配置自動重合閘和備用電源自投等自動裝置。在故障發(fā)生時，這些裝置會自動動作，以盡快恢復(fù)供電。自動重合閘和備用電源自投等自動裝置的動作暫態(tài)過程中參數(shù)變化規(guī)律采用合理的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)合理的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)可以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。例如，采用環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)可以提高系統(tǒng)的供電可靠性；采用分層分區(qū)結(jié)構(gòu)可以限制故障影響的范圍。配置足夠的無功補償設(shè)備無功補償設(shè)備可以提高系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性，減少線路損耗和電壓波動。在電力系統(tǒng)中，通常會采用并聯(lián)電容器、靜止無功補償器等無功補償設(shè)備。采用先進(jìn)的保護和控制技術(shù)先進(jìn)的保護和控制技術(shù)可以快速、準(zhǔn)確地檢測和切除故障，防止故障擴大和影響系統(tǒng)穩(wěn)定性。例如，采用微機保護技術(shù)可以提高保護的可靠性和速動性；采用自動電壓控制技術(shù)可以維持系統(tǒng)電壓穩(wěn)定。提高系統(tǒng)穩(wěn)定性和安全性措施高壓直流輸電技術(shù)及應(yīng)用前景06原理利用換流站將交流電轉(zhuǎn)換為直流電，再通過高壓直流輸電線路進(jìn)行遠(yuǎn)距離輸電，最后在接收端再次通過換流站將直流電轉(zhuǎn)換回交流電。特點高壓直流輸電具有線路造價低、輸電損耗小、輸送距離遠(yuǎn)、輸送容量大、控制靈活等優(yōu)點。同時，由于直流電沒有交流電的頻率和相位問題，因此高壓直流輸電更適合于海底電纜、不同頻率或不同步的交流系統(tǒng)之間的互聯(lián)。高壓直流輸電原理及特點VS換流站主要由換流閥、平波電抗器、交流濾波器、直流濾波器、控制保護系統(tǒng)等組成。其中，換流閥是實現(xiàn)交直流轉(zhuǎn)換的核心設(shè)備，平波電抗器和濾波器則用于濾除諧波和減小對系統(tǒng)的干擾。工作原理在發(fā)送端，換流站將交流電轉(zhuǎn)換為直流電，并通過高壓直流輸電線路輸送到接收端。在接收端，另一個換流站將直流電轉(zhuǎn)換回交流電，并供給負(fù)載。同時，控制保護系統(tǒng)對整個輸電過程進(jìn)行實時監(jiān)控和保護，確保系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。結(jié)構(gòu)換流站結(jié)構(gòu)和工作原理遠(yuǎn)距離大容量輸電隨著能源基地與負(fù)荷中心的距離越來越遠(yuǎn)，高壓直流輸電技術(shù)將在遠(yuǎn)距離大容量輸電方面發(fā)揮越來越重要的作用。電網(wǎng)互聯(lián)高壓直流輸電技術(shù)可以實現(xiàn)不同頻率或不同步的交流系統(tǒng)之間的互聯(lián)，提高電