電氣工程概論 第三章 電力系統(tǒng)及其自動化技術(shù)(三)課件

3.4電力網(wǎng)電網(wǎng)的構(gòu)成和功能電力網(wǎng)絡由不同電壓等級的電力線路、變壓器和相應的配電裝置構(gòu)成。電力網(wǎng)絡的功能是輸送和分配電能并進行電壓變換。電力網(wǎng)可分為輸電網(wǎng)和配電網(wǎng)，大型電力網(wǎng)的結(jié)構(gòu)通常以電壓等級進行分層；輸電網(wǎng)將發(fā)電廠的電能通過高壓輸電線送到負荷中心，其額定電壓通常為220～750kV，它是電力系統(tǒng)的主干網(wǎng)；1電氣工程概論配電網(wǎng)將電能通過配電線路送到電能用戶，可以分為高壓、中壓、和低壓配電網(wǎng)；高壓配電網(wǎng)的電壓一般為35～110kV或更高；中壓配電網(wǎng)的電壓一般為1～35kV；低壓配電網(wǎng)的電壓一般為380/220V。2電氣工程概論電纜是將導電芯線用絕緣層及防護層包裹，敷設于地下、水中、溝槽等處的電力線路。特點：造價高，故障定位和檢修困難；占地面積少，供電可靠；不影響城市環(huán)境。4電氣工程概論配電系統(tǒng)的功能和構(gòu)成配電系統(tǒng)是電力系統(tǒng)的一部分，由電壓等級為110kV及以下的線路和設備構(gòu)成，電力系統(tǒng)通過配電網(wǎng)絡直接向用戶供電，主要由配電變電站、配電線路等構(gòu)成。主要包括：

1kV以下低壓配電；1～35kV中壓配電；35～110kV高壓配電。6電氣工程概論電網(wǎng)調(diào)度和運行電能特點：電能目前不能大量存儲；暫態(tài)過程非常迅速，以10-3～10-6s計；意外供電中斷，給國民經(jīng)濟造成重大損失；電能質(zhì)量要求十分嚴格。電力系統(tǒng)調(diào)度管理是指對電力系統(tǒng)全局安全經(jīng)濟運行和事故處理的問題進行計劃、指揮、控制、協(xié)調(diào)等工作的總稱。調(diào)度管理的任務保證電網(wǎng)經(jīng)濟、安全可靠運行，提供合格的電能質(zhì)量。調(diào)度管理的內(nèi)容電力系統(tǒng)分層調(diào)度管理：國調(diào)、網(wǎng)調(diào)、省調(diào)、地調(diào)、縣調(diào)。7電氣工程概論電力系統(tǒng)故障主要包括單相接地短路、兩相接地短路、兩相短路、三相短路、斷線等；故障可能引起的后果：短路故障點強大的短路電流及燃起的電弧，可能損毀設備；部分區(qū)域電能質(zhì)量下降；短路電流的熱效應和電動力效應會損壞設備或縮短設備壽命；電力系統(tǒng)穩(wěn)定性遭到破壞，產(chǎn)生振蕩，甚至引起系統(tǒng)瓦解。8電氣工程概論電力系統(tǒng)非正常運行狀態(tài)主要包括過負荷、過電壓、非全相運行、振蕩（非同步運行）、次同步諧振、同步發(fā)電機短時失磁異步運行等。故障和非正常運行都能引起系統(tǒng)事故（如電壓崩潰事故、頻率崩潰事故）。事故是指系統(tǒng)的全部或部分的正常運行遭受破壞，造成對用戶停止供電、少送電或電能質(zhì)量下降，甚至造成人身傷亡、設備損壞等。繼電保護裝置就是能迅速反應電力系統(tǒng)中電氣元件發(fā)生的各種故障及不正常運行狀態(tài)，并有選擇性地動作于跳閘或發(fā)出信號的一種自動裝置。此外，自動重合閘、備用電源自動投入裝置、按頻率自動減負載、自動發(fā)電控制裝置、自動勵磁調(diào)節(jié)裝置、電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定裝置等自動裝置都是保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的重要自動化設備。9電氣工程概論電加熱電加熱是以電能為能源加熱物料，并通過電爐、電焊機等來實現(xiàn)加熱的一種方法。電加熱大致分為兩種：一是電能在電爐、電熱器具上轉(zhuǎn)變成熱能后加熱物料，如電爐、電弧爐、感應爐、微波爐、光波爐等。另一種是利用電能驅(qū)動熱泵，把熱能從溫度較高的物體輸送給溫度較低的物體,如熱泵等。應用:工業(yè)領(lǐng)域：冶煉、熱處理、焊接等農(nóng)業(yè)領(lǐng)域：溫室培育等家庭生活：烹飪、取暖等11電氣工程概論電力拖動電力拖動是以電動機作為原動機拖動生產(chǎn)機械運動的一種拖動方式，又稱電氣傳動或電力傳動。電動機功率開關(guān)控制器件電源傳遞機構(gòu)工作機械機械連接電連接電力拖動的應用領(lǐng)域極其寬廣，從一般的家用電器到工業(yè)機床設備、電動交通工具等，在國防、國民經(jīng)濟和人民生活的方方面面都有應用，是電能最主要的應用方式之一。12電氣工程概論3.6電力市場簡介電力市場的概念電力市場是采用經(jīng)濟、法律等手段，本著公平競爭、自愿互利的原則，對電力系統(tǒng)中發(fā)電、輸電、供電、用電等各組成員協(xié)調(diào)運行的管理機制和執(zhí)行系統(tǒng)的總和。電力市場的基本特征：開放性、競爭性、計劃性和協(xié)調(diào)性。電力市場首先是一種管理機制，同時還是體現(xiàn)這種管理機制的執(zhí)行系統(tǒng)。包括貿(mào)易場所、計量系統(tǒng)、計算機系統(tǒng)、通信系統(tǒng)等。電價是電力市場的杠桿和核心內(nèi)容。轉(zhuǎn)運業(yè)務是電力市場重要的貿(mào)易形式。13電氣工程概論電力市場的興起我國電力體制改革的三個階段：第一階段：1985年實施集資辦電政策—20世紀90年代初期，解決缺電問題。第二階段：20世紀90年代初期—1998年撤銷電力工業(yè)部前，提出逐漸實施電力體制改革，方案為：政企分開、廠網(wǎng)分開、輸供分離、實施公司化改組；統(tǒng)一開放、競價上網(wǎng)、建立電力交易市場；依法管理、競爭有序，建立健全電力市場法規(guī)體系和監(jiān)管體系。第三階段：1998年撤銷電力工業(yè)部—目前，實行“廠網(wǎng)分開、競價上網(wǎng)”試點。14電氣工程概論電力市場的基本原則基本目標是：打破壟斷，引入競爭，提高效率，降低成本，健全電價機制，優(yōu)化資源配置，促進電力發(fā)展，推進全國聯(lián)網(wǎng)，構(gòu)建政府監(jiān)管下的政企分開、公平競爭、開放有序、健康發(fā)展的電力市場體系。電力市場最基本的原則是公平。為保證電力市場公平競爭的原則，必須做到：電力市場要有公開性（包括成本、定價、計量、計劃等），以便監(jiān)督；擴大自由選擇權(quán)力，保證電網(wǎng)的開放；必須建立有關(guān)法律法規(guī)、標準、規(guī)約，使競爭規(guī)范化。15電氣工程概論1高壓交流輸電技術(shù)三相高壓交流輸電技術(shù)常規(guī)的三相交流輸電在遠距離輸電工程中占主導地位，在未來相當長的時間內(nèi)仍然是輸電和聯(lián)網(wǎng)的主要方式；前蘇聯(lián)建成了900km的1150kV特高壓輸電線路并經(jīng)過了試運行，后因無電可送等原因而降壓為500kV運行；未來交流輸電發(fā)展的重點將是采用新技術(shù)充分利用線路走廊輸送更多的電力。17電氣工程概論多相交流輸電多相交流輸電以多相（相數(shù)大于3）交流電形式實現(xiàn)電能輸送；特點：相同的線路走廊和占地面積，多相輸電可提高由線路發(fā)熱條件決定的負荷容量，可設計得更“緊湊”適合線路路徑受限制的地區(qū)，可以接入三相交流輸電系統(tǒng)，不需經(jīng)過多相交流變電所；

多相交流輸電已經(jīng)入工業(yè)性試驗和試運行階段。18電氣工程概論靈活交流輸電靈活交流輸電（FACTS）是基于電力電子技術(shù)與現(xiàn)代控制技術(shù)對交流輸電系統(tǒng)的阻抗、電壓、相位實施靈活快速調(diào)節(jié)的輸電技術(shù)；出現(xiàn)背景：發(fā)展互聯(lián)電網(wǎng)的需要；發(fā)展電力市場的需要；電力電子器件的快速發(fā)展使靈活交流輸電的設想成為現(xiàn)實。靈活交流輸電技術(shù)的核心就是利用電力電子器件可以按照控制系統(tǒng)的要求，應用現(xiàn)代換流技術(shù)和控制技術(shù)，實現(xiàn)電壓、阻抗或相位大幅度靈活控制。19電氣工程概論2高壓直流輸電技術(shù)端對端直流輸電該技術(shù)是一項成熟的遠距離輸電技術(shù)，預計端對端直流輸電在未來仍是遠距離輸電和聯(lián)網(wǎng)的重要方式。多端直流輸電技術(shù)

為了解決直流輸電多電源供電、多落點受電問題，研究出多端直流輸電技術(shù)。20電氣工程概論新一代直流輸電技術(shù)未來直流輸電技術(shù)的發(fā)展趨勢是在應用可關(guān)斷器件組成的換流器進一步改善輸電性能的同時，大幅度簡化設備，減少換流站的占地，降低造價，以便在技術(shù)經(jīng)濟上比其它輸電方式更具競爭力；典型例子是：所謂輕型直流輸電（HVDCLight），它采用IGBT等可關(guān)斷的器件組成換流器；使用戶外換流閥以節(jié)省閥廳的建設費用；應用連續(xù)調(diào)節(jié)交流濾波器、有源濾波器等技術(shù)大幅度減少戶外場的占地。21電氣工程概論3新型輸電線路

緊湊型線路緊湊型線路是指增加分裂導線數(shù)、縮短相間距離、合理排列相導線等措施以降低線路波阻抗，從而提高線路輸送能力的輸電線路。研究的主要目的是提高線路的輸送能力，節(jié)省線路走廊；從20世紀60年代起，美國、前蘇聯(lián)、法國、巴西等國建成了各種電壓等級的緊湊型線路，我國也建成了一條500kV的緊湊型線路，正在試運行中。22電氣工程概論4潔凈煤發(fā)電技術(shù)

當今我國的火力發(fā)電機組效率低