第1章 電力系統(tǒng)的基本概念

電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析

揚(yáng)州大學(xué)能源與動力工程學(xué)院

1本章介紹有關(guān)電力系統(tǒng)的基本知識和我國電力工業(yè)、電力系統(tǒng)的基本情況。第一章

電力系統(tǒng)的基本概念第一節(jié)電力系統(tǒng)概述

第二節(jié)我國電力系統(tǒng)發(fā)展與現(xiàn)況第三節(jié)電力系統(tǒng)運(yùn)行應(yīng)滿足的基本要求第四節(jié)電力系統(tǒng)的結(jié)線方式和電壓等級第五節(jié)電力系統(tǒng)工程學(xué)科和電力系統(tǒng)分析課程2第一節(jié)電力系統(tǒng)概述一、電力系統(tǒng)的形成和發(fā)展1、1831年法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)定律。很快出現(xiàn)了原始的交流發(fā)電機(jī)、直流發(fā)電機(jī)和直流電動機(jī)；輸電電壓只有直流低壓100—400v2、第一次高壓輸電出現(xiàn)于1882年。法國人M·德波列茨將位于彌斯巴赫煤礦的蒸汽機(jī)發(fā)出的電能輸送到57km外的慕尼黑，并用以驅(qū)動水泵。電壓：直流1500—2000v；功率：1.5kw3、1885年在制成變壓器的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)單向交流輸電；1891年在制成三相變壓器和三相異步電動機(jī)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了三相交流輸電。34、1891年在法蘭克福舉行的國際電工技術(shù)展覽會上，在德國人奧斯卡·馮·密勒主持下展出的輸電系統(tǒng)，奠定了近代輸電技術(shù)的基礎(chǔ)。系統(tǒng)概況：起于勞芬鎮(zhèn)，始于法蘭克福，全長178km；勞芬鎮(zhèn)的水輪發(fā)電機(jī)組：其功率為230kvA，電壓約95v，轉(zhuǎn)速為150r／min。升壓變壓器將電壓升高至25000v，電功率經(jīng)直徑為4mm的銅絞線輸送至法蘭克福。在法蘭克福，用兩臺降壓變壓器將電壓降至112v。其中一臺變壓器供電給白熾燈，另一臺給異步電動機(jī)，電動機(jī)驅(qū)動一臺功率為75w的水泵。5、之后，汽輪機(jī)取代蒸汽機(jī)，交流電取代直流電，高電壓取代低電壓，輸電距離增加，大的電力系統(tǒng)出現(xiàn)。4特點(diǎn)1：電源成分和負(fù)荷成分方面的巨大變化特點(diǎn)2：運(yùn)行管理上的高度自動化特點(diǎn)3：輸電電壓，輸電距離，輸電功率上的巨大變化。交流輸電電壓超過1000kv，輸電距離超過1000km，輸電功率超過3000MW。直流輸電電壓達(dá)到±600kv典型實(shí)例：電源，變壓器，輸電線路，負(fù)荷二、近代電力系統(tǒng)51、總裝機(jī)容量。指該系統(tǒng)中實(shí)際安裝的發(fā)電機(jī)組額定有功功率的總和，以千瓦(kW)、兆瓦(MW)、吉瓦(GW)計(jì)。2、年發(fā)電量。電力系統(tǒng)的年發(fā)電量指該系統(tǒng)中所有發(fā)電機(jī)組全年實(shí)際發(fā)出電能的總和，以兆瓦·時(MW．h)、吉瓦時(GW．h)、太瓦·時(TW．h)計(jì)。3、最大負(fù)荷。最大負(fù)荷一般指規(guī)定時間，如—天、一月或一年內(nèi)，電力系統(tǒng)的有功功率負(fù)荷的最大值，以干瓦(kW)、兆瓦(MW)、吉瓦(GW)計(jì)。4、額定頻率。按國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，我國所有交流電力系統(tǒng)的額定頻率均為50Hz，國外則有額定頻率為60Hz或25Hz的電力系統(tǒng)。三、電力系統(tǒng)的基本參量和接線圖65、最高電壓等級。6、地理結(jié)線圖。電力系統(tǒng)的地理結(jié)線圖主要顯示該系統(tǒng)中發(fā)電廠、變電所的地理情況，電力線路的路徑，以及它們相互問的聯(lián)結(jié)。因此，由地理結(jié)線圖可獲得對該系統(tǒng)的宏觀印象。但由于地理結(jié)線圖上難以表示各主要電機(jī)、電器間的聯(lián)系，對該系統(tǒng)的進(jìn)‘步了解，還需閱讀其電氣結(jié)線圖。華東電力系統(tǒng)的地理結(jié)線圖如圖所示。7、電氣結(jié)線圖。電力系統(tǒng)的電氣結(jié)線圖主要顯示該系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)、變壓器、母線、斷路器、電力線路等主要電機(jī)、電器、線路之間的電氣結(jié)線。因此，由電氣結(jié)線圖可獲得對該系統(tǒng)的更細(xì)致了解。但由于電氣結(jié)線圖上難以反映各發(fā)電廠、變電所、電力線路的相對位置，閱讀電氣結(jié)線圖時，又常需參閱地理結(jié)線圖。圖1·3中，就是一種簡化的電氣結(jié)線圖。返回7第二節(jié)：我國電力系統(tǒng)和電力工業(yè)簡介一、概況電力工業(yè)起步很早，但發(fā)展緩慢

1882年：我國上海出現(xiàn)第一個發(fā)電廠

1949年：總裝機(jī)容量僅達(dá)1850MW，年發(fā)電量僅達(dá)4．3TW．H

2002年底全國發(fā)電裝機(jī)容量達(dá)到3.56億千瓦，發(fā)電量達(dá)到16542億千瓦時，均居世界第二位。發(fā)展速度：每年接近2000萬kW8電力工業(yè)發(fā)展應(yīng)堅(jiān)持以下原則：

--堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展和相互協(xié)調(diào)的原則。電力工業(yè)必須搞好發(fā)展戰(zhàn)略和發(fā)展規(guī)劃，立足當(dāng)前，著眼長遠(yuǎn)，加快發(fā)展，保證供給。在發(fā)展中以市場需求為導(dǎo)向，堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展的原則，電力、社會、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展；堅(jiān)持協(xié)調(diào)發(fā)展的原則，電力、煤炭、運(yùn)輸、設(shè)備制造等相關(guān)產(chǎn)業(yè)要協(xié)調(diào)配套，相互適應(yīng)。要不斷提高技術(shù)裝備水平和能源效率，開發(fā)和節(jié)約并重。

--加強(qiáng)電網(wǎng)建設(shè)。要推進(jìn)“西電東送”，搞好三大通道建設(shè)，加快全國聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)在更大范圍內(nèi)的能源資源優(yōu)化配置。高壓輸電網(wǎng)、低壓配網(wǎng)、二次系統(tǒng)要配套建設(shè)。繼續(xù)加強(qiáng)城市電網(wǎng)和農(nóng)村電網(wǎng)建設(shè)與改造。進(jìn)一步提高電力系統(tǒng)自動化、信息化和現(xiàn)代化水平，提高系統(tǒng)的可靠性、安全性和經(jīng)濟(jì)性。9--大力發(fā)展水電。水電發(fā)展要積極推進(jìn)流域梯級綜合開發(fā)，提高水電開發(fā)率，形成幾大水電基地。

--優(yōu)化發(fā)展煤電。煤電發(fā)展要優(yōu)化地區(qū)布局和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，重視一次能源資源和水資源的節(jié)約，重視資源的綜合利用和環(huán)境保護(hù)。不斷提高大機(jī)組的比重；在有條件的地區(qū)要形成煤電基地和電站群；繼續(xù)發(fā)展熱電聯(lián)產(chǎn)；適度發(fā)展天然氣發(fā)電；注重老電廠的技術(shù)改造。

--積極發(fā)展核電。核電發(fā)展要以我為主，引進(jìn)技術(shù)，合作制造，降低造價，提高競爭力。

--加快新能源的發(fā)展步伐。要加大風(fēng)力發(fā)電的開發(fā)力度，在條件具備的地區(qū)，集中建設(shè)若干個大型風(fēng)力發(fā)電場，帶動相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。同時加快其它新能源的發(fā)展。10

--深化電力體制改革。要堅(jiān)持打破壟斷，引入競爭，提高效率，健全電價機(jī)制，優(yōu)化資源配置，加快電力發(fā)展。加快電力市場監(jiān)管體系建設(shè)。建立公平競爭、開放有序、健康發(fā)展的電力市場體系。建立健全電力法規(guī)體系，研究修訂《電力法》，制定《可再生能源促進(jìn)法》。

--研究建立我國電力系統(tǒng)安全和電網(wǎng)重大突發(fā)事件應(yīng)急處理機(jī)制。減少電力突發(fā)事件對社會、經(jīng)濟(jì)和人民生活造成的損失和影響。11二、我國電力系統(tǒng)簡介

跨省電力系統(tǒng)5個，獨(dú)立省電力系統(tǒng)若干個，分地區(qū)裝機(jī)容量及售電量見表12三、我國電力系統(tǒng)前景

1、裝機(jī)容量和發(fā)電量等指標(biāo)132、聯(lián)合電力系統(tǒng)的出現(xiàn)返回14第三節(jié)電力系統(tǒng)運(yùn)行應(yīng)滿足的基本要求一、電能生產(chǎn)、輸送、消費(fèi)的特點(diǎn)

1、電能與國民經(jīng)濟(jì)各個部門之間的關(guān)系都很密切。

2、電能不能大量儲存。

3、生產(chǎn)、輸送、消費(fèi)電能各環(huán)節(jié)薩組成的統(tǒng)一整體不可分割。

4、電能生產(chǎn)、輸送、消費(fèi)工況的改變十分迅速。

5、對電能質(zhì)量的要求頗為嚴(yán)格15二、對電力系統(tǒng)運(yùn)行的基本要求1、供電可靠性計(jì)劃內(nèi)停電計(jì)劃外停電保證供電可靠性的措施可靠性的定量和定性分析

2、電能質(zhì)量電壓、頻率、波形

3、經(jīng)濟(jì)性16三、單一電力系統(tǒng)的聯(lián)合例表表示截止1998年年我國主要電力指標(biāo)根據(jù)對電力系統(tǒng)運(yùn)行的基本要求，最好將單一系統(tǒng)聯(lián)合，組成聯(lián)合電力系統(tǒng)?？纱蟠筇岣吖╇姷目煽啃?，減少為防止設(shè)備事故引起供電中斷而設(shè)置的備電容量；可更合理地調(diào)配用電，降低聯(lián)合系統(tǒng)的最大負(fù)荷，提高發(fā)電設(shè)備的利用率，減少電力系統(tǒng)中發(fā)電設(shè)備的總?cè)萘?；更合理地利用系統(tǒng)中各種類型的發(fā)電廠，從而提高運(yùn)行為經(jīng)濟(jì)性。由于個別負(fù)荷在系統(tǒng)總負(fù)荷中所占比重的減小，其被動對系統(tǒng)電能質(zhì)量力影響也將減小。聯(lián)合電力系統(tǒng)容量很大，個別機(jī)組的開停甚至故障，對系統(tǒng)的影響將減小，從而可采用大容量、高效率的機(jī)組。返回17第四節(jié)電力系統(tǒng)的結(jié)線方式和電壓等級一、幾種典型結(jié)線方式的特點(diǎn)無備用接線：特點(diǎn)：1、供電可靠性差

2、經(jīng)濟(jì)性好

3、運(yùn)行方便接線形式單回路干線式，放射式，鏈?zhǔn)接袀溆媒泳€特點(diǎn)：1、供電可靠性差

2、經(jīng)濟(jì)性好

3、運(yùn)行方