《电力系统基础》PPT课件.ppt

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1、电力系统动态模拟的基本原理与方法,电力系统基础,李欣然2010年3月,第一章 电力系统的基本概念,1.1 电力系统的组成 1.1.1 电力系统定义：由发电、变电、输电、配电、用电等设备和相应辅助设备、按规定的技术和经济要求组成的，将一次能源转换成电能并输送和分配到用户的一个统一系统。(2)组成：电力系统结线图举例,第一章 电力系统的基本概念,1.1 电力系统的组成 1.1.1 电力系统(2)组成：电力系统是由发电机、变压器、线路、负荷等4类设备组成的有机整体。其组成按照功能分3个层次：电力网络：升压变压器+输电线路+降压变压器+配电线路 电力系统：发电机+电力网络+用电设备（用电负荷）动力系统

2、：电力系统+发电厂动力部分（一次能源转换设备）,第一章 电力系统的基本概念,1.1 电力系统的组成 1.1.1 电力系统电力系统各元件的作用：发电机：一次能源电能 变压器：升高、降低电压升压变压器、降压变压器 线 路：输送、分配电能输、配、供 用电设备：电能其它形式能量供不同用户使用(4)电力系统各元件的表示：文字符号：Generator、Transformer、Power Line、Power Load 图形符号：,第一章 电力系统的基本概念,1.1 电力系统的组成 1.1.2 电力网络作用：输送、变换、分配电能分类 按电压等级分类：低压电力网：0.38kV及以下 中压电力网：310kV 高

3、压电力网：35220kV 超高压电力网：330750kV 特高压电力网：1000kV及以上,第一章 电力系统的基本概念,1.1 电力系统的组成 1.1.2 电力网络(2)分类 按功能分类：输电网：远方电厂升压负荷中心（枢纽变电站）；电压等级高、输送容量大、输送距离长 配电网：将电能从高压变电所分配给用户；电压等级低、输送容量小、输送距离短 按地域覆盖范围分类：区域电力网、地方电力网 农村电力网、城市电力网(3)说明：电力网的分类是一个相对概念。不同电网的运行特性、分析方法不尽相同。,第一章 电力系统的基本概念,1.2 电力系统的额定电压和额定频率 1.2.1 定义 对电力系统及电力设备规定的正

4、常工作电压和频率，称为额定电压和额定频率。当电气设备在此规定的电压和频率下运行时，将具有最好的技术性能和经济效果。1.2.2 电力系统额定频率 电力系统不同位置（设备）的运行电压可能各不相同，但一个互联的系统将是一个运行频率 我国电力系统而定频率：工频，50Hz,第一章 电力系统的基本概念,1.2 电力系统的额定电压和额定频率 1.2.3 电力系统的额定电压等级(1)意义：为进行设备的成批、系列化生产及设备互换，必须规定额定电压标准即规定的额定电压等级(2)标准额定电压的分类及适用范围：100V以下：蓄电池、安全照明 500V以下：一般工、民用电气设备 1000V以上：高压电气设备,第一章 电

5、力系统的基本概念,1.2 电力系统的额定电压和额定频率 1.2.3 额定电压等级(3)我国电力系统电压等级 低 压：0.38kV 中 压：3kV 6kV 10kV 13.8kV 15.75kV 18kV 20kV（大型发电机出口电压）高 压：35kV(60kV)110kV(154kV)220kV 超高压：330kV 500kV（500kV）750kV 特高压：1000kV 800kV 注意:任何电气设备的额定电压必须是规定额定电压等级中的值 额定电压通常表示为三相系统的额定线电压 例如:0.38kV 为低压配电电压，其对应额定相电压为0.22kV(220V),第一章 电力系统的基本概念,1.2

6、 电力系统的额定电压和额定频率 1.2.4 电气设备额定电压的配合(1)基本原则：一般允许电气设备正常运行电压为额定电压的0.951.05（电压偏移5），并尽量运行在额电压 线路电压损耗一般为10%(2)线路沿线电压的理想分布：,第一章 电力系统的基本概念,1.2 电力系统的额定电压和额定频率 1.2.4 电气设备额定电压的配合(3)各元件额定电压的配合 电力线路、用电设备的额定电压：规定为系统额定电压，称为“网络额定电压”，表示为VN 发电机额定电压：VGN G总处于线路首端，规定VGN=1.05VN 变压器额定电压：VTN T之受电侧为一次侧，相当于用电设备；供电侧为二次侧，相当于电源设备

7、。规定：一次侧额定电压为受电时绕组额定线电压；二次侧额定电压为空载时绕组额定线电压 二次侧额定电压的规定，要考虑绕组电压损耗影响,第一章 电力系统的基本概念,1.2 电力系统的额定电压和额定频率 1.2.4 电气设备额定电压的配合(3)各元件额定电压的配合 变压器额定电压：VTN 升压变压器：一次侧：直接接于发电机，VTN(1)=1.05VN 二次侧：考虑带负荷运行时绕组漏抗电压损耗，VTN（2）1.05VN 小型变压器 VTN（2）=1.05VN 大、中型变压器VTN（2）=1.10VN 降升压变压器：一次侧：线路末端，相当于用电设备VTN(1)=1.0VN 二次侧：与升压型变压器类似 大、

8、中型变压器VTN（2）=1.10VN 小型变压器 VTN（2）=1.05VN,第一章 电力系统的基本概念,1.2 电力系统的额定电压和额定频率 1.2.4 电气设备额定电压的配合各元件额定电压的配合举例,第一章 电力系统的基本概念,1.2 电力系统的额定电压和额定频率 1.2.4 电气设备额定电压的配合(4)变压器分接头 为满足电力系统的调压要求，电力变压器的绕组设有若干个分接抽头分接头，相应绕组的中心抽头称之为主抽头。变压器绕组额定电压，指主轴头对应的绕组额定电压。分接头位置用“%”示出，表示抽头偏离主抽头的额定电压 分接头的设置：双绕组变压器分接头设在高压侧 三绕组变压器分接头分别设在高压

9、侧 和 中压侧 分接头调节方式与个数:个数为奇数（含主抽头）A)无载调压变压器：分接头数少，调整范围小 一般 6300kVA以下，3个：1.05VTN VTN 0.95VTN(15%)or 8000kVA以上，5个：1.05VTN 1.025VTN VTN 0.975VTN 0.95VTN(12 2.5%)B)有载调压变压器：分接头数多，调整范围大 如：1 91.5%,第一章 电力系统的基本概念,1.2 电力系统的额定电压和额定频率 1.2.4 电气设备额定电压的配合(4)变压器分接头 举例SF31500/220 2 2.5%,第一章 电力系统的基本概念,1.2 电力系统的额定电压和额定频率

10、1.2.4 电气设备额定电压的配合(4)变压器分接头 变压器变比 A)额定变比：kN=高压侧额定电压/低压侧额定电压 B)运行变比：k=高压侧分接头电压/低压侧额定电压 C)标么变比：k*=k/kN(or：k*=k/kB 见2.6节)例：一台220/10kV升压型变压器，运行在+5分接头 则：kN=242 kV/10.5 kV；k=254 kV/10.5 kV；k*=1.05 一台220/10kV降压型变压器，运行在+5分接头 则：kN=220 kV/11 kV；k=231 kV/11 kV；k*=1.05 变比与绕组匝数比的关系 绕组接线组别为 Y/Y：kW1/W2 绕组接线组别为 Y/：,

11、第一章 电力系统的基本概念,1.2 电力系统的额定电压和额定频率 1.2.4 电气设备额定电压的配合(5)网络平均额定电压 VN：500 330 220 110 35 10 6 3 0.38 Vav：525 345 230 115 37 10.5 6.3 3.15 0.4 变压器平均变比kav：变压器两侧网络平均额定电压之比 例：SF31500/220 2 2.5%，升压型、降压型变压器一律 为：kav=230/10.5(6)不同电压等级的适用范围：电压等级越高，输电容量越大，输送距离越长 输电网：220kV及以上 配电网：110kV及以下,第一章 电力系统的基本概念,1.3 对电力系统运行的

12、基本要求1.3.1 电力系统运行的基本特点(1)电能不能大量存贮，产、送、配、用同时进行“同时性”(2)受扰动后过渡过程非常短促“瞬时性”(3)与国民经济、人民生活、社会稳定关系极为密切，供电的无 计划（突然）中断带来的后果十分严重“密切性”1.3.2 对电力系统运行的基本要求(1)保证安全可靠供电运行安全性/供电可靠性(2)保证符合要求的电能质量(3)保证良好的经济性(4)合理利用一次能源、保护环境、保证电力和国民经济稳 定、协调和可持续发展,第一章 电力系统的基本概念,1.4 电力系统的接线方式1.4.1 概述,第一章 电力系统的基本概念,1.4.2 无备用结线方式,第一章 电力系统的基本

13、概念,1.4 电力系统的接线方式1.4.4 应用注意（1）科学规划，综合、充分论证技术经济比较（2）不同结线方式的应用范围不一样多电压等级的实际电 网结线复杂，是多种结线方式的综合运用,第一章 电力系统的基本概念,1.5 电力系统中性点运行方式简介(1)概念：星形接线的G、T中性点的接地方式电力系统中性点运行方式。(2)方式:中性点直接接地也称为有效接地。中性点直接接地系统俗称为大接地电流系统 中性点非直接接地也称为非有效接地。包括中性点不接地、消弧线圈接地、高阻抗接地 中性点非直接接地系统俗称为小接地电流系统。,第一章 电力系统的基本概念,1.5 电力系统中性点运行方式简介(3)特点及适用范

14、围：中性点直接接地：可以降低绝缘水平要求（分级绝缘）；不存在接地过电压(谐振过电压)问题；接地短路时有大短路电流完善继电保护，以提高 供电可靠性和安全稳定水平。中性点非直接接地：绝缘水平要求高（全绝缘）；存在接地过电压问题（谐振过电压问题）；可提高供电可靠性；不要求完善的继电保护装置。,第一章 电力系统的基本概念,1.5 电力系统中性点运行方式简介(4)示例：,第一章 电力系统的基本概念,1.6 电力系统的发展趋势(1)发电：大机组、洁净能源、分布式发电(2)输电：特高压、远距离、紧凑型(3)用电与管理：电能质量控制(4)运行控制：高度自动化、电力电子技术(5)运营：电力市场化 1.7 电力系统分析的内容及研究工具(1)电力系统稳态分析：电力网络模型 电力系统潮流分析与计算 电力系统正常运行状态的优化与调整(2)电力系统暂态分析：同步发电机和电力系统动态元件模型 电力系统故障分析与计算 电力系统稳定性(3)研究工具：物理模拟电力系统动态模拟 数字仿真PSASP、BPA、RTDS(4)课程地位与学习要求：重要的专业理论基础！要求：掌握基本原理、分析方法；熟练的计算能力。,第一章 完,