第九章 电力系统负荷

第九章 电力系统的负荷,蔡学敬,电力系统的负荷与负荷曲线 负荷特性 重点:负荷曲线的类型以及各类负荷曲线的作用;最 大负荷利用时间的物理意义,负荷特性 难点:负荷特性,9-1 负荷概述,1、负荷的组成 电力系统负荷（电力系统综合用电负荷） 电力系统供电负荷 电力系统发电负荷 2、负荷的单位 W，KW，MW，GW；VA，KVA，MVA,发电厂所生产的电能，除了一小部分在传输和分配过程中损失外，全部供给了用户，所有用户所使用的功率(有功功率与无功功率)叫做电力系统负荷,3、负荷的分类,按用电设备-异步电动机、同步电动机、电热装置、整流装置、照明设备等 按用户性质-工业负荷、农业负荷、交通运输业负荷、市政及生活用电等 按用户的重要程度-一级负荷、二级负荷、三级负荷 按负荷的工作特点-连续性负荷、间断性负荷、冲击负荷等 按负荷的构成范围-电网负荷、地区性负荷、小区负荷、单个负荷等,4、工业用电典型负荷比重（,9-2 负荷的描述-负荷曲线,负荷曲线:系统负荷随时间变化的趋势 日负荷曲线:描述一天24小时内负荷的变化情况 年（最大）负荷曲线:一年内每月(或每日)最大有功功率负荷变化情况. 年持续负荷曲线,1、典型日负荷曲线,2、负荷曲线的描述 日负荷曲线 峰荷- -Pmax 谷荷-Pmin 平均负荷-Pav 年负荷曲线 总耗电量-W 负荷率-km 最小负荷系数- 以日负荷曲线为例说明,t/h,t/月,0,0,P,P,kw,kw,24,20,16,12,8,4,12,10,8,6,4,2,B,A,装机容量,新增容量,机组检修,Pmax,Pmin,谷荷,峰荷,日负荷曲线-是安排日发电计划和确定系统运行方式的重要依据,年负荷曲线:描述一年内每月(或每日)最大有功功率负荷变化的情况,主要有来安排发电设备的检修计划,同时也未指定发电机组或发电厂扩建或新建计划提供依据,3、各类负荷年最大负荷利用小时数（Tmax,9-3、负荷特性与负荷模型,1、负荷特性 综合负荷的功率随系统的运行参数（主要电压与频率）的变化而变化，反映这种变化规律的曲线或数学表达式称为负荷特性。包含动态特性与静态特性。静态特性又分为静态电压特性（频率不变时）与静态频率特性（电压不变时）。一般通过实测确定。下面是某综合负荷的静态特性曲线,某综合负荷的静态特性曲线,负荷的静态特性,负荷的动态特性,计及运行状态从一种状态变化到另一种状态时负荷急剧变化的中间过程,异步电动机负荷特性,电力系统综合负荷,电力系统综合负荷可以简单地表示为一个静态（不旋转）负荷与一台等值异步电动机的组合,二、负荷综合特性模型-对负荷特性的物理模拟或数学描述,1恒定阻抗模型 2多项式模型 3幂函数模型,1.恒定阻抗模型,模型简单，结果与真实情况有较大差别，使用时注意场合。 一般用在负荷端电压变化不大、负荷容量小、且精度要求不高的场合,2多项式模型,电压的静态特性常用二次项表示： P=PN ap(V/VN)2+bp(V/VN)+cp Q=QNaq(V/VN)2+bq(V/VN)+cq 其中，VN为额定电压，PN、QN为额定电压下的有功功率与无功功率，各系数由实际的电压静态特性用最小二乘法拟合得到。并且有： ap+ bp +cp=1 aq+ bq +cq=1,当电压与频率都在额定值附近微小变化时，可以作线性化处理。 P=PN(1+kpvV) 或 P=PN(1+kpf f) Q=QN(1+kqvV) 或 Q=QN(1+kqf f) 同时考虑电压和频率变化时可以采用 P=PN(1+kpvV) (1+kpf f) Q=QN(1+kqvV) (1+kqf f) 其中V =（V-VN）/VN f =（f - fN ）/ f N,3幂函数模型,负荷模型的简化处理,本章小结,补充：负荷预测概述-电力部门一项十分重要的基础工作,长期负荷预测 中、短期负荷预测 超短期负荷预测 负荷预测的方法，如弹性系数法、回归法、神经网络、模糊数学等。 负荷预测与许多因素相关联，如所在地区的规模、人口、经济水平、负荷结构、地理位置、气候条件、人们生活习惯、电价政策等等,补充:工业及民用负荷配电系统,配电系统分为:TN, IT, TT系统三种,负荷在电网中如何接入,TN系统。 电源有一点（通常是中性点）直接接地，负荷側的建筑物电气装置的外露导电部分通过保护线与该接地点连接的系统,1、几种配电方式,a) TN-S系统。整个系统中保护线PE与中性线N是分开的，见下图,三相负荷,中性线（地线、零线,保护接地,变压器的“地,三相五线制,b) TN-C系统。整个系统中保护线PE与中性线N是合一的，见下图,单相负荷,三相四线制,c) TNCS系统。整个系统中有一部分保护线PE与中性线N是合一的，见下图,TT系统电源有一点（通常是中性点）直接接地，装置的外露导电部分接至电气上与电源接地点无关的接地极的系统。见下图,IT系统电源与地绝缘或通过阻抗连接，而装置的外露导电部分则接地的系统。如图,三相三线制,2、各种配电系统的适用范围,在一般三相负荷基本平衡、有专职电工负责的工业厂房，可采用TN-C系统。 单相试验负荷较大和有可控硅负荷的科研试验单位，宜采用TN-S系统。 附设有或附近有变电所的高层建筑采用TN-S系统。 计算机房或电子设备厂房，当设备本身未指定接地形式时，宜TN-S、 TN-C或TT系统,负荷小而分散的农村低压电网宜采用TT系统。 在火灾和爆炸危险厂房宜采用TT、IT或TN-S系统。 本单位自设变压器供电的民用建筑，可采用TN-C-S系统。 对不间断供电要求的场所，如矿山、井下等。宜采用IT系统,3接地系统的接地装置,接地装置、跨步电压与接触电压 接地装置。埋入地中的导体（如角钢、钢管等）称为接地装置，与总接地端子或接地母线、接地线构成接地系统。当有故障电流或雷电流流过接地装置时，接地电流在地中的扩散如图,跨步电压。人体两脚间的电压，如图中Ukb。 接触电压。人体单手触摸处电压，如图中Ujc。 当接电流一定时，接地电阻愈大，电位愈高，当它高到超过接地物体（如变压器的外壳）的绝缘时，它将危及电气设备的绝缘及人身安全（跨步电压与接触电压增大）。因此，只有降低接地电阻，才能降低危险电压,接地装置的接地电阻要求 按我国现行标准，接地装置的接地电阻最大允许值如下。 接地电阻最大允许值 335KV配变电所高、低压共用接地系统4； 335KV线路杆、塔在居民区的接地系统30； PE或PEN线的重复接地10； 电子设备信号接地4（与防雷共用时为1,屏蔽体、高频电炉及10100KV 试验设备等的接地4； 静电接地100建筑物防直击雷冲击接地电阻10（第一、第二类）30（第三类）； 建筑物防雷电感应工频接地电阻10（第一类）； 建筑物防雷电波侵入冲击接地电阻10（第一、第二类）30（第三类