《精编》电气工程基础绪论.ppt

遵守规则 关爱生命上课请关闭 电气工程基础II华中科技大学电力工程系罗毅luoyee 教学目的 建立电力系统整体概念 掌握电力系统 发电 输电 配电 用电 各个环节的构成和工作原理 通过本课程的学习 具备基本的电力工业背景知识 为后续专业课的学习奠定基础 也为学生从事电力系统相关行业的工作打下必要的基础 主要教学参考书 熊信银 电气工程基础 华中科技大学出版社 2010 课程衔接 先修课程 电路理论 电机学主要后续课程 电力系统分析 继电保护 电力系统自动化 高电压技术 第一章主要内容 掌握与电力系统相关的若干基本概念 包括电力系统 电力网 动力系统 变电站等 理解电力系统的特点 理解对电力系统提出的要求 掌握电力系统的三个电能质量指标 包括国家标准规定的允许变化范围 掌握电力系统的额定电压等级及规定 了解电力系统电压等级与输电距离之间的关系 了解电力系统发展历史 现状和前景 单线图 单线图 采用一根线表示对称三相 输电线路等值电路 输电线路的电压和功率分布 1 给定同一节点的功率和电压的潮流计算 如 已知S2 U2求S1 U1 线路末端导纳支路上的功率 流出线路末端阻抗支路的功率 阻抗支路中的功率损耗 取末端电压为电压参考相量 这时首端电压为 输电线路的电压和功率分布 线路首端导纳支路的功率 线路首端功率 若已知S1 U1 则可推出 注意 U1 U2 U1 U2计算功率损耗时 必须取用同一点的功率和电压值 等值电路及各公式中 功率和电压分别为三相功率和线电压 单位 功率用MVA 电压用kV 阻抗用 输电线路的电压损耗和功率损耗 可见 电压等级越高 输电线路的电压损耗和功率损耗越小 输电效率越高 电力发展简史 电力发展简史 电力发展简史 当时直流输电装置和运行方式复杂 造价高 可靠性差 很快被竞争的三相交流取代 电力发展简史 电力发展简史 电力发展简史 输电技术的发展就是增大输电功率 输电距离 减少损失 因此关键是提高电压 电力发展简史 中国高压交流输电发展 高压直流输电简史 中国高压直流输电简史 进一步阅读 电力发展史 黄晞 中国近现代电力技术发展史 山东教育出版社 2006JillJonnes 美 光电帝国 中信出版社 2006W C Dampier 英 科学史及其与哲学和宗教的关系 广西师范大学出版社 2009 电力系统的形成与发展 S S S S 电力系统基本概念 电力网 由变电所和不同电压等级输电线路组成的网络 电力系统 由发电机 变压器 输电线路以及用电设备 或发电厂 变电所 输配电线路以及用户 按照一定的规律连接而组成的统一整体 发电厂 生成电能变电所 变换和分配电能输配电线路 输送电能用户 消费电能动力系统 在电力系统的基础上 把发电厂的动力部分 例如火力发电厂的锅炉 汽轮机和水力发电厂的水库 水轮机以及核动力发电厂的反应堆等 包含在内的系统 电力系统基本概念 电力系统基本概念 电力系统基本概念 电力网 按电压等级的高低 供电范围的大小的分类地方电力网 电压等级在35kV及以下 供电半径在20 50km以内区域电力网 电压等级在35kV以上 一般为110kV 220kV 供电半径超过50km 联系较多发电厂的网络超高压远距离输电网 电压等级为330kV 500kV的网络 其主要任务是把远处发电厂生产的电能输送到负荷中心 同时还联系若干区域电力网形成跨省 跨地区的大型电力系统 电力系统基本概念 变电站 变电所 枢纽变电站 中间变电站 地区变电站 终端电站站升压变电站 降压变电站1000kV变电站 500kV变电站 220kV变电站 110kV变电站 35kV变电站 10kV变电站 为什么要联成大电网 提高供电可靠性 减少装机容量 减少备用容量 合理利用能源 发挥水电作用 采用大容量发电机组 提高运行经济性 电力系统基本概念 电力系统的特点 1 电能不能大量存储电能的生产 变换 输送 分配和使用是同时进行的 P发 P用 P 频率fQ发 Q用 Q 电压V 原动机驱动转矩负荷制动转矩 发电机转轴 电力系统的特点 电力系统的负荷时刻处于变化之中 电力系统的参数也处于变化之中 因此 功率平衡关系式是动态平衡关系式 P发 P用 P 频率fQ发 Q用 Q 电压V保证功率平衡是电力系统运行最根本的任务 电力系统的稳态与暂态的基本概念 电力系统稳态 在电力系统运行的某一段时间内 如果运行参数只在某一恒定的平均值附近发生微小的变化 称这种运行状态为稳态稳态包括正常稳态 故障稳态和故障后稳态电力系统暂态 电力系统从一种运行状态到另一种运行状态的过渡过程 电力系统的特点 2 电力系统过渡过程十分短暂控制操作自动化程度高 必须借助自动装置对电力系统进行控制 继电保护装置 远动装置减载装置 同期装置 励磁装置 电力系统的特点 3 电能生产与国民经济各部门和人民生活有着极为密切的关系对社会政治经济影响巨大负荷分类 一类负荷二类负荷三类负荷 电力系统的特点 4 电力系统的地区性特点较强发展各具特色 电力系统的规划设计 运行等不能盲目搬用其它系统的经验 对电力系统的要求 1 保证供电可靠 有 2 保证良好的电能质量 好 3 提高电力系统运行经济性 费用低 Exa 一台600MW火电机组 年利用小时6000h 煤耗率320g kW h 煤价 300元 吨 Sol 年发电量 600000kW 6000h 36亿kW h需标煤 36亿kW h 320g kW h 115 2万吨标煤燃料费 115 2万吨 300元 吨 34560万元1 节约 燃料 1 152万吨标煤燃料费 345 6万元 电能的质量指标 电能的质量指标主要包括 电压 频率 波形电压 必要性 图1 3照明负荷 白炽灯 的电压特性图1 4异步电动机的电压特性 图中的100 表示额定值 图中的100 表示额定值 电能的质量指标 电压质量标准 电能的质量指标 频率 额定频率 50Hz 国外 50或60Hz 频率偏差 0 2Hz 3000MW系统 0 5Hz 3000MW系统 国外 0 1 0 2 Hz或 0 5Hz电钟时偏 30s 3000MW系统 1min 3000MW系统 波形 质量标准 正弦波电压和电流谐波的危害与抑制 进一步阅读资料 GB T1980 1966标准频率GB12325 1990电能质量供电电压允许偏差GB12326 2000电能质量电压波动和闪变GB T14549 1993电能质量公用电网谐波GB T15543 1995电能质量三相电压允许不平衡度GB T15945 1995电能质量电力系统频率允许偏差 电力系统的电压等级 包括电力系统的额定电压和最高电压以及电气设备的额定电压和最高电压 电力系统的额定电压 由国家根据技术经济条件规定的电压等级标准 又称电力网的额定电压或线路的额定电压 电力系统的最高电压 电力系统正常运行时 在任何时间系统中任何一点上所出现的电压最高值 电气设备的额定电压 电气设备制造厂根据所规定的电气设备工作条件而确定的电压 电气设备的最高电压 考虑到设备的绝缘性能和与最高电压有关的其它性能 如变压器的激磁电流及电容器的损耗等 所确定的允许最高运行电压 其数值等于所在电力系统的最高电压值 输电线路沿线电压下降制定额定电压的基本思路 电力系统额定电压 1 低于3kV系统的额定电压低于3kV交流三相 单相电力系统额定电压和电气设备额定电压 注 受电设备的额定电压 电力系统的额定电压 直流系统的额定电压 100V以下的额定电压 受电设备与供电设备相同 对受电设备为110V 220V和440V的直流系统 供电设备的额定电压分别为115V 230V和460V 电力系统额定电压 2 3kV及以上系统的额定电压 用电设备的额定电压 系统的额定电压Ue发电机的额定电压 105 Ue变压器一次绕组相当于用电设备 Ue变压器二次绕组相当于发电设备 110 Ue特例1 变压器一次绕组 105 Ue特例2 变压器二次绕组 105 Ue 电力系统额定电压 进一步阅读资料 GB156 1993标准电压GB T762 1996标准电流 电压等级的选择 I U1 U2 Z传输功率S 电压等级U 输电距离l之间的关系S Const l U2l Const S U2 输电电压的确定 1 斯蒂尔 A Still 公式不适合输电距离极小和长距离的情况2 固有负荷法或SIL SurgeImpedanceLoading Z为波阻抗 适合400km以上的长距离输电 。