《電力工程》

ElectricPowerEngineering

前言－本門課程概述電力專業(yè)的知識結(jié)構(gòu)電力系統(tǒng)的內(nèi)容本門課程的特點與要求10.1電力專業(yè)的知識結(jié)構(gòu)從專業(yè)發(fā)展從行業(yè)發(fā)展結(jié)論我國對電氣專業(yè)人才需求仍很大，但對知識結(jié)構(gòu)的要求將發(fā)生變化。經(jīng)濟社會為背景，電氣工程為平臺，電力工程為重點，電力系統(tǒng)為核心。電力電工信息電機電子自動化管理材料社會能源經(jīng)濟0.2電力系統(tǒng)的內(nèi)容電力系統(tǒng)技術(shù)電力系統(tǒng)科學(xué)一、電力系統(tǒng)技術(shù)

硬件空間維電源輸電配電《發(fā)電廠動力部分》《電氣設(shè)備》《配電網(wǎng)自動化》二、電力系統(tǒng)科學(xué)

軟件時間維電力系統(tǒng)運行分析控制保護穩(wěn)態(tài)暫態(tài)規(guī)劃管理《電力系統(tǒng)規(guī)劃》《電力系統(tǒng)管理》《電力系統(tǒng)調(diào)度自動化》《電力系統(tǒng)繼電保護》《電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析》《電力系統(tǒng)暫態(tài)分析》《電力市場》《電力系統(tǒng)自動裝置》三、電力系統(tǒng)分析1、穩(wěn)態(tài)與暫態(tài)的概念(Steadystate)(Transientstate)RL電路為例

故障或變化穩(wěn)態(tài)暫態(tài)新的穩(wěn)態(tài)或失穩(wěn)穩(wěn)態(tài)是相對的、暫態(tài)是絕對的RL1、穩(wěn)態(tài)與暫態(tài)的概念(Steadystate)(Transientstate)RL電路為例

故障或變化穩(wěn)態(tài)暫態(tài)新的穩(wěn)態(tài)穩(wěn)態(tài)是相對的、暫態(tài)是絕對的RL2、電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)

SteadyStateAnalysis潮流計算經(jīng)濟運行電能質(zhì)量3、電力系統(tǒng)暫態(tài)

TransientAnalysis電磁暫態(tài)故障分析機電暫態(tài)0.3本門課程的特點與要求特點要求參考書一、課程的特點第一專業(yè)課從方案上第一從時間上第一從應(yīng)用上第一基礎(chǔ)專業(yè)課前期課程為基礎(chǔ)后續(xù)課程的基礎(chǔ)今后工作的基礎(chǔ)學(xué)分少、內(nèi)容多。目前5學(xué)分，但卻覆蓋以前的《電氣設(shè)備》 2學(xué)分《電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析》 3學(xué)分《電力系統(tǒng)暫態(tài)分析》 3學(xué)分既有趣味，又有挑戰(zhàn)二、課程的要求上好課堂，做好作業(yè)（周一交）上課起立，點名1×3踴躍提問，以免被問課后復(fù)習(xí)，學(xué)會自學(xué)教材為主，其它為輔平時占分，分期考試三、參考書陳珩：電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析，中國電力出版社李光琦：電力系統(tǒng)暫態(tài)分析，中國電力出版社何仰贊等：電力系統(tǒng)分析(上冊、下冊)，華中理工大學(xué)出版社，1985年，武漢[72.18/22]蔡元宇：電力系統(tǒng)故障分析，水利電力出版社，1992年，北京[72.1856/29]B.M.Weedy,B.J.Cory:ElectricPowerSyatems,JohnWiley&Sons,4thEdition,1999

第1章緒論

Chap1AnIntruduction

電力工程的發(fā)展

電力系統(tǒng)概述

電力系統(tǒng)計算的標幺制

1.1電力工程的發(fā)展20世紀是電氣時代電磁感應(yīng)定律

--法拉第(Faraday),1831年電容的單位1831年10月發(fā)現(xiàn)，當磁鐵和導(dǎo)線有相對運動時，回路中會產(chǎn)生電流電能大規(guī)模生產(chǎn)與應(yīng)用的基礎(chǔ)不久，發(fā)明了最早的發(fā)電機原型電機的出現(xiàn)--法拉第，1831年

ElectricalMachines電廠的出現(xiàn)

ElectricPowerPlants1875年—巴黎北火車站，第一座火電廠，直流1879年—美國舊金山電廠，最早售電的電廠1882年--美國紐約珍珠街電廠，第一座較正規(guī)的電廠1881年–英國戈德爾明，第一座水電廠1882年–美國?？怂购樱诙姀S電廠的出現(xiàn)電力系統(tǒng)的出現(xiàn)

ElectricPowerSystems1882年--美國紐約珍珠街電廠發(fā)電機—輸電線—電燈，電力系統(tǒng)的萌芽直流1891年—密勒主持建立了最早的三相交流輸電系統(tǒng)交流與直流？19世紀—電力初期，直流20世紀初至50年代—交流20世紀50年代—高壓大容量整流器成功，但交流輸電系統(tǒng)有穩(wěn)定性問題1954年—瑞典本土和歌德蘭島之間建成第一條高壓直流輸電線路，100千伏。此后，交直流并存

我國電力工業(yè)的發(fā)展1882年第一座火電廠

西北華北東北山東川渝華中華東南方福建海南西藏ACBacktobackorDCBacktobackACACDC3DCACDCACBacktobackDCBacktobackseacable2003.9聯(lián)網(wǎng)中國大區(qū)電網(wǎng)互聯(lián)基本框架新疆

3、市場體制改革宗旨：打破壟斷、引入競爭、提高效率、降低成本、改善質(zhì)量電力市場：模式不同、階段不同對電力系統(tǒng)運行分析與控制帶來一系列新課題：安全性、備用容量等1000kVA.C.國家電網(wǎng)公司南方電網(wǎng)公司±800kVD.C.

目前正在建設(shè)特高壓4、特高壓電網(wǎng)1.2電力系統(tǒng)概述電力系統(tǒng)的構(gòu)成電力系統(tǒng)的基本參量電力系統(tǒng)的電壓等級發(fā)電廠、變電所及負荷的類型電力系統(tǒng)的運行特點與要求21.2.1電力系統(tǒng)的構(gòu)成

ElectricPowerSystems一、基本組成二、電氣接線圖四、電力設(shè)備分類一次設(shè)備：發(fā)電、輸電、變電、配電、用電等二次設(shè)備：測量、監(jiān)視、控制、繼電保護、自動化、通信等本課程主要介紹一次設(shè)備，后續(xù)課程介紹二次設(shè)備1.2.2電力系統(tǒng)的基本參量名稱涵義單位（國際/俗稱）總裝機容量發(fā)電機額定容量之和MW/萬kW最大負荷負荷有功之和的最大值MW/萬kW年發(fā)電量所發(fā)電能總和MW.h/億度年用電量所用電能總和MW.h/億度額定頻率規(guī)定的頻率（50Hz/60Hz）Hz額定電壓規(guī)定的電壓kV/萬伏一、參量二、電壓等級電壓等級是國家規(guī)定的標準電壓額定電壓指線電壓電網(wǎng)額定電壓

0.383610351102203305007501000平均額定電壓

3.156.310.5371152303455257881050＜3kV3kV～280kV280kV～800kV≥800kV低壓高壓超高壓特高壓Low-VoltageHigh-VoltageExtra-High-VoltageUltra-High-Voltage

低壓、高壓、超高壓、特高壓三、電壓分布電壓降落：線路上一般為10％，變壓器一般為5％電壓偏移：一般允許±5％線路：始端電壓＝1.05×額定電壓末端電壓＝0.95×額定電壓發(fā)電機：1.05×線路額定電壓變壓器一次側(cè)：1.0×額定電壓變壓器二次側(cè)：1.10×額定電壓

漏抗小時1.05×額定電壓

各設(shè)備額定電壓等級用電設(shè)備額定線電壓/kV發(fā)電機線電壓/kV變壓器線電壓/kV一次繞組二次繞組33.153,3.153.15,3.366.36,6.36.3,6.61010.510,10.510.5,11.015.7515.7523.023.0353538.5110110121220220242330330345,363500500525,550750750788,825100010001050,1100四、電壓等級的選擇電壓等級的選擇需要進行技術(shù)經(jīng)濟比較1、線損2、設(shè)備投資3、輸送容量與距離

架空線路的電壓與輸送功率、輸送距離線路電壓/kV輸送功率/MW輸送距離/km30.1～1.01～360.1～1.24～15100.2～2.06～20352.0～10.020～5011010.0～50.050～150220100.0～500.0100～300330200.0～800.0200～6005001000.0～1500.0150～8507502000.0～2500.0500以上10003000以上1000-1500火電水電核電可再生1.2.3發(fā)電廠的類型

PowerPlant1、火力發(fā)電廠諫壁火電廠場景水電站剖面2、水力發(fā)電廠

朋友，你有興趣了解“核電”嗎？為了滿足您想揭開這神秘“面紗”的欲望,我們很高興地為您推薦周末好去處“大亞灣核電站一日游”。相信參觀旅游后，既能滿足您好奇的欲望，又能讓您了解核電高科技知識，同時還讓您飽覽了深圳市東部自然旅游區(qū)海岸沿線優(yōu)美的景色、百年歷史的古城.....，一舉幾得，何樂而不為呢？歡迎您參加大亞灣游！廣州、惠州至大亞灣核電站路線：廣州--惠州--惠鹽高速公路--龍崗、坪山出口--葵沖--沙漁涌--大鵬--大亞灣核電站核電站剖面3、核能發(fā)電廠（1）世界核電發(fā)展

核電減輕環(huán)境污染，減少溫室氣體排放。

五大核電生產(chǎn)國：美國（98.78GM）、法國（58.49GM）、日本（39.89GM）、德國（22.02GM）和俄羅斯（20.84GM）。

核電發(fā)電量比例最高的國家：立陶宛（85.6%）、法國（76.1%）和比利時（55.5%）。核電朋友，你有興趣了解“核電”嗎？為了滿足您想揭開這神秘“面紗”的欲望,我們很高興地為您推薦周末好去處“大亞灣核電站一日游”。相信參觀旅游后，既能滿足您好奇的欲望，又能讓您了解核電高科技知識，同時還讓您飽覽了深圳市東部自然旅游區(qū)海岸沿線優(yōu)美的景色、百年歷史的古城.....，一舉幾得，何樂而不為呢？歡迎您參加大亞灣游！法國貝爾維核電站（2*130萬千瓦）（2）中國的核電發(fā)展廣東大亞灣核電站2×900MW浙江秦山核電站300MW，2×600MW，

2×700MW廣東嶺澳核電站江蘇連云港核電站2×1000MW其它核電站項目的前期工作核電核電朋友，你有興趣了解“核電”嗎？為了滿足您想揭開這神秘“面紗”的欲望,我們很高興地為您推薦周末好去處“大亞灣核電站一日游”。相信參觀旅游后，既能滿足您好奇的欲望，又能讓您了解核電高科技知識，同時還讓您飽覽了深圳市東部自然旅游區(qū)海岸沿線優(yōu)美的景色、百年歷史的古城.....，一舉幾得，何樂而不為呢？歡迎您參加大亞灣游！秦山核電站4、可再生能源發(fā)電風(fēng)能廢棄物熱利用地?zé)岢毕柲?/p>

風(fēng)能發(fā)電機組

深圳垃圾電廠

垃圾電廠流程示意

地?zé)犭姀S

太陽能電廠5、能源政策大部分國家以火電為主以水電為主的國家是加拿大等（60％以上）以核電為主的國家是法國等（78％以上）

我國能源戰(zhàn)略：有序開發(fā)水電優(yōu)化發(fā)展煤電大力推進核電適度發(fā)展天然氣發(fā)電積極發(fā)展新能源發(fā)電一、按照功能劃分升壓變：發(fā)電廠出口降壓變：配電1.2.4變電所的類型

Substation二、按照地位劃分1、樞紐變電所：至關(guān)重要，匯集多個電源，高壓側(cè)為330～500kV。2、中間變電所：轉(zhuǎn)換功率，匯集2～3個電源，高壓側(cè)為220～330kV。3、地區(qū)變電所：向地區(qū)用戶供電，高壓側(cè)為110～220KV。4、終端變電所：接近負荷點，經(jīng)降壓后向用戶供電。1.2.5電力系統(tǒng)運行的特點和要求

一、電力系統(tǒng)的特點地域廣構(gòu)成復(fù)雜動態(tài)時間短難以儲存不能停電二、電力系統(tǒng)的要求可靠性經(jīng)濟性：客戶、企業(yè)高質(zhì)量高效率環(huán)保表1-11系統(tǒng)頻率允許偏差運行情況允許頻率偏差/Hz正常大容量系統(tǒng)±0.2中小容量系統(tǒng)±0.5事故300min以內(nèi)±115min以內(nèi)±1.5不允許－4表1-12用戶供電電壓及波形畸變率允許變動范圍線路額定電壓電壓允許變化范圍允許波形畸變率35kV及以上±5％10kV±7％4％380/220±7％5％低壓照明(+5～-7)％農(nóng)業(yè)用戶(+5～-10)％1.3電力系統(tǒng)計算的標幺制

(perunitsystem,pu)

一、什么是標幺值？3

比如?標幺值的量綱，pu，下標

人們經(jīng)常采用相對值，比如20％、1/5

標幺值

*＝有名值/基準值B二、如何選取基準值？

目的是要簡化計算

對三相電路，一般使基準值滿足基本關(guān)系有4個量，一般先選容量和電壓的基準值，如通常取整數(shù)

由此可得電流和阻抗的基準值

由于有名值和基準值都滿足三相電路關(guān)系

所以，標幺值滿足

課堂討論？式

中，各量是相電量還是線電量？？相電量的基準值如何選??？相電量的標幺值的關(guān)系？相電量標幺值與線電量標幺值的關(guān)系？？幅值的基準值如何選??？幅值標幺值與有效值標幺值的關(guān)系？？標幺關(guān)系說明什么？

原因：基準值不同原理：有名值不變步驟：（1）原標幺值×原基準值＝有名值（2）新標幺值＝有名值/新基準值＝原標幺值×（原基準值/新基準值）三、如何進行標幺值的換算？

發(fā)電機：已知額定電壓和容量之下的電抗標幺值，需要換算到系統(tǒng)基準之下的標幺值?如果電壓相等，則怎么樣

變壓器：已知額定電壓和容量以及短路電壓百分比，需要換算到系統(tǒng)基準之下的標幺值即短路電壓百分比實際上就是電抗標幺值，故類似于發(fā)電機四、復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中標幺值如何計算？【例】（雙回）原理：有名值→轉(zhuǎn)換為標幺值→標幺值計算→有名值

困難：變壓器變比（一）準確計算法——歸一法選定某段作為基本段（如Ⅱ），一般選擇中間段各參數(shù)均向基本段歸算有名值：選擇基本段的基準值計算標幺值發(fā)電機電抗發(fā)電機電勢變壓器T-1輸電線路變壓器T-2電抗器電纜線（二）準確計算法——擴散式將基本段的基準電壓，經(jīng)變壓器變比折算得到各段的電壓基準值：？基準功率是否變化按此可得各段基準電流（及阻抗）：

在各段將額定