电力系统介绍上课件.ppt
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1、电力系统简介电力系统简介电气课件电气课件 冯百晨冯百晨一、电力系统基本概念一、电力系统基本概念1 1、电力系统基本概念、电力系统基本概念 电力网络是由变压器、电力线路等变换、输送、分配电能设备所组成的部分。 电力系统是由发电厂、变电所、输电线、配电系统及负荷组成的。是现代社会中最重要、最庞杂的工程系统之一。 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 总装机容量指该系统中实际安装的发电机组额定有功功率的总和,单位千瓦(KW)、兆瓦(MW)。 年发电量指该系统中
2、所有发电机组全年实际发出电能的总和,单位千瓦时(KWh)、兆瓦时(MWh)。 最大负荷指规定时间内,电力系统总有功功率负荷的最大值,单位千瓦(KW)、兆瓦(MW)。 额定频率按国家标准规定,我国所有交流电力系统的额定功率为50Hz。 最高电压等级是指该系统中最高的电压等级电力线路的额定电压。 2 2、电力系统负荷和负荷曲线、电力系统负荷和负荷曲线 (1)电力系统的负荷:系统中用电设备消费功率的总和,包括异步电动机、同步电动机、电热炉、整流设备、照明设备等若干类。 (2)电力系统的供电负荷:综合用电负荷加上电力网中损耗的功率。 (3)电力系统的发电负荷:供电负荷加上发电厂本身的消耗功率。 (4)
3、各用电设备的有功功率和无功功率随受电电压和系统频率的变化而变化,其变化规律不尽相同,综合用电负荷随电压和频率的变化规律是各用电负荷变化规律的合成。 (5)负荷曲线:某一时间段内负荷随时间而变化的规律。 (6)负荷的分类 a、按负荷的种类可分有功功率负荷和无功功率负荷; b、按时间长短可分为日负荷和年负荷曲线; c、按计量地点可分为个别用户、电力线路、变电所、发电厂以至整个系统的负荷曲线。 将上述三种分类相结合,就确定了某一种特定的负荷曲线。不同行业的有功功率日负荷曲线差别很大。负荷曲线对电力系统的运行又很重要的意义,它是安排日发电计划,确定各发电厂发电任务以及确定系统运行方式等的重要依据。负荷
4、预计和计划负荷预计和计划 负荷预计:是指一定时间用电(发电)情况的预计,分为长期负荷预计、短期负荷预计和超短期负荷预计。 长期负荷预计:是指对电网(或区域)的一年至几年的用电量的预计,是电源规划及年度计划编制的依据。 短期负荷预计:可预计明日至数日内规定时间间隔(如1小时)的负荷,是编制发电近期计划的基础; 超短期负荷预计:可预计未来数小时内更小时间间隔(如10分钟)的负荷,是调整发电计划和改变自动发电控制基点功率的依据。 用电、发电计划: 长期计划:一般是根据本年度(季度)用电情况和国民经济发展情况制定的下年度(季度)发用电计划。 中期计划:一般是根据本月(周)的用电及下月天气等因素制定的发
5、用电计划。 短期计划:一般指根据目前用电情况,预计一天至三天的发用电计划。 超短期计划:一般指根据目前用电情况,预计15min的发电计划。 运行中发电计划的下达: 安徽省调通过远动通道,在前一天下午16时前下达后一天或几天(节假日)的发电计划(以每天 96点形式,简称方式计划)。在当日如发电机投入AGC,省调不再下达修正计划,机组按AGC指令带负荷,如未投入AGC,每隔15min省调下达下一点发电计划(超短期计划)对方式计划进行修正,是机组运行中实际控制的发电目标。3 3、电力网的分层(分类)、电力网的分层(分类) 电力网按电压等级的高低、供电范围的大小分为:1、超高压远距离输电网:电压等级为
6、330KV500KV的跨省间电网。2、区域电力网:电压等级为110KV220KV的跨地区(市)电网3、地方(地区)电力网:电压等级在35KV及以下的地区内电网。变电所的分类变电所的分类变电所按其在电力系统中的地位分类1、枢纽变电所:位于电力系统的枢纽点。 电压等级一般为330KV500KV。2、中间变电所:以交换潮流或长距离输电线 路分段为主。3、地区变电所:向地区或城市用户供电为主。4、终端变电所:直接向用户供电4 4、电力系统运行的特点、电力系统运行的特点 一、经济总量大。 二、同时性,电能不能大量存储,各环节组成的统一整体不可分割,过渡过程非常迅速,瞬间生产的电力必须等于瞬间取用的电力,
7、所以电力生产的发电、输电、配电到用户的每一环节都非常重要。 三、集中性,电力生产是高度集中、统一的,无论多少个发电厂、供电公司,电网必须统一调度、统一管理标准,统一管理办法;安全生产,组织纪律,职业品德等都有严格的要求。 四、适用性,电力行业的服务对象是全方位的,涉及到全社会所有人群,电能质量、电价水平与广大电力用户的利益密切相关。5 5、电能质量、电能质量 电能质量的指标主要包括: 电网频率 电压偏差 三相电压不平稳 电网谐波 波动和闪变电能质量指标要求 电网频率:目前全主要电网的频率要求0.2HZ,实际控制在0.1HZ,电钟时偏:30S。 电压偏差:35KV及以上正、负偏差的绝对值之和小于
8、10% 10KV及以下小于7% 220V小于+7%、-10% 三相电压不平衡度: 三相电压允许不平衡度为2%、短时不超过4% ,用户引起不平衡度为1.3%平稳: 电网谐波:电网谐波电压限值 电网电压/KV0.386、1035、66110 畸变率/%5.04.03.02.0 波动和闪变: 电压允许波动:10KV 2.5% 35110KV 2% 220KV 1.6% 闪变:要求较高0.4一般0.6% 6、电力系统调度 电力系统需要依靠统一的调度指挥系统以实现正常调整与经济运行,以及进行安全控制、预防和处理事故等。根据电力系统的规模,调度指挥系统多是分层次建立,既分工负责,又统一指挥、协调,并采用各
9、种自动化装置,建立自动化调度系统。指挥职能 包括正常的倒闸操作、检修计划实施、机组工况调整等,也包括电网事故的处理。电力系统中一切设备操作,原则上不能由现场人员直接决策,必须经过掌握系统整体情况的电网调度员下令,这已经成为一种公认的原则。 调度的职能和作用调度的职能和作用 1、指挥职能: 电力系统中一切设备操作包括正常的倒闸操作、检修计划实施、机组工况调整,电网事故的处理等,正常情况下均由掌握系统整体情况的电网调度员下令。 2、信息职能: 包括实时数据的采集与监控,电网数据的专业处理(潮流计算、参数整定等),也包括数据的运用(负荷预测、可靠性统计等)。电网调度系统,是电力行业中除营销系统以外最
10、重要的信息源头,具有难以替代的价值。 3、规划职能: 一方面,调度部门参与电网与电源规划,提出专业性的建议,另一方面,调度部门直接承担部分相关二次专业的技术规划(继电保护、电力通信、调度自动化、电网安全稳定以及有关计量等等)。 4、配置职能 电力系统中所有设备的运行方式都需要调度机构中的方式部门来统一配置,包括电网正常方式、异常方式、检修方式乃至事故处理预案方式等等。任何设备,只要接入了大电网,其参数设定、工况调整、投切启停等运行方式就不能再由其所有者自行处置。 5、准入职能 调度部门对于新的机组或设备,一方面进行事前的准入管理,包括规划咨询与安全稳定校验等程序,另一方面实施实质性的准入操作,
11、包括新设备启动投运、设备检修后投运乃至投运后每一次的并网操作。调度部门是行业准入程序中事实上的一道关口。 6、技术职能 调度部门一方面在很大程度上影响调度范围内的有关技术规则、技术标准乃至相关设备选型与投资方向,另一方面对于调度范围内(通常还包括下级调度)行使技术监督职能。 7、交易职能 调度部门是电力交易过程中重要的一环。一方面,电网调度(交易)机构承担着合同分解实施的职责,任何电力合同只有被分解纳入方式安排并执行相关操作之后才真正实施;一方面,电网调度(交易)机构还承担着实际结算的职责,任何事前的电力合同通常都可能与实际执行结果有一定差异。 上述丰富的调度职能,是几乎所有国家电力行业所共有
12、的。在电网企业内部,上述职能绝大部分集中在专门的调度机构,通常划分为调度(或运行)、方式、继电保护、通信、调度自动化乃至计量等专业部门,近年随着电力市场的建设又普遍设置了“市场交易”部门,另外还有部分职能则由电网企业内部的计划部门承担,通常称为战略规划或者发展计划等。7 7、电力系统的中性点运行方式、电力系统的中性点运行方式 电力系统中性点运行方式有二种:大电流接地系统,小电流接地系统。1、大电流接地系统:在电力系统中,中性点直接接地或中性点经小阻抗(小电阻)接地的系统称为大电流接地系统,2、小电流接地系统:中性点不接地或中性点经消弧线圈接地的系统称为小电流接地系统。 各种运行方式优缺点比较中
13、性点的运行方式主要取决于单相接地时电气设备绝缘要求及供电可靠性。 中性点直接接地方式:当发生一相对地绝缘破坏时,即构成单相短路,供电中断,可靠性降低。但是,该方式下非故障相对地电压不变,电气设备绝缘水平可按相电压考虑。 我们国家的220V/380V低压系统和110KV以上压系统,都采用中性点直接接地(大电流接地)方式运行。 中性点不接地或经消弧线圈接地方式:当发生单相接地故障时,线电压不变,而非故障相对地电压升高到原来相电压的3倍,供电不中断,可靠性高。 我们国家的10KV和35KV系统,都采用中性点不接地或经消弧线圈接地,以小电流接地方式运行。 消弧线圈的作用:用来补偿线路在发生接地时的电容
14、电流,降低非故障相的对地电压。110KV以上系统和低压系统采用中性点直接接地的原因: 1、在中性点不接地系统中发生单相接地时相对地电压升高3倍,要求系统使用全绝缘方式。110KV以上系统使用此种造价会有较大增加。 2、110KV以上系统由于绝缘水平有了很大的提高,发生单相接的可能性大降低。 3、 110KV以上系统发生单相接地时电容电流很大,对系统安全影响大。 4、 220V/380V低压系统属于直接用于普通用户的工作电源,大量使用单相电源,必须使用三相四线制(三相五线制)接线。二、电力网的接线方式二、电力网的接线方式 1、电力网的接线方式 根据接线方式的不同分为开式电力网和闭式电力网: a、
15、开式电力网: 由一条电源线路向用户供电的电源网络,也称单端电力网。 优点:简单明了,运行方便,投资费用少。 缺点:所有供电均为单回路,供电的可靠性差。开式电力网主要有:放射式、干线式、链开式电力网主要有:放射式、干线式、链式,树枝式四种形式。式,树枝式四种形式。 放射式接线放射式接线电力网的接线方式电力网的接线方式 b、闭式电力网:由两条及两条以上线路(或电源)向用户供电的电力网。 优点:供电可靠性高,适用于对一级负荷供电。 缺点:接线复杂,运行方式复杂,保护配置复杂,投资高。闭式电力网主要有:放射式、干线式、闭式电力网主要有:放射式、干线式、链式、权技式、环式、两端供电式。链式、权技式、环式
16、、两端供电式。电网接线举例(皖北电网)电网接线举例(皖北电网)2 2、电力系统的潮流、电力系统的潮流 潮流:指正常情况下电网各处(各节点)电压(包括幅值与相角)、有功功率、无功功率及电流等的分布。 潮流计算:潮流计算:是电力系统分析中的一种最基本的计算,指给定电网中一些参数、已知值和未知值中假设的初始值,通过重复迭代,最终求出潮流分布及损耗的精确值,常用方法有牛顿-拉夫逊法和PQ分解法。 潮流方向:一般规定从母线出来的潮流方向为正,反之为负。广义的概念是从一个节点到另一个节点的潮流走向。 监控潮流方向的意义:正常运行方式下潮流分布和走向都是基本不变的,当发生故障时一般潮流方向会变。对继电保护和
17、安全自动装置的影响比较大,如果不及时进行监控,容易引起继电保护装置的误动和拒动以及电气设备异常运行,严重时会造成对系统稳定的破坏。3 3、电力系统中的电磁合环、电力系统中的电磁合环 电磁合环又称电磁环网、高低压合环:是指不同电压等级的电力网络,通过两端变压器磁回路连接而形成的环网。 同一电压等级的网络由于 没有磁的关系,不能称为 电磁环网,而叫电力环网。电磁合环的形成电磁合环的形成 造成电磁环网的原因主要有: 1、电网规划。 2、管理体制。 3、高一级电压等级出现未形成坚强网架。 4、习惯。具体表现有: 当系统中一个新的电压等级出现后的初期,电网在结构上不可能做到非常坚强(或能够完全取代老网络
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