电力系统课程课件

第一章

电力系统

主要内容

有关电力系统知识及发电厂和变电所的主接线教学难点电力系统运行特点及各种主接线的优缺点及其适用范围教学重点电力系统运行特点及各种主接线的优缺点及其适用范围概述电力系统中电源的构成各种形式的发电厂动力系统与电力系统电力系统运行的负荷电力系统运行的特点及要求电力系统的电压等级发电厂和变电所的电气主接线课外作业5/17/20231第一章电力系统5/17/20232

电是什么?

电力在生活中的广泛运用?电能的发.输.配.送是怎样完成的?5/17/20233什么是电力系统?什么是动力系统？5/17/202341－热力网；2－变压器；3－负荷；4一高压电动机；5－照明负荷；6－低压电动机5/17/20235包括发电厂的发电机、升压及降压变电所、电力线路及用电设备总称就是电力系统。

发电厂、变电所、电能用户之间用电力线路连接起来，发电厂与热能用户之间用热力管道联系起来，构成电能和热能的统一生产、输送、分配和使用的总体称为动力系统

5/17/20236重点动力系统＝电力系统+动力部分电力系统=电力网＋发电机＋用电设备5/17/20237一电力系统概述

电能是二次能源煤，石油，天然气水利电能其他能源5/17/20238电能生产原理一次能源热能势能电能5/17/20239火力发电厂凝汽式火力发电厂

单一生产电能的火电厂，效率低文本文本文本文本文本文本文本文本文本热电厂

即生产电能又能向用户提供热能，效率高5/17/202310我国常采用那种形式的火力发电厂?为什么?5/17/202311在凝汽式火力发电厂中，由于做过功的蒸汽(称为乏汽)中仍含有热量，被凝结成水时，这些热量基本上被循环水带出变成热损失，因而这种类型电厂效率不高，先进的电厂其效率也不过37％～40％，凝汽式火力发电厂生产过程见图1—1。热电厂效率较高，可达60％～70％，但是受热负荷等条件的限制，建热电厂的数量有限。提高凝汽式电厂效率的有效途径是尽量采用高温度、高压力的蒸汽参数和大容量的汽轮机一发电机组。5/17/2023125/17/202313水力发电厂

按集中落差方式不同，水电厂的开发方式分为堤坝式、引水式及混合式三类，以期望得到尽可能大的落差P=9．81ηQH式中P——发电容量，kW；Q——水流量，m3／s；H——水的落差，m；η——水轮机组的效率。5/17/202314堤坝式水电厂示意图5/17/202315引水式水电厂枢纽布置图5/17/202316在河流上游，当河床坡度较大时，宜于修建隧洞和渠道以获取最大落差，利用这种方式修建的水电厂称为引水式水电厂。引水式水电厂不建坝或只建低坝，该坝只起壅水作用，落差靠引水渠道或隧洞形成。根据河流特点也可建造兼有堤坝式和引水式两种特点的水电厂，称为混合式水电厂。5/17/202317水电厂生产电能的原理无论哪一类水电厂，均是通过压力水管把水引人水轮机的螺旋形蜗壳，推动水轮机转子旋转，带动发电机转动，把机械能变为电能。由上可见，水电厂的生产过程远比火力发电厂简单。5/17/202318其他发电厂核能电厂地热电厂潮汐电厂风力发电5/17/202319电力并网运行的优越性减少系统总备用容量的比重可采用高效率的大容量机组可充分利用水电厂的水能资源可减少负荷的峰值提高供电可靠率5/17/202320三三电力三系统三的负三荷用电三设备三从电三力系三统中三取用三的功三率(有功三与无三功)称为三负荷用负三荷曲三线表三示和三反应三一天三或者三一年三的用三电量三（折三线法三和阶三梯法)三类三负荷5/三4/三20三2321第Ⅰ类负三荷：三这类三用户三停电三将造三成人三身事三故、三设备三损坏三、产三品报三废、三生产三秩序三长期三不能三恢复三、市三政生三活混三乱等三。第Ⅱ类负三荷：三该类三负荷三供电三中断三将造三成用三户大三量减三产，三使人三民生三活受三到影三响。第Ⅲ类负三荷：三不属三于第Ⅰ、Ⅱ类的三负荷三，如三工厂三的附三属车三间，三小城三镇及三农村三公用三负荷三等。依据三这种三分类三，供三电部三门可三以采三用不三同的三技术三措施三，满三足各三类负三荷的三供电三可靠三性要三求5/三4/三20三2322所谓三负荷三曲线三就是三指在三某一三段时三间内三用电三负荷三大小三随时三间变三化的三曲线三图。5/三4/三20三2323负荷三曲线三的最三高点三和最三低点三分别三代表三日最三大负三荷和三日最三小负三荷，三是电三力系三统运三行中三必须三掌握三的重三要数三据。5/三4/三20三2324四三电力三系统三运行三特点三及要三求电能三的特三点：不能三储存三（发三输配三送同三时完三成）暂态三过程三非常三迅速电力三与国三家社三会关三系密三切5/三4/三20三2325对电力三系统三运行三要求保证三供电三可靠三性保证三电能三质量提高三电力三系统三运行三经济三性5/三4/三20三2326电力三系统三的电三压等三级额定三电压三：技术三经济三性能三指标三都将三发挥三得最三好时三的标三准电三压就三称为三额定三电压，同三时，电力三网应三有自三己的三额定三电压三，并三且规三定电三力网三的额三定电三压和三用电三设备三的额三定电三压相三一致三。我国三有自三己制三定的三一套三适合三我国三国情三的标三准电三压5/三4/三20三2327课外三作业发电三厂，三水电三厂生三产电三能的三原理三？电能三有几三大特三点？对电三力系三统的三要求三是什三么？动力三系统三及电三力系三统的三区别三是什三么？5/三4/三20三2328五三发三电厂三和变三电所三的主三接线对主三接线三的基三本要三求保证三供电三可靠三性主接三线应三简单三，明三了，三运行三灵活三，操三作方三便保证三维护三检修三基本三安全三，方三便满足三扩建三要求力求三一次三投资三及年三运行三费用三低5/三4/三20三2329单母三线接三线方三式优点简单三清晰三、设三备少三、投三资小三、操三作方三便、三易于三扩建三等缺点可靠三性和三灵活三性较三差，三当母三线或三母线三隔离三开关三检修三时，三必须三断开三它所三接的三全部三电源三，因三此所三有出三线也三须停三电；三此外三，当三线路三断路三器检三修期三间，三必须三停止三该回三路的三送电适用三范围三：6～22三0k三V系统三中只三有一三台发三电机三或一三台主三变压三器，三且出三线回三路又三不多三的中三、小三型发三电厂三或变三电所三，、三二类三它不三能满三足一三负荷三的要三求5/三4/三20三23305/三4/三20三2331单母三分段三式接三线方三式可靠三性较三单母三接线三式要三高分段三的数三目取三决于三电源三容量三的大三小以三及电三源进三线和三负荷三出线三的多三少，三一般三以2～3段为三宜。三此种三接线三既保三留了三单母三线的三优点三，又三在一三定程三度上三提高三了供三电可三靠性三，所三以广三泛应三用于三中、三小容三量发三电厂三的6～10三kV接线三和6～22三0k三V变电三所中。5/三4/三20三23325/三4/三20三2333带旁路三母线三的单三母线三接线三方式优点三：提三高了三供电三可靠三性，三便于三检修缺点三：投三资高三，配三电装三置复三杂广泛三地用三于出三线数三较多三的11三0k三V及以三上的三高压三配电三装置三中，三因为三这些三线路三电压三等级三高、三输送三功率三较大三、送三电距三离较三远、三停电三影响三较大三，同三时高三压断三路器三每台三检修三时间三也较三长。5/三4/三20三23345/三4/三20三2335双母三线接三线方三式运行三方式三灵活供电三可靠三性高扩建三方便双母三线有三许多三优点三，在三大中三型发三电厂三和变三电所三中广三为采三用，三并已三积累三了丰三富的三运行三经验三。但三这种三接线三使用三设备三较多三，投三资较三大，三配电三装置三较复三杂。5/三4/三20三23365/三4/三20三2337图1－17双母三线分三段接三线三图1－18双母三线带三旁路三母线三接线5/三4/三20三2338简要三介绍三其他三接线双母三线分三段接三线双母三线带三旁路三母线三接线一台三半断三路器三接线变压三器母三线组三接线无汇三流母三线接三线单元三接线三和桥三形，三角形三接线三等5/三4/三20三2339第二三章三电力三系统三短路三故障三分析主要三内容电力三系统三短路三故障三分析三和计三算以三及短三路电三流的三电动三力和三发热三分析学习三难点短路三故障三分析三计算学习三重点短路三故障三分析三计算三和短三路电三流的三电动三力电力三系统三短路三的一三般概三念短路三的种三类短路三的原三因短路三对设三备和三系统三的危三害短路三电流三的电三动力短路三电流三的发三热特三点和三发热三分析5/三4/三20三2340一三电力三系统三短路三故障三分析短路三的定三义及三种类短路三是相三与相三之间三通过三电弧三或其三它较三小阻三抗的三一种三非正三常连三接。三在中三性点三直接三接地三系统三中或三三相三四线三制系三统中三，还三指单三相或三多相三接地(或接三中性三线)。三相三系统三中短三路的三基本三类型三有：三三相三短路三、两三相短三路、三单相三接地三短路(单相三接地)和两三相接三地短三路5/三4/三20三2341（a)三相三短路三；(b三)两相三短路三；(c三)单相三接地三短路三；(d三)两相三接地三短路5/三4/三20三2342三相三短路三是对三称短三路，三因为三此时三三相三电流三和电三压仍三然是三对称三的(短路三回路三的三三相阻三抗相三等)，只三是电三流大三大增三加，三电压三大大三降低三而已三。上述三几种三基本三类型三的短三路，三除三三相短三路外三都是三不对三称短三路。三因为三这时三三相三处于三不同三情况三下，三每相三电路三中的三电流三和电三压的三数值三不相三等，三其电三流与三电压三夹角三也不三相等三。上三面所三说各三种短三路是三指同三时在三同一三地点三短路三。此三外．三在电三网中三还可三能在三不同三地点三同时三发生三短路三，如三两相三在不三同地三点发三生接三地短三路。三在电三机和三变压三器中三还可三能发三生一三相绕三组匝三间短三路等三。5/三4/三20三2343二三发三生短三路的三原因发生三短路三的主三要原三因是三电气三设备三载流三部分三的绝三缘被三破坏三。绝三缘损三坏多三是由三于未三及时三发现三和消三除的三设备三缺陷三，以三及设三计、三制造三、安三装和三运行三维护三不良三所致三。如三过电三压、三设备三直接三遭受三雷击三、绝三缘材三料老三化和三机械三损伤三等原三因就三常使三设备三绝缘三损坏三而造三成短三路。5/三4/三20三2344三三短路三对设三备和三系统三的危三害短路三对设三备的三危害三，概三括起三来一三是电三流的三热效三应使三设备三烧坏三，损三坏绝三缘；三二是三电动三力使三设备三变形三、毁三坏。三对系三统的三危害三是使三供电三受阻三，甚三至造三成系三统稳三定的三破坏三，使三之出三现非三故障三部分三的大三面积三停电三。短三路也三同时三引起三电网三的电三压降三低，三特别三是靠三近短三路点三处降三低得三更多三，结三果可三能导三致部三分或三全部三用户三的供三电中三断5/三4/三20三2345短路三时电三压下三降得三越大三，持三续时三间越三长，三对系三统稳三定运三行的三破坏三也越三严重三。为了三保证三电力三系统三中电三气设三备安三全可三靠地三运行三，减三轻一三旦发三生短三路时三的影三响，三除努三力设三法消三除可三能引三起短三路的三一切三原因三外，三还应三尽快三切除三短路三故障三部分三，使三系统三电压三在较三短的三时间三内恢三复到三正常三值。三为此三，可三采用三快速三动作三的继三电保三护装三置和三跳闸三时间三短的三断路三器。5/三4/三20三2346四三短路三分析三计算不对称三短路三的分三析计三算，三都是三用对三称分三量法三将不三对称三量分三解为三对称三系统三来计三算，三因此三三相三短路三的分三析计三算是三各种三短路三故障三分析三计算三的基三础，三所以三短路三故障三的分三析计三算一三般是三从三三相短三路故三障开三始。5/三4/三20三2347五三短路三电流三的电三动力三及发三热分三析在短三路时三，特三别是三当冲三击电三流通三过电三气设三备和三载流三导体三时，三电动三力可三能达三到很三大的三数值三，以三致损三坏电三器。三因此三，电三气设三备和三载流三导体三必须三具有三足够三的机三械强三度，三能承三受短三路时三电动三力的三作用三，即三应具三有足三够的三电动三稳定三性。5/三4/三20三2348当任三意截三面的三两根三平行三导体三中有三电流i1和i2流过三时，三导体三间的三相互三作用三力如三图2—三3所示三，可三用下三式计三算：式中i1和i2三——导体三中电三流瞬三时值三，kA；L—三—平行三导体三长度三，cm；a—三—导体三轴线三间距三离，cm；K—三—导体三形状三系数三；F—三—作用三力，N。5/三4/三20三2349六三短路三电流三的热三效应电器三和载三流导三体在三短路三电流三流过三时，三虽然三因继三电保三护动三作将三短路三切除三，流三过短三路电三流的三时间三很短三，但三因短三路电三流超三过正三常工三作电三流很三多倍三，温三度仍三会上三升很三高。三电器三和载三流导三体在三短路三电流三流过三时间三内温三度上三升的三最高三值，三应不三超过三短时三发热三的容三许温三度。三满足三此条三件，三则电三器和三载流三导体三是满三足热三稳定三的。5/三4/三20三2350图所三示为三电气三设备三流过三负荷三电流三及短三路电三流时三的温三度变三化曲三线。三设周三围媒三质温三度为θ0，在零三时刻三到t1时刻三内设三备未三投入三工作三，温三度是θ0。在t1时刻三到t2时刻三内设三备投三入工三作，三流过三负荷三电流I1，温度三上升三到岛θ1。时刻三发生三短路三，温三度上三升到θk，到t3时刻三短路三被切三除。t3时刻三以后三，假三如设三备退