华电电力系统分析基础读书笔记第1章共20页.docx
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华电电力系统分析基础读书笔记第1章共20页
华电电力系统分析基础读书笔记
2013-02-23
电力系统分析基础PowerSystemAnalysisBasis
(一)
课程介绍
1.传统的课程划分
(1)电力系统稳态分析—正常的、相对静止的运行状态
1)电力系统的基本知识和等值网络;
2)电力系统正常运行状况的分析和计算
3)电力系统有功功率—频率、无功功率—电压的控制与调整
(2)电力系统暂态分析—从一种运行状态向另一种运行状态的过渡过程
1)波过程—操作或雷击时的过电压(过程最短)。
高电压技术
2)电磁暂态过程—与短路及励磁有关(过程较短)。
涉及电压、电流:
短路计算、对称分量法及序网概念、不对称故障的分析与计算
3)机电暂态过程—与动力系统有关(过程较长)
涉及功率、功角—导致系统振荡、稳定性破坏、异步运行:
静稳、暂稳
2.电力系统分析基础------改革后的电力系的平台课程
主要学习电力系统稳态和短路分析知识
(1)电力系统的基本概念—发、输、变、配。
(8学时)
(2)电力网元件参数及等值电路—物理元件的数学模型(8学时)
(3)简单电力网稳态分析与计算—功率流动、手工潮流计算(8学时)
(4)电力系统潮流的计算机算法—潮流计算的基本原理、数学模型、求解方法和计算程序框图。
(8学时)
(5)有功最优分配及频率控制—如何保证低损耗、高回收。
(6学时)
(6)无功功率及电压调整—如何使无功合理分布使功率损耗最小。
(6学时)
(7)短路电流分析与计算—三相短路及不对称故障计算。
(20学时)
3.教材
(1)电力系统稳态分析(第三版)东南大学,陈珩,水利电力出版社
(2)电力系统暂态分析(第三版)西安交通大学,李光琦,水利电力出版社
(3)电力系统分析复习指导与习题精解杨淑英中国电力出版社
4.如何学习这门课程
(1)先修课程:
电路,电机学
(2)听课为主,自学为辅
(3)看书2~3遍
(4)及时、独立的完成作业
(5)理解基本概念,不要死记硬背
(6)多翻阅电网技术、电力系统自动化等期刊,了解新概念,专业领域的成果和分析。
第一章电力系统的基本概念
1、电力系统的概念和组成
2、对电力系统运行的基本要求
3、电力系统的电压等级
4、电力系统的接线方式和中性点接地
5、电力系统的负荷
§1.1电力系统的基本概念
一、基本概念
1.电力系统的组成
(1)电力系统:
生产、输送、分配与消费电能的系统。
包括:
发电机、电力网和用电设备组成。
(2)电力网:
电力系统中输送与分配电能的部分。
(3)动力系统:
动力部分与电力系统组成的整体。
2.几个基本参量
(1)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,以千瓦(KW)、兆瓦(MW)、吉瓦(GW)为单位计。
(2)年发电量——指该系统中所有发电机组全年实际发出电能的总和,以千瓦时(kWh)、兆瓦时(MWh)、吉瓦时(GWh)为单位计。
(3)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,以千瓦(kW)、兆瓦(MW)、吉瓦(GW)为单位计。
(4)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。
(5)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。
(6)地理接线图——主要显示系统中发电厂、变电所的地理位置,电力线路的路径,以及它们相互间的联结。
(7)电气接线图——主要显示系统中发电机、变压器、母线、断路器、电力线路等主要电机、电器、线路之间的电气接线。
(8)从调度、管理、控制的角度看
二、电力工业的发展史
1、高压输电的出现与电压等级的提高
1831年,法拉第发现电磁感应定律,为发电机的发明打下了基础
1882年,爱迪生小型电力系统(pearlstreetpowerstation),6台直流发电机,16km,59个用户,电压:
直流110V。
1885年,制成变压器,为实现交流输电奠定了基础
1890年,英国从Deptford到伦敦11km的10kV线路(第一条高压交流电力线路)
1891年,德国从Lauffen到法兰克福170km的15kV线路(第一条三相交流输电线路)
远距离大容量输电是提高输电电压的动力。
2、特高压(1000kV及以上)输电的出现与展望
习惯上,110~220kV为高压,330~750kV为超高压,1000kV及以上为特高压。
20世纪60年代国际上开始特高压输电的研究
1985年苏联1228km的1150kV,但至今运行于500kV
20世纪90年代日本426km的1000kV,但至今运行于500kV
目前国际上实际投运的最高电压等级750kV(加、美、俄、巴西、南非等国)
我国西北电网750kV(青海官亭—甘肃兰州),2005年投运
2009年我国首条1000kV(山西长治晋东南变电站-南阳-湖北荆门变电站)投运,645km,实现华北和华中电网互连
3、直流输电线路、高自然功率的紧凑型线路以及灵活交流输电(FACTS)等多种多样输电新技术的研究也取得很大进展,有的已进入工程实践。
高自然功率的紧凑型输电线路(俄罗斯、巴西),我国500kV紧凑型输电线路北京昌平到房山。
灵活输电又称柔性输电可以很灵活的调节电网功率,国外已有较广泛应用。
三、我国电力工业和电力系统的发展史
1、基本发展史
1882年,英国人成立上海光电公司,中国第一个发电厂,一台12kW直流发电机
1911年,杨树浦发电厂动工,1913年开始发电,到1924年,共有12台发电机,装机121MW。
1954年,中国自行设计施工的第一条220kV输电线路(369km)建成,从丰满水电站输送电能到虎石台变电所。
这是中国输电线路建设史上的一个里程碑。
1972年,第一条330kV超高压输电线路建成,从刘家峡水电站至汉中,全长534公里。
随后330kV线路延伸到陕甘宁青4个省区,形成西北跨省联合电网。
1981年,第一条500千伏超高压输电线路投入运行,从河南平顶山姚孟火电厂到湖北武昌凤凰山变电所,使中国成为世界上第8个拥有500千伏超高压输电的国家。
1989年,中国第一条±500千伏直流输电线路(葛洲坝-上海,1080公里)建成投入运行,实现华中电力系统与华东电力系统互联,形成中国第一个跨大区的联合电力系统。
2005年9月,西北电网建成750kV青海官亭-甘肃兰州线超高压输变电工程(140.7km),中国输电技术提高到了一个新的水平.
2008年12月30日,我国首条1000kV(山西长治晋东南变电站-南阳-湖北荆门变电站)投运,645km,实现华北和华中电网互连。
±800kV特高压直流输电线路(向家坝—上海)正在建设中。
2、中国电力工业的现状
年发电量:
1980年以来,平均年增长率9%,现为世界第二位。
表41980年以来中国年发电量
年份
1980
1981
1982
1983
1984
1985
1986
1987
发电量/亿kW·h
3006
3093
3277
3514
3700
4107
4496
4973
年份
1988
1989
1990
1991
1992
1993
1994
1995
发电量/亿kW·h
5451
5847
6213
6775
7542
8364
9278
10069
年份
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
发电量/亿kW·h
10750
11600
11670
12300
13250
14020
16542
19052
年份
2004
2005
2006
2007
2008
发电量/亿kW·h
21943
24975
28344
32559
34669
装机容量:
现居世界第二位。
表51980年以来中国发电设备装机容量
年份
1980
1981
1982
1983
1984
1985
1986
1987
装机容量/亿kW
0.659
0.691
0.724
0.764
0.801
0.871
0.938
1.029
年份
1988
1989
1990
1991
1992
1993
1994
1995
装机容量/亿kW
1.155
1.266
1.379
1.515
1.665
1.829
1.999
2.172
年份
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
装机容量/亿kW
2.322
2.46
2.6
2.94
3.14
3.3
3.57
3.91
年份
2004
2005
2006
2007
2008
装机容量/亿kW
4.42
5.17
6.24
7.41
7.92
电压等级、输电线路长度和变电容量:
电压等级
除西北地区以外
交流:
1000kV,500kV,220kV,110kV,35kV,10kV
直流:
±500kV
西北地区:
750kV,330kV,220kV,110kV,35kV,10kV
截至2009年7月,220kV及以上输电线路长度达到37.5万公里,跃居世界第一位。
2008年,220kV及以上变电容量13.9亿kVA。
电网规模不断壮大:
我国现有发电装机容量在2000MW以上的电力网11个,其中东北、华北、华东、华中区域电网装机容量均超过30000MW,华东、华中电网甚至超过40000MW,西北电网的装机容量也达到20000MW。
2010年前后,建成以三峡电网为中心连接华中、华东、川渝的中部电网;华北、东北、西北三个电网互联形成的北部电网;以及云、贵、广西、广东4省区的南部联合电网。
同时,加快北、中、南三大电网之间实现局部互联:
华北-华中加强联网、华中-西北联网、川渝-西北联网、华东-华北联网、川黔联网等跨区电网工程建设,实现西电东送、南北互供,初步形成全国统一的联合电网的格局,实现全国范围内的资源优化配置,满足国民经济发展和全面建设小康社会的要求。
2020年前后,随着长江和黄河上游以及澜沧江、红水河上一系列大型水电站的开发,西部和北部大型火电厂和沿海核电站的建设,以及一大批长距离、大容量输电工程的实施,电网结构进一步加强,真正形成全国统一的联合电网。
在全国统一电网中充分实现西部水电东送,北部火电南送的能源优化配置。
此外,北与俄罗斯、南与泰国之间也可能实现周边电网互联和能源优势互补。
西电东送三大通道:
南部通道:
将贵州乌江、云南澜沧江和桂、滇、黔三省区交界的南盘江、北盘江、红水河水电站,以及云南和贵州坑口火火电厂开发出来送往广东。
中部通道:
将金沙江干支流(雅砻江、大渡河)水电站开发出来送往华东地区。
北部通道:
将黄河上游水电站和山西、蒙西地区坑口火电厂开发出来送往京津唐地区。
电力系统为什么要互联并网运行呢?
1.采用高效率大容量机组—减少备用容量;
2.合理利用动力资源—水、火电互补;
3.提高供电可靠性—系统越大,抗干扰能力越强;
4.提高运行的经济性—装高效率大容量机组、合理利用动力资源、合理分配负荷、削峰填谷。
我国最大单机容量
最大火电机组:
1000MW(浙江华能玉环电厂,上海外高桥第二发电厂900MW)
最大水电机组:
700MW(三峡电厂)(葛洲坝水电厂320MW)
最大核电机组:
10
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