电力系统分析笔记
第一章 电力系统的基本概念
教学目的:
1. 了解电力系统基本概念及我国电力工业的发展现状 2. 熟悉电力系统运行的特点及基本要求
3. 明确电力系统分析这门课程的特点及学习方法 教学内容:
1. 电力系统的构成、结线方式、电压等级 2. 电力系统的基本特征
3. 电力系统运行的基本要求
4. 简要介绍我国电力系统的发展现状 5. 电力系统分析课程的内容及研究工具 一. 什么是电力系统
电力系统是一类能量系统,是电能的生产、输送及消费的整体。
一次能源:煤、天然气、太阳能、风能、石油、潮汐 二次能源:电能 电能生产:将一次能源转化为二次能源
课下思考:可持续发展和清洁能源的含义各是什么 提问:1、电能输送是交流输电还是直流输电? (1)交流输电提高电压等级,降低损耗 (2)交流发电机的容量可以做得很大
2、交流输电最基本的要求是什么?
(1)波形 (2)幅值(大小) (3)频率 (4)相位 1、电压等级(幅值大小)
(1)高电压等级的意义:P21第一段. a.截面积与损耗b.绝缘与投资 两方面取折衷:表1-6 额定电压等级 (2)解释为什么表中用电设备如发电机、变压器的额定电压不一致。图1-18 P23
①线路压降:始端到末端:10% ;因为用电设备允许的电压波动是±5% ,所以接在始端的设备,电压最高不会超过5%;接在末端的设备最低不会低于-5% ;
②发电机:在线路始端比线路额定电压高5%;3kv的线路发电机电压为3.15kv。 ③变压器:一次侧:相当于用电设备接在线路上,应与线路额定电压相同;
二次侧:相当于电源,比线路电压高5% 或10%
(3)一般来说:110kv以下的电压等级以3倍为级差:10kv 35kv 110kv
110kv以上的电压等级,则以两倍为级差:110kv 220kv 500kv (4)每一个电压等级都有其合理输送距离;图1-19 ;表1-7 2、结线方式: (1)无备用结线:(图1-16,P21)包括放射式、干线式、链式
优点:简单,经济,运行方便 缺点:供电可靠性差 (2)有备用结线:(图1-17,P21)包括环式、两端供电网络
优点:可靠性、电气质量高 缺点:不够经济 (3)变压器(电能质量传输不可或缺的环节)
基本功能:变换电压高低;因为功率是守恒的,因此改变了电流的大小。 变压器与发电机有中性点,因此就存在一个中性点接地方式。 ①中性点接地方式包括:直接接地,不接地
中性点不接地方式虽然单相接地电流不大,但非接地相电压却升高为相电压的3倍。直接接地方式供电可靠性低,一旦发生单相接地构成回路,电抗很小,短路电流很大,切除短路。 所以,电压等级较低的系统,即便相对地电压升高为3倍,对绝缘要求不是很高,因此采用中性点不接地方式以提高供电可靠性;电压等级较高的系统,对绝缘要求很高,因此一般采用中性点直接接地的方式。 在我国,110kv及以上电压等级,中性点直接接地;60kv及以下的电压等级,中性点不接地。 ②中性点经消弧线圈接地: a.如果不经消弧线圈接地,形成一个容性电流ia、ib、ic,网络越大,对地等效电容越大,容性电流就越大,容易导致接地点电流过大,电弧不能自行熄灭,并引起弧光接地过电压。 b.单相接地后,中性点电位升高了,所以电感上有电流流过。 假如没有电感补偿IL,流过短路点的电流是Ia,有了电感补偿,流过短路点的电流是(Ia-IL) c.欠补偿:IL
d.补偿方式与保护是紧密相关的。一般的情况见下表:
3--6kv网络 10kv网络 35—60kv网络
容性电流超过如下值时,中性点应装设消弧线圈
30A 20A 10A
从表中可以看到,电压等级越高,允许的容性电流越小。
3、总结:前面讲了电力系统的概念,那么我们总结一下电力系统的基本特征。
(1)重要性:电力系统与国民经济的紧密联系。1996年WSCC大停电,克林顿指示能源部调查;2003.8.14大停电,布什发表讲话;莫斯科大停电后,普金讲话;经济要发展,电力须先行。
(2)技术上的特点:①电能不能大量储存;②实时平衡:生产、输送、消费同时完成,不可分割;③电能生产、消费、输送速度快;④对电能质量要求很严格(电能质量:电压、频率、波形(正弦波,失真度小)) (3)电力系统运行的基本要求:
①保证可靠地持续供电;一级负荷、二级负荷、三级负荷;目前我国处于电力紧缺状态,因此有学者提出了DSM(Demand Side Management)需求侧管理,最典型也是最简单的需求侧管理:峰谷电价。 ②保证良好的电能质量;对电压:±5% ; 对频率:±0.02Hz ③保证系统运行的经济性:
a.煤耗低; b.经济调度,丰水期和枯水期;负荷的合理分配,使每台发电机在最佳运行点,避免频繁的起停机;未来可能还会有DSM; c.环保。电厂;输电线路(电磁辐射)。 二. 电力系统分析的主要内容
1、电力系统的稳态:电力系统正常的,相对静止的运行状态 (1)电力系统的基本知识 (2)元件特性和数学模型 (3)运行状况的分析和计算 (4)运行调节和优化
以上也是本门课的主要内容。
2、电力系统的暂态:从一种运行状态到另一种运行状态。 ①波过程:时间短,几个us;雷击波,操作过电压等; ②电磁暂态:发电机电压、电流的变化及磁场的变化; ③机电暂态:发电机大轴的转动。 三. 如何学习电力系统分析? 基础知识的专业应用 四. 我国电力工业的现状 1、发展速度快,日新月异; 2、特高压输电线路;
3、全国互联电力系统的形成; 4、交直流混合系统。
第二章 电力系统各元件的特性和数学模型
教学目的:
1、掌握发电机、变压器、输电线路及负荷的运行特性和数学模型; 2、了解各类模型的适用范围;树立正确的电力系统仿真观点; 3、了解建立电力系统模型的方法。 教学内容:
1、发电机组的运行特性和数学模型; 2、变压器的参数和数学模型; 3、电力线路的参数和数学模型; 4、负荷特性及数学模型; 5、建立电力网络的数学模型。
第一节 发电机的运行特性和数学模型
一. 1、隐极机:
d-q轴对称,Xd =Xq,Xd:直轴电抗; Xq:交轴电抗
*~
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何仰赞《电力系统分析》考研复习笔记
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