华电电力系统分析基础读书笔记第1章共20页Word文档格式.docx
《华电电力系统分析基础读书笔记第1章共20页Word文档格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《华电电力系统分析基础读书笔记第1章共20页Word文档格式.docx（23页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
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。
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
1988
1989
1990
1991
1992
1993
1994
1995
5451
5847
6213
6775
7542
8364
9278
10069
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
10750
11600
11670
12300
13250
14020
16542
19052
2004
2005
2006
2007
2008
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
装机容量/亿kW
0。
659
691
724
0.764
801
871
0.938
029
155
1.266
1.379
1.515
1.665
1.829
999
172
2.322
2.46
2.6
2.94
3.14
3.3
3.57
91
4.42
5。
17
6。
24
7。
41
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;
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：
1060MW（江苏田湾核电厂）
我国最大发电厂
最大火电厂：
北仑港电厂，5×
600MW
最大水电厂:
三峡电厂26×
700MW（二滩水电厂6×
550MW，溪洛渡水电站8×
700MW）
最大核电厂：
秦山（300+2×
600+2×
700MW）,（大亚湾2×
900MW，江苏田湾2×
1060MW，浙江三门、广东阳江2×
1000MW）
最大抽水蓄能电厂：
广东抽水蓄能电厂8×
300MW
机构改革初显成效：
2002年12月，中国电力工业新机构为适应市场发展应运而生，成立了两家电网公司、5家发电集团公司和4家辅业集团公司；
2003年2月，国家电力监管委员会宣告成立。
两家电网公司是国家电网公司、中国南方电网有限责任公司；
５家发电集团公司是中国华能集团公司、中国大唐集团公司、中国华电集团公司、中国国电集团公司和中国电力投资集团公司；
４家辅业集团公司是中国电力工程顾问集团公司、中国水电工程顾问集团公司、中国水利水电建设集团公司和中国葛洲坝集团公司。
缺电问题：
1970年以来出现缺电问题
1998年低用电水平下基本实现了电力的供需平衡
2001电力再度短缺
原因：
（1）电力工业跟不上国民经济的发展速度是造成缺电的重要原因；
（2）电网的瓶颈制约，网络输送能力不足，输配电“卡脖子”问题严重，制约了电力供应。
发电、输电、配电比例:
美国1：
0.43:
0.7
日本1:
47：
68
英国1:
45:
78
我国1：
21：
12
（3）发电机组出力不足（水电来水不足,火电电煤紧张）
（4）经济快速增长带动用电需求高涨
（5）居民用电被激活
（6）高耗能行业发展迅速
展望:
我国电力工业进入了新一轮的快速发展期
形成以大型清洁高效燃煤发电、大型水电、大型核电、多种形式的可再生能源发电和分布式电源构成的多元化发电结构。
形成以特/超高压交直流输电为骨干，区域电网互联,各级电压电网协调发展的坚强智能电网。
目前电网和智能电网的比较
目前电网
智能电网
通讯
没有或单向
双向
与用户交互
很少
很多
仪表型式
机电的
数字的
运行与管理
人工的设备校核
远方监控
功率的提供与支持
集中发电
集中和分布式发电并存
潮流控制
有限的
普遍的
可靠性
倾向于故障和电力中断
自适应保护和孤岛化
供电恢复
人工的
自愈的
网络拓扑
辐射状的
网状的
1.2电力系统运行特点及基本要求
一、特点
电能不能大量储存
2.暂态过程非常短促（30万KM/S）
与国民经济及日常生活关系密切
二、要求
1.安全、优质、经济、环保
2.安全:
保证可靠的供电措施
（1）电源与电网的建设（西电东送全国联网）
（2）SCADA－数据采集与监视控制系统（Supervisory
Control
And
Data
Acquisition）
（3）设备检修（计划检修→状态检修）
（4）人员素质
（5）负荷（一级二级三级）
一级负荷:
对这一级负荷中断供电,将造成人身事故，经济严重损失,人民生活发生混乱。
二级负荷：
对这一级负荷中断供电，将造成大量减产,人民生活受影响。
三级负荷：
所有不属于一、二级的负荷.
3.优质指标
电压:
≥35KV±
5%≤10KV±
7%（无功功率）
频率:
0.2（≥3000MW）~0.5Hz（≤3000MW）（有功功率）
谐波：
电力电子装置，非线性负荷
经济
煤耗率（水耗率）
EX：
一台600MW火电机组，年利用小时6000h，煤耗率320g/kW.h，煤价：
300元/吨.
Sol：
600000kW×
6000h＝36亿kW.h
需标煤：
36亿kW.h×
320g/kW。
h＝115。
2万吨标煤
燃料费：
115.2万吨×
300元/吨＝34560万元
1%节约：
燃料：
1.152万吨标煤
345.6万元
厂用电率
网损
环保
火电厂装机＞70％
煤炭燃烧造成的污染
限制污染物的排放量
1.3电力系统的接线方式和电压等级
一。
电力系统的接线方式
1、无备用
图1-5无备用接线方式
（a）放射式（b）干线式样（c）链式
优点：
简单、经济、运行方便
缺点：
供电可靠性差
适用范围：
二级负荷
2、有备用
图1-6有备用接线方式
（a）放射式样（b）干线式（c）链式（d）环式（e）两端供电网络
供电可靠性和电压质量高
不经济
电压等级较高或重要的负荷
二.电力系统的标准电压
1.电力系统的额定电压等级
最高电压：
正常运行时，系统中出现的电压最高值
2.电气设备的额定电压（发电机、变压器、线路、用电设备）
额定电压：
电气设备在此电压下长期工作,效率和寿命最好
考虑设备的绝缘性能确定的最高运行电压值
同一标称电压下，不同电气设备的额定电压是不同的
用电设备:
等于系统的额定电压
线路：
发电机：
规定比系统的额定电压高5％
变压器
一次侧：
相当于用电设备，其额定电压与系统相同；
与发电机直接相连时，则与发电机相同
二次侧：
相当于电源，其额定电压应比系统高5％，考虑变压器内部的电压损耗（5％）,实际应定为比线路高10％；
漏抗很小、与电动机直接相连时或电压特别高时，比线路高5％。
用线电压表示的抽头额定电压
（a）升压变压器（b）降压变压器
电力输送中电压与输送容量的关系
各级电压架空线路的输送能力
典型例题：
（1）确定各设备额定电压；
（2）若T1工作于+2.5％抽头，T2工作于主抽头,T3工作于-5％抽头,求个变压器变比。
三、三相电力系统中性点运行方式
发电机定子绕组Y联结的中性点：
（1）一种是不接地
（2）另一种是为了防护定子绕组过电压而采用经过避雷器接地。
避雷器内部有气隙，所以正常运行和不接地一样。
2.变压器Y接法线圈的中性点：
（1）不接地，10～35kV系统多属这类情况。
（2）消弧线圈接地，即经过一个线性电抗线圈接地,10～60kV系统有这种方式。
（3）直接接地，110kV及以上电压系统和380／220V三相四线低压系统都属这类情况.
1.中性点不接地系统
正常运行
分析：
（1）线电压与相电压关系；
（2）中性点电位;
（3）对地电容电流与相电压关系
分析:
（1）中性点对地电位；
（2）非接地相对地电位；
（3）对地电容电流
（3）对地电容电流分析
2.中性点经消弧线圈接地
中性点经消弧线圈接地的应用
3—6kV电力网（接地电流〉30A）
10kV电力网（接地电流〉20A）
35—60kV电力网（接地电流>
10A）
中性点直接接地系统
非故障相电压不变
缺点:
单相短路电流大
三相四线制系统
系统中一相接地的特点比较
经消弧线圈接地：
适当选择线圈感抗,接地点电流可减小到很小，且熄灭接地电流产生的电弧。
其他特点与不接地系统基本相同。
1.4电力系统的负荷和负荷曲线
一．电力系统的负荷
1、负荷:
系统中所有电力用户的用电设备所消耗的电功率总和。
也称电力系统的综合用电负荷。
是所有用户的负荷总加。
2、负荷分类（按负荷性质分类）:
工业、农业、交通运输业、商业、生活等。
3、电力系统的供电负荷：
综合用电负荷加上电力网的功率损耗。
4、电力系统的发电负荷：
供电负荷加上发电厂厂用电消耗的功率。
二．负荷曲线:
用曲线描述某一时间段内负荷随时间变化的规律
1.日负荷曲线:
制定发电计划的依据
一天的总耗电量日平均负荷
（a）钢铁工业负荷；
（b）食品工业负荷；
（c）农村加工负荷；
（d）市政生活负荷
年最大负荷曲线：
描述一年内每月（或每日）最大有功功率负荷变化的情况
3.年持续负荷曲线：
按一年中系统负荷的数值大小及其持续小时数顺序排列绘制而成。
全年耗电量
最大负荷利用小时数Tmax
为安装新机组、安排检修计划提供依据
各类用户的年最大负荷利用小时数
A=PmaxTmax
升级会员 