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
现代电力系统是由电力系统主体、信息通信系统和电网监测、控制系统组成的统一整体,是一个巨大而又复杂的系统
电力网:电力系统中输送与分配电能的部分
动力系统:动力部分与电力系统组成的整体
电能不能大量储存——目前通过储能改善
暂态过程非常短促
与国民经济及日常生活关系密切
八字方针:安全、优质、经济、环保
1、安全:保证可靠的供电
2、优质:保证电能质量合格
衡量电能质量的基本指标 :电压、频率、波形
3、经济:要有足够的经济性
考核电力系统运行经济性的指标:煤耗率和网损率
煤耗率(水耗率):生产一度电消耗的标准煤重
网损率:电网中损耗电能与供应电能的百分比
4、环保:坚持可持续发展和环境保护
发电过程中的固体、气体废料;核电的放射问题;输变电设备的电磁干扰问题。噪声问题等等
智能电网中:坚强可靠、经济高效、清洁环保、透明开放、友好互动
分为有备用和无备用接线
1、无备用接线:负荷从一个方向取得电源
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
(a)放射式 (b)干线式样 (c) 链式
2、有备用接线
(a)放射式样 (b) 干线式 (c) 链式
(d) 环式 (e) 两端供电网络
为什么电力系统规定如此多的电压等级?
根据 S = U I S=UI S=UI输送一定功率时
电压高,电流小,材料投资少,绝缘投资大;
电压低,电流大,绝缘投资少,材料投资大。所以,输送一定的功率有一个合适的电压。
但是一个系统中,电压等级也不能过多,应综合考虑
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
最高电压:考虑设备的绝缘性能确定的最高运行电压值
上表中用电设备、发电机、变压器额定电压不一致,原因:
1.负荷节点电压偏移要求±5%;
2.输电线路和变压器都有电压降
各设备额定电压选取规定如下:
用电设备:等于系统的额定电压
线路:等于系统的额定电压
发电机(电源):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(等于系统的额定电压);
与发电机直接相连时,则与发电机相同(比系统的额定电压高5%)二次侧:相当于电源,其额定电压应比系统高5%;
一般情况下,考虑变压器内部的电压损耗(5%),实际应定为比线路高10%;
只有当漏抗很小、与电动机直接相连时或电压特别高时,才考虑比线路高5%。
星形联结变压器或发电机的中性点,即电力系统中性点的运行方式,是一个十分复杂的问题:关系到绝缘水平、通信干扰、接地保护方式、电压等级、系统接线等
中性点运行方式主要分为:直接接地和不接地
直接接地系统供电可靠性低
可靠性差原因:
中性点接地系统当发生单相接地时,故障相由接地点通过大地形成单相的短路回路。单相短路回路电流值很大,可使继电保护装置动作,断路器断开,将故障部分切除,故供电可靠性差
中性点不接地系统又分为中性点不接地和中性点经消弧线圈接地
不接地系统供电可靠性高,但对绝缘水平的要求也高
正常运行时:
单相接地故障时:
不构成短路回路,接地电流不大,三相间线电压仍对称,不必切除接地相;
非故障相对地电压(相电压)升高为线电压( 3 \sqrt{3} 3倍相电压),对绝缘要求高;
中性点不接地系统,相对地的绝缘水平应根据线电压来设计
因此,在我国:
110kV及以上系统的中性点直接接地;60kV及以下的系统中性点不接地
中性点经消弧线圈接地
为什么要经过消弧线圈?
接地点通过的电流为容性电流,其大小为原来相对地电容电流的3倍。这种电容电流不易熄灭,可能在接地点引起“弧光接地”,周期性的熄灭和重新发生电弧。“弧光接地”的持续间歇电弧很危险,可能引起线路的谐振现象而产生过电压,损坏电气设备或发展成为相间短路
其实就是在中线上串联电抗器补偿电容电流,使得接地点电弧更容易自行熄灭,提高了供电可靠性
装设原则:
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)
补偿方式:
欠补( I L < I C I_L<I_C IL<IC)
过补( I L > I C I_L>I_C IL>IC),一般采用这种方式
全补( I L = I C I_L=I_C IL=IC),不允许,容易谐振
三种接地方式比较:
参量 | 中性点不接地 | 中性点直接接地 |
---|---|---|
电流 | 接地点的电容电流是正常运行时一相对地电容电流的3倍 | 故障相电流和流入故障点的电流很大 |
中性点电压 | 中性点电压升高为相电压 | 故障相和中性点电压为零 |
非故障相电压 | 非故障相对地电压升高为线电压 | 非故障相对地电压仍为相电压 |
线电压 | 三相之间的线电压保持与正常时相同 | 与故障相相关的线电压降低为相电压 |
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 |
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
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
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
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
用曲线描述某一时间段内负荷随时间变化的规律
曲线分类:
按负荷种类分为有功功率和无功功率曲线;
按时间分为日负荷曲线和年负荷曲线
1、 日负荷曲线:制定发电计划的依据
一天的总耗电量为(单位:h):
A d = ∫ 0 24 P d t A_d=\int^{24}_{0}Pdt Ad=∫024Pdt
日平均负荷为:
P d a v = A d 24 = 1 24 ∫ 0 24 P d t P_{dav}=\dfrac{A_d}{24}=\dfrac{1}{24}\int^{24}_{0}Pdt Pdav=24Ad=241∫024Pdt
定义:
负荷率:
k m = P a v P max k_m=\dfrac{P_{av}}{P_{\max}} km=PmaxPav
最小负荷系数:
α = P min P max \alpha=\dfrac{P_{\min}}{P_{\max}} α=PmaxPmin
2、年最大负荷曲线:为安装新机组、安排检修计 划提供依据
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:
A = ∫ 0 8760 P d t A=\int^{8760}_{0}Pdt A=∫08760Pdt
最大负荷利用小时数:
T max = A P max = 1 P max ∫ 0 8760 P d t T_{\max}=\dfrac{A}{P_{\max}}=\dfrac{1}{P_{\max}}\int^{8760}_{0}Pdt Tmax=PmaxA=Pmax1∫08760Pdt
T max T_{\max} Tmax的含义是什么:
当用户始终保持最大负荷 P max P_{\max} Pmax运行时,经过 T max T_{\max} Tmax小时后所消耗的电能恰好等于其全年的实际总耗电量,最大负荷利用小时数,较大时对电网有利。
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