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1、遵守规则，关爱生命上课请关闭手机,电气工程基础II华中科技大学电力工程系罗 毅,教学目的,建立电力系统整体概念； 掌握电力系统“发电-输电-配电-用电”各个环节的构成和工作原理； 通过本课程的学习，具备基本的电力工业背景知识，为后续专业课的学习奠定基础，也为学生从事电力系统相关行业的工作打下必要的基础。,课程衔接,先修课程：电路理论，电机学 主要后续课程：电力系统分析、继电保护、电力系统自动化、高电压技术,第一章 主要内容,掌握与电力系统相关的若干基本概念，包括电力系统、电力网、动力系统、变电站等； 理解电力系统的特点； 理解对电力系统提出的要求； 掌握电力系统的三个电能质量指标，包括国家标准
2、规定的允许变化范围； 掌握电力系统的额定电压等级及规定，了解电力系统电压等级与输电距离之间的关系； 了解电力系统发展历史、现状和前景。,电力发展简史,电力发展简史,电力发展简史,当时直流输电装置和运行方式复杂、造价高、可靠性差，很快被竞争的三相交流取代,电力发展简史,电力发展简史,电力发展简史,输电技术的发展就是增大输电功率、输电距离，减少损失，因此关键是提高电压,电力发展简史,中国高压交流输电发展,高压直流输电简史,中国高压直流输电简史,进一步阅读：电力发展史,黄晞. 中国近现代电力技术发展史. 山东教育出版社. 2006 Jill Jonnes(美). 光电帝国. 中信出版社. 2006
3、W. C. Dampier(英). 科学史及其与哲学和宗教的关系. 广西师范大学出版社，2009,单线图,单线图：采用一根线表示对称三相,电力系统的形成与发展,S,S,S,S,电力系统基本概念,电力网：由变电所和不同电压等级输电线路组成的网络。 电力系统：由发电机、变压器、输电线路以及用电设备（或发电厂、变电所、输配电线路以及用户），按照一定的规律连接而组成的统一整体。 发电厂：生成电能 变电所：变换和分配电能 输配电线路：输送电能 用户：消费电能 动力系统：在电力系统的基础上，把发电厂的动力部分（例如火力发电厂的锅炉、汽轮机和水力发电厂的水库、水轮机以及核动力发电厂的反应堆等）包含在内的系统
4、。,电力系统基本概念,电力系统基本概念,电力系统基本概念,电力网：按电压等级的高低、供电范围的大小的分类 地方电力网：电压等级在35kV及以下，供电半径在2050km以内 区域电力网：电压等级在35kV以上（一般为110kV220kV），供电半径超过50km，联系较多发电厂的网络 超高压远距离输电网：电压等级为330kV500kV的网络，其主要任务是把远处发电厂生产的电能输送到负荷中心，同时还联系若干区域电力网形成跨省、跨地区的大型电力系统,电力系统基本概念,变电站（变电所）： 枢纽变电站、中间变电站、地区变电站、终端电站站 升压变电站、降压变电站 1000kV变电站、500kV变电站、220
5、kV变电站、 110kV变电站、 35kV变电站、 10kV变电站,为什么要联成大电网？,提高供电可靠性； 减少装机容量； 减少备用容量； 合理利用能源，发挥水电作用； 采用大容量发电机组； 提高运行经济性；,电力系统基本概念,电力系统的特点,1、电能不能大量存储 电能的生产、变换、输送、分配和使用是同时进行的。 P发 P用P 频率f Q发 Q用Q 电压V,原动机驱动转矩 负荷制动转矩,发电机转轴,电力系统的特点,电力系统的负荷时刻处于变化之中，电力系统的参数也处于变化之中，因此，功率平衡关系式是动态平衡关系式。 P发 P用P 频率f Q发 Q用Q 电压V 保证功率平衡是最根本的任务。,电力系
6、统的稳态与暂态的基本概念,电力系统稳态：在电力系统运行的某一段时间内，如果运行参数只在某一恒定的平均值附近发生微小的变化，称这种运行状态为稳态 稳态包括正常稳态、故障稳态和故障后稳态 电力系统暂态：电力系统从一种运行状态到另一种运行状态的过渡过程,电力系统的特点,2、电力系统过渡过程十分短暂 控制操作自动化程度高。 必须借助自动装置对电力系统进行控制： 继电保护装置、远动装置 减载装置、同期装置、励磁装置、,电力系统的特点,3、电能生产与国民经济各部门和人民生活有着极为密切的关系 对社会政治经济影响巨大 负荷分类： 一类负荷 二类负荷 三类负荷,电力系统的特点,4、电力系统的地区性特点较强 发
7、展各具特色。 电力系统的规划设计、运行等不能盲目搬用其它系统的经验,对电力系统的要求,1、保证供电可靠 （有） 2、保证良好的电能质量 （好） 3、提高电力系统运行经济性 （费用低） Exa：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：年发电量：600000kW6000h36亿kW.h 需标煤：36亿kW.h320g/kW.h115.2万吨标煤 燃料费：115.2万吨300元/吨34560万元 1%节约：燃料：1.152万吨标煤 燃料费：345.6万元,电能的质量指标,电能的质量指标主要包括：电压、频率、波形 电压： 必要性：,图1-3
8、 照明负荷（白炽灯）的电压特性 图1-4 异步电动机的电压特性 （图中的100%表示额定值） （图中的100%表示额定值）,电能的质量指标,电压质量标准：,电能的质量指标,频率： 额定频率：50Hz（国外：50 或 60Hz） 频率偏差：0.2Hz（3000MW系统） 0.5Hz（3000MW系统） 国外：(0.10.2)Hz 或 0.5Hz 电钟时偏：30s（3000MW系统） 1min（3000MW系统） 波形： 质量标准：正弦波电压和电流 谐波的危害与抑制,进一步阅读资料,GB/T 1980-1966 标准频率 GB 12325-1990 电能质量 供电电压允许偏差 GB 12326-2
9、000 电能质量 电压波动和闪变 GB/T 14549-1993 电能质量 公用电网谐波 GB/T 15543-1995 电能质量 三相电压允许不平衡度 GB/T 15945-1995 电能质量 电力系统频率允许偏差,电力系统的电压等级,包括电力系统的额定电压和最高电压以及电气设备的额定电压和最高电压。 电力系统的额定电压：由国家根据技术经济条件规定的电压等级标准，又称电力网的额定电压或线路的额定电压。 电力系统的最高电压：电力系统正常运行时，在任何时间系统中任何一点上所出现的电压最高值。 电气设备的额定电压：电气设备制造厂根据所规定的电气设备工作条件而确定的电压。 电气设备的最高电压：考虑到
10、设备的绝缘性能和与最高电压有关的其它性能（如变压器的激磁电流及电容器的损耗等）所确定的允许最高运行电压，其数值等于所在电力系统的最高电压值。,电力系统额定电压,1. 低于3kV系统的额定电压 低于3kV交流三相/单相电力系统额定电压和电气设备额定电压,注：受电设备的额定电压电力系统的额定电压。 直流系统的额定电压： 100V以下的额定电压，受电设备与供电设备相同。 对受电设备为110V、220V和440V的直流系统，供电设备的额定电压分别为115V、230V和460V。,电力系统额定电压,2. 3kV及以上系统的额定电压,用电设备的额定电压 系统的额定电压Ue 发电机的额定电压 105% Ue
11、 变压器一次绕组 相当 于用电设备 Ue 变压器二次绕组 相当 于发电设备110% Ue 特例1： 变压器一次绕组105% Ue 特例2： 变压器二次绕组105% Ue,电力系统额定电压,进一步阅读资料,GB 156-1993 标准电压 GB/T 762-1996 标准电流,电压等级的选择,I （U1U2）/Z 传输功率S、电压等级U、输电距离l之间的关系 SConst， l U2 lConst， S U2,输电电压的确定,1、斯蒂尔（A. Still）公式 不适合输电距离极小和长距离的情况 2、固有负荷法或SIL(Surge Impedance Loading) Z为波阻抗，适合400km以上的长距离输电,
