《电力系统》讲义..doc

《电 力 系 统 基 础》 授课讲稿 （少学时） 电气与新能源学院 输电工程系 课程简介 一、课程重要性 2003年8.14美加大停电； 北美历史上最严重的停电事故：30h，波及美8州和加拿大，受灾5千万人，每天直接损失近300亿美元； 停电引起纽约、渥太华等多个大型城市完全瘫痪，“感觉比9·11还可怕”。 2003年我国21个省拉闸限电； 2004年7月12日雅典奥运开幕前一月大停； 2005年8月18日印尼大停电，1亿多人受灾，国会大厦,一些议员因停电被困电梯； 2005年5月25日莫斯科大停电； 2005年9月26日海南电网由于台风袭击全面瓦解。 试想：没有电能你的生活会如何？ 二、课程内容 主要介绍电力系统的基本概念、数学模型、分析方法、控制和保护原理 主要内容： 1、电力系统概述 2、电力系统的接线 3、电力系统元件参数及等值电路 4、电力系统潮流计算 5、电力系统有功功率平衡与频率调整 6、电力系统无功功率平衡与电压调整 7、短路电流的计算与分析 8、电力系统的稳定性 第一章电力系统概述 人类为什么选择使用电能？ 显著优点： 洁净 ：环保 方便 : 输送、分配、使用 电 气 化 节能 : 能耗小，转换效率高 电力工业发展的历程: 1830年法拉第发明电磁感应定律，为未来电力工业发展奠定基础。 1875年第一台火力发电机组（直流发电机）在法国巴黎火车站，照明。 1879年美国旧金山实验电厂开始发电，这是世界上最早出售电力的电厂。 1882年美国爱迪生纽约珍珠街电力系统，6台直流发电机，110V，照明。 1884年变压器发明。为三相交流及大容量、远距离输电奠定基础。 1889年美国Oregon和Portland 建立长21公里的交流输电系统。 1891年德国世界上第一个三相交流输电系统，距离179英里、电压12000伏。 1897年电压为44000KV的输电线路在美国Utah 州建成。 电压等级不断升高，电网规模逐步增大，截至2002年：全球发电装机容量约为35亿千瓦，总发电量超过15亿千瓦时。 第一节 电力系统中电源的构成 1、按获得的方法能源可分为： 一次能源：自然界中现成存在，可直接取得和利用而又不改变其基本形态的能源。如：煤炭、石油、天然气、水能、风能等。 二次能源：由一次能源经加工转换成的另一种形态的能源产品。如电能、煤气、焦炭、汽油等，它们使用方便，易于利用，是高品质的能源。 2、发电厂是电力系统中的发电设备，是生产电能的核心，担负着把不同种类的一次能源转换成电能的任务。根据使用一次能源的不同发电厂可分为： 火力发电厂：燃烧煤、石油、天然气等发电，超过70%。 水力发电厂：利用水能发电，约20%。 核电厂：利用核能发电，不足10%。 新型发电厂：潮汐、地热、太阳能、风力、垃圾发电。 磁流体发电机、燃料电池等新型发电方式。 一、火力发电厂 工作原理 燃烧煤的热量被水蒸气吸收，产生的高温高压蒸气推动汽轮机的转动，并带动发电机转子转动发电。 火电厂的分类 按照燃料不同分为： 燃煤电厂：煤产总量的50%左右用于发电 燃烧石油和天然气电厂：欧美较多 按照用途不同分为： 凝汽式火电厂：单一生产电能，一般建在燃料基地(煤田)附近称为坑口电厂。 热电厂：既生产电能，又为用户提供热能，一般建在邻近热负荷的地区，容量不大。 火力发电厂— 凝汽式火电厂生产过程示意图 电厂效率 ☆凝汽式火电厂效率不高，先进的电厂效率也不过37%～40%。热电厂效率较高，可达60%～70%。 ☆提高凝汽式发电厂效率的有效途径是尽量采用高温度、高压力的蒸气参数和大容量的汽轮机—发电机组。 火电厂的特点 布局灵活，装机容量的大小可按需要决定 一次性建设投资少，仅为水电厂的一半 耗煤量大，生产成本比水力发电高出3-4倍 动力设备繁多，运行费用高 担负急剧升降负荷时，必须付出附加燃料消耗的代价 对空气和环境污染严重 二、水力发电厂 水电厂的工作原理 从河流较高处或水库内引水，利用水的压力或流速冲击水轮机旋转，将水能转变成机械能，然后由水轮机带动发电机旋转，将机械能转换成电能。（水能→机械能→电能） 水电厂的发电容量 水电厂的分类 按照集中落差方式不同、水电厂的开发方式分为： 堤坝式：用拦河筑坝方式建成水库以维持高水位。 坝后式：三门峡、刘家峡、隔河岩、三峡、二滩。 河床式：葛洲坝、西津电厂。 引水式：河床坡度大，修建隧洞渠道，以获取最大落差。小浪底水利枢纽工程。 混合式：堤坝式与引水式混合。 特殊类型水电厂 梯形水电厂：高坝洲、隔河岩和水布垭（清江）；二滩、锦