电气(电力系统概述).docVIP

第二章 电力系统概述 第一节 现代电力网概述 现代电网己进入超高压、长距离、大容量、高度自动化的时代，今后将会继续沿着这个方向迅速发展。随着电力工业建设规模的扩大，坑口火电厂和大型水电厂的建设，必然会打破历史形成的地方电力系统的疆域，逐渐连成大区域或跨区域的现代电网。也只有依靠现代电网才能把诸如水力、煤炭、石油、天然气、核能等一次能源转化为电能，并把它们有效地联系在一起，通过长距离输送，进行分配，互相支援，彼此配合，取得最大的经济效益。 影响现代电网供电能力、可靠性和经济性的重要参数是电压和电流。电力网的输送容量直接受着电压损耗、功率及能量损耗、导线发热、系统稳定等情况的制约。当电能输送容量一定时，电压越高，电流越小，损耗越小，发热越小，稳定性越好，所以，提高电压是提高电力网输送容量的有效措施。但是，电压越高，电气设备的投资越大，碰到的需要解决的技术问题越复杂。因此，确定一个合理的电压等级，必须进行全面的技术、经济论证。我国目前跨省电网的主要供电半径一般不超过1000km，供电功率在200万kW左右，已经形成主要骨架的500kV高压交流输电已可满足要求。经初步计算分析认为，容量200万kW，距离近1000km时，500kV的经济性、稳定性都较好。随着三峡水电站的建设，几个跨省电网实行互联，随着水力资源的大力开发，大量水电长距离输送，以及大型火电基地、风电厂的建设，将需要更高的高压输电，如750kV、1100～1200kV高压交流，或±500、±750kV高压直流或高压交直流联合使用等。 现代电网的另一个发展趋势是大机组不断增多。为了降低火电厂的投资，减少运行费用，提高经济效益，首先是增加单机容量。一般而言，设备投资增长速度比设备容量慢，例如火电设备从5万kW增加到20万kW，增长了3倍，而设备投资仅增加了1～2倍。这是由于设备制造黑色和有色金属消耗量随单机容量增加而减少，同时，凝汽式发电机组的单机容量从100MW增加到1000MW，煤耗则从364g/kW·h降到324g/kW·h，具有明显的经济效益。 现代电网的第三个发展趋势是自动化程度越来越高。电网调度自动化系统是近30年发展起来的。当前已形成包括数据采集和控制（SCADA）、发电自动控制（AGC）、经济调度运行（EDC）、电网静态安全分析（SA）以及调度员培训模拟（DTS）在内的能量管理系统（EMS）。这个系统的范围和功能还在不断发展。为了进一步提高现代电网的稳定性，己经使用了低频减载、振荡切机、振荡解列、远方切机或切负荷、电气制动、汽机汽门快关、系统稳定器等装置。世界各国的电力系统专家正在进一步研制、开发实现在线稳定监视的决策控制系统，不久即可实现全系统实时闭环稳定控制。 第二节 电力系统的基本概念 一、电力系统与电力网 发电厂将一次能源转变成电能，这些电能需要通过一定方式输送给电力用户。在由发电厂向用户供电过程中，为了提高其可靠性和经济性，广泛通过升、降压变电站，输电线路将多个发电厂用电力网连接起来并联工作，并向用户供电。这种由发电厂、升压和降压变电站、送电线路以及用电设备有机连接起来的整体，称为电力系统。 电力系统加上发电机的原动机（如汽轮机、水轮机）、原动机的力能部分（如热力锅炉、水库、原子能电站的反应堆）、供热和用热设备，则称为动力系统。 在电力系统中，由升压和降压变电站和各种不同电压等级的送电线路连接在一起的部分称为电力网。 二、电力生产的特点 电能的生产与其它工业生产有着显然不同的特点。 电能不能大量储存 电力系统中发电站负荷的多少，决定于用户的需要，电能的生产和消费时时刻刻都是保持平衡的。电能的生产、分配和消费过程的同时性，使电力系统的各个环节形成了一个紧密的有机联系的整体，其中任一台发、供、用电设备发生故障，都将影响电能的生产和供应。 电力系统的电磁变化过程非常迅速 电力系统中，电磁波的变化过程只有千分之几秒，甚至百万分之几秒，而短路过程、发电机运行稳定性的丧失则在十分之几秒或几秒内即可形成。为了防止某些短暂的过渡过程对系统运行和电气设备造成危害，要求能进行非常迅速和灵敏的调整及切换操作，这些调整和切换，靠手动操作不能获得满意的效果，甚至是不可能的，因此必须采用各种自动装置。 电力工业和国民经济各部门之间有着极其密切的关系 电能供应不足或中断，将直接影响国民经济各个部门的生产，也将影响人们的正常生活，因此要求电力工业必须保证安全生产和成为国民经济中的先行工业，必须有足够的负荷后备容量，以满足日益增长的负荷需要。 三、电力系统的运行要求 为了保证为用户提供电能，电力系统的运行必须满足下列基本要求： 保证对用户供电的可靠性 在任何情况下都应该尽可能的保证电力系统运行的可靠性。系统运行可靠性的破坏，将引起系统设备损坏或供电中断，以致造成国民经济各部门