山東建筑大學尹春inchunjie@126.com

電力工程

ELECTRICPOWERENGINEERING

（第1部分電力系統概述）

2023/2/3。主要參考書目1、教學方法：

教材自讀、課堂講解、課程實驗相結合。2、考評方法考勤（10%）

缺課嚴格按相關規定處理。平日作業（10%）

每次課后留作業，由課代表負責收集。章節測驗

每一大部分內容結束后舉行課堂測驗。課程實驗（10%）課程考試（70%）

教學方法與考評辦法3、課程說明

共48學時，3學分，考試課；課堂共40學時，共上14次課，每次3節；課程實驗8學時，開3-4個課程實驗，占用課余時間。教學方法與考評辦法2023/2/3主要內容前言概述電氣主接線（發電廠、變電站）電力設備（線路、變壓器、斷路器、刀閘、互感器）電力系統主接線形式電力負荷特性分析電力系統穩態分析（潮流、頻率、電壓）電力系統暫態分析（對稱故障、不對稱故障）電力系統自動化技術與裝備(檢測、控制、保護）直流輸電技術與裝備（選講）新能源發電技術與裝備（選講）1、電的發展歷程前言

前言

前言

前言2、電力系統的出現1882年美國紐約珍珠街電廠：直流；發電機-線路-電燈前言

前言前言3、我國電力工業的發展歷程及現狀

1882年在上海第一次裝機發電。

目前已發展成為世界最大的電力系統之一。“西電東送”工程促進電力系統跳躍式發展。

前言

前言

前言本段小結：

*電的產生

*電力系統的產生

*電力系統的發展前言*電力系統工作原理描述

第1章概述

1、電力系統基本構成

發電、變電、輸電、配電、用電五大環節。第1章概述*電力系統結構簡圖第1章概述1.1、發電電能不是自然存在的能源型式；在發電廠實現其它能源型式向電能的轉換；電能是一種潔凈的二次能源。火力發電水力發電核電風電、光電、其它截至2007年底，中國電力裝機容量達到7.13億千瓦：

火電：5.54億千瓦，占77.70%

水電：1.45億千瓦，占20.34%核電：885萬千瓦，占1.24%（11臺）風電：403萬千瓦，占0.57%

第1章概述預計到2020年全國需要的發電量為4.3萬億kWh，相應的裝機容量為9.5億kW左右。煤電為6億kW，占63%(電量3萬億kWh，占4.3萬億kWh的70%)；水電2億kW，占21.1%(電量為7000億kWh，占16%)；抽水蓄能電站2500萬kW，占2.6%；新能源發電裝機2.9億kW，約占總裝機的17%。核電裝機將達到8600萬kW，占5%風電裝機接近1.5億kW，太陽能發電裝機將達到2000萬kW，生物質能發電裝機將達到3000萬kW。第1章概述

第1章概述我國首座裝備4臺國產100萬千瓦超超臨界機組的浙江華能玉環電廠三峽水電站總裝機容量達1820萬kW,70萬kW機組26臺,

2009年全部投產年均發電量847億千瓦

第1章概述新疆達坂城2號風電場裝有157臺風機,總容量達8.28萬kW,

是中國最早開發和規模最大的風電場之一江蘇連云港田灣核電站2臺106萬千瓦的機組于2007年投入商業運行，俄羅斯設計。1.2、輸電

電能從發電廠產生后，經過升壓變壓器提升電壓，通過輸電網向用電區域傳送。有代表性的：

*特/超高壓交流輸電

1000KV、750KV、500KV、330KV、220KV

*直流輸電

800KV、660KV

典型特點：電壓高、距離遠、容量大。

*發展機遇：智能電網建設、西電東送工程近年我國特高壓交、直流輸電網的建設突飛猛進，特高壓技術研究與裝備制造水平也躍居世界前列。第1章概述1.3、變電

電能從發廠產生、經電壓抬升后通過輸電網完成遠距離傳輸，到達用電區域后，經變電站進行降壓。

典型的：500KV、330KV、220KV、110KV等。變電站廣泛分布、技術密集，是電力系統重要組成部分。

第1章概述1.4、配電

電能經變電站降壓后，繼續向用電端進行輸送。通常把電力系統中終端降壓變電站低壓側直接或再經二次降壓后向用戶直接供電的電力網絡稱為配電網，電壓等級一般在110KV及以下。

高壓配電網：110KV、66KV、35KV

中壓配電網：10KV、6KV、1KV

低壓配電網：660V、380V*配電網特點：深入負荷密度較大的區域（如城市、工業區、居民區）；單線路容量不大、距離較短；分布廣泛。第1章概述*常用的配電網型式：

放射型（輻射狀、樹狀）、環型、網格型第1章概述1.5、電力系統基本要求

*穩定性

實際運行的電力系統是各區域電網互聯、多類型電廠同步運行的一個大系統，穩定性必須首先保證。

*安全性

設備安全、人身安全。

*可靠性

必須連續、穩定地向用戶輸送電能。

*高效性

電能的產生及輸送、轉換過程必須保證較高的效率，降低各環節的能源損失。第1章概述1.6、電力系統調度管理體系

電力網是一個互聯互通的大系統，必須進行統一的調度管理。我國建立五級電網調度體系，以電網調度自動化系統為主要技術支撐手段，對整個電網實施一體化的調度管理。國調：

國調中心設立于國家電網公司。通過計算機數據通信與各大區調度中心相連接，協調確定各大區之間的聯絡線潮流和運行方式，監視、統計和分析全國電網的運行情況。

網調：

分設于國家電網公司下屬東北、華北、華中、華東、西北5大電網公司。按統一調度、分級管理原則，負責超高壓網的安全運行并按規定的發電計劃及監控原則進行管理，提高電能質量和經濟運行水平。第1章概述省調：

分設于各省、自治區、直轄市電網公司，按統一調度、分級管理原則，負責本省內電網的安全運行并按規定的發電計劃及監控原則進行管理，提高電能質量和經濟運行水平。地調：

分設于各地級市供電公司，采集當地電網的各種信息，進行安全檢測，進行有關站點開關的遠方操作，變壓器分接頭的調節，電力電容器的投切等。縣調：

分設于各縣級市供電局，為我國電網調度的最低級，主要監控10KV及以下農村電網的運行。第1章概述1.7、電力調度自動化系統*輸變電網數據采集與監控系統（SCADA）

現場數據的實時采集，采集各種部件（變壓器、線路等）的電壓、電流、功率等和各斷路器的分、合狀態，在此基礎上實現系統監視和控制。*輸變電網能源管理系統（EMS）

根據實時采集數據，進行各種模擬和計算，決定安全和經濟運行方式。配合各種高級軟件，實現狀態估計、潮流計算、經濟運行計算、靜態安全運行分析、動態安全運行分析。第1章概述

電力調度自動化系統示意圖第1章概述*本段小結電力系統基本構成電力系統基本要求電力調度體系及電力調度自動化系統第1章概述2、電力系統電氣接線圖與地理接線圖了解某一區域的電網結構，最主要有兩張圖。2.1電氣接線圖：從電氣上描述各部分和設備的連接關系。第1章概述第1章概述第1章概述2.2地理接線圖：從地理上描述各部分和設備的連接關系。第1章概述

第1章概述第1章概述3、主要電力設備類型

發、輸、變、配電一次及二次電力設備。3.1典型的一次設備

*發電設備：發電機*

饋出/聯絡線：電力電纜、架空線路、鐵塔等

*電力變壓器：在電網變電站中實現電壓升、降變換。

*高壓電力開關設備：戶內開關、戶外開關

*高壓電網檢測設備：電壓互感器、電流互感器

*補償設備：調相機、電力電容器、電抗器

*安防保護設備：避雷器、熔斷器3.2、二次設備

用以實現測量、控制、保護、計量、通訊的各種設備及相關配套設備（如直流供電設備、UPS設備等）。第1章概述

第1章概述

第1章概述

第1章概述4、電力系統基本參量及電壓等級選取4.1、基本參量第1章概述4.2、標準電壓等級及分類第1章概述2023/2/34.3、電壓分布及電壓等級選取第1章概述電力設備額定電壓選取依據：第1章概述電力設備額定電壓等級：第1章概述電壓等級選取原則：

*關于部分城市試點20KV的說明。第1章概述

第1章概述4.4、供電質量要求*電力工作，安全重于泰山：人身、電力系統、設備第1章概述5、標幺值計算方法5.1、有名值與標幺值*有名值：實際數字與明確的物理量綱相結合。如:電壓(V/KV)、電流(A/KA)、功率(W/KW/、VA/KVA、VAR/KVAR)、阻抗(歐姆)等。*有名值基本電路運算關系單相電路三相電路:U-線電壓、I-線(相)電流、S-三相功率、Z-阻抗

UP-相電壓、SP-單相功率！單相、三相電路中S、U、I、Z運算關系不同。第1章概述第1章概述*標幺值*標幺值運算關系定義：約束：標幺制運算關系：特點：單相、三相平衡電路關系式一致，簡化計算過程；物理意義不清晰；基準值選取不同，計算結果不同。5.2、基準值選取原則基本電氣量：

電壓UB、容量SB電流IB、阻抗ZB通常給定：基準電壓UB：額定電壓基準容量SB：100MVAIB、

ZB應滿足：注：四個基準值只有兩個自由量。

第1章概述5.3、典型設備標幺值換算基準值不同時，應進行折算。5.3.1、發電機標幺值換算一般性公式推導：A、根據SN、UN、X*N，計算XN；B、選定SB、UB，計算ZB;C、計算出X*B。第1章概述5.3.2、變壓器標幺值換算第1章概述5.3.3、電抗器標幺值換算第1章概述5.4、復雜網絡中標幺值折算整個網絡中基準值選取必須一致：

容量基準SB：100MVA;(1000MVA)

電壓基準UB：選定線路中某段為基準，一般選最高電壓。5.4.1、精確計算法：按基準電壓、容量進行精確計算

歸一法：將有名值歸算到統一電壓，在同一基準折算；

擴散法：由基本段的電壓及變壓器變比計算出各段的基

準電壓，各段以此為基準進行折算。第1章概述歸一法計算過程示例(P12)圖1-17所示系統中，選取統一基準電壓UB2,基準容量SB.采用歸一法按順序依次進行折算：發電機、T1、II線路、T2、電抗器、III線路第1章概述第1章概述第1章概述第1章概述

第1章概述注：公式難以記憶，應掌握一般性公式的推導方法。擴散法計算過程說明1、選定全系統最高電壓UB2為系統統一的基準電壓；2、根據T1變比K1=121/10.5,折算I側基準電壓UB1=UB2/K1;3、根據T2變比K2=110/6.6,折算III側基準電壓UB3=UB2/K2;4、全系統各段的容量基準統一選定為：SB1=SB2=SB3=100MVA.5、各段采用選定的電壓基準、容量基準分別進行折算。注：擴算法計算結果應與歸一法相同。

第1章概述5.4