电力系统概述(第二讲)

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1、第一章电力系统概述(IntroductiontoPowerSystems)（第二讲）（回顾）1问题1、电能是如何传输的？2、电力系统为何用功率作为变量?3、交流电路的功率和复功率如何引入?4、什么是电力系统负荷和负荷曲线?5、典型负荷曲线有哪些？有何用途？2§3电力网：电能输送和分配一、电力网有哪些主要设备？n除去发电机与负荷的子系统，本课程主要研究高压输电网，配电网看成负荷一部分。n主要设备：输电线路、变电站设备（变压器、开关设备、母线等）。超高压线路超高压架空施工现场电力电缆电力线路断路器电力深圳站（一种变电站变压器画面开关）3带有开关的接线图发电机变压器母线

2、到系统的开关其他部分输电线路负荷4二、电力网络是如何接线的？n对保证供电的可靠、优质和经济性至关重要。n接线图：两种类型u电气接线：电力设备间电气联接关系u地理接线：发电厂、变电所间相对地理位置及其联接路径n接线方式（与计算机网络类似），综合考虑：供电可靠、电压合格、运行灵活、操作安全、费用经济等因素。u开式u闭式5地理接线图发电厂变电站6开式接线（从一个方向得电能）(a)(b)(c)(d)(e)(f)放射式干线式链式7一般配电网运行时闭式接线环式（单电源）闭式（多电源）两端供电式输电网运行时8一些实际电力网英国电网北京电网巴黎电网东京电网纽约电网伦敦电网9三、电

3、力网为何要采用高电压？n远距离大容量输电的压降和损耗：u容量：S=U*Iu压降：∆V=I*Zu损耗：P=I2*RLn高电压→高稳定性（后续章节讨论）n由于绝缘问题，发电机电压一般10-30kV，通过变压器升压到110-750kV，高压线路远距离输电，通过变压器降压给负荷供电，大负荷直接从6-110kV上接收电能，民用负荷一般从110/220V单相电压上接收电能。10线路电压与输送容量、距离的关系电压等级(kV)输送容量输送距离(km)(MVA)7502000~2500500以上（跨大区）输电5001000~1500150~850（跨省）220100~500100~

4、300（跨地区）110(部分输电)10~5050~100（跨县市）高中压352~1020~50（县市内）配电100.2~26~20（市内）低压配电380/220V（楼内、农电）11四、为何要确定额定电压?n避免电压等级数量的无限制扩大，导致互联困难，必须标准化。n为取得最佳的技术经济性能，电力设备需要在额定电压下进行优化设计、制造和使用。n需要确定的额定电压：u线路（即：电网）u发电机u变压器(升压、降压)的一次/二次侧12五、如何确定额定电压?(电压分布分析)1.1UN1.05UN0.95U0.95UNN13如何确定额定电压?（原则）n线路（电网）额定电压=用电

5、设备额定电压n发电机额定电压=105%线路额定电压n升压变压器额定电压：u一次侧=线路额定电压=发电机额定电压(与发电机相联：105%）u二次侧额定电压=110%线路额定电压n降压变压器额定电压：u一次侧=线路额定电压u二次侧额定电压=110%（或105%）线路额定电压14如何确定额定电压?（算例）用电设备发电机变压器(kV)（线路、电网)(kV)(kV)一次二次66.36及6.36.3及6.61010.510及10.510.5及11353538.511011012122022024233033036350050055075075082515六、高压直流输电（HV

6、DC）简介变压器变压器三相交流三相交流直流电路＋整流逆变装置装置－送电端受电端直流输电示意图16直流输电的优点？n适用于大系统互联：两端交流系统无需同步运行，无需同频率，本身不存在稳定问题。n直流线路造价低：费用相同时，架空线输电容量DC:AC=3:2,电缆比例更高。n能量损耗小。n控制快速简便。17直流输电的缺点？n换流站造价高：AC与DC的等价距离，架空线大约500km，地下或海底电缆大约50km。n整流产生谐波，恶化电能质量，干扰通信系统，需要滤波。n当前技术水平下，HVDC故障次数较多。18中国HVDC工程实例葛上HVDC线葛洲坝南桥换流站换流站阀厅开关场

7、19§4交流电路的功率和复功率一、电力系统为何用功率？n发电/负荷均以功率和能量为单位，算钱n功率是电力系统中最重要的概念之一20二、单相功率i(t)+u(t)网络-t(u)=2Ucosωt)t(i=2Icos(ωt−ϕ)p(t)=u(t)⋅(ti)21电流的有功、无功分量I&U&∆Rφ)t(i=i)t(+i)t(RXI&XIi)t(=2Icosϕcosωt有功分量R0无功分量i)t(=2Isinϕcos(ωt−90)X22)t(u=2Ucosωt功率的有功分量iR)t(=2Icosϕcosωt∆)t(p=t(u)[i)t(+it()]=p)t(+p)t(RX

8、RX有功分