电力系统的运行技术课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,欢迎大家！,欢迎大家！,火电机组培训,电气设备及运行,讲稿,火电机组培训 电气设备及运行讲稿,前言,一、教学内容和学时分配,第一章 电力系统运行技术,8,学时,第二章 汽轮发电机运行技术,7,学时,第三章 电力变压器运行技术,5,学时,第四章 厂用电动机运行技术,5,学时,第五章 高压配电设备,5,学时,第六章 电气主接线和厂用电,5,学时,第七章 发电厂的继电保护,10,学时,第八章 发电厂的电气控制和信号,5,学时,电气,总复习和考试,5,学时,前言一、教学内容和学时分配,二、对听课学习要求,1.,按时认真听课，适当做一些笔记，课后看每章的复习题；,2.,电气内容抽象、起点高、涉及面广，需要在理解的基础上逐步提高水平；,3.,讲课中或工作中遇到的电气问题，可利用课间或写纸条与我及时沟通；,4.,授课内容尽可能少讲设计计算，多讲电气设备结构、原理、运行维护等内容；,5.,通过学习唤醒复习基础知识，澄清电气概念，提高运行维护水平。,二、对听课学习要求1. 按时认真听课，适当做一些笔记，课后看,三、,电气设备及运行,试卷题型,1,、判断题,：,10,小题,2,分,= 20,分,2,、选择题,：,10,小题,2,分,= 20,分,3,、填空题,：,10,小题,2,分,= 20,分,4,、问答题,：,5,小题,4,分,= 20,分,5,、绘图题,4,小题,5,分,= 20,分,闭卷考试，注意审题，答题不分先后，写上题号直接答。,三、电气设备及运行试卷题型1、判断题：10小题2分 =,火电机组培训,报告人,：,胡志光,单位：华北电力大学,第一章 电力系统的运行技术,电气设备及运行,讲稿,火电机组培训 报告人：胡志光单位：华北电力大学 第一章 电,第一章 目 录,第一节,三相交流电路的基本概念,第二节 电力系统概述,第三节 电力系统有功功率平衡和频率调整,第四节 电力系统无功功率平衡和电压调整,第五节 电力系统运行的稳定性,第六节 电力系统中性点的接地方式,复习思考题,第一章 目 录,第一节,三相交流电路的基本知识,1.,三相电压瞬时值表达式为：,三相电源通常由三相同步发电机产生，三相绕组在空间相互差120。当转子以均匀角速度转动时，在三相绕组中产生感应电压，从而形成对称三相电源。依次为A相、 B相、C相。,第一节 三相交流电路的基本知识1. 三相电压瞬时值表达式为,3,.,三相电源电压对称的特点,2.,三相电压的波形与相量表示,3. 三相电源电压对称的特点2. 三相电压的波形与相量表示,三角形连接,星形连接,三角形连接,4.,三相电源的连接方式,5.,三相负载的连接方式,星形连接,三角形连接星形连接三角形连接4.三相电源的连接方式5.三相负,Y -,接法,三相电路就是由对称三相电源和三相负载连接起来所组成的系统,Y Y,接法,- Y接法,-,接法,Y,0,-Y,0,接法,三相四线制,三相三线制,Y - 接法 三相电路就是由对称三相电源和三相负载连,(1) Y,连接相电压和线电压之间的关系,线电压对称,(,大小相等相位互差,120,o,),(1) Y连接相电压和线电压之间的关系线电压对称(,结论,：,对Y接法的对称三相电源,(1),相电压对称，则线电压也对称。,(3),线电压相位超前对应相电压30,o,。,所谓的“对应”：对应相电压与线电压的第一个下标字母相同。,(2),线电压大小等于,相电压的 倍,，即 。,结论：对Y接法的对称三相电源(1) 相电压对称，则线电压也,(2),连接,相电流和线电流之间的关系,线电流对称,(,大小相等相位互差,120,o,),(2) 连接相电流和线电流之间的关系线电流对称(大小相等,结论,：,对,接法的对称三相负载,(1),相电流对称，则线电流也对称。,(3),线电流相位滞后对应相电流30,o,。,所谓的“对应”：对应线电流与相电流的第一个下标字母相同。,(2),线电流大小等于,相电流的 倍,，即 。,结论：对接法的对称三相负载(1) 相电流对称，则线电流也,6.,三相电路的功率,三相电路的功率为各相功率的总和,6.1,三相四线制的功率,根据相电压和相电流分别计算各相的功率，然后相加而得三相总功率,。,（,1,）三相电路的有功功率,6. 三相电路的功率三相电路的功率为各相功率的总和 6.1,（,2,）三相电路的无功功率,（,3,）三相电路的视在功率,（,4,）三相电路的功率因数,注：,三相电路不对称时，视在功率和功率因数只有计算意义 ，没有实际意义。,（2）三相电路的无功功率（3）三相电路的视在功率（4）三相电,当三相电路对称时，各相功率相等，三相电路总有功功率、无功功率和视在功率等于单相功率的三倍，功率因数等于各相的功率因数,，即,6.2,三相对称交流电路的功率,当三相电路对称时，各相功率相等，三相电路总有功功,将相电压与线电压，相电流与线电流的关系代入到功率的计算式中，可得：,三角形接线：,星星接线：,注意！,两套公式中的,指的都是相电压和相电流之间的夹角,将相电压与线电压，相电流与线电流的关系代入到,7,.,交流电路中的阻抗,在三相交流电路中，总是按对称方式给出一相线路或绕组的阻抗,Z,。阻抗,Z=R+j,（,X,L,-X,C,）,其中,：,（,1,）电阻,R,上的电压与电流同方向，且满足：,（,2,）感抗,X,L,=2,f,L=L,上的电压超前电流,90,，且满足：,（,3,）容抗,X,C,=1/2,f,C=1/C,上的电压滞后电流,90,，且满足：,（,4,）电抗,X=X,L,-X,C,；,（,5,）阻抗,7. 交流电路中的阻抗在三相交流电路中，总是按对称方式给出一,8,、正、负、零序分量的概念,1,),正序电压分量的波形图与相量图,三相对称,正序,电压分量的特点,8、正、负、零序分量的概念三相对称正序电压分量的特点,8,、正、负、零序分量的概念,2,),负序电压分量的波形图与相量图,三相对称,负序,电压分量的特点,8、正、负、零序分量的概念三相对称负序电压分量的特点,8,、正、负、零序分量的概念,3,),零序电压分量的波形图与相量图,三相对称,零序,电压分量的特点,8、正、负、零序分量的概念三相对称零序电压分量的特点,9,.,燃煤电厂常用英文缩写含义,1. DCS,分散控制系统；,2. DAS,数据采集系统；,3. MCS,模拟量控制系统；,4. SCS,顺序控制系统；,5. FSSS,锅炉炉膛安全监控系统；,6. AGC,自动发电量控制；,7. AVC,无功电压控制；,8. RTU,微机远动装置；,9. SPDnet,电力调度数据网络；,10. NCS,升压站网络监控系统；,11. OPGW,光纤复合架空地线；,12. AIS,靠空气绝缘的配电装置；,13.GIS,靠,SF6,气体绝缘的配电装置；,14. ECS,电气微机监控系统；,15. ETS,汽机跳闸保护系统；,16. TSI,汽机安全监视系统；,17. SIS,厂级监控信息系统；,18. MIS,厂级管理信息系统；,19. DEH,汽轮机数字电液控制系统；,20. ASS,模拟仿真系统；,9. 燃煤电厂常用英文缩写含义1. DCS分散控制系统；2,9.,燃煤电厂常用英文缩写含义,21. UPS,交流不间断电源；,22. PC,动力中心；,23. MCC,电动机控制中心；,24. FC,高压熔断器加真空接触器；,25.,PLC,可编程逻辑控制器；,26.PSS,电力系统稳定器；,2,7.AVR,自动电压调节器；,28. BTG,集控室内常规仪表盘柜；,29. BMCR,锅炉最大连续蒸发量；,30. TRL,汽机的额定功率；,31. T-MCR,汽机最大连续输出功率；,32.,VWO,汽机阀门全开时的输出功率；,33.USC,超超临界（炉内蒸汽温度不低于,593,或蒸汽压力不低于,31 MPa,）；,34.FGD,湿式石灰石,/,石膏法烟气脱硫；,35.SCR,选择性催化还原烟气脱硝；,36.GGH,气气换热器。,9. 燃煤电厂常用英文缩写含义21. UPS交流不间断电源,10.,电气常用术语,1.,欧姆定律,：是指在同一电路中，导体中的电流跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比。,2.,电磁感应定律,：是确定感应电动势大小的定律，即闭合电路中产生的感应电动势的大小跟穿过该电路的磁通量变化率成正比，即,e,- d/dt,，式中负号表示感应电动势的方向。,3.,右手定则,：右手平展，使大拇指与其余四指垂直，并且都跟手掌在一个平面内。把右手放入磁场中，若磁感线垂直进入手心（当磁感线为直线时，相当于手心面向,N,极），大拇指指向导线运动方向，则四指所指方向为导线中感应电流（感生电动势）的方向。一般知道磁场、电流方向、运动方向的任意两个，让你判断第三个方向。,4.,右手螺旋定则,：用右手握螺线管。让四指弯向螺线管的电流方向，大拇指所指的那一端就是通电螺线管的北极。直线电流的磁场的话，大拇指指向电流方向，另外四指弯曲指的方向为磁感线的方向（磁场方向或是小磁针北极所指方向或是小磁针受力方向）。,5.,左手定则,（又称电动机定则）：伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一平面内；让磁感线从掌心进入，并使四指指向电流的方向，这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。这就是判定通电导体在磁场中受力方向的左手定则。,6.,集肤效应：,是指导体通过交流电流时，在导体截面中存在边缘部分电流密度大，中心部分电流密度小的现象。交流电流的频率越高，集肤效应现象越显著。,4. 右手螺旋定则：用右手握螺线管。让四指弯向螺线管,7.,基尔霍夫电压定律,：在任何一个闭合回路中，各元件上的电压降的代数和等于电动势的代数和，即从一点出发绕回路一周回到该点时，各段电压的代数和恒等于零，即,U=0,。,8.,迟相运行,：使发电机励磁系统处于过励磁状态时，既向系统输送有功功率又输送无功功率，功率因数为正，这种运行状态称为迟相运行，也称正常运行。,9.,进相运行,：通过减少发电机励磁电流，使发电机电动势减小，功率因数角变为超前时，发电机的定子电流产生助磁电枢反应，发电机在向系统输送有功功率的同时，从系统吸收无功功率，这种运行状态称为进相运行。,7. 基尔霍夫电压定律：在任何一个闭合回路中，各元件,10.,同步转速,：是指发电机定子绕组电流合成的旋转磁场的转速，通常该转速与转子的机械转速相同。同步转速,n1,可表示为：,n1= 60f/p (r/min,）。式中,f,：电源频率；,p,：电机的极对数。,11.,异步转速,：是指电动机转子的机械转速，通常该转速小于同步转速。异步转速,n,可表示为：,n= (1 s ) n1 (r/min,）。式中,s,：转差率；,n1,：同步转速。,12.,稳态,：就是稳定的状态，在电子电路里，在进入稳态前，都需要经历暂态过程，然后才进入稳态，此时其输出的电压和电流近似恒定，如果施加在此电路上的条件不变，则此状态将继续保持下去。,10. 同步转速：是指发电机定子绕组电流合成的旋转磁,13.,暂态,：是指电路从一个稳定状态，由于某种作用发生变化，经过一个过渡过程进入到另一个稳定状态，那么这个过渡过程称为,暂态,。,14.,次暂态,：次暂态是描述发电机短路最初期受到转子阻尼绕组和转子表面电抗影响而形成的短路过程，通常用次暂态电抗来描述短路初期的短路电流大小。,15.,绝缘电阻,：是电气设备绝缘层在直流电压作用下呈现的电阻值，是指加于试品上的直流电压与流过设备的泄露电流之比即：,R=U/I,。,13. 暂态：是指电路从一个稳定状态，由于某种作用发,16.,吸收比,K1,：是指电气设备,60s,测得的绝缘电阻值,(R60),与,15s,测得的绝缘电阻值,(R15),之比值，即,K1 = R60 / R15,，当,K1,大于或等于,1.3,时为合格。,17.,介质损耗,：是指绝缘材料在电场作用下，在其内部引起的能量损耗。在交变电场作用下，电介质内流过的电流相量和电压相量之间的夹角,(,功率因数角,),的余角,称为介质损耗角。介质的有功功率与无功功率的比值称为介质损耗正切值,tan,。,tan=1/CR,（式中,为交变电场的角频率；,C,为介质电容；,R,为介质电阻）。,16. 吸收比K1：是指电气设备60s测得的绝缘电阻,第二节 电力系统概述,一、电力系统的组成,1.,电力系统,：由生产、输送、分配、消耗电能的发电机、变压器、电力线路和各种用电设备组成的统一整体就叫做电力系统。,2.,电力网,：由升降压变压器和电力线路所组成的网络叫做电力网。主要承担输送电能任务的电网称为输电网。,110,220kV,的输电网称为高压输电网，,330kV,750kV,的输电网称为超高压输电网,1000kV,及以上的输电网称为特高压输电网。主要承担分配电能任务的电网称为配电网。,3,35kV,的配电网称为高压配电网，,380V(220V),的配电网称为低压配电网。,3.,动力系统,：由电力系统和火电厂的锅炉、汽轮机、热力网和用热设备,组成的整体叫做动力系统。,第二节 电力系统概述 一、电力系统,电力系统和电力网络示意图,电力系统和电力网络示意图,电力系统的运行技术课件,电力系统的运行技术课件,电力系统的运行技术课件,电力系统的运行技术课件,电力系统的运行技术课件,电力系统的运行技术课件,电力系统的运行技术课件,如图所示，核电厂的内部它通常由一回路系统和二回路系统组成。反应堆是核电厂的核心。反应堆工作时放出的热能，由一回路系统的冷却剂带出，用以产生蒸汽。因此，整个一回路系统被称为,“,核供汽系统,”,，它相当于火电厂的锅炉系统。为了确保安全，整个一回路系统装在一个被称为安全壳的密闭厂房内，这样，无论在正常运行或发生事故时都不会影响安全。由蒸汽驱动汽轮发电机组进行发电的二回路系统，与火电厂的汽轮发电机系统基本相同。,如图所示，核电厂的内部它通常由一回路系统和二回路系统,电力系统的运行技术课件,电力系统的运行技术课件,电力系统的运行技术课件,4,大电力系统的优越性,（）提高供电可靠性和电能质量。因为大电力系统中个别机组发生故障对系统影响较小，从而提高了供电可靠性。大电力系统中个别负荷变动不会造成系统电压和频率的明显变化，从而改善电能质量。,（,2,）可减少系统的装机容量，提高设备利用率。大电力系统往往占有很大的地域，因为存在时差和季差，各小系统中最大负荷出现的时间就不同，综合起来的最大负荷，也将小于各小系统最大负荷相加的总和。因此，大电力系统中总的装机容量可以减少，设备的利用率可以提高。,（,3,）便于安装大机组，降低造价。在,100,1000,万,kW,电力系统中，最经济的单机容量为系统总容量的,6%,10%,。可见，系统容量越大，越便于安装大机组。而大机组每千瓦设备的投资、生产每千瓦,时电能的燃料消耗厂用电率和维修费用都比小机组的小。从而可降低造价和运行费用。,（,4,）合理利用各种资源，提高运行的经济性。水电厂发电易受季节影响，在夏秋丰水期水量过剩，在冬春枯水期水量短缺，水电厂容量占的比例较大的系统，将造成枯水期缺电，丰水期弃水的后果。将水电比例较大的系统与火电比例较大的系统连接起来并列运行，丰水期水电厂多发电，火电厂少发电并适当安排检修；枯水期火电厂多发电，水电厂少发电并安排检修。这样既能充分利用水利资源，又能减少燃料消耗，从而降低电能成本，提高运行的经济性。,4大电力系统的优越性,1.,电能生产的特点,(1),同时性,。电能生产、输送、分配、消费同时进行。即电能不能储存。,(2),快速性,。过渡过程非常短暂，发电机、变压器、输电线路、用户（电动机）的投入或切除都是在瞬间完成。电力系统从一种运行方式过渡到另一种运行方式的过程非常短暂。,(3),重要性,。与国民经济各个部门紧密相关 由于电能与其它能量转换方便，且宜于大量生产、集中管理、远距离输送和自动控制，所以电能在使用方面具有显著优势，被广泛使用。电能不但有本身的使用价值，而且还有社会价值。,（,4,）地区性,。电力系统的电源结构与资源分布与地区有关，而负荷结构却与工业布局、城市规划、电气化水平有关。至于输电线路的电压等级、线路配置等则与电源与负荷间的距离、负荷的集中程度等有关。因此，应根据本地区的特点规划、建设和发展电力系统。,二、电力生产的特点及对其要求,1. 电能生产的特点二、电力生产的特点及对其要求,2.,对电力系统的基本要求,（,1,）最大限度地满足用户的用电需要,。,按照电力先行的原则，做好电力系统的发展规划，确保电力工业的建设优先于其它工业部门。其次，还要加强现有电力设备的运行维护，以充分发挥潜力，防止事故发生。,(2),保证供电的可靠性。,供电的中断将使生产停顿、生活混乱、甚至危及人身和设备安全，后果十分严重。随着电能使用的普及，对供电可靠性要求越来越高。,(3),保证良好的电能质量。,所谓电能质量，是指电压、频率、波形三个技术指标，电能质量的标准是：电压变化范围为额定电压的,5,；频率变化范围为额定频率的,0.2Hz,；任一高次谐波的瞬时值不得超过同相基波电压瞬时值的,5%,。,(4),保证电力系统运行的经济性。,就是使电力系统在运行中做到最大限度地降低燃料消耗，降低厂用电率和网损率。采取合理利用能源、降低发电成本、使负荷在各发电厂之间合理分配、使发电机组实现优化组合等措施，均会产生极大的经济效益。,2. 对电力系统的基本要求,3.,电力系统发展概况,（,1,）,1882,1949,年是我国电力工业停滞落后的发展阶段,1949,年全国电力总装机,185,万,kW,，居世界第,21,位，全国年发电量,43,亿,kWh,，居世界第,25,位。,（,2,）,1949,1980,年是我国电力工业从起步到有较快发展阶段,1956,年国产第一台,0.6,万,kW,机组在淮南田家庵电厂投产；,1980,年全国电力总装机,6587,万,kW,，居世界第,8,位，全国年发电量,3006,亿,kWh,，居世界第,6,位。,（,3,）,1980,至今是我国电力工业飞速发展阶段,1990,年全国电力总装机,13542,万,kW,，居世界第,5,位，全国年发电量,5200,亿,kWh,，居世界第,4,位。,2000,年全国电力总装机,29000,万,kW,，居世界第,2,位，全国年发电量,14000,亿,kWh,，居世界第,2,位。,2010,年全国电力总装机,95000,万,kW,，居世界第,2,位，全国年发电量,41400,亿,kWh,，居世界第,2,位。,2015,年全国电力总装机,140000,万,kW,，居世界第,1,位，全国年发电量,56148,亿,kWh,，居世界第,1,位。,3. 电力系统发展概况（1）18821949年是我国电力工,三、电力系统的电压等级,如图所示为电力系统电压分层结构示意图。根据传输功率的大小和传输距离的远近来确定使用不同的电压等级。,三、电力系统的电压等级 如图所示为电力系统电压分层结构示意,1.,电力系统的标称电压和电气设备的最高电压,1. 电力系统的标称电压和电气设备的最高电压,2.,发电机的额定电压,2. 发电机的额定电压,(1),变压器一次绕组的额定电压有以下几种情况：,对于升压变压器，与发电机额定电压相同，即,3.15,、,6.3,、,10.5,、,13.8,、,15.75,、,18,、,20,、,22,、,24,、,26kV,。,对于降压变压器，一次绕组的额定电压与相连线路的标称电压相同，即,3,、,6,、,10,、,35,、,66,、,110,、,220,、,330,、,500,、,750,、,1000kV,。但是，对于发电厂厂用高压变压器，一次绕组的额定电压与发电机的额定电压相同。,(2),变压器二次绕组的额定电压。首先看变压器二次绕组额定电压的理由。在额定运行时，变压器二次侧额定电压应较线路高出,5%,，但又因变压器二次侧额定电压规定为空载时的电压，而在额定电流负载下，变压器内部的电压降约,5%,，为使正常运行时变压器二次侧电压较线路标称电压高出,5%,，故规定一般大中容量变压器二次侧额定电压应较相连线路标称电压高出,10%,，只有短路电压百分数较小（,Uk7%,）的小容量变压器，或二次侧直接与用电设备相连的变压器（如厂用变压器），其二次侧额定电压才较线路标称电压高出,5%,。,因此，变压器二次绕组的额定电压较相连线路标称电压高出,5%,的为：,3.15,、,6.3,、,10.5kV,。在城市电网中，由于送电距离较近，多选此种额定电压。,变压器二次绕组的额定电压较相连线路标称电压高出,10%,的为：,3.3,、,6.6,、,11,、,38.5,、,121,、,242,、,363,、,550kV,。,3.,变压器的额定电压,(1) 变压器一次绕组的额定电压有以下几种情况：3,4.,各级电压电力网的输电能力,4. 各级电压电力网的输电能力,电力网各部分电压分布示意图,电力网各部分电压分布示意图,四、电力系统的负荷,1,电力系统的负荷分类,电力系统的负荷是指电力系统中所有用电设备消耗功率的总和，它们又分为动力负荷（如：异步电动机、电热电炉、整流设备及照明负荷等）、综合用电负荷、供电负荷和发电负荷。,电力系统的综合用电负荷是指工业、农业、交通运输、市政生活等各方面消耗功率之和。,电力系统的供电负荷是指电力系统的综合用电负荷加上网损后的负荷。,电力系统的发电负荷是指供电负荷再加上发电厂厂用电负荷，即发电机应发出的功率。,四、电力系统的负荷 1电力系统的负荷分类,2,负荷曲线,负荷曲线是指某一段时间内负荷随时间变化的曲线。负荷曲线可按以下三种特征分类： （,1,）按负荷性质分为有功负荷曲线和无功负荷曲线。 （,2,）按时间长短分为日负荷曲线和年负荷曲线。 （,3,）按计量地点分为个别用户、电力线路、变电所、发电厂及整个电力系统的负荷曲线。,日负荷曲线,2负荷曲线 负荷曲线是指某一段时间内负荷随时间变,1,短路的类型,三相系统中短路的基本类型及相应的代表符号为：三相短路,k,(3),、故障率为,5%,，两相短路,k,(2),、故障率为,4%,，单相短路,k,(1),、故障率为,83%,，两相接地短路,k,(1,1),、故障率为,8%,。如下图所示为各种短路的示意图。,五、电力系统短路的基本概念,1短路的类型五、电力系统短路的基本概念,2,短路的原因,电力系统发生短路的主要原因是载流部分的绝缘破坏所致，一般可分为下列几种情况：,（,1,）载流部分过热使绝缘破坏，绝缘材料陈旧老化、污秽、机械损伤等。,（,2,）设备缺陷未发现或未及时消除。,（,3,）输电线路断线或倒杆，使导线接地或相碰。,（,4,）工作人员误操作。,（,5,）系统遭受某种过电压的冲击，致使某些性能变劣的绝缘部件击穿。,（,6,）动物跨接到裸露导体上，或刮风、下雨、雾露、冰雹、地震、雷击等自然灾害。,2短路的原因 电力系统发生短路的主要原因是载流部分的绝缘破,短路电流曲线,3,短路电流波形,短路电流曲线3短路电流波形,（,1,）短路电流很大，将使导体严重发热，造成导体熔化和绝缘损坏，也可能烧坏周围的设备。,（,2,）巨大的短路冲击电流还将产生很大的电动力作用于导体，可能使导体变形或损坏。,（,3,）由于短路电流基本是感性电流，它会使电网电压降低，可能引起电压崩溃，造成大面积停电。,（,4,）短路时由于系统中功率分布的突然变化和电网电压的降低，可能导致并列运行的同步发电机组之间稳定性破坏。,（,5,）巨大的短路电流将在周围空间产生很强的电磁场，尤其是不对称短路所产生的不平衡交变磁场，会对周围的通信网络，信号系统、晶闸管触发系统及控制系统产生干扰。,4,短路的危害,（1）短路电流很大，将使导体严重发热，造成导体熔化和绝缘损坏,（,1,）防止短路的发生。,（,2,）限制短路电流。,（,3,）正确选择电气设备。,（,4,）快速切除故障。,5,减少短路危害的措施,（1）防止短路的发生。5减少短路危害的措施,一、频率调整的必要性,1,频率变化对用户的影响,（,1,）大多数工业用户都使用异步电动机，而异步电动机的转速与系统频率有关。系统频率的变化将引起电动机转速的变化，从而影响产品质量。如纺织工业、造纸工业等，将由于频率的变化出现残次品。,（,2,）系统频率降低，将使电动机的出力下降，造成工厂减产、经济效益降低。,（,3,）现代工业和国防等部门广泛使用计算机等电子设备，系统频率不稳定，将会影响电子设备的精确性。,2,频率变化对电力系统本身的影响,（,1,）发电厂的厂用机械（水泵、风机等）是由异步电动机拖动的，系统频率降低，使厂用机械出力减少，从而危及发电设备的正常运行，严重时会造成系统“频率崩溃”。,（,2,）系统在低频运行时，容易引起汽轮机叶片的共振，缩短汽轮机叶片的寿命，严重时会使叶片断裂。,（,3,）系统频率降低时，异步电动机和变压器的励磁电流增大，引起系统无功不足，电压下降，给电压调整增加困难。,第三节 电力系统有功功率平衡和频率调整,一、频率调整的必要性第三节 电力系统有功功率平衡和频,二、电力系统有功功率的平衡,1,有功功率平衡,电力系统运行中，在任何时刻，所有发电厂发出的有功功率的总和 （也称发电负荷）都是与系统的总负荷 在某一频率下相平衡。即：,=,为了保证良好的电能质量，电力系统的有功功率平衡应该在频率允许变化范围内的平衡，当系统频率的变化超出允许范围时，则应进行频率调整。,2.,系统的备用容量,为了实现系统有功功率的平衡，系统应有一定的备用容量。系统的备用容量是指在系统最大负荷情况下，系统的可用电源容量大于发电负荷的部分。热备用容量一般取系统最大有功负荷的,2%,5%,为宜。冷备用容量一般取系统最大有功负荷的,3%,6%,为宜。,二、电力系统有功功率的平衡,有功功率负荷的变动分类示意图：,P,L1,第一种负荷变动；,P,L2,第二种负荷变动；,P,L3,第三种负荷变动；,P,L,实际综合负荷变动,3,有功功率负荷的变动分类,有功功率负荷的变动分类示意图：3有功功率负荷的变动分类,三、系统负荷和电源的频率静态特性,1,系统负荷的频率静态特性,三、系统负荷和电源的频率静态特性1系统负荷的频率静态,2,发电机组的频率静态特性,2发电机组的频率静态特性,离心飞摆式调速系统原理示意图,1,飞摆；,2,弹簧；,3,错油门；,4,油动机；,5,调频器,离心飞摆式调速系统原理示意图,1.,系统频率的一次调整,系统频率的一次调整（或称一次调频）是指由发电机组的调速器实现的，针对第一种负荷变动引起的频率偏移所进行的调整,。,四、电力系统的频率调整,1.系统频率的一次调整四、电力系统的频率调整,系统频率的二次调整（或称二次调频）是指由发电机的调频器（也称同步器）实现的，针对第二种负荷变动引起的频率偏移所进行的调整。,2,系统频率的二次调整,系统频率的二次调整（或称二次调频）是指由发电机的调频,五、调频电厂分类,（,1,）主调频电厂，负责全系统的频率,f = 500.2Hz,。,（,2,）辅助调频电厂，只在电力系统频率偏移超过,500.2Hz,时，才参加调频。,（,3,）非调频电厂，在系统正常运行情况下，按照预定的日发电计划发电，只有在电力系统频率偏移超过,500.5Hz,时才参加调频。,3,系统频率的三次调整,系统频率的三次调整（或称三次调频）是指由调度中心针对第三种负荷变化的预测，并按照最优化原则，向各发电厂下达的发电计划。,五、调频电厂分类 3系统频率的三次调整,六、系统频率异常的处理,系统频率突然大幅度下降，说明发生了电源事故（包括发电厂内部）或系统解列事故，使系统有功功率不能保持平衡造成的。通常，系统内都装有一定的备用容量机组和低频减负荷装置。事故发生时，备用机组迅速投入或低频减负荷装置自动将部分负荷切除，以防止频率的进一步下降。,电力系统在低频率下运行是很危险的，这是因为电源与负荷在低频下重新平衡很不稳定，有可能再次失去平衡，使频率重新下降。系统频率的下降又会影响厂用机械出力，造成主机故障或停运，使上述过程进一步加剧，造成系统频率崩溃，系统瓦解。此外，频率下降还会使无出力下降，严重时产生电压崩溃。,六、系统频率异常的处理,1,系统频率低于允许值的处理,（,1,）当电力系统频率降低至,49.5Hz,以下时，如系统出力具有储备，则各发电厂的值班人员无须等待调度命令，应立即自行增加出力，直至频率恢复至,49.5Hz,以上或已达到该发电厂运行中机组的最大可能出力为止。,（,2,）当系统频率下降至,49.2Hz,时，系统中各发电厂均应立即增加机组出力使系统频率升至,49.5Hz,，第一、第二调频厂继续增加机组出力使系统频率自,49.5Hz,升至,49.8Hz,，第一调频厂再继续增加机组出力使系统频率自,49.8Hz,升至,50.0Hz,。,如果系统增加的出力足够，则无须再采取其它措施。但如运行中机组出力已达到最大可能出力，频率仍未能升至,49.5Hz,以上，调度员应命令立即将系统备用容量投入运行。但如此时系统频率还不能恢复至,49.5Hz,以上，则调度员应下令拉闸限电，直至频率升至,49.5Hz,以上。在调节中，一般情况下频率低于,49.8Hz,的持续时间不得超过,30min,，频率低于,49.5Hz,持续时间不得超过,15min,。超出此项规定时为系统频率异常。此时系统中所有电厂应主动调整出力，并联系调度。,1系统频率低于允许值的处理,（,3,）当频率降至,48.5Hz,或,48Hz,以下时，分下面不同情况处理：,1,）对各电厂和变电所的值班人员来说，当频率降至,48.5Hz,或,48Hz,以下时，应检查低频自动减载装置的动作情况，并注意频率的改变。如果相应的低频自动减载装置在整定频率下未动作，值班员应手动切断相应的线路。如果系统中未装设低频自动减载装置时，值班员应按调度规定的减负荷规定，实行按频率手动减负荷。,2,）对系统调度员来说，当频率低于,48.5Hz,或,48Hz,以下，但稳定在,46Hz,以上时，可等待一定时间（一般为,1,2min,），在这段时间内可观察低频自动减负荷装置的动作或现场值班员手动减负荷的结果。如未见频率恢复到,49Hz,以上时，则应下令切除部分负荷，使频率恢复至,49Hz,以上。然后，调度员再继续采取措施，将频率恢复至,49.5Hz,以上，使频率低于,49.5Hz,的持续时间不超过,15min,。,3,）当系统频率降低至,46Hz,以下时，系统值班调度员应下令立即切除部分负荷，甚至切除整个变电所。,（3）当频率降至48.5Hz或48Hz以下时，分下面不同情况,2,系统频率高于允许值的处理,当系统频率高于,50.5Hz,时，担任调频的第一、第二调频厂应首先降低出力，直至频率恢复至,50.5Hz,以下为止。如经过一定时间，频率不能恢复至,50.5Hz,以下，则其余发电厂应自行降低出力至频率恢复到,50.5Hz,以下为止。频率高于,50.2Hz,时间不得超过,15min,。超出此项规定时也为系统频率异常。,3,频率降低至足以破坏发电厂厂用电系统正常运行时的处理,当系统频率降低时，对厂用机械，特别是对某些重要的厂用机械影响严重，例如，频率下降将使引风机、送风机出力下降，而使高压给水泵出力大为下降，这样就使风压下降和给水量下降（给水母管压力下降），从而使蒸汽量及汽压亦减小，进而使发电机出力降低，使系统频率更低，造成恶性循环，发展下去可能造成全厂停电和系统性事故。此外，频率下降还将使循环水泵、凝结水泵出力下降，使汽机真空下降，汽耗加大出力降低，同样也产生上述的后果。,2系统频率高于允许值的处理,当电力系统的频率降低至足以破坏厂用电系统的正常运行值时，发电厂值班人员应根据事先的规定，采取下列不同措施：,（,1,）当有蒸汽带动的厂用设备时，首先将重要的厂用设备改用蒸汽带动。,（,2,）当有专用厂用发电机时，将厂用发电机与系统解列，单独供给厂用电。,（,3,）将供给厂用电的一台或数台发电机连同一部分可与系统分割的线路（包括最重要的用户）自系统中分出，单独运行。,（,4,）将全厂及该地区全部负荷自系统中分出，单独运行。,在采取上述第（,3,）、（,4,）项措施时，应使解列的机组数尽可能少，并使解列后单独运行的机组带尽可能多的负荷，以免系统频率进一步下降。,当电力系统的频率降低至足以破坏厂用电系统的正常运行,一、电压调整的必要性,1,电压变化对用户的影响,各种用电设备都是按照额定电压来设计制造的，这些设备在额定电压下运行能取得最佳效果，电压偏离额定值过多时，将对用户产生不良的影响。,2,电压变化对电力系统本身的影响,对电力系统而言，电压降低会使电网的电能损耗加大，电压过低时还可能危及电力系统运行的稳定性，甚至造成“电压崩溃”；而电压过高又威胁电气设备的绝缘，使电气设备产生过激磁。因此，保证系统电压接近额定值是电力系统运行调整的基本任务之一。,第四节 电力系统无功功率平衡和电压调整,一、电压调整的必要性第四节 电力系统无功功率平衡和电压调,1,无功功率的概念,在交流电力系统中反映电场与磁场交换能量多少的物理量就是无功功率，即将电能转换为磁能，再将磁能转换为电能，周而复始，并没有消耗，这部分能量我们称为“无功功率”，没有这部分功率，就不能建立系统电压和磁场，电力系统的有功功率就不能通过变压器、电动机等设备进行传递。,2.,无功电源分类,（,1,）同步发电机；（,2,）同步调相机；（,3,）并联电力电容器；（,4,）静止无功补偿器（如图所示）,。,二、电力系统无功功率的平衡,AVR,1,断路器；,2,变压器；,3,电容器；,4,电抗器；,5,可控硅开关；,6,电压互感器；,7,自动电压调整器,1无功功率的概念二、电力系统无功功率的平衡,4,无功功率的平衡,在电力系统中，无功功率平衡是针对某枢纽点在任意时刻某电压下，电源供应的无功功率,Q,G,与无功负荷消耗的无功功率,Q,L,的相平衡，其关系式与有功功率相似，如下式所示：,3,无功负荷分类,（,1,）异步电动机；（,2,）电抗器或电磁元件；,（,3,）输电线路；（,4,）电力变压器。,4无功功率的平衡 3无功负荷分类 （1）异步,无功功率平衡关系曲线,无功功率平衡关系曲线,根据如上的平衡关系，定期作无功功率平衡计算的大体内容是：,（,1,）参考累积的运行资料确定未来的、有代表性的无功功率日负荷曲线；,（,2,）确定出无功功率日最大负荷时系统中无功功率负荷的分配；,（,3,）假设各无功功率电源的容量和配置情况以及某些枢纽点的电压水平；,（,4,）计算系统中的潮流分布，作出潮流分布图；,（,5,）根据潮流分布情况，统计出平衡关系式中各项数据，判断系统中无功功率能否平衡；,（,6,）如统计结果表明系统中无功功率有缺额，则应变更上列假设条件，重作潮流分布计算；而如无功功率始终无法平衡，则应进一步考虑增设无功电源的方案。,根据如上的平衡关系，定期作无功功率平衡计算的大体内容是：,三、电压中枢点调压方式,电力系统中监视、控制和调整电压的母线称为电压中枢点。由于电力系统结构复杂，负荷多，如对每个用电设备的端电压都进行监视和调整，不仅没有可能，而且也没有必要。一般负荷都由这些中枢点供电，如能控制住这些点的电压偏移，也就控制住了系统中大部分负荷的电压偏移。于是，电力系统的电压调整问题，也就转变为保证各电压中枢点的电压偏移不超出给定范围的问题。通常选择下列母线作为电压中枢点：,(1),区域性大型发电厂和枢纽变电所高压母线；,(2),枢纽变电所的,6,10kV,电压母线；,(3),有大量地方负荷的发电厂,6,10kV,的发电机电压母线：,电压中枢点调压方式有逆调压、恒调压、顺调压三种类型。,三、电压中枢点调压方式电力系统中监视、控制和调整电压的母线称,1,逆调压,当中枢点供电至负荷点的线路较长，负荷变动较大，而电压质量要求又比较高的时候，一般规定要在中枢点实行“逆调压”，即在最大负荷时，把中枢点电压提高到比线路标称电压高,5%,；在最小负荷时，把中枢点电压降低为线路的标称电压值。采用这种调压方式，可以使得在最大负荷时，负荷点的电压不会因线路的电压损耗较大而过低；在最小负荷时，又不会因线路的电压损耗较小而偏高。中枢点实行“逆调压”以后，所提供的电压质量是高的，但需要在电压中枢点装设较贵重的调压设备,(,如调相机、静止补偿器、有载调压变压器等,),才可实现。,2,恒调压,如果负荷变动较小，线路上的电压损耗变化不大，这种情况只要把中枢点电压保持在比线路标称电压高,2,5,内的某一数值，恒定不变，即不必随负荷的变动来调整中枢点电压的调压方式称为恒调压。恒调压比逆调压要求低些，一般可以不装设贵重的调压设备，利用改变普通变压器的分接头或装设电力电容器就可以达到要求。,1逆调压,3,顺调压,如果负荷变动较小，线路上的电压损耗变动不大，或用户允许电压偏移较大，这时可采用顺调压方式。即在最大负荷时允许中枢点电压低一些，但不得低于线路标称电压的,1.025,倍；在最小负荷时允许中枢点电压高一些，但不得高于线路标称电压的,1.075,倍。也就是要求中枢点的电压偏移在,2.5,7.5,内。顺调压是一种较低的调压要求，一般不需要加装特殊的调压设备，而通过选择普通变压器的分接头来实现。,以上讨论的是电力系统正常运行时的调压方式。如果系统发生事故，电压损耗要比正常时大，此时对电压质量的要求可降低些，通常允许电压偏移较正常情况再增加,5,。,3顺调压,四、电力系统的调压措施,1,依靠改变发电机的励磁电流调压,改变发电机的励磁电流就可以调节它的端电压，一般发电机的端电压允许有,5%,的波动。由于这种调压措施不需要另外增加设备，所以应予优先考虑。,2,依靠改变变压器变比调压,改变变压器分接头的方式有两种：一种是在停电情况下改换分接头，称为无励磁调压；另一种是在带电运行情况下改换分接头，称为有载调压。,3,依靠调相机、电容器组等无功补偿装置调压,该调压方式既能通过维持系统的无功功率平衡来维持系统的电压水平；又能依靠装设在用户端的无功补偿装置减少线路的有功损耗和电压损耗。,4,依靠改变输电线路的参数调压,即通过在线路上串联电容或在用户端并联电抗来改善电压水平。,四、电力系统的调压措施,五、电力系统的电压异常处理,系统中枢点电压超过电压曲线规定的数值,5%,，且延续时间超过,1h,为构成电压异常；超过,2h,算作事故。若超过电压曲线规定值的,10%,，并且延续时间超过,30min,也为构成电压异常；超过,1h,也算作事故。电压事故处理由省调度中心负责。,1,中枢点电压过低的处理措施,（,1,）令与低电压中枢点相邻近的发电厂和装有静止无功补偿器的变电站增加发电机和静止无功补偿器的无功出力，必要时可降低发电机有功出力（但频率要合格），以增加无功出力。但处理位于远距离送电的受端中枢点电压过低时，应考虑先增加受端发电厂的有功出力。,（,2,）令其它乃至全系统的发电机和静止无功补偿器均加满无功出力，但注意不要使本来就高的中枢点电压超过允许值。,若上述处理无效，中枢点电压仍然过低，则应限制用电，必要时可以拉闸。,五、电力系统的电压异常处理,2,拉闸限负荷的原则顺序,（,1,）拉限电压低又超用电的地区负荷；,（,2,）拉限设备过载的供电区的负荷；,（,3,）按事故拉闸顺序拉闸限电。,3,中枢点电压过高的处理措施,（,1,）令与高电压中枢点相邻近的发电厂和装有静止无功补偿器的变电站降低发电机和静止无功补偿器的无功出力至最底，静止无功补偿器可以改为吸收感性无功功率。,（,2,）令其它乃至全系统的发电机和静止无功补偿器均降低无功出力直至最低，但不要使本来就低的中枢点电压低于允许值。,（,3,）令与高电压中枢点相邻近的发电厂的发电机进相运行或使带轻负荷的部分机组停运。,2拉闸限负荷的原则顺序,第五节 电力系统运行的稳定性,一、电力系统稳定概述,电力系统在运行过程中会受到各种各样的干扰，如短路故障、切除机组、负荷波动等等，既有大的干扰，也有小的干扰。为了便于分析，通常将电力系统稳定性分为两类。,(1),静态稳定性,(,小干扰下的稳定性,),。当稳态运行的电力系统受到小的干扰后，能够回到与干扰前相同或相接近的稳态运行状态继续运行，则称该系统是静态稳定的，否则是静态不稳定的。,(2),暂态稳定性,(,大干扰下的稳定性,),。当稳态运行的电力系统受到大的干扰后，能够回到与干扰前相同或建立一个新的稳态运行状态，则称该系统是暂态稳定的，否则是暂态不稳定的。,第五节 电力系统运行的稳定性 一、电力系统稳定概述,二、电力系统的静态稳定,1,简单电力系统的功角特性,I cos,X,= E,0,sin,二、电力系统的静态稳定 1简单电力系统的功角特性,电力系统的运行技术课件,2,静态稳定分析,（,1,）在,a,点运行情况分析。,（,2,）在,b,点运行情况分析。,扰动后功角变化示意图,1,在,a,点的衰减曲线；,2,在,b,点不断增大的曲线；,3,在,b,点的衰减曲线,2静态稳定分析（1）在a点运行情况分析。 （2）在b点运行,3.,静态稳定储备,电力系统的静态稳定度通常用静态稳定系数,K,p,表示，经验表明，正常运行时，,K,p,不应低于,15%,，事故后或在特殊情况下，也不能低于,10%,。,3. 静态稳定储备 电力系统的静态稳定度通常用静态稳定,4.,电力系统稳定器简介,电力系统稳定器（,power system stabilization,）简称,PSS,，是为抑制低频振荡而研究的一种附加励磁控制技术。它在励磁电压调节器中，引入领先于轴速度的附加信号，产生一个正阻尼转矩，去克服原励磁电压调节器中产生的负阻尼转矩作用。用于提高电力系统阻尼、解决低频振荡问题，是提高电力系统稳定性的重要措施之一。它抽取与此振荡有关的信号，如发电机有功功率、转速或频率，加以处理，产生的附加信号加到励磁调节器中，使发电机产生阻尼低频振荡的附加力矩。电力系统稳定器,(PSS),是励磁调节器的一种附加功能，能够有效地增强系统阻尼，抑制系统低频振荡的发生，提高电力系统的稳定性，目前在大多发电机的励磁系统上已得到广泛应用。,4. 电力系统稳定器简介,三、电力系统的暂态稳定,1.,短路前后,X,和,P,G,的变化,用,X,、,X,、,X,分别表示正常运行时、发生短路时和短路切除后发电机与系统之间的阻抗。用,P,I,m,、,P,II,m,、,P,III,m,分别表示正常运行时、发生短路时和短路切除后发电机向系统传输的最大电磁功率。则有,X, X,P,III,m,P,II,m,成立。,三、电力系统的暂态稳定 1.短路前后X和PG的变化,2,暂态稳定分析,（,1,）当短路故障切除较早时。,2暂态稳定分析（1）当短路故障切除较早时。,（,2,）当短路故障切除较迟时。,（2）当短路故障切除较迟时。,四、提高系统稳定的措施,（,1,）快速切除短路故障。,（,2,）广泛采用自动重合闸。,（,3,）使发电机强行励磁。,（,4,）快速关闭调速汽门。,（,5,）采取电气制动。,（,6,）采用联锁切机。,（,7,）正确选择系统接线方式和运行方式。,（,8,）尽量减少系统稳定破坏带来的损失和影响。,四、提高系统稳定的措施 （1）快速切除短路故障。,一、中性点不接地系统,第六节 电力系统中性点的接地方式,一、中性点不接地系统 第六节 电力系统中性点的接地方式,因为,所以,因为 所以,二、 中性点经消弧线圈接地系统,当,I,L,= I,k,时，,I,k,= 0,，称为全补偿，但系统易产生谐振过电压，故不采用。,当,I,L,I,k,时，,I,k,为纯电感性电流，称为过补偿，这是在电力系统中经常采用的补偿方式，可以避免或减少谐振过电压的产生。,当,I,L,I,k,时，,I,k,为纯电容性，称为欠补偿。当切除部分线路或系统频率下降时，会因,I,k,减少可能出现全补偿引起谐振过电压，故在电力系统中一般不采用。,二、 中性点经消弧线圈接地系统 当IL = Ik时，I,三、中性点经电阻接地系统,1,中性点经电阻接地分类,三、中性点经电阻接地系统1中性点经电阻接地分类,某电厂,1000MW,发电机定子绕组的中性点采用经接地变压器（,27kV/0.23kV,）接地，接地变压器二次绕组接,0.46,、,46kW,电阻。,某电厂,10kV,高压厂用电系统的中性点采用经小电阻接地方式，即启,/,备变压器低压绕组的中性点和高压厂用变压器低压绕组的中性点采用经,9.1,、,400A,电阻接地。,2.,中性点经电阻接地的优点,(1),基本上消除了产生间歇电弧过电压的可能性，由于健全相过电压降低，发生异地两相接地的可能性也随之减少。,(2),单相接地时电容充电的暂态过电流受到抑制。,(3),使故障线路的自动检出较易实现。,(4),能抑制谐振过电压。,某电厂1000MW发电机定子绕组的中性点采用经接地变,四、 中性点直接接地系统,本电厂,500kV,系统的中性点采用直接接地方式，即主变压器高压绕组的中性点和启,/,备变压器高压绕组的中性点均采用直接接地方式。,本电厂,380V,低压厂用电系统的中性点采用直接接地方式，即低压变压器低压绕组的中性点采用直接接地方式 ，构成三相四线制供电方式。,四、 中性点直接接地系统 本电厂500kV系统的中性点,五、目前我国电力系统中性点的接地方式,（,1,）对于,6,l0kV,系统，主要由电缆线路组成的电网，在电容电流超过,7A,时，均采用中性点电阻接地，单相接地故障立即跳闸的接地方式。,（,2,）对于,1l0kV,及以上的系统，主要考虑降低设备绝缘水平，简化继电保护装置，一般均采用中性点直接接地的方式。并采用送电线路全线架设避雷线和装设自动重合闸装置等措施，以提高供电可靠性。,（,3,）,20,60kV,的系统，是一种中间情况，一般一相接地时的电容电流不很大，网络不很复杂，设备绝缘水平的提高或降低对于造价影响不很显著，所以一般均采用中性点经消弧线圈接地的方式。,（,4,）,lkV,以下的电网的中性点采用不接地的方式运行。但电压为,380,220V,的三相四线制电网的中性点，则是为了适应受电器取得相电压的需要而直接接地。,五、目前我国电力系统中性点的接地方式,神华天明电厂,规划容量,为,41000M