1、南京理工大学自动化学院南京理工大学自动化学院22022-5-21课程内容安排课程内容安排n电力系统概论电力系统概论n电力负荷计算电力负荷计算 n电力网电力网n短路电流及其计算短路电流及其计算 n变电所的一次系统变电所的一次系统n电力系统继电保护电力系统继电保护n变电所的监控系统和自动装置变电所的监控系统和自动装置 n配电网自动化配电网自动化南京理工大学自动化学院南京理工大学自动化学院32022-5-21教材及参考书教材及参考书n孙丽华电力工程基础机械工业出版社孙丽华电力工程基础机械工业出版社n刘从爱电力工程基础山东科技出版社刘从爱电力工程基础山东科技出版社n刘介才工厂供电机械工业出版社刘介才工
2、厂供电机械工业出版社n贺家李，宋从矩电力系统继电保护原贺家李，宋从矩电力系统继电保护原理中国电力出版社理中国电力出版社n张惠刚等变电站综合自动化原理与系张惠刚等变电站综合自动化原理与系统统 中国电力出版社中国电力出版社南京理工大学自动化学院南京理工大学自动化学院42022-5-21成绩评定成绩评定n平时考勤：平时考勤：2020分分n实验考核：实验考核：1010分分n期末考试：期末考试：7070分分南京理工大学自动化学院南京理工大学自动化学院62022-5-21v1.1 1.1 电力系统的基本概念电力系统的基本概念v1.2 1.2 发电厂的生产过程发电厂的生产过程v1.3 1.3 电力系统的电压
3、与电能质量电力系统的电压与电能质量v1.4 1.4 电力系统中性点的运行方式电力系统中性点的运行方式v1.5 1.5 我国电力工业发展概况及前景我国电力工业发展概况及前景南京理工大学自动化学院南京理工大学自动化学院72022-5-21 一、电力系统的组成一、电力系统的组成 完成电能生产、输送、分配和消费的统一整体。完成电能生产、输送、分配和消费的统一整体。 发电厂发电厂 电力网电力网 电力用户电力用户电力系统示意图如下图所示电力系统示意图如下图所示南京理工大学自动化学院南京理工大学自动化学院82022-5-21 工业企业工业企业 供电系供电系统统南京理工大学自动化学院南京理工大学自动化学院92
4、022-5-21 生产电能，将一次能源转换成二次能源（电生产电能，将一次能源转换成二次能源（电能），分为火、水、核、风、太阳、地热等发电厂。能），分为火、水、核、风、太阳、地热等发电厂。 由不同电压等级的输电线路和变压器组成，由不同电压等级的输电线路和变压器组成，分为地方电力网、区域电力网及超高压远距离输电网。分为地方电力网、区域电力网及超高压远距离输电网。电力网：电力网： 35kV及以上电力线路称为及以上电力线路称为输电线路输电线路，10kV以下以下称为称为配电线路配电线路。配电线路又分为高压配电线路。配电线路又分为高压配电线路（610kV）和低压配电线路（）和低压配电线路（380/220V
5、）。地方电力网：等级（地方电力网：等级（35kV及以下）、半径（及以下）、半径（2050km）;区域电力网：等级（区域电力网：等级（35kV以上）、半径（以上）、半径（50km）;超高压远距离输电网：等级超高压远距离输电网：等级(330500kV)。南京理工大学自动化学院南京理工大学自动化学院102022-5-21 消耗电能，将电能转换成其他形式能量。消耗电能，将电能转换成其他形式能量。 是变换、接受分配电能的场所。分为是变换、接受分配电能的场所。分为区域区域变电所变电所、地区变电所和终端变电所等。、地区变电所和终端变电所等。配电所：配电所：只接受和分配电能，不变换电压。只接受和分配电能，不变
6、换电压。2工业企业供电系统工业企业供电系统 工厂供配电系统由总降压变电所、高压配电线路、工厂供配电系统由总降压变电所、高压配电线路、车间变电所、低压配电线路及用电设备组成。车间变电所、低压配电线路及用电设备组成。 将将35110kV变换为变换为610kV厂区高厂区高压配电电压，给各车间变电所或高压电动机供电。压配电电压，给各车间变电所或高压电动机供电。 总降压变电所：总降压变电所：区域变电所（枢纽变电所）：电压等级高，由大电网供电，区域变电所（枢纽变电所）：电压等级高，由大电网供电，高压侧电压为高压侧电压为330500kV，全所一旦停电后，将引起整个系，全所一旦停电后，将引起整个系统解列甚至瓦
7、解；统解列甚至瓦解；地区变电所：由发电厂或区域变电所供电，高压侧电压为地区变电所：由发电厂或区域变电所供电，高压侧电压为110220kV，全所一旦停电后，将使该地区中断供电；，全所一旦停电后，将使该地区中断供电；终端变电所终端变电所：是电网的末端变电所，高压侧为是电网的末端变电所，高压侧为10110kV，全所一旦停电后，将使用户中断供电。全所一旦停电后，将使用户中断供电。 南京理工大学自动化学院南京理工大学自动化学院112022-5-21 将将610kV电压降为电压降为380/220V，再通过，再通过车间低压配电线路，给车间用电设备供电。车间低压配电线路，给车间用电设备供电。 分为厂区高压配电
8、线路和车间低压配电线路。分为厂区高压配电线路和车间低压配电线路。 车间变电所：车间变电所：配电线路：配电线路：车间变电所可分为以下几种类型：车间变电所可分为以下几种类型： F附设式变电所（附设式变电所（14）F车间内变电所（车间内变电所（5）F露天变电所（露天变电所（6）F独立变电所（独立变电所（7）F地下变电所、地下变电所、杆上变电所杆上变电所南京理工大学自动化学院南京理工大学自动化学院122022-5-21 二、建立大型电力系统的优点二、建立大型电力系统的优点 2可以减少系统的备用容量。可以减少系统的备用容量。3可以提高供电可靠性。可以提高供电可靠性。4可以安装大容量的机组。可以安装大容量
9、的机组。5可以合理利用资源，提高系统运行经济性。可以合理利用资源，提高系统运行经济性。南京理工大学自动化学院南京理工大学自动化学院132022-5-21 1. 总装机容量：总装机容量： 指系统中所有机组额定有功功率的总指系统中所有机组额定有功功率的总和，以和，以MW、GW计。计。 2. 年发电量：年发电量： 指系统中所有发电机组全年实际发出电指系统中所有发电机组全年实际发出电能的总和，能的总和，以以MWh、GWh、TWh计。计。3. 最大负荷：最大负荷： 指规定时间内电力系统总有功功率负荷指规定时间内电力系统总有功功率负荷的最大值，的最大值，以以MW、GW计。计。 4. 额定频率：额定频率：
10、50Hz5. 最高电压等级：最高电压等级： 指系统中最高电压等级线路的额指系统中最高电压等级线路的额定电压，定电压，以以kV计计 。南京理工大学自动化学院南京理工大学自动化学院142022-5-21 四、电力系统的特点四、电力系统的特点 2电力系统的过渡过程十分短暂。电力系统的过渡过程十分短暂。3与国民经济各部门的关系密切。与国民经济各部门的关系密切。1 1保证供电的可靠性。保证供电的可靠性。2保证良好的电能质量。保证良好的电能质量。 五、对电力系统的基本要求五、对电力系统的基本要求3为用户提供充足的电能。为用户提供充足的电能。4提高电力系统运行的经济性。提高电力系统运行的经济性。南京理工大学
11、自动化学院南京理工大学自动化学院152022-5-211.2 发电厂的生产过程中国发电的能源结构中国发电的能源结构（2010年）年） 到到20102010年底全国发电装机容量在年底全国发电装机容量在9.59.5亿千瓦左右，其中亿千瓦左右，其中火电火电7 7亿千瓦，水电亿千瓦，水电2.12.1亿千瓦，核电亿千瓦，核电10161016万千瓦，并网万千瓦，并网风电风电30003000万千瓦。万千瓦。南京理工大学自动化学院南京理工大学自动化学院162022-5-211.2 发电厂的生产过程 煤炭、石油、天然气等。煤炭、石油、天然气等。 汽轮机发电、蒸汽机发电、内燃机发电等汽轮机发电、蒸汽机发电、内燃机
12、发电等。1火电厂的燃料：火电厂的燃料： 2能量转换过程：能量转换过程： 燃料化学能燃料化学能热能热能机械能机械能电能。电能。 3分类：分类： 4火电厂的组成：火电厂的组成： 燃料燃料灰渣，风（空气）灰渣，风（空气）烟气烟气燃烧系统燃烧系统（锅炉）：（锅炉）：汽水系统汽水系统（汽轮机）：（汽轮机）：水水 蒸汽、循环水（冷水蒸汽、循环水（冷水 热水）热水） 电力系统电力系统：发电机、变压器、输电线路等。发电机、变压器、输电线路等。 5.火电厂的生产过程：火电厂的生产过程： 凝汽式火电厂生产过程示意图凝汽式火电厂生产过程示意图 南京理工大学自动化学院南京理工大学自动化学院172022-5-211.2
13、 发电厂的生产过程 煤粉充分燃烧，将锅炉中的水加热成高温（煤粉充分燃烧，将锅炉中的水加热成高温（500以上）、以上）、高压（高压（9.8MPa以上）的蒸汽，经管道送入汽轮机，推动汽以上）的蒸汽，经管道送入汽轮机，推动汽轮机转子旋转，从而带动发电机发电。做过功的蒸汽排入轮机转子旋转，从而带动发电机发电。做过功的蒸汽排入凝汽器冷凝成水，重新送回锅炉。凝汽器冷凝成水，重新送回锅炉。 南京理工大学自动化学院南京理工大学自动化学院182022-5-216火电厂是我国目前最主要的电源，比例大于火电厂是我国目前最主要的电源，比例大于75%。 1.2 发电厂的生产过程谏壁发电厂谏壁发电厂 7今后火电建设的重点
14、今后火电建设的重点采用高参数、大容量、高效率的设备。采用高参数、大容量、高效率的设备。开发清洁煤燃烧发电、天然气蒸汽联合循环发电。开发清洁煤燃烧发电、天然气蒸汽联合循环发电。鼓励热电联产。鼓励热电联产。 加强煤炭基地的矿口电厂建设加强煤炭基地的矿口电厂建设。 国电北仑电厂国电北仑电厂南京理工大学自动化学院南京理工大学自动化学院192022-5-211.2 发电厂的生产过程 1水电厂能量转换过程：水电厂能量转换过程： 水的位能水的位能机械能机械能电能。电能。2水电厂的总发电功率：水电厂的总发电功率： QHP8 . 93水电厂的分类：水电厂的分类： 堤坝式水电厂堤坝式水电厂引水式水电厂引水式水电厂
15、抽水蓄能电站抽水蓄能电站坝后式：如三门峡、刘家峡、丹江口、三峡水电站坝后式：如三门峡、刘家峡、丹江口、三峡水电站河床式：如葛洲坝水电站河床式：如葛洲坝水电站 南京理工大学自动化学院南京理工大学自动化学院202022-5-211.2 发电厂的生产过程 水库、水轮机、电力系统水库、水轮机、电力系统4水电厂的组成：水电厂的组成：5水电厂生产过程：水电厂生产过程： 堤坝式水电厂生产过程示意图堤坝式水电厂生产过程示意图 6水电厂是我国最重要的电源之一，比例大于水电厂是我国最重要的电源之一，比例大于10%。 葛洲坝水电站葛洲坝水电站 南美伊泰普水电站南美伊泰普水电站 三峡水电站三峡水电站 广州抽水蓄能电站
16、广州抽水蓄能电站 7水力发电的优点水力发电的优点是最干净的能源之一。是最干净的能源之一。是最廉价的能源之一：是最廉价的能源之一： 综合水利工程：综合水利工程： 特殊的水电厂：特殊的水电厂： 无需燃料、无环境污染、生无需燃料、无环境污染、生产效率高、发电成本低、运行维护简单。产效率高、发电成本低、运行维护简单。 可同时解决发电、防洪、灌溉、航可同时解决发电、防洪、灌溉、航运、水产养殖等问题。运、水产养殖等问题。 抽水蓄能电厂，起抽水蓄能电厂，起“削峰填谷削峰填谷”作用。作用。南京理工大学自动化学院南京理工大学自动化学院212022-5-211.2 发电厂的生产过程 1核电厂的能量转换过程：核电厂
17、的能量转换过程：核燃料的裂变能核燃料的裂变能热能热能机械能机械能电能。电能。2核电厂的组成：核电厂的组成： 3核反应堆分类：核反应堆分类： 核反应堆、汽水系统（汽轮机）核反应堆、汽水系统（汽轮机） 轻水堆（包括沸水堆和压水堆）、轻水堆（包括沸水堆和压水堆）、重水堆和石墨冷气堆等。重水堆和石墨冷气堆等。 轻水堆核电厂的生产过程示意图轻水堆核电厂的生产过程示意图 4核电厂是我国最重要的电源之一。核电厂是我国最重要的电源之一。 秦山核电站秦山核电站 大亚湾核电站大亚湾核电站 南京理工大学自动化学院南京理工大学自动化学院222022-5-211.2 发电厂的生产过程5核电迅速发展的原因核电迅速发展的原
18、因核电是一种新型的巨大能源。核电是一种新型的巨大能源。煤、石油等火电燃料储量有限，不可再生。煤、石油等火电燃料储量有限，不可再生。 一些资源贫乏国家一些资源贫乏国家“能源危机能源危机”，不得不发展核电，不得不发展核电 。6. 核能发电的优缺点核能发电的优缺点 节省大量煤炭、石油等燃料，避免燃料运输。节省大量煤炭、石油等燃料，避免燃料运输。 可建在地下、水下、山洞或空气稀薄地区。可建在地下、水下、山洞或空气稀薄地区。 比火电厂造价高，但发电成本低比火电厂造价高，但发电成本低30%50%，且规，且规模越大越合算。模越大越合算。 存在问题：放射性污染。存在问题：放射性污染。 南京理工大学自动化学院南
19、京理工大学自动化学院232022-5-211.2 发电厂的生产过程 1太阳能发电：太阳能发电： 太阳光能或太阳热能太阳光能或太阳热能电能电能太阳能发电形式太阳能发电形式太阳能发电的优点：太阳能发电的优点：我国首座太阳能发电厂我国首座太阳能发电厂 ：u 是一种取之不尽、用之不竭的廉价能源。是一种取之不尽、用之不竭的廉价能源。u 不需要燃料、生产成本低、不产生污染。不需要燃料、生产成本低、不产生污染。u 受季节、昼夜、地理和气象条件的影响较大受季节、昼夜、地理和气象条件的影响较大 。 2005年年10月月29日在南京日在南京江宁发电成功，发电量只有江宁发电成功，发电量只有70kW。南京理工大学自动
20、化学院南京理工大学自动化学院242022-5-211.2 发电厂的生产过程2风力发电风力发电： 风力的动能风力的动能 机械能机械能电能电能风力发电的优点：风力发电的优点：u 是一种取之不尽、用之不竭的自然能源。是一种取之不尽、用之不竭的自然能源。u 不需要燃料、没有污染、运行成本低。不需要燃料、没有污染、运行成本低。u 随机性和不稳定性，因此必须配有蓄能装置随机性和不稳定性，因此必须配有蓄能装置 。西部地区的风能资源占全国的西部地区的风能资源占全国的50%以上以上 。（青。（青海、甘肃、新疆、内蒙、云南、西藏等）海、甘肃、新疆、内蒙、云南、西藏等）新疆达板城风电场新疆达板城风电场 装机容量装机
21、容量7.23万千瓦。万千瓦。 风力发电与太阳能发电风力发电与太阳能发电 南京理工大学自动化学院南京理工大学自动化学院252022-5-211.2 发电厂的生产过程3地热发电：地热发电：地热能地热能电能电能电能生产过程：电能生产过程： 用地热井取代锅炉设备用地热井取代锅炉设备 。西藏羊八井电厂西藏羊八井电厂 是我国最大的地热电厂，总装机是我国最大的地热电厂，总装机容量为容量为25.18MW，水温约，水温约150。 4潮汐发电：潮汐发电： 海水涨潮或落潮动能海水涨潮或落潮动能电能。电能。示意图示意图法国郎斯潮汐电站法国郎斯潮汐电站 是第一座具有商用价值潮汐电站。是第一座具有商用价值潮汐电站。 江厦
22、潮汐电站江厦潮汐电站 是中国第一座双向潮汐电站是中国第一座双向潮汐电站 。南京理工大学自动化学院南京理工大学自动化学院262022-5-211.2 发电厂的生产过程我国正在运行发电的潮汐电站共有我国正在运行发电的潮汐电站共有8座（浙江座（浙江4座，座，山东、江苏、广西、福建各山东、江苏、广西、福建各1座）座）浙江江厦潮汐试验电站、海山潮汐电站、沙山浙江江厦潮汐试验电站、海山潮汐电站、沙山潮汐电站，象山岳浦潮汐电站，潮汐电站，象山岳浦潮汐电站，山东乳山县的白沙口潮汐电站，山东乳山县的白沙口潮汐电站，江苏太仓县浏河潮汐电站，江苏太仓县浏河潮汐电站，广西饮州湾果子山潮汐电站，广西饮州湾果子山潮汐电站
23、，福建平潭县幸福洋潮汐电站福建平潭县幸福洋潮汐电站 南京理工大学自动化学院南京理工大学自动化学院272022-5-21n用电设备用电设备n发电机发电机1.3 电力系统的电压与电能质量 电力网电力网 电网额定电压等级有电网额定电压等级有3kV、6 kV、10 kV、35 kV、60 kV、110 kV、220 kV、330 kV、500 kV等。等。用电设备的额定电压和电网的额定电压一致。用电设备的额定电压和电网的额定电压一致。 发电机的额定电压比同级发电机的额定电压比同级 电网的额定电压高出电网的额定电压高出5%，用于补偿线路电压损失。用于补偿线路电压损失。+5%-5%UN南京理工大学自动化学
24、院南京理工大学自动化学院282022-5-21 变压器变压器二次绕组二次绕组：相当于供电设备。相当于供电设备。u 第一种情况：比用电设备额定电压高第一种情况：比用电设备额定电压高10% u 第二种情况：比用电设备额定电压高第二种情况：比用电设备额定电压高5%变压器变压器 变压器变压器一次绕组一次绕组：相当于用电设备，规定其：相当于用电设备，规定其一次绕组额定电压与受电设备额定电压相同。一次绕组额定电压与受电设备额定电压相同。注意：但当变压器一次绕组直接与发电机相连时，注意：但当变压器一次绕组直接与发电机相连时，其其额定电压与发电机额定电压相等。额定电压与发电机额定电压相等。5%5%用于补偿变压
25、器满载时一、用于补偿变压器满载时一、二次绕组上电压损失；二次绕组上电压损失；5%5%用于用于补偿线路电压损失，适用于供补偿线路电压损失，适用于供电距离较长时情况。（电距离较长时情况。（35kV35kV及及以上线路）以上线路）当供电距离较短时，当供电距离较短时，不考虑线路电压损失，不考虑线路电压损失，只补偿满载时变压器只补偿满载时变压器绕组电压损失。绕组电压损失。（10kV及以下线路）及以下线路）1.3 电力系统的电压与电能质量我国公布的三相交流系统的额定电压见我国公布的三相交流系统的额定电压见表表1-11-1 南京理工大学自动化学院南京理工大学自动化学院292022-5-21发电机发电机G的额
26、定电压：的额定电压：UNG=1.0510=10.5（kV） 变压器变压器T1的额定电压：的额定电压： U1N=10.5（kV） U2N=1.1110=121(kV)变压器变压器T1的变比为：的变比为：10.5/121kV变压器变压器T2的额定电压：的额定电压：U1N=110（kV） U2N=1.056=6.3(kV)变压器变压器T2的变比为：的变比为：110/6.3kV例例1-1 已知下图所示系统中电网的额定电压，试确已知下图所示系统中电网的额定电压，试确定发电机和变压器的额定电压。定发电机和变压器的额定电压。变压器直接与电动机变压器直接与电动机相连，可不考虑线路相连，可不考虑线路电压损失。电
27、压损失。T1T1的一次绕组与发电机的一次绕组与发电机直接相连，其额定电压直接相连，其额定电压取发电机的额定电压取发电机的额定电压南京理工大学自动化学院南京理工大学自动化学院302022-5-211.3 电力系统的电压与电能质量 220 kV及以上：及以上：用于大型电力系统的主干线。用于大型电力系统的主干线。 35kV：用于大型工业企业内部电力网。用于大型工业企业内部电力网。110kV：用于中小型电力系统的主干线。用于中小型电力系统的主干线。10kV：常用的高压配电电压，当常用的高压配电电压，当6kV高压用电设高压用电设备较多时，也可考虑用备较多时，也可考虑用6kV配电。配电。3kV：仅限于工业
28、企业内部采用仅限于工业企业内部采用 。380/220V：工业企业内部的低压配电电压。工业企业内部的低压配电电压。电力网额定电压、传输功率和传输距离关系见表电力网额定电压、传输功率和传输距离关系见表1-2南京理工大学自动化学院南京理工大学自动化学院312022-5-211.3 电力系统的电压与电能质量电压偏差是指用电设备的实际电压与额定电压电压偏差是指用电设备的实际电压与额定电压之差，用占额定电压的百分数来表示之差，用占额定电压的百分数来表示 频率偏差频率偏差额定频率：额定频率：50Hz 允许偏差：电网容量允许偏差：电网容量3000MW及以上者，及以上者，0.2 Hz；电网容量电网容量3000M
29、W以下者，以下者，0.5 Hz。电压偏差电压偏差%100%NNUUUU 南京理工大学自动化学院南京理工大学自动化学院322022-5-211.3 电力系统的电压与电能质量电压偏差的危害电压偏差的危害白炽灯：白炽灯：电压低时，寿命延长，但发光效率降低；电压低时，寿命延长，但发光效率降低；电压高时，发光效率增加，但寿命缩短。电压高时，发光效率增加，但寿命缩短。 ，电压低时，转矩将急剧减小，电压低时，转矩将急剧减小， 由于由于2MU 电动机：电动机：电流电流增大，绕组绝缘过热受损，缩短寿命。增大，绕组绝缘过热受损，缩短寿命。电压偏差的允许值电压偏差的允许值F35kV及以上电压供电的用户：及以上电压供
30、电的用户：5% F10 kV及以下高压供电和低压电力用户：及以下高压供电和低压电力用户：7% F低压照明用户：低压照明用户：+5%10%南京理工大学自动化学院南京理工大学自动化学院332022-5-211.3 电力系统的电压与电能质量电压调整的措施电压调整的措施电压波动与闪变电压波动与闪变 电压波动是指电网电压短时、快速变动，用电压电压波动是指电网电压短时、快速变动，用电压最大值与最小值之差对电网额定电压百分比表示，最大值与最小值之差对电网额定电压百分比表示， %100%minmaxNUUUU 正确选择变压器电压分接头或采用有载调压变压器；正确选择变压器电压分接头或采用有载调压变压器；合理减少
31、系统的阻抗；合理减少系统的阻抗； 尽量保持系统三相负荷平衡；尽量保持系统三相负荷平衡； 改变系统的运行方式；改变系统的运行方式； 采用无功功率补偿设备等。采用无功功率补偿设备等。 南京理工大学自动化学院南京理工大学自动化学院342022-5-211.3 电力系统的电压与电能质量电压波动的危害：电压波动的危害： 闪变是指人眼对因电压波动引起灯闪的一种主观闪变是指人眼对因电压波动引起灯闪的一种主观感觉，引起灯闪的电压称为闪变电压。感觉，引起灯闪的电压称为闪变电压。电压波动的允许值电压波动的允许值使电动机无法正常起动，引起同步电动机转子振动使电动机无法正常起动，引起同步电动机转子振动 ；使某些电子设
32、备无法正常工作；使某些电子设备无法正常工作；使照明灯发生明显的闪烁现象等使照明灯发生明显的闪烁现象等 。F10 kV及以下电网：及以下电网：2.5%F35110 kV电网：电网：2%南京理工大学自动化学院南京理工大学自动化学院352022-5-211.3 电力系统的电压与电能质量电压波动的抑制电压波动的抑制谐波谐波 谐波是指对周期性非正弦交流量进行傅里叶级数分谐波是指对周期性非正弦交流量进行傅里叶级数分解后所得到的频率为基波频率整数倍的各次分量。解后所得到的频率为基波频率整数倍的各次分量。对负荷变动剧烈的大型电气设备，采用专线或专用对负荷变动剧烈的大型电气设备，采用专线或专用变压器供电变压器供
33、电 ；增大供电容量，减小系统阻抗增大供电容量，减小系统阻抗 ；在电压波动严重时减少或切除引起电压波动的负荷在电压波动严重时减少或切除引起电压波动的负荷 ；对大型冲击性负荷，可装设能吸收冲击无功功率的对大型冲击性负荷，可装设能吸收冲击无功功率的静止型无功补偿装置（静止型无功补偿装置（SVC） 。南京理工大学自动化学院南京理工大学自动化学院362022-5-211.3 电力系统的电压与电能质量谐波产生的原因：谐波产生的原因：电力系统中存在各种非线性元件电力系统中存在各种非线性元件 。 波形畸变程度的几个特征量波形畸变程度的几个特征量第第h次谐波电压含有率：次谐波电压含有率： %1001UUHRUh
34、h 第第h次谐波电流含有率：次谐波电流含有率：%1001IIHRIhh谐波电压总含量谐波电压总含量 ： 22)(hhHUU 谐波电流总含量谐波电流总含量 ： 22)(hhHII电压总谐波畸变率电压总谐波畸变率 ： %1001UUTHDHU 电流总谐波畸变率电流总谐波畸变率 ： %1001IITHDHI 南京理工大学自动化学院南京理工大学自动化学院372022-5-211.3 电力系统的电压与电能质量谐波的危害谐波的危害 使线路功率损耗和电能损耗增加，有可能出现电使线路功率损耗和电能损耗增加，有可能出现电压谐振，产生过电压，击穿电气设备的绝缘；压谐振，产生过电压，击穿电气设备的绝缘； 使继电保护
35、及自动装置产生误动作；使继电保护及自动装置产生误动作；使电容器产生过负荷而影响其使用寿命；使电容器产生过负荷而影响其使用寿命；对附近通信线路产生信号干扰，使数据传输失真。对附近通信线路产生信号干扰，使数据传输失真。使变压器和电动机的铁芯损耗增加，引起局部过使变压器和电动机的铁芯损耗增加，引起局部过热，同时振动和噪声增大，缩短使用寿命；热，同时振动和噪声增大，缩短使用寿命；南京理工大学自动化学院南京理工大学自动化学院382022-5-211.3 电力系统的电压与电能质量谐波的抑制谐波的抑制 三相整流变压器采用三相整流变压器采用Y，d或或D，y接线接线 ； 增加整流器的相数增加整流器的相数 ； 在
36、谐波源处装设专用滤波器在谐波源处装设专用滤波器 ； 限制晶闸管整流设备投入电网的容量限制晶闸管整流设备投入电网的容量 ； 在大型整流设备附近装设静止型无功补偿装置。在大型整流设备附近装设静止型无功补偿装置。三相电压不平衡度三相电压不平衡度 指三相电压不平衡程度，用电压负序分量有效值指三相电压不平衡程度，用电压负序分量有效值与正序分量有效值的百分比来表示，即与正序分量有效值的百分比来表示，即南京理工大学自动化学院南京理工大学自动化学院392022-5-211.3 电力系统的电压与电能质量%100%12UUU产生三相电压不平衡的原因产生三相电压不平衡的原因 ：三相负荷不对称三相负荷不对称 。三相电
37、压不平衡的危害三相电压不平衡的危害 影响变换器及其控制系统的工作性能，产生非影响变换器及其控制系统的工作性能，产生非特征谐波分量；特征谐波分量； 使旋转电机的转子受到反方向的负序旋转磁场使旋转电机的转子受到反方向的负序旋转磁场的作用，使电机发热甚至烧毁的作用，使电机发热甚至烧毁 ； 使继电保护装置产生误动和拒动使继电保护装置产生误动和拒动 。三相电压不平衡度的允许值三相电压不平衡度的允许值 F电力系统公共连接点：电力系统公共连接点：2%F接于公共连接点的用户：接于公共连接点的用户：1.3%南京理工大学自动化学院南京理工大学自动化学院402022-5-211.3 电力系统的电压与电能质量南京理工
38、大学自动化学院南京理工大学自动化学院412022-5-211.4 电力系统中性点运行方式 电力系统中性点有三种运行方式：电力系统中性点有三种运行方式：1.1.中性点不接地方式中性点不接地方式正常运行时，系统三相电压对称的，三相导线对正常运行时，系统三相电压对称的，三相导线对地电容电流也对称。地电容电流也对称。电路图和相量图电路图和相量图当系统发生当系统发生A相接地故障时相接地故障时 ，A相对地电压降为相对地电压降为零。零。电路图和相量图电路图和相量图AUU0 中性点不接地中性点不接地 中性点经消弧线圈接地中性点经消弧线圈接地 中性点直接接地中性点直接接地南京理工大学自动化学院南京理工大学自动化
39、学院422022-5-21CBA负荷CCCICACBIICCUABUUCCAIICBICCa)0CCCBCAIIICUIIIICCCCBCA0a）电路图）电路图b）相量图）相量图中性点对地电压中性点对地电压 00U。 南京理工大学自动化学院南京理工大学自动化学院432022-5-21CI =CUUBAUCCIICBCCC荷负ABCIPECBIICCU 0BUUCCBIICCPEII +CBCCIa）电路图）电路图b）相量图）相量图 CAACCCBAABBBAAAAUUUUUUUUUUUUUUUUU0000 各相对地电压为：各相对地电压为： UUUCB3 在数值上在数值上南京理工大学自动化学院南
40、京理工大学自动化学院442022-5-211.4 电力系统中性点运行方式 n特点流过故障点的接地电流为：流过故障点的接地电流为： )(CCCBPEIII数值上：数值上：0333333CCBCBCBPEICUXUXUII 中性点不接地系统发生单相接地故障时，线电压不变，中性点不接地系统发生单相接地故障时，线电压不变，而非故障相对地电压升高到原来相电压的而非故障相对地电压升高到原来相电压的 倍倍 。 单相接地电流等于正常时单相对地电容电流的单相接地电流等于正常时单相对地电容电流的3倍。倍。3350)35(NcabohPEUllI单相接地电流的经验公式：单相接地电流的经验公式：ohlcabl式中，、
41、式中，、 分别为架空线路和电缆线路的总长度（分别为架空线路和电缆线路的总长度（km）。）。 南京理工大学自动化学院南京理工大学自动化学院452022-5-21缺点缺点1.4 电力系统中性点运行方式 绝缘投资大。绝缘投资大。单相故障时，非故障相对地电压升单相故障时，非故障相对地电压升为相电压的为相电压的 倍，系统相对地绝缘按线电压设计，倍，系统相对地绝缘按线电压设计，中性点绝缘按相电压设计。中性点绝缘按相电压设计。3适用范围适用范围单相接地电流小于单相接地电流小于30A的的310kV电力网；电力网；单相接地电流小于单相接地电流小于10A的的35kV电力网。电力网。 优点优点 运行可靠性高。运行可
42、靠性高。发生单相故障时，电网线电压仍对发生单相故障时，电网线电压仍对称，用户的三相用电设备能照常运行，但时间不能太长，称，用户的三相用电设备能照常运行，但时间不能太长，以免另一相又发生接地故障时形成两相接地短路以免另一相又发生接地故障时形成两相接地短路 。南京理工大学自动化学院南京理工大学自动化学院462022-5-211. 电力系统中性点的运行方式中性点不接地系统的单相接地电流较大时，将产中性点不接地系统的单相接地电流较大时，将产生间歇性电弧而引起弧光接地过电压。为此，可采用生间歇性电弧而引起弧光接地过电压。为此，可采用中性点经消弧线圈接地的方式中性点经消弧线圈接地的方式电路图和相量图电路图
43、和相量图中性点经消弧线圈接地方式中性点经消弧线圈接地方式 消弧线圈：具有铁心的可调电感线圈。消弧线圈：具有铁心的可调电感线圈。在电力系统中一般不采用完在电力系统中一般不采用完全补偿的方式，而采用过补全补偿的方式，而采用过补偿运行方式偿运行方式Why?消弧线圈的补偿方式消弧线圈的补偿方式全补偿全补偿:CLII欠补偿欠补偿: :CLII过补偿过补偿: :CLII南京理工大学自动化学院南京理工大学自动化学院472022-5-211. 电力系统中性点的运行方式特点：特点：运行可靠性高，但绝缘投资大运行可靠性高，但绝缘投资大。 消弧线圈的补偿容量：消弧线圈的补偿容量： 335. 1NCarUIS适用范围
44、：适用范围： 单相接地电流大于单相接地电流大于30A的的310kV电力网；电力网；单相接地电流大于单相接地电流大于10A的的35kV电力网。电力网。南京理工大学自动化学院南京理工大学自动化学院482022-5-213.中性点直接接地方式中性点直接接地方式1. 电力系统中性点的运行方式优点优点 节约绝缘投资。节约绝缘投资。发发生单相短路时，非故生单相短路时，非故障相对地电压不变，障相对地电压不变，设备绝缘水平可按相设备绝缘水平可按相电压考虑。电压考虑。110kV及以及以上的电力系统基本上上的电力系统基本上都采用中性点直接接都采用中性点直接接地的方式地的方式 。kI(1)(1)CBA负荷图中 性
45、点 直 接 接 地 系 统 的 电 力 系 统 示 意 图1-10Ik南京理工大学自动化学院南京理工大学自动化学院492022-5-211. 电力系统中性点的运行方式针对缺点应采取的措施针对缺点应采取的措施加装自动重合闸装置，以提高供电可靠性。加装自动重合闸装置，以提高供电可靠性。 适用范围适用范围110kV及以上电网和及以上电网和380/220V电力网。电力网。 说明：说明：110kV及以上电网采用该方式是为了降低工程及以上电网采用该方式是为了降低工程造价，而在造价，而在380/220V低压电网中是为了保证人身安全。低压电网中是为了保证人身安全。 缺点缺点 供电可靠性不高。供电可靠性不高。单
46、相短路时，接地相短路电流单相短路时，接地相短路电流很大，保护装置迅速跳闸，因此系统不能继续运行。很大，保护装置迅速跳闸，因此系统不能继续运行。南京理工大学自动化学院南京理工大学自动化学院502022-5-211.5 我国电力发展概况及前景中国电力工业发展史中国电力工业发展史年份年份总装机容量总装机容量/GW年发电量年发电量/TWh人均用电量人均用电量/ kWh世界排序世界排序1882上海第一台上海第一台12kW机组发电机组发电19491.854.3小于小于1025197952280719858040051998277115022000300130010002201054027002南京理工大学
47、自动化学院南京理工大学自动化学院512022-5-211.5 我国电力发展概况及前景中国电力工业的发展可分为三个以下阶段中国电力工业的发展可分为三个以下阶段18821937年。年。从从1882年上海第一台机组发电到抗日战年上海第一台机组发电到抗日战争爆发前夕，全国共有争爆发前夕，全国共有461个发电厂，总装机容量个发电厂，总装机容量630MW。19371949年。年。1949年新中国成立时，全国发电装机容年新中国成立时，全国发电装机容量为量为1848.6MW，居世界第，居世界第25位。位。1949年以来年以来，中国的电力工业有很大的发展。到，中国的电力工业有很大的发展。到1998年全国装机容量
48、已达到年全国装机容量已达到277 GW，居世界第，居世界第2位。位。南京理工大学自动化学院南京理工大学自动化学院522022-5-211.5 我国电力发展概况及前景u外国输电线路建设历程外国输电线路建设历程20世纪世纪50年代，欧美各国开始建设从年代，欧美各国开始建设从350KV到到500KV交流超高压输电线路。交流超高压输电线路。60年代，欧美开始建设年代，欧美开始建设750KV，以及，以及400kV到到750kV高压直流输电线路。高压直流输电线路。70年代，欧美对交流年代，欧美对交流1000kV级特高压输电技术进级特高压输电技术进行了大量研究开发。行了大量研究开发。1985年前苏联建成第一
49、条年前苏联建成第一条1150kV线路，日本也在线路，日本也在90年代初建成年代初建成1000kV线路。线路。南京理工大学自动化学院南京理工大学自动化学院532022-5-211.5 我国电力发展概况及前景1954年年，第一条，第一条220kV线路投入运行，吉林丰满水电站到线路投入运行，吉林丰满水电站到沈阳虎石台变电所，全长沈阳虎石台变电所，全长369.25km；1972年年，第一条，第一条330kV线路投入运行，甘肃刘家峡水电站线路投入运行，甘肃刘家峡水电站到陕西关中，全长到陕西关中，全长534km；1981年年，第一条，第一条500kV线路投入运行，河南姚孟到武汉，线路投入运行，河南姚孟到武
50、汉，全长全长595km （世界第（世界第8个国家）个国家）；1989年年，第一条，第一条500kV直流输电线路投入运行，葛洲坝直流输电线路投入运行，葛洲坝到上海，全长到上海，全长1080km ,实现了华中电网与华东电网的互联。实现了华中电网与华东电网的互联。2009年年2月月，第一条，第一条1000kV交流输电线路投入运行，山西交流输电线路投入运行，山西长治到湖北荆门，全长长治到湖北荆门，全长640km 。2009年年6月月，第一条，第一条800kV直流输电线路投入运行，云南直流输电线路投入运行，云南楚雄到广东增城楚雄到广东增城 ，全长，全长1438km。（世界上第一个最高电。（世界上第一个最
