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【巽雷学习笔记系列】电力系统分析(第三版)-01.电力系统基本概念

放大字体  缩小字体 发布日期:2024-10-03   来源:风电齿轮箱   作者:风电招聘   浏览次数:52
核心提示:一、 【巽雷学习笔记系列】电力系统分析(第三版)-介绍华中科技大学何仰赞、温增银老师撰写的《电力系统分析》是广大电力从业者的入门教材和常用工具书,专业性、实操性极高。作为一个电力新人,为系统化学习电力系统知识,了解电力系统运行原理,作者在学习这部书籍的时候,同时记录学习笔记,与广大网友共同分享和学习。因预算有限,学习过程中采用第三版书籍(网上较容易获取),中间有些内容与当前市场和政策情况不符,学习过程中会尽量甄别,此学习笔记仅代表个人看法,希望大家多多交流,共同进步。作为一个“三分热度的轻度热爱者”,三分

   

一、 【巽雷学习笔记系列】电力系统分析(第三版)-介绍华中科技大学何仰赞、温增银老师撰写的《电力系统分析》是广大电力从业者的入门教材和常用工具书,专业性、实操性极高。
作为一个电力新人,为系统化学习电力系统知识,了解电力系统运行原理,作者在学习这部书籍的时候,同时记录学习笔记,与广大网友共同分享和学习。
因预算有限,学习过程中采用第三版书籍(网上较容易获取),中间有些内容与当前市场和政策情况不符,学习过程中会尽量甄别,此学习笔记仅代表个人看法,希望大家多多交流,共同进步。
作为一个“三分热度的轻度热爱者”,三分热度是开始,半途而废是常态,请大家祝福作者学习笔记更新可以持续更新,共同交流、学习和进步。
郑重声明:这只是学习笔记,知识理解和分析不一定正确,大家多交流、批评指正,原创不易,转载请注明。
一、 “电力系统基本概念”章节的理论知识点① 电力系统的常规三种计算方式有短路计算,潮流计算及稳定计算(学习本书应了解三种计算的概念、相关理论及计算机求解模型)。
② 电力传输的核心是功率传输,应从交流电网功率传输和直流电网功率传输两方面学习,对功率传输特性要有直观理解。
③ 电力系统:生产、输送、分配和消费电能的各种电器设备连接在一起而组成的整体称为电力系统。
火电厂的汽轮机、锅炉、供热管道和热用户,水电厂的水轮机和水库(课本年代较早,此描述不太全面,还应包括风机的扇叶、齿轮箱、电动机,光伏板的组件,核电、光热发电的的汽轮机、锅炉)等属于电能生产相关的动力部分;电力系统中输送和分配电能的部分称为电力网(此名词是否过时?)。
④ 电气设备的额定电压和额定频率:电器设备都是安装指定的电压和频率来进行设计制造的,当电器设备在此电压和频率下运行时,讲具有最好的技术性能和经济效果。
额定电压和额定频率是电气设备的固定属性。
⑤ 系统的电压和频率,应与电气设备的电压和频率分开理解。
⑥ 电力系统运行的基本要求:保证安全可靠的供电;要有合乎要求的电能质量;要有良好的经济性;尽可能减少对生态环境的有害影响。
(此部分描述为本书中的描述,描述具有局限性,目前国家提出新型电力系统的建设要求“清洁低碳、安全可控、灵活高效、智能友好、开放互动”,应结合新型电力系统的要求理解此部分内容。
)⑦ 频率和电压:频率主要取决于系统中的有功功率平衡,系统发出的有功功率不足,频率就偏低;电压则主要取决于系统中无功功率平衡,无功功率不足时,电压就偏低。
要保证良好的电能质量,关键在于系统发出的有功功率和无功功率都应满足在额定频率和额定电压下的功率平衡要求。
电源要配置得当,还要有适当的调整手段。
⑧ 电力系统的描述:当电力系统中各种发电、变电、输配电及用电设备之间的相关联接情况已经确定时,电力系统的运行状态是由一些运行变量(亦称之为运行参数)的变化规律来描述的,这些运行变量包括功率、频率、电压、电流、磁链、电动势及发电机转子间的相对位移角等。
⑨ 稳态和暂态:电力系统运行状态一般可区分为稳态和暂态。
实际上,由于电力系统存在各种随机扰动(如负荷变化)因素,绝对的暂态是不存在的。
⑩ 稳态:在电力系统运行的某一段时间内,如果运行参数只在某一恒定的平均值附近发生微小的变化,我们就称这种状态为稳态。
稳态还可以分为正常稳态、故障稳态和故障后稳态。
⑪ 暂态:电力系统暂态一般是指从一种运行状态到另一种运行状态的过渡过程。
在暂态中,所有的运行参数都发生变化,有些则发生激烈的变化。
此外,运行参数发生振荡的运行状态也是一种暂态(作者定义振荡所有运行参数都发生变化,应当以过渡过程理解振荡,因此,一旦进入波形分析就进入暂态分析的范畴)。
二、 “电力系统基本概念”章节的核心知识块1. 系统电压与设备电压(1) 电气设备的电压和频率:电器设备都是按照指定的电压和频率来进行设计制造的,当电器设备在额定电压和频率下运行时,具有最好的技术性能和经济效果。
电力线路的额定电压和系统的额定电压相等,有时把它们称为网络的额定电压,如220kV网络等。
发电机的额定电压与系统的额定电压为同一等级时,发电机的额定电压规定比系统的额定电压高5%。
2. 变压器额定电压变压器额定电压的规定略为复杂。
根据变压器在电力系统中的传输功率的方向,我们规定变压器接受功率一侧的绕组为一次绕组,输出功率一侧的绕组为二次绕组。
(1)一次绕组的作用相当于受电设备,其额定电压与系统的额定电压相等,但直接与发电机联接时,其额定电压则与发电机的额定电压相等。
(2)二次绕组的作用相当于供电设备,考虑其内部电压损耗,额定电压规定比系统的额定电压高10%。
注,如果变压器的短路电压小于7%或直接(包括通过短距离线路)与用户连接时,则规定比系统的额定电压高5%。
(3)分接抽头:为了适应电力系统运行调节的需求,通常在变压器的高压绕组 设计制造有分接抽头。
分接抽头用百分数表示,即表示分接头电压与主抽头电压的差值为主抽头的百分之几。
3. 负荷等级根据用户对供电可靠性的不同要求,目前我国将负荷分为以下三级(此处分级为教科书的理论分级,实际不同应用场景下有详细的分级标准,可参考《供配电系统设计规范GB 50052-2009 》、《民用建筑电气设计标准 GB 51348-2019 》、《建筑设计防火规范 GB 50016-2014》、《工业与民用供配电设计手册》、《照明设计手册(第三版)》、《汽车库、修车库、停车场设计防火规范 GB 50067-2014 》、《住宅建筑电气设计规范 JGJ 242-2011 》、《冷库设计标准GB50072-2021》)等技术规范):第一级负荷。
对这一级的负荷中断供电的后果是极为严重的。
例如,可能发生危及人身安全的事故;使工业生产中的关键设备遭到难以修复的损坏,以致生产秩序长期不能恢复正常,造成国民经济的重大损失;使市政生活的重要部门发生混乱等。
第二级负荷。
对这一级负荷中断供电将造成大量减产,使城市中大量居民的正常活动受到影响等。
第三级负荷。
不属于第一、第二级的,停电影响不大的其他负荷都属于第三级负荷。
对这一级的负荷的短时供电中断不会造成重大的损失。
4. 电力系统的数学模型对电力系统运行状态的分析研究,大量采用的方法是把待研究的系统状态用数学方程式描述出来,运用适当的数学方法和计算工具进行分析计算。
描述系统状态的数学方程式,反映了各种运行变量间的相互关系,也成系统的数学模型。
如:正弦电势源作用下的R-L电路的方程式为:有n个节点的复杂网络的节点方程式为:在上述方程式中,Em,w,α,i,V2 等都是运行变量,R 、L 、Yij 等统称为系统参数。
系统参数是指系统各元件或其组合在运行中反映其物理特性的参数。
各种元件的电阻、电感(或电抗)、电容(或电纳)、时间常数,变压器的变化以及系统的输入阻抗、转移阻抗都属于系统参数。
系统参数主要取决元件的结构特点,也同其额定参数密切相关。
无论对电力系统进行何种状态的分析研究,系统参数的计算都是必不可少的。
三、 例题与作业学习解:(1) 首先根据功率输送方向确定是升/降变压器,及一次绕组和二次绕组的系统电压等级。
一次绕组电压为系统电压,但是对T-1来说,它直接连接的发电机,一次绕组额定电压应提升5%,对于T-2的2、3端,均为二次绕组,额定电压应高于系统电压10%,同理T-3、T-4。
(2) ‌变压器的‌额定变比是指在变压器空载条件下,‌高压绕组额定线电压‌U1N和低压绕组额定线电压U2N之比。
变压器的变比K(即电压比)是高压绕组电压U1和低压绕组电压U2之比。
T-1:K1= 242/10.5=23.05T-2(1-2):K2(1-2) =220/121=1.82T-2(1-3): K2(1-3) =220/38.5=5.71T-2(2-3): K2(2-3) =121/38.5=3.14T-3:K3=35/11=3.18t-4:K4=220/121=1.82(3) 抽头仅作用在高压端,计算高压端电压变化即可。

 
 
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