1、山东大学本 科 毕 业 论 文论文题目：内蒙古君正热电电力系统分析姓 名_学 院_电气工程学院_专 业_电气工程及其自动化_年 级_ _指导教师_年 月 日函授本科毕业论文成绩评定表学院：电气工程学院 专业：电气工程及其自动化 班级： 姓 名 论文成绩：论文题目 内蒙古君正热电电力系统分析论 文 提 要 电力系统的规模和技术水准已成为一个国家经济发展水平的标志之一，它的出现，使高效、无污染、使用方便、易于调控的电能得到广泛应用。我国电力系统发展很快，电网及变电站运行的自动化水平也有了大幅度提高，一些变电站实现了无人值班运行但是变电运行的管理水平还基本停留在传统的模式上。如何使变电生产管理与变电
2、运行紧密结合，使变电管理自动化水平与变电运行自动化发展相适应，已经成为电网发展的重要内容。本文阐述了电力系统的组成、规模、发展历程以及它对各个生产领域所产生的重大意义及其各个状态的分析；同时对君正热电发电厂的电气部分、动力部分、电气设备的基本原理与构造进行了详细介绍。从中我们可以看出， 在目前世界大发展的前提下，我电力行业面向国际，面向未来的发展要求越发明确。我电力行业迫切需要就“改善发电系统结构，提高输电效率，保证用电质量，加速发展水，风，核电的建设等方面”展开发展。中国能源结构以煤为主体，清洁能源的比重偏低。大力发展新能源，不仅可以优化能源供应结构，促进能源资源节约，提高能源转化效率，而且
3、能够带动产业结构的优化，有利于国民经济的可持续发展。指 导 教 师 评 语指导教师签名： 年 月 日目 录摘要 .I第一章 绪论 .11.1 电力系统发展历程 .11.2 电力系统状态分析 .11.2.1 稳态分析 .11.2.2 其它状态分析 .11.3 君正热电电力系统各部分解析 .11.4 本课题的研究意义 .1第二章 君正热电电力系统的构造及其发展历程 .22.1 电力系统的构造 .22.2 电力系统发展历程 .22.3 电力系统的运行 .3第三章 电力系统的各种状态分析 .43.1 电力系统稳态分析 .43.2 电力系统故障分析 .53.3 电力系统暂态分析 .53.4 电磁暂态过程
4、的分析 .53.5 机电暂态过程的分析 .5第四章 君正热电电力系统动力部分 .64.1 燃运系统 .64.2 锅炉 .64.3 汽轮机 .6第五章 君正热电电力系统电气部分 .75.1 中央控制室 .75.2 电气主接线 .75.3 厂用电力系统 .85.4 厂用低压开关设备 .85.5 仪用互感器 .85.6 信号系统 .9第六章 君正热电电力系统电气设备 .106.1 发电机与变压器 .106.1.1 发电机的基本原理与构造 .106.1.2 发电机的冷却 .106.1.3 变压器功能 .116.1.4 电力变压器的原理 .116.2 高压开关设备 .116.2.1 高压断路器 .116
5、.2.2 隔离开关 .136.3 电气保护设备 .136.3.1 熔断器 .136.3.2 电抗器 .146.4 低压开关电器设备 .146.4.1 闸刀开关 .146.4.2 接触器 .156.4.3 磁力启动器 .156.4.4 低压短路器 .15第七章 君正热电的不足与前景趋势 .15结论 .16致谢 .17参考文献 .18I摘 要电力系统的规模和技术水准已成为一个国家经济发展水平的标志之一，它的出现，使高效、无污染、使用方便、易于调控的电能得到广泛应用。我国电力系统发展很快，电网及变电站运行的自动化水平也有了大幅度提高，一些变电站实现了无人值班运行但是变电运行的管理水平还基本停留在传统
6、的模式上。如何使变电生产管理与变电运行紧密结合，使变电管理自动化水平与变电运行自动化发展相适应，已经成为电网发展的重要内容。本文阐述了电力系统的组成、规模、发展历程以及它对各个生产领域所产生的重大意义及其各个状态的分析；同时对君正热电发电厂的电气部分、动力部分、电气设备的基本原理与构造进行了详细介绍。从中我们可以看出，在目前世界大发展的前提下，我电力行业面向国际，面向未来的发展要求越发明确。我电力行业迫切需要就“改善发电系统结构，提高输电效率，保证用电质量，加速发展水，风，核电的建设等方面”展开发展。中国能源结构以煤为主体，清洁能源的比重偏低。大力发展新能源，不仅可以优化能源供应结构，促进能源
7、资源节约，提高能源转化效率，而且能够带动产业结构的优化，有利于国民经济的可持续发展。关键词：电力系统；安全运行；状态分析；动力部分；电气部分；电气设备。1第一章 绪论本文对电力系统的发展历程及各组成部分的功能进行了详述，主要以君正热电的电力系统为例展开描述。1.1 电力系统发展历程电力系统的出现推动了社会各个领域的变化，开创了电力时代，发生了第二次技术革命。电力是当今世界最为广泛、地位最为重要的能源。初期，由小容量发电机单独供电的供电系统称为住户式供电系统。白炽灯发明后，出现了中心电站式供电系统。到 19 世纪 90 年代，三项交流系统研制成功。20 世纪以后，电力系统规模迅速增长。1.2 电
8、力系统状态分析1.2.1 稳态分析主要研究电力系统稳定运行的性能，主要包括有功和无功功率的平衡，网络节点电压和支路功率的分布等。潮流计算可以安全可靠的运行方式，给出电力网的功率损耗，也可以用于电力网事故预想等。1.2.2 其它状态分析电力系统故障分析、暂态分析，电磁暂态过程分析及机电暂态过程的分析等。这些状态分析促进了电力系统的安全可靠、经济合理的运行。1.3 君正热电电力系统各部分解析1.3.1 动力部分包括燃运系统、锅炉、汽轮机。1.3.2 电气设备有发电机、变压器、高压开关设备、电气保护设备、低压开关电气设备等。这些组成部分都是电力系统必不可缺的，它们之间的密切配合使电力系统能够顺利地运
9、行。1.4 本课题的研究意义通过本论文对君正热电的介绍，从中可以看出我国大多数火力发电厂的不足之处。近年来，我国以煤为主的能源供应方式和传统电力方式已难以为继，2一方面，以燃煤发电使不可再生资源过度消耗；另一方面，对环境也造成了很大污染。这样新型能源崛起了，水力发电大规模开发，核电技术的研发工作也正在开展，风电规模已连续三年翻番，太阳能发电也开始提速，这些都说明我国的电力行业在不断发展壮大。第二章 君正热电电力系统的构造及其发展历程2.1 电力系统的构造君正热电电力系统是由发电、变电、输电、配电和用电等环节组成的电能生产与消费系统。它的功能是将自然界的一次能源通过发电动力装置（主要包括锅炉、汽
10、轮机、发电机及电厂辅助生产系统等）转化成电能，再经输、变电系统及配电系统将电能供应到各负荷中心。由于电源点与负荷中心多数处于不同地区，也无法大量储存，电能生产必须时刻保持与消费平衡。因此，电能的集中开发与分散使用，以及电能的连续供应与负荷的随机变化，就制约了电力系统的结构和运行。据此，电力系统要实现其功能，就需在各个环节和不同层次设置相应的信息与控制系统，以便对电能的生产和输运过程进行测量、调节、控制、保护、通信和调度，确保用户获得安全、经济、优质的电能。电力系统的出现，使高效、无污染、使用方便、易于调控的电能得到广泛应用，推动了社会生产各个领域的变化，开创了电力时代，发生了第二次技术革命。2
11、.2 电力系统发展历程电力系统的规模和技术水准已成为一个国家经济发展水平的标志之一。在电能应用的初期，由小容量发电机单独向灯塔、轮船、车间等的照明供电系统，可看作是简单的住户式供电系统。白炽灯发明后，出现了中心电站式供电系统，如 1882 年 T.A.爱迪生在纽约主持建造的珍珠街电站。它装有 6 台直流发电机（总容量约 670 千瓦） ，用 110 伏电压供 1300 盏电灯照明。19 世纪 90 年代，三相交流输电系统研制成功，并很快取代了直流输电，成为电力系统大发展的里程碑。20 世纪以后，人们普遍认识到扩大电力系统的规模可以在能源开发、工业布局、负荷调整、系统安全与经济运行等方面带来显著
12、的社会经济效益。于是，电力系统的规模迅速增长。世界上覆盖面积最大的电力系统是前苏联的统一电力系统。它东西横越37000 千米，南北纵贯 3000 千米，覆盖了约 1000 万平方千米的土地。中华人民共和国的电力系统从 50 年代开始迅速发展。到 1991 年底，电力系统装机容量为 14600 万千瓦，年发电量为 6750 亿千瓦时，均居世界第四位。输电线路以220 千伏、330 千伏和 500 千伏为网络骨干，形成 4 个装机容量超过 1500 万千瓦的大区电力系统和 9 个超过百万千瓦的省电力系统，大区之间的联网工作也已开始。此外，1989 年，台湾省建立了装机容量为 1659 万千瓦的电力
13、系统。系统构成与运行电力系统的主体结构有电源、电力网络和负荷中心。电源指各类发电厂、站，它将一次能源转换成电能；电力网络由电源的升压变电所、输电线路、负荷中心变电所、配电线路等构成。它的功能是将电源发出的电能升压到一定等级后输送到负荷中心变电所，再降压至一定等级后，经配电线路与用户相联。电力系统中网络结点千百个交织密布，有功潮流、无功潮流、高次谐波、负序电流等以光速在全系统范围传播。它既能输送大量电能，创造巨大财富，也能在瞬间造成重大的灾难性事故。为保证系统安全、稳定、经济地运行，必须在不同层次上依不同要求配置各类自动控制装置与通信系统，组成信息与控制子系统。它成为实现电力系统信息传递的神经网
14、络，使电力系统具有可观测性与可控性，从而保证电能生产与消费过程的正常进行以及事故状态下的紧急处理。2.3 电力系统的运行电力系统的运行指组成系统的所有环节都处于执行其功能的状态。系统运行中，由于电力负荷的随机变化以及外界的各种干扰（如雷击等）会影响电力系统的稳定，导致系统电压与频率的波动，从而影响系统电能的质量，严重时会造成电压崩溃或频率崩溃。系统运行分为正常运行状态与异常运行状态。其中，正常状态又分为安全状态和警戒状态；异常状态又分为紧急状态和恢复状态。电力系统运行包括了所有这些状态及其相互间的转移。各种运行状态之间的转移需通过不同控制手段来实现。电力系统在保证电能质量、实现安全可靠供电的前
15、提下，还应实现经济运行，即努力调整负荷曲线，提高设备利用率，合理利用各种动力资源，降低燃料消耗、厂用电和电力网络的损耗，以取得最佳经济效益。系统调度电能生产、4供应、使用是在瞬间完成的，并需保持平衡。因此，它需要有一个统一的调度指挥系统。这一系统实行分级调度、分层控制。其主要工作有：预测用电负荷；分派发电任务，确定运行方式，安排运行计划；对全系统进行安全监测和安全分析；指挥操作，处理事故。完成上述工作的主要工具是电子计算机。系统规划大型电力系统是现代社会物质生产部门中空间跨度最广、时间协调要求严格、层次分工极复杂的实体系统。它不仅耗资大，费时长，而且对国民经济的影响极大。所以制订电力系统规划必
16、须注意其科学性、预见性。要根据历史数据和规划期间的电力负荷增长趋势做好电力负荷预测。在此基础上按照能源布局制订好电源规划、电网规划、网络互联规划、配电规划等。电力系统的规划问题需要在时间上展开，从多种可行方案中进行优选。这是一个多约束条件的具整数变量的非线性问题，需利用系统工程的方法和先进的计算技术。研究与开发电力系统的发展是研究开发与生产实践相互推动，密切结合的过程，是电工理论、电工技术以及有关科学技术和材料、工艺、制造等共同进步的集中反映。电力系统的研究与开发，还在不同程度上直接或间接地对信息、控制和系统理论以及计算机技术起了推动作用。反之，这些科学技术的进步又推动着电力系统现代化水平的日
17、益提高。超导电技术的发展、动力蓄电池和燃料电池的成就使得有可能实现电能储存和建立分散、独立的电源，从而展现了电力系统重大变革的前景。第三章 电力系统的各种状态分析3.1 电力系统稳态分析主要研究电力系统稳态运行的性能，包括系统有功和无功功率的平衡，网络节点电压和支路功率的分布等，解决系统有功功率和频率调整，无功功率和电压控制等问题。电力系统潮流计算是电力系统稳态分析的基础。潮流计算的结果可以给出电力系统稳态运行时各节点电压和各支路功率的分布。在不同系统运行方式下进行大量潮流计算，可以研究并从中选择确定经济上合理、技术上可行、安全可靠的运行方式。潮流计算还给出电力网的功率损耗，便于进行网据分析，并进一步制定降低网损的措施。潮流计算还可以用于电力网事故预想，确定事故影响的程度和防止事故扩大的措施。潮流计算也用于输电线路工
