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文檔簡(jiǎn)介

1、第一章 電力系統(tǒng)概述和基本概念吉林化工學(xué)院第一章第一章 電力系統(tǒng)概述和基本概念電力系統(tǒng)概述和基本概念v第一節(jié) 電力系統(tǒng)概述v第二節(jié) 電力系統(tǒng)的電壓等級(jí)和負(fù)荷v第三節(jié) 電力系統(tǒng)中性點(diǎn)的接地方式第一章 電力系統(tǒng)概述和基本概念吉林化工學(xué)院第一節(jié) 電力系統(tǒng)概述 一一 、 電力系統(tǒng)的基本概念電力系統(tǒng)的基本概念圖1-1 動(dòng)力系統(tǒng)、電力系統(tǒng)、和電力網(wǎng)絡(luò)示意圖第一章 電力系統(tǒng)概述和基本概念吉林化工學(xué)院. 電力系統(tǒng)的基本概念 電力系統(tǒng):是指由生產(chǎn)、輸送、分配電能的設(shè)備,使用電能的設(shè)備以及測(cè)量、繼電保護(hù)、控制裝置乃至能量管理系統(tǒng)所組成的統(tǒng)一整體。 動(dòng)力系統(tǒng):在電力系統(tǒng)的基礎(chǔ)上又加上動(dòng)力設(shè)備,統(tǒng)稱為動(dòng)力系統(tǒng)。 電力

2、網(wǎng)絡(luò):電力系統(tǒng)中,各種電壓等級(jí)的輸配電力線路及升降壓變壓器所成為的部分稱為電力網(wǎng)絡(luò)。第一章 電力系統(tǒng)概述和基本概念吉林化工學(xué)院二. 電力系統(tǒng)的發(fā)展概況1882年,英國建成第一座發(fā)電廠,原始線路輸送的是低壓直流電。同年,法國人德普列茨提高了直流輸電電壓,被認(rèn)為是世界上第一個(gè)電力系統(tǒng)。1891年,第一條三相交流輸電線路在德國運(yùn)行,三相交流輸電使輸送功率、輸電電壓、輸電距離日益增大。目前,大電力系統(tǒng)不斷涌現(xiàn),甚至出現(xiàn)全國性和國際性電力系統(tǒng)。我國已建成華東、華北、華中、東北、西北和南方電力系統(tǒng)。第一章 電力系統(tǒng)概述和基本概念吉林化工學(xué)院三. 電力系統(tǒng)的基本參量和接線圖地理接線圖:按比例顯示電力系統(tǒng)中各

3、發(fā)電廠和變電所 相對(duì)地理位置,它反映電力線路的路徑和相互間的聯(lián)接,但不 能完全顯示各電力元件間的連接情況。電氣接線圖:顯示系統(tǒng)中各電力元件之間的電氣聯(lián)系, 但不能反映發(fā)電廠和變電所的相對(duì)地理位置??傃b機(jī)容量:系統(tǒng)中實(shí)際安裝的發(fā)電機(jī)組額定有功功率總和。 年發(fā)電量:系統(tǒng)中所有發(fā)電機(jī)組全年實(shí)際發(fā)出的電能總和。 最大負(fù)荷:電力系統(tǒng)總有功功率在一年內(nèi)的最大值。 最高電壓等級(jí):系統(tǒng)中所采用的最高額定電壓。第一章 電力系統(tǒng)概述和基本概念吉林化工學(xué)院 根據(jù)電能生產(chǎn)、輸送、消費(fèi)的特殊性,對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行有如下三點(diǎn)要求。1. 保證可靠地持續(xù)供電 根據(jù)用戶對(duì)用電可靠性的要求,將負(fù)荷分為三個(gè)等級(jí): 第一級(jí)負(fù)荷 第二級(jí)負(fù)

4、荷 第三級(jí)負(fù)荷 電力系統(tǒng)供電的可靠性,就是要保證一級(jí)負(fù)荷在任何情況下都不停電,二級(jí)負(fù)荷盡量不停電,三級(jí)負(fù)荷可以停電。四、電力系統(tǒng)運(yùn)行的特點(diǎn)和要求第一章 電力系統(tǒng)概述和基本概念吉林化工學(xué)院2. 保證良好的電能質(zhì)量 良好的電能質(zhì)量有三個(gè)指標(biāo):電壓質(zhì)量、頻率質(zhì)量和波形質(zhì)量。 電壓偏移:一般不超過用電設(shè)備額定電壓的5%。 頻率偏移:一般不超過0.2 0.5Hz。 波形畸變率:指各次諧波有效值平方和的方根與基波有效值的百分比。第一章 電力系統(tǒng)概述和基本概念吉林化工學(xué)院3. 提高系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性 電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)一般是指火電廠的煤耗以及電廠的廠用電率和電力網(wǎng)的網(wǎng)損率等。 環(huán)境保護(hù)問題也將成為對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)

5、行的基本要求。 聯(lián)合電力系統(tǒng)是由若干單一系統(tǒng)互聯(lián)組成,它容易滿足對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行的基本要求,但同時(shí)又必須在技術(shù)上采取措施,以滿足電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的要求。第一章 電力系統(tǒng)概述和基本概念吉林化工學(xué)院 一. 電力系統(tǒng)的電壓等級(jí)(重點(diǎn)) 電力系統(tǒng)電壓等級(jí)的確定主要從電力系統(tǒng)輸送電能的經(jīng)濟(jì)性,生產(chǎn)產(chǎn)品的系列性和經(jīng)濟(jì)性兩個(gè)方面考慮。說明:用電設(shè)備的容許電壓偏移一般為5%沿線路的電壓降落一般為10%在額定負(fù)荷下,變壓器內(nèi)部的電壓降落約為5%電力線路平均額定電壓,是指電力線路首末端所接電氣設(shè) 額定電壓的平均值,即 Uav=(UN+1.1UN) / 2 = 1.05UN電力線路額定電壓 第二節(jié) 電力系統(tǒng)的電壓等級(jí)和

6、負(fù)荷第一章 電力系統(tǒng)概述和基本概念吉林化工學(xué)院 表1-1 額定電壓及電力線路的平均額定電壓(KV)用電設(shè)備及電力線路的額定電壓電力線路的平均額定電壓同步發(fā)電機(jī)的額定電壓 變壓器的額定電壓 一次繞組 二次繞組3610152035601101542203305003.156.310.515.752137631151622303455253.156.310.515.75 3 3.15 6 6.3 10 10.5 15.75 203560110154220330500 3.15 3.3 6.3 6.6 10.5 112238.566121169242345525第一章 電力系統(tǒng)概述和基本概念吉林化工學(xué)

7、院用電設(shè)備的額定電壓:與線路的額定電壓相同。 發(fā)電機(jī)的額定電壓:同步發(fā)電機(jī)往往接在線路始端,因此, 其額定電壓比電力線路的額定電壓高5%。變壓器的額定電壓:一次側(cè)相當(dāng)于用電設(shè)備,其額定電壓 等于線路的額定電壓;二次側(cè)相當(dāng)于發(fā)電機(jī),其額定電壓 較線路額定電壓高10%。J注意:當(dāng)一次側(cè)直接和發(fā)電機(jī)相連時(shí),其額定電壓等于 發(fā)電機(jī)額定電壓; 當(dāng)變壓器漏抗較小,或二次側(cè)直接與用電設(shè)備相 連的廠用變壓器,其額定電壓可以只比線路電壓高5%。第一章 電力系統(tǒng)概述和基本概念吉林化工學(xué)院表1-2 電力線路的額定電壓與輸送功率和輸送距離的關(guān)系額定電壓(kV)輸送功率(kW)輸送距離(km)額定電壓(kV)輸送功率(

8、kW)輸送距離(km)310010001360350030000301006100120041511010000500005015010200200062022010000050000100300352000100002050500、330、220KV一般用于大電力系統(tǒng)的主干線;110KV用于中、小電力系統(tǒng)的主干線及大電力系統(tǒng)的二次網(wǎng)絡(luò);35KV用于大城市或大工企業(yè)內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò),并廣泛用于農(nóng)村網(wǎng)絡(luò);10KV是最常用的低一級(jí)配電電壓;6KV用于負(fù)荷中高壓電動(dòng)機(jī)占很大比重的網(wǎng)絡(luò);3KV僅限于工企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)。第一章 電力系統(tǒng)概述和基本概念吉林化工學(xué)院二.電力系統(tǒng)的負(fù)荷電力系統(tǒng)的總負(fù)荷:指系統(tǒng)中各個(gè)用電

9、設(shè)備消耗功率的總和。 它們可分為動(dòng)力負(fù)荷和照明負(fù)荷。綜合用電負(fù)荷:指工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸、市政生活等各方 面消耗的功率之和。供電負(fù)荷:指電力系統(tǒng)的綜合用電負(fù)荷加上電力網(wǎng)的功率損 耗,即發(fā)電廠供出的負(fù)荷。發(fā)電負(fù)荷:指發(fā)電負(fù)荷再加上發(fā)電廠廠用電,即發(fā)電機(jī)發(fā)出 的功率。電力負(fù)荷曲線:指某一段時(shí)間內(nèi)負(fù)荷隨時(shí)間變化的規(guī)律的曲 線。第一章 電力系統(tǒng)概述和基本概念吉林化工學(xué)院有功功率(無功功率)日負(fù)荷曲線:表明系統(tǒng)有功功率或無功功率負(fù)荷在一天24小時(shí)的變化規(guī)律。J用途:制定各發(fā)電廠發(fā)電負(fù)荷計(jì)劃及系統(tǒng)調(diào)度運(yùn)行的依據(jù)。J注意:無功功率與有功功率最大負(fù)荷不一定同時(shí)出現(xiàn)。有功功率年最大負(fù)荷曲線:表示一年內(nèi)每月最大有

10、功功率負(fù) 荷變化的曲線。J用途:作為擴(kuò)建發(fā)電機(jī)組,新建電廠以及安排全年發(fā)電設(shè)備 檢修計(jì)劃的依據(jù)。順序第一章 電力系統(tǒng)概述和基本概念吉林化工學(xué)院 圖1-2 電力系統(tǒng)的日負(fù)荷曲線(a)有功功率負(fù)荷; (b)無功功率負(fù)荷10203040506070809010004812162024t(h)P%(a a)24t(h)102030405060708090100048121620Q%(b b)第一章 電力系統(tǒng)概述和基本概念吉林化工學(xué)院根據(jù)年持續(xù)負(fù)荷曲線,計(jì)算系統(tǒng)負(fù)荷全年消耗電量W87600PdtWmaxmaxmax87600PPdtPWT最大負(fù)荷小時(shí)數(shù) Tmax其中Pmax為最大負(fù)荷12t(月月)246

11、810年初(冬季)年初(冬季)年中(夏季)年中(夏季)年末(冬季)年末(冬季)P0圖1-3 有功功率年最大曲線Pt(h)8760Tmaxt1t2t3P1P2P3abcdefgi圖1-4 年持續(xù)負(fù)荷曲線第一章 電力系統(tǒng)概述和基本概念吉林化工學(xué)院中性點(diǎn)經(jīng)低電抗、中低電阻接地方式中性點(diǎn)有效接地方式中性點(diǎn)全接地方式大電流接地方式中性點(diǎn)接地方式小電流接地方式中性點(diǎn)不接地方式中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式中性點(diǎn)經(jīng)高阻抗接地方式第三節(jié) 電力系統(tǒng)中性點(diǎn)的接地方式指星形連接的變壓器或發(fā)電機(jī)的中性點(diǎn)(需要斷路器遮斷單 相接地故障電流的)(單相接地電弧能夠 瞬間熄滅的)一、電力系統(tǒng)中性點(diǎn)及其接地方式第一章 電力系統(tǒng)概述和

12、基本概念吉林化工學(xué)院2.電力系統(tǒng)中性點(diǎn)不同接地方式的優(yōu)缺點(diǎn) 大接地電流方式的電力系統(tǒng) 優(yōu)點(diǎn):快速切除故障,安全性好;經(jīng)濟(jì)性好 缺點(diǎn):供電可靠性差(2)小接地電流方式的電力系統(tǒng) 優(yōu)點(diǎn):供電可靠性高;安全性好 缺點(diǎn):經(jīng)濟(jì)性差;易出現(xiàn)諧振電壓目前,在我國電力系統(tǒng)中,中性點(diǎn)接地方式: 330KV和500KV系統(tǒng)中性點(diǎn)全接地方式; 110KV和220KV系統(tǒng)中性點(diǎn)有效接地方式; 60KV以下系統(tǒng)中性點(diǎn)小電流接地方式; 其中3560KV系統(tǒng)經(jīng)消弧線圈接地方式 310KV系統(tǒng)中性點(diǎn)不接地方式 一般認(rèn)為3 60KV系統(tǒng),當(dāng)單相接地時(shí)電容電流超過10A,則中性點(diǎn)應(yīng)裝消弧線圈。第一章 電力系統(tǒng)概述和基本概念吉林化

13、工學(xué)院二、消弧線圈的工作原理(重點(diǎn))CBANCaCbCc.Ia.Ib.Ic.Id.Ua.Ub.Uc.Ibd.Icd.Id.Ibd.Icd.Ucd.Ubd0.Uad.Ua.Ub.Uc.UNNABC 圖1-5 中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的單相接地(a)電流分布; (b)電壓、電流相量關(guān)系第一章 電力系統(tǒng)概述和基本概念吉林化工學(xué)院 正常運(yùn)行的電力系統(tǒng)為三相對(duì)稱系統(tǒng),各相對(duì)地電壓相量值分別為 、 、 ,而N對(duì)地電位 。那么每相對(duì)地電容電流為 ,其中U為每相對(duì)地電壓, 為每相對(duì)地電容。 中性點(diǎn)不接地電力系統(tǒng)單相接地時(shí),如圖1-5(a)所示。00cIU C0abcCCCC.0NU.aU.bU.cU0.Uad.UUU

14、bNbd.UUUcNcd此時(shí),相對(duì)地電壓的變化及接地電流有以下情況: 當(dāng)A相單相接地時(shí),中性點(diǎn)電壓為 ,則各相對(duì)地電壓變?yōu)?UUaN第一章 電力系統(tǒng)概述和基本概念吉林化工學(xué)院.Ubd.Ucd.Icd.Ibd.IIIcdbddU3 由 、 產(chǎn)生的對(duì)地電容電流為 、 ,分別超前其對(duì)地電壓900,而入地總的電容電流為 。以上電壓、電流的相量圖如圖1-5(b)所示。由此可見,由于A相接地,A相對(duì)地電壓為零,B、C兩相對(duì)地電壓的數(shù)值為 (U為相電壓值)升高為線電壓值。而三相線電壓并未變化。因此中性點(diǎn)不接地電力系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí),可以允許繼續(xù)運(yùn)行2小時(shí)。那么單相接地電流的有效值為ICCIUUd000333

15、3即單相接地電流值為正常時(shí)一相電容電流值的3倍。第一章 電力系統(tǒng)概述和基本概念吉林化工學(xué)院 中性點(diǎn)不接地電力系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí),有接地電流Id從接地點(diǎn)流過,這是一個(gè)純電容電流,而非短路電流,其值不大。這個(gè)接地電流達(dá)到一定值時(shí)就要在接地點(diǎn)產(chǎn)生間歇性電弧,使系統(tǒng)產(chǎn)生過電壓,甚至?xí)龎碾姎庠O(shè)備。為了減少接地電流,使接地點(diǎn)的電弧易于熄滅,就需要在電力系統(tǒng)某些中性點(diǎn)處裝設(shè)消弧線圈L,以補(bǔ)償接地電容電流。如圖1-6所示。CBANCaCbCc.Ia.Ib.Ic.Id.Ua.Ub.Uc.Ibd.IcdL.IL.IL.Id.Icd.Ucd.Ubd.Ua.Ub.Uc.UNNC.IL圖1-6 中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地時(shí)

16、的單相接地(a)電流分布; (b)電壓、電流相量關(guān)系第一章 電力系統(tǒng)概述和基本概念吉林化工學(xué)院 全補(bǔ)償:當(dāng)IL=Id時(shí),Ijd=0。產(chǎn)生諧振過電壓; 過補(bǔ)償:當(dāng)ILId時(shí),Ijd為純電感性。可以避免或減少諧振 過電壓的產(chǎn)生,系統(tǒng)運(yùn)行常采用這種方式; 欠補(bǔ)償:當(dāng)ILId時(shí),Ijd為純電容性??赡艹霈F(xiàn)諧振過電壓 現(xiàn)象。.Id 當(dāng)系統(tǒng)A相單相接地時(shí),則消弧線圈L上的中性點(diǎn)對(duì)地電壓, ,可將L視為純電感線圈,其電流滯后于電壓900,相量圖如圖1-6所示。由圖可見 與 方向恰為反相,接地點(diǎn)總電流 ,其絕對(duì)值 。由于IL對(duì)Id的抵消作用使接地電流Ijd減少,以利于消弧,這就是消弧線圈的工作原理,稱為 IL 對(duì)Id 的補(bǔ)償作用。.IL.IIILdjd.NaUU.jddLIII第一章

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