電力系統(tǒng)基礎(chǔ)知識培訓(xùn)課件

4電氣工程基礎(chǔ)北京建筑工程學(xué)院電氣工程與自動化系李英姿2004年3月全國注冊電氣工程師考試——專業(yè)基礎(chǔ)部分房地產(chǎn)E網(wǎng)第1頁，共26頁。4.1電力系統(tǒng)基本知識

考試大綱1.1了解電力系統(tǒng)運行特點和基本要求1.2掌握電能質(zhì)量的各項指標1.3了解電力系統(tǒng)中各種結(jié)線方式及特點1.4掌握我國規(guī)定的網(wǎng)絡(luò)額定電壓與發(fā)電機、變壓器等元件的額定電壓1.5了解電力網(wǎng)絡(luò)中性點運行方式及對應(yīng)的電壓等級房地產(chǎn)E網(wǎng)第2頁，共26頁。4.1.1電力系統(tǒng)運行特點和基本要求

1．電力系統(tǒng)的組成由發(fā)電廠的發(fā)電機、升壓及降壓變電設(shè)備、電力網(wǎng)及電能用戶（用電設(shè)備）組成的系統(tǒng)統(tǒng)稱為電力系統(tǒng)。

（1）發(fā)電廠：生產(chǎn)電能。（2）電力網(wǎng)：變換電壓、傳送電能。

由變電所和電力線路組成。（3）配電系統(tǒng)：將系統(tǒng)的電能傳輸給電力用戶。（4）電力用戶：高壓用戶額定電壓在1kV以上，低壓用戶額定電壓在1kV以下。（5）用電設(shè)備：消耗電能。房地產(chǎn)E網(wǎng)第3頁，共26頁。4.1.1電力系統(tǒng)運行特點和基本要求

2．電能的特點（1）電能不能儲存電能的生產(chǎn)、輸送、分配和使用同時完成。

（2）暫態(tài)過程非常迅速電能以電磁波的形式傳播，傳播速度為300km／ms。

（3）和國民經(jīng)濟各部門間的關(guān)系密切。房地產(chǎn)E網(wǎng)第4頁，共26頁。4.1.1電力系統(tǒng)運行特點和基本要求3．對電力系統(tǒng)提出的要求（1）保證供電可靠性

（2）保證電能質(zhì)量

（3）提高電力系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性（4）環(huán)境保護問題

房地產(chǎn)E網(wǎng)第5頁，共26頁。4.1.2衡量電能質(zhì)量的指標

1．電壓偏差（移）電壓偏差（移）指當(dāng)供配電系統(tǒng)改變運行方式或負荷緩慢地變化使供配電系統(tǒng)各點的電壓也隨之改變，各點的實際電壓與系統(tǒng)額定電壓之差，通常用與系統(tǒng)額定電壓的百分比值數(shù)表示。用公式表示為

（4-1-1）式中——用電設(shè)備的額定電壓，kV；——用電設(shè)備的實際端電壓，kV。房地產(chǎn)E網(wǎng)第6頁，共26頁。4.1.2衡量電能質(zhì)量的指標2．電壓波動一系列的電壓變動或電壓包絡(luò)線的周期性變動，電壓的最大值與最小值之差與系統(tǒng)額定電壓的比值以百分數(shù)表示，其變化速度等于或大于每秒0.2％時稱為電壓波動。波動的幅值為：

（4-1-2）式中——用電設(shè)備端電壓的最大波動值，kV；——用電設(shè)備端電壓的最小波動值，kV。

房地產(chǎn)E網(wǎng)第7頁，共26頁。4.1.2衡量電能質(zhì)量的指標3．電壓閃變負荷急劇的波動造成供配電系統(tǒng)瞬時電壓升高，照度隨之急劇變化，使人眼對燈閃感到不適，這種現(xiàn)象稱為電壓閃變。4．不對稱度不對稱度是衡量多相負荷平衡狀態(tài)的指標，多相系統(tǒng)的電壓負序分量與電壓正序分量之比值稱為電壓的不對稱度，電流負序分量與電流正序分量之比值稱為電流的不對稱度，均以百分數(shù)表示。

房地產(chǎn)E網(wǎng)第8頁，共26頁。4.1.2衡量電能質(zhì)量的指標5．正弦波形畸變率當(dāng)網(wǎng)絡(luò)電壓波形中出現(xiàn)諧波（有時為非諧波）時網(wǎng)絡(luò)電壓波形就要發(fā)生畸變。諧波干擾是由于非線性系統(tǒng)引起的。它產(chǎn)生出不同于網(wǎng)絡(luò)頻率的電壓波，或者具有非正弦形的電流波。（1）n次諧波電壓、電流含有率

（4-1-3）房地產(chǎn)E網(wǎng)第9頁，共26頁。4.1.2衡量電能質(zhì)量的指標5．正弦波形畸變率（2）電壓、電流總諧波畸變率（4-1-4）式中、——n次諧波電壓、電流的方均根值，kV、A；、——基波電壓（50Hz）、電流的方均根值，kV、A。房地產(chǎn)E網(wǎng)第10頁，共26頁。4.1.2衡量電能質(zhì)量的指標（3）諧波電壓的總平均畸變系數(shù)（4-1-5）式中——諧波電壓的總平均畸變系數(shù)；——變化時間，＝3s；——n次諧波電壓的方均根值，kV；房地產(chǎn)E網(wǎng)第11頁，共26頁。4.1.2衡量電能質(zhì)量的指標6．頻率偏差頻率偏差是指供電的實際頻率與電網(wǎng)的額定頻率的差值。我國電網(wǎng)的標準頻率為50Hz，又叫工頻。頻率偏差一般不超過±0.25Hz，當(dāng)電網(wǎng)容量大于3000MW時，頻率偏差不超過±0.2Hz。調(diào)整頻率的辦法是增大或減小電力系統(tǒng)發(fā)電機有功功率。

房地產(chǎn)E網(wǎng)第12頁，共26頁。4.1.2衡量電能質(zhì)量的指標7．供電可靠性供電可靠性指標是根據(jù)用電負荷的等級要求制定的。衡量供電可靠性的指標，用全年平均供電時間占全年時間百分數(shù)表示。房地產(chǎn)E網(wǎng)第13頁，共26頁。4.1.3電網(wǎng)接線方式與特點

電力系統(tǒng)的接線方式大致分為兩大類：（1）無備用電源接線（2）有備用電源接線具體表現(xiàn)型式有（1）放射式（2）樹干式（3）混合式（4）環(huán)網(wǎng)式房地產(chǎn)E網(wǎng)第14頁，共26頁。4.1.3電網(wǎng)接線方式與特點1．無備用接線（開式電力網(wǎng)）方式無備用接線包括：（1）單回放射式（2）樹干式（3）鏈式網(wǎng)絡(luò)a）放射式b）干線式c）鏈式房地產(chǎn)E網(wǎng)第15頁，共26頁。4.1.3電網(wǎng)接線方式與特點2．有備用接線（閉式電力網(wǎng)）方式有備用接線方式包括（1）雙回放射式（2）樹干式（3）鏈式（4）環(huán)式（5）兩端供電網(wǎng)絡(luò)a）放射式b）干線式c）鏈式d）環(huán)式e）兩端供電網(wǎng)絡(luò)

房地產(chǎn)E網(wǎng)第16頁，共26頁。4.1.3電網(wǎng)接線方式與特點有備用接線的雙回放射式、樹干式和鏈式網(wǎng)絡(luò)用于一、二級負荷。環(huán)式接線，供電經(jīng)濟、可靠，但運行調(diào)度復(fù)雜，線路發(fā)生故障切除后，由于功率重新分配，可能導(dǎo)致線路過載或電壓質(zhì)量降低。兩端供電接線方式必須有兩個獨立的電源。房地產(chǎn)E網(wǎng)第17頁，共26頁。4.1.4額定電壓1.電網(wǎng)的額定電壓線路首末兩端電壓的平均值應(yīng)等于電網(wǎng)額定電壓。此電壓做為確定其他電力設(shè)備額定電壓的依據(jù)。2.用電設(shè)備的額定電壓用電設(shè)備的額定電壓等于電網(wǎng)額定電壓。3.發(fā)電機的額定電壓發(fā)電機的額定電壓規(guī)定比同級電網(wǎng)電壓高5％。補償電壓損失。房地產(chǎn)E網(wǎng)第18頁，共26頁。4.1.4額定電壓4.電力變壓器的額定電壓電力變壓器的一次繞組的額定電壓根據(jù)連接情況不同分為兩種：當(dāng)變壓器直接與發(fā)電機相連時，其一次繞組的額定電壓與發(fā)電機的額定電壓相同，即高出同級電網(wǎng)額定電壓5％；當(dāng)變壓器直接與電網(wǎng)相連時，其一次繞組的額定電壓與電網(wǎng)的額定電壓相同，即等于同級電網(wǎng)額定電壓。房地產(chǎn)E網(wǎng)第19頁，共26頁。4.1.4額定電壓電力變壓器的二次繞組的額定電壓是指一次繞組在額定電壓作用下，二次繞組的空載電壓。當(dāng)變壓器滿載時，變壓器的一、二次繞組的阻抗將引起變壓器自身的電壓降（大約相當(dāng)于電網(wǎng)額定電壓的5％），從而使二次繞組的端電壓小于空載電壓。為了彌補線路中的電壓損失，變壓器的二次繞組的額定電壓應(yīng)高于電網(wǎng)額定電壓5％，因此變壓器二次繞組的額定電壓規(guī)定比同級電網(wǎng)額定電壓高10％；若變壓器靠近用戶，供電半徑較小時，由于線路較短，線路的電壓損失可以忽略不計，這時變壓器的二次繞組的額定電壓應(yīng)高于電網(wǎng)額定電壓5％，用以補償變壓器自身的電壓損失。房地產(chǎn)E網(wǎng)第20頁，共26頁。4.1.5電力系統(tǒng)的中性點運行方式

1．中性點不接地系統(tǒng)系統(tǒng)中性點不接地是指系統(tǒng)中性點對地絕緣。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障后系統(tǒng)的三相對稱關(guān)系并未破壞，僅中性點及各相對地電壓發(fā)生變化，中性點的電壓上升到相電壓，非故障相對地電壓值增大為倍相電壓，故對于該中性點不接地系統(tǒng)可以帶故障繼續(xù)運行2小時。故障相接地點的對地故障電流為正常運行時對地電容電流的3倍。在我國配電網(wǎng)電壓在10～35kV之間的架空線路多采用此接地方式。

房地產(chǎn)E網(wǎng)第21頁，共26頁。4.1.5電力系統(tǒng)的中性點運行方式2．中性點直接接地系統(tǒng)系統(tǒng)中性點經(jīng)一無阻抗（金屬性）接地線接地的方式成為中性點直接接地。此接地系統(tǒng)一般應(yīng)用在接有單相負載的低壓（380/220V）配電系統(tǒng)和電力系統(tǒng)高壓（110kV以上）輸電線路上。房地產(chǎn)E網(wǎng)第22頁，共26頁。4.1.5電力系統(tǒng)的中性點運行方式3．中性點經(jīng)阻抗接地系統(tǒng)在系統(tǒng)中性點與大地之間用一阻抗相連的接地方式稱為中性點經(jīng)阻抗接地。根據(jù)接地電阻器電阻值的大小，接地系統(tǒng)分為高電阻接地和低電阻接地。（1）高電阻接地：此種方式接地電流較小，通常在5～10A范圍內(nèi)，但至少應(yīng)等于系統(tǒng)對地的總電容電流。保護方式需要配合接地指示器或警報器，保證故障時線路立即跳脫。（2）低電阻接地：增大接地短路電流，使保護迅速動作，切除故障線路。電阻值的大小，必須使系統(tǒng)具有足夠的最小接地故障電流（大約400A以上），保證接地繼電器準確動作。目前我國大城市10kV配電網(wǎng)的接地方式大多采用經(jīng)低電阻接地的方式。

房地產(chǎn)E網(wǎng)第23頁，共26頁。思考題、習(xí)題1-1．電力網(wǎng)、電力系統(tǒng)和動力系統(tǒng)的定義是什么？1-2．對電力系統(tǒng)運行的基本要求是什么？1-3．電力系統(tǒng)的電氣接線圖和地理接線圖有何區(qū)別？1-4．何為電力系統(tǒng)的中性點？其運行方式如何？它們有什么特點？我國電力系統(tǒng)中性點運行情況如何？1-5．中性點不接地的電力系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，各相對地電壓有什么變化？單相接地電流的性質(zhì)如何？怎樣計算？1-6．消弧線圈的工作原理是什么？補償方式有哪些？電力系統(tǒng)一般采用哪種補償方式？為什么？房地產(chǎn)E網(wǎng)第24頁，共26頁。思考題、習(xí)題1-7．電力系統(tǒng)的額定電壓是如何確定的？系統(tǒng)各元件的額定電壓如何確定？1-8．目前我國電力系統(tǒng)的額定電壓等級有哪些？額定電壓等級選擇確定原則有哪些？1-9．電力系統(tǒng)的接線方式有哪些？各自的優(yōu)、缺點有哪些？1-10．聯(lián)合電力系統(tǒng)的優(yōu)越性有哪些？1-11．某一60kV電力線路長為100km，每相導(dǎo)線對地電容為0.005μF/km，當(dāng)電力線路末端發(fā)生單相接地故障時，試求接地電容電流值（60kV系統(tǒng)中性點經(jīng)消弧線圈接地）。(解答Id=16.324A)房地產(chǎn)E網(wǎng)第25頁，共26頁。內(nèi)容梗概4電氣工程基礎(chǔ)。全國注冊電氣工程師考試——專業(yè)基礎(chǔ)部分。房地產(chǎn)E網(wǎng)。1.1了解電力系統(tǒng)運行特點和基本要求。1.3了解電力系統(tǒng)中各種結(jié)線方式及特點。4.1.1電力系統(tǒng)運行特點和基本要求。（4）電力用戶：高壓用戶額定電壓在1kV以上，低。電能的生產(chǎn)、輸送、分配和使用同時完成。4