第一章電力系統(tǒng)概述和基本概念

電力系統(tǒng)分析1.電力系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)分析和計算；2電力系統(tǒng)的故障分析和計算.動力系統(tǒng)、電力系統(tǒng)與電網(wǎng)示意圖電能與其他能源1．一次能源：煤炭、石油、天然氣、水能、核能等自然能稱為一次能源.2．二次能源：將自然能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿倪^程稱為發(fā)電，電能是經(jīng)過人們加工的二次能源.3．電能主要特點是：不能大規(guī)模儲存，發(fā)電、輸電、配電和用電在同一瞬間完成(核能-廣蓄)；4．發(fā)電和用電之間必須實時保持供需平衡，如果不保持實時平衡，將危及電力生產(chǎn)的安全性和連續(xù)性電力線路輸送1.發(fā)電廠和負荷之間往往距離很遠，這就需要電力線路作為輸送電能的通道.2.在線路輸送功率不變的情況下，通過提高線路電壓等級輸送電能可以減少電流在導線中的功率損耗、電壓損耗。N=IV3.電能輸送至負荷中心后必須降壓，用戶才能使用.變電所(站)1.電壓的升高和降低是通過變壓器完成的.2.安裝變壓器、斷路器等及其測量、保護與控制設(shè)備的場所，稱為變電所(站).3.變電所用于改變電壓和聯(lián)絡(luò)、匯聚、分配電能.4.用于升高電壓的稱為升壓變電所.5.用于降低電壓的稱為降壓變電所.電力線路1.發(fā)電廠、變電所和電力用戶之間是通過電力線路來聯(lián)系的2.電力線路分為輸電線路和配電線路。3.輸電線路:220kv;330kv;500kv;750kv;1000kv.4.配電線路:電壓有110、35、10、0.4kV等.電網(wǎng)1.電力系統(tǒng)中，由不同電壓等級的變電所和輸配電線路構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)稱為電網(wǎng)。2.輸電線路將發(fā)電廠發(fā)出的電力輸送到消費電能的地區(qū)(也稱負荷中心)，或進行相鄰電網(wǎng)之間的電力互送，使其形成互聯(lián)電網(wǎng)或統(tǒng)一電網(wǎng)，保持發(fā)電和用電或兩電網(wǎng)之間供需平衡。3.升壓變電所、降壓變電所及其相連的輸電線路連接起來構(gòu)成輸電網(wǎng)。4.配電線路是在消費電能的地區(qū)接收輸電網(wǎng)受端的電力，然后進行再分配，輸送到城市、郊區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)和農(nóng)村，并進一步分配和供給工業(yè)、農(nóng)業(yè)、商業(yè)、居民以及特殊需要的用電部門。所有配電變壓器及其配電線路連接起來構(gòu)成配電網(wǎng).大電網(wǎng)優(yōu)越性及中國電網(wǎng)1.電壓高、輸電容量大、輸送距離遠的聯(lián)合電力系統(tǒng)在技術(shù)和經(jīng)濟上有許多明顯的優(yōu)越性。聯(lián)合電力系統(tǒng)可以更合理地利用能源提高經(jīng)濟效益；2.可以采用大機組以降低造價和燃料消耗，加快建設(shè)速度；可以互相調(diào)劑、互相支援，減少系統(tǒng)總備用容量；可以利用地區(qū)時差及水火電之間的調(diào)節(jié)，取得錯峰和調(diào)峰效益等南方電網(wǎng)：廣東；廣西；福建；海南島；香港；澳門國家電網(wǎng)：南方電網(wǎng)外的地區(qū)，省，自治區(qū)。同一電網(wǎng)任一發(fā)電機頻率和電網(wǎng)頻率相等，電力系統(tǒng)和動力系統(tǒng)1.發(fā)電、變電、輸電、配電和用電等的各種電氣設(shè)備連接在一起的整體稱為電力系統(tǒng)。它包括發(fā)電廠的電氣部分、升壓變壓器、降壓變壓器、輸配電線路及各類用電設(shè)備。2.電力系統(tǒng)加上各種類型發(fā)電廠的動力部分(如火力發(fā)電廠的熱力部分、水力發(fā)電廠的水力部分、原子能反應(yīng)堆部分等)以及熱力用戶，稱為動力系統(tǒng).電網(wǎng)可分為地方電網(wǎng)、區(qū)域電網(wǎng)和遠距離輸電網(wǎng)1.地方電網(wǎng)電壓較低(110kV以下)，輸送功率較小，線路較短，2.區(qū)域電網(wǎng)則一般電壓較高，輸送功率較大，線路較長，3.遠距離輸電網(wǎng)電壓在330kV及以上，輸電線路長度超過300km，按電壓的高低分的電網(wǎng)1.電網(wǎng)又可分為低壓網(wǎng)(1kV以下)；2.中壓網(wǎng)(1～10kV)；3.高壓網(wǎng)(35～220kV)；4.超高壓網(wǎng)(330～750kV)；5.特高壓網(wǎng)(1000kV及以上)；6.高壓直流(HVDC)通常指的是±600kV及以下的直流電壓等級;7.±600kV以上的電壓稱為特高壓直流(UHVDC).按電網(wǎng)在電力系統(tǒng)中的作用可分為1.系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)網(wǎng)與供用電網(wǎng)兩類。2.系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)網(wǎng)主要是為系統(tǒng)運行調(diào)度服務(wù)的;3.供用電網(wǎng)主要是為用戶服務(wù)的。按接線方式電網(wǎng)還可分為一端電源供電網(wǎng)(又稱為開式網(wǎng))、兩端電源供電網(wǎng)(包括環(huán)網(wǎng))、多端電源供電網(wǎng)(又稱復(fù)雜網(wǎng))，1.一端電源供電網(wǎng)是指用戶只能從一個方向得到電能的電網(wǎng)，如單回路放射式、干線式、樹枝式等類型。它的特點是接線簡單、經(jīng)濟、運行方便，但供電可靠性較差。2.兩端電源供電網(wǎng)是指用戶可以從兩個方向得到電能的電網(wǎng)，如環(huán)形網(wǎng)和雙回路電網(wǎng)。它的特點是接線較簡單、運行靈活、供電可靠性較高。電力系統(tǒng)網(wǎng)架和向一級負荷或重要二級負荷供電的電網(wǎng)，常采用這種接線方式。3.多端電源供電網(wǎng)是指電網(wǎng)中有從三個或三個以上方向得到電能的變電所或負荷點，又稱復(fù)雜網(wǎng)。多端電源供電網(wǎng)供電可靠性高，運行、檢修靈活，但是接線復(fù)雜、投資大，繼電保護、運行操作復(fù)雜。這類電網(wǎng)主要用于電力系統(tǒng)網(wǎng)架接線，以加強電力系統(tǒng)發(fā)電廠之間及發(fā)電廠與樞紐變電所之間的聯(lián)系。供用電網(wǎng)絡(luò)一般不采用復(fù)雜網(wǎng)的接線形式。中國電力系統(tǒng)容量的發(fā)展歷程

1.1882年上海有了第一座發(fā)電廠(容量為150kV)，主要供附近地區(qū)的照明負荷用電需要。2.1949年以后電力工業(yè)逐年發(fā)展，1978年底，全國裝機容量僅5712萬kW，35kV及以上輸電線路長度為23.1萬km，變電設(shè)備容量為1.3億kVA。3.2011年底，全國發(fā)電裝機容量累計105576萬kW，電網(wǎng)220kV及以上輸電線路回路長度、公用變設(shè)備容量分別為48.03萬km、21.99億kVA，其中交流500kV等級線路回路長度、公用變設(shè)備容量分別為13.44萬km、7.58億kVA；750kV等級線路回路長度、公用變設(shè)備容量分別為9425km、5530萬kVA。1000kV等級線路回路長度、公用變設(shè)備容量分別為641km、1800萬kVA。我國電網(wǎng)建設(shè)1.我國華北、華中、華東、東北和南方電網(wǎng)形成1000／500／220／110(66)／35／10／0.38kV交流電壓等級序列;2.西北電網(wǎng)形成750／330(220)/110/35/10/0.38kV交流電壓等級序列.3.1990年之前,我國各地區(qū)主網(wǎng)架為220kV；4.2000年后，除西北等電網(wǎng)外，各省主網(wǎng)架基本500kV，同時交直流500kV線路成為跨省跨區(qū)輸電的重要線路.5.隨著1000kV輸變電工程以及直流輸電工程的建設(shè)，跨區(qū)聯(lián)網(wǎng)逐步加強，特高壓交直流線路將承擔起更大范圍、更大規(guī)模的輸電任務(wù).2009年全國跨區(qū)交易電量2009年，全國跨區(qū)交易電量2043億kW.h。華北通過特高壓交流試驗示范工程與華中交換電量89億kW·h；東北送華北70億kW．h;華中與華東交換電量384億kW·h;華北送華東166億kW·h;西北送華中36億kW．h;西北送華北150億kW·h;三峽送南方電網(wǎng)150億kW·h。電網(wǎng)的能源資源優(yōu)化配置能力逐步得到加強，增強了電網(wǎng)應(yīng)對嚴重自然災(zāi)害和突發(fā)事件的能力。電能的生產(chǎn)與國民經(jīng)濟及人民生活關(guān)系非常密切1.由于電能使用和控制方便,能夠遠距離輸送,當今社會電能的使用越來越廣泛,各類用戶無處不在.2.如果電能供應(yīng)不足或中斷將給國民經(jīng)濟造成巨大損失,直接影響工農(nóng)業(yè)生產(chǎn),給人民生活帶來諸多不便.3.電能的價格還影響產(chǎn)品的成本,從而影響大多數(shù)商品和服務(wù)價格.電力系統(tǒng)運行的過渡過程非常短暫。1.電能以電磁波的形式傳播，其傳輸速度與光速相同。2.電力系統(tǒng)中各元件的投、切和電能輸送過程幾乎都在一瞬間進行，即電力系統(tǒng)從一種運行方式過渡到另一種運行方式的過渡過程非常短暫。3.在電力系統(tǒng)中，由于雷擊或開關(guān)操作引起的過電壓，其暫態(tài)過程只有微秒到毫秒數(shù)量級；4.發(fā)生故障到系統(tǒng)失去穩(wěn)定通常也只有幾秒時間,因事故而使系統(tǒng)全面瓦解的過程一般也只以分鐘計(丹江口).5.為了使設(shè)備在故障等暫態(tài)過程中不致?lián)p壞，更為了防止電力系統(tǒng)失去穩(wěn)定或發(fā)生崩潰，因此電力系統(tǒng)要求具有較高的自動化程度，需要繼電保護、自動裝置的投入,實施實時監(jiān)控,保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行.對電力系統(tǒng)的基本要求電力系統(tǒng)的根本任務(wù)是：最大限度地為用戶提供安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、價廉的電能。1.最大限度地滿足用戶的需求。2.安全可靠地供電。3.提供優(yōu)質(zhì)的電能。4.系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性。5.節(jié)能和環(huán)保.安全可靠地供電1.電力生產(chǎn)必須執(zhí)行“安全第一、預(yù)防為主”的方針，沒有安全，就沒有生產(chǎn)。2.可靠的供電就是滿足電能生產(chǎn)的連續(xù)性，電力系統(tǒng)供電的中斷將使生活停頓，生活混亂，甚至危及人身和設(shè)備的安全，會造成十分嚴重的后果。3.電力系統(tǒng)為了保持高的可靠性，必須具有足夠的電源容量(包括一定的備用容量)和合理的布局，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)必須合理，使得在某一(或某些)線路、電氣設(shè)備因故障或檢修而退出運行時，不影響或不嚴重影響對用戶的供電.4.對電力系統(tǒng)可靠性威脅最大的就是系統(tǒng)失去穩(wěn)定,必須要有保護投入和提高穩(wěn)定性措施.提供優(yōu)質(zhì)的電能電能的優(yōu)劣可用電能質(zhì)量來衡量。1.一般用戶主要考慮交流電的頻率、電壓和波形質(zhì)量。2.在我國，對于頻率的容許偏差、電壓的容許偏差以及諧波電流電壓閃變等都有相應(yīng)的標準，在電力系統(tǒng)設(shè)計和運行中都不允許超出這些標準。3.我國電力系統(tǒng)頻率偏移一般不超過額定頻率的±(0.2～0.3)Hz，電壓偏移一般不超過用電設(shè)備額定電壓的±5％,頻率或者電壓偏移過大，無論對用戶，還是對電力系統(tǒng)本身都會產(chǎn)生不良后果.4.隨著計算機技術(shù)、高新技術(shù)設(shè)備在電力系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用，電能的波形、電壓波動和閃變、三相電壓不平衡度等也應(yīng)予以考慮，否則將影響這些設(shè)備的正常工作。問題1.電力系統(tǒng)和電力網(wǎng)的定義是什么?p12.電力系統(tǒng)接線圖分為哪兩種?有什么區(qū)別?3.對電力系統(tǒng)運行的基本要求是什么?p44電能生產(chǎn)的基本特點是什么?p3-p45.電力系統(tǒng)由哪幾部分組成？第一章電力系統(tǒng)概述和基本概念電力系統(tǒng)的負荷電力系統(tǒng)的負荷

1.系統(tǒng)中所有電力用戶的用電設(shè)備所消耗的電功率總和就是電力系統(tǒng)的負荷，也稱為電力系統(tǒng)的綜合用電負荷，它是把不同地區(qū)、不同性質(zhì)的所有用戶的總負荷加起來而得到的。2.綜合用電負荷加上網(wǎng)絡(luò)中損耗的功率就是系統(tǒng)中各發(fā)電廠應(yīng)供應(yīng)的功率，因而稱為電力系統(tǒng)的供電負荷。3.供電負荷再加各發(fā)電廠的廠用電,即為系統(tǒng)中各發(fā)電機應(yīng)發(fā)的功率,也稱為電力系統(tǒng)的發(fā)電負荷.電力負荷分為以下三級

(1)一級負荷(2)二級負荷(3)三級負荷一級負荷一級負荷是非常重要的負荷，對這類負荷的供電中斷將發(fā)生下列一種或幾種嚴重后果。1)造成人身傷亡。2)造成環(huán)境嚴重污染。3)造成重要設(shè)備損壞、連續(xù)生產(chǎn)過程長期不能恢復(fù)或大量產(chǎn)品的報廢。4)在政治上或軍事上造成重大影響。5)造成重要公共場所秩序混亂。對于一級負荷，必須由兩個或兩個以上的獨立電源供電。所謂獨立電源，就是不因其他電源停電而影響本身供電的電源。此外，除正常供電電源外還應(yīng)配保安電源。二級負荷二級負荷是比較重要的負荷.對此類負荷中斷供電,將造成工廠大量減產(chǎn)、工人窩工、城市中大量居民的正常生活受到影響等后果.對于二級負荷,可由兩個電源供電或?qū)Ｓ镁€路供電.三級負荷

不屬于一級、二級負荷，受停電影響不大的其他負荷都屬于三級負荷。如工廠的附屬車間、次城鎮(zhèn)和農(nóng)村的公共負荷等。對這類負荷中斷供電不會造成什么損失，所以對供電不作特殊的要求。負荷曲線

1.一般用直角坐標系的橫坐標表示時間，以時、日、月等時間為單位，縱坐標表示有功功率、無功功率、視在功率或者電流。2.負荷曲線可以分為有功功率日負荷曲線、無功功率日負荷曲線、年最大負荷曲線、年持續(xù)負荷曲線等類型。一般常用的負荷曲線有日負荷曲線和年負荷曲線.日負荷曲線的特性指標

1.日最大負荷Pmax:日負荷曲線中的最大值,又稱峰荷;2.日最小負荷Pmin:日負荷曲線中的最小值,又稱為谷荷;3.日平均負荷Pav:把一日內(nèi)各小時的負荷加起來取平均值4.日負荷系數(shù)(負荷率)：表示負荷平復(fù)程度，其值越高，說明負荷在一天內(nèi)的變化越小。其表達式為:負荷率=Pav(日平均負荷)/Pmax(日最大負荷)5.日基本負荷系數(shù)=Pmin(日最小負荷)/Pav(日平均負荷)6.日最小負荷系數(shù):表明一天內(nèi)負荷變化的幅度,其值越高,說明負荷在一天內(nèi)大小的變化越小.其表達式為:日最小負荷系數(shù)=Pmin(日最小負荷)/Pmax(日最大負荷)年最大負荷曲線1.在電力系統(tǒng)的運行和設(shè)計中，不僅要知道一天之內(nèi)負荷的變化規(guī)律，而且還要知道一年之中負荷的變化規(guī)律。2.最常用的是系統(tǒng)年最大負荷曲線，年最大負荷曲線是描述一年內(nèi)從年初元月一日起至年終，電力系統(tǒng)每月(或每日)最大有功功率負荷變化的情況。3.年最大負荷曲線主要用來安排發(fā)電設(shè)備的檢修計劃，同時也可為制訂發(fā)電機組和發(fā)電廠的擴建或新建計劃提供依據(jù).4.春秋季最大負荷比較小些;夏季負荷隨著空調(diào)等防暑措施的利用,負荷值會增加.年持續(xù)負荷曲線在電力系統(tǒng)的分析計算中，還常常用到年持續(xù)負荷曲線，它是根據(jù)全年的負荷變化，按照一年(8760h)中系統(tǒng)負荷的數(shù)值大小及其累計時間數(shù)的順序排列而繪制成的。最大負荷利用小時數(shù)用戶全年所取用的電能與一年內(nèi)的最大負荷相比所得的時間稱為用戶年最大負荷利用小時數(shù)，時間的變化比較小，則最大負荷利用小時數(shù)的值較大；如果負荷變化劇烈，則最大負荷利用小時數(shù)的值較小。負荷特性1.負荷取用的功率一般是要隨系統(tǒng)的運行參數(shù)(主要是電壓和頻率)的變化而變化，反映這種變化規(guī)律的曲線或數(shù)學表達式稱為負荷特性。2.當頻率維持額定值不變時，負荷功率與電壓的關(guān)系稱為負荷的電壓靜態(tài)特性；當負荷端電壓維持額定值不變時，負荷功率與頻率的關(guān)系稱為負荷的頻率靜態(tài)特性。所謂“靜態(tài)”，是指這些關(guān)系是在系統(tǒng)處于靜態(tài)下確定的.問題1.電力系統(tǒng)負荷曲線有哪些?p72.什么是年持續(xù)負荷曲線和最大負荷利用小時數(shù)?它們有何用處?3.某一負荷的年持續(xù)負荷曲線如圖1-9,求最大負荷利用小時數(shù)Tmax?第一章電力系統(tǒng)概述和基本概念電力系統(tǒng)的額定電壓電力系統(tǒng)的額定電壓

1.額定電壓，是國家有關(guān)部門根據(jù)國情、技術(shù)條件綜合比較確定的標準電壓，用UN表示。2.電力系統(tǒng)中的發(fā)電機、變壓器、線路、用電設(shè)備等都規(guī)定有額定電壓，它們在額定電壓下運行時，其技術(shù)性與經(jīng)濟性為最佳.3.GB156-2007《標準電壓》中規(guī)定電力系統(tǒng)電壓有220V、380V、3kV、6kV、l0kV、35kV、60kV、110kV、220kV、330kV、500kV、750kV、1000kV等,其中220V為單相交流電,其余均為三相交流電.其中,60kV電壓等級只在東北電力系統(tǒng)采用;330kV電壓等級只在西北電力系統(tǒng)采用.;1000kV電壓等級輸電線路于2006年開始投建,2009年1月投運.額定電壓的分類

目前，國家根據(jù)電壓的高低和使用范圍，把多種電力設(shè)備的額定電壓分為三類。(1)第一類額定電壓是指100V以下的額定電壓，主要用于安全、照明、蓄電池及開關(guān)設(shè)備的直流操作電源等。其中，交流36V電壓只作為潮濕環(huán)境的局部照明及其他特殊電力負荷使用。(2)第二類額定電壓是100～1000V之間的額定電壓，這類電壓應(yīng)用最廣、數(shù)量最多，如低壓電動機、工業(yè)、民用、照明、普通電器、動力及控制設(shè)備等都采用此類電壓，(3)第三類額定電壓是高于1000V的額定電壓，這類電壓主要用于發(fā)電機、變壓器、輸配電線路及受電設(shè)備.線路的額定電壓1.輸配電線路的額定電壓與受電設(shè)備的額定電壓規(guī)定的相同,但是線路運行時有電壓損耗,一般線路首端電壓高于末端電壓.2.負荷變化時,線路中的電壓損耗變化,所以線路運行時各處的電壓不同.一般情況下,受電設(shè)備的允許電壓偏移為±5％,沿線路的電壓損耗為10％.如果線路首端電壓為額定電壓1.05倍,末端電壓就不會低于額定電壓的0.95倍，各受電設(shè)備就能在允許電壓范圍內(nèi)運行。線路的額定電壓,一般就是受電設(shè)備的額定電壓.3.在一些計算中一般采用的線路的平均額定電壓.這是為了使線路末端受電設(shè)備得到額定電壓,可將線路首端電壓提高10％,這樣線路的平均額定電壓就是受電設(shè)備電壓的1.05倍.發(fā)電機的額定電壓1.發(fā)電機是輸出電能的設(shè)備,接在線路的首端,額定電壓要比線路的高.發(fā)電機出口一般接母線或直接接變壓器,線路較短,因此,發(fā)電機額定電壓比線路額定電壓高5％,即

UN=1.05USN式中UN-發(fā)電機的額定電壓；

USN-線路的額定電壓.2.對于沒有直配負荷的大容量發(fā)電機，其額定電壓按技術(shù)經(jīng)濟條件來確定，不受線路額定電壓的限制，例如國產(chǎn)125、200、300、600MW的汽輪發(fā)電機，其額定電壓分別為13.8、15.75、18、20kV.變壓器的額定電壓

1.變壓器每個繞組都有其額定電壓。若為降壓變壓器，一次繞組相當于受電設(shè)備，其額定電壓等于所連線路的額定電壓；若為升壓變壓器，變壓器直接和發(fā)電機相連，其額定電壓等于發(fā)電機額定電壓。2.變壓器二次繞組輸出電能，相當于發(fā)電機。因變壓器二次側(cè)額定電壓規(guī)定為空載變壓器一次側(cè)加額定電壓時的二次側(cè)電壓，而額定負荷下變壓器內(nèi)部的電壓降落約為5％，為使正常運行時變壓器二次繞組的實際輸出電壓比線路額定電壓高5％左右，變壓器二次側(cè)額定電壓應(yīng)比線路額定電壓高5％～10％。一般變壓器二次側(cè)額定電壓比線路額定電壓高10％；3.只有漏抗小的變壓器(高壓側(cè)電壓不大于35kV且短路電壓百分值不大于7.5％)或二次繞組所連線路較短以及三繞組變壓器連接同步調(diào)相機的繞組時，二次側(cè)額定電壓才比線路額定電壓高5％.現(xiàn)在新建的工程有時不論漏抗大小，二次側(cè)額定電壓都比線路額定電壓高5％.P5表1-1P6表1-2復(fù)習1發(fā)電機的額定電壓比線路額定電壓高5％，即UN=1.05USN式中UN-發(fā)電機的額定電壓；

USN-線路的額定電壓。2在一些計算中一般采用的線路的平均額定電壓。這是為了使線路末端受電設(shè)備得到額定電壓，可將線路首端電壓提高10％，【例1-l】如圖1-9所示電力系統(tǒng)，線路額定電壓已知，試求發(fā)電機、變壓器的額定電壓。解(1)發(fā)電機G的額定電壓為10.5kV。

(2)升壓變壓器T1一次側(cè)與發(fā)電機直接相連，二次側(cè)分別與110、220kV線路相連，則T1的各側(cè)額定電壓為242／121／10.5kV。

(3)降壓變壓器T2一次側(cè)與110kV線路相連，二次側(cè)別與35kV線路和10kV調(diào)相機相連，則T2的各側(cè)額定電壓為110／38.5／10.5kV。

(4)降壓變壓器T3一次側(cè)與220kV線路相連，二次側(cè)與35kV線路相連，則T3的各側(cè)額定電壓為220／38.5kV。

(5)降壓變壓器T4一次側(cè)與35kV線路相連，二次側(cè)與0.38kV線路相連，又因T4的U(％)≤7.5，則它的各側(cè)額定電壓為35／0.4kV。問題1.電力系統(tǒng)的額定電壓是如何確定的?系統(tǒng)各元件的額定電壓是多少?什么叫電力線路的平均額定電壓?p52.系統(tǒng)不同電壓等級的適用范圍?p6第一章電力系統(tǒng)概述和基本概念第三節(jié)電力系統(tǒng)中性點的接地方式電力系統(tǒng)的中性點及其接地方式1.電力系統(tǒng)中性點是指星形接線的變壓器或發(fā)電機的中性點；2.中性點的接地方式是一個復(fù)雜問題，它關(guān)系到系統(tǒng)的絕緣水平、供電可靠性、繼電保護、通信干擾、接地保護方式、電壓等級、系統(tǒng)接線和系統(tǒng)穩(wěn)定等很多方面的問題，須經(jīng)合理的技術(shù)經(jīng)濟比較后確定電力系統(tǒng)中性點的接地方式.電力系統(tǒng)中性點接地方式分為1.大接地電流方式:凡是需要斷路器遮斷單相接地故障電流者,屬于大接地電流方式。2.小接地電流方式:凡是單相接地電弧能夠瞬間自行熄滅者,屬于小接地電流方式.大接地電流方式1中性點有效接地方式；2中性點全接地方式,即非常有效接地方式；3中性點經(jīng)低電抗、中電阻和低電阻接地方式。中性點有效接地方式對于高壓電力系統(tǒng)(110-220kV),當電力系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時,在一個電力系統(tǒng)中不論變壓器中性點是直接接地,還是不接地,或者是經(jīng)低電阻或低電抗接地,只要在指定部分各點滿足:x0(中性點電抗)/x1(單相接地電抗)≤3和

r0(中性點電阻)/x1(單相接地電抗)≤1，該系統(tǒng)便屬于有效接地方式.中性點全接地方式定義對于500kv及以上超高壓電力系統(tǒng)，廣泛使用自耦變壓器，所以全部的變壓器中性點都保持直接接地，或特殊需要經(jīng)低電抗或低電阻接地方式，稱為中性點全接方式，或稱為中性點為非常有效接地方式.小接地電流方式1.中性點不接地方式(浮地)；2.中性點經(jīng)消弧線圈接地；3.中性點經(jīng)高阻抗接地方式.中性點非有效接地系統(tǒng)小接地電流系統(tǒng)中的中性點不接地;小接地電流系統(tǒng)中經(jīng)消弧線圈接地(諧振接地)和高電阻接地;大接地電流系統(tǒng)中的中性點經(jīng)中、低電阻、低電抗等接地的系統(tǒng).大接地電流方式電力系統(tǒng)的優(yōu)缺點優(yōu)點：1.快速切除故障,安全性好.因為系統(tǒng)單相接地時即為單相短路，保護裝置可以切除故障；2.經(jīng)濟性好,因中性點直接接地系統(tǒng)在任何情況下，中性點電壓不會升高，且不會出現(xiàn)系統(tǒng)單相接地時電弧過電壓問題，因此，電力系統(tǒng)的絕緣水平便可按相電壓考慮,其經(jīng)濟性好.缺點:該系統(tǒng)供電可靠性差,因為系統(tǒng)發(fā)生單相接地時由于繼電保護作用使故障線路的斷路器立即跳閘,所以降低了供電可靠性.小接地電流方式電力系統(tǒng)的優(yōu)缺點優(yōu)點：1.小接地電流方式的電力系統(tǒng)是供電可靠性高，因為電力系統(tǒng)單相接地時不是單相短路，接地線路可以不跳閘，只給出接地信號，按規(guī)程制定電力系統(tǒng)單相接地后仍可運行兩小時，若在兩小時內(nèi)排除了故障，就可以不停電，這樣就提高了電力系統(tǒng)供電的可靠性。2.在單相接地時，對人身和設(shè)備的安全性好，不易造成人身安全事故和設(shè)備損壞事故。缺點:1.經(jīng)濟性差，因為電力系統(tǒng)單相接地時，使不接地相對地電壓升高了√3倍，即以線電壓運行，故此系統(tǒng)的絕緣水平應(yīng)按線電壓設(shè)計，在電壓等級較高的系統(tǒng)中，絕緣費用在設(shè)備總價格中占相當大比重，所以對電壓高的系統(tǒng)就不宜采用.2.小接地電流系統(tǒng)單相接地時,易出現(xiàn)間歇性電弧引起的系統(tǒng)諧振過電壓.中國電力系統(tǒng)中性點的接地方式1.我國110kV及220kV電力系統(tǒng),用中性點有效接地方式；2.330kv和500kv電力系統(tǒng),用中性點全接地方式.3.60kv及以下電力系統(tǒng),用中性點小接地電流方式4.35-60kV電力系統(tǒng),用中性點經(jīng)消弧線圈接地；5.3-10kV電力系統(tǒng),一般采用中性點不接地方式和經(jīng)過消弧線圈接地方式.6.3～60kV網(wǎng)絡(luò),單相接地時電容電流超過10A時,中性點應(yīng)裝消弧線圈.以下來自電力系統(tǒng)繼電保護p79-82小接地電流系統(tǒng)發(fā)生單相接地短路小接地電流系統(tǒng)發(fā)生單相接地短路時,由于故障電流很小,而且線電壓仍然保持對稱,對負荷的供電沒有影響,因此一般情況下保護不必立即動作于斷路器跳閘,可以繼續(xù)運行1~2h.但是,在單相接地以后.其他兩相的對地電壓要升高為原來的√3倍(220v→√3×220=380v).為了防止故障進一步擴大成兩點或多點接地短路,保護應(yīng)及時發(fā)出信號,以便運行人員采取措施予以消除.中性點不接地的系統(tǒng)圖(a)所示為一中性點不接地系統(tǒng).假定電網(wǎng)負荷為零,并忽略電源和線路上壓降.電網(wǎng)各相對地電容為C0,這三個電容相當一對稱Y形負載,其中性點就是大地.正常運行時,電源中性點對地電壓等于零,即ùN=0,各相對地電壓為相電勢.在三相對稱電壓的作用下,三相電容電流也是對稱的,并超前相應(yīng)電壓900.其相量如圖5-15(b),此時,三相對地電壓之和與三相電容電流之和都為零,電網(wǎng)無零序電壓和零序電流.

中性點不接地系統(tǒng)A相單相接地

當A相發(fā)生單相接地時,A相對地電壓變?yōu)榱?此時中性點對地電壓就是中性點對A相的電壓,即ùN=-EA.各電相對地電壓和零序電壓分別為

UA`=0UB`=√3EAe-j150UC`=√3EAej150U0=-EA上式說明,A相接地后,B相和C相對地電壓升高為原來的√3倍,此時三相電壓之和不再為零,出現(xiàn)了零序電壓.其相量如圖(c).非故障相出現(xiàn)超前相電壓900電容電流.即IB=j?C0U`BIC=j?C0U`C線路上出現(xiàn)了零序電容電流,其值為3I0=IB+IC=(UB+UC)j?C0=-j3EA?C0中性點不接地單相接地電容電流分布如圖中性點不接地系統(tǒng)中,線路Ⅰ、Ⅱ和發(fā)電機各相對地電容分別為C0Ⅰ

、C0Ⅱ、C0g.線路Ⅱ上k點發(fā)生A相接地故障時,系統(tǒng)中各元件的A相對地電容均被短接,因而各元件A相對地電容電流為零.各元件的B相和C相對地電容電流要通過大地、故障點(k點)、電源和本元件(B相和C相)構(gòu)成回路、圖5-16(a)所示.非故障線路Ⅰ(B相和C相)保護安裝處流過的零序電容電流:3?0=?BⅠ+?CⅠ(5-25)發(fā)電機保護安裝處流過零序電容電流:3?0g=?Bg+?Cg(5-26)故障線路Ⅱ保護安裝處流過的零序電容電流為3I0Ⅱ仍以由母線流向線路作為假定正方向時:3I0Ⅱ=(IBⅡ+ICⅡ)

-(?BⅠ+?CⅠ)-(?Bg+?Cg)

-(IBⅡ+ICⅡ)=-(?BⅠ+?CⅠ+?Bg+?Cg)=j3EA?(C0Ⅰ+C0g)

中性點不接地電網(wǎng)單相接地特征

(1)接地相對地電壓降為零,其他兩相對地電壓上升為線電壓,系統(tǒng)出現(xiàn)零序電壓,其值等于電網(wǎng)正常運行時的相電壓,且處處相等.(2)非故障線路保護安裝處流過的是本線路的零序電容電流,其值為3ωC0E,方向由母線指向線路,相位超前零序電壓900.(3)故障線路保護安裝處流過的是所有非故障元件的零序電容電流之和,其方向由線路指向母線,相位滯后零序電壓900.中性點經(jīng)消弧線圈接地運行方式中國電網(wǎng)規(guī)定:22~66kⅤ電網(wǎng)單相接地時,若故障點的電容電流總和大于10A;10kⅤ電網(wǎng)電容電流總和大于20A;3~6kⅤ電網(wǎng)電容電流總和大于30A時,中性點應(yīng)采取經(jīng)消弧線圈接接地運行方式圖中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)1.圖(a)所示為中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地時的網(wǎng)絡(luò)圖及電流分布;設(shè)線路Ⅱ的A相接地,零序電容電流大小和分布與中性點不接地時是一樣的;所不同之處是,在零序電壓的作用下,消弧線圈有一電感電流ìL經(jīng)接地點流回消弧線圈.此時,流過接地點的電流由全系統(tǒng)零序電容電流ìC∑和消弧線圈的電感電流ìL兩部分組成,即接地點電流ìK=ìC∑+ìL.由于ìC∑和ìL的相位相反,若ìL選擇適當,ìK會因消弧線圈電感電流ìL的補償而減小.其零序等效網(wǎng)絡(luò)如圖(b)所示.消弧線圈的補償根據(jù)對電容電流的補償程度分為三種補償方式:1.當ìL=ìC∑時,稱為全補償;2.當IL<IC∑時,稱為欠補償;3.當ìL>ìC∑時,稱為過補償.全補償方式1.全補償方式:當ìL=ìC∑時,接地點電流近似為零.從消除故障點的電弧、避免出現(xiàn)弧光過電壓角度,這種補償方式是最好的;2.由于ωL=1/3ωC∑即L、C要產(chǎn)生串聯(lián)諧振.當電網(wǎng)正常運行情況下線路三相對地電容不完全相等時,電源中性點對地之間將產(chǎn)生一個電壓偏移;3.此外,當斷路器三相觸頭不同時合閘時,也會出現(xiàn)一個數(shù)值很大零序電壓分量.上述電壓作用于串聯(lián)諧振回路,回路中將產(chǎn)生很大的電流,如圖所示.該電流在消弧線圈上產(chǎn)生很大的電壓降,造成電源中性點對地電壓嚴重升高,完全補償方式不采用.欠補償方式和過補償方式欠補償方式,IL<IC∑,接地點電流仍是容性.當系統(tǒng)運行方式變化時,如某些線路因檢修被切除或因短路跳閘,系統(tǒng)電容電流減小,有可能出