電力系統(tǒng)基礎1緒論課件

電力系統(tǒng)工程基礎主講人教材專業(yè)：電力系統(tǒng)及其自動化電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析電力系統(tǒng)暫態(tài)分析側重強電電氣及其自動化專業(yè)強、弱電都學電力系統(tǒng)基本概念電力系統(tǒng)元件的等值電路和參數(shù)計算電力網(wǎng)絡的數(shù)學模型電力系統(tǒng)的負荷電力傳輸?shù)幕靖拍铍娏ο到y(tǒng)的潮流計算電力系統(tǒng)的無功平衡和電壓調(diào)整電力系統(tǒng)的有功平衡和頻率調(diào)整電力系統(tǒng)的經(jīng)濟運行電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析-----課程的內(nèi)容電力系統(tǒng)水庫G~M~M~電力網(wǎng)電力系統(tǒng)動力系統(tǒng)發(fā)電廠水輪機、發(fā)電機變電所升壓變壓器輸電線路變電所降壓變壓器用戶用電設備五個部分組成：發(fā)輸變配用第一章緒論第二節(jié)電力系統(tǒng)基本概念第三節(jié)電能質(zhì)量指標第四節(jié)電力系統(tǒng)的電壓等級及其選擇第五節(jié)電力系統(tǒng)中性點接地第一節(jié)電力系統(tǒng)發(fā)展概況及前景第一節(jié)電力系統(tǒng)發(fā)展概況及前景一、電力工業(yè)發(fā)展概況二、電力系統(tǒng)發(fā)展前景輸電線路：

1974年甘肅劉家峽水電站陜西關中地區(qū)330kV交流

1981年河南姚孟火電廠到武漢500kV交流；

1988年葛州壩水電站到上海南橋變電站±500kV直流。電力系統(tǒng)之最：

我國最大的火電機組容量90萬kW（外高橋第二發(fā)電廠），最大的水電機組容量70萬kW（三峽工程），最大的核電機組容量100萬kW（嶺澳核電廠）；

舉世矚目的三峽工程，裝機容量32臺（含地下電廠6臺機組），單機容量70萬kW，年均發(fā)電量846億kW·h，比全世界70萬kW機組的總和還多，是世界上最大的發(fā)電廠。

第二節(jié)電力系統(tǒng)基本概念一、什么是電力系統(tǒng)三、電力系統(tǒng)的特點四、對電力系統(tǒng)的要求二、電力系統(tǒng)的形成能源分類電是一種能源一次能源能源的直接提供者。如：煤，石油，天然氣二次能源如電、汽油水庫G~M~M~電力網(wǎng)電力系統(tǒng)動力系統(tǒng)發(fā)電廠水輪機、發(fā)電機變電所升壓變壓器輸電線路變電所降壓變壓器用戶用電設備一、什么是電力系統(tǒng)？電能的傳輸過程水力發(fā)電廠火力發(fā)電廠超高壓遠距離輸電網(wǎng)地方電力網(wǎng)區(qū)域電力網(wǎng)110kV~35kV~35kV500kV220kV110kV10kV變電所A：樞紐變電所C：地方變電所D：終端變電所B：中間電網(wǎng)的分類和變電所的分類

電力網(wǎng)：按電壓等級的高低、供電范圍大小的分類地方電力網(wǎng)：電壓等級在35kV及以下區(qū)域電力網(wǎng)：電壓等級在35kV以上（一般為110kV~220kV）超高壓遠距離輸電網(wǎng)：電壓等級為330kV~500kV的網(wǎng)絡變電所：按其在電力系統(tǒng)中的地位分類樞紐變電所中間變電所地區(qū)變電所終端電站所二、電力系統(tǒng)的形成小到大，少到多，簡單到復雜，孤立到互聯(lián)電力系統(tǒng)規(guī)模越大，給人們帶來的技術經(jīng)濟效益越大，具體說明如下：（擴展）可以提高供電可靠性可以減少備用容量可以減少系統(tǒng)裝機容量可合理利用能源，充分發(fā)揮水電在系統(tǒng)中的作用采用高效率大容量的火電機組可以提高系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性過渡過程十分短暫：控制操作自動化程度高。必須借助自動裝置對電力系統(tǒng)進行控制：繼電保護裝置、遠動裝置、減載裝置、同期裝置、勵磁裝置……電能生產(chǎn)與國民經(jīng)濟各部門和人民生活有著極為密切的關系：社會政治經(jīng)濟影響巨大。負荷分類：

一類負荷不能停電一般雙回路供電，而且有自備電源二類負荷可短時停電三類負荷可暫時停電電力系統(tǒng)的地區(qū)性特點較強：發(fā)展各具特色。電源特性、負荷特性電力系統(tǒng)的規(guī)劃設計、運行等不能盲目搬用其它系統(tǒng)的經(jīng)驗。第三節(jié)電能質(zhì)量指標電能的質(zhì)量指標主要包括：電壓頻率波形即：需要一條標準光滑的正弦曲線14012010080608090100110120壽命光通量發(fā)光效率電流電壓/%壽命光通量發(fā)光效率電流/%14012010080608090100110120電壓/%效率cos電流/%電流效率cos

圖1-3照明負荷（白熾燈）的電壓特性

圖1-4異步電動機的電壓特性 （圖中的100%表示額定值）（圖中的100%表示額定值）電壓：必要性：影響負荷壽命、影響負荷工作性能波形：諧波電壓限值表1-3公用電網(wǎng)諧波電壓限值電網(wǎng)標準電壓(kV)電壓總諧波畸變率（%）各次諧波電壓含有率（%）說

明奇次偶次0.385.04.02.01.衡量點為PCC，取實測95%概率值；2.對用戶允許產(chǎn)生的諧波電流，提供計算方法；3.對測量方法和測量儀器作出基本規(guī)定；4.對同次諧波隨機性合成提供算法。6及104.03.21.635及663.02.41.21102.01.60.8注：220kV電網(wǎng)參照110kV執(zhí)行。第四節(jié)電力系統(tǒng)的電壓等級及其選擇一、電力系統(tǒng)額定電壓和最高電壓二、電氣設備額定電壓和最高電壓三、電力系統(tǒng)電壓等級四、電壓等級選擇一、電力系統(tǒng)額定電壓和最高電壓

電力系統(tǒng)的額定電壓：由國家根據(jù)技術經(jīng)濟條件規(guī)定的電壓等級標準，又稱電力網(wǎng)的額定電壓或線路的額定電壓。電力系統(tǒng)的最高電壓：電力系統(tǒng)正常運行時，在任何時間系統(tǒng)中任何一點上所出現(xiàn)的電壓最高值。電氣設備的額定電壓：電氣設備制造廠根據(jù)所規(guī)定的電氣設備工作條件而確定的電壓。電氣設備的最高電壓：考慮到設備的絕緣性能和與最高電壓有關的其它性能所確定的允許最高運行電壓，其數(shù)值等于所在電力系統(tǒng)的最高電壓值。二、電氣設備額定電壓和最高電壓

注：受電設備的額定電壓＝電力系統(tǒng)的額定電壓。三、電力系統(tǒng)電壓等級1.低于3kV系統(tǒng)的額定電壓低于3kV交流三相/單相電力系統(tǒng)額定電壓和電氣設備額定電壓直流系統(tǒng)的額定電壓：100V以下的額定電壓，受電設備與供電設備相同。對受電設備為110V、220V和440V的直流系統(tǒng)供電設備的額定電壓分別為115V、230V和460V。2、3kV及以上系統(tǒng)的額定電壓G~M~M~電力網(wǎng)電力系統(tǒng)變電所升壓變壓器輸電線路變電所降壓變壓器用戶用電設備1.051.11.01.05就近接設備1.1繼續(xù)接線路電力線路額定電壓：電力線路的額定電壓和電力系統(tǒng)的額定電壓相等。發(fā)電機的額定電壓：105%系統(tǒng)額定電壓變壓器的額定電壓G~M~M~電力網(wǎng)電力系統(tǒng)變電所升壓變壓器輸電線路變電所降壓變壓器用戶用電設備1.051.11.01.05就近接設備1.1繼續(xù)接線路設備：供電電壓高考慮傳輸損耗受電額定電壓U1IU2SZ考慮：電網(wǎng)架構建設費用運行靈活設備制造三、電壓等級的選擇一般而言，傳送功率越大，輸送距離越遠，選擇較高電壓越有利第四節(jié)電力系統(tǒng)中性點接地一、概述二、中性點不接地系統(tǒng)三、中性點經(jīng)消弧線圈接地的電力系統(tǒng)四、中性點直接接地的電力系統(tǒng)五、中性點經(jīng)電阻接地的電力系統(tǒng)一、概述

接地：為了保證電力網(wǎng)或電氣設備的正常運行和工作人員的人身安全，人為地使電力網(wǎng)及其某個設備的某一特定地點通過導體與大地作良好的連接。接地分類：工作接地：為了保證電氣設備在正?；虬l(fā)生故障情況下可靠地工作而采取的接地。1、中性點不接地2、中性點直接接地3、中性點經(jīng)消弧線圈4、中性點經(jīng)高阻抗接地其中1、3為小電流接地系統(tǒng)，

2、4為大電流接地系統(tǒng)劃分原則：單相接地，接地故障電流的大小保護接零：在中性點直接接地的低壓電力網(wǎng)中，把電氣設備的外殼與接地中性線直接連接，以實現(xiàn)對人身安全的保護作用。防雷接地：為消除大氣過電壓對電氣設備的威脅，而對過電壓保護裝置采取的接地措施。防靜電接地：對生產(chǎn)過程中有可能積蓄電荷的設備所采取的接地。保護接地：將一切正常工作時不帶電而在絕緣損壞時可能帶電的金屬部分接地，以保證工作人員接觸時的安全。如何確定電力系統(tǒng)中性點接地方式：應從供電可靠性、內(nèi)過電壓、對通信線路的干擾、繼電保護以及確保人身安全諸方面綜合考慮。電力系統(tǒng)的中性點接地方式：小接地電流系統(tǒng)大接地電流系統(tǒng)中性點分析思路：中性點有無電壓三相是否對稱中性點有無電流是否形成回路然后在回路中，根據(jù)電壓，電網(wǎng)參數(shù)，計算分析電流，得出不同的特性負荷ABCCCCICa.電路圖UA＋UB＋UC＝0IA＋IB＋IC＝00UAUBUCIB0IC0IA0b.矢量圖二、中性點不接地的電力系統(tǒng)

適用范圍3kV~60kV的電力系統(tǒng)正常運行時結論：三相電壓對稱，三相導線對地電容電流也是對稱的，三相電容電流相量之和為零，這說明沒有電容電流經(jīng)過大地流動。0UBUAUC60-UAUC’UB’

-UAI’CBI’CC-I’CAICAICAICBICBICCICCIPE負荷ABCCCCUA’UB’UC’

單相金屬性接地故障時(A相)A相接地，BC相對地電壓就是對A相電壓BC相對地電壓升高倍線電壓依然對稱中性點不接地系統(tǒng)單相接地故障的結論

：三相之間的線電壓仍然對稱，用戶的三相用電設備仍能照常運行，但允許繼續(xù)運行的時間不能超過2h。

故障相對地電壓降為零；非故障相對地電壓升高為線電壓，且相位相差600。因此，線路及各種電氣設備的絕緣要按線電壓設計，絕緣投資所占比重加大，顯而易見，電壓等級越高絕緣投資越大。0UBUAUC60-UAUC’UB’

-UAI’CBI’CC-I’CA

接地故障電容電流IPE假設A相短路，則A相對地電容短接此時：接地點短路電流：接地故障電流值：對地電容電流的總和正常運行時每相對地電容電流ICAICAICBICBICCICCIPE負荷ABCCCCUA’UB’UC’幅值關系：結論：非故障相電壓升高故障點短路電流為三相對地電容電流總和中性點不接地系統(tǒng)單相接地故障的討論：如果接地電流在5A以下，當電流經(jīng)過零值時，電弧就會自然熄滅。如果接地電流大于5A~10A，而小于30A，則有可能形成間歇性電弧；間歇性電弧容易引起弧光接地過電壓，其幅值可達（2.5~3）U，將危害整個電網(wǎng)的絕緣安全。接地電流大于30A時，將形成穩(wěn)定電弧，成為持續(xù)性電弧接地，這將燒毀電氣設備和可能引起多相相間短路。0UAUBUC-UCU’AU’BILICICAICB負荷ABCCCCILICICCICBICAICCICBICAIPEL三、中性點經(jīng)消弧線圈接地的電力系統(tǒng)消弧線圈:

安裝在變壓器或發(fā)電機中性點與大地之間的具有氣隙鐵芯的電抗器。單相(C相)金屬性接地故障:

消弧線圈的作用當發(fā)生單相接地故障時，接地故障相與消弧線圈構成了另一個回路，接地故障相接地電流中增加了一個感性電流，它和裝設消弧線圈前的容性電流的方向剛好相反，相互補償，減少了接地故障點的故障電流，使電弧易于自行熄滅，從而避免了由此引起的各種危害，提高了供電可靠性。C相發(fā)生接地時，中性點電壓變?yōu)?UC

，在消弧線圈作用下，產(chǎn)生電感電流（滯后90°），其數(shù)值為:

IL＝UC

/XL＝U/XL

消弧線圈的補償方式欠補償方式：按IL<IC選擇消弧線圈的電感，此時接地故障點有未被補償?shù)碾娙蓦娏髁鬟^。全補償方式：按IL=IC選擇消弧線圈的電感，使接地故障點電流為零，此即全補償方式。

過補償方式：按IL>IC選擇消弧線圈的電感，此時接地故障點有剩余的電感電流流過。四、中性點直接接地的電力系統(tǒng)

特點：供電可靠性不如電力系統(tǒng)中性點不接地和經(jīng)消弧線圈接地方式。為提高供電可靠性，在線路上廣泛安裝三相或單相自動重合閘裝置。電氣設備的絕緣水平只需按電力網(wǎng)的相電壓考慮，可以降低工程造價。我國380/220V系統(tǒng)中一般都采用中性點直接接地方式，主要是從人身安全考慮問題。負荷ABCk(1)Ik(1)Ik(1)

適用范圍：我國110k