電氣工程基礎 課件 第1章 緒論

第一章緒論第一節(jié)電力系統(tǒng)概述第二節(jié)電力系統(tǒng)發(fā)展簡史及電力工業(yè)發(fā)展趨勢第三節(jié)電力系統(tǒng)的運行第四節(jié)電力系統(tǒng)的接線方式和電壓等級

第一節(jié)

電力系統(tǒng)概述

一、

電氣工程與電力系統(tǒng)的關系電氣工程及其自動化專業(yè)，簡稱電氣工程專業(yè)或電氣專業(yè)，是高等學校開設的本科專業(yè)。電氣工程這個名稱在我國現(xiàn)行研究生教育的學科目錄中，又是一個一級學科的名稱。廣義上，電氣工程學科是以電子學、電磁學等物理學分支為基礎，涵蓋電子學、電子計算機、電力工程、電信、控制工程、信號處理等子領域的一門工程學科。

電氣工程學科與其他學科相互交叉、相互融合、相互

促進，現(xiàn)已形成了相對獨立的電機與電器、電力系統(tǒng)及其自動化、高電壓與絕緣技術、電力電子與電力傳動、電工理論與新技術等五個二級學科。

(1)電機與電器：主要研究電力設備，可細分為電機和電器兩個門類。

(2)電力系統(tǒng)及其自動化：主要研究電力系統(tǒng)的設計、規(guī)劃、調度、控制和保護。

(3)高電壓與絕緣技術：主要研究高電壓下的電磁現(xiàn)象，設備的絕緣保護設計、試驗和檢測等，可細分為高壓和絕緣兩個專業(yè)。高壓主要研究高壓試驗、放電和電力系統(tǒng)的過電壓及防護；絕緣主要研究絕緣材料、絕緣測試等。

(4)電力電子與電力傳動：主要研究電力系統(tǒng)中高電壓、大電流情況下電子技術的應用，包括電力變換(如交流電變成直流電、直流電變成交流電、交流電改變頻率等)、電力系統(tǒng)中的諧波及其抑制、電源質量控制等；電力傳動與電機的關系比較緊密，主要涉及控制技術。

(5)電工理論與新技術：主要研究電路、電磁場等基礎理論以及熱門的新技術研究領域，如混沌等。

二、

電力系統(tǒng)的組成及其基本參量

通過各種不同電壓等級的電力線路，將發(fā)電廠、變電所和電力用戶聯(lián)系起來的包含著發(fā)電、輸電、變電、配電和用電的統(tǒng)一整體，稱為電力系統(tǒng)。與“電力系統(tǒng)”一詞相關的還有“電力網”和“動力系統(tǒng)”，前者指電力系統(tǒng)中除去發(fā)電機和用電設備之外的部分，后者指電力系統(tǒng)和發(fā)電廠動力部分的總和，如圖1-1所示。所以，電力網是電力系統(tǒng)的一個組成部分，而電力系統(tǒng)又是動力系統(tǒng)的一個組成部分。圖1-1動力系統(tǒng)、電力系統(tǒng)及電力網示意圖

電力網也稱電網，它由電力線路及其聯(lián)系的變配電所組成，是電力系統(tǒng)的重要組成部分，其作用是將電能從發(fā)電廠輸送并分配至電力用戶。電力網可分為地方電力網、區(qū)域電力網及超高壓遠距離輸電網三種類型。

電力系統(tǒng)可以用一些基本參量進行描述，簡述如下：

(1)總裝機容量。電力系統(tǒng)的總裝機容量是指系統(tǒng)中實際安裝的發(fā)電機組額定有功功率的總和，以千瓦(kW)、兆瓦(MW)、吉瓦(GW)計。

(2)年發(fā)電量。電力系統(tǒng)的年發(fā)電量是指系統(tǒng)中所有發(fā)電機組全年實際發(fā)出電能的總和，以兆瓦時(MW·h)、吉瓦時(GW·h)、太瓦時(TW·h)計。

(3)年用電量。年用電量是指接在系統(tǒng)上所有用戶全年所用電能的總和。其單位與年發(fā)電量的單位一致。

(4)最大負荷。最大負荷一般是指規(guī)定時間，如一天、一月或一年內電力系統(tǒng)總有功功率負荷的最大值，以千瓦(kW)、兆瓦(MW)、吉瓦(GW)計。

(5)額定頻率。按國家標準規(guī)定，我國所有交流電力系統(tǒng)的額定頻率均為50Hz。國外則有額定頻率為60Hz的電力系統(tǒng)。

(6)最高電壓等級。同一電力系統(tǒng)中的電力線路往往有幾種不同的電壓等級。所謂某電力系統(tǒng)的最高電壓等級，是指該系統(tǒng)中最高電壓等級電力線路的額定電壓，以千伏(kV)計。

三、

電力系統(tǒng)中的發(fā)電廠

1.火力發(fā)電

火力發(fā)電是利用煤炭、石油、天然氣或其他燃料的化學能生產電能。從能量轉換的觀點分析，其基本過程是：燃料的化學能—熱能—機械能—電能。世界上多數國家的火電廠以燃煤為主。

2.水力發(fā)電

水力發(fā)電是將水能轉變?yōu)殡娔堋哪芰哭D換的觀點分析，其過程為：水能—機械能—電能。實現(xiàn)這一能量轉變的生產方式，一般是在河流的上游筑壩提高水位，以造成較高的水頭。建造相應的水工設施，以便有效地獲取集中的水流。

3.核能發(fā)電

重核分裂和輕核聚合時，都會釋放出巨大的能量，這種能量統(tǒng)稱為“核能”，即通常所說的原子能。利用重核裂變釋放能量發(fā)電的核電廠，從能量轉換的觀點分析，其基本過程是：重核裂變能—熱能—機械能—電能。由于重核裂變的強輻射特性，已投入運營和在建的核電廠，毫無例外地劃分為核島部分和常規(guī)島部分，用安全防護設施嚴密分隔開的兩部分，共同構成核電廠的動力部分。

4.風力發(fā)電

風力發(fā)電的動力系統(tǒng)主要指風力發(fā)電機。最簡單的風力發(fā)電機由葉輪和發(fā)電機兩部分構成，空氣流動的動能作用在葉輪上，將動能轉換成機械能，從而推動葉輪旋轉。如果將葉輪的轉軸與發(fā)電機的轉軸相連，就會帶動發(fā)電機發(fā)出電來。

5.太陽能發(fā)電

太陽能發(fā)電的方式主要有通過熱過程的太陽能熱發(fā)電和不通過熱過程的太陽能光伏發(fā)電、光感應發(fā)電、光化學發(fā)電及光生物發(fā)電等。目前，可進行商業(yè)化開發(fā)的主要是太陽能熱發(fā)電和太陽能光伏發(fā)電兩種。

四、

電力系統(tǒng)中的變電所

變電所是聯(lián)系發(fā)電廠和電力用戶的中間環(huán)節(jié)，由電力變壓器和配電裝置組成，起著變換電壓、交換和分配電能的作用。根據功能，變電所可分為升壓變電所和降壓變電所兩類；

根據在電力系統(tǒng)中的地位，變電所可分為樞紐變電所、中間變電所、地區(qū)變電所和終端變電所等。

工業(yè)企業(yè)內部的車間變電所，根據變壓器安裝位置的不同，可分為附設式變電所(包括內附式和外附式)、車間內變電所、獨立變電所、露天變電所、地下變電所和桿上變電所

等幾種形式。

五、

電能的傳輸及分配

發(fā)電廠產生的電能向用戶輸送，輸送的電能可以表示為

式中：W為輸送的電能(kW·h)；P為輸送的有功功率(kW)；t為時間(h)；U

為輸電網電壓(kV)；I為導線中的電流(A)；cosφ為功率因數。

我國的電能傳輸方式有兩類：一類是交流輸電方式，另一類是直流輸電方式。

1.交流輸電

以交流方式傳輸的電力網主要是由輸電、變電設備構成的，電力線路以傳輸交流電能為主體。電力變壓器的主要作用除了升高或降低電壓之外，還能將不同電壓等級的電網相

聯(lián)系。電能傳輸是在輸電線路上進行的。

2.直流輸電

直流輸電是將發(fā)電廠發(fā)出的交流電經過升壓后，由換流設備(整流器)轉換成直流，通過直流線路送到受電端，再經過換流設備(逆變器)轉換成交流，供給受電端的交流系統(tǒng)。需要改變直流輸電的輸電方向時，只需讓兩端換流器互換工作狀態(tài)即可。換流設備是直流輸電系統(tǒng)的關鍵部分。

1)直流輸電的主要優(yōu)點

(1)造價、運行費用低。

(2)不需串、并聯(lián)補償。

(3)直流輸電不存在穩(wěn)定性問題。

(4)采用直流聯(lián)絡線可以限制互連系統(tǒng)的短路容量。

2)直流輸電的主要缺點

(1)換流站造價高。

(2)換流裝置在運行中需要消耗無功功率，并且產生諧波。

(3)高壓斷路器制造困難。

第二節(jié)

電力系統(tǒng)發(fā)展簡史及電力工業(yè)發(fā)展趨勢

一、

電力系統(tǒng)的形成和發(fā)展

1831年，法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應定律。第一次高壓輸電出現(xiàn)于1882年。

1891年于法蘭克福舉行的國際電工技術展覽會上，在德國人奧斯卡·馮·密勒主持下展出的輸電系統(tǒng)，奠定了近代輸電技術的基礎。與19世紀時電力系統(tǒng)的雛形相比，現(xiàn)代電力系統(tǒng)在輸電電壓、輸電距離、輸電功率等方面有了千百倍的增長。

現(xiàn)代電力系統(tǒng)不僅具有以大機組、大電網、超高壓、交直流聯(lián)合輸電為主體的結構特征，而且可再生能源的開發(fā)和應用將形成新型的輸、配電網與分布式發(fā)電系統(tǒng)拓撲結構。

現(xiàn)代電力系統(tǒng)更為顯著的標志是電力系統(tǒng)主體運行安全、優(yōu)質、經濟且實現(xiàn)了高度自動化、數字化、網絡化和智能化。信息通信系統(tǒng)和電網監(jiān)測、控制系統(tǒng)成為電力系統(tǒng)主體安

全、優(yōu)質、經濟運行的重要技術保障。因此，現(xiàn)代電力系統(tǒng)是由電力系統(tǒng)主體、信息通信系統(tǒng)和電網監(jiān)測、控制系統(tǒng)組成的統(tǒng)一整體，是一個巨大而又復雜的系統(tǒng)。現(xiàn)代電力系統(tǒng)又可稱為廣義電力系統(tǒng)。

二、

歐美電力工業(yè)的發(fā)展簡史

三、

我國電力工業(yè)的發(fā)展

從電力結構看，目前火電在我國現(xiàn)有電力結構中占據絕對的優(yōu)勢，2017年火電裝機容量占全國電力裝機容量的62.24%。雖然短期內以火電為主導的格局難以改變，但出于對煤炭資源未來供應能力的擔憂，以及火電廠對環(huán)境的危害，國家今后在可再生能源方面的投入將相對較多?；痣娫谡麄€電力結構中的比例逐步下降將是必然趨勢。

四、

電力工業(yè)發(fā)展趨勢

1.節(jié)能減排、大力開發(fā)新能源、走綠色電力之路

在發(fā)電用一次能源的構成中，以煤、石油、天然氣為主的局面在相當長的時間內還難以改變。但由于這類化石燃料的短期不可再生性，且儲量在逐年減少，因此面臨資源枯竭的危險。同時由于這些燃料(特別是煤)的低效“燃燒”使用，既浪費了能源，又產生大量的二氧化碳(CO2)、二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NO2)等溫室氣體及煙塵排放到大氣中，導致氣候變暖、冰層融化，將會給人類帶來嚴重的災難性后果。旨在限制全球CO2溫室氣體排放總量的《聯(lián)合國氣候變化框架公約》已于2005年2月正式生效，議定書規(guī)定了具體的、具有法律約束力的溫室氣體排放標準。

目前，發(fā)達國家清潔能源用于發(fā)電的比重已達80%。截至2019年底，我國非化石能源占總裝機容量的42%，占總發(fā)電量的32.7%。根據規(guī)劃，我國提出的目標是2035年非化石能源發(fā)電裝機比重超過60%，發(fā)電能源占一次能源消費比重超過57%。

2.建設以特高壓為骨干網架的堅強電網

我國地域遼闊，建設以特高壓為骨干網架的堅強電網可以實現(xiàn)跨區(qū)域、遠距離、大功率的電能輸送和交易，做到更大范圍的資源優(yōu)化配置，推動能源的高效開發(fā)利用，更好地調節(jié)電力平衡，培育和發(fā)展更加廣闊的電力市場。特高壓電網在合理利用能源、節(jié)約裝機、降低網損、提高設備利用率、節(jié)約土地資源、減少建設投資、降低運行成本、減少事故和設備檢修以及獲得錯峰、調峰和跨區(qū)域補償效益等方面潛力巨大，具有顯著的社會和經濟效益。

3.組成聯(lián)合電力系統(tǒng)

電力負荷的不斷增長和電源建設的發(fā)展，以及負荷和能源分布的不均衡，必然需要將各個孤立電網與鄰近電網互聯(lián)，組成一個更大規(guī)模的電網，形成聯(lián)合電力系統(tǒng)。

全國各電力系統(tǒng)互聯(lián)，形成聯(lián)合電力系統(tǒng)，是我國電力系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢。

發(fā)展聯(lián)合電力系統(tǒng)，除實現(xiàn)系統(tǒng)之間的電力電量交換外，還能對全網實現(xiàn)聯(lián)合計劃、協(xié)調維修、事故支援，以及對發(fā)電運行的聯(lián)合調度或統(tǒng)一調度，以保證獲取最大經濟效益。在聯(lián)合效益上，不僅能取得電力電量效益，還能取得原有孤立系統(tǒng)所沒有的一系列新的效益。

其優(yōu)越性主要體現(xiàn)在以下幾方面：

(1)實現(xiàn)各電力系統(tǒng)間負荷的錯峰。

(2)提高供電可靠性，減少系統(tǒng)備用容量。

(3)有利于安裝單機容量更大的發(fā)電機組。

(4)有利于進行電網的經濟調度。

(5)實現(xiàn)水電跨流域調度。

應該指出，電網互聯(lián)在帶來巨大經濟效益的同時，也不可避免地存在一些問題。如故障會波及相鄰電網，如果處理不當，會導致大面積停電；電網短路容量的增加，會造成斷路器等設備因容量不夠而需增加投資；需要進行聯(lián)絡線功率控制等。為了限制短路容量的增大和提高運行的可靠性及靈活性，可用直流聯(lián)絡線將巨型交流電力系統(tǒng)分割成幾個非同步運行的部分，以避免發(fā)生災難性的大面積停電事故。

4.加強智能電網的建設

智能電網是將先進的傳感量測技術、信息通信技術、分析決策技術和自動控制技術與能源電力技術以及電網基礎設施等高度集成而形成的新型現(xiàn)代化電網。傳統(tǒng)電網是一個剛性系統(tǒng)，電源的接入與退出、電能的傳輸等都缺乏彈性，使電網動態(tài)柔性及重組性較差，垂直的多級控制機制反應遲緩，無法構建實時、可配置和可重組的系統(tǒng)，自愈及自恢復能力完全依賴于物理冗余；對用戶的服務簡單，信息單向；系統(tǒng)內部存在多個信息孤島，缺乏信息共享，相互割裂和孤立的各類自動化系統(tǒng)不能構成實時的有機統(tǒng)一整體，整個電網的智能化程度較低。

國家電網公司將智能電網的主要特征概括為“堅強、自愈、兼容、經濟、集成、優(yōu)化”。

(1)堅強：在電網發(fā)生大擾動和故障時，仍能保持對用戶的供電能力，而不發(fā)生大面積停電事故。在自然災害、極端氣候條件下或遭外力破壞時仍能保證電網的安全運行，具有確保電力信息安全的能力。

(2)自愈：具有實時、在線和連續(xù)的安全評估和分析能力，強大的預期和預防控制能力，以及自動故障診斷、故障隔離和系統(tǒng)自我恢復的能力。

(3)兼容：支持可再生能源的有序、合理接入，適應分布式電源和微電網的接入，能夠實現(xiàn)與用戶的交互和高效互動，滿足用戶多樣化的電力需求，并提供對用戶的增值服務。

(4)經濟：支持電力市場運營和電力交易的有效開展，實現(xiàn)資源的優(yōu)化配置，降低電網損耗，提高能源利用效率。

(5)集成：實現(xiàn)電網信息的高度集成和共享，采用統(tǒng)一的平臺和模型，實現(xiàn)標準化、規(guī)范化和精細化管理。

(6)優(yōu)化：優(yōu)化資產的利用，降低投資成本和運行維護成本。

第三節(jié)

電力系統(tǒng)的運行

一、

電力系統(tǒng)運行的特點

(1)電能不能大量儲存，電能的生產和使用只能同時完成。

(2)正常輸電過程和故障過程都非常迅速。

(3)具有較強的地區(qū)性特點。電力系統(tǒng)的規(guī)模越來越大，其覆蓋的地區(qū)也越來越廣，各地區(qū)的自然資源情況存在較大差別。

(4)與國民經濟各部門關系密切。

二、

電力系統(tǒng)運行的基本要求

1.保證供電的安全可靠性

保證供電的安全可靠性是對電力系統(tǒng)運行的基本要求。這就要求從發(fā)電到輸電以及配電，每個環(huán)節(jié)都必須安全可靠，不發(fā)生故障，以保證連續(xù)不斷地為用戶提供電能。為此，電力系統(tǒng)的各個部門應加強現(xiàn)代化管理，提高設備的運行和維護質量。

應當指出，要絕對防止事故的發(fā)生是不可能的，而各種用戶對供電可靠性的要求也不一樣。因此，應根據電力用戶的重要性等級不同區(qū)別對待。通常將電力用戶分為三類：

(1)一類用戶：由于中斷供電會造成人身傷亡的用戶，如煤礦、大型醫(yī)院等；或中斷供電會在政治、經濟上給國家造成重大損失的用戶，如大型冶煉廠、軍事基地等；或中斷供電會影響國家重要部門正常工作的用戶，如鐵路樞紐、通信樞紐、國家重要機關以及大量人員集中的公共場所、城市公用照明等。

(2)二類用戶：由于中斷供電會在政治、經濟上造成較大損失的用戶，或中斷供電將影響重要單位正常工作的用戶，以及大型影劇院、大型商場等。對二類用戶應設專用供電線路，條件許可時也可采用雙回路供電，并在電力供應出現(xiàn)不足時優(yōu)先保證其電力供應。

(3)三類用戶：短時停電不會造成嚴重后果的用戶，如小城鎮(zhèn)、小加工廠及農村用電等。

當系統(tǒng)發(fā)生事故、出現(xiàn)供電不足的情況時，應當首先切除三類用戶的用電負荷，以保證一、二類用戶的用電。

2.保證電能的良好質量

電力系統(tǒng)不僅要滿足用戶對電能的需要，而且還要保證電能的良好質量。電能質量是指通過公用電網供給用戶端的交流電能的品質。頻率、電壓和波形是電能質量的三個基本

指標，其額定值是電氣設備設計的最佳運行條件。

系統(tǒng)頻率主要取決于系統(tǒng)中有功功率的平衡。發(fā)電機發(fā)出的有功功率不足，會使系統(tǒng)頻率偏低。節(jié)點電壓主要取決于系統(tǒng)中無功功率的平衡，無功功率不足，則電壓偏低。波形質量是由諧波污染引起的，用總諧波畸變率來表示。正弦波的總諧波畸變率是指各次諧波有效值平方和的方根值占基波有效值的百分比。保證波形質量就是限制系統(tǒng)中電壓、電流中的諧波成分。

電力系統(tǒng)的負荷是不斷變化的，系統(tǒng)的電壓和頻率必然會隨之變動。這就要求調度必須時刻注視電壓、頻率變化情況和系統(tǒng)的有功和無功負荷平衡情況，隨時給發(fā)電廠及變電站下達指令，通過自動裝置快速及時地調節(jié)發(fā)電機的勵磁電流或原動力，停止或啟動備用電源及切除部分負荷等，使電力系統(tǒng)中發(fā)出的無功和有功功率分別與負荷的無功和有功功率保持平衡，以保持系統(tǒng)額定電壓和額定頻率的穩(wěn)定，確保系統(tǒng)的電能質量。

3.保證電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性

電力系統(tǒng)在運行過程中不可避免地會發(fā)生短路事故，此時系統(tǒng)的負荷將發(fā)生突變。當電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性較差，或對事故處理不當時，局部事故的干擾有可能導致整個系統(tǒng)的全

面瓦解(即大部分發(fā)電機和系統(tǒng)解列)，而且需要長時間才能恢復，嚴重時會造成大面積、長時間停電，因此穩(wěn)定問題是影響大型電力系統(tǒng)運行可靠性的一個重要因素。為使電力系統(tǒng)保持穩(wěn)定運行，除要求系統(tǒng)參數配置得當，自動裝置靈敏、可靠、準確外，還應做到調度合理，處理事故果斷、正確等。

4.保證運行人員和電氣設備工作的安全

保證運行人員和電氣設備工作的安全是電力系統(tǒng)運行的基本原則，為此要求不斷提高運行人員的技術水平和保持電氣設備始終處于完好狀態(tài)。這就要求在設計時一方面合理選

擇設備，使之在一定過電壓和短路電流的作用下不致?lián)p壞；另一方面應按規(guī)程要求及時安排對電氣設備進行預防性試驗或實施在線監(jiān)測和狀態(tài)檢修，及早發(fā)現(xiàn)隱患，及時進行維修。在運行和操作中要嚴格遵守有關的規(guī)章制度。

5.保證電力系統(tǒng)運行的經濟性

要使電能在生產、輸送和分配過程中實現(xiàn)高效率、低損耗，以期最大限度地降低電能成本，實現(xiàn)發(fā)電廠和電網的經濟運行，就要最大限度地降低發(fā)電廠的能源消耗率。為了實現(xiàn)電力系統(tǒng)的經濟運行，除了進行合理的規(guī)劃設計外，還需對整個系統(tǒng)實施最佳經濟調度，實現(xiàn)火電廠、水電廠、核電廠負荷的合理分配，積極開發(fā)新能源發(fā)電等，同時還要提高整個系統(tǒng)的管理水平。

6.減少污染、保護生態(tài)環(huán)境

電力系統(tǒng)要采用新技術、新方法，減少火電廠的溫室氣體排放，加大對廢氣、廢物的無害化處理力度，提高無害化處理水平，最大限度地采用可再生清潔能源發(fā)電；要保護水體，保護生態(tài)環(huán)境，堅持科學發(fā)展，倡導綠色電力。

三、

電力系統(tǒng)中性點的運行方式

電力系統(tǒng)的中性點是指星形聯(lián)結的變壓器或發(fā)電機的中性點。這些中性點的運行方式涉及系統(tǒng)的電壓等級、絕緣水平、通信干擾、接地保護方式及保護整定等許多方面，是一個綜合性的復雜問題。我國電力系統(tǒng)的中性點運行方式主要有三種：中性點不接地、中性點經消弧線圈接地和中性點直接接地(或經低電阻接地)。前兩種系統(tǒng)稱為小電流接地系統(tǒng)，亦稱電源中性點非有效接地系統(tǒng)；后一種系統(tǒng)稱為大電流接地系統(tǒng)，亦稱電源中性點有效接地系統(tǒng)。

1.中性點不接地的電力系統(tǒng)

我國3~60kV的電力系統(tǒng)通常采用中性點不接地運行方式。中性點不接地的電力系統(tǒng)正常運行時的電路圖和相量圖如圖1-2所示。圖1-2中性點不接地系統(tǒng)正常運行時的電路圖和相量圖

圖1-3中性點不接地系統(tǒng)發(fā)生A相接地故障時的電路圖和相量圖

必須指出，中性點不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，接地電流將在接地點產生穩(wěn)定的或間歇性的電弧。若接地點的電流不大，在電流過零值時電弧將自行熄滅；當接地電流大于30A時，將形成穩(wěn)定電弧，成為持續(xù)性電弧接地，這將燒毀電氣設備并可引起多相相間短路；當接地電流大于10A而小于30A時，則有可能形成間歇性電弧，這是由于電網中電感和電容形成了諧振回路所致，間歇性電弧容易引起弧光接地過電壓，其幅值可達(2.5~3)Uφ，將危及整個電網的絕緣安全。

2.中性點經消弧線圈接地的電力系統(tǒng)

中性點不接地系統(tǒng)具有發(fā)生單相接地故障時仍可在短時間內繼續(xù)供電的優(yōu)點，但當接地電流較大時，將產生間歇性電弧而引起弧光接地過電壓，甚至發(fā)展成多相短路，造成嚴重事故。為了克服這一缺點，可采用中性點經消弧線圈接地(也稱中性點諧振接地)的方式。消弧線圈實際上是一個鐵芯可調的電感線圈，安裝在變壓器或發(fā)電機中性點與大地之間，如圖1-4所示。圖1-4中性點經消弧圈接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時的電路圖和相量圖

選擇消弧線圈時，應當考慮電力網的發(fā)展規(guī)劃，通常按式(1-7)進行估算：

式中，Sar為消弧線圈的容量(kV·A)；IC

為電網的接地電容電流(A)；UN為電網的額定電壓(kV)。

3.中性點直接接地(或經低電阻接地)的電力系統(tǒng)

中性點直接接地的電力系統(tǒng)示意圖如圖1-5所示。圖1-5中性點直接接地的電力系統(tǒng)示意圖

第四節(jié)

電力系統(tǒng)的接線方式和電壓等級

一、

接線方式電力系統(tǒng)接線圖是電力系統(tǒng)整體性質的圖形表示，分為地理接線圖和電氣接線圖。

(1)地理接線圖。電力系統(tǒng)的地理接線圖主要顯示該系統(tǒng)中發(fā)電廠、變電站的地理位置，電力線路的路徑，以及它們相互間的連接。因此，由地理接線圖可獲得對該系統(tǒng)的宏觀印象。但由于地理接線圖上難以表示各主要電機、電器間的聯(lián)系，對該系統(tǒng)的進一步了解，還需閱讀其電氣接線圖。

(2)電氣接線圖。電力系統(tǒng)的電氣接線圖主要顯示該系統(tǒng)中發(fā)電機、變壓器、母線、斷路器、電力線路等主要電機、電器、線路之間的電氣接線。因此，由電氣接線圖可獲得對該系統(tǒng)更細致的了解。但由于電氣接線圖上難以反映各發(fā)電廠、變電站、電力線路的相對位置，閱讀電氣接線圖時，又常需參閱地理接線圖。圖1-1中，表示發(fā)電機、變壓器、母線、電力線路相互連接的部分實際上就是一種簡化的電氣接線圖。

現(xiàn)實生活中的電力系統(tǒng)接線往往十分復雜，但仔細分析又可發(fā)現(xiàn)，盡管電力系統(tǒng)十分復雜，但基本可以看作是若干簡單系統(tǒng)的復合。尤其是電力系統(tǒng)中的500kV或330kV網絡，由于它們本身接線簡潔，更易于分解。分解所得的簡單系統(tǒng)，大致可分為無備用接線或有備用接線兩類。無備用接線方式包括單回路放射式、干線式和鏈式網絡，如圖1-6所示。有備用接線方式包括雙回路放射式、干線式、鏈式、環(huán)式和兩端供電網