第二章 電力系統(tǒng)基本知識

1、廣東省南方電力職業(yè)培訓(xùn)學(xué)院 高壓理論高壓理論 官衛(wèi)東官衛(wèi)東 第二章第二章 電力系統(tǒng)基本知識電力系統(tǒng)基本知識 第一節(jié) 電力系統(tǒng)概述 第二節(jié) 用電負荷 第三節(jié) 變、配電所 第四節(jié) 電能質(zhì)量 第五節(jié) 電力系統(tǒng)短路概述 第六節(jié) 電力系統(tǒng)接地概述 第一節(jié)第一節(jié) 電力系統(tǒng)概述電力系統(tǒng)概述 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（ 1000V)，被認為是世界上第一個電力系統(tǒng)。 1891年，第一條三相交流輸電線路在德國運行，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)。 電

2、力系統(tǒng)是由發(fā)電廠、輸配電線路、變配電所 和用電單位組成的整體。 1.水電廠 水力發(fā)電廠往往由大壩維持在高水位的水經(jīng)壓力 水管進入螺旋形蝸殼推動水輪機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，將水 能變?yōu)闄C械能，水輪機轉(zhuǎn)子再帶動發(fā)電機轉(zhuǎn)子旋 轉(zhuǎn)發(fā)電，將機械能變成電能。 一、電力系統(tǒng)及其組成 長江三峽水電站 伊泰普水電站 一、電力系統(tǒng)及其組成 2.火電廠 以煤、石油、天然氣等作為燃料，燃料燃 燒時的化學(xué)能轉(zhuǎn)換為熱能，然后借助汽輪 機等熱力機械將熱能變?yōu)闄C械能，并由汽 輪機帶動發(fā)電機將機械能變?yōu)殡娔埽@種 發(fā)電廠稱火力發(fā)電廠。 3.核電廠 核電廠是指將核能轉(zhuǎn)換為熱能，用以產(chǎn)生 供汽輪機用的蒸汽,汽輪機再帶動發(fā)電機, 構(gòu)成了產(chǎn)生商用

3、電力的電廠 火電廠 核電廠 除了火電廠、水電廠、核電廠外還有地?zé)犭娬尽L(fēng) 力電站、潮汐電站 自藕變壓器 10kV 35kV 110kV 110kV 110kV 110kV 110kV 35kV 380/220V 10kV 35kV 10kV 10kV 10kV 110kV 220kV 220kV 35kV 380/220V 變電所5 變電所4 火力發(fā)電廠2 變電所3 變電所6 火力發(fā)電廠1 變電所2 熱電廠 水力發(fā)電廠 同步補償機 變電所1 電力系統(tǒng)示意圖 一、電力系統(tǒng)及其組成 一、電力系統(tǒng)及其組成 大型電力系統(tǒng)主要在技術(shù)經(jīng)濟上具有下列優(yōu)點：大型電力系統(tǒng)主要在技術(shù)經(jīng)濟上具有下列優(yōu)點： 1.提高

4、供電可靠性提高供電可靠性 2.減少系統(tǒng)的備用容量減少系統(tǒng)的備用容量 3.降低系統(tǒng)的高峰負荷降低系統(tǒng)的高峰負荷 4.提高了供電質(zhì)量提高了供電質(zhì)量 5.有效利水力等一次動力資源的作用，有效利水力等一次動力資源的作用， 特別能充分發(fā)揮水力發(fā)電廠的作用特別能充分發(fā)揮水力發(fā)電廠的作用 大型電力系統(tǒng)優(yōu)點 一、電力系統(tǒng)及其組成 電力網(wǎng) 輸電網(wǎng) 配電網(wǎng) 將各種電壓等級的輸電線路及 其聯(lián)系的各級變、配電所組成 的部分。 電力網(wǎng)是以高壓甚至超高電壓 將發(fā)電廠、變電所或變電所之 間連接起來的送電網(wǎng)絡(luò)，所以 又稱為電力網(wǎng)中的主網(wǎng)架。又 稱為電網(wǎng)中的主架網(wǎng) 直接將電能輸送到用戶的網(wǎng)路 一、電力系統(tǒng)及其組成 高壓輸電網(wǎng)：

5、高壓輸電網(wǎng)：220kV 超高壓輸電網(wǎng)：超高壓輸電網(wǎng)： 330kV、500kV、750kV 特高壓輸電網(wǎng)特高壓輸電網(wǎng): 1000kV及以上及以上 高壓配電網(wǎng)：高壓配電網(wǎng)： 35110kV及以上及以上 低壓配電網(wǎng)低壓配電網(wǎng):380/220V 中壓配電網(wǎng)中壓配電網(wǎng): 3kV20kV 電力網(wǎng)電力網(wǎng) 配電網(wǎng)配電網(wǎng) 輸電網(wǎng)輸電網(wǎng) 20kV中壓配電有如下優(yōu)越性：中壓配電有如下優(yōu)越性： 一、電力系統(tǒng)及其組成 20kV取代取代10kV中壓配電電壓，原來線中壓配電電壓，原來線 路導(dǎo)線線徑不變，則升壓后配電容量路導(dǎo)線線徑不變，則升壓后配電容量 增加一倍。增加一倍。 在負荷不變的情況下，電壓損失只有在負荷不變的情況下

6、，電壓損失只有 10 kV的的25%，在負荷升高一倍的情況，在負荷升高一倍的情況 下，電壓損失只有下，電壓損失只有10 kV的的50%，供電，供電 電壓半徑可增加一倍，電壓半徑可增加一倍， 在負荷不變的情況下，損耗只有在負荷不變的情況下，損耗只有10 kV 的的25%，降低了，降低了75%。 當(dāng)電壓由當(dāng)電壓由10kV升壓至升壓至20kV，在一定情，在一定情 況下，供電半徑可增加況下，供電半徑可增加1倍。倍。 1.提高了中壓配 電系統(tǒng)的容量 2.降低了線路上 的損失 3.增大了中壓配 電網(wǎng)的供電半徑 4.降低線損 二、電力生產(chǎn)的特點 1.同時性同時性 2.集中性集中性 3.適用性適用性 4.先行

7、性先行性 能的生產(chǎn)、輸送、分配以及轉(zhuǎn)換為其他 形態(tài)能量的過程，是同時進行的。電能 不能大量儲存。 電力生產(chǎn)是高度集中的、統(tǒng)一的。 電能使用最方便，適用性最廣泛。 1）工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提高，依靠勞動效率提 高，要不斷提高機械化和電氣化水平； 2）新型的、規(guī)模大的、耗電多的工業(yè) 部門； 3）農(nóng)業(yè)、交通發(fā)展，廣泛應(yīng)用電能； 4）生活水平、文化水平提高，使居民 用電量增加 電力生產(chǎn)的特點 三、負荷曲線 負荷曲線反映負荷隨時間變化規(guī)律的曲線。橫軸表示 時間、縱軸表示負荷 負荷曲線的作用它是安排發(fā)電計劃、檢修計劃、基建計劃、 電力規(guī)劃的重要參考依據(jù) 最大 最小 Pmax為日最大負荷，俗稱為日最大負荷，俗稱“峰峰

8、”； Pmin為日最小負荷，俗稱為日最小負荷，俗稱“谷谷”。 第二節(jié) 用電負荷 用電負荷用電負荷是指用戶在每一時刻所消耗的是指用戶在每一時刻所消耗的 功率（功率（kW）、容量（）、容量（kVA）或電流）或電流 （A）。）。 一、用電負荷分類 根據(jù)用戶的重要程度和對供電可靠性的要求，將電力 負荷分為三類：一類負荷、二類負荷、三類負荷。 1)一類負荷一類負荷 1 1）供電中斷供電將會造成）供電中斷供電將會造成人身傷人身傷。 2 2）供電中斷供電將會造成）供電中斷供電將會造成經(jīng)濟上的重大損失經(jīng)濟上的重大損失。 3 3）供電中斷供電將）供電中斷供電將影響有重大的政治，經(jīng)濟影響有重大的政治，經(jīng)濟 意義意

9、義。 特別重要負荷在一類負荷的中，當(dāng)供電中斷供電 將發(fā)生中毒、爆炸、火災(zāi)等情況的負荷 1.用電負荷的分類 一、用電負荷分類 2)二類負荷二類負荷 供電中斷供電將會造成較大經(jīng)濟損失。 供電中斷供電將影響重要用電單位的正 常工作 3)三類負荷三類負荷指不屬于上述一類和二類負荷的其他負 荷。 二、各類負荷的供電要求 2.用電負荷的供電要求 1）一類負荷）一類負荷 的供電要求的供電要求 一類負荷由一類負荷由兩個獨立電源兩個獨立電源供電，當(dāng)一個電源發(fā)生供電，當(dāng)一個電源發(fā)生 故障時，另一個電源不應(yīng)同時受到損壞。故障時，另一個電源不應(yīng)同時受到損壞。 一類負荷中特別重要負荷，除一類負荷中特別重要負荷，除兩個獨

10、立電源兩個獨立電源供電供電 外，還增設(shè)外，還增設(shè)應(yīng)急電源應(yīng)急電源并不準其他負荷接入并不準其他負荷接入 （1）獨立于正常電源的發(fā)電機組，即與電網(wǎng)在電氣）獨立于正常電源的發(fā)電機組，即與電網(wǎng)在電氣 上獨立的電源。上獨立的電源。 （2）供電網(wǎng)絡(luò)中獨立于正常電源的專用饋電線路。）供電網(wǎng)絡(luò)中獨立于正常電源的專用饋電線路。 （3）蓄電池組。）蓄電池組。允許中斷時間中為允許中斷時間中為毫秒級毫秒級的系統(tǒng)可的系統(tǒng)可 選用蓄電池組不間斷電源。選用蓄電池組不間斷電源。 應(yīng)急電源有下列幾種：應(yīng)急電源有下列幾種： 2）二類負荷的供電要求）二類負荷的供電要求 3）三類負荷的供電要求）三類負荷的供電要求 二類負荷的供電系統(tǒng)

11、宜采用雙回路線供電。二類負荷的供電系統(tǒng)宜采用雙回路線供電。 兩回路線應(yīng)盡量引自不同變壓器或兩段母線。兩回路線應(yīng)盡量引自不同變壓器或兩段母線。 三類負荷供電，一般不考慮特殊要求。三類負荷供電，一般不考慮特殊要求。 二、各類負荷的供電要求 第三節(jié) 變、配電所 定義：定義：變配電所是電力網(wǎng)的線路連接點，是用于變 換電壓、交換功率和匯集、分配電能的設(shè)施。 根據(jù)其在系統(tǒng)中的位置、性質(zhì)、作用及控制方式等，根據(jù)其在系統(tǒng)中的位置、性質(zhì)、作用及控制方式等， 可分為可分為升壓變電所、降壓變電所、樞紐變電所、地升壓變電所、降壓變電所、樞紐變電所、地 區(qū)變電所、終端變電所，有人變電所區(qū)變電所、終端變電所，有人變電所和

12、和無人變電所無人變電所。 通常也按其通常也按其最高一級電壓最高一級電壓來分類。來分類。 變配電所中用來承擔(dān)輸送和分配電能任務(wù)的電路， 稱為一次電路或電氣主接線。一次電路中所用的電 氣設(shè)備，稱為一次設(shè)備。 一、變、配電所常用的一次電氣設(shè)備 斷路器斷路器隔離開關(guān)隔離開關(guān) 負荷開關(guān)負荷開關(guān)電容器電容器電抗器電抗器 熔斷器熔斷器 TQFQSQLCLFU 電阻電阻 R 一、變、配電所常用的一次電氣設(shè)備 1.主變壓器 在降壓變電所是將高電壓改變?yōu)榈碗妷旱碾姎庠O(shè)備。 2.高壓斷路器 高壓斷路器是變壓器和高壓線路的開關(guān)電器，它具 有斷合正常負荷電流和切斷短路電流的功能，具有 完善的滅弧裝置。 3.隔離開關(guān) 隔

13、離開關(guān)是隔離電源用的電器。沒有特殊的滅弧裝 置，只能作為在無負荷電流的情況下進行分合操作， 與斷路器配合使用 4.電壓互感器 將系統(tǒng)的高電壓轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗妷?，供測量、保護、監(jiān) 控用。 一、變、配電所常用的一次電氣設(shè)備 5.電流互感器將高壓系統(tǒng)中的電流或低壓系統(tǒng)中的大電流 轉(zhuǎn)變?yōu)闃藴实男‰娏?，供測量、保護、監(jiān)控 用。 6.熔斷器當(dāng)電路發(fā)生短路或過負荷時，熔斷器能自動 切斷故障電路，從而使電氣設(shè)備的到保護。 7.負荷開關(guān)用來不頻繁地接通和分斷小容量的配電線路 和負荷，起到隔離電源的作用。常與高壓熔 斷器配合使用。 一、變、配電所常用的一次電氣設(shè)備 主變壓器 一、變、配電所常用的一次電氣設(shè)備 高壓斷路器

14、 一、變、配電所常用的一次電氣設(shè)備 隔離開關(guān) 一、變、配電所常用的一次電氣設(shè)備 電壓互感器 一、變、配電所常用的一次電氣設(shè)備 一、變、配電所常用的一次電氣設(shè)備 電流互感器 一、變、配電所常用的一次電氣設(shè)備 高壓熔斷器 一、變、配電所常用的一次電氣設(shè)備 負荷開關(guān) 一、變、配電所常用的一次電氣設(shè)備 二、變、配電所常用的電氣主接線 1.高壓配電所常用的電氣主接線 WL1 QS1 QF1 WB QS2 QF2 QS3 QF3 QS4 QF4 QS5 QF5 QS5 QF5 WL5 QS6 QF6 WL6 WB1 WL2 QS21 QF2 WB2 WL1 QS11 QF1 QS12QS22 QS3 QF

15、3 WL3 QS4 QF4 WL4 WL2WL3WL4WL5 QS QFQS 單電源的高壓配電所變主電路圖雙電源的高壓配電所變主電路圖 二、變、配電所常用的電氣主接線 從圖中可以看到，該配電所有一路電源進從圖中可以看到，該配電所有一路電源進 線線WL1WL1，四路出線，四路出線WL2-WL5WL2-WL5，每路出線裝有斷路，每路出線裝有斷路 器器QFQF，擔(dān)負電路的正常通斷及在電路發(fā)生短路，擔(dān)負電路的正常通斷及在電路發(fā)生短路 事故時自動切斷電路的任務(wù)。事故時自動切斷電路的任務(wù)。 斷路器的電源側(cè)都裝有隔離開關(guān)斷路器的電源側(cè)都裝有隔離開關(guān)QSQS（負荷側(cè)（負荷側(cè) 無電源無電源，故未裝故未裝隔離開關(guān)

16、）。隔離開關(guān)）。 隔離開關(guān)的主要作用隔離開關(guān)的主要作用是在斷路器檢修時，是在斷路器檢修時， 起隔離電源起隔離電源保證斷路器檢修安全保證斷路器檢修安全。 隔離開關(guān)無滅弧裝置，因此，隔離開關(guān)無滅弧裝置，因此，操作時禁止操作時禁止 帶負荷拉合帶負荷拉合。 圖中圖中WBWB是母線，用來接收電能然后再分配，是母線，用來接收電能然后再分配， 本圖中母線不分段，是單母線接線，這種接線本圖中母線不分段，是單母線接線，這種接線 在母線檢修時，配電所將全部停電。在母線檢修時，配電所將全部停電。 1）單電源的高壓配電所電氣主接線 二、變、配電所常用的電氣主接線 2）雙電源的高壓配電所電氣主接線 從圖可知，該配電所有

17、兩路從圖可知，該配電所有兩路 電源進線電源進線WL1和和WL2，斷路器，斷路器 QF為分段斷路器。為分段斷路器。 出線有四條出線有四條WL3-WL6。 這類配電所可以一路電源供這類配電所可以一路電源供 電，另一電源進線備用，兩端母電，另一電源進線備用，兩端母 線并列運行，當(dāng)工作電源斷電時，線并列運行，當(dāng)工作電源斷電時， 可手動或自動地投入備用電源，可手動或自動地投入備用電源， 即可恢復(fù)對整個恢復(fù)對整個配電即可恢復(fù)對整個恢復(fù)對整個配電 所的供電。所的供電。 二、變、配電所常用的電氣主接線 二、變、配電所常用的電氣主接線 電氣主接線的要求 1 1）保證必要的供電可靠性和電能質(zhì)量。）保證必要的供電可

18、靠性和電能質(zhì)量。 2 2）具有一定的靈活性和方便性。）具有一定的靈活性和方便性。 3 3）具有經(jīng)濟性。）具有經(jīng)濟性。 4 4）具有發(fā)展和擴建的可能性。）具有發(fā)展和擴建的可能性。 2.總降壓變電所的電氣主接線 二、變、配電所常用的電氣主接線 QS1 QF1 10kV 單臺變壓器總降壓變電所主電路圖 QS2 QF2 35kV主進線 WL4WL5 內(nèi)橋主接線 1號電源 T T1 T2 10kV 110kV 1號電源 QF1 QF2 外橋主接線 1號電源 T1 T2 10kV 110kV 1號電源 QF1 QF2 L1L2 L1L2 二、變、配電所常用的電氣主接線 1）單臺變壓器的總降壓變電所主接線

19、從圖可知：高壓從圖可知：高壓35kV35kV進線側(cè)裝有斷進線側(cè)裝有斷 路器路器QFQF1 1和隔離開關(guān)和隔離開關(guān)QS1QS1，變壓器電壓，變壓器電壓 側(cè)電壓為側(cè)電壓為610kV610kV，在變壓器低壓側(cè)斷，在變壓器低壓側(cè)斷 路器路器QF2QF2和隔離開關(guān)和隔離開關(guān)QS2 QS2 。 610kV 610kV出出 線上都裝有斷路器和隔離開關(guān)。線上都裝有斷路器和隔離開關(guān)。 這種接線中，高壓為線路這種接線中，高壓為線路變壓變壓 器組接線。低壓側(cè)為單母線接線。器組接線。低壓側(cè)為單母線接線。 其特點是結(jié)構(gòu)簡單，用的電氣設(shè)其特點是結(jié)構(gòu)簡單，用的電氣設(shè) 備少，但供電可靠性差。備少，但供電可靠性差。 任一元件發(fā)

20、生故障或檢修，整個任一元件發(fā)生故障或檢修，整個 變電所都將停電。變電所都將停電。 這種主接線要根據(jù)用戶負荷供電這種主接線要根據(jù)用戶負荷供電 的要求情況進行選擇。的要求情況進行選擇。 二、變、配電所常用的電氣主接線 1）單臺變壓器的總降壓變電所主接線 二、變、配電所常用的電氣主接線 2）雙電源兩臺變壓器的總降壓變電所主接線 1）內(nèi)橋主接線 內(nèi)橋接線的橋斷路器內(nèi)橋接線的橋斷路器QF3QF3接在變壓接在變壓 器側(cè)，變壓器高壓側(cè)無斷路器，只器側(cè)，變壓器高壓側(cè)無斷路器，只 有隔離開關(guān)，而線路有斷路器有隔離開關(guān)，而線路有斷路器QF1QF1和和 QF2 QF2 。 內(nèi)橋接線的特點是：線路故障或檢內(nèi)橋接線的特

21、點是：線路故障或檢 修，不影響變壓器運行，而變壓器修，不影響變壓器運行，而變壓器 故障或檢修要影響相應(yīng)的線路，線故障或檢修要影響相應(yīng)的線路，線 路要短時停電。路要短時停電。 二、變、配電所常用的電氣主接線 2）外橋主接線 外僑接線的橋斷路器外僑接線的橋斷路器QF3QF3接在接在 線路側(cè)，變壓器高壓側(cè)有斷路線路側(cè)，變壓器高壓側(cè)有斷路 器器QF1QF1和和QF2QF2，而線路上沒有斷，而線路上沒有斷 路器。路器。 外僑接線的特點：變壓器故障外僑接線的特點：變壓器故障 或檢修不影響線路運行或檢修不影響線路運行，而線，而線 路故障或檢修要影響變壓器，路故障或檢修要影響變壓器， 相應(yīng)的變壓器要短時停電。

22、相應(yīng)的變壓器要短時停電。 二、變、配電所常用的電氣主接線 由于線路故障和檢修機會比變壓器多，所以一般都選由于線路故障和檢修機會比變壓器多，所以一般都選 用內(nèi)橋接線。用內(nèi)橋接線。 三、用電區(qū)（或小型用戶）變電 所的電氣主接線 Y Y 高壓電纜進線 無開關(guān) 高壓電纜進線 裝隔離開關(guān) 高壓電纜進線 裝隔離開關(guān)-熔斷器 （室內(nèi)） 高壓電纜進線 裝跌落式熔斷器 （室外） 高壓架空進線 裝跌落式熔斷器和 避雷器（室外） 高壓架空進線 裝隔離開關(guān)-避雷器 （室內(nèi)） 高壓架空進線 裝隔離開關(guān)-熔斷器和 避雷器（室內(nèi)） 高壓架空進線 裝負荷開關(guān)-避雷器 （室內(nèi)） 車間變電所高壓側(cè)主接線 Y Y Y Y Y Y

23、Y Y Y Y Y Y Y Y 1.1.有用戶總降壓變電所的用電區(qū)變電所電氣主有用戶總降壓變電所的用電區(qū)變電所電氣主 接線示例接線示例 三、用電區(qū)（或小型用戶）變電 所的電氣主接線 2.2.無用戶總降壓變電所的用電區(qū)或小型用戶變電所電氣無用戶總降壓變電所的用電區(qū)或小型用戶變電所電氣 主接線示例主接線示例 10kV T1T2 10kV 220V/380V220V/380V 單臺變壓器變電所主電路圖 QF1 QF2 10kV 220V/380V 10kV QF3 QF4 QF5 WB1 WB2 雙臺變壓器的用戶變電所主電路圖 三、用電區(qū)（或小型用戶）變電 所的電氣主接線 1）高壓側(cè)采用隔離開關(guān)和）

24、高壓側(cè)采用隔離開關(guān)和 熔斷器或跌落式熔斷器的熔斷器或跌落式熔斷器的 變電所主接線。采用這種變電所主接線。采用這種 接線，變壓器容量不能太接線，變壓器容量不能太 大，而且在變壓器低壓側(cè)大，而且在變壓器低壓側(cè) 必須裝設(shè)帶負荷操作的斷必須裝設(shè)帶負荷操作的斷 路器。路器。 2）高壓側(cè)采用負荷開關(guān)和）高壓側(cè)采用負荷開關(guān)和 熔斷器的變電所主接線。熔斷器的變電所主接線。 用這種接線，變壓器高用這種接線，變壓器高 壓側(cè)需裝設(shè)負荷開關(guān)柜。壓側(cè)需裝設(shè)負荷開關(guān)柜。 3）高壓側(cè)采用隔離開關(guān)和）高壓側(cè)采用隔離開關(guān)和 斷路器的變電所主接線。斷路器的變電所主接線。 采用這種接線，供電可靠采用這種接線，供電可靠 性高，但投資

25、較前兩種接性高，但投資較前兩種接 線高。線高。 4）雙臺變壓器）雙臺變壓器 的用電區(qū)變電所的用電區(qū)變電所 或小型用戶變電或小型用戶變電 所電氣主接線。所電氣主接線。 采用這種接線，采用這種接線， 變壓器高低壓側(cè)變壓器高低壓側(cè) 開關(guān)都采用斷路開關(guān)都采用斷路 器。器。 供電質(zhì)量供電質(zhì)量 指指電能質(zhì)量電能質(zhì)量與與供電可靠性供電可靠性。 電能質(zhì)量電能質(zhì)量包括包括電壓電壓、頻率頻率和和波形波形的質(zhì)量。的質(zhì)量。 供電可靠性供電可靠性是以供電企業(yè)對用戶停電的時間次數(shù)來衡量的。是以供電企業(yè)對用戶停電的時間次數(shù)來衡量的。 質(zhì)質(zhì)量量 電電壓壓允允許許偏偏差差 電電壓壓允允許許波波動動與與閃閃變變 電電壓壓質(zhì)質(zhì)量量

26、 公公用用網(wǎng)網(wǎng)諧諧波波 三三相相電電壓壓 頻頻率率質(zhì)質(zhì)量量 電電能能質(zhì)質(zhì) 波波形形 供供電電質(zhì)質(zhì)量量 主主要要是是 允允許許不不平平衡衡度度 頻頻率率允允 量量 供供電電 偏偏 可可靠靠 差差 性性 許許 第四節(jié) 電能質(zhì)量 電壓質(zhì)量包含電壓允許偏差、電壓允許波動與閃 變等內(nèi)容。 1.供電電壓允許偏差 在某一時段內(nèi)，在某一時段內(nèi)，電壓幅值緩慢變化電壓幅值緩慢變化而偏離額定值的程度，而偏離額定值的程度， 以以電壓實際值電壓實際值和和電壓額定值之差電壓額定值之差UU與與電壓額定值電壓額定值U UN N之比之比 的百分比的百分比U%U%來表示來表示， %100% N N U U U U U檢測點上電壓

27、實際值(V); UN檢測點電網(wǎng)電壓的額定值 （V）。 一、電壓 電壓質(zhì)量對各類電氣設(shè)備（包括用電設(shè)備）的安全、經(jīng)濟運行有電壓質(zhì)量對各類電氣設(shè)備（包括用電設(shè)備）的安全、經(jīng)濟運行有 直接的影響。直接的影響。 當(dāng)電壓當(dāng)電壓降低降低時，白熾燈的時，白熾燈的發(fā)光率發(fā)光率和和光通量光通量都急都急 劇下降；當(dāng)電壓劇下降；當(dāng)電壓上升上升時，白熾燈的壽命將大為時，白熾燈的壽命將大為 縮短縮短；電壓比額定值低；電壓比額定值低10%10%，則光通量減少，則光通量減少30%30%； 電壓額定值高電壓額定值高10%10%，則壽命縮減，則壽命縮減一半（一半（50%50%）。）。 電壓過電壓過低低，停轉(zhuǎn)或不能啟動；，停轉(zhuǎn)或

28、不能啟動；定子、轉(zhuǎn)子電流定子、轉(zhuǎn)子電流 增大增大，溫度上升，燒毀電機。，溫度上升，燒毀電機。 電壓過高電壓過高，絕緣老化，絕緣老化，壽命縮短壽命縮短。 照明的影響照明的影響 電動機影響電動機影響 發(fā)熱裝置影響發(fā)熱裝置影響電壓過低，達不到溫度。電壓過低，達不到溫度。 一、電壓 我國國家標準（國家標準我國國家標準（國家標準GBT 12325-2008GBT 12325-2008電能質(zhì)量電能質(zhì)量. .供供 電電壓允許偏差電電壓允許偏差）規(guī)定電壓偏差的允許值為：）規(guī)定電壓偏差的允許值為： 1）35kV及以上及以上供電電壓正負偏差絕對值之和不超過標供電電壓正負偏差絕對值之和不超過標 稱電壓的稱電壓的10

29、%； 2）10kV及以下及以下三相供電電壓允許偏差為標稱系統(tǒng)電三相供電電壓允許偏差為標稱系統(tǒng)電 壓的壓的7%； 3）220V單相供電電壓允許偏差為標稱系統(tǒng)電壓的單相供電電壓允許偏差為標稱系統(tǒng)電壓的 +7%、-10%。 一、電壓 2）電壓允許波動和閃變 1.1.電壓允許波動電壓允許波動 在某一個時段內(nèi)，在某一個時段內(nèi)，電壓急劇電壓急劇變化而偏離額定變化而偏離額定 值的現(xiàn)象，稱為電壓波動。值的現(xiàn)象，稱為電壓波動。 電壓變化的電壓變化的速率大于速率大于1%1%的，即為電壓急劇變的，即為電壓急劇變 化?；?。 電壓最大值和最小值之差與額定電壓之比的電壓最大值和最小值之差與額定電壓之比的 百分數(shù)百分數(shù)U%

30、U%來表示，即：來表示，即： maxmin %100% N UU U U 電壓波動是由于負荷急劇變化的電壓波動是由于負荷急劇變化的沖擊性沖擊性負荷說引負荷說引 起的。起的。 一、電壓 2.2.電壓閃變電壓閃變 周期電壓急劇波動一起燈光閃爍，光周期電壓急劇波動一起燈光閃爍，光 通量急劇波動，而造成人視覺不舒適的現(xiàn)象，稱為通量急劇波動，而造成人視覺不舒適的現(xiàn)象，稱為 閃變。閃變。 一、電壓 3 3）為了保證電壓質(zhì)量合乎標準，往往需要裝設(shè)必）為了保證電壓質(zhì)量合乎標準，往往需要裝設(shè)必 要的無功補償裝置和采取一定的調(diào)壓措施要的無功補償裝置和采取一定的調(diào)壓措施 1.1.正確選擇變壓器的變比和電壓正確選擇變

31、壓器的變比和電壓 分接頭分接頭 2.2.降低系統(tǒng)阻抗降低系統(tǒng)阻抗 3.3.使三相負荷平衡使三相負荷平衡 4.4.采取補償無功功率措施采取補償無功功率措施 5.5.合理改變供電系統(tǒng)運行方式合理改變供電系統(tǒng)運行方式 一、電壓 電網(wǎng)中發(fā)電機發(fā)出的正弦交流電壓每秒鐘交變數(shù)，電網(wǎng)中發(fā)電機發(fā)出的正弦交流電壓每秒鐘交變數(shù)， 稱為頻率，或叫供電頻率。稱為頻率，或叫供電頻率。 供電頻率偏差是以實際頻率供電頻率偏差是以實際頻率f f和額定頻率之差和額定頻率之差ff 與額定頻率與額定頻率f fN N之比的百分數(shù)之比的百分數(shù)f f % %表示表示 %100% N N ff f f 在正常狀態(tài)下，供電頻率的允許誤差為：

32、電網(wǎng)裝在正常狀態(tài)下，供電頻率的允許誤差為：電網(wǎng)裝 機容量在機容量在3000MW3000MW及以上的為及以上的為0.2 H0.2 HZ Z在在3000MW3000MW及及 以下的為以下的為0.5H0.5HZ Z， ，電力系統(tǒng)化非正常狀態(tài)下，供 電力系統(tǒng)化非正常狀態(tài)下，供 電頻率允許偏差可超過電頻率允許偏差可超過1.0H1.0HZ Z 二、頻率 電網(wǎng)諧波的產(chǎn)生，主要在于電力系統(tǒng)存在各種電網(wǎng)諧波的產(chǎn)生，主要在于電力系統(tǒng)存在各種 非線性元件非線性元件。 最為嚴重的是大型的最為嚴重的是大型的晶閘管變流設(shè)備晶閘管變流設(shè)備和和大大 型電弧爐型電弧爐，它們產(chǎn)生的諧波電流最為突出，是，它們產(chǎn)生的諧波電流最為突出

33、，是 造成電網(wǎng)諧波的主要因素。造成電網(wǎng)諧波的主要因素。 三、波形 第五節(jié) 電力系統(tǒng)短路概述 電力系統(tǒng)中相與相、相與地之間電力系統(tǒng)中相與相、相與地之間( (中心點中心點 直接接地系統(tǒng)直接接地系統(tǒng)）通過金屬導(dǎo)體、電弧或）通過金屬導(dǎo)體、電弧或 其他較小阻抗連接而形成非正常的狀態(tài)。其他較小阻抗連接而形成非正常的狀態(tài)。 短路短路 發(fā)電機機端發(fā)生短路，短路電流可達額發(fā)電機機端發(fā)生短路，短路電流可達額 定值得定值得10-1510-15倍倍 一、短路的類型 1.1.三相短路三相短路 2.2.兩相短路兩相短路 3.3.單相接地短路單相接地短路 4.4.兩相接地短路兩相接地短路 短路的類型短路的類型 三相短路為對

34、稱短路，其余為不對稱短路三相短路為對稱短路，其余為不對稱短路 二、短路的危害 1)短路電流通過電器設(shè)備時，將引起導(dǎo)體嚴重發(fā)熱，造短路電流通過電器設(shè)備時，將引起導(dǎo)體嚴重發(fā)熱，造 成導(dǎo)體溫度升高甚至熔化，并且會損害絕緣。成導(dǎo)體溫度升高甚至熔化，并且會損害絕緣。 2)短路電流通過電器設(shè)備時，在相間產(chǎn)生很大的電動力短路電流通過電器設(shè)備時，在相間產(chǎn)生很大的電動力 作用于導(dǎo)體之上，可能造成設(shè)備的變形或損壞。作用于導(dǎo)體之上，可能造成設(shè)備的變形或損壞。 3)短路處往往有電弧產(chǎn)生，高溫電弧會燒毀設(shè)備或燒傷短路處往往有電弧產(chǎn)生，高溫電弧會燒毀設(shè)備或燒傷 周圍人員，甚至?xí)鸹馂?zāi)。周圍人員，甚至?xí)鸹馂?zāi)。 4)短

35、路電路通過變壓器、線路等阻抗元件，將產(chǎn)生很大短路電路通過變壓器、線路等阻抗元件，將產(chǎn)生很大 的電壓降，還會引起發(fā)電機機端電壓的降低，因此影響的電壓降，還會引起發(fā)電機機端電壓的降低，因此影響 電力系統(tǒng)的正常供電。電力系統(tǒng)的正常供電。 5)嚴重的故障很可能造成并聯(lián)的發(fā)電機組失去同步，嚴嚴重的故障很可能造成并聯(lián)的發(fā)電機組失去同步，嚴 重的可能造成系統(tǒng)解列。重的可能造成系統(tǒng)解列。 6)不對稱短路故障，對附近的通訊線路造成干擾。不對稱短路故障，對附近的通訊線路造成干擾。 短路的危害短路的危害 三、限制短路電流方法 1.選擇合適的接線方式選擇合適的接線方式 采用分用戶用電變壓器一般為無載調(diào)壓型，其高壓繞組

36、（一次采用分用戶用電變壓器一般為無載調(diào)壓型，其高壓繞組（一次 繞組）有（繞組）有（1 1 2 2 2.5 2.5 ）U UN的電壓分接頭，當(dāng)用電設(shè)的電壓分接頭，當(dāng)用電設(shè) 備電壓偏低時，變壓器電壓分接頭放在較低檔。備電壓偏低時，變壓器電壓分接頭放在較低檔。 2.繞組變壓器和分段電抗器繞組變壓器和分段電抗器 供配電系統(tǒng)中的電壓損耗在輸送功率確定后，其數(shù)值與各元件供配電系統(tǒng)中的電壓損耗在輸送功率確定后，其數(shù)值與各元件 的阻抗成正比，所以減少供配電系統(tǒng)的變壓級數(shù)和增大供配電的阻抗成正比，所以減少供配電系統(tǒng)的變壓級數(shù)和增大供配電 線路的導(dǎo)線截面，是減少電壓損耗的有效方法，線路中各元件線路的導(dǎo)線截面，是減

37、少電壓損耗的有效方法，線路中各元件 電壓損耗的減少，就可提高末端用電設(shè)備的供電電壓。電壓損耗的減少，就可提高末端用電設(shè)備的供電電壓。 3.采用線路電抗器采用線路電抗器 4.采用微機保護及綜合自動化裝置采用微機保護及綜合自動化裝置 限制短路電流方法限制短路電流方法 第六節(jié) 電力系統(tǒng)接地概述 把電氣裝置的某一導(dǎo)電部分經(jīng)接地線連接至 接地極或接地網(wǎng)地。 接地 工作接地工作接地 保護接地保護接地 為了保證電氣設(shè)備在系統(tǒng)正常運行能正為了保證電氣設(shè)備在系統(tǒng)正常運行能正 常工作而進行的接地。常工作而進行的接地。 為了保證人身安全和設(shè)備安全，將電氣為了保證人身安全和設(shè)備安全，將電氣 設(shè)備在正常運行中不帶電的金

38、屬部分可設(shè)備在正常運行中不帶電的金屬部分可 靠接地。靠接地。 電氣接地 工作接地分為工作接地分為直接接地直接接地與與非直接接地非直接接地（包括不接地（包括不接地 或經(jīng)消弧線圈接地）兩類?；蚪?jīng)消弧線圈接地）兩類。 工作接地的接地電阻一般不超過工作接地的接地電阻一般不超過44 一、中性點直接接地 電力系統(tǒng)中電力系統(tǒng)中至少有一個中性點至少有一個中性點直接或經(jīng)小直接或經(jīng)小 阻抗與接地裝置相連接。這種接地方式是阻抗與接地裝置相連接。這種接地方式是 通過系統(tǒng)中全部或部分變壓器中性點直接通過系統(tǒng)中全部或部分變壓器中性點直接 接地來實現(xiàn)的。接地來實現(xiàn)的。 中性點直接接地 . . B B C C N N I I

39、K 圖圖1 1- -2 2 中中性性點點直直接接接接地地系系統(tǒng)統(tǒng)單單相相接接地地故故障障 一、中性點直接接地 發(fā)生單相接地故障時，發(fā)生單相接地故障時，非故障相電壓基本非故障相電壓基本 不變不變，對設(shè)備絕緣水平要求不變，用電設(shè)備，對設(shè)備絕緣水平要求不變，用電設(shè)備 不能正常運行，不能正常運行，故障相電流很大，必須立即故障相電流很大，必須立即 切除故障設(shè)備，切除故障設(shè)備，單相短路電流在導(dǎo)線周圍產(chǎn)單相短路電流在導(dǎo)線周圍產(chǎn) 生交變磁場，對附近通信線路和信號設(shè)施產(chǎn)生交變磁場，對附近通信線路和信號設(shè)施產(chǎn) 生電磁干擾。生電磁干擾。 通常應(yīng)用于通常應(yīng)用于500kV、330kV、220kV、 110kV電網(wǎng)。電網(wǎng)

40、。380V/220V也采用中性點直接也采用中性點直接 接地。接地。 一、中性點直接接地 二、中性點不接地 1、正常運行：電壓、電流對稱。（圖a） 2、單相接地：另兩相對地電壓升高為原來的3倍。 單相接地電容電流為正常運行時 相線對地電容電流 的3倍。（圖b） 圖a圖b 二、中性點不接地 1.1.中性點不接地的系統(tǒng)，發(fā)生單相接地故障時，中性點不接地的系統(tǒng)，發(fā)生單相接地故障時，非故障相電壓非故障相電壓 升高，升高，對設(shè)備絕緣水平要求增高，但三相線電壓電流流經(jīng)人體、對設(shè)備絕緣水平要求增高，但三相線電壓電流流經(jīng)人體、 絕緣電阻和分布電容構(gòu)成回路，如電網(wǎng)絕緣良好，絕緣電阻較絕緣電阻和分布電容構(gòu)成回路，如

41、電網(wǎng)絕緣良好，絕緣電阻較 大，電網(wǎng)分布也不廣，對地分布電容很小，則流過人體電流不大，電網(wǎng)分布也不廣，對地分布電容很小，則流過人體電流不 大；大；中性點不接地的系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，允許帶故障運中性點不接地的系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，允許帶故障運 行不超過行不超過2h2h。 2 2、適用范圍：、適用范圍： 1 1）、電壓小于）、電壓小于500V500V的裝置（的裝置（380V/220V380V/220V裝置除外）；裝置除外）； 2 2）、）、3 36kV6kV電力網(wǎng)，單相接地電流小于電力網(wǎng)，單相接地電流小于30A30A。 3 3）、）、10kV10kV電力網(wǎng)，單相接地電流小于電力網(wǎng)，單相接地電流

42、小于20A20A。 4 4）、）、353560kV60kV電力網(wǎng)，單相接地電流小于電力網(wǎng)，單相接地電流小于10A10A。 5 5）、當(dāng)發(fā)電機（或調(diào)相機）直接連在）、當(dāng)發(fā)電機（或調(diào)相機）直接連在3 320kV20kV電網(wǎng)，要求發(fā)電網(wǎng)，要求發(fā) 電機（或調(diào)相機）帶單相接地故障運行時，單相接地電流小于電機（或調(diào)相機）帶單相接地故障運行時，單相接地電流小于 5A5A。 三、中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng) A A . . B B C C N N I IL . . I IC . . I IL 圖1-4 中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)單相接地故障圖1-4 中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)單相接地故障 C CCC CB 1.1.在中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)中，當(dāng)發(fā)生單相接地故障