電氣系統(tǒng)基礎(chǔ)知識1

1、4.1 4.1 電力系統(tǒng)基本知識電力系統(tǒng)基本知識 1.1 了解電力系統(tǒng)運(yùn)行特點(diǎn)和基本要求 1.2 掌握電能質(zhì)量的各項(xiàng)指標(biāo)掌握電能質(zhì)量的各項(xiàng)指標(biāo) 1.3 了解電力系統(tǒng)中各種結(jié)線方式及特點(diǎn) 1.4 掌握我國規(guī)定的網(wǎng)絡(luò)額定電壓與發(fā)電機(jī)、掌握我國規(guī)定的網(wǎng)絡(luò)額定電壓與發(fā)電機(jī)、 變壓器等元件的額定電壓變壓器等元件的額定電壓 1.5 了解電力網(wǎng)絡(luò)中性點(diǎn)運(yùn)行方式及對應(yīng)的電 壓等級 4.1.1 4.1.1 電力系統(tǒng)運(yùn)行特點(diǎn)和基本要求電力系統(tǒng)運(yùn)行特點(diǎn)和基本要求 1電力系統(tǒng)的組成 由發(fā)電廠的發(fā)電機(jī)、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)：

2、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。 4.1.1 4.1.1 電力系統(tǒng)運(yùn)行特點(diǎn)和基本要求電力系統(tǒng)運(yùn)行特點(diǎn)和基本要求 2電能的特點(diǎn) （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 300kmms。 （3）和國民經(jīng)濟(jì)各部門間的關(guān)系密切 。 4.1.1 4.1.1 電力系統(tǒng)運(yùn)行特點(diǎn)和基本要求電力系統(tǒng)運(yùn)行特點(diǎn)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

3、）保證電能質(zhì)量 （3）提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性 （4）環(huán)境保護(hù)問題 4.1.2 4.1.2 衡量電能質(zhì)量的指標(biāo)衡量電能質(zhì)量的指標(biāo) 1電壓偏差（移） 電壓偏差（移）指當(dāng)供配電系統(tǒng)改變運(yùn)行方式或負(fù)荷 緩慢地變化使供配電系統(tǒng)各點(diǎn)的電壓也隨之改變，各點(diǎn) 的實(shí)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(shí)際端電壓，kV。 %100% N N U UU U N U U 4.1.2 4.1.2 衡量電能質(zhì)量的指標(biāo)衡量電能質(zhì)量的指標(biāo) 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

4、系統(tǒng)額定電壓的比 值以百分?jǐn)?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。 %100% minmax N U UU U max U min U 4.1.2 4.1.2 衡量電能質(zhì)量的指標(biāo)衡量電能質(zhì)量的指標(biāo) 3電壓閃變 負(fù)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(fù)荷平衡狀態(tài)的指標(biāo)， 多相系統(tǒng)的電壓負(fù)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(fù)序分量與電流 正序分量之比值稱為電

5、流的不對稱度，均以百 分?jǐn)?shù)表示。 4.1.2 4.1.2 衡量電能質(zhì)量的指標(biāo)衡量電能質(zhì)量的指標(biāo) 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） %100 1 U U HRU n n %100 1 I I HRI n n 4.1.2 4.1.2 衡量電能質(zhì)量的指標(biāo)衡量電能質(zhì)量的指標(biāo) 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（50

6、Hz）、電流的方均根值， kV、A。 %100%100 1 2 2 2 2 1 U U U U THD n n n n u ）（ %100%100 1 2 2 2 2 1 I I I I THD n n n n i ）（ n U n I 1 U 1 I 4.1.2 4.1.2 衡量電能質(zhì)量的指標(biāo)衡量電能質(zhì)量的指標(biāo) （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； tt t n n dttU t 2 2 1 ）（ tt n U 4.1.2 4.1.2 衡量電能質(zhì)量的指標(biāo)衡量電能質(zhì)量的指標(biāo) 6頻率偏差 頻率偏差是指

7、供電的實(shí)際頻率與電網(wǎng)的額 定頻率的差值。 我國電網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)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(jī)有功功率。 4.1.2 4.1.2 衡量電能質(zhì)量的指標(biāo)衡量電能質(zhì)量的指標(biāo) 7供電可靠性 供電可靠性指標(biāo)是根據(jù)用電負(fù)荷的等 級要求制定的。 衡量供電可靠性的指標(biāo)，用全年平均 供電時間占全年時間百分?jǐn)?shù)表示。 4.1.3 4.1.3 電網(wǎng)接線方式與特點(diǎn)電網(wǎng)接線方式與特點(diǎn) 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）

8、樹干式 （3）混合式 （4）環(huán)網(wǎng)式 4.1.3 4.1.3 電網(wǎng)接線方式與特點(diǎn)電網(wǎng)接線方式與特點(diǎn) 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?zhǔn)骄W(wǎng)絡(luò) a）放射式 b）干線式 c）鏈?zhǔn)?4.1.3 4.1.3 電網(wǎng)接線方式與特點(diǎn)電網(wǎng)接線方式與特點(diǎn) 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?zhǔn)?（4）環(huán)式 （5）兩端供電網(wǎng)絡(luò) a）放射式 b）干線式 c）鏈?zhǔn)?d）環(huán)式 e）兩端供電網(wǎng)絡(luò) 4.1.3 4.1.3 電網(wǎng)接線方式與特點(diǎn)電網(wǎng)接線方式與特點(diǎn) 有備用接線的雙回放射式、樹干式和 鏈?zhǔn)骄W(wǎng)絡(luò)用于一、二級負(fù)

9、荷。 環(huán)式接線，供電經(jīng)濟(jì)、可靠，但運(yùn)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(dú)立的 電源。 4.1.4 額定電壓額定電壓 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(jī)的額定電壓 發(fā)電機(jī)的額定電壓規(guī)定比同級電網(wǎng)電壓高5。 補(bǔ)償電壓損失。 4.1.4 額定電壓額定電壓 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(jī)相連

10、時，其一次繞組的額定電壓與發(fā)電機(jī)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。 4.1.4 額定電壓額定電壓 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(bǔ)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

11、，由于線路較短， 線路的電壓損失可以忽略不計(jì)，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(bǔ)償變壓器 自身的電壓損失。 4.1.5 4.1.5 電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)運(yùn)行方式電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)運(yùn)行方式 1中性點(diǎn)不接地系統(tǒng) 系統(tǒng)中性點(diǎn)不接地是指系統(tǒng)中性點(diǎn)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(diǎn)及各相對地電壓發(fā)生變化， 中性點(diǎn)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(diǎn)不接地系統(tǒng) 可以帶故障繼續(xù)運(yùn)行2小時。故障相接地點(diǎn)的對 地故障電流為正常運(yùn)行時對地電容電流的3倍。 在我國配電網(wǎng)電壓在1035kV之間的架空線路 多采用此接地方式。

12、4.1.5 4.1.5 電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)運(yùn)行方式電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)運(yùn)行方式 2中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng) 系統(tǒng)中性點(diǎn)經(jīng)一無阻抗（金屬性）接地 線接地的方式成為中性點(diǎn)直接接地。 此接地系統(tǒng)一般應(yīng)用在接有單相負(fù)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。 4.1.5 4.1.5 電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)運(yùn)行方式電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)運(yùn)行方式 3中性點(diǎn)經(jīng)阻抗接地系統(tǒng) 在系統(tǒng)中性點(diǎn)與大地之間用一阻抗相連的接地方式 稱為中性點(diǎn)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510A范圍內(nèi)，但至少應(yīng)等于系統(tǒng)對地

13、的總電容 電流。保護(hù)方式需要配合接地指示器或警報(bào)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(hù)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(zhǔn)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。 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(yùn)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(diǎn)？其運(yùn)行方式如何？它們有 什么特點(diǎn)？我國電力系統(tǒng)中性點(diǎn)運(yùn)行情況如何？ 1-5中性點(diǎn)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(jì)算？ 1-6消弧線圈的工作原理是什么？補(bǔ)償方式有哪些？電 力系統(tǒng)一般采用哪種補(bǔ)償方式？為什么？ 思考題、習(xí)題 1-7電力系統(tǒng)的額定電壓是如何確定