電力系統(tǒng)基礎(chǔ)

1、電力系統(tǒng)工程基礎(chǔ)電力系統(tǒng)工程基礎(chǔ) 2007. 7 研發(fā)部研發(fā)部 培訓(xùn)資料（內(nèi)部資料）培訓(xùn)資料（內(nèi)部資料） 武漢中元華電科技有限公司研發(fā)部武漢中元華電科技有限公司研發(fā)部22 u 電力系統(tǒng)基本概念電力系統(tǒng)基本概念 u 故障錄波器在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用故障錄波器在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用 u 電力系統(tǒng)基本組成電力系統(tǒng)基本組成 u 錄波分析的基本算法錄波分析的基本算法 u 電力系統(tǒng)基本算法電力系統(tǒng)基本算法 電力系統(tǒng)定義電力系統(tǒng)定義 電力系統(tǒng)質(zhì)量指標(biāo)電力系統(tǒng)質(zhì)量指標(biāo) 電力系統(tǒng)電壓等級電力系統(tǒng)電壓等級 發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電系統(tǒng) 輸變電系輸變電系 統(tǒng)統(tǒng) 配電系統(tǒng)配電系統(tǒng) 電力系統(tǒng)負(fù)荷電力系統(tǒng)負(fù)荷 電路基礎(chǔ)知識電路基礎(chǔ)知識 三相

2、電路基本知識三相電路基本知識 繼電保護基本概念繼電保護基本概念 陳陳 述述 內(nèi)內(nèi) 容容 電路網(wǎng)絡(luò)等值參數(shù)電路網(wǎng)絡(luò)等值參數(shù) 武漢中元華電科技有限公司研發(fā)部武漢中元華電科技有限公司研發(fā)部33 電力系統(tǒng)基本概念電力系統(tǒng)基本概念 由發(fā)電廠內(nèi)的發(fā)電機、電力網(wǎng)內(nèi)的變壓器和輸電線路以及用戶的各種由發(fā)電廠內(nèi)的發(fā)電機、電力網(wǎng)內(nèi)的變壓器和輸電線路以及用戶的各種 用電設(shè)備，按照一定的規(guī)律連接而組成的統(tǒng)一整體，稱為電力系統(tǒng)。用電設(shè)備，按照一定的規(guī)律連接而組成的統(tǒng)一整體，稱為電力系統(tǒng)。 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng) 武漢中元華電科技有限公司研發(fā)部武漢中元華電科技有限公司研發(fā)部44 武漢中元華電科技有限公司研發(fā)部武漢中元華電科技有限

3、公司研發(fā)部55 武漢中元華電科技有限公司研發(fā)部武漢中元華電科技有限公司研發(fā)部66 電力網(wǎng)電力網(wǎng) 電力系統(tǒng)中輸送和分配電能的部分稱為電力網(wǎng)電力系統(tǒng)中輸送和分配電能的部分稱為電力網(wǎng) 動力系統(tǒng)動力系統(tǒng) 包括發(fā)電廠的動力部分在內(nèi)的整個系統(tǒng)，稱為動力系統(tǒng)包括發(fā)電廠的動力部分在內(nèi)的整個系統(tǒng)，稱為動力系統(tǒng) 電力系統(tǒng)基本概念電力系統(tǒng)基本概念 武漢中元華電科技有限公司研發(fā)部武漢中元華電科技有限公司研發(fā)部77 電力系統(tǒng)基本概念電力系統(tǒng)基本概念 電能的質(zhì)量指標(biāo)電能的質(zhì)量指標(biāo) 電壓電壓 頻率頻率 波形波形 電壓變化范圍在額定電壓的電壓變化范圍在額定電壓的5 10 50Hz變化范圍變化范圍0.10.2Hz 標(biāo)準(zhǔn)正弦波形

4、，不應(yīng)產(chǎn)生畸變標(biāo)準(zhǔn)正弦波形，不應(yīng)產(chǎn)生畸變 電壓質(zhì)量、頻率、波形都對用戶正常工作有重要影響電壓質(zhì)量、頻率、波形都對用戶正常工作有重要影響 武漢中元華電科技有限公司研發(fā)部武漢中元華電科技有限公司研發(fā)部88 電力系統(tǒng)電壓等級電力系統(tǒng)電壓等級 電力系統(tǒng)基本概念電力系統(tǒng)基本概念 電力系統(tǒng)額定電壓電力系統(tǒng)額定電壓 電力設(shè)備額定電壓電力設(shè)備額定電壓 高出或低于系統(tǒng)額定高出或低于系統(tǒng)額定510 受電設(shè)備與電力系統(tǒng)額 定線電壓/kV 供電設(shè)備額定 電壓/kV 變壓器額定線電壓/kV 一次繞組二次繞組 33.15*3及3.153.15及3.3 66.36及6.36.3及6.6 1010.510及10.510.5及

5、11 13.8*13.8 15.75*15.75 18*18 20*20 353538.5 110110121 220220242 330330363 500500 武漢中元華電科技有限公司研發(fā)部武漢中元華電科技有限公司研發(fā)部99 電力系統(tǒng)中性點接地電力系統(tǒng)中性點接地 小電流接地小電流接地 大電流接地大電流接地 不接地不接地 電力系統(tǒng)的中性點是指星形連接的變壓器和發(fā)電機的中性點電力系統(tǒng)的中性點是指星形連接的變壓器和發(fā)電機的中性點 經(jīng)消弧線圈接地經(jīng)消弧線圈接地 中型點直接接地中型點直接接地 經(jīng)電阻接地經(jīng)電阻接地 不接地不接地 經(jīng)消弧線圈接地經(jīng)消弧線圈接地 電力系統(tǒng)基本概念電力系統(tǒng)基本概念 武漢中

6、元華電科技有限公司研發(fā)部武漢中元華電科技有限公司研發(fā)部1010 發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電系統(tǒng) 火力發(fā)電廠火力發(fā)電廠 水力發(fā)電廠水力發(fā)電廠 核電廠核電廠 鍋爐鍋爐 汽輪機汽輪機 發(fā)電機發(fā)電機 水輪機水輪機 發(fā)電機發(fā)電機 核反應(yīng)堆核反應(yīng)堆 汽輪機汽輪機 發(fā)電機發(fā)電機 化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能 熱能轉(zhuǎn)化為機械能熱能轉(zhuǎn)化為機械能 機械能轉(zhuǎn)化為電能機械能轉(zhuǎn)化為電能 武漢中元華電科技有限公司研發(fā)部武漢中元華電科技有限公司研發(fā)部1111 武漢中元華電科技有限公司研發(fā)部武漢中元華電科技有限公司研發(fā)部1212 輸變電系統(tǒng)輸變電系統(tǒng) 輸變電系統(tǒng)是電力系統(tǒng)的組成部分，包括變壓器和輸電線路輸變電系統(tǒng)是電力系統(tǒng)的組成部分，

7、包括變壓器和輸電線路 輸變電設(shè)備輸變電設(shè)備 u變換電壓的設(shè)備：如變壓器變換電壓的設(shè)備：如變壓器 u接通和開斷電路的開關(guān)電器：如斷路器、隔離開關(guān)、熔斷器接通和開斷電路的開關(guān)電器：如斷路器、隔離開關(guān)、熔斷器 u防御過電壓，限制故障電流的電器：如避雷器、避雷針、避雷線、電抗器防御過電壓，限制故障電流的電器：如避雷器、避雷針、避雷線、電抗器 u無功補償設(shè)備：如電力電容器、同步調(diào)相機、靜止補償器無功補償設(shè)備：如電力電容器、同步調(diào)相機、靜止補償器 u載流導(dǎo)體：如母線、引線、電纜、架空線載流導(dǎo)體：如母線、引線、電纜、架空線 u接地裝置：如變壓器中性點接地、設(shè)備外殼接地、防雷接地等接地裝置：如變壓器中性點接地

8、、設(shè)備外殼接地、防雷接地等 武漢中元華電科技有限公司研發(fā)部武漢中元華電科技有限公司研發(fā)部1313 輸變電系統(tǒng)輸變電系統(tǒng) 輸電線路：架空線路輸電線路：架空線路架設(shè)在戶外，由導(dǎo)線、避雷線、桿塔、絕緣子等組成架設(shè)在戶外，由導(dǎo)線、避雷線、桿塔、絕緣子等組成 電纜線路電纜線路安放在電纜架上，電纜管道中或直接埋設(shè)在地下的電纜溝中安放在電纜架上，電纜管道中或直接埋設(shè)在地下的電纜溝中 開關(guān)電器：斷開或接通電路的電氣設(shè)備總稱開關(guān)電器：斷開或接通電路的電氣設(shè)備總稱 u負(fù)荷開關(guān)負(fù)荷開關(guān)僅用于斷開或閉合正常工作電流的開關(guān)電器僅用于斷開或閉合正常工作電流的開關(guān)電器 u熔斷器熔斷器僅用于斷開過負(fù)荷電流或短路電流的開關(guān)電器

9、僅用于斷開過負(fù)荷電流或短路電流的開關(guān)電器 u斷路器斷路器用于斷開或閉合正常工作電流、短路電流的開關(guān)電器用于斷開或閉合正常工作電流、短路電流的開關(guān)電器 u隔離開關(guān)隔離開關(guān)不要求斷開或閉合電流，只用于檢修時隔離電壓的開關(guān)電器不要求斷開或閉合電流，只用于檢修時隔離電壓的開關(guān)電器 武漢中元華電科技有限公司研發(fā)部武漢中元華電科技有限公司研發(fā)部1414 u用于電壓電流變換，使測量儀表標(biāo)準(zhǔn)化，小型化用于電壓電流變換，使測量儀表標(biāo)準(zhǔn)化，小型化 u使二次設(shè)備與一次高壓隔離使二次設(shè)備與一次高壓隔離 u二次側(cè)必須接地，以保證人身和設(shè)備安全二次側(cè)必須接地，以保證人身和設(shè)備安全 電流互感器電流互感器 TA 電流互感器電

10、流互感器 TV 輸變電系統(tǒng)輸變電系統(tǒng) 互感器互感器 u工作原理與變壓器相似工作原理與變壓器相似 將一次回路大電流轉(zhuǎn)化為小電流（將一次回路大電流轉(zhuǎn)化為小電流（5A或或1A） 將一次回路高電壓轉(zhuǎn)化為低電壓將一次回路高電壓轉(zhuǎn)化為低電壓 武漢中元華電科技有限公司研發(fā)部武漢中元華電科技有限公司研發(fā)部1515 輸變電網(wǎng)絡(luò)接線輸變電網(wǎng)絡(luò)接線 無備用接線方式無備用接線方式 可靠性低可靠性低 用于三級負(fù)荷用于三級負(fù)荷 有備用接線方式有備用接線方式 可靠性高可靠性高 用于重要負(fù)荷用于重要負(fù)荷 一級和二級負(fù)荷一級和二級負(fù)荷 無備用接線無備用接線 有備用接線方式有備用接線方式 電氣一次接線電氣一次接線 發(fā)電廠和變電所

11、中的一次設(shè)備，按照一定的規(guī)律連接而成的電路發(fā)電廠和變電所中的一次設(shè)備，按照一定的規(guī)律連接而成的電路 稱為電氣主接線，也稱電氣一次接線或一次系統(tǒng)稱為電氣主接線，也稱電氣一次接線或一次系統(tǒng) 輸變電系統(tǒng)輸變電系統(tǒng) 武漢中元華電科技有限公司研發(fā)部武漢中元華電科技有限公司研發(fā)部1616 電氣主接線基本形式電氣主接線基本形式 有匯流母線接線有匯流母線接線 有匯流母線接線有匯流母線接線 u單母線單母線 u單母線分段單母線分段 u雙母線雙母線 u雙母線分段雙母線分段 u一臺半短路器接線一臺半短路器接線 無匯流母線接線無匯流母線接線 u單元接線及擴大單元接線單元接線及擴大單元接線 u橋形接線橋形接線 u角形接線

12、角形接線 輸變電系統(tǒng)輸變電系統(tǒng) 無匯流母線接線無匯流母線接線 武漢中元華電科技有限公司研發(fā)部武漢中元華電科技有限公司研發(fā)部1717 單母線接線簡單、清晰、設(shè)備少、但供電可靠性不高單母線接線簡單、清晰、設(shè)備少、但供電可靠性不高 QF斷路器斷路器 QS隔離開關(guān)隔離開關(guān) W母線母線 WL線路線路 送電：送電： QS4 QF2斷開斷開 合合QS2 QS3 斷電：斷電： 斷斷QF2 QS3 QS2 合合QS4 輸變電系統(tǒng)輸變電系統(tǒng) 武漢中元華電科技有限公司研發(fā)部武漢中元華電科技有限公司研發(fā)部1818 單母線分段接線單母線分段接線供電可靠性優(yōu)于單母線接線供電可靠性優(yōu)于單母線接線 QF斷路器斷路器 QS隔離

13、開關(guān)隔離開關(guān) W母線母線 WL線路線路 當(dāng)一母線分段發(fā)生故障當(dāng)一母線分段發(fā)生故障 QF斷開，另一母線正常斷開，另一母線正常 工作工作 輸變電系統(tǒng)輸變電系統(tǒng) 武漢中元華電科技有限公司研發(fā)部武漢中元華電科技有限公司研發(fā)部1919 雙母線接線雙母線接線 檢修一組線路，可使回路供電不中斷，一組母線故障，部分進檢修一組線路，可使回路供電不中斷，一組母線故障，部分進 出線會暫時停電，經(jīng)母線隔離開關(guān)切換，線路供電可迅速恢復(fù)出線會暫時停電，經(jīng)母線隔離開關(guān)切換，線路供電可迅速恢復(fù) u母聯(lián)母聯(lián)QF斷開，一組母線工作斷開，一組母線工作 一組備用一組備用 u母聯(lián)母聯(lián)QF斷開，進出線分別接斷開，進出線分別接 入兩組母線

14、，兩組母線分裂入兩組母線，兩組母線分裂 運行運行 u母聯(lián)母聯(lián)QF閉合，電源以及潰線閉合，電源以及潰線 平均分配在兩組母線平均分配在兩組母線 輸變電系統(tǒng)輸變電系統(tǒng) 雙母線三種運行方式雙母線三種運行方式 武漢中元華電科技有限公司研發(fā)部武漢中元華電科技有限公司研發(fā)部2020 雙母線分段接線雙母線分段接線 QF1 QF2母聯(lián)斷路器母聯(lián)斷路器 QF3分段斷路器分段斷路器 L電抗器電抗器 WL線路線路 G1 G2 發(fā)電機發(fā)電機 正常工作：正常工作：、段工作，段工作， 段備用段備用 L限制故障時相鄰段供給短路電流限制故障時相鄰段供給短路電流 輸變電系統(tǒng)輸變電系統(tǒng) 武漢中元華電科技有限公司研發(fā)部武漢中元華電科

15、技有限公司研發(fā)部2121 一臺半斷路器接線一臺半斷路器接線 輸變電系統(tǒng)輸變電系統(tǒng) 廣泛用于大型電廠和變電所的超高壓配電裝廣泛用于大型電廠和變電所的超高壓配電裝 置具有較高可靠性及運行靈活性置具有較高可靠性及運行靈活性 母線故障，只跳開與此母線相連的斷路器，母線故障，只跳開與此母線相連的斷路器， 任何回路不停電任何回路不停電 武漢中元華電科技有限公司研發(fā)部武漢中元華電科技有限公司研發(fā)部2222 擴大單元接線擴大單元接線 （a）（b） （a）發(fā)電機變壓器擴大單元）發(fā)電機變壓器擴大單元 （b）發(fā)電機分裂繞組變壓器擴大單元接線）發(fā)電機分裂繞組變壓器擴大單元接線 輸變電系統(tǒng)輸變電系統(tǒng) 使用斷路器數(shù)目少，

16、結(jié)構(gòu)簡單使用斷路器數(shù)目少，結(jié)構(gòu)簡單 武漢中元華電科技有限公司研發(fā)部武漢中元華電科技有限公司研發(fā)部2323 電力系統(tǒng)負(fù)荷是指電力系統(tǒng)在某一時刻各類用電設(shè)備消耗功率的總和電力系統(tǒng)負(fù)荷是指電力系統(tǒng)在某一時刻各類用電設(shè)備消耗功率的總和 按供電可靠性可分為：一類負(fù)荷：中斷供電會帶來人身危險或造成巨大經(jīng)濟損失按供電可靠性可分為：一類負(fù)荷：中斷供電會帶來人身危險或造成巨大經(jīng)濟損失 二類負(fù)荷：中斷供電會帶來大量減產(chǎn)，或擾亂大部分居民生活二類負(fù)荷：中斷供電會帶來大量減產(chǎn)，或擾亂大部分居民生活 三類負(fù)荷：中斷供電，造成損失不大三類負(fù)荷：中斷供電，造成損失不大 u一類負(fù)荷一般應(yīng)由兩個獨立電源供電一類負(fù)荷一般應(yīng)由兩個

17、獨立電源供電 u二類負(fù)荷可以采用雙回路線供電二類負(fù)荷可以采用雙回路線供電 電力系統(tǒng)負(fù)荷曲線電力系統(tǒng)負(fù)荷曲線 電力系統(tǒng)負(fù)荷電力系統(tǒng)負(fù)荷 概念概念 u日負(fù)荷曲線日負(fù)荷曲線 u日平均負(fù)荷曲線日平均負(fù)荷曲線 u日負(fù)荷持續(xù)曲線日負(fù)荷持續(xù)曲線 u年負(fù)荷曲線年負(fù)荷曲線 武漢中元華電科技有限公司研發(fā)部武漢中元華電科技有限公司研發(fā)部2424 電壓電流正弦量的表示：電壓電流正弦量的表示： cos() mu uUt cos() mi iIt 正弦分量三要素正弦分量三要素 周期電流周期電流i與有效值與有效值I的關(guān)系：的關(guān)系： 2 0 1 T Ii dt T /20.707 mm III 有效值與最大值之間的關(guān)系：有效

18、值與最大值之間的關(guān)系： 最大值最大值 初始相位角初始相位角 角速度角速度 電路基礎(chǔ)知識電路基礎(chǔ)知識 武漢中元華電科技有限公司研發(fā)部武漢中元華電科技有限公司研發(fā)部2525 u UU 1 s RIj LIjU c 正弦電流電壓的相量表示：正弦電流電壓的相量表示： 電路基礎(chǔ)知識電路基礎(chǔ)知識 i II 利用電壓電流相量求解正弦穩(wěn)態(tài)電路利用電壓電流相量求解正弦穩(wěn)態(tài)電路 武漢中元華電科技有限公司研發(fā)部武漢中元華電科技有限公司研發(fā)部2626 1 s RIj LIjU c s U I 阻抗和導(dǎo)納阻抗和導(dǎo)納 阻抗定義：端口的電壓相量阻抗定義：端口的電壓相量 與電流相量與電流相量的比值的比值 uiz UU ZZ

19、II U Z I zui ZRjX R稱為電阻稱為電阻 X稱為電抗稱為電抗 1 1 () ZRj Lj c RjL c 電路基礎(chǔ)知識電路基礎(chǔ)知識 武漢中元華電科技有限公司研發(fā)部武漢中元華電科技有限公司研發(fā)部2727 導(dǎo)納的定義：阻抗的倒數(shù)導(dǎo)納的定義：阻抗的倒數(shù) 1 iuy II YY ZUU YGjB G稱為電導(dǎo)稱為電導(dǎo)B稱為電納稱為電納 對于單個元件對于單個元件R，L，C的導(dǎo)納為：的導(dǎo)納為： 1 R YG R 11 L Yj j LL C Yj C 電路基礎(chǔ)知識電路基礎(chǔ)知識 武漢中元華電科技有限公司研發(fā)部武漢中元華電科技有限公司研發(fā)部2828 電路基礎(chǔ)知識電路基礎(chǔ)知識 對于對于n個導(dǎo)納并聯(lián)而

20、成的電路，等效電納為：個導(dǎo)納并聯(lián)而成的電路，等效電納為： 對于對于n個電阻的串聯(lián)形式，等效電阻為：個電阻的串聯(lián)形式，等效電阻為： 阻抗與導(dǎo)納的串并聯(lián)關(guān)系阻抗與導(dǎo)納的串并聯(lián)關(guān)系 12eqn ZZZZ 12eqn YYYY 武漢中元華電科技有限公司研發(fā)部武漢中元華電科技有限公司研發(fā)部2929 cxcrc oo mc bxbrb oo mb axara o ma jUUUUtUu jUUUUtUu jUUUUtUu 120)120sin(* 120)120sin(* 0)sin(* 相量圖 電力系統(tǒng)中相量：電壓、電流、阻抗、導(dǎo)納等等 a U b U c U X R 2/ m UU 有效值 正序相量

21、三相電力系統(tǒng)：三相電力系統(tǒng)：三相電源、三相負(fù)載、三相輸電線路組成三相電源、三相負(fù)載、三相輸電線路組成 電路基礎(chǔ)知識電路基礎(chǔ)知識 武漢中元華電科技有限公司研發(fā)部武漢中元華電科技有限公司研發(fā)部3030 對稱三相電路用一相等值電路進行分析對稱三相電路用一相等值電路進行分析 對稱星形電源線電壓與相電壓關(guān)系：對稱星形電源線電壓與相電壓關(guān)系： 330 330 330 ABABA BCBCB CACAC UUUU UUUU UUUU aaN bbN ccN II II II 0 ABBCCA UUU 對稱星形負(fù)載線電壓與相電壓關(guān)系：對稱星形負(fù)載線電壓與相電壓關(guān)系： 0 abc III 電路基礎(chǔ)知識電路基礎(chǔ)知

22、識 武漢中元華電科技有限公司研發(fā)部武漢中元華電科技有限公司研發(fā)部3131 功功 率率 axariaa axaruaa jIIII jUUUU axararaxaaiuaaa axaxararaaiuaaa IUIUIUagIUQ IUIUIUalIUP *) *(Im)sin(* *) *(Re)cos(* )sin(3)sin(*3 )cos(3)cos(*3 3 3 ppplcba ppplcba IUIUQQQQ IUIUPPPP u 單相功率 u 3相功率 u 復(fù)功率 22 * QPS IUjQPS u 視在功率 Ul線電壓 Ip相電流 3相對稱時 )(tan)(cos )sin(*)

23、cos(* 11 P Q S P jSSjQP 武漢中元華電科技有限公司研發(fā)部武漢中元華電科技有限公司研發(fā)部3232 架空線路參數(shù)架空線路參數(shù) 電力網(wǎng)絡(luò)等值參數(shù)電力網(wǎng)絡(luò)等值參數(shù) 電阻電阻 電抗電抗 電導(dǎo)電導(dǎo) 電納電納 0 /rs 0 (0.1445lg0.0157 )/ jp D xLkm r 0 Rr l 0 2 P g U 0 Xx l 6 000 7.58 210/ lg/ jp bCfCS km Dr 0 Bb l l線路的長度線路的長度 架空線路等值電路架空線路等值電路 武漢中元華電科技有限公司研發(fā)部武漢中元華電科技有限公司研發(fā)部3333 變壓器基本參數(shù)變壓器基本參數(shù) 電阻電阻R 電

24、抗電抗X 電導(dǎo)電導(dǎo)G 電納電納B 短路損耗短路損耗 ，短路電壓，短路電壓 ，空載損耗，空載損耗 ，空載電流百分值，空載電流百分值 2 3 2 10 ( ) kN T N PU R S 3 (%) 10 ( ) 1003 kN T N UU X I 33 0 22 1010 Fe T NN PP G UU 0 2 (%) 100 N T N IS B U 高壓側(cè)和低壓側(cè)變比高壓側(cè)和低壓側(cè)變比 T K k P(%) k U 0 P 0(%) I 電力網(wǎng)絡(luò)等值參數(shù)電力網(wǎng)絡(luò)等值參數(shù) 已知：已知： 武漢中元華電科技有限公司研發(fā)部武漢中元華電科技有限公司研發(fā)部3434 雙繞組變壓器等值電路雙繞組變壓器等值

25、電路 電力網(wǎng)絡(luò)等值參數(shù)電力網(wǎng)絡(luò)等值參數(shù) 武漢中元華電科技有限公司研發(fā)部武漢中元華電科技有限公司研發(fā)部3535 發(fā)電機參數(shù)及其等值電路發(fā)電機參數(shù)及其等值電路 電力網(wǎng)絡(luò)等值參數(shù)電力網(wǎng)絡(luò)等值參數(shù) （a）發(fā)電機對稱運行時）發(fā)電機對稱運行時 （b）無阻尼電機短路時）無阻尼電機短路時（c）有阻尼電機短路時）有阻尼電機短路時 武漢中元華電科技有限公司研發(fā)部武漢中元華電科技有限公司研發(fā)部3636 總結(jié)總結(jié) 各元件的等值電路分正序、負(fù)序、零序等值電路各元件的等值電路分正序、負(fù)序、零序等值電路 以上介紹都是元件的正序等值電路以上介紹都是元件的正序等值電路 通過電力網(wǎng)絡(luò)元件參數(shù)等值電路通過電力網(wǎng)絡(luò)元件參數(shù)等值電路

26、建立電力網(wǎng)絡(luò)數(shù)學(xué)模型，進行電力系統(tǒng)潮流計算、短路計算建立電力網(wǎng)絡(luò)數(shù)學(xué)模型，進行電力系統(tǒng)潮流計算、短路計算 電力網(wǎng)絡(luò)等值參數(shù)電力網(wǎng)絡(luò)等值參數(shù) 武漢中元華電科技有限公司研發(fā)部武漢中元華電科技有限公司研發(fā)部3737 電力網(wǎng)絡(luò)數(shù)學(xué)模型電力網(wǎng)絡(luò)數(shù)學(xué)模型 u電力網(wǎng)絡(luò)中的發(fā)電機，線路電力網(wǎng)絡(luò)中的發(fā)電機，線路 變壓器用等值電路來表示變壓器用等值電路來表示 u圖中略去了變壓器勵磁功率圖中略去了變壓器勵磁功率 和線路電容，負(fù)荷用阻抗表示和線路電容，負(fù)荷用阻抗表示 11121 11 21222 22 3 12 4 n n nnnn n YYYIV YYYIV V YYYIV 通過節(jié)點方程得到：通過節(jié)點方程得到： 電

27、流已知量，電壓是待求量電流已知量，電壓是待求量 YVI 電力網(wǎng)絡(luò)等值參數(shù)電力網(wǎng)絡(luò)等值參數(shù) 武漢中元華電科技有限公司研發(fā)部武漢中元華電科技有限公司研發(fā)部3838 電力系統(tǒng)電壓調(diào)整電力系統(tǒng)電壓調(diào)整系統(tǒng)無功功率平衡影響系統(tǒng)電壓系統(tǒng)無功功率平衡影響系統(tǒng)電壓 電力系統(tǒng)有功功率平衡影響系統(tǒng)頻率電力系統(tǒng)有功功率平衡影響系統(tǒng)頻率 1212 ()/()/ g PR QX VbVgkV kV kk V u調(diào)節(jié)勵磁電流改變發(fā)電調(diào)節(jié)勵磁電流改變發(fā)電 機機端電壓機機端電壓Vg u適當(dāng)選擇變比適當(dāng)選擇變比 u改變線路參數(shù)改變線路參數(shù) u改變無功功率的分布改變無功功率的分布 電力系統(tǒng)頻率調(diào)整電力系統(tǒng)頻率調(diào)整 一次調(diào)頻一次調(diào)

28、頻 二次調(diào)頻二次調(diào)頻 電力網(wǎng)絡(luò)等值參數(shù)電力網(wǎng)絡(luò)等值參數(shù) 頻率調(diào)整分為：頻率調(diào)整分為： （通過調(diào)發(fā)電機的有功出力）（通過調(diào)發(fā)電機的有功出力） 電壓調(diào)整基本原理：電壓調(diào)整基本原理： 武漢中元華電科技有限公司研發(fā)部武漢中元華電科技有限公司研發(fā)部3939 引言： u 三相對稱時，電力系統(tǒng)電氣量可以直接用單相電壓、電流相量來 分析，在三相不對稱時，采用對稱分量法來分析。 u 三相電路中，對于任一組不對稱的三相相量（電流或者電壓）， 可以分解為三組三相對稱的相量，即正序、負(fù)序、零序。 c b a a a a I I I aa aa I I I 111 1 1 3 1 2 2 0 2 1 如電流以A相為基準(zhǔn)

29、， 021aaaa IIII 01 , 2120 aaea o j 021bbbb IIII 021cccc IIII ;, 00221 2 1ababab IIIaIIaI ;, 002 2 211acaccc IIIaIIaI 三相電路分析方法三相電路分析方法 武漢中元華電科技有限公司研發(fā)部武漢中元華電科技有限公司研發(fā)部4040 1a I 1b I 1c I 2a I 2b I 2c I 0a I 0b I 0c I 正序分量 負(fù)序分量零序分量 對稱分量示意圖 電力系統(tǒng)不對稱工況舉例：u 單相接地、兩相短路接地、兩相不接地短路 u 三相非全相運行：斷線、不同期跳/合閘 u 電力系統(tǒng)三相參數(shù)

30、不對稱：變壓器參數(shù)三相不對稱 、線路沒有均勻換位等（線路參數(shù)不對稱） u 二次回路斷線 武漢中元華電科技有限公司研發(fā)部武漢中元華電科技有限公司研發(fā)部4141 Example1: o c o b o a U U U 12060 12060 060 0 0 060 0 2 1 a a o a U U U Example2: o c o b o a U U U 12060 12060 015 15 015 045 0 2 1 a o a o a U U U Example3: 0 0 060 c b o a U U U o a o a o a U U U 020 020 020 0 2 1 序量計算

31、 ooo a U035)015(020 2 Example2 Example3 負(fù)序突變量 三相對稱時，相電氣量 等于正序電氣量 武漢中元華電科技有限公司研發(fā)部武漢中元華電科技有限公司研發(fā)部4242 一次值一次值/二次值二次值/標(biāo)幺值標(biāo)幺值 u 對于直流量，往往經(jīng)過分壓或者將直流電流變換位直流電壓測量，一般沒有 統(tǒng)一的邊換比例，無所謂一次/二次值；為了與交流量統(tǒng)一，有時候也稱一次 值/二次值。二次值指接到裝置端子上的值，一次值指實際的直流量的值。 u 主要針對交流電壓/電流區(qū)分一次和二次值，一次值，指電力系統(tǒng)PT/CT原 邊的值，反映電力系統(tǒng)實際的電壓電流值；二次值，指經(jīng)過PT/CT變換后的

32、副邊相對較小的電壓/電流值，如相電壓，額定為57.7V；電流，二次額定值 為1A或者5A。 武漢中元華電科技有限公司研發(fā)部武漢中元華電科技有限公司研發(fā)部4343 u 標(biāo)幺值，沒有單位，是指電量相對于某一基準(zhǔn)值的值；談到標(biāo)幺值，一定存在一個 基準(zhǔn)值。 一次值一次值/二次值二次值/標(biāo)幺值之間的切換標(biāo)幺值之間的切換 u 一次值與二次值之間的切換一次值與二次值之間的切換 TVsndfst nUU TAsndfst nII TA TV sndfst n n ZZ TATVsndfst nnPP TATVsndfst nnQQ 電壓： 電流： 阻抗： 有功功率： 無功功率： 變比PTnTV 變比CTnTA

33、 武漢中元華電科技有限公司研發(fā)部武漢中元華電科技有限公司研發(fā)部4444 u 一次值與標(biāo)幺值之間的切換一次值與標(biāo)幺值之間的切換 標(biāo)幺值基準(zhǔn)值的選取 gnB SS gnB UU B B B U S I 3 B B B I U Z 3 fnfB UU Bfstpu ZZZ/ fBfstfpu UUU/ Bfstpu III/ Bfstpu SPP/ Bfstpu SQQ/ Bfstpu UUU/ 武漢中元華電科技有限公司研發(fā)部武漢中元華電科技有限公司研發(fā)部4545 基本作用基本作用 在全系統(tǒng)范圍內(nèi)，按指定分區(qū)實時檢測各種故障和不正常允許在全系統(tǒng)范圍內(nèi)，按指定分區(qū)實時檢測各種故障和不正常允許 狀態(tài)，快

34、速及時地采取故障隔離或告警措施，以求最大限度的狀態(tài)，快速及時地采取故障隔離或告警措施，以求最大限度的 維持系統(tǒng)的穩(wěn)定、保持供電的連續(xù)性、保障人身的安全、防止維持系統(tǒng)的穩(wěn)定、保持供電的連續(xù)性、保障人身的安全、防止 或減輕設(shè)備的損壞?；驕p輕設(shè)備的損壞。 原理原理當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生短路故障時，電氣量相對于正常運行狀態(tài)要發(fā)生當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生短路故障時，電氣量相對于正常運行狀態(tài)要發(fā)生 很大變化，利用故障時電氣量的變化特征，構(gòu)成各種原理的繼電很大變化，利用故障時電氣量的變化特征，構(gòu)成各種原理的繼電 保護。保護。 故障時電氣量的變化故障時電氣量的變化 電流明顯增大電流明顯增大 電壓明顯降低電壓明顯降低 電壓和電流

35、間相位角發(fā)生變化電壓和電流間相位角發(fā)生變化 測量阻抗發(fā)生變化測量阻抗發(fā)生變化 電氣元件流入與流出電流的關(guān)系發(fā)生變化電氣元件流入與流出電流的關(guān)系發(fā)生變化 出現(xiàn)負(fù)序和零序分量出現(xiàn)負(fù)序和零序分量 過電流保護過電流保護 低電壓保護低電壓保護 方向保護方向保護 阻抗保護阻抗保護 電流差動保護電流差動保護 序分量保護序分量保護 電力系統(tǒng)繼電保護基本知識電力系統(tǒng)繼電保護基本知識 武漢中元華電科技有限公司研發(fā)部武漢中元華電科技有限公司研發(fā)部4646 簡單不對稱短路分析簡單不對稱短路分析 發(fā)生單相短路時發(fā)生單相短路時 對于不接地系統(tǒng)，單相短路電流為零對于不接地系統(tǒng)，單相短路電流為零 非故障相電壓上升為線電壓非故

36、障相電壓上升為線電壓 非故障相電壓絕對值相等非故障相電壓絕對值相等 發(fā)生兩相接地短路發(fā)生兩相接地短路 產(chǎn)生零序、正序、負(fù)序分量產(chǎn)生零序、正序、負(fù)序分量 發(fā)生兩相短路發(fā)生兩相短路 產(chǎn)生正序、負(fù)序、零序分量產(chǎn)生正序、負(fù)序、零序分量 產(chǎn)生正序、負(fù)序分量產(chǎn)生正序、負(fù)序分量 沒有零序分量沒有零序分量 兩相短路電流為正序電流兩相短路電流為正序電流 倍倍 3 故障相電壓為非故障相電壓一半故障相電壓為非故障相電壓一半 產(chǎn)生負(fù)序、零序、正序分量，短路相電流增大產(chǎn)生負(fù)序、零序、正序分量，短路相電流增大 武漢中元華電科技有限公司研發(fā)部武漢中元華電科技有限公司研發(fā)部4747 輸電線路縱差保護輸電線路縱差保護 縱聯(lián)保護

37、基本原理縱聯(lián)保護基本原理 當(dāng)輸電線路內(nèi)部任何地點發(fā)生故障時，線路兩側(cè)電流為正，兩側(cè)保護當(dāng)輸電線路內(nèi)部任何地點發(fā)生故障時，線路兩側(cè)電流為正，兩側(cè)保護 無延時動作跳兩側(cè)斷路器，即無延時動作跳兩側(cè)斷路器，即1QF和和2QF跳閘；當(dāng)輸電線路外部短路跳閘；當(dāng)輸電線路外部短路 時，兩側(cè)電流方向相反，保護不動作時，兩側(cè)電流方向相反，保護不動作 武漢中元華電科技有限公司研發(fā)部武漢中元華電科技有限公司研發(fā)部4848 在輸電線路兩側(cè)用變比相同的電流互感器取出電流在輸電線路兩側(cè)用變比相同的電流互感器取出電流 當(dāng)互感器一次電流從端流入，二次電流從端流當(dāng)互感器一次電流從端流入，二次電流從端流 出，出，KD為差動電流測量

38、元件為差動電流測量元件 MM M TA NN N TA II I n II I n MN IIMN 、 、 TA n MN II 、 續(xù)基本原理：續(xù)基本原理： 兩側(cè)電流互感器的二次電流兩側(cè)電流互感器的二次電流 兩側(cè)互感器的變比兩側(cè)互感器的變比 M、N兩側(cè)的互感器的激磁電流兩側(cè)的互感器的激磁電流 MM N rmn TATA M MN TATA II II N III nn II N II nn 正常運行時，正常運行時，22 MNMN IIII 0 MN II 線路內(nèi)部發(fā)生故障時：線路內(nèi)部發(fā)生故障時： 武漢中元華電科技有限公司研發(fā)部武漢中元華電科技有限公司研發(fā)部4949 輸電線路距離保護輸電線路距

39、離保護 保護測量裝置測量的是母線電壓和流過該線路的電流保護測量裝置測量的是母線電壓和流過該線路的電流 正常工作時，測量阻抗是負(fù)荷阻抗正常工作時，測量阻抗是負(fù)荷阻抗 故障時，測量阻抗是故障點到母線的阻抗故障時，測量阻抗是故障點到母線的阻抗 通過阻抗值，求故障距離通過阻抗值，求故障距離 m m m U Z I 故障時，計算得到的就是故障點到測量母線的線路阻抗故障時，計算得到的就是故障點到測量母線的線路阻抗 0 m Z l Z l故障距離故障距離 武漢中元華電科技有限公司研發(fā)部武漢中元華電科技有限公司研發(fā)部5050 輸電線路自動重合閘輸電線路自動重合閘 原因原因 電力系統(tǒng)發(fā)生的故障有很多屬于暫時性的

40、，保護動作后故障可立即電力系統(tǒng)發(fā)生的故障有很多屬于暫時性的，保護動作后故障可立即 消除，采用自動重合閘恢復(fù)供電消除，采用自動重合閘恢復(fù)供電 自動重合閘無法判斷事故屬于暫時性，還是永久性，無法保證自動重合閘自動重合閘無法判斷事故屬于暫時性，還是永久性，無法保證自動重合閘 都成功。都成功。 自動重合閘的作用：自動重合閘的作用： u線路發(fā)生暫時性故障，迅速恢復(fù)供電，提高供電可靠性線路發(fā)生暫時性故障，迅速恢復(fù)供電，提高供電可靠性 u對于雙側(cè)高壓電源線路，可以提高系統(tǒng)并列運行穩(wěn)定性對于雙側(cè)高壓電源線路，可以提高系統(tǒng)并列運行穩(wěn)定性 u可以糾正由于斷路器機構(gòu)不良，或斷路器誤動作引起的誤跳閘可以糾正由于斷路器

41、機構(gòu)不良，或斷路器誤動作引起的誤跳閘 u裝設(shè)自動重合閘裝置，可暫緩架設(shè)雙回路線路以節(jié)約投資裝設(shè)自動重合閘裝置，可暫緩架設(shè)雙回路線路以節(jié)約投資 武漢中元華電科技有限公司研發(fā)部武漢中元華電科技有限公司研發(fā)部5151 自動重合閘的特點自動重合閘的特點 u動作迅速動作迅速 u不允許任意多次重合不允許任意多次重合 u動作后應(yīng)能自動復(fù)歸動作后應(yīng)能自動復(fù)歸 u手動跳閘時不應(yīng)重合手動跳閘時不應(yīng)重合 u手動合閘于故障線路時自動重合閘不重合手動合閘于故障線路時自動重合閘不重合 u用不對應(yīng)原則啟動用不對應(yīng)原則啟動 u能與繼電保護動作配合能與繼電保護動作配合 自動重合閘類型自動重合閘類型 三相重合閘三相重合閘 單相重

42、合閘單相重合閘 綜合重合閘綜合重合閘 武漢中元華電科技有限公司研發(fā)部武漢中元華電科技有限公司研發(fā)部5252 突變量突變量 u 電壓/電流變化前后的差值，如果是由故障引起的電壓電流突變，也稱故障分量； 突變量計算： )()( 1 Nkikii ) 2 ()( 2 N kikii 或者： i 1 i 2 i 兩者持續(xù)的時間不一樣 N：一周波數(shù)據(jù)點數(shù) u 利用突變量或者故障分量分析或者啟動可以減小負(fù)荷電流的影響； u 錄波中，為了減小振蕩對突變啟動的影響，實際采用如下算式計算瞬時值突變量 )2()()()(NkiNkiNkikii 錄波器錄波器 啟動判據(jù)原理啟動判據(jù)原理常規(guī)啟動常規(guī)啟動 武漢中元華電

43、科技有限公司研發(fā)部武漢中元華電科技有限公司研發(fā)部5353 錄波器錄波器 啟動判據(jù)原理啟動判據(jù)原理常規(guī)啟動常規(guī)啟動 越限啟動越限啟動 u 高越限啟動：電氣量超過一定定值啟動錄波； ZH-3系列錄波器高越限啟動種類： v 相電壓高越限； v 正序電壓高越限； v 相電流高越限； v 零序電壓高越限； v 自產(chǎn)零序電壓高越限； v 負(fù)序電壓高越限； v 零序電流高越限； v 負(fù)序電流高越限； v 自產(chǎn)零序電流高越限； 自產(chǎn)零序電壓電流：利用三相電壓電流計算的得到的零序量； v 頻率高越限；v 3次諧波電壓高越限； v 直流通道高越限； 武漢中元華電科技有限公司研發(fā)部武漢中元華電科技有限公司研發(fā)部54

44、54 裝置1裝置2 ia ib ic 零序電流端子接法 CT二次側(cè) c b a a a a I I I aa aa I I I 111 1 1 3 1 2 2 0 2 1 武漢中元華電科技有限公司研發(fā)部武漢中元華電科技有限公司研發(fā)部5555 u 低越限啟動：電氣量低于一定定值啟動錄波； ZH-3系列錄波器低越限啟動種類： 錄波器錄波器 啟動判據(jù)原理啟動判據(jù)原理常規(guī)啟動常規(guī)啟動 越限啟動越限啟動 v 相電壓低越限； v 頻率低越限； v 直流通道低越限； v 相電氣量、直流通道越限按通道設(shè)定； v 序量越限按組設(shè)定。 越限設(shè)定： 武漢中元華電科技有限公司研發(fā)部武漢中元華電科技有限公司研發(fā)部565

45、6 返回系數(shù)：（錄波）啟動元件返回量與動作量之比。 返回系數(shù)目的：避免電氣量在啟動定值附近時啟動元件頻繁啟動。 U Uset 0.97Uset t U Uset 1.05Uset t 高越限返回系數(shù)示意圖 高越限返回系數(shù)示意圖 3 . 10 . 1 . fhu k 0 . 17 . 0 . fhi kv 高越限返回系數(shù)： v 低越限返回系數(shù)： 越限啟動相關(guān)問題： 武漢中元華電科技有限公司研發(fā)部武漢中元華電科技有限公司研發(fā)部5757 錄波器啟動判據(jù)原理錄波器啟動判據(jù)原理常規(guī)啟動常規(guī)啟動 突變量啟動突變量啟動 u 電氣量突變量超過一定定值啟動錄波； u ZH-3B/2B嵌入式發(fā)變組突變量配置： v

46、 相電壓突變； v 零序電壓突變； v 相電流突變； v 自產(chǎn)零序電壓突變；v 自產(chǎn)零序電流突變； v 零序電流突變； v 直流通道突變； u 電氣量突變量啟動方式：v 瞬時值突變啟動，確定故障點精度高； v 穩(wěn)態(tài)量突變啟動，精度高； 武漢中元華電科技有限公司研發(fā)部武漢中元華電科技有限公司研發(fā)部5858 故障錄波器在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用故障錄波器在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用 在電網(wǎng)發(fā)生故障后除進行事故處理所需要的事故性質(zhì)、范疇的界定外在電網(wǎng)發(fā)生故障后除進行事故處理所需要的事故性質(zhì)、范疇的界定外 很重要的一個環(huán)節(jié)就是根據(jù)故障錄波器記錄的事故過程中的電網(wǎng)電流、很重要的一個環(huán)節(jié)就是根據(jù)故障錄波器記錄的事故過程中的

47、電網(wǎng)電流、 電壓的波形，保護裝置在故障時的動作行為，保護裝置的整定制，保護電壓的波形，保護裝置在故障時的動作行為，保護裝置的整定制，保護 裝置的動作原理、邏輯設(shè)置，以及保護裝置各種元件在故障時的響應(yīng)因裝置的動作原理、邏輯設(shè)置，以及保護裝置各種元件在故障時的響應(yīng)因 素等原因，系統(tǒng)地判斷、分析、評價保護裝置的動作行為和性能。這就素等原因，系統(tǒng)地判斷、分析、評價保護裝置的動作行為和性能。這就 需要將斷路器、保護裝置的動作信息與故障錄波器的信息進行有效關(guān)聯(lián)，需要將斷路器、保護裝置的動作信息與故障錄波器的信息進行有效關(guān)聯(lián)， 由于故障錄波器記錄的信息可以實現(xiàn)由于故障錄波器記錄的信息可以實現(xiàn)IEEE標(biāo)準(zhǔn)電力

48、系統(tǒng)暫態(tài)數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)電力系統(tǒng)暫態(tài)數(shù)據(jù)交換 通用格式格式的輸出，因此，有時對于復(fù)雜故障可以利用故障錄波器的通用格式格式的輸出，因此，有時對于復(fù)雜故障可以利用故障錄波器的 數(shù)據(jù)文件進行故障回放，以驗證保護對電網(wǎng)故障時間的響應(yīng)行為。數(shù)據(jù)文件進行故障回放，以驗證保護對電網(wǎng)故障時間的響應(yīng)行為。 這種分析將有利于合理評估保護裝置在電網(wǎng)故障時的行為，并根據(jù)系統(tǒng)這種分析將有利于合理評估保護裝置在電網(wǎng)故障時的行為，并根據(jù)系統(tǒng) 性評價結(jié)果，及時調(diào)整保護裝置的設(shè)定指，從而更好地適應(yīng)系統(tǒng)安全的性評價結(jié)果，及時調(diào)整保護裝置的設(shè)定指，從而更好地適應(yīng)系統(tǒng)安全的 需要。需要。 作為電網(wǎng)故障或異常情況記錄的作為電網(wǎng)故障或異常情況記錄的“黑匣子黑匣子”，故障錄波器必須完整的記，故障錄波器必須完整的記 錄電網(wǎng)擾動的整個過程，并作為評價保護裝置動作性能的主要手段。錄電網(wǎng)擾動的整個過程，并作為評價保護裝置動作性能的主要手段。 武漢中元華電科技有限公司研發(fā)部武漢中元華電科技有限公司研發(fā)部5959 錄波器的主要任務(wù)是記錄電力系統(tǒng)擾動如短路故障系統(tǒng)振蕩、頻率錄波器的主要任務(wù)是記錄電力系統(tǒng)擾動如短路故障系統(tǒng)振蕩、頻率 崩潰、電壓崩潰等發(fā)生后的有關(guān)系統(tǒng)電參量變化情況、保護裝置動作、崩潰、電壓崩潰等發(fā)生后的有關(guān)系統(tǒng)電參量變化情況、保護裝置動作、 斷路器跳閘情況的分析，評判保護或短路器等設(shè)備的動作行為是否符合斷路器跳閘情況