注冊電氣專業(yè)基礎第60講電力系統(tǒng)基本知識(2010年新版)

1、30.2電力系統(tǒng)的額定電壓3021 額定電壓世界上的電網(wǎng)工作頻率（簡稱工頻）有兩種：60Hz和50Hz。北美采用60Hz，歐洲、亞洲等多數(shù)地區(qū)采用50Hz。一個實際正常運行的電力系統(tǒng)，其工作頻率是一樣的，處處相同（交直流混合電力系 統(tǒng)除外），但額定電壓隨電氣設備而不同，即使在同一電壓等級范圍內(nèi)，各處的電壓也不完全相同。 這是電力系統(tǒng)的頻率和電壓所具有的不同特點。為保證電氣設備生產(chǎn)的系統(tǒng)和標準化，各國都制定有標準的額定電壓等級。我國制定的標準額定 電壓分為三類：第一類為100 V以下適用于蓄電池和安全照明用具等電氣設備的額定電壓；第二類為 500 V以下適用于一般工業(yè)和民用電氣設備的額定電壓；第

2、三類為1000 V以上高壓電氣設備的額定電壓，也是電力系統(tǒng)中的額定電壓發(fā)電機的額定電壓高于線路的額定電壓，發(fā)電機的額定電壓比電力網(wǎng)的額定電壓高5%,因發(fā)電 機接在電力線路的首端，通常還帶有一定量的地方負荷。（1）直接與發(fā)電機相聯(lián)的升壓變壓器的額定電壓與發(fā)電機的額定電壓相同，即為該電壓級額定 電壓的105%（2） 變壓器二次側的額定電壓規(guī)定比電網(wǎng)的額定電壓高10%，如果漏抗較?。ǘ搪冯妷旱陌俜种敌∮?.5）或二次側直接與用電設備相聯(lián)的變壓器，其二次側額定電壓為電網(wǎng)額定電壓的105%上述規(guī)則的 核心是為了保證負荷的運行電壓為額定電壓，從而使用電設備取得最佳的技術經(jīng)濟指標，因為用戶是電力系統(tǒng)的服務對

3、象額定電壓與輸電距離和傳輸功率的關系電力線路的電壓等級越高，其可傳輸?shù)碾娔苋萘吭酱?，傳輸?shù)木嚯x也越遠。下表列出了它們之間 的關系。電力踐路的電壓與輸送容量和輸送距離的關曩線路電壓（kV）輸送容質(zhì)（MA）輸送距離Ckin）30.1-1.01S6415103520-503.5303010011010輸50-150220100 500100-30033Q200-005001000-150025O-S5O75020002500500以上30.3電力系統(tǒng)的結線方式及特點30.3.1 結線圖電力系統(tǒng)的連接方式常用兩種方式表示：電力系統(tǒng)的地理結線圖和電氣結線圖電力系統(tǒng)的 地理結線圖反映各發(fā)電廠、變電所的相對

4、地理位置以及電力線路的路徑，地理結線圖 不反映各元件之間的電氣聯(lián)系，電氣結線圖反映電力系統(tǒng)各元件之間的電氣聯(lián)系。電力系統(tǒng)的電氣結線圖多畫成單線形式，稱為 單線圖因此，兩類結線圖常常配合使用，互為補充。3032 電力網(wǎng)的結線方式要求：供電可靠性滿足要求；檢修或事故時也有良好的電能質(zhì)量；運行靈活、操作安全；經(jīng)濟上合理。根據(jù)發(fā)電廠特點以及各負荷的性質(zhì)和大小無備用結線無備用接線方式一用戶只能從一個方向獲得電能的接線方式，包括單回路放射式、單回路干線式、單回路鏈式接線；無備用結線方式：優(yōu)點：結線簡單、投資少、運行維護方便缺點：供電可靠性差有備用結線有備用接線方式一用戶可以從兩個或兩個以上方向獲得電能的接

5、線方式。包括雙回路放射式、干 線式、鏈式極限；環(huán)式接線和兩端供電方式。有備用結線方式：雙回路放射式： 優(yōu)點：供電可靠性高、電壓質(zhì)量好缺點：投資大、經(jīng)濟性差環(huán)形：優(yōu)點：供電可靠性較高、較為經(jīng)濟缺點：運行調(diào)度復雜、故障或檢修切除一側線路時，電壓質(zhì)量差，供電可靠性下降兩端供電式：優(yōu)點：供電可靠性高、經(jīng)濟性好、故障或檢修時電壓質(zhì)量較好缺點：受電源分布限制、運行復雜30.4電力系統(tǒng)中性點運行方式電力系統(tǒng)中性點運行方式電力系統(tǒng)的中性點指發(fā)電機和星形聯(lián)結變壓器的中性點。我國電力系統(tǒng)中性點運行方式有3種,直接接地（有效接地）不接地（中性點絕緣）從屬不接地方式的經(jīng)消弧線圈接地（非有效接地）不得用于商業(yè)用途NoI

6、IfvI w1 cvIculev（dw1lv僅供個人參考而 1 u i fu 1 euUu =Uu Un =Uu -Uw 二 U 線（非故障相）中性點不接地系統(tǒng)C各相對比地之間是空氣層，空氣是絕緣介質(zhì)，組成分散電容為了方便討論，認為三相系統(tǒng)對稱（即電源中性點的電位為零） 對地分散電容用集中電容表示，相間電容不予考慮I fw對稱附加電容電流對稱Ico=1 fw I cwUv =Uv Un =Uv -Uw =U線對地電容電流發(fā)生變化:I cw = °規(guī)定相線上的電流下方向為由電源f電網(wǎng)I-dc nIcv） > lc = 3Icn 二3。= 3WCU xg假設三相系統(tǒng)完全對稱,則負荷

7、電流I fu、I fv、當導線經(jīng)過完全換位后,Cu=Cv=Cw=p 則對地有 Iu Iv Iw =0Icn Tv Tw = ° f即中性點與地電位一致當發(fā)生單相接地故障時,電壓發(fā)生變化Uw*=0Ux =-Uw （故障相）實用計算，對架空線路IU0A對電纜：L遺結論：絕緣水平按線電壓設計 三相系統(tǒng)仍然對稱，可以繼續(xù)運行 因存在接地容性電流，故在接地點有電弧中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)N上升一、工作原理當W相發(fā)生單相接地故障時，中性點電位 為相電壓Uw消弧線圖為可調(diào)電感線圈電感電流IL流過接地點，其總接電流I 地 =IL I調(diào)線圈匝數(shù)，使I地=0Tl與方向相反二IL起到抵消的作用。補償方式及

8、選用1、全補償q =Ic“ I地=0 （不米用）缺點：由X_=Xc,網(wǎng)絡容易因不對稱形成串聯(lián)諧振過電壓2、欠補償IL : Ic > I地為容性電流（少采用）缺點：易發(fā)展成為全補償方式3、過補償Il>Ic-I接地為感性電流（采用）注意：電感電流數(shù)值不能過大三、消弧線圈1、結構特點： 為了保持補償電流與電壓之間的線性關系，采用滯氣隙鐵芯 氣隙沿整個鐵芯均勻設置，以減少漏磁 為了絕緣及散熱，鐵芯和線圈都浸在油中 為適應系統(tǒng)中電容電流變化特點，消弧線圈中設有分接頭（59個）接線：不得用于商業(yè)用途電壓互感器(110v、10A)發(fā)生d 1時，電壓升高動作，發(fā)信號，測電壓電流互感器(5A)測量補

9、償電流 避雷器(中性點)一一為了防止大氣過電壓損壞消弧線圈 設備選擇：電壓=補償電網(wǎng)的額定電壓，共分為 6、10、35、60kv回解容量 S= 1.351 地Ue/ 3中性點直接接地系統(tǒng)中性點的電位在電網(wǎng)的任何工作狀態(tài)下均保持為零。在這種系統(tǒng)中，當發(fā)生一相接地時，這一相 直接經(jīng)過接地點和接地的中性點短路，一相接地短路電流的數(shù)值最大，因而應立即使繼電保護動作， 將故障部分切除。中性點直接接地或經(jīng)過電抗器接地系統(tǒng)，在發(fā)生一相接地故障時，故障的送電線被切斷，因而使用戶的供電中斷。中性點直接接地的主要優(yōu)點是它在發(fā)生一相接地故障時，非故障相地對電壓不會增高，因而各相對地絕緣即可按相對地電壓考慮。電網(wǎng)的電

10、壓愈高，經(jīng)濟效果愈大；而且在中性點不接地或經(jīng)消弧 線圈接地的系統(tǒng)中，單相接地電流往往比正常負荷電流小得多，因而要實現(xiàn)有選擇性的接地保護就比 較困難，但在中性點直接接地系統(tǒng)中，實現(xiàn)就比較容易，由于接地電流較大，繼電保護一般都能迅速 而準確地切除故障線路，且保護裝置簡單，工作可靠。目前我國電力系統(tǒng)中性點的運行方式，大體是：(1) 對于6-10kV系統(tǒng)，由于設備絕緣水平按線電壓考慮對于設備造價影響不大，為了提 高供電可靠性，一般均采用中性點不接地或經(jīng)消弧線圈接地的方式。(2) 對于110kV及以上的系統(tǒng)，主要考慮降低設備絕緣水平，簡化繼電保護裝置，一般 均采用中性點直接接地的方式。并采用送電線路全線

11、架設避雷線和裝設自動重合閘裝置等措施，以提 高供電可靠性。(3) 20-60kV的系統(tǒng)，是一種中間情況，一般一相接地時的電容電流不很大，網(wǎng)絡不很復雜，設備絕緣水平的提高或降低對于造價影響不很顯著，所以一般均采用中性點經(jīng)消弧線圈接地方式。(4) 1KV以下的電網(wǎng)的中性點采用不接地方式運行。但電壓為380/220V的系統(tǒng)，采用三相五線制，零線是為了取得機電壓，地線是為了安全僅供個人用于學習、研究；不得用于商業(yè)用途For personal use only in study and research; not for commercial use.Nur f u r den pers?nlichen f u r Studien, Forschung, zu kommerziellen Zwecken verwendet werden.Pour l ' e tude et la