電力系統(tǒng)(進網電工2013)

1、 第一章電力系統(tǒng)基本知識第一節(jié) 電力系統(tǒng)、電力網構成電力系統(tǒng)、電力網構成第二節(jié) 電力負荷電力負荷 第三節(jié) 電氣主接線電氣主接線第五節(jié) 電能質量電能質量第六節(jié) 電力系統(tǒng)短路電力系統(tǒng)短路第七節(jié) 電力系統(tǒng)接地電力系統(tǒng)接地第四節(jié) 電氣系統(tǒng)電壓電氣系統(tǒng)電壓第一節(jié) 電力系統(tǒng)、電力網構成電力系統(tǒng)、電力網構成電能的定義電能的定義 由發(fā)電廠將一次能源（如煤、油、水、原子能、太陽能、風由發(fā)電廠將一次能源（如煤、油、水、原子能、太陽能、風能等）轉換而成的二次能源。能等）轉換而成的二次能源。電力系統(tǒng)和電力網電力系統(tǒng)和電力網 1電力系統(tǒng)的組成概述電力系統(tǒng)的組成概述 （1）組成）組成 由發(fā)電廠、電力網和電能用戶組成的一個

2、發(fā)電、輸電、變由發(fā)電廠、電力網和電能用戶組成的一個發(fā)電、輸電、變電、配電和用電的整體。電、配電和用電的整體。注：新版教材只有發(fā)電、輸電、配電和用電。注：新版教材只有發(fā)電、輸電、配電和用電。 （3 3）動力系統(tǒng)）動力系統(tǒng) 指電力系統(tǒng)加上發(fā)電廠的指電力系統(tǒng)加上發(fā)電廠的“動力部分動力部分”?！皠恿Σ糠謩恿Σ糠帧卑ㄋΠl(fā)電廠的水庫、水輪機，熱力發(fā)電廠的鍋爐、包括水力發(fā)電廠的水庫、水輪機，熱力發(fā)電廠的鍋爐、汽輪機、熱力網和用電設備，以及核電廠的反應堆等等。汽輪機、熱力網和用電設備，以及核電廠的反應堆等等。（2）電力網絡或電網）電力網絡或電網 指電力系統(tǒng)中除發(fā)電機和用電設備之外的部分指電力系統(tǒng)中除發(fā)電機

3、和用電設備之外的部分,即電力系統(tǒng)中各級電壓的電力線路及其聯(lián)系的變配電所（輸電、變電、即電力系統(tǒng)中各級電壓的電力線路及其聯(lián)系的變配電所（輸電、變電、配電三個部分）。配電三個部分）。 圖圖1-1 動力系統(tǒng)、電力系統(tǒng)、電力網絡示意圖動力系統(tǒng)、電力系統(tǒng)、電力網絡示意圖第一節(jié) 電力系統(tǒng)、電力網構成電力系統(tǒng)、電力網構成 第一節(jié) 電力系統(tǒng)、電力網構成電力系統(tǒng)、電力網構成2.電力網包括輸電網和配電網。電力網包括輸電網和配電網。輸電網：是以高壓甚至超高壓將發(fā)電廠、變電所或變電所之間連接起輸電網：是以高壓甚至超高壓將發(fā)電廠、變電所或變電所之間連接起來的送電網絡（電力網的主網架）。包括交流來的送電網絡（電力網的主網

4、架）。包括交流220kV以上和直流輸電。以上和直流輸電。配電網：直接將電能送到用戶的網絡。配電網：直接將電能送到用戶的網絡。配電網分類：高壓配電網（配電網分類：高壓配電網（110kV及以上電壓、及以上電壓、35kV）、中壓配電網）、中壓配電網（20kV 10kV 6kV 3kV電壓）、低壓配電網（電壓）、低壓配電網（220V、380V）。）。3.20kV中壓配電網的優(yōu)點：中壓配電網的優(yōu)點：提高容量提高容量降低電壓損失降低電壓損失增大供電半徑增大供電半徑降低線損降低線損所有的電壓高的系統(tǒng)相對電壓低的系統(tǒng)，均有以上優(yōu)勢。所有的電壓高的系統(tǒng)相對電壓低的系統(tǒng)，均有以上優(yōu)勢。一、大型電力系統(tǒng)特點一、大型

5、電力系統(tǒng)特點1.1.提高了供電可靠性提高了供電可靠性2.2.減少了系統(tǒng)的備用容量減少了系統(tǒng)的備用容量3.3.減小系統(tǒng)的峰谷差，合理分配負荷減小系統(tǒng)的峰谷差，合理分配負荷4.4.提高了供電質量提高了供電質量5 5、有效利用水力等一次動力資源、有效利用水力等一次動力資源二、電力生產特點二、電力生產特點1、同時性、同時性 發(fā)電發(fā)電=用電用電+線損線損 2、集中性、集中性 因為特點因為特點1，電能必須統(tǒng)一調度，電能必須統(tǒng)一調度3、適用性、適用性 不受時間地點等條件的限制不受時間地點等條件的限制4、先行性、先行性 電網建設增長速度應快于工業(yè)總產值的增長電網建設增長速度應快于工業(yè)總產值的增長第一節(jié) 電力系

6、統(tǒng)、電力網構成電力系統(tǒng)、電力網構成第二節(jié)第二節(jié) 電力負荷電力負荷 電力負荷是指用電設備或用電單位所消耗的功率（電力負荷是指用電設備或用電單位所消耗的功率（kW) 、容量、容量（kVA)或電流（或電流（A）。）。一、電力負荷組成：用電負荷、線路損失負荷、供電負荷。一、電力負荷組成：用電負荷、線路損失負荷、供電負荷。1.用電負荷用電負荷是用戶在某一時刻對電力系統(tǒng)所需求的功率。是用戶在某一時刻對電力系統(tǒng)所需求的功率。2.線路損失負荷線路損失負荷電能通過線路輸送過程中，所發(fā)生功率和能量的損失。簡稱線損。電能通過線路輸送過程中，所發(fā)生功率和能量的損失。簡稱線損。3.供電負荷供電負荷用電負荷與線損之和。用

7、電負荷與線損之和。二、按發(fā)生時間不同負荷分類：二、按發(fā)生時間不同負荷分類：（1）高峰負荷）高峰負荷Pmax 指電網或用戶在單位時間內所發(fā)生的最大負荷值。常以小時用電指電網或用戶在單位時間內所發(fā)生的最大負荷值。常以小時用電量作為負荷，量作為負荷，選擇一天選擇一天24 h中最高的一個小時的平均負荷作為高峰負中最高的一個小時的平均負荷作為高峰負荷。荷。（2）低谷負荷）低谷負荷Pmin指電網中或用戶在一天指電網中或用戶在一天24 h內，發(fā)生的用電量最少的電量。峰、谷負荷內，發(fā)生的用電量最少的電量。峰、谷負荷 差越小，用電越趨近于合理。差越小，用電越趨近于合理。 （3）平均負荷）平均負荷指電網中或用戶在

8、某一段確定的時間階段內平均小時用電量。指電網中或用戶在某一段確定的時間階段內平均小時用電量。第二節(jié)第二節(jié) 電力負荷電力負荷經常用到的有日平均負荷、月平均負荷和年平均負荷。受到突然中斷供電所引起的影響，用電負荷又可分為：（1）一類負荷（一級負荷） 指突然中斷供電將會造成人身傷亡或會引起對周圍環(huán)境嚴重污染，造成經濟上的巨大損失。如重要的大型設備損壞，重要產品或用重要原料生產的產品大量報廢，連續(xù)生產過程被打亂，且需要很長時間才能恢復生產；以及突然中斷供電將會造成社會秩序嚴重混亂或產生政治上的嚴重影響的，如重要的交通與通訊樞紐、國際社交場所等用電負荷。供電要求：需兩個獨立電源，特別重要的還應增加應急電

9、源（發(fā)電機、蓄電池）（2）二類負荷（二級負荷）指突然中斷供電將會造成較大的經濟損失，如生產的主要設備損壞，產品大量報廢或減產。連續(xù)生產過程需較長時間才能恢復；以及突然中斷供電將會造成社會秩序混亂或產生政治上的較大影響的，如交通與通訊樞紐、城市水源。供電要求：雙回路線供電，兩回路盡量引自不同變壓器或兩段母線。一、變配電所一、變配電所1.變電所變電所的任務的任務 接受電能、變換電壓和分配電能，即接受電能、變換電壓和分配電能，即受電受電變壓變壓配電。配電。1）升壓變電所）升壓變電所 一般建在發(fā)電廠，主要任務是將低電壓變換為高電壓；一般建在發(fā)電廠，主要任務是將低電壓變換為高電壓；2）降壓變電所）降壓變

10、電所 一般建在靠近負荷中心的地點，主要任務是將高電壓變換到一般建在靠近負荷中心的地點，主要任務是將高電壓變換到一個合理的電壓等級。一個合理的電壓等級。降壓變電所根據(jù)其在電力系統(tǒng)中的地位和作用不同，又分為：降壓變電所根據(jù)其在電力系統(tǒng)中的地位和作用不同，又分為： 樞紐變電站樞紐變電站 地區(qū)變電所地區(qū)變電所 工業(yè)企業(yè)變電所工業(yè)企業(yè)變電所2.2.配電所配電所( (開關站開關站) )的任務的任務 接受電能和分配電能，但不改變電壓，即接受電能和分配電能，但不改變電壓，即受受電電配電。配電。二、變電所主接線二、變電所主接線把發(fā)動機、變壓器、斷路器等各種電氣設備通過母線、導線聯(lián)結，配置把發(fā)動機、變壓器、斷路器

11、等各種電氣設備通過母線、導線聯(lián)結，配置避雷器、互感器等保護測量電器，構成變電所匯集和分配電能的系統(tǒng)接避雷器、互感器等保護測量電器，構成變電所匯集和分配電能的系統(tǒng)接線。線。1.1.電氣主接線的基本要求電氣主接線的基本要求（1 1）保證必要的供電可靠性）保證必要的供電可靠性（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）具有發(fā)展和擴建的可能性）具有發(fā)展和擴建的可能性第三節(jié)第三節(jié) 變電所變電所 1.主變壓器主變壓器2.高壓斷路器高壓斷路器 QF作為保護變壓器和高壓線路的保護電器，作為保護變壓器和高壓線路的保護電器，具有開斷正常負荷和過載、短具有開斷正常負荷和過載、短路故障的保護

12、能力。路故障的保護能力。3.隔離開關隔離開關 QS隔離電源，形成明顯的斷開點。隔離電源，形成明顯的斷開點。不能帶負荷拉合或切斷短路電流。不能帶負荷拉合或切斷短路電流。4.電壓互感器電壓互感器 PT將系統(tǒng)的高電壓轉變?yōu)榈碗妷海┍Ｗo和計量用。將系統(tǒng)的高電壓轉變?yōu)榈碗妷?，供保護和計量用。5.電流互感器電流互感器 CT將系統(tǒng)中的電流或低壓系統(tǒng)中的大電流轉變?yōu)闃藴实男‰娏?，供保護計將系統(tǒng)中的電流或低壓系統(tǒng)中的大電流轉變?yōu)闃藴实男‰娏?，供保護計量用。量用。6.熔斷器熔斷器 當電路發(fā)生短路或過負荷時，熔斷器能自動切斷故障電流，從而使電氣當電路發(fā)生短路或過負荷時，熔斷器能自動切斷故障電流，從而使電氣設備得到

13、保護設備得到保護7.負荷開關負荷開關 不頻繁地接通和不頻繁地接通和分斷小容量分斷小容量的配電線路。的配電線路。第三節(jié)第三節(jié) 變電所變電所 單母線單母線接線圖接線圖 各電源和出線都接在同一條公共母線上。對應課本圖對應課本圖2-6、2-8、2-11 對應圖對應圖2-7、2-12 單母線特點單母線特點特點特點 單母線接線方式，同時適用于變電所和配電所。10kV出線一般不超過5回，35出線不超過5回，110220出線不超過2回。出線回路數(shù)增多時，可用斷路器或隔離開關將母線分段，成為單母線分段接線單母線分段接線，根據(jù)電源的數(shù)目和功率，母線可分為23段?！跋群虾髷嘞群虾髷唷保核碗姇r先合隔離開關，后合斷路器

14、；：送電時先合隔離開關，后合斷路器；停電時先斷開斷路器，再斷開隔離開關。停電時先斷開斷路器，再斷開隔離開關。隔離開關禁止帶負荷拉合！隔離開關禁止帶負荷拉合！ 單母線分段接線單母線分段接線特點特點 該接線方式由雙電源供電，故供電可靠性高，同時具有接線簡單、操作方便、投資少等優(yōu)點。當一段母線發(fā)生故障時，分段斷路器或隔離開關將故障切除，保證正常母線不間斷供電，不致使重要的用戶停電，提高了供電的可靠性。 當一段母線或母線隔離開關故障或檢修時，必須斷開接在該分段上的全部電源和出線，這樣就減少了系統(tǒng)的發(fā)電量，并使該段單回路供電的用戶停電；任一出線斷路器檢修時，該回路必須停止工作。思考v圖2-6中，每回線路

15、只有一個斷路器和一個隔離開關，為什么？v圖2-8中，母線進線處，隔離開關和斷路器的裝設位置正好與圖2-6相反，為什么？ 橋形接線橋形接線接線圖接線圖 （a）(b) 橋形接線橋形接線 內橋接線適用于輸電線路較長、線路故障率較高、穿越功率少和變壓器不需要經常改變運行方式的場合。 外橋接線適用于線路較短、故障率較低、主變壓器需按經濟運行要求經常投切以及電力系統(tǒng)有較大的穿越功率通過橋臂回路的場合。橋接線屬于單母線分段接線的變種，具備單母線分段接線的所有優(yōu)點，同時供電可靠性比單母線分段接線高。橋接線不適用于配電所，為什么？ 用電區(qū)變電所的電氣主接線用電區(qū)變電所的電氣主接線 1、 P50：電源進線電壓在3

16、5kV及以上的用戶，往往需兩級降壓，先經總降壓變電所將電壓降到10kV的高壓配電電壓，然后經過用電區(qū)變電所再降到低壓用電設備所需的電壓380/220V。圖圖1-5兩次變壓的供配電系統(tǒng)兩次變壓的供配電系統(tǒng) 用電區(qū)變電所的電氣主接線用電區(qū)變電所的電氣主接線 2、P52：如果沒有總降壓變電所，應在變壓器高壓側配備足夠的高壓開關設備以對變壓器控制和保護。該種接線方式與之前的該種接線方式與之前的“單母線單母線”類接線原理上沒有任何區(qū)別，類接線原理上沒有任何區(qū)別，但圖但圖a、b所用的設備降級，接線簡化。適用于電壓低、直接面對用戶、所用的設備降級，接線簡化。適用于電壓低、直接面對用戶、供電范圍較小、供電可靠

17、性要求不高的情況。供電范圍較小、供電可靠性要求不高的情況。 一、一、 供電的基本要求供電的基本要求 1安全安全2可靠可靠3優(yōu)質優(yōu)質 4經濟經濟第四節(jié)第四節(jié) 電力系統(tǒng)電壓電力系統(tǒng)電壓 二額定電壓額定電壓1 1、電力線路（或電網）的額定電壓（見表、電力線路（或電網）的額定電壓（見表1-11-1）2用電設備的額定電壓用電設備的額定電壓 規(guī)定與同級電力線路的額定電壓相同規(guī)定與同級電力線路的額定電壓相同理由理由：但成批生產的用電設備，其額定電壓不可能按使用地點的實際：但成批生產的用電設備，其額定電壓不可能按使用地點的實際電壓來制造，而只能按線路首端與末端的平均電壓即電力線路的額定電壓來制造，而只能按線路

18、首端與末端的平均電壓即電力線路的額定電壓電壓U來制造。來制造。3 3發(fā)電機的額定電壓發(fā)電機的額定電壓 發(fā)電機的額定電壓高于同級線路額定電壓的發(fā)電機的額定電壓高于同級線路額定電壓的5%5%理由理由：由于電力線路允許的電壓損耗為：由于電力線路允許的電壓損耗為5%5%，因此為了維護線路首端，因此為了維護線路首端與末端平均電壓的額定值，線路首端（電源端）電壓應比線路額定電與末端平均電壓的額定值，線路首端（電源端）電壓應比線路額定電壓高壓高5%5%，而發(fā)電機是接在線路首端的，所為了補償線路上的電壓損耗。，而發(fā)電機是接在線路首端的，所為了補償線路上的電壓損耗。4 4、變壓器額定電壓：、變壓器額定電壓：變壓

19、器二次繞組內約有變壓器二次繞組內約有5%的阻抗電壓降。的阻抗電壓降。圖圖1-81-8電力變壓器一、二次額定電壓說明圖電力變壓器一、二次額定電壓說明圖 二、二、 額定電壓的國家標準額定電壓的國家標準第四節(jié)第四節(jié) 電力系統(tǒng)電壓電力系統(tǒng)電壓3.15及3.36.3及6.610.5及1138.572.61212423635503及3.156及6.310及10.513.8，15.75，18，2035661102203305003.156.310.513.8，15.75，18，2036103566110220330500高壓0.400.690.380.660.400.690.380.66低壓二次繞組一次繞組

20、電力變壓器額定電壓/kV發(fā)電機額定電壓/kV電網和用電備額定電壓/kV分類表表1-1三相交流電網和電力設備的額定電壓三相交流電網和電力設備的額定電壓第五節(jié)第五節(jié) 供電質量供電質量 供電質量供電質量 額定電壓額定電壓供電質量的基本參數(shù)供電質量的基本參數(shù) 額定頻率額定頻率 波形波形 供電可靠性供電可靠性 電壓允許偏差電壓允許偏差電壓質量電壓質量 電壓允許波動電壓允許波動 電壓允許閃變電壓允許閃變電壓偏移的危害電壓偏移的危害 感應電動機感應電動機 其最大轉矩與端電壓的平方成正比。當電壓降低時：其最大轉矩與端電壓的平方成正比。當電壓降低時：電動機轉矩顯著減小，以致轉差增大，從而使定子、轉子電流都顯電動

21、機轉矩顯著減小，以致轉差增大，從而使定子、轉子電流都顯著增大，引起溫升增加，絕緣老化加速，甚至燒毀電動機；而且由著增大，引起溫升增加，絕緣老化加速，甚至燒毀電動機；而且由于轉矩減小，轉速下降，導致生產效益降低，產量減少，產品質量于轉矩減小，轉速下降，導致生產效益降低，產量減少，產品質量下降。反之，當電壓過高：激磁電流與鐵損都大大增加，引起電機下降。反之，當電壓過高：激磁電流與鐵損都大大增加，引起電機的過熱，效率降低。的過熱，效率降低。 電熱裝置電熱裝置 其功率與電壓平方成正比。電壓過高將損傷設備，電壓其功率與電壓平方成正比。電壓過高將損傷設備，電壓過低又達不到所需溫度。過低又達不到所需溫度。第

22、五節(jié)第五節(jié) 供電質量供電質量 （1-1）100%NNUUUU1.1.供電電壓允許偏差供電電壓允許偏差 電壓偏移又稱電壓偏差，是指用電設備端電壓電壓偏移又稱電壓偏差，是指用電設備端電壓 與用電設備額定電壓與用電設備額定電壓 之差對額定電壓之差對額定電壓 的百分數(shù)，即的百分數(shù)，即NUUNU 白熾燈白熾燈 白熾燈的端電壓降低白熾燈的端電壓降低10%10%，發(fā)光效率下降，發(fā)光效率下降30%30%以上，燈以上，燈光明顯變暗；端電壓升高光明顯變暗；端電壓升高10%10%時，發(fā)光效率將提高時，發(fā)光效率將提高1/31/3，但使用壽命將，但使用壽命將只有原來的只有原來的1/31/3。所以電壓偏移對其影響顯著，。

23、所以電壓偏移對其影響顯著，電壓偏移產生的原因電壓偏移產生的原因 是由于供電系統(tǒng)改變運行方式或電力負荷是由于供電系統(tǒng)改變運行方式或電力負荷 緩慢變化等因素引起的。緩慢變化等因素引起的。電壓偏移的特點電壓偏移的特點 變化相對緩慢。變化相對緩慢。國家標準電壓偏移的允許值：國家標準電壓偏移的允許值：35kV35kV及以上電壓供電的為及以上電壓供電的為10%10%；1010kV及以下三相供電的為及以下三相供電的為7% ；220V220V單相供電電壓為單相供電電壓為+7%+7%，-10%-10%。第五節(jié)第五節(jié) 供電質量供電質量第五節(jié)第五節(jié) 供電質量供電質量2.電壓允許波動和閃變電壓允許波動和閃變（1）電壓

24、允許波動：在某一個時段內，電壓急劇變化而偏離額定值的現(xiàn)）電壓允許波動：在某一個時段內，電壓急劇變化而偏離額定值的現(xiàn)象。象。U=NUUUminmax100%UN-額定電壓額定電壓Umax Umin-某一時段內電壓波動的最大值與最小值某一時段內電壓波動的最大值與最小值電壓波動是沖擊性負荷所引起的。急劇變化的負荷使電壓損耗相應電壓波動是沖擊性負荷所引起的。急劇變化的負荷使電壓損耗相應變動，從而使供電點的電壓出現(xiàn)波動現(xiàn)象。電動機、電弧爐、扎鋼變動，從而使供電點的電壓出現(xiàn)波動現(xiàn)象。電動機、電弧爐、扎鋼機等沖擊性負荷均會引起電壓波動。機等沖擊性負荷均會引起電壓波動。電壓波動使電動機無法正常啟動、計算機和自

25、控設備無法正常工作電壓波動使電動機無法正常啟動、計算機和自控設備無法正常工作照明燈發(fā)生明顯的閃爍。照明燈發(fā)生明顯的閃爍。第五節(jié)第五節(jié) 供電質量供電質量國家標準電壓波動允許值為：國家標準電壓波動允許值為：220kV及以上為及以上為1.6%；35kV110kV及為及為2% ；110V及以下為及以下為2.5%。(2)電壓閃變：周期性電壓急劇波動引起燈光閃爍，光通量急劇波動，而電壓閃變：周期性電壓急劇波動引起燈光閃爍，光通量急劇波動，而造成人眼視覺不舒適的現(xiàn)象。造成人眼視覺不舒適的現(xiàn)象。第五節(jié)第五節(jié) 供電質量供電質量調壓措施：調壓措施：無功無功電壓幅值電壓幅值有功有功頻率頻率1、正確選擇變壓器的變比和

26、電壓分接頭、正確選擇變壓器的變比和電壓分接頭2、降低系統(tǒng)阻抗、降低系統(tǒng)阻抗3、使三相負荷平衡、使三相負荷平衡4、采用補償無功功率措施、采用補償無功功率措施5、合理改變供電系統(tǒng)運行方式、合理改變供電系統(tǒng)運行方式第五節(jié)第五節(jié) 供電質量供電質量供電頻率偏差：是以實際頻率和額定頻率之差f與額定頻率fN之比的百分數(shù)f%表示，即NNffff=100%f-實際供電頻率值實際供電頻率值fN-供電網額定頻率供電網額定頻率3000MW及以上的為及以上的為0.2Hz；3000MW以下的以下的0.5Hz；非正常狀態(tài)下，可超過非正常狀態(tài)下，可超過1.0Hz；以前規(guī)定以前規(guī)定300MW以上不超過以上不超過0.1Hz；3.

27、波形（公用電網諧波）波形（公用電網諧波） 1）產生原因：由于硅整流、晶閘管變流設備、微機及網絡和各種非）產生原因：由于硅整流、晶閘管變流設備、微機及網絡和各種非線性負荷的使用，致使大量諧波電流注入電網，造成電壓正弦波波形畸變線性負荷的使用，致使大量諧波電流注入電網，造成電壓正弦波波形畸變最為嚴重的是最為嚴重的是大型晶閘管變流設備大型晶閘管變流設備和和大型電弧爐大型電弧爐。 2 2）危害）危害 使電能質量大大下降，給供電設備及用電設備帶來嚴重使電能質量大大下降，給供電設備及用電設備帶來嚴重危害。不僅使損耗增加，還使某些用電設備不能正常運行，甚至可能引危害。不僅使損耗增加，還使某些用電設備不能正常

28、運行，甚至可能引起系統(tǒng)諧振，從而在線路上產生過電壓，擊穿線路設備絕緣；還可能造起系統(tǒng)諧振，從而在線路上產生過電壓，擊穿線路設備絕緣；還可能造成系統(tǒng)的繼電保護和自動裝置發(fā)生誤動作；并對附近的通訊設備和線路成系統(tǒng)的繼電保護和自動裝置發(fā)生誤動作；并對附近的通訊設備和線路產生干擾。產生干擾。 3 3）解決方案）解決方案 發(fā)電機側發(fā)電機側 電能輸送和分配過程中電能輸送和分配過程中 消除諧波源消除諧波源第五節(jié)第五節(jié) 供電質量供電質量 二、可靠性二、可靠性衡量供配電可靠性的指標衡量供配電可靠性的指標 以全年平均供電時間占全年時間的百分數(shù)來以全年平均供電時間占全年時間的百分數(shù)來表示。表示。例如例如：全年時間為

29、：全年時間為87608760小時，用戶全年平均停電時間小時，用戶全年平均停電時間87.687.6小時，即停電小時，即停電時間占全年的時間占全年的1%1%，則供電可靠性為，則供電可靠性為99%99%。國家規(guī)定供電可靠性不低于國家規(guī)定供電可靠性不低于99.96%99.96%。與停電時間和停電次數(shù)有關。與停電時間和停電次數(shù)有關。 第五節(jié)第五節(jié) 供電質量供電質量第六節(jié)第六節(jié) 電力系統(tǒng)短路電力系統(tǒng)短路電力系統(tǒng)中相與相之間或相與地之間（對中性點直接接地系統(tǒng)而言）通過金屬電力系統(tǒng)中相與相之間或相與地之間（對中性點直接接地系統(tǒng)而言）通過金屬導體、電弧或其他較小阻抗連結而成的非正常狀態(tài)成為短路。導體、電弧或其他

30、較小阻抗連結而成的非正常狀態(tài)成為短路。 一、短路的類型：單相短路故障最多，約占全部故障一、短路的類型：單相短路故障最多，約占全部故障90%90%。第六節(jié)第六節(jié) 電力系統(tǒng)短路電力系統(tǒng)短路 二二、短路的危害、短路的危害短路時電力系統(tǒng)從穩(wěn)態(tài)過渡到短路的穩(wěn)定狀態(tài)，一般需要短路時電力系統(tǒng)從穩(wěn)態(tài)過渡到短路的穩(wěn)定狀態(tài)，一般需要3-5s3-5s。啟動短路后約。啟動短路后約半個周波（半個周波（0.01s0.01s）時出現(xiàn)短路電流最大值，稱為）時出現(xiàn)短路電流最大值，稱為沖擊電流沖擊電流，常用來校驗電氣，常用來校驗電氣設備的動穩(wěn)定性。設備的動穩(wěn)定性。三相短路時，短路電流可達到幾萬甚至幾十萬安培，危害主要有：三相短路

31、時，短路電流可達到幾萬甚至幾十萬安培，危害主要有：1 1、大電流會使導體發(fā)熱，損害絕緣；電動力使導體變形甚至損壞。、大電流會使導體發(fā)熱，損害絕緣；電動力使導體變形甚至損壞。2 2、短路點電弧可能燒毀設備。、短路點電弧可能燒毀設備。3 3、系統(tǒng)電壓水平下降，影響電氣設備運行甚至導致?lián)p壞。、系統(tǒng)電壓水平下降，影響電氣設備運行甚至導致?lián)p壞。4 4、停電造成損失。、停電造成損失。5 5、極端情況下會影響整個系統(tǒng)穩(wěn)定，導致解列。、極端情況下會影響整個系統(tǒng)穩(wěn)定，導致解列。6 6、可能對通信和弱電控制系統(tǒng)產生干擾信號。、可能對通信和弱電控制系統(tǒng)產生干擾信號。 三、限制短路電流的方法三、限制短路電流的方法1

32、1、選擇合適的接線方式、選擇合適的接線方式2 2、采用分裂繞組變壓器和分段電抗器、采用分裂繞組變壓器和分段電抗器3 3、采用線路電抗器、采用線路電抗器4 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第七節(jié)第七節(jié) 電力系統(tǒng)接地電力系統(tǒng)接地電力系統(tǒng)的中性點是指發(fā)電機或變壓器的中性點。電力系統(tǒng)的中性點是指發(fā)電機或變壓器的中性點。 保護接地正常接地 工作接地電力系統(tǒng)的中性點是指發(fā)電機或變壓器的中性點。電力系統(tǒng)的中性點是指發(fā)電機或變壓器的中性點。保護接地：為了人身安全和設備安全，將電氣設備在正常運行時不帶電的金屬保護接地：為了人身安全和設備安全，將電氣設備在正常運行時不帶電的金屬部分可

33、靠接地。部分可靠接地。工作接地：為了保證電氣設備能夠正常工作而進行的接地工作接地：為了保證電氣設備能夠正常工作而進行的接地系統(tǒng)中性點接地有幾種？ 直接接地 110kV及以上以及380/220V TN、TT系統(tǒng) 不接地 6-66kV系統(tǒng)故障電流 非有效接地 經消弧線圈接地 35kV以上10A，3-10kV大于30A 經電阻接地 電纜線路考慮到電力系統(tǒng)運行的可靠性、安全性、經濟性及人身考慮到電力系統(tǒng)運行的可靠性、安全性、經濟性及人身安全等因素，電力系統(tǒng)的中性點常采用不接地、經消弧安全等因素，電力系統(tǒng)的中性點常采用不接地、經消弧線圈接地、直接接地和經低電阻接地四種運行方式。線圈接地、直接接地和經低電

34、阻接地四種運行方式。什么是“相電壓”？3、發(fā)動機一相線圈兩端的電壓2、相線對中性點（線）的電壓1、相線對地的電壓4、變壓器一相繞組兩端的電壓電壓電壓=從一點沿任意通路到另一點的電壓降從一點沿任意通路到另一點的電壓降 （2 2）發(fā)生單相接地時，其它兩）發(fā)生單相接地時，其它兩完好相的對地電壓完好相的對地電壓不會不會升高，因升高，因此，該系統(tǒng)中的供電設備的絕緣此，該系統(tǒng)中的供電設備的絕緣只需按相電壓考慮，而無需按線只需按相電壓考慮，而無需按線電壓考慮。電壓考慮。 所有系統(tǒng)中接地相的電壓都為所有系統(tǒng)中接地相的電壓都為0 0。1.3.1 中性點直接接地的電力系統(tǒng)中性點直接接地的電力系統(tǒng)1中性點直接接地系

35、統(tǒng)的特點（如圖中性點直接接地系統(tǒng)的特點（如圖1-12所示）所示） （1）當這種系統(tǒng)發(fā)生單相接地，即通過接地中性點形成單相短路。）當這種系統(tǒng)發(fā)生單相接地，即通過接地中性點形成單相短路。單相短路電流比線路的正常負荷電流大許多倍。因此，在系統(tǒng)發(fā)生單單相短路電流比線路的正常負荷電流大許多倍。因此，在系統(tǒng)發(fā)生單相短路時保護裝置應動作于跳閘，切除短路故障，使系統(tǒng)的其它部分相短路時保護裝置應動作于跳閘，切除短路故障，使系統(tǒng)的其它部分恢復正常運行?；謴驼＿\行。特點：故障電流大 相電壓不升高1.3.2 中性點不接地的電力系統(tǒng)中性點不接地的電力系統(tǒng)結論結論：當一相接地時，非接地兩相對地電壓均升高：當一相接地時，

36、非接地兩相對地電壓均升高 倍，變?yōu)榫€電壓。倍，變?yōu)榫€電壓。一相接地的電容電流為正常運行時每相對地電容電流的一相接地的電容電流為正常運行時每相對地電容電流的3倍倍3特點：1、允許單相帶故障運行2h，躲過瞬時性故障 2、絕緣要求水平高 應用范圍：（應用范圍：（1 1）3 310KV10KV系統(tǒng)中，接地電流大于系統(tǒng)中，接地電流大于30A30A， （2 2）35KV35KV及以上系統(tǒng)中，接地電流大于及以上系統(tǒng)中，接地電流大于10A10A， 采用經消弧線圈接地的措施來減小接地電流，熄滅電弧，避免過電壓的采用經消弧線圈接地的措施來減小接地電流，熄滅電弧，避免過電壓的產生。產生。1.3.3 中性點經消弧線圈

37、接地的電力系統(tǒng)中性點經消弧線圈接地的電力系統(tǒng)圖1-11一相接地時的中性點經消弧線圈接地系統(tǒng) a） 電路圖 b） 相量圖1.3.3 中性點經消弧線圈接地的電力系統(tǒng)中性點經消弧線圈接地的電力系統(tǒng)圖1-11一相接地時的中性點經消弧線圈接地系統(tǒng) a） 電路圖 b） 相量圖 1 1中性點經消弧線圈接地系統(tǒng)的電路分析（與中性點不接地系統(tǒng)中性點經消弧線圈接地系統(tǒng)的電路分析（與中性點不接地系統(tǒng)一樣）一樣）當發(fā)生單相接地故障時，接地相電壓為零，三個線電壓不變，其它兩當發(fā)生單相接地故障時，接地相電壓為零，三個線電壓不變，其它兩相電壓也將升高相電壓也將升高 倍。倍。 2 2注意事項（與中性點不接地系統(tǒng)一樣）注意事項

38、（與中性點不接地系統(tǒng)一樣）發(fā)生單相接地故障時的運行時間不允許超過發(fā)生單相接地故障時的運行時間不允許超過2 2小時。小時。33消弧線圈接地的作用分析消弧線圈接地的作用分析： 1.3.3 中性點經消弧線圈接地的電力系統(tǒng)中性點經消弧線圈接地的電力系統(tǒng)在正常情況下，三相系統(tǒng)是對稱的，中性點電流為零，消弧線圈中沒有在正常情況下，三相系統(tǒng)是對稱的，中性點電流為零，消弧線圈中沒有電流通過。電流通過。當系統(tǒng)發(fā)生單相接地時，流過接地點的電流是接地電容電流當系統(tǒng)發(fā)生單相接地時，流過接地點的電流是接地電容電流 與流過消與流過消弧線圈的電感電流弧線圈的電感電流 之和。由于之和。由于 超前超前 90 ，而，而 滯后滯后

39、 90 ，所以所以 與與 在接地點互相補償，使接地電流減到小于發(fā)生電弧的最小生在接地點互相補償，使接地電流減到小于發(fā)生電弧的最小生弧電流時，電弧就不會發(fā)生，從而也不會產生過電壓?；‰娏鲿r，電弧就不會發(fā)生，從而也不會產生過電壓。CILICICULICUCILI 全補償 電感電流等于電容電流 消弧線圈接地 欠補償 電感電流小于電容電流 過補償 電感電流大于電容電流1.3.4 中性點經低電阻接地的電力系統(tǒng)中性點經低電阻接地的電力系統(tǒng)1 1中性點經低電阻接地系統(tǒng)產生的背景中性點經低電阻接地系統(tǒng)產生的背景 近幾年來，隨著近幾年來，隨著10kV10kV配電系統(tǒng)的應用不斷擴大，特別是現(xiàn)代化大、中型配電系統(tǒng)的

40、應用不斷擴大，特別是現(xiàn)代化大、中型城市在電網改造中大量采用電纜線路，致使接地電容電流增大。因此，即使城市在電網改造中大量采用電纜線路，致使接地電容電流增大。因此，即使采用中心點經消弧線圈接地的方式也無法完全在發(fā)生接地故障時熄滅電弧；采用中心點經消弧線圈接地的方式也無法完全在發(fā)生接地故障時熄滅電??；而間歇性電弧及諧振引起的過電壓會損壞供配電設備和線路，從而導致供電而間歇性電弧及諧振引起的過電壓會損壞供配電設備和線路，從而導致供電的中斷。的中斷。2中性點經低電阻接地系統(tǒng)的作用介紹中性點經低電阻接地系統(tǒng)的作用介紹 它接近于中性點直接接地的運行方式，在系統(tǒng)發(fā)生單相接地時，保護裝它接近于中性點直接接地的

41、運行方式，在系統(tǒng)發(fā)生單相接地時，保護裝置會迅速動作，切除故障線路，通過備用電源的自動投入，使系統(tǒng)的其他置會迅速動作，切除故障線路，通過備用電源的自動投入，使系統(tǒng)的其他部分恢復正常運行。部分恢復正常運行。我國一些大城市的我國一些大城市的10kV系統(tǒng)采用了中性點經低電阻接地的方式。系統(tǒng)采用了中性點經低電阻接地的方式。例如例如，北，北京市四環(huán)路以內地區(qū)的變電站，京市四環(huán)路以內地區(qū)的變電站，10kV系統(tǒng)中性點均采用經低電阻接地方式。系統(tǒng)中性點均采用經低電阻接地方式。 總結總結：電力系統(tǒng)的中性點運行方式，對于供電可靠：電力系統(tǒng)的中性點運行方式，對于供電可靠性、過電壓、絕緣配合、短路電流、繼電保護、系統(tǒng)穩(wěn)

42、性、過電壓、絕緣配合、短路電流、繼電保護、系統(tǒng)穩(wěn)定性以及對弱電系統(tǒng)的干擾等諸方面都有不同程度的影定性以及對弱電系統(tǒng)的干擾等諸方面都有不同程度的影響，特別是在系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，有明顯的影響。響，特別是在系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，有明顯的影響。因此，電力系統(tǒng)的中性點運行方式，應依據(jù)國家的有關因此，電力系統(tǒng)的中性點運行方式，應依據(jù)國家的有關規(guī)定，并根據(jù)實際情況而確定。規(guī)定，并根據(jù)實際情況而確定。1.3.4 中性點經低電阻接地的電力系統(tǒng)中性點經低電阻接地的電力系統(tǒng)380/220V380/220V低壓配電系統(tǒng)低壓配電系統(tǒng) 我國我國380/220V380/220V低壓配電系統(tǒng)也采用中性點直接接地低壓配

43、電系統(tǒng)也采用中性點直接接地方式，而且引出中性線（方式，而且引出中性線（N N線）、保護線（線）、保護線（PEPE線）或保護中性線（線）或保護中性線（PENPEN線），線），這樣的系統(tǒng)，稱為這樣的系統(tǒng)，稱為TNTN系統(tǒng)系統(tǒng)。1 1TNTN系統(tǒng)系統(tǒng)（1 1）中性線（）中性線（N N線）的作用線）的作用 用來接相電壓為用來接相電壓為220V220V的單相用電設備；用的單相用電設備；用來傳導三相系統(tǒng)中的不平衡電流和單相電流；減少負載中性點的電壓偏移。來傳導三相系統(tǒng)中的不平衡電流和單相電流；減少負載中性點的電壓偏移。（2 2）保護線（）保護線（PEPE線）的作用線）的作用 保障人身安全，防止觸電事故發(fā)生

44、。保障人身安全，防止觸電事故發(fā)生。（3 3）TNTN系統(tǒng)類型系統(tǒng)類型 根據(jù)根據(jù)TNTN系統(tǒng)中系統(tǒng)中N N線和線和PEPE線的不同形式，分為線的不同形式，分為TN-CTN-C系統(tǒng)、系統(tǒng)、TN-STN-S系統(tǒng)和系統(tǒng)和TN-C-STN-C-S系統(tǒng)，如圖系統(tǒng)，如圖1-131-13所示。所示。圖1-13低壓配電TN系統(tǒng)TN-C系統(tǒng) TN-S系統(tǒng)TN-C-S系統(tǒng)系統(tǒng)的使用系統(tǒng)的使用 在安全要求較高的場在安全要求較高的場 所和所和要求抗電磁干擾的場所均不允許采用要求抗電磁干擾的場所均不允許采用該系統(tǒng)。該系統(tǒng)。2）TN-S系統(tǒng)系統(tǒng) 這種系統(tǒng)的這種系統(tǒng)的N線和線和PE線線是分開的，所有設備的外露可導電部是分開的，所有設備的外露可導電部分均與公共分均與公共PE線相連，如圖線相連，如圖1-13b所所示。示。 3）TN-C-S系統(tǒng)系統(tǒng) 這種系統(tǒng)前一部分為這種系統(tǒng)前一部分為TN-C系統(tǒng)，后一部分為系統(tǒng)，后一部分為TN-S系統(tǒng)（或部分為系統(tǒng)（或部分為TN-S系統(tǒng)），如圖系統(tǒng)），如圖1-13c所示。所示。小小 結結 1.1.供電系統(tǒng)概述供電系統(tǒng)概述 電力系統(tǒng)是由發(fā)電廠、電力網和電能用戶組成的一個發(fā)電力系統(tǒng)是由發(fā)電廠、電力網和電能用戶組成的一個發(fā)電、輸電、變電、配電和用電的整體。供電是指電力用戶所需電能的供應和電、輸電、變電、配電和用電的整體。供電是指電力用戶所需電能的供應和分配問題。對供電的基本要求是：安全