電力系統(tǒng)課件第一章匯編

1、第一章 電力系統(tǒng)(din l x tn)概述和基本概念第一節(jié) 電力系統(tǒng)(din l x tn)概述第二節(jié) 電力系統(tǒng)中性點及其接地方式共二十五頁第一節(jié) 電力系統(tǒng)(din l x tn)概述 一 、 電力系統(tǒng)(din l x tn)的基本概念圖1-1 動力系統(tǒng)、電力系統(tǒng)、和電力網(wǎng)絡(luò)示意圖共二十五頁. 電力系統(tǒng)(din l x tn)的基本概念 電力系統(tǒng)：是指由生產(chǎn)、輸送(sh sn)、分配電能的設(shè)備，使用電能的設(shè)備以及測量、繼電保護、控制裝置乃至能量管理系統(tǒng)所組成的統(tǒng)一整體。 動力系統(tǒng)：在電力系統(tǒng)的基礎(chǔ)上又加上動力設(shè)備，統(tǒng)稱為動力系統(tǒng)。 電力網(wǎng)絡(luò)：電力系統(tǒng)中，各種電壓等級的輸配電力線路及升降壓變壓

2、器所成為的部分稱為電力網(wǎng)絡(luò)。共二十五頁2. 電力系統(tǒng)的發(fā)展(fzhn)概況1882年，英國建成第一座發(fā)電廠，原始線路輸送的是低壓(dy)直流電。同年，法國人德普列茨提高了直流輸電電壓，被認(rèn)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)。我國已建成華東、東北、華中、華北、西北、華南六個跨省電力系統(tǒng)，獨立的省屬電力系統(tǒng)還有山東、福建、海南、四川和臺灣系統(tǒng)。共二十五頁3. 電力(dinl)線路接線圖 地理接線圖：按比例(bl)顯示電力系統(tǒng)中各發(fā)電廠和變電所相對地理位置

3、，它反映電力線路的路徑和相互間的聯(lián)接，但不能完全顯示各電力元件間的連接情況。 電氣接線圖：顯示系統(tǒng)中各電力元件之間的電氣聯(lián)系，但不能反映發(fā)電廠和變電所的相對地理位置。共二十五頁 根據(jù)電能生產(chǎn)、輸送、消費(xiofi)的特殊性，對電力系統(tǒng)運行有如下三點要求。1. 保證可靠地持續(xù)供電 根據(jù)用戶(yngh)對用電可靠性的要求，將負(fù)荷分為三個等級： 第一級負(fù)荷 第二級負(fù)荷 第三級負(fù)荷 電力系統(tǒng)供電的可靠性，就是要保證一級負(fù)荷在任何情況下都不停電，二級負(fù)荷盡量不停電，三級負(fù)荷可以停電。二、對電力系統(tǒng)運行的基本要求共二十五頁2. 保證良好的電能(dinnng)質(zhì)量 良好的電能(dinnng)質(zhì)量有三個指標(biāo)

4、：電壓質(zhì)量、頻率質(zhì)量和波形質(zhì)量。 電壓偏移：一般不超過用電設(shè)備額定電壓的5%。 頻率偏移：一般不超過0.2 0.5Hz。 波形畸變率：指各次諧波有效值平方和的方根與基波有效值的百分比。共二十五頁3. 提高系統(tǒng)(xtng)運行的經(jīng)濟性 電力系統(tǒng)的經(jīng)濟指標(biāo)一般(ybn)是指火電廠的煤耗以及電廠的廠用電率和電力網(wǎng)的網(wǎng)損率等。 環(huán)境保護問題也將成為對電力系統(tǒng)運行的基本要求。 聯(lián)合電力系統(tǒng)是由若干單一系統(tǒng)互聯(lián)組成，它容易滿足對電力系統(tǒng)運行的基本要求，但同時又必須在技術(shù)上采取措施，以滿足電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的要求。共二十五頁 1. 電力系統(tǒng)(din l x tn)的電壓等級 電力系統(tǒng)電壓等級的確定主要從電力系統(tǒng)

5、輸送電能的經(jīng)濟(jngj)性，生產(chǎn)產(chǎn)品的系列性和經(jīng)濟性兩個方面考慮。說明：用電設(shè)備的容許電壓偏移一般為5%沿線路的電壓降落一般為10%在額定負(fù)荷下，變壓器內(nèi)部的電壓降落約為5%電力線路平均額定電壓，是指電力線路首末端所接電氣設(shè) 額定電壓的平均值，即 Uav=(UN+1.1UN) / 2 = 1.05UN 電力線路額定電壓 三、電力系統(tǒng)的電壓等級和負(fù)荷共二十五頁 表1-1 額定電壓及電力(dinl)線路的平均額定電壓（KV）用電設(shè)備及電力線路的額定電壓電力線路的平均額定電壓同步發(fā)電機的額定電壓 變壓器的額定電壓 一次繞組 二次繞組3610152035601101542203305003.156.

6、310.515.752137631151622303455253.156.310.515.75 3 3.15 6 6.3 10 10.5 15.75 203560110154220330500 3.15 3.3 6.3 6.6 10.5 112238.566121169242345525共二十五頁用電設(shè)備的額定電壓(diny)：與線路的額定電壓(diny)相同。 發(fā)電機的額定電壓：同步(tngb)發(fā)電機往往接在線路始端，因此， 其額定電壓比電力線路的額定電壓高5%。變壓器的額定電壓：一次側(cè)相當(dāng)于用電設(shè)備，其額定電壓 等于線路的額定電壓；二次側(cè)相當(dāng)于發(fā)電機，其額定電壓 較線路額定電壓高10%。注

7、意：當(dāng)一次側(cè)直接和發(fā)電機相連時，其額定電壓等于 發(fā)電機額定電壓； 當(dāng)變壓器漏抗較小，或二次側(cè)直接與用電設(shè)備相 連的廠用變壓器，其額定電壓可以只比線路電壓高5%。共二十五頁表1-2 電力線路的額定電壓與輸送(sh sn)功率和輸送(sh sn)距離的關(guān)系額定電壓(kV)輸送功率(kW)輸送距離(km)額定電壓(kV)輸送功率(kW)輸送距離(km)310010001360350030000301006100120041511010000500005015010200200062022010000050000100300352000100002050500、330、220KV一般用于大電力系統(tǒng)的主

8、干線；110KV用于中、小電力系統(tǒng)的主干線及大電力系統(tǒng)的二次網(wǎng)絡(luò)；35KV用于大城市或大工企業(yè)內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)，并廣泛用于農(nóng)村網(wǎng)絡(luò)；10KV是最常用的低一級配電電壓；6KV用于負(fù)荷中高壓(goy)電動機占很大比重的網(wǎng)絡(luò)；3KV僅限于工企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)。共二十五頁2.電力系統(tǒng)(din l x tn)的負(fù)荷電力系統(tǒng)的總負(fù)荷：指系統(tǒng)中各個用電設(shè)備消耗功率(gngl)的總和。 它們可分為動力負(fù)荷和照明負(fù)荷。綜合用電負(fù)荷：指工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運輸、市政生活等各方 面消耗的功率之和。供電負(fù)荷：指電力系統(tǒng)的綜合用電負(fù)荷加上電力網(wǎng)的功率損 耗，即發(fā)電廠供出的負(fù)荷。發(fā)電負(fù)荷：指發(fā)電負(fù)荷再加上發(fā)電廠廠用電，即發(fā)電機發(fā)出 的功

9、率。電力負(fù)荷曲線：指某一段時間內(nèi)負(fù)荷隨時間變化的規(guī)律的曲 線。共二十五頁有功功率(無功功率)日負(fù)荷曲線：表明系統(tǒng)(xtng)有功功率或無功功率負(fù)荷在一天24小時的變化規(guī)律。用途：制定各發(fā)電廠發(fā)電負(fù)荷計劃及系統(tǒng)調(diào)度運行的依據(jù)。注意：無功功率與有功功率最大負(fù)荷不一定同時出現(xiàn)。有功功率年最大負(fù)荷曲線：表示一年內(nèi)每月最大有功功率負(fù) 荷變化的曲線。用途：作為擴建發(fā)電機組，新建電廠以及安排(npi)全年發(fā)電設(shè)備 檢修計劃的依據(jù)。年持續(xù)負(fù)荷曲線：由一年中系統(tǒng)負(fù)荷按其數(shù)值大小及持續(xù)時 間順序由大到小排列面成的曲線。用途：可靠性估算和電網(wǎng)規(guī)劃與運行的能量損耗計算。共二十五頁 圖1-2 電力系統(tǒng)(din l x

10、tn)的日負(fù)荷曲線（a）有功功率負(fù)荷； （b）無功功率負(fù)荷10203040506070809010004812162024t(h)P%（a）24t(h)102030405060708090100048121620Q%（b）共二十五頁根據(jù)年持續(xù)負(fù)荷曲線，計算(j sun)系統(tǒng)負(fù)荷全年消耗電量W最大負(fù)荷(fh)小時數(shù) Tmax其中Pmax為最大負(fù)荷12t(月)246810年初（冬季）年中（夏季）年末（冬季）P0圖1-3 有功功率年最大曲線Pt(h)8760Tmaxt1t2t3P1P2P3abcdefgi圖1-4 年持續(xù)負(fù)荷曲線共二十五頁中性點經(jīng)低電抗、中低電阻(dinz)接地方式中性點有效(yux

11、io)接地方式中性點全接地方式中性點不接地方式中性點經(jīng)消弧線圈接地方式中性點經(jīng)高阻抗接地方式第二節(jié) 電力系統(tǒng)中性點的接地方式指星形連接的變壓器或發(fā)電機的中性點（需要斷路器遮斷單 相接地故障電流的）（單相接地電弧能夠 瞬間熄滅的）共二十五頁2.電力系統(tǒng)(din l x tn)中性點不同接地方式的優(yōu)缺點 大接地電流方式的電力系統(tǒng) 優(yōu)點：快速切除故障，安全性好；經(jīng)濟性好 缺點(qudin)：供電可靠性差(2)小接地電流方式的電力系統(tǒng) 優(yōu)點：供電可靠性高；安全性好 缺點：經(jīng)濟性差；易出現(xiàn)諧振電壓目前，在我國電力系統(tǒng)中，中性點接地方式： 330KV和500KV系統(tǒng)中性點全接地方式； 10KV和220KV

12、系統(tǒng)中性點有效接地方式； 60KV以下系統(tǒng)中性點小電流接地方式； 其中3560KV系統(tǒng)經(jīng)消弧線圈接地方式 310KV系統(tǒng)中性點不接地方式 一般認(rèn)為3 60KV系統(tǒng)，當(dāng)單相接地時電容電流超過10A，則中性點應(yīng)裝消弧線圈。共二十五頁二、消弧線圈的工作(gngzu)原理CBANCaCbCcNABC 圖1-5 中性點不接地系統(tǒng)的單相接地（a）電流分布； （b）電壓(diny)、電流相量關(guān)系共二十五頁 正常運行的電力系統(tǒng)為三相對稱系統(tǒng)，各相對地電壓相量值分別為 、 、 ，而N對地電位 。那么每相對地電容電流為 ，其中U為每相對地電壓， 為每相對地電容。 中性點不接地電力系統(tǒng)單相接地時，如圖1-5(a)所

13、示。此時，相對地電壓的變化及接地電流有以下情況： 當(dāng)A相單相接地時，中性點電壓為 ，則各相對地電壓變?yōu)楣捕屙?由 、 產(chǎn)生的對地電容電流為 、 ，分別超前其對地電壓900，而入地總的電容電流為 。以上電壓、電流的相量圖如圖1-5(b)所示。由此可見，由于A相接地，A相對地電壓為零，B、C兩相對地電壓的數(shù)值為 （U為相電壓值）升高為線電壓值。而三相線電壓并未變化。因此中性點不接地電力系統(tǒng)發(fā)生單相接地時，可以允許繼續(xù)運行2小時。那么單相接地電流的有效值為即單相接地電流值為正常(zhngchng)時一相電容電流值的3倍。共二十五頁 中性點不接地電力系統(tǒng)(din l x tn)發(fā)生單相接地時，有接

14、地電流Id從接地點流過，這是一個純電容電流，而非短路電流，其值不大。這個接地電流達(dá)到一定值時就要在接地點產(chǎn)生間歇性電弧，使系統(tǒng)產(chǎn)生過電壓，甚至?xí)龎碾姎庠O(shè)備。為了減少接地電流，使接地點的電弧易于熄滅，就需要在電力系統(tǒng)某些中性點處裝設(shè)消弧線圈L，以補償接地電容電流。如圖1-6所示。CBANCaCbCcLNC圖1-6 中性點經(jīng)消綿線圈接地(jid)時的單相接地(jid)（a）電流分布； （b）電壓、電流相量關(guān)系共二十五頁 全補償：當(dāng)IL=Id時，Ijd=0。產(chǎn)生(chnshng)諧振過電壓； 過補償：當(dāng)ILId時，Ijd為純電感性?？梢员苊饣驕p少諧振 過電壓的產(chǎn)生，系統(tǒng)運行常采用這種方式； 欠補償

15、：當(dāng)ILId時，Ijd為純電容性?？赡艹霈F(xiàn)諧振過電壓 現(xiàn)象。 當(dāng)系統(tǒng)A相單相接地時，則消弧線圈L上的中性點對地電壓， ，可將L視為純電感線圈，其電流滯后于電壓900，相量圖如圖1-6所示。 由圖可見 與 方向恰為反相，接地點總電流 ,其絕對值 。由于IL對Id的抵消作用使接地電流Ijd減少，以利于消弧，這就是消弧線圈的工作原理，稱為 IL 對Id 的補償作用。共二十五頁三、消弧線圈的應(yīng)用及自動跟蹤(gnzng)控制消弧線圈改變電抗(dinkng)的方式： （1）無勵磁式 （2）有載可調(diào)式消弧線圈自動跟蹤補償控制的核心技術(shù)，是快速、準(zhǔn)確、安 全、在線地測量補償系統(tǒng)的電容電流問題。共二十五頁內(nèi)容摘要第一章 電力系統(tǒng)概述和基本概念。電力系統(tǒng)：是指由生產(chǎn)、輸送、分配電能的設(shè)備，使用電。能的設(shè)備以及測量、繼電保護、控制裝置乃至能量管理系統(tǒng)所。電氣接線圖：顯示系統(tǒng)中各電力元件之間的電氣聯(lián)