武漢大學(xué) 電氣工程基礎(chǔ)課件(下)

第一節(jié)電力系統(tǒng)有功功率與頻率的調(diào)整第二節(jié)電力系統(tǒng)無功功率與電壓的調(diào)整第三節(jié)電力網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性第四節(jié)電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性第九章現(xiàn)代電力系統(tǒng)的運(yùn)行第一節(jié)電力系統(tǒng)有功功率與頻率的調(diào)整一、電力系統(tǒng)的有功功率平衡二、電力系統(tǒng)有功功率的分配三、電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整有功功率的平衡：2、有功功率電源和備用容量總裝機(jī)容量： 所有發(fā)電機(jī)的額定容量之和有功電源容量：系統(tǒng)中可投入發(fā)電設(shè)備的總?cè)萘恐蛡溆萌萘浚?系統(tǒng)的電源容量大于發(fā)電負(fù)荷的部分為保證供電可靠性和電能質(zhì)量、以及有功功率的經(jīng)濟(jì)分配，發(fā)電廠必須有足夠的備用容量。一般要求備用容量達(dá)最大發(fā)電負(fù)荷的15%~30%1．有功功率負(fù)荷：負(fù)荷變動(dòng)幅度小，周期又很短(如P1)，這種負(fù)荷的變動(dòng)具有很大的偶然性；負(fù)荷變動(dòng)幅度較大，周期也較長(zhǎng)（如P2）工業(yè)中大電機(jī)、電爐、延壓機(jī)、電氣機(jī)車等用戶的開停，它們具有一定的沖擊性；負(fù)荷變動(dòng)幅度最大，周期也最長(zhǎng)，且變化較緩慢（如P3）人們生產(chǎn)、生活及氣象條件的變化等引起的，這種負(fù)荷變化基本上可以預(yù)計(jì)。一、電力系統(tǒng)的有功功率平衡二、電力系統(tǒng)有功功率的分配1、有功電源的最優(yōu)組合

指系統(tǒng)中發(fā)電設(shè)備或發(fā)電廠的合理組合，包括機(jī)組的最優(yōu)組合順序，機(jī)組的最優(yōu)組合數(shù)量和機(jī)組的最優(yōu)開停時(shí)間。2、有功負(fù)荷在運(yùn)行機(jī)組間的最優(yōu)分配

指系統(tǒng)的有功負(fù)荷在各運(yùn)行的發(fā)電機(jī)組或發(fā)電廠間的合理分配。3、分配原則：

充分合理利用水利資源，盡量避免棄水；最大限度地降低火電廠煤耗，并充分發(fā)揮高效機(jī)組的作用；降低火力發(fā)電的成本，執(zhí)行國(guó)家的有關(guān)燃料政策，減少燒油，增加燃用劣質(zhì)煤、當(dāng)?shù)孛?。三、電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整1、頻率調(diào)整的必要性頻率是衡量電能質(zhì)量的指標(biāo)之一，頻率質(zhì)量下降的危害：異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與輸出功率；各種電氣設(shè)備均按額定頻率設(shè)計(jì)；頻率降低，無功損耗增加，無功平衡和電壓調(diào)整變得困難。2、電力系統(tǒng)的頻率特性電源有功功率的靜態(tài)頻率特性

電源有功功率靜態(tài)頻率特性：發(fā)電機(jī)組的原動(dòng)機(jī)機(jī)械功率與角速度或頻率的關(guān)系

無調(diào)速系統(tǒng)時(shí)：Pm=C1ω－C2ω2=C1f－C2f2

有調(diào)速系統(tǒng)時(shí)：原動(dòng)機(jī)的靜態(tài)頻特性成為一族曲線。此時(shí)發(fā)電機(jī)輸出功率與頻率關(guān)系的曲線近似地用直線表示，稱為發(fā)電機(jī)組的功率一頻率靜態(tài)特性。電力系統(tǒng)負(fù)荷的靜態(tài)頻率特性負(fù)荷模型中，負(fù)荷與頻率的關(guān)系可用多項(xiàng)式表示：3、電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整頻率的一次調(diào)整調(diào)節(jié)過程 △PLD=KL△f

△PG=-KG△f

△PLD0+KL△f=-KG△f

△PLD0=-(KG+KL)△f=-KS△f

定義KS=KG+KL為系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率

KS=KG+KL=-△PLD0/△f系統(tǒng)中有n臺(tái)機(jī)組，只有m臺(tái)機(jī)組參與一次調(diào)整單位調(diào)節(jié)功率為：

頻率的二次調(diào)整選定系統(tǒng)中的一個(gè)或幾個(gè)電廠擔(dān)負(fù)二次調(diào)頻任務(wù)，擔(dān)負(fù)二次調(diào)頻任務(wù)的電廠稱為調(diào)頻廠。調(diào)頻廠的條件：①具有足夠的容量；②具有較快的調(diào)整速度；③調(diào)整范圍內(nèi)的經(jīng)濟(jì)性要好?；痣姀S受鍋爐技術(shù)最小負(fù)荷的限制，可調(diào)容量?jī)H為其額定容量的30%~75%水電廠的調(diào)整容量大于火電廠，水電廠的調(diào)整速度較快，且適宜承擔(dān)急劇變動(dòng)的負(fù)荷。一般應(yīng)選擇系統(tǒng)中容量較大的水電廠作為調(diào)頻廠。若水電廠調(diào)節(jié)容量不足或無水電廠時(shí)，可選中溫中壓火電廠作為調(diào)頻廠。第二節(jié)電力系統(tǒng)無功功率與電壓的調(diào)整一、電力系統(tǒng)的無功功率平衡二、中樞點(diǎn)的電壓管理三、電力系統(tǒng)的調(diào)壓措施無功功率與電壓的關(guān)系一、電力系統(tǒng)的無功平衡1.無功電源：包括發(fā)電機(jī)、同步調(diào)相機(jī)、靜電電容器及靜止補(bǔ)償器等。發(fā)電機(jī)：額定狀態(tài)下發(fā)出的無功功率：

QGN=SGNsinφN=PGNtgφN

非額定功率因素有功與無功的關(guān)系：

OA代表發(fā)電機(jī)額定電壓；AC代表在發(fā)電機(jī)電抗Xd上引起的電壓降，正比于定子額定電流，所以亦正比于發(fā)電機(jī)的額定視在功率SGN；AC在縱坐標(biāo)和橫坐標(biāo)上的投影分別正比于發(fā)電機(jī)的額定有功功率PGN和額定無功功率QGN

。C點(diǎn)表示發(fā)電機(jī)的額定運(yùn)行點(diǎn)；OC發(fā)電機(jī)電勢(shì)，它正比于發(fā)電機(jī)的額定激磁電流。發(fā)電機(jī)變功率因數(shù)運(yùn)行的限制：轉(zhuǎn)子電流不能超過額定值—BC定子電流不能超過額定值—ECD汽輪機(jī)出力的限制—HC故實(shí)際運(yùn)行軌跡：HCB分析：當(dāng)運(yùn)行于HC，發(fā)電機(jī)發(fā)出的無功功率低于額定運(yùn)行情況下的無功輸出。運(yùn)行于BC段時(shí)，在降低功率因數(shù)、減少有功輸出的情況下，可多發(fā)無功功率。只有在額定電壓、額定電流和額定功率因數(shù)(即C點(diǎn))下運(yùn)行時(shí)，發(fā)電機(jī)的視在功率才能達(dá)到額定值，其容量也利用得最充分。發(fā)電機(jī)無功輸出與電壓的關(guān)系：同步調(diào)相機(jī)：

相當(dāng)于空載運(yùn)行的同步電動(dòng)機(jī)，在過勵(lì)磁運(yùn)行時(shí)，同步調(diào)相機(jī)向系統(tǒng)輸送無功功率，欠勵(lì)磁運(yùn)行時(shí)，它從系統(tǒng)吸收無功功率，無功功率與電壓靜特性與發(fā)電機(jī)相似。調(diào)相機(jī)與電容器的比較：調(diào)相機(jī)：能平滑調(diào)節(jié)，具有正的調(diào)節(jié)效應(yīng)，維護(hù)復(fù)雜，響應(yīng)慢，損耗大電容器：成組地投入切除,具有負(fù)的調(diào)節(jié)效應(yīng)，維護(hù)簡(jiǎn)單，響應(yīng)快，損耗小電容器：

無功功率與電壓靜特性關(guān)系：靜止無功補(bǔ)償器：

由晶閘管控制的可調(diào)電抗器與電容器并聯(lián)組成，既可發(fā)出無功功率，又可吸收無功功率，且調(diào)節(jié)平滑，安全，經(jīng)濟(jì)，維護(hù)方便。無功負(fù)荷：電力系統(tǒng)的無功負(fù)荷與電壓的靜態(tài)特性主要由異步電動(dòng)機(jī)決定。 異步電動(dòng)機(jī)的無功消耗：

Qm—異步電動(dòng)機(jī)的激磁功率，它與施加于異步電動(dòng)機(jī)的電壓平方成正比。Qσ—異步電動(dòng)機(jī)漏抗Xσ中的無功損耗，它與負(fù)荷電流平方成正比。2.無功負(fù)荷和無功損耗無功損耗：

網(wǎng)絡(luò)中的無功損耗包括變壓器和輸電線路的損耗。變壓器的無功功率損耗在系統(tǒng)的無功需求中占有相當(dāng)?shù)谋戎兀?/p>

△Q0—變壓器空載無功損耗，它與所施的電壓平方成正比；△QT—變壓器繞組漏抗中的無功損耗，與通過變壓器的電流平方成正比。輸電線路無功損耗：

QL＝△QX＋△QB

當(dāng)線路傳輸功率較大，電抗中消耗的無功功率大于電容中發(fā)出的無功功率時(shí)，線路等值為消耗無功；當(dāng)傳輸功率較小、線路運(yùn)行電壓水平較高，電容中產(chǎn)生的無功功率大于電抗中消耗的無功功率時(shí)，線路等值為無功電源。

無功平衡

在電力系統(tǒng)運(yùn)行的任何時(shí)刻，電源發(fā)出的無功功率總是等于同時(shí)刻系統(tǒng)負(fù)荷和網(wǎng)絡(luò)的無功損耗之和：

QGC(t)＝QLD(t)＋△Q∑(t)

3.無功功率的平衡與運(yùn)行電壓水平

無功功率與運(yùn)行電壓水平

為保證系統(tǒng)電壓質(zhì)量，在進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)和運(yùn)行時(shí)，需制訂無功功率的供需平衡關(guān)系，并保證系統(tǒng)有一定的備用容量。無功備用容量一般為無功負(fù)荷的7%~8%

無功功率的就地平衡

無功電源不足時(shí)，應(yīng)增設(shè)無功補(bǔ)償裝置。無功補(bǔ)償裝置應(yīng)盡可能裝在負(fù)荷中心，以做到無功功率的就地平衡，減少無功功率在網(wǎng)絡(luò)中傳輸而引起的網(wǎng)絡(luò)功率損耗和電壓損耗二、中樞點(diǎn)的電壓管理中樞點(diǎn)指反映系統(tǒng)電壓水平的主要發(fā)電廠或樞紐變電站的母線，系統(tǒng)中大部分負(fù)荷由這些節(jié)點(diǎn)供電。根據(jù)負(fù)荷對(duì)電壓的要求及電壓損耗的實(shí)際情況，確定中樞點(diǎn)的電壓允許調(diào)整范圍（負(fù)荷點(diǎn)電壓UA和UB的允許變化范圍均為(0.95~1.05)UN

）。滿足負(fù)荷節(jié)點(diǎn)A的調(diào)壓要求：

0～8時(shí)：U(A)=UA+△UA=(0.95~1.05)UN+0.04UN=(0.99~1.09)UN8～24時(shí)：U(A)=UA+△UA=(0.95~1.05)UN+0.1UN=(1.05~1.15)UN

滿足負(fù)荷節(jié)點(diǎn)B的調(diào)壓要求

0～16時(shí)： U(B)=UB+△UB=(0.96~1.06)UN16～24時(shí)： U(B)=UB+△UB=(0.98~1.08)UN綜合考慮，中樞點(diǎn)O的調(diào)壓要求：

0～8時(shí)： UO=

(0.99～1.06)UN8～16時(shí)： UO=

(1.05～1.06)UN16～24時(shí)： UO=

(1.05～1.08)UN

調(diào)壓方式逆調(diào)壓：大負(fù)荷時(shí)，電壓損耗大，將中樞點(diǎn)的電壓適當(dāng)升高些(比線路額定電壓高5%)，小負(fù)荷時(shí)將中樞點(diǎn)電壓適當(dāng)降低(取線路的額定電壓)。適合于供電線路較長(zhǎng)，負(fù)荷變動(dòng)較大的中樞點(diǎn)。順調(diào)壓：在大負(fù)荷時(shí)允許中樞點(diǎn)電壓不低于線路額定電壓的102.5%，小負(fù)荷時(shí)不高于線路額定電壓107.5%。

適合于供電線路不長(zhǎng)，負(fù)荷變動(dòng)不大的中樞點(diǎn)。常調(diào)壓：即在任何負(fù)荷下都保持中樞點(diǎn)電壓為線路額定電壓的102%~105%三、電力系統(tǒng)的調(diào)壓措施調(diào)壓的原理發(fā)電機(jī)通過升壓變壓器、線路和降壓變壓器向用戶供電，要求調(diào)整負(fù)荷節(jié)點(diǎn)b的電壓Ub。略去線路的電容充電功率和變壓器的激磁功率，忽略串聯(lián)支路的功率損耗，變壓器的參數(shù)均已歸算到高壓側(cè)。

b點(diǎn)的電壓：調(diào)壓的措施改變發(fā)電機(jī)端電壓UG改變變壓器變比K增設(shè)無功補(bǔ)償裝置改變輸電線路的參數(shù)調(diào)壓措施1：發(fā)電機(jī)調(diào)壓在負(fù)荷增大時(shí)，損耗增加，用戶端電壓降低，這時(shí)增加發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流，提高發(fā)電機(jī)的端電壓；在負(fù)荷減小時(shí)，損耗減少，用戶端電壓升高，這時(shí)減少發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流，降低發(fā)電機(jī)的端電壓。發(fā)電機(jī)運(yùn)行電壓的變化范圍在發(fā)電機(jī)額定電壓的+5%以內(nèi)。調(diào)壓措施2：改變變壓器變比調(diào)壓歸算到高壓側(cè)的變壓器電壓損耗：若低壓側(cè)要求的電壓為U2，則：式中，變壓器變比KT=U1t

/U2N確定分接頭電壓：

按兩種極端情況(變壓器通過最大負(fù)荷和最小負(fù)荷的情況)下的調(diào)壓要求計(jì)算。通過Smax時(shí)要求的分接頭電壓：

U1tmax=(U1max－△Umax)U2N/U2max通過Smin時(shí)要求的分接頭電壓：

U1tmin=(U1min－△Umin)U2N/U2min考慮到在最大和最小負(fù)荷時(shí)變壓器要用同一分接頭，故取U1max和U1tmin的算術(shù)平均值：

再根據(jù)U1tav值選擇一個(gè)與它最接近的變壓器標(biāo)準(zhǔn)分接頭電壓校驗(yàn)所選的分接頭在最大負(fù)荷和最小負(fù)荷時(shí)變壓器低壓母線上的實(shí)際電壓是否符合調(diào)壓要求。U1P＋jQU2RT＋jXT例9-1：

其降壓變電所有一臺(tái)變比KT=(110+2×2.5%)/11的變壓器，歸算到高壓側(cè)的變壓器阻抗為ZT=(2.44+j40)Ω，最大負(fù)荷時(shí)進(jìn)入變壓器的功率為Smax=(28+j14)MVA，最小負(fù)荷時(shí)為Smin=(10+j6)MVA。最大負(fù)荷時(shí)，高壓側(cè)母線電壓為113kV，最小負(fù)荷時(shí)為115kV，低壓側(cè)母線電壓允許變化范圍為10~11kV，試選擇變壓器分接頭。解：1.最大負(fù)荷及最小負(fù)荷時(shí)變壓器的電壓損耗為：2.按最大和最小負(fù)荷情況選變壓器的分接頭電壓：5.按所選分接頭校驗(yàn)低壓母線的實(shí)際電壓：未超出允許電壓范圍10~11kV，所選分接頭能滿足調(diào)壓要求。升壓變壓器的分接頭選擇：與上述降壓變壓器的選擇方法基本相同。但在通常的運(yùn)行方式下，升壓變壓器的功率方向與降壓變壓器相反，是從低壓側(cè)流各高壓側(cè)的。故電壓損耗項(xiàng)△UT前的符號(hào)應(yīng)相反。3.取平均值：

U1tav＝(U1tmax＋U1tmin)/2

＝(118.2＋112.7)/2＝115.45kV4.選擇最接近的分接頭電壓115.5kV，即110+5%分接頭。通過在負(fù)荷側(cè)安裝同步調(diào)相機(jī)、并聯(lián)電容器或靜止補(bǔ)償器，以減少通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臒o功功率，降低網(wǎng)絡(luò)的電壓損耗。調(diào)壓措施3:利用無功功率補(bǔ)償調(diào)壓在未裝補(bǔ)償裝置時(shí)，電力網(wǎng)首端電壓：在負(fù)荷側(cè)裝設(shè)容量為QC的無功補(bǔ)償裝置后，電力網(wǎng)的首端電壓：若首端電壓U1保持不變，則：補(bǔ)償容量為：簡(jiǎn)化：如變壓器變比為KT，則：式中，U2C—變壓器低壓側(cè)實(shí)際要求的電壓值。1.電力電容器容量的選擇在最小負(fù)荷時(shí)將電容器全部切除在最大負(fù)荷時(shí)全部投入運(yùn)行方式同時(shí)配合變壓器變比的選擇按在最小負(fù)荷時(shí)不補(bǔ)償(即電容器不投入)來確定變壓器分接頭式中，U'2min、U2min—最小負(fù)荷時(shí)變壓器低壓母線歸算到高壓側(cè)的電壓和低壓母線要求的電壓值。按最大負(fù)荷時(shí)的調(diào)壓要求計(jì)算無功補(bǔ)償容量式中，U'2max、U2Cmax—最大負(fù)荷時(shí)變壓器低壓母線歸算到高壓側(cè)的電壓值和低壓母線要求的電壓值。2.同步調(diào)相機(jī)容量的選擇考慮在最大負(fù)荷時(shí)同步調(diào)相機(jī)滿發(fā)無功：在最小負(fù)荷時(shí)同步調(diào)相機(jī)吸收無功功率，考慮到同步調(diào)相機(jī)通常設(shè)計(jì)在只能吸收(0.5~0.6)QCN的無功功率兩式相除可解出變比KT，選擇與KT值最接近的變壓器高壓繞組分接頭電壓，即確定了變壓器實(shí)際變比。再將實(shí)際變比代入以上兩式中任一式即可求出為滿足調(diào)壓要求所需的調(diào)相機(jī)容量QCN。例9-2：電力網(wǎng)如圖9-16所示，歸算到高壓側(cè)的線路和變壓器阻抗為Z=(6+j120)Ω。供電點(diǎn)提供的最大負(fù)荷Smax=(20+j15)MVA，最小負(fù)荷Smax=(10+j8)MVA，降壓變低壓側(cè)母線電壓要求保持為10.5kV。若U1保持為110kV不變，試配合變壓器分接頭選擇，確定用電容器無功補(bǔ)償容量。解：1.計(jì)算未補(bǔ)償時(shí)最大及最小負(fù)荷時(shí)變電所低壓母線歸算到高壓側(cè)的電壓2.最小負(fù)荷時(shí)，將電容器全部切除，選擇分接頭電壓3.選最接近的分接頭104.5kV，即110－5%的分接頭，則4.按最大負(fù)荷時(shí)的調(diào)壓要求，確定電容器的容量取補(bǔ)償容量為6Mvar。5.驗(yàn)算低壓母線實(shí)際電壓值基本滿足調(diào)壓要求。調(diào)壓措施4：改變輸電線路參數(shù)調(diào)壓對(duì)于10kV及以下電壓等級(jí)的電力網(wǎng)中電阻比較大的線路，考慮增大導(dǎo)線截面以減小線路電阻；對(duì)于35kV及以上電壓等級(jí)的電力線路，X>>R，可以考慮采用串聯(lián)電容補(bǔ)償?shù)姆椒p小線路電抗。在未裝設(shè)串聯(lián)電容時(shí)，線路的電壓損耗為：裝設(shè)串聯(lián)電容C(其容抗為XC)后，線路的電壓損耗為：P1＋jQ1U1-jXCjX電壓提高的數(shù)值應(yīng)是補(bǔ)償前后的電壓損耗之差：故

串聯(lián)電容補(bǔ)償?shù)恼{(diào)壓效果與負(fù)荷的無功功率Q1成正比，從而與負(fù)荷的功率因數(shù)有關(guān)。因此，串聯(lián)電容補(bǔ)償一般適用負(fù)荷波動(dòng)大且功率因數(shù)低的配電線路。電壓調(diào)整小結(jié)發(fā)電機(jī)調(diào)壓：主要適用于地方性供電網(wǎng)，對(duì)于區(qū)域性電力網(wǎng)僅作為輔助調(diào)壓措施。在系統(tǒng)無功功率充裕時(shí)，首先應(yīng)考慮采用改變變壓器變比調(diào)壓：對(duì)于無載調(diào)壓變壓器，一般只適用于季節(jié)性負(fù)荷變化的情況。當(dāng)系統(tǒng)無功電源不足時(shí)，必須增設(shè)無功補(bǔ)償容量調(diào)壓：無功功率的就地補(bǔ)償雖需增加投資，但這樣不僅能提高運(yùn)行電壓水平，還能通過減少無功功率在網(wǎng)絡(luò)中的傳輸而降低網(wǎng)絡(luò)的有功功率損耗。串聯(lián)電容補(bǔ)償：可用于配電網(wǎng)的調(diào)壓。 近年來，串聯(lián)電容補(bǔ)償用于超高壓輸電線帶來的對(duì)潮流控制、系統(tǒng)穩(wěn)定性的提高等方面的綜合效益已日益引起人們的關(guān)注。第三節(jié)電力網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性一、電力網(wǎng)的電能損耗二、降低電能損耗的技術(shù)措施由于電力系統(tǒng)所需的能源占整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的總能源消耗的比例舉足輕重，因此，提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性將帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益。電力系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性主要反映在總的燃料消耗(或發(fā)電成本)和網(wǎng)絡(luò)的電能損耗上。一、電力網(wǎng)的電能損耗電能損耗由兩部分組成：導(dǎo)線和變壓器繞組電阻上的有功損耗——與通過元件的電流或功率有關(guān)，稱為可變損耗；輸電線和變壓器中并聯(lián)電導(dǎo)中的有功損耗，如輸電線的電暈損耗，變壓器的鐵芯損耗等——同施加于元件的電壓有關(guān)，而與通過元件的功率幾乎無關(guān)，稱為固定損耗。輸電線：電暈損耗可以不計(jì)。對(duì)于給定的運(yùn)行時(shí)間T，考慮到負(fù)荷隨時(shí)間變化，輸電線的電能損耗為：變壓器的電能損耗為：式中，△P0為變壓器的空載有功損耗，對(duì)應(yīng)于固定損耗。各量單位：功率—kV·A，電壓—kV，電流—A，電阻—Ω，時(shí)間—h。

由于負(fù)荷功率是隨時(shí)間變化的，所以式中可變損耗可變損耗的計(jì)算困難。工程計(jì)算中常用的簡(jiǎn)化近似算法，即最大負(fù)荷損耗時(shí)間法。最大負(fù)荷損耗時(shí)間τ：如果網(wǎng)絡(luò)輸送的功率始終保持為最大負(fù)荷功率Smax，經(jīng)τ小時(shí)后，網(wǎng)絡(luò)中損耗的電能恰等于網(wǎng)絡(luò)按實(shí)際負(fù)荷曲線運(yùn)行時(shí)全年實(shí)際消耗的電能，則稱τ為最大負(fù)荷損耗時(shí)間。若認(rèn)為運(yùn)行電壓接近于維持恒定，則：由此可見，最大負(fù)荷損耗時(shí)間τ與用視在功率S表示的負(fù)荷曲線有關(guān)。視在功率可以根據(jù)相應(yīng)的有功功率和功率因數(shù)決定，而有功功率負(fù)荷持續(xù)曲線的形狀，在某種程度上可由最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)Tmax反映出來。

輸電線全年的電能損耗：

變壓器全年的電能損耗：

n臺(tái)相同容量變壓器并聯(lián)運(yùn)行時(shí)：例9-3

：有一額定電壓為110kV，長(zhǎng)度為100km的雙回輸電線路向變電所供電，線路單位長(zhǎng)度參數(shù)為Z0=(0.17+j0.409)Ω/km,b0=2.79×10-6S/km，兩臺(tái)變壓器每臺(tái)的額定容量為31.5MV·A，變比為110/11，△P0+j△Q0=(0.03+j0.22)MV·A，△Pk=190kW，Uk(%)=10.5，最大負(fù)荷為(40+j30)MV·A，Tmax=4500h。試計(jì)算電力網(wǎng)全年的電能損耗。110kV100kmTSLD二、降低電能損耗的技術(shù)措施1．提高電力網(wǎng)負(fù)荷的功率因數(shù)(1)合理選擇異步電動(dòng)機(jī)的容量及運(yùn)行方式(2)實(shí)行無功功率就地補(bǔ)償

2．合理組織電力網(wǎng)的運(yùn)行方式(1)適當(dāng)提高電力網(wǎng)的運(yùn)行電壓水平(2)合理組織并聯(lián)變壓器的運(yùn)行

第四節(jié)電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性一、電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的概念二、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程三、發(fā)電機(jī)的功率特性四、電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定特性五、電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定特性一、電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的概念電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，就是指在受到外界干擾的情況下發(fā)電機(jī)組間維持同步運(yùn)行的能力。研究電力系統(tǒng)穩(wěn)定性問題歸結(jié)為研究當(dāng)系統(tǒng)受到擾動(dòng)后的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，從而判斷系統(tǒng)是否可能失去穩(wěn)定及研究提高系統(tǒng)穩(wěn)定性的措施。電力系統(tǒng)穩(wěn)定性問題，是一個(gè)機(jī)械運(yùn)動(dòng)過程和電磁暫態(tài)過程交織在一起的復(fù)雜問題，屬于電力系統(tǒng)機(jī)電暫態(tài)過程的范疇。根據(jù)擾動(dòng)量的大小，可將電力系統(tǒng)穩(wěn)定性分為靜態(tài)穩(wěn)定性和暫態(tài)穩(wěn)定性兩大類型：電力系統(tǒng)在運(yùn)行中時(shí)刻受到小的擾動(dòng)，例如負(fù)荷的隨機(jī)變化、汽輪機(jī)蒸汽壓力的波動(dòng)、發(fā)電機(jī)端電壓發(fā)生小的偏移等等。在小擾動(dòng)作用下，系統(tǒng)將會(huì)偏離運(yùn)行平衡點(diǎn)，如果這種偏離很小，小擾動(dòng)消失后，系統(tǒng)又重新恢復(fù)平衡，則稱系統(tǒng)是靜態(tài)穩(wěn)定的。如果偏離不斷擴(kuò)大，不能重新恢復(fù)原來的平衡狀態(tài)，則系統(tǒng)不能保持靜態(tài)穩(wěn)定。電力系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)還會(huì)受到大的擾動(dòng)，例如，電氣元件的投入或切除、輸電線路發(fā)生短路故障等等。在大擾動(dòng)作用下，如果系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的偏離是有限的，且在大擾動(dòng)結(jié)束后又達(dá)到了新的平衡，則稱系統(tǒng)是暫態(tài)穩(wěn)定的。如果偏離不斷擴(kuò)大，不能重新恢復(fù)平衡，則稱系統(tǒng)失去了暫態(tài)穩(wěn)定。二、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的核心問題是研究同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)受干擾的響應(yīng)。根據(jù)力學(xué)定律，一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為J的轉(zhuǎn)體，如果以角加速度a旋轉(zhuǎn)，作用于該轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)矩總和為ΣM，則應(yīng)滿足下列關(guān)系：取一參考軸，如此參考軸在空間不動(dòng)，則轉(zhuǎn)子軸線與此參考軸之間的夾角就是轉(zhuǎn)子的絕對(duì)角位移θ；如取在空間以同步速度旋轉(zhuǎn)的軸為參考軸，則轉(zhuǎn)子軸線與此參考軸之間的夾角就是轉(zhuǎn)子相對(duì)同步旋轉(zhuǎn)軸的相對(duì)角位移，記作δ0=wiqjqidNdjdijd同步旋轉(zhuǎn)軸iwjwNwo

圖9-19同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的角位移固定參考軸以電角度表示的同步發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程式：圖9-20簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)及其等值電路P+jQT1LT2GU&P+jQU&qE&dX1TX/2LX2TX三、發(fā)電機(jī)的功率特性簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)如圖9-20所示，發(fā)電機(jī)通過升壓變壓器、輸電線路、降壓變壓器與受端系統(tǒng)的母線相連接。這種簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)稱為“單機(jī)-無限大”系統(tǒng)。當(dāng)不計(jì)各元件的電阻及對(duì)地導(dǎo)納支路時(shí)，系統(tǒng)的總電抗為XdΣ，則有：當(dāng)發(fā)電機(jī)的電勢(shì)Eq和受端電壓U均為恒定時(shí)，傳輸功率PEq是角度δ的正弦函數(shù)。因?yàn)閭鬏敼β实拇笮∨c相位角δ密切相關(guān)。因此，又稱δ為“功角”或“功率角”。傳輸功率與功角的關(guān)系PEq=f(δ)，稱為“功角特性”或“功率特性”。隱極機(jī)的功角特性如圖9-22所示。1、隱極機(jī)的功率特性隱極發(fā)電機(jī)的縱軸與橫軸的同步電抗相等，即Xd=Xq。此時(shí)“單機(jī)-無限大”系統(tǒng)的相量圖如圖9-21所示。分析此相量圖得：2、凸極機(jī)的功率特性

如發(fā)電機(jī)為凸極機(jī)，則其縱軸和橫軸同步電抗不相等，即Xd≠Xq，令XqΣ=Xq+XTL，凸極機(jī)的系統(tǒng)相量圖如圖9-23所示，分析此相量圖可得：式中，Ud=Usinδ；Uq=Ucosδ；

Id=Isin(δ+φ)；Iq=Icos(δ+φ)凸極機(jī)縱橫軸磁阻不對(duì)稱，功角特性多了一項(xiàng)與發(fā)電機(jī)電勢(shì)Eq(即與勵(lì)磁)無關(guān)的二次諧波項(xiàng)，稱為磁阻功率，磁阻功率的出現(xiàn)，使功率與功角δ成非正弦關(guān)系，圖9-24給出了凸極機(jī)的功角特性。

由于Eq不易直接求出。為此，工程計(jì)算上引入了一個(gè)虛構(gòu)電勢(shì)。在q軸方向上，從圖9-23可見，它可直接根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行情況按下式計(jì)算：在計(jì)算凸極機(jī)的功率特性時(shí)，首先根據(jù)給定的受端系統(tǒng)電壓U0和功率P0和Q0，按上式計(jì)算EQ、δ0。同時(shí)，由圖9-23可知：又從上兩式中消去Id，經(jīng)整理后，可得Eq和EQ間的關(guān)系，即:3、自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器對(duì)功率特性的影響為維持系統(tǒng)電壓，一般發(fā)電機(jī)都裝有自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器。當(dāng)發(fā)電機(jī)輸出功率增加、端電壓下降時(shí)，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器動(dòng)作以增大勵(lì)磁電流，使發(fā)電機(jī)電勢(shì)Eq增大，直到端電壓恢復(fù)或接近恢復(fù)到整定值UG0為止。這時(shí)，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器將使Eq隨功角δ增大而增大。用不同的Eq值，作出一組正弦功率特性曲線族，其幅值與Eq成正比，如圖9-25所示。一般的比例式勵(lì)磁調(diào)節(jié)器并不能完全保持發(fā)電機(jī)端電壓不變。在近似計(jì)算中，可以認(rèn)為它能保持發(fā)電機(jī)q軸暫態(tài)電勢(shì)E'q不變?？梢缘贸觯?/p>

對(duì)圖9-20所示簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)，如發(fā)電機(jī)為隱極機(jī)，無勵(lì)磁調(diào)節(jié)，其功率特性曲線如圖9-26所示。四、電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性1、簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定實(shí)用判據(jù)判斷簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)具有靜態(tài)穩(wěn)定性的實(shí)用判據(jù)：2、功率極限與靜態(tài)穩(wěn)定儲(chǔ)備系數(shù)發(fā)電機(jī)功率特性曲線的最大值稱為功率極限。功率極限可通過對(duì)發(fā)電機(jī)功率特性求極值，即令dP/dδ=0求得。對(duì)無勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的隱極發(fā)電機(jī)，規(guī)律極限為：對(duì)有自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的凸極發(fā)電機(jī)，其功率極限為：

從電力系統(tǒng)運(yùn)行可靠性要求出發(fā)，不允許電力系統(tǒng)運(yùn)行在功率極限附近，否則，運(yùn)行情況稍有變動(dòng)，系統(tǒng)便會(huì)失去穩(wěn)定。為此，一般要求電力系統(tǒng)有相當(dāng)?shù)姆€(wěn)定裕度。穩(wěn)定裕度的大小，通常用穩(wěn)定儲(chǔ)備系數(shù)表示，以百分值表示的靜態(tài)穩(wěn)定儲(chǔ)備系數(shù)為：為了保證電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，在正常運(yùn)行時(shí)，要求KP≥15%~20%，事故后運(yùn)行方式下，要求KP≥10%。例9-4

：簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)如圖9-27所示，發(fā)電機(jī)經(jīng)升壓變壓器和雙回輸電線路向無限大功率系統(tǒng)送電。輸送功率和電壓的標(biāo)幺值為Po=1.0，Qo=0.2，Uo=1.0，試計(jì)算下列情況下發(fā)電機(jī)的功率特性、功率極限及靜態(tài)穩(wěn)定儲(chǔ)備系數(shù)。發(fā)電機(jī)無勵(lì)磁調(diào)節(jié)器，維持Eq=C；

發(fā)電機(jī)裝有比例式勵(lì)磁調(diào)節(jié)器，能維持E'q=C；發(fā)電機(jī)裝有比例式勵(lì)磁調(diào)節(jié)器，且近似認(rèn)為能維持E'=C。3、提高電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定的措施從靜態(tài)穩(wěn)定的分析可以看出，提高電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性，應(yīng)著力于提高電力系統(tǒng)的功率極限。從電力系統(tǒng)功率極限的簡(jiǎn)單表達(dá)式：可以看出，提高電力系統(tǒng)的功率極限應(yīng)從提高發(fā)電機(jī)的電勢(shì)E，減小系統(tǒng)電抗X、提高和穩(wěn)定系統(tǒng)電壓U等方面著手。提高發(fā)電機(jī)電勢(shì)E減少系統(tǒng)的總電抗X提高和穩(wěn)定系統(tǒng)電壓五、電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性，是指系統(tǒng)在受到大擾動(dòng)的情況下，系統(tǒng)中各發(fā)電機(jī)組能否繼續(xù)保持同步運(yùn)行的問題。精確地確定所有電磁參數(shù)和機(jī)械運(yùn)動(dòng)參數(shù)在暫態(tài)過程中的變化是困難的，通常在暫態(tài)穩(wěn)定計(jì)算中采用一些近似簡(jiǎn)化條件：忽略發(fā)電機(jī)定子電流的非周期分量和與它相對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)子電流的周期分量，這就意味著發(fā)電機(jī)定、轉(zhuǎn)子繞組的電流、系統(tǒng)的電壓及發(fā)電機(jī)的電磁功率在大擾動(dòng)的瞬間均可以突變。在發(fā)生不對(duì)稱故障時(shí)，不計(jì)零序和負(fù)序電流對(duì)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)的影響，從而在發(fā)生不對(duì)稱故障時(shí)可以應(yīng)用正序等效定則和復(fù)合序網(wǎng)。故障時(shí)確定正序分量的等值電路與正常運(yùn)行時(shí)的等值電路的不同之處，僅在于在故障處接入由故障類型確定的附加阻抗Z△。在近似計(jì)算中，近似考慮發(fā)電機(jī)電磁暫態(tài)過程和自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的作用，認(rèn)為發(fā)電機(jī)可保持暫態(tài)電勢(shì)E'=C（常數(shù)）。不考慮原動(dòng)機(jī)調(diào)速器的作用，假定原動(dòng)機(jī)輸入功率保持恒定。

1、分析電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定時(shí)的等值電路和功率特性9-28

簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)在各種運(yùn)行情況下的等值電路(a)正常運(yùn)行時(shí)；(b)故障時(shí)；(c)故障切除后dX

1TXLX2TXUdX1TXLXULX2TXUdX1TXLXLX2TXX△(n)一般情況下，

XI<XIII<XII因此PIm>PIIm>PIIIm

發(fā)電機(jī)的功率特性曲線見右圖。

由e、d、f、g圍成的面積稱為“減速面積”，它既代表轉(zhuǎn)子在減速過程中所消耗的動(dòng)能，又等于減速性的過剩轉(zhuǎn)矩所作的功，以W－表示，則有：2、大擾動(dòng)后發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的相對(duì)運(yùn)動(dòng)

如何通過定量計(jì)算判斷系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性？3、面積定則在圖9-29中，由a、b、c、e所圍成的面積，通常稱之為“加速面積”，它既代表轉(zhuǎn)子在加速過程中儲(chǔ)存的動(dòng)能，又等于過剩轉(zhuǎn)矩對(duì)轉(zhuǎn)子所作的功，以W+表示，則有：

在減速期間，當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子耗盡了它在加速期間所儲(chǔ)存的全部動(dòng)能增量時(shí)，△ω=0，它的功角達(dá)到最大值δmax。顯然，δmax可由下式?jīng)Q定： W＋＋W－＝0即在圖9-29中，最大可能減速面積顯然等于由e、d、s'所圍成的面積。如果最大可能減速面積小于加速面積，則系統(tǒng)必定失去穩(wěn)定。根據(jù)最大可能減速面積必須大于加速面積的原則，可以判斷電力系統(tǒng)是否具有暫態(tài)穩(wěn)定性。故障切除角δc愈小，加速面積就愈小，最大可能減速面積就愈大，保持系統(tǒng)穩(wěn)定的可能性也就愈大。通常稱恰好使最大可能減速面積同加速面積相等的切除角為極限切除角，并記作δclim。且

例9-5：某電力系統(tǒng)的接線如圖9-31所示，受端為無限大容量系統(tǒng)，系統(tǒng)各元件負(fù)序阻抗與正序阻抗相同。當(dāng)輸電線某一回路始端發(fā)生兩相短路時(shí)，試確定保證系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定的極限切除角δclim。圖9-31例9-5電力系統(tǒng)接線及等值電路T1LP0=1.0Q0=0.2U=1.0GT2E

P0+jQ0

=1.0+0.2jU=0.1Xd

=0.26XT1

=0.1XL

=0.66XL

=0.66XT2

=0.14．提高暫態(tài)穩(wěn)定性的措施一般說來，提高電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定的措施也有助于提高暫態(tài)穩(wěn)定性。此外，還可以采取一些相應(yīng)的措施，減少發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子相對(duì)運(yùn)動(dòng)的振蕩幅度，提高系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性。

快速切除故障實(shí)行快速強(qiáng)行勵(lì)磁采用自動(dòng)重合閘裝置改善原動(dòng)機(jī)的調(diào)節(jié)特性采用電氣制動(dòng)(2005計(jì))38．某降壓變電所有一臺(tái)變比KT＝（110

2

2.5%）/11的變壓器，歸算到高壓側(cè)的變壓器阻抗為ZT＝2.44+j40

，最大負(fù)荷時(shí)進(jìn)入變壓器的功率為Smax=28+j14MVA，最小負(fù)荷時(shí)為Smin=10+j6MVA。最大負(fù)荷時(shí)，高壓側(cè)母線電壓為113kV，最小負(fù)荷時(shí)為115kV，低壓側(cè)母線電壓允許變化范圍為10～11kV，試選擇變壓器分接頭。

(2006計(jì))

39、圖示降壓變電所有兩臺(tái)同型號(hào)的變壓器，變比為110×(1±2

2.5%)kV/11kV，歸算到高壓側(cè)單臺(tái)變壓器的阻抗為ZT＝6＋j120Ω。變電所的最大負(fù)荷Smax＝(40＋j30)MVA，最小負(fù)荷Smin＝(30＋j22)MVA，低壓10kV母線電壓要求為逆調(diào)壓。若變電所高壓側(cè)保持為115kV不變，試配合變壓器分接頭選擇，確定用電力電容器作無功補(bǔ)償裝置時(shí)的無功補(bǔ)償容量。

SLU1U2ZTQC第十章電力系統(tǒng)繼電保護(hù)第一節(jié)

繼電保護(hù)的作用和原理第二節(jié)

繼電保護(hù)裝置的構(gòu)成第三節(jié)

對(duì)繼電保護(hù)的基本要求第四節(jié)

輸電線路的電流保護(hù)第五節(jié)

輸電線路的自動(dòng)重合閘第六節(jié)

主要電氣設(shè)備的保護(hù)配置第一節(jié)

繼電保護(hù)的作用和原理一、繼電保護(hù)的作用電力系統(tǒng)繼電保護(hù)是一門研究自動(dòng)識(shí)別故障并排除故障元件的自動(dòng)裝置的技術(shù)學(xué)科。繼電保護(hù)自動(dòng)裝置：能反應(yīng)電力系統(tǒng)中電氣元件故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)并動(dòng)作于斷路器跳閘或發(fā)出指示信號(hào)的一種自動(dòng)裝置。~BkAC1QF2QF3QF4QF5QF6QF7QF

基本任務(wù)自動(dòng)、迅速、有選擇地將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，使故障元件免于繼續(xù)遭到破壞并保證非故障元件迅速恢復(fù)正常運(yùn)行；反應(yīng)電氣元件不正常工作狀態(tài)并根據(jù)實(shí)際運(yùn)行條件作出不同反應(yīng)，如在無人值班的變電所，一般動(dòng)作于故障元件的斷路器跳閘；若發(fā)生過負(fù)荷而有自動(dòng)減負(fù)荷裝置時(shí)，可動(dòng)作于自動(dòng)減負(fù)荷裝置；在有人值班變電所或控制室，一般動(dòng)作于發(fā)信號(hào)，提示值班人員哪個(gè)元件出現(xiàn)了不正常工作狀態(tài)。二、繼電保護(hù)的基本原理

利用電力系統(tǒng)發(fā)生故障和處于不正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)一些物理量的特征和特征分量，可以構(gòu)成各種原理的保護(hù)。~Bk2AC1QF2QF3QF4QF5QF6QFk1~1．電流保護(hù)原理

2．低電壓保護(hù)原理3．低阻抗保護(hù)原理4．方向保護(hù)原理5．縱聯(lián)保護(hù)原理6．序分量保護(hù)原理當(dāng)電力系統(tǒng)中發(fā)生不對(duì)稱短路時(shí)，故障電流和電壓中含有負(fù)序分量。若為不對(duì)稱接地故障時(shí)，故障電流、電壓中還包括零序分量。7．其他保護(hù)原理瓦斯保護(hù)、行波保護(hù)一、繼電保護(hù)裝置的構(gòu)成輸入電路：將電力系統(tǒng)中的強(qiáng)電量變換成為滿足繼電保護(hù)二次電路需要的各種弱電量。包括：各種互感器、變換器、序?yàn)V過器、濾波回路、整流電路、模數(shù)變換等部件。測(cè)量元件。包括：電磁型：電流、電壓、時(shí)間、中間等繼電器；晶體管型：電流、電壓、方向元件等；微機(jī)型：通過軟件實(shí)現(xiàn)。邏輯元件：由各種門電路、時(shí)間電路、相位或幅值比較電路、加法器、減法器、積分器及移相電路等中一個(gè)或幾個(gè)部份組成。輸出電路：通常指開關(guān)量的輸出。執(zhí)行元件：當(dāng)接到邏輯回路或輸出回路的跳閘或發(fā)信號(hào)等命令后，執(zhí)行其命令以完成繼電保護(hù)所擔(dān)負(fù)的任務(wù)。12345給定第二節(jié)繼電保護(hù)裝置的構(gòu)成第三節(jié)

對(duì)繼電保護(hù)的基本要求~Bk1AC1QF5QF3QF7QF8QFk22QFk3III6QF4QF9QF1.有選擇性：指電力系統(tǒng)故障時(shí)，保護(hù)裝置僅切除故障元件，盡可能地縮小停電范圍，保證電力系統(tǒng)中非故障部份繼續(xù)運(yùn)行。2.動(dòng)作迅速：對(duì)用戶來說，快速切除故障可以減少非故障用戶元件在低電壓下運(yùn)行的時(shí)間，利于電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)，保持用戶電氣設(shè)備的不間斷運(yùn)行；對(duì)于系統(tǒng)中的電氣設(shè)備而言，保護(hù)動(dòng)作越快，對(duì)通過故障電流的電氣設(shè)備損壞越??；對(duì)電力系統(tǒng)中并列運(yùn)行的發(fā)電機(jī)而言，保護(hù)動(dòng)作太慢，可能將使發(fā)電機(jī)之間失去同步。若短路時(shí)，相關(guān)保護(hù)迅速動(dòng)作切除故障，電源間功角不至拉開太大，系統(tǒng)能較容易地使失去同步的電源進(jìn)入再同步，恢復(fù)電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。3.靈敏度好：靈敏度是指繼電保護(hù)對(duì)其保護(hù)范圍內(nèi)故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)的反應(yīng)能力。保護(hù)的靈敏度一般用靈敏系數(shù)(Ksen)來衡量。對(duì)于反應(yīng)物理量上升而動(dòng)作的保護(hù)，其靈敏系數(shù)為：

Ksen＝保護(hù)范圍內(nèi)金屬短路時(shí)故障參數(shù)的最小計(jì)算值

÷保護(hù)的整定值（動(dòng)作值）對(duì)于反應(yīng)物理量下降而動(dòng)作的保護(hù)，其靈敏系數(shù)為：

Ksen＝保護(hù)的整定值（動(dòng)作值）

÷保護(hù)范圍內(nèi)金屬短路時(shí)故障參數(shù)的最大計(jì)算值4.可靠性高：保護(hù)的可靠性高是指屬于保護(hù)范圍內(nèi)的短路故障，保護(hù)應(yīng)動(dòng)作，對(duì)于保護(hù)范圍外的故障則應(yīng)不動(dòng)作。該動(dòng)作的而不動(dòng)作稱為保護(hù)拒動(dòng)作。不該動(dòng)作的而動(dòng)作稱為保護(hù)誤動(dòng)作。第四節(jié)輸電線路的電流保護(hù)一、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的配置原則二、線路相間短路的電流保護(hù)*三、相間短路方向電流保護(hù)四、相間短路電流保護(hù)整定計(jì)算舉例五、接地短路的電流保護(hù)一、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的配置原則

《技術(shù)規(guī)程》對(duì)電力系統(tǒng)中的保護(hù)配置有十分詳細(xì)和具體的規(guī)定：對(duì)于電力系統(tǒng)中的電力設(shè)備和線路，應(yīng)裝設(shè)反應(yīng)各種短路故障和異常運(yùn)行的保護(hù)裝置：反應(yīng)電力設(shè)備和線路短路故障的保護(hù)應(yīng)有主保護(hù)和后備保護(hù)，必要時(shí)可再增設(shè)輔助保護(hù)；主保護(hù)：指滿足系統(tǒng)穩(wěn)定和設(shè)備安全要求，能以最快速度有選擇地切除被保護(hù)設(shè)備和線路故障的保護(hù)。后備保護(hù)：在主保護(hù)或斷路器拒動(dòng)時(shí)，用以切除故障的保護(hù)。在主保護(hù)拒動(dòng)時(shí)用以切除故障的保護(hù)稱近后備保護(hù)。在斷路器拒動(dòng)時(shí)用以切除故障的保護(hù)則稱為遠(yuǎn)后備保護(hù)。輔助保護(hù)：為補(bǔ)充主保護(hù)和后備保護(hù)的性能不足或在主、后備保護(hù)退出運(yùn)行時(shí)而增設(shè)的簡(jiǎn)單保護(hù)。各個(gè)相鄰元件的保護(hù)范圍必須有重疊區(qū)；對(duì)于電力設(shè)備和線路的異常運(yùn)行狀態(tài)（如過負(fù)荷等）應(yīng)有反應(yīng)異常運(yùn)行的異常運(yùn)行保護(hù)。二、相間短路的電流保護(hù)1.無時(shí)限電流速斷保護(hù)（電流保護(hù)I段）動(dòng)作原理與整定計(jì)算：無時(shí)限電流速斷保護(hù)在任何情況下只切除本線路上的故障。以AB線路斷路器1QF處的無時(shí)限電流速斷保護(hù)為例，則必須首先計(jì)算AB線路各處三相和兩相短路時(shí)的短路電流以確定如何計(jì)算該保護(hù)的動(dòng)作電流和如何校驗(yàn)該保護(hù)的靈敏度。1QF處無時(shí)限電流速斷保護(hù)的動(dòng)作電流IIop1：

IIop1＝KIrel

IK.Bmax

可靠系數(shù)KIrel可取1.2~1.3。Ak11QF2QFB~xsmaxxsminIIOP1IkBmaxlLminLmax3120動(dòng)作時(shí)間： tIop1=0s靈敏度：用保護(hù)范圍即它所保護(hù)的線路的長(zhǎng)度的百分?jǐn)?shù)來表示。無時(shí)限電流保護(hù)不能保護(hù)線路全長(zhǎng)，應(yīng)采用最不利情況下的保護(hù)范圍來校驗(yàn)保護(hù)的靈敏度，一般要求保護(hù)范圍不少于線路長(zhǎng)度的15%。IIOP1IkBmaxlLminLmax3120Ak11QF2QFB~xsmaxxsmin按最小運(yùn)行方式下二相短路求lmin靈敏度：lmin

15%lAB

無時(shí)限電流速斷保護(hù)構(gòu)成：&KTAIOP.r1234跳閘I>KSIrIKA圖10-8無時(shí)限電流速斷保護(hù)單相原理框圖1-電流測(cè)量元件；2-否門；3-信號(hào)元件；4-閉鎖元件當(dāng)上述無時(shí)限電流速斷保護(hù)靈敏度不滿足要求時(shí)，即保護(hù)范圍lmin＜15%lAB時(shí)，不宜采用該保護(hù)，此時(shí)可采用無時(shí)限電流電壓聯(lián)鎖速斷保護(hù)，以提高電流保護(hù)第I段的靈敏度。2.帶時(shí)限電流速斷保護(hù)（電流保護(hù)II段）為什么要配置帶時(shí)限電流速斷保護(hù)？帶時(shí)限電流速斷保護(hù)的主要作用：在任何情況下，帶時(shí)限電流速斷保護(hù)均能保護(hù)本線路的全長(zhǎng)（包括本線路的末端）。為此，保護(hù)范圍必須延伸至相鄰的下一線路，以保證在有各種誤差的情況下仍能保護(hù)線路的全長(zhǎng)；為了保證在相鄰下一線路出口處短路時(shí)保護(hù)的選擇性，本線路的帶時(shí)限電流速斷保護(hù)在動(dòng)作時(shí)間和動(dòng)作電流兩個(gè)方面均必須和相鄰線的無時(shí)限電流速斷保護(hù)配合。IIOP1IkBmaxIIIop1IIop2IkCmaxl0Ak11QF2QFB~3QF~C任何整定電流保護(hù)II段？

IIIop1>IIop2且IIIop1<IkBmax

tIIop1>tIop2則：

IIIop1＝KIIrelIIop2/KbmintIIop1＝tIop2＋△t＝△t可靠系數(shù)KIIrel一般取1.1~1.2。分支系數(shù)Kb定義：在相鄰線路第I段保護(hù)范圍末端即k1點(diǎn)短路時(shí)，流過故障線的短路電流與流過被保護(hù)線短路電流的比值。即：

Kb

＝IBC/IABAk11QF2QFB~3QF~C

“技術(shù)規(guī)程”規(guī)定：當(dāng)線路長(zhǎng)度小于50km時(shí)，大于等于1.5；當(dāng)線路長(zhǎng)度在50km~200km時(shí)，大于等于1.4；當(dāng)長(zhǎng)度大于200km時(shí)，大于等于1.3。當(dāng)該保護(hù)靈敏度不滿足要求時(shí)，動(dòng)作電流可采用和相鄰線路電流保護(hù)第II段整定值配合，以降低本線路電流保護(hù)第II段的整定值而提高其靈敏度，即整定值為：

IIIop1＝KIIrelIIIop2/Kbmin tIIop1＝tIIop2＋△t電流保護(hù)第II段的靈敏度：3.定時(shí)限過電流保護(hù)（電流保護(hù)III段）作用：作本線路主保護(hù)的后備保護(hù)（近后備保護(hù)）；作相鄰下一線路（或元件）的后備保護(hù)（遠(yuǎn)后備保護(hù)）。可靠系數(shù)KIIIrel一般取1.15~1.25電流測(cè)量元件的返回系數(shù)Kre

一般取0.85。如何整定動(dòng)作電流？正常運(yùn)行并伴有電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)而流過保護(hù)的最大負(fù)荷電流為KssILmax時(shí)該電流保護(hù)不動(dòng)作，即：IIIIop1>KssILmax外部故障切除后，非故障線的定時(shí)限過流保護(hù)在下一母線有電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)且流過最大負(fù)荷電流時(shí)應(yīng)能可靠返回，即：

Ire=KIIIrelKssILmax且IIIIop1>Ire故動(dòng)作電流IⅢop1

：Ak11QF2QFB~3QF~C任何保證電流保護(hù)III段動(dòng)作的選擇性？問題：IIIIop1<<IIIop1<IIop1

動(dòng)作時(shí)間整定：

階梯原則tIIIop1>tIIIop2>tIIIop3>tIIIop4即：tIIIop3＝

tIIIop4＋△ttIIIop2＝

tIIIop3＋△ttIIIop1＝

tIIIop2＋△t靈敏度校驗(yàn)0tIIIop0tIIIop1tIIIop2tIIIop3tIIIop4l~0QF1QF2QF3QF4QFM5QF4.電流保護(hù)的接線方式接線方式：指電流互感器和電流測(cè)量元件間的連接方式。分類：完全星形接線：一般用于大接地電流系統(tǒng)。不完全星形接線：一般用于小接地電流系統(tǒng)。特點(diǎn)：投資不同；均能反應(yīng)所有的相間短路；在大接地電流系統(tǒng)中，完全星形接線能反應(yīng)所有單相接地故障，不完全星形接線不能反應(yīng)B相接地故障；在小接地電流系統(tǒng)中，當(dāng)在不同線路上發(fā)生兩點(diǎn)接地時(shí)，一般情況下只要求切除一個(gè)接地點(diǎn)而允許帶一個(gè)接地點(diǎn)繼續(xù)運(yùn)行一段時(shí)間。對(duì)在保護(hù)動(dòng)作時(shí)間相同的并行線路，不完全星形接線的可靠性高；對(duì)串聯(lián)運(yùn)行的兩相鄰線路，完全星形接線百分之百有選擇性。ABCI>I>I>

1邏輯元件KAKAKAiaibicinABCI>I>

1邏輯元件KAKAiaicin5.三段式電流保護(hù)的原理圖及延時(shí)特性三段式電流保護(hù)的功能框圖ABC1QFAI>I>I>I>I>I>I>I>I>t2t3KCO16跳1QA5KA4KA1KA2KA3KA7KA8KA9KA2KT3KT1KS2KS3KSiaibic圖10-12三段式電流保護(hù)的功能框圖~Ak2M1QFB2QFC3QFk1電磁型三段式電流保護(hù)原理電路圖舉例圖10-14三段式電流保護(hù)電路的原理展開圖(a)交流回路展開圖；(b)直流回路展開圖；(c)信號(hào)回路TAABC1kA2kA3kA4kA5kA6kA7kA8kA9kA(a)1KS2KS3KSWS信號(hào)(c)WC-WC1kA4kA7kA2kA5kA8kA3kA6kA9kA2KTKCO3KTQF12KT3KT2KS3KS1KSKCOYRFUFU(b)三段式電流保護(hù)的配置和延時(shí)特性電流保護(hù)配置：每一處都必須配置三段式電流保護(hù)嗎？~A1B2C34DMIII段：定時(shí)限過電流

tIII4＝0sI段：無時(shí)限電流速斷

tI3＝0sIII段：tIII3＝0.5sI段：tI2＝0sII段：帶時(shí)限電流速斷

tII2＝0.5sIII段：tIII2＝1sI段：tI1＝0sII段：

tII1＝0.5sIII段：tIII1＝1.5s延時(shí)特性：0ltI1tII1tIII1tI2tII2tIII2ttI3tIII3tIII4圖10-13三段式電流保護(hù)的延時(shí)特性三段式電流保護(hù)的配置和延時(shí)特性電流保護(hù)的動(dòng)作順序QF1QF2QF3短路點(diǎn)保護(hù)I段II段III段I段II段III段I段II段III段k3啟動(dòng)××√××√×√√跳閘tIII1tIII2tII3tIII3k2啟動(dòng)××√×√√×××跳閘tIII1tII2tIII2k1啟動(dòng)×√√××××××跳閘tII1tIII1~A1B2C34Dk1k2k3三、相間短路方向電流保護(hù)1.采用方向電流保護(hù)的必要性~Dk2~CBAk1123456K3圖10-14雙電源網(wǎng)絡(luò)中三段式電流保護(hù)的選擇性2.方向電流保護(hù)的構(gòu)成I段：動(dòng)作電流滿足選擇性時(shí)不加方向元件；II段：動(dòng)作電流和動(dòng)作時(shí)間能滿足選擇性時(shí)不加方向元件；III段：同一變電所內(nèi)動(dòng)作時(shí)間較小而可能失去選擇性時(shí)加方向元件，動(dòng)作時(shí)間相同可能失去選擇性時(shí)均加方向元件。I>I>I>

&&&

112345671KS102KS113KS12t2t389跳閘13KAKAKAKPKCO圖10-15三段式方向電流保護(hù)單相原理框圖3.功率方向元件方向電流保護(hù)與一般電流保護(hù)的差別僅多了一個(gè)功率方向元件。功率方向元件的構(gòu)成原理k1點(diǎn)短路時(shí)：∠UrIr＝

k1∈(0，900)k2點(diǎn)短路時(shí)：∠UrIr＝

k2＝

k1＋1800故保護(hù)正向短路時(shí)：

－90

r

90

保護(hù)反向短路時(shí)：

r>90

或

r<－90

令：得結(jié)論：保護(hù)正向短路時(shí)：A≥B保護(hù)反向短路時(shí)：A＜B

k1

k2>180

~~k2k1

IrUr(a)00(b)圖11-18功率方向測(cè)量元件(a)電流電壓的相位；(b)對(duì)A、B的影響功率方向元件的接線方式要求：相間短路時(shí)有良好的方向性和有很高的靈敏度。900接線方式：指系統(tǒng)在三相對(duì)稱且功率因數(shù)為1的情況下，接入功率方向元件的電流超前所加電壓900的接線。4.三段式方向電流保護(hù)三段式方向電流保護(hù)在作用原理、整定計(jì)算原則等方面與無方向三段式電流保護(hù)基本相同。四、相間短路電流保護(hù)整定計(jì)算舉例例10-1：

圖10-20中所示網(wǎng)絡(luò)中每條線路的斷路器處均裝三段式相間方向電流保護(hù)。試求AB線路斷路器1QF處電流保護(hù)第I、II段的動(dòng)作電流、動(dòng)作時(shí)間和靈敏度。圖中電源電勢(shì)為115kV，A處電源的最大、最小等值阻抗為：XsAmax＝20Ω，XsAmin＝15Ω，B處電源的最大、最小阻抗為：XsBmax＝25Ω，XsBmin＝20Ω，各線路的阻抗為：XAB＝40Ω，XBC＝26Ω，XBD＝24Ω，XDE＝20Ω，電流保護(hù)第I、II段的可靠系數(shù)為：KIrel＝1.3，KIIrel＝1.15。~kE~ABCDEBxsBEAxsA4QF6QF1QF2QF3QF5QF圖10-20例圖的一次系統(tǒng)接線解：1、斷路器1QF處電流保護(hù)第I段的整定計(jì)算：電流保護(hù)第I段的動(dòng)作時(shí)間為tIop1=0s當(dāng)電流保護(hù)第I段的動(dòng)作電流應(yīng)躲最大振蕩電流時(shí)應(yīng)按下式計(jì)算：

IIop1=KIrelIOSmax2、電流保護(hù)第II段的整定計(jì)算斷路器1QF處電流保護(hù)第II段的動(dòng)作電流應(yīng)和相鄰線BD電流保護(hù)第I段配合，即：故：IIop1=1.3

1.77=2.3kA電流保護(hù)第I段的靈敏度校驗(yàn)為：不滿足靈敏度的要求，應(yīng)考慮用無時(shí)限電流電壓聯(lián)鎖速斷保護(hù)。電流保護(hù)第II段應(yīng)與相鄰線路電流保護(hù)第II段配合，即：五、接地短路的電流保護(hù)1.大接地系統(tǒng)中的多段式零序電流保護(hù)大接地電流系統(tǒng)接地故障的特征~BkA~T1T2Z0T1Z01Z02Z0T2圖10-21大接地電流系統(tǒng)中的單相接地短路系統(tǒng)中出現(xiàn)零序電流且零序電流的分布與接地點(diǎn)的位置和數(shù)目相關(guān)。發(fā)生接地短路時(shí)，系統(tǒng)中出現(xiàn)零序電壓，且故障點(diǎn)零序電壓U0最高，而變壓器中性點(diǎn)的零序電壓為0，保護(hù)安裝處母線A、B的零序電壓取決于變壓器零序阻抗的大小。零序功率S0=U0I0。故障點(diǎn)的零序功率最大，零序功率方向在故障線上是由線路指向母線，在非故障線路上卻從母線流向線路。在故障線路上，零序電壓和零序電流間的相差角

0取決于線路和變壓器的零序阻抗角

K0，即-

0=180

-

K0。若

k0為80

左右，則

0在-100

左右。變壓器中性點(diǎn)接地方式的安排

“應(yīng)盡量保持變電所零序阻抗基本不變”多段式零序電流保護(hù) 零序電流保護(hù)一般為四段式，即零序電流保護(hù)I段、II段、III段和IV段。與相間短路電流保護(hù)類同，零序電第I、II段為線路接地故障的主保護(hù)，而第III、IV段為線路接地故障的后備保護(hù)。2.大接地電流系統(tǒng)中的方向零序電流保護(hù) 多段方向零序電流保護(hù)的構(gòu)成僅在多段式零序電流保護(hù)中增加一個(gè)零序功率方向元件，并與零序電流測(cè)量元件構(gòu)成與門共同判別是否在保護(hù)線路正方向發(fā)生了接地短路。故障點(diǎn)的電流為全系統(tǒng)非故障相對(duì)地電容電流之和，其相位超前零序電壓的角度900；故障線的零序電流等于除故障線外的全系統(tǒng)中其它元件的電容電流之和，其值遠(yuǎn)大于非故障線的零序電流，且方向與非故障線相反，由線路指向母線且滯后零序電壓的角度900；故障線的零序功率與非故障線的零序功率方向相反。3.小接地電流系統(tǒng)中單相接地零序電壓、電流及功率方向保護(hù)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中單相接地故障的特征及保護(hù)方式a.單相接地的特征全系統(tǒng)出現(xiàn)零序電壓和零序電流；非故障線的零序電流為該線非故障相對(duì)地電容電流之和，方向由母線指向線路且超前零序電壓的角度為900；b.保護(hù)方式絕緣監(jiān)視裝置零序電流保護(hù)零序功率方向保護(hù)中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)中單相接地故障的保護(hù)方式用絕緣監(jiān)視裝置用單相接地時(shí)產(chǎn)生的高次諧波分量構(gòu)成保護(hù)用接地故障暫態(tài)過程中的故障分量的某些特征構(gòu)成保護(hù)第五節(jié)輸電線路的自動(dòng)重合閘一、概述二、三相自動(dòng)重合閘三、單相重合閘四、綜合重合閘五、重合閘和繼電保護(hù)的配合一、概述自動(dòng)重合閘的作用在線路上發(fā)生暫時(shí)性故障時(shí)，迅速恢復(fù)供電，從而可提高供電的可靠性；對(duì)于有雙側(cè)電源高壓輸電線路，可以提高系統(tǒng)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性；可以糾正由于斷路器機(jī)構(gòu)不良，或繼電保護(hù)誤動(dòng)作引起的誤跳閘；在電網(wǎng)建設(shè)過程中，考慮自動(dòng)重合閘作用，可暫緩架設(shè)雙回線路以節(jié)約投資。對(duì)自動(dòng)重合閘的基本要求動(dòng)作迅速；不允許任意多次重合；動(dòng)作后應(yīng)能自動(dòng)復(fù)歸；手動(dòng)跳閘時(shí)不應(yīng)重合；手動(dòng)合閘于故障線路不重合；一般自動(dòng)重合閘ARD可用控制開關(guān)位置和斷路器位置不對(duì)應(yīng)啟動(dòng)，對(duì)綜合重合閘ARD宜用不對(duì)應(yīng)原則和保護(hù)同時(shí)啟動(dòng)；應(yīng)考慮繼電保護(hù)和自動(dòng)重合閘之間動(dòng)作的相互配合。自動(dòng)重合閘的類型三相重合閘指不論在輸、配線上發(fā)生單相短路還是相間短路，繼電保護(hù)裝置均將線路三相斷路器同時(shí)跳開，然后啟動(dòng)自動(dòng)重合閘同時(shí)合三相斷路器。若為暫時(shí)性故障則重合閘成功。否則保護(hù)再次動(dòng)作跳三相斷路器。單相重合閘指線路上發(fā)生單相接地故障時(shí)，保護(hù)動(dòng)作只跳開故障相的斷路器，然后進(jìn)行單相重合。如果故障是暫時(shí)性的，則重合后，便恢復(fù)三相供電；如果故障是永久性的，而系統(tǒng)又不允許長(zhǎng)期非全相運(yùn)行時(shí)，則重合后，保護(hù)動(dòng)作跳開三相斷路器，不再進(jìn)行重合。綜合重合閘將單相重合閘和三相重合閘綜合在一起。當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，采用單相重合閘方式；當(dāng)發(fā)生相間短路時(shí)，采用三相重合閘方式。綜合重合閘裝置經(jīng)過轉(zhuǎn)換開關(guān)的切換，一般都具有單相重合閘，三相重合閘，綜合重合閘和直跳等四種運(yùn)行方式。自動(dòng)重合閘的配置原則1kV及以上架空線和電纜與架空線混合線路，在具有斷路器的條件下，如用電設(shè)備允許且無備用電源自動(dòng)投入時(shí)，應(yīng)裝設(shè)自動(dòng)重合閘裝置；旁路斷路器和兼作旁路的母聯(lián)斷路器或分段斷路器，應(yīng)裝設(shè)自動(dòng)重合閘裝置；低壓側(cè)不帶電源的降壓變壓器，可裝設(shè)自動(dòng)重合閘裝置；必要時(shí)，母線故障可采用自動(dòng)重合閘裝置。二、三相自動(dòng)重合閘單電源線路的三相一次自動(dòng)重合閘雙電源的三相自動(dòng)重合閘與同期問題三、單相重合閘四、綜合重合閘五、重合閘和繼電保護(hù)的配合自動(dòng)重合閘前加速保護(hù)動(dòng)作自動(dòng)重合閘后加速保護(hù)動(dòng)作第六節(jié)主要電氣設(shè)備的保護(hù)配置

一、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的配置原則

二、電力變壓器的保護(hù)配置

三、同步發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)的保護(hù)配置

四、母線的保護(hù)配置

一、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的配置原則電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的合理配置，是保護(hù)能否園滿地完成所擔(dān)負(fù)任務(wù)的一個(gè)十分重要的因素。對(duì)于電力系統(tǒng)的電力設(shè)備和線路，應(yīng)裝設(shè)反應(yīng)各種短路故障和異常運(yùn)行的保護(hù)裝置；反應(yīng)電力設(shè)備和線路短路故障的保護(hù)應(yīng)有主保護(hù)和后備保護(hù)，必要時(shí)可再增設(shè)輔助保護(hù)；重要的設(shè)備要求配置雙重主保護(hù)；各個(gè)相鄰元件保護(hù)區(qū)域之間需有重疊區(qū)，不允許有無保護(hù)的區(qū)域；必要時(shí)線路應(yīng)裝設(shè)將斷路器自動(dòng)合閘的自動(dòng)重合閘裝置。二、電力變壓器的保護(hù)配置對(duì)于油浸式變壓器，由于故障使油箱內(nèi)產(chǎn)生瓦斯和油面下降，應(yīng)裝反應(yīng)箱內(nèi)氣體容量和流速的輕、重瓦斯保護(hù)，輕瓦斯保護(hù)動(dòng)作于信號(hào)，重瓦斯動(dòng)作于跳變壓器各側(cè)斷路器；對(duì)于變壓器引出線、套管內(nèi)及油箱內(nèi)部的短路應(yīng)按變壓器的容量及實(shí)際運(yùn)行條件裝設(shè)主保護(hù)并動(dòng)作于變壓器各側(cè)斷路器跳閘；電力變壓器的主保護(hù)有電流速斷保護(hù)和縱差保護(hù)；對(duì)于變壓器高壓側(cè)電壓在330kV及以上時(shí)，可裝雙重縱差保護(hù)；對(duì)于變壓器外部短路引起的變壓器過電流，應(yīng)根據(jù)變壓器的容量和類型裝設(shè)相應(yīng)的保護(hù)作為主保護(hù)的后備保護(hù)和相鄰元件的后備保護(hù)；如過流保護(hù)，復(fù)合電壓?jiǎn)?dòng)的過流保護(hù)，負(fù)序電流及單相式低電壓?jiǎn)?dòng)的過流保護(hù)等；這些保護(hù)延時(shí)動(dòng)作于變壓器各側(cè)斷路器跳閘；500kV系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)變壓器高、中壓側(cè)均應(yīng)裝設(shè)阻抗保護(hù)；對(duì)于中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中的變壓器，若中性點(diǎn)直接接地運(yùn)行，對(duì)外部單相接地引起的過電流應(yīng)裝零序過電流保護(hù)；對(duì)于在中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中低壓側(cè)有電源且中性點(diǎn)可能接地運(yùn)行也可能不接地運(yùn)行的變壓器，應(yīng)根據(jù)變壓器的絕緣情況裝設(shè)不同時(shí)限的零序電流保護(hù)，零序電壓保護(hù)或零序電流電壓保護(hù)等；反應(yīng)變壓器過負(fù)荷的過負(fù)荷保護(hù)；高壓側(cè)電壓為550kV的變壓器應(yīng)裝反應(yīng)變壓器上工作磁通密度過高的過勵(lì)磁保護(hù)；對(duì)于變壓器溫度升高、油箱內(nèi)壓力過高和冷卻系統(tǒng)故障均應(yīng)裝設(shè)相應(yīng)的保護(hù)。三、同步發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)的保護(hù)配置1、同步發(fā)電機(jī)的保護(hù)配置

同步發(fā)電機(jī)一般應(yīng)配置以下保護(hù)方式：1）定子繞組相間短路保護(hù)；2）定子繞組接地短路保護(hù)；3）在發(fā)電機(jī)外部發(fā)生相間故障時(shí)應(yīng)裝相間后備保護(hù)以防止外部短路引起發(fā)電機(jī)定子繞組過電流；4）定子繞組過電壓保護(hù)和過負(fù)荷保護(hù)；5）對(duì)于不對(duì)稱負(fù)荷、非全相運(yùn)行、外部不對(duì)稱短路引起的負(fù)序過電流應(yīng)裝定時(shí)限與反時(shí)限負(fù)序過電流保護(hù)以防止發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子表層過負(fù)荷；6）裝勵(lì)磁繞組過負(fù)荷保護(hù)和低勵(lì)、失磁保護(hù)；7）發(fā)電機(jī)逆功率保護(hù)；8）轉(zhuǎn)子一點(diǎn)或兩點(diǎn)接地保護(hù)；9）其它保護(hù)

2、電動(dòng)機(jī)的保護(hù)配置同步電動(dòng)機(jī)和異步電動(dòng)機(jī)的主要故障是定子繞組相間故障、單相接地故障和一相繞組匝間故障等。因此，應(yīng)裝設(shè)的保護(hù)有：1）相間短路保護(hù)，如電流速斷保護(hù)或縱差保護(hù)；2）單相接地短路保護(hù)，如零序電流保護(hù)；但一般電動(dòng)機(jī)不裝匝間短路保護(hù)。四、母線的保護(hù)配置發(fā)電廠和變電站的母線是匯集和分配電能的關(guān)鍵元件。母線故障將威脅電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。母線故障機(jī)率盡管較小，但因后果嚴(yán)重，應(yīng)該有良好的保護(hù)措施。母線的故障主要是相間和接地短路。對(duì)母線進(jìn)行保護(hù)的方式有兩種：利用供電元件的后備保護(hù)延時(shí)切除故障裝專門的母線保護(hù)第十一章發(fā)輸變配電系統(tǒng)的二次系統(tǒng)第一節(jié)基本概念第二節(jié)斷路器的控制和信號(hào)回路第三節(jié)變電站的綜合自動(dòng)化第一節(jié)基本概念一、概述一次設(shè)備及一次系統(tǒng)。一次設(shè)備有：發(fā)電機(jī)、變壓器、斷路器、隔離開關(guān)、電抗器、電力電纜以及母線、輸電線路等。由這些設(shè)備按一定規(guī)律相互連接構(gòu)成的電路稱為一次接線或一次系統(tǒng)，它是發(fā)電、輸變電和配電的主體。二次設(shè)備及二次系統(tǒng)二次設(shè)備：包括監(jiān)察測(cè)量?jī)x表、控制及信號(hào)器具、繼電保護(hù)裝置、自動(dòng)裝置、遠(yuǎn)動(dòng)裝置等。這些設(shè)備通常是由電流互感器、電壓互感器、蓄電池組或廠（所）用低壓電源供電。表明二次設(shè)備互相連接關(guān)系的電路稱為二次接線或二次系統(tǒng)。二次接線圖：(2006單)原理接線圖、展開接線圖和安裝接線圖第一節(jié)基本概念二、原理接線圖原理接線圖：用來表示繼電保護(hù)、測(cè)量?jī)x表和自動(dòng)裝置等工作原理的一種二次接線圖。特點(diǎn)：二次回路中的元件及設(shè)備以整體形式表示，同時(shí)將相互聯(lián)系的電氣部件和連線畫在同一張圖上，給人以明確的整體概念。第一節(jié)基本概念三、展開接線圖(2006名)展開接線圖（簡(jiǎn)稱展開圖）：用來說明二次回路的動(dòng)作原理（在現(xiàn)場(chǎng)使用極為普遍）。特點(diǎn)：將每套裝置的有關(guān)設(shè)備部件解體，按供電電源的不同分別畫出電氣回路接線圖。如交流電流回路、交流電壓回路和直流回路分開表示。于是，同一個(gè)儀表或繼電器的電流線圈、電壓線圈和接點(diǎn)分別畫在不同的回路里，為了避免混淆，將同一個(gè)元件及設(shè)備的線圈和結(jié)點(diǎn)采用相同的文字標(biāo)號(hào)表示。第一節(jié)基本概念四、安裝接線圖安裝接線圖：制造廠加工制造屏（屏盤）和現(xiàn)場(chǎng)施工安裝所必不可少的圖，也是運(yùn)行試驗(yàn)、檢修和事故處理等的主要參考圖。

包括：屏面布置圖：說明屏上各個(gè)元件及設(shè)備的排列位置和其相互間距離尺寸的圖，要求按照一定的比例尺繪制。屏背面接線圖：在屏上配線所必需的圖，其中應(yīng)標(biāo)明屏上各設(shè)備在屏背面的引出端子之間的連接情況，以及屏上設(shè)備與端子排的連接情況。

端子排圖：表示屏上需要裝設(shè)的端子數(shù)目、類型及排列次序以及它與屏外設(shè)備連接情況的圖。屏背面接線圖和端子排圖必須說明導(dǎo)線從何處來，到何處去，以防接錯(cuò)導(dǎo)線。我國(guó)廣泛采用“相對(duì)編號(hào)法”，例如甲、乙兩個(gè)端子需用導(dǎo)線連接起來，則在甲端子旁邊標(biāo)上乙端子的編號(hào)，而在乙端子旁邊標(biāo)上甲端子的編號(hào)；如果一個(gè)端子需引出兩根導(dǎo)線，那么，在它旁邊就標(biāo)出所要連接的兩個(gè)端子編號(hào)。第一節(jié)基本概念五、文字代號(hào)和圖形符號(hào)文字代號(hào)：在設(shè)備或元件的圖形符號(hào)上方或其近旁，用字母表示出其名稱。圖形符號(hào)：在原理圖或展開圖中所采用的設(shè)備及元件，通常都用能代表該設(shè)備及元件特征的圖形來表示，使讀者一看到圖形便能聯(lián)想到它所代表的特征?；芈窋?shù)字標(biāo)號(hào)：二次回路用數(shù)字標(biāo)號(hào)的目的有兩個(gè)：一是根據(jù)編號(hào)能了解回路的性質(zhì)及用途，二是便于記憶，按編號(hào)進(jìn)行正確的接線、維修和檢查?；芈肪幪?hào)由4個(gè)及以下的數(shù)字組成，對(duì)于交流電路為了區(qū)分相別，在數(shù)字前面還加上A、B、C、N等文字符號(hào)。對(duì)于不同用途的回路規(guī)定了編號(hào)數(shù)字的范圍，對(duì)于一些比較重要的常見回路（例如直流正、負(fù)電源回路，跳、合閘回路）都給予固定的編號(hào)。第二節(jié)

斷路器的控制和信號(hào)回路斷路器的控制方式：集中和就地、手動(dòng)和自動(dòng)控制。一、控制開關(guān)和操動(dòng)機(jī)構(gòu)控制開關(guān)：LW2

操動(dòng)機(jī)構(gòu)：電磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)二、斷路器的控制和信號(hào)回路接線圖對(duì)斷路器控制回路的基本要求：既能進(jìn)行手動(dòng)跳、合閘，又能由繼電保護(hù)與自動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)自動(dòng)跳、合閘，當(dāng)跳、合閘操作完成后，應(yīng)能自動(dòng)切斷跳、合閘脈沖電流；應(yīng)有防止斷路器多次連續(xù)跳、合閘的“跳躍”閉鎖裝置；應(yīng)能指示斷路器的合閘與分閘位置的信號(hào)；自動(dòng)跳閘或合閘應(yīng)有明顯的信號(hào)；應(yīng)能監(jiān)視熔斷器的工作狀態(tài)及跳、合閘回路的完整性。實(shí)現(xiàn)功能（要求）：既能進(jìn)行手動(dòng)跳、合閘，又能由繼電保護(hù)與自動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)自動(dòng)跳、合閘，當(dāng)跳、合閘操作完成后，應(yīng)能自動(dòng)切斷跳、合閘脈沖電流；應(yīng)有防止斷路器多次連續(xù)跳、合閘的“跳躍”閉鎖裝置；應(yīng)能指示斷路器的合閘與分閘位置的信號(hào)；自動(dòng)跳閘或合閘應(yīng)有明顯的信號(hào)；應(yīng)能監(jiān)視熔斷器的工作狀態(tài)及跳、合閘回路的完整性。第二節(jié)

斷路器的控制和信號(hào)回路1．?dāng)嗦菲鞯暮?jiǎn)化控制回路圖11-3簡(jiǎn)化的斷路器控制回路圖圖11-4帶有電氣“防跳”閉鎖裝置的簡(jiǎn)化斷路器控制回路圖實(shí)現(xiàn)功能（要求）：既能進(jìn)行手動(dòng)跳、合閘，又能由繼電保護(hù)與自動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)自動(dòng)跳、合閘，當(dāng)跳、合閘操作完成后，應(yīng)能自動(dòng)切斷跳、合閘脈沖電流；應(yīng)有防止斷路器多次連續(xù)跳、合閘的“跳躍”閉鎖裝置；應(yīng)能指示斷路器的合閘與分閘位置的信號(hào)；自動(dòng)跳閘或合閘應(yīng)有明顯的信號(hào)；應(yīng)能監(jiān)視熔斷器的工作狀態(tài)及跳、合閘回路的完整性。第二節(jié)

斷路器的控制和信號(hào)回路2．防止“跳躍”的閉鎖裝置實(shí)現(xiàn)功能（要求）：既能進(jìn)行手動(dòng)跳、合閘，又能由繼電保護(hù)與自動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)自動(dòng)跳、合閘，當(dāng)跳、合閘操作完成后，應(yīng)能自動(dòng)切斷跳、合閘脈沖電流；應(yīng)有防止斷路器多次連續(xù)跳、合閘的“跳躍”閉鎖裝置；應(yīng)能指示斷路器的合閘與分閘位置的信號(hào)；自動(dòng)跳閘或合閘應(yīng)有明顯的信號(hào)；應(yīng)能監(jiān)視熔斷器的工作狀態(tài)及跳、合閘回路的完整性。第二節(jié)

斷路器的控制和信號(hào)回路3．?dāng)嗦菲鞯姆趾祥l位置指示燈回路圖11-5斷路器的分合閘位置指示燈回路實(shí)現(xiàn)功能（要求）：既能進(jìn)行手動(dòng)跳、合閘，又能由繼電保護(hù)與自動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)自動(dòng)跳、合閘，當(dāng)跳、合閘操作完成后，應(yīng)能自動(dòng)切斷跳、合閘脈