電力系統(tǒng)很基礎(chǔ).ppt

1、2020/8/4，1。電力系統(tǒng)的基本概念。電力系統(tǒng)是由發(fā)電、輸電、變電站、配電和用電組成的一個(gè)整體，它通過不同電壓的電力線將一些發(fā)電廠、變電站和電力用戶連接起來。包括發(fā)電機(jī)、變壓器、斷路器、母線、架空線、電纜、配電裝置、受電裝置等設(shè)施，以及繼電保護(hù)和安全自動裝置、計(jì)量裝置、電力通信設(shè)施、電網(wǎng)調(diào)度自動化設(shè)施等。以確保這些設(shè)施的正常運(yùn)行。2020年8月4日，(1)電廠：生產(chǎn)電能。(2)電網(wǎng)：電壓轉(zhuǎn)換和電能傳輸，由變電站和電力線組成。(3)配電系統(tǒng)：系統(tǒng)電能傳輸給電力用戶。(4)電力用戶：高壓用戶額定電壓在1kV以上，低壓用戶額定電壓在1kV以下。(5)電氣設(shè)備：消耗電能。2020/8/4，電網(wǎng)(p

2、ower network)是將電力線路與電力系統(tǒng)中的各類變電站以及繼電保護(hù)和安全自動裝置、計(jì)量裝置、電力通信設(shè)施、電網(wǎng)調(diào)度自動化設(shè)施等連接而成的網(wǎng)絡(luò)。以確保這些設(shè)施的正常運(yùn)行。一般來說，電網(wǎng)或系統(tǒng)通過電壓等級來區(qū)分，例如10kV電網(wǎng)或10kV系統(tǒng)。電路中的元件根據(jù)其特性分為電阻、電容和電感：2020/8/4。電阻是一種基本的電路元件，它主要將吸收的電能轉(zhuǎn)化為熱能，流經(jīng)電阻元件的電流與兩端的電壓同相。表達(dá)式，相量形式，相量圖，2020年8月4日，電容器是一種儲能元件，在交流電路中不斷充放電，其電流相位比兩端電壓相位超前90。表達(dá)式，C，-，相量形式，C，-，相量圖，2020/8/4，電感是一種儲

3、能元件，它通過電磁感應(yīng)不斷轉(zhuǎn)換電能和磁能，電感的電流相位比其兩端的電壓相位滯后90。L、-、相量形式，L、-、相量圖，表達(dá)式，2020/8/4，阻抗、電阻、電容和電感對電流的影響稱為電阻、容抗和感抗。-，阻抗模式，| Z |=U/I，阻抗角電壓導(dǎo)致電流相位差，阻抗Z的復(fù)數(shù)形式為Z=R jX，實(shí)部為電阻，虛部為電抗，對應(yīng)于R、l和c的阻抗分別為：感抗和容抗。當(dāng)X=0時(shí)，z被稱為電容性的；當(dāng)X=0時(shí)，z被稱為電阻。電路的本質(zhì)是Z=R jX，2020/8/4，三相電路。1.對稱三相電源對稱三相電源是由三個(gè)幅度相等、頻率相同、初始相位差為120的正弦電壓源依次組成的星形或三角形電源。星形連接，三角形連

4、接，2020/8/4，三相電壓的相序，從超前到滯后稱為相序。正序：A-B-C(或B-C-A或C-A-B)；負(fù)序：甲-丙-乙(或甲-乙-甲或乙-甲-丙)；零序：和之間的相位差為360，即同相。2020/8/4，在星形連接中，電壓源的參考方向在中點(diǎn)為負(fù)；在三角形連接中，電壓源按順序連接形成一個(gè)回路。如果連接錯(cuò)誤，可能會形成大的環(huán)形電流。這三個(gè)電源依次稱為A相、B相和C相，它們的電壓為：=0、O、u、2020/8/4。二是對電力系統(tǒng)的要求，(1)保證供電可靠性，(2)保證電能質(zhì)量，(3)提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，(4)保護(hù)環(huán)境一級負(fù)荷：兩個(gè)電源應(yīng)急供電的二級負(fù)荷：兩個(gè)電源的三級負(fù)荷衡量供電可靠性，用

5、全年平均供電時(shí)間的百分比表示。2020/8/4，電能質(zhì)量1電壓偏差(Shift)電壓偏差(Shift)是指當(dāng)供配電系統(tǒng)改變其運(yùn)行模式或負(fù)載變化緩慢時(shí)，各點(diǎn)實(shí)際電壓與系統(tǒng)額定電壓之間的差值通常表示為系統(tǒng)額定電壓的百分比。由公式表示為公式中電氣設(shè)備的額定電壓，kv；電氣設(shè)備的實(shí)際端電壓。，2020/8/4，2電壓波動電壓包絡(luò)的一系列電壓波動或周期性波動。電壓最大值和最小值與系統(tǒng)額定電壓之差的比值用百分比表示，當(dāng)變化速度等于或大于0.2秒時(shí)，稱為電壓波動。波動幅度為：公式中電氣設(shè)備端電壓的最大波動值，kv；電氣設(shè)備端電壓的最小波動值，千伏、2020/8/4，3，電壓閃變負(fù)載的劇烈波動導(dǎo)致供配電系統(tǒng)的

6、瞬時(shí)電壓上升，照度變化迅速，使人眼對燈閃感到不舒服。這種現(xiàn)象稱為電壓閃爍。4不對稱不對稱是衡量多相負(fù)荷平衡狀態(tài)的指標(biāo)。多相系統(tǒng)的電壓負(fù)序分量與電壓正序分量之比稱為電壓不對稱，電流負(fù)序分量與電流正序分量之比稱為電流不對稱，用百分比表示。2020/8/4，5正弦波形畸變率當(dāng)電網(wǎng)電壓波形中出現(xiàn)諧波(有時(shí)是非諧波)時(shí)，電網(wǎng)電壓波形將會畸變。諧波干擾是由非線性系統(tǒng)引起的。它產(chǎn)生不同于網(wǎng)絡(luò)頻率的電壓波，或者非正弦電流波。(1)第n次諧波的電壓和電流的含量率，2020/8/4，(2)電壓和電流的總諧波畸變率公式中第n次諧波的電壓和電流的均方根值，kV和a；基波電壓(50Hz)，電流的均方根值，千伏，2020

7、/8/4/6頻率偏差是指電源的實(shí)際頻率與電網(wǎng)的額定頻率之間的差值。中國電網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)頻率是50Hz，也叫工頻。頻率偏差一般不超過0.25赫茲，當(dāng)電網(wǎng)容量大于3000兆瓦時(shí)，頻率偏差不超過0.2赫茲.調(diào)整頻率的方法是增加或減少電力系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)的有功功率。2020/8/4，第三章。電網(wǎng)的接線方式和特點(diǎn)，電力系統(tǒng)的接線方式大致可分為兩類：(1)無備用電源的接線；(2)用備用電源接線。具體類型有(1)輻射狀(2)中繼線(3)混合(4)環(huán)形網(wǎng)絡(luò)，2020/8/4，1無備用連接(開放電網(wǎng))模式無備用連接包括：(a)單回路輻射狀(b)中繼線(c)鏈?zhǔn)?a)輻射狀(b)中繼線(c)鏈?zhǔn)剑?020年8月4日。2有備

8、用接線(封閉電網(wǎng))模式，包括(a)雙環(huán)輻射型(b)干線型(c)鏈?zhǔn)?d)環(huán)形(e)兩端供電網(wǎng)(a)輻射狀(b)干線型(c)鏈?zhǔn)?d)環(huán)形(e)兩端供電網(wǎng)，2020年8月4日，雙環(huán)輻射型、干線型和環(huán)形連接供電經(jīng)濟(jì)可靠，但運(yùn)行調(diào)度復(fù)雜。故障排除后，功率重新分配可能會導(dǎo)致過載或電壓質(zhì)量下降。兩端電源連接方式必須有兩個(gè)獨(dú)立的電源。2020/8/4，4。額定電壓，1。電網(wǎng)額定電壓線路兩端的平均電壓應(yīng)等于電網(wǎng)的額定電壓。該電壓用作確定其他電力設(shè)備額定電壓的基礎(chǔ)。2.電氣設(shè)備的額定電壓等于電網(wǎng)的額定電壓。3.發(fā)電機(jī)的額定電壓發(fā)電機(jī)的額定電壓比同等級電網(wǎng)的額定電壓高5，以補(bǔ)償電壓損失。2020/8/4，4。電

9、力變壓器一次繞組的額定電壓根據(jù)不同的連接條件可分為兩種類型：變壓器直接與發(fā)電機(jī)連接時(shí)，一次繞組的額定電壓與發(fā)電機(jī)相同，即比同級電網(wǎng)的額定電壓高5；當(dāng)變壓器直接接入電網(wǎng)時(shí)，其初級繞組的額定電壓與電網(wǎng)的額定電壓相同，即等于同等級電網(wǎng)的額定電壓。2020/8/4，電力變壓器二次繞組的額定電壓是指二次繞組在一次繞組額定電壓下的空載電壓。當(dāng)變壓器滿載時(shí)，變壓器的初級繞組和次級繞組的阻抗將導(dǎo)致變壓器本身的電壓降(約為電網(wǎng)額定電壓的5倍)，因此，變壓器本身的阻抗將降低為了彌補(bǔ)線路中的電壓損失，變壓器二次繞組的額定電壓應(yīng)比電網(wǎng)的額定電壓高5，所以變壓器二次繞組的額定電壓應(yīng)比同級電網(wǎng)的額定電壓高10；如果變壓器

10、靠近用戶且供電半徑較小，則線路的電壓損失可因線路短路而忽略不計(jì)。此時(shí)，變壓器次級繞組的額定電壓應(yīng)該高于電網(wǎng)5的額定電壓，以補(bǔ)償變壓器本身的電壓損失。2020/8/4，5。電力系統(tǒng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式。電力系統(tǒng)中性點(diǎn)是指電力設(shè)備(發(fā)電機(jī)、變壓器等)各相的連接公共點(diǎn)(電壓平衡點(diǎn))。)在三相電力系統(tǒng)中具有星形繞組或線圈，并且在電力系統(tǒng)正常運(yùn)行期間其對地電勢為零或接近零。在電力系統(tǒng)中，系統(tǒng)中性點(diǎn)用于發(fā)電機(jī)和變壓器，2020/8/4。對于輸配電系統(tǒng)，中性點(diǎn)接地方式是變壓器中性點(diǎn)接地方式，它是根據(jù)變壓器的絕緣水平和電力系統(tǒng)運(yùn)行的需要而確定的。中性點(diǎn)接地方式有兩種： 1。中性點(diǎn)有效接地系統(tǒng)；2.無效的中性接地系統(tǒng)

11、。最廣泛使用的有：a，中性點(diǎn)不接地，b，中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈或高阻抗接地，c，中性點(diǎn)直接接地。在2020/8/4中，中性點(diǎn)有效接地系統(tǒng)直接接地或通過低阻抗接地。相對接地絕緣可視為相對接地電壓。與單相負(fù)載和110千伏及以上系統(tǒng)相連的低壓(380/220伏)配電系統(tǒng)通常具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。2020/8/4，當(dāng)中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)中性點(diǎn)不接地或中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈或高阻抗接地系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，相電壓對稱，三相電容電流對地平衡，三相電容電流的相量和為零，無電流流過地。每相的電壓等于每相的相電壓。2020/8/4，當(dāng)發(fā)生單相接地時(shí)，例如，C接地，中性點(diǎn)位移，C相對于地的電壓為零，A相和B相相對于地的電壓變?yōu)?，即?/p>

12、C接地，A相和B相相對于地的完整電壓從原始相電壓上升到線電壓(原始對地電壓的倍)。當(dāng)、2020/8/4和C接地時(shí)，系統(tǒng)的接地電流(電容電流)應(yīng)為A和B對地的電容電流之和，即90o之前；就大小而言，也就是說，在正常運(yùn)行期間，一相到地的電容電流是每相到地的電容電流的3倍。單相接地電容電流的經(jīng)驗(yàn)公式：是相同電壓下電氣連接的架空線路的總長度(單位為公里)；是具有相同電壓的電氣連接的電纜線路的總長度(單位為千米)。2020/8/4，當(dāng)中性點(diǎn)不接地的系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)，系統(tǒng)中與相間電壓(線電壓)相連的負(fù)載的電源沒有損壞，可以繼續(xù)運(yùn)行，但這種電網(wǎng)不能長時(shí)間在單相接地狀態(tài)下運(yùn)行，因?yàn)榉枪收舷嗟碾妷簳黾拥綌?shù)倍

13、，并且絕緣薄弱點(diǎn)有可能擊穿，造成兩相接地。因此，在中性點(diǎn)不接地的電網(wǎng)中，必須設(shè)置專門的監(jiān)測裝置，以便操作人員能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)單相接地故障，從而切斷電網(wǎng)中的故障部分。2020/8/4，在中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中，當(dāng)接地點(diǎn)的電容電流較大時(shí)，接地點(diǎn)產(chǎn)生的電弧很難自行熄滅。在接地點(diǎn)，也可能出現(xiàn)所謂的間隙電弧，也就是說，電弧周期性地熄滅并重新點(diǎn)燃以形成電弧接地。由于電網(wǎng)是一個(gè)具有電感和電容的振蕩電路，間歇電弧會引起相對于地的諧振過電壓，可達(dá)相電壓的2.5-3倍。這種過電壓會傳遞到與接地點(diǎn)直接電連接的整個(gè)電網(wǎng)，更有可能造成另一次斷相在20-66kV電網(wǎng)中，間歇性電弧引起的過電壓較大，對設(shè)備絕緣危害較大，而且由于電壓

14、較高，電弧自身更難熄滅。因此，在這些電網(wǎng)中，規(guī)定單相接地的電容電流不得大于10A。2020/8/4，當(dāng)單相接地的電容電流超過上述允許值時(shí)，可通過消弧線圈將中性點(diǎn)接地解決。該系統(tǒng)稱為中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)，采用過補(bǔ)償方式。即使系統(tǒng)的電容電流突然減小(如切斷電路)，也不會引起諧振，但會遠(yuǎn)離諧振點(diǎn)。當(dāng)中性點(diǎn)通過消弧線圈接地時(shí)，流經(jīng)接地點(diǎn)的電流是流經(jīng)消弧線圈的電容電流和電感電流之和。由于90的滯后，它用接地點(diǎn)進(jìn)行補(bǔ)償。當(dāng)它們之間的幅度差小于電弧放電的最小電流時(shí)，電弧放電將不會發(fā)生，從而避免諧振過電壓。2020年8月4日，中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，不構(gòu)成短路，且接地相電流不大，因此無需立

15、即切斷接地相。因此，該系統(tǒng)具有較高的供電可靠性，但也要求較高的絕緣水平，并且各相的絕緣必須根據(jù)線路電壓進(jìn)行設(shè)計(jì)。由于單相接地電流往往比正常負(fù)載電流小得多，實(shí)現(xiàn)選擇性接地保護(hù)比較困難，且靈敏度不高。2020/8/4，注：通過阻抗系統(tǒng)的中性點(diǎn)接地稱為通過阻抗的中性點(diǎn)接地。根據(jù)接地電阻的阻值，接地系統(tǒng)可分為高阻接地和低阻接地。(1)高阻接地：這種方式的接地電流很小，通常在510A以內(nèi)，但至少等于系統(tǒng)對地的總電容電流。保護(hù)模式需要與接地指示器或報(bào)警器相匹配，以確保線路在出現(xiàn)故障時(shí)立即跳閘。(2)低電阻接地：增加接地短路電流，使保護(hù)動作迅速，切斷故障線路。電阻值的大小必須使系統(tǒng)具有足夠的最小接地故障電流(約400安以上)，以確保接地繼電器的準(zhǔn)確動作。目前，我國大城市10kV配電網(wǎng)的接地方式大多是低電阻接地。2020/8/4。目前，我國電力系統(tǒng)中性點(diǎn)的運(yùn)行方式如下：(1)對于110千伏及以上的系統(tǒng)，主要考慮降低設(shè)備絕緣水平和簡化繼電保護(hù)裝置，一般中性點(diǎn)直接接地。為提高供電可靠性，采取了架設(shè)避雷針、安