第一章 电力系统基本知识

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1、单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第一章 电力系统基本知识,第一节 电力系统、电力网构成,电力系统,由发电、送电、变电、配电和用电组成的整体称为电力系统。,电力网,电力系统中的送电、变电、配电三个部分称为电力网。是将各电压等级的输电线路和各种类型的变电所连接而成的网络。,第一节 电力系统、电力网构成,第一节 电力系统、电力网构成,电力网按其在电力系统中的作用不同，分为,输电网和配电网,。,输电网,是以高压甚至超高压将发电厂、变电所或变电所之间连接起来的送电网络，又称为电力网中的主网架。,配电网,直接将电能送到用户的网络。,高压配电网：,11

2、0kV,及以上电压,中压配电网：,10kV,、,6kV,、,3kV,低压配电网：,220V,、,380V,第一节 电力系统、电力网构成,大型电力系统优点,提高了供电可靠性；,减少了系统的备用容量；,通过合理地分配负荷；,提高了供电质量；,形成大的电力系统，便于利用大型动力资源，特别是能充分发挥水力发电厂的作用。,第一节 电力系统、电力网构成,二、电力生产特点,同时性：电能的生产、输送、分配以及转换为其他形态能量的过程，是同时进行的。,集中性：电力生产是高度集中的、统一的。,适用性：电能使用最方便，适用性最强。,先行性,第一节 电力系统、电力网构成,2,、国民经济发展电力必须先行,工农业方面生产

3、的提高，主要依靠劳动生产率的提高，并不断提高机械和自动化的水平；,出现许多新的、规模大的、耗电多的工业部门；,农业、交通运输业等，随着新技术推广，将广泛应用电能；,人民生活、文化水平不断提高，都会使居民用电量日益增加。,第二节 电力负荷,电力负荷,是指用电设备或用电单位所消耗的功率、容量或电流。,一、电力网负荷组成：,用电负荷：是用户在某一时刻对电力系统所需求的功率。,线路损失负荷：输送过程中发生的功率和能量的损失。,供电负荷：用电负荷加上同一时刻的线路损失负荷，是发电厂对外供电时所承担的全部负荷。,第二节 电力负荷,二、按发生时间不同负荷分类,高峰负荷：是指电网或用户在单位时间内所发生的最大

4、负荷值。,低谷负荷：是指电网中或某用户在一天,24,小时内，发生的用电量最少的电量。,平均负荷：是指电网中或某用户在某一段确定的时间阶段内平均小时用电量。,第二节 电力负荷,由于受到突然中断供电所引起的影响，用电负荷分为三类：,一类负荷：是指突然中断供电将会造成人身伤亡或会引起对周围环境严重污染，造成经济上的巨大损失等。,二类负荷：是指突然中断供电会造成较大的经济损失。,三类负荷：是指不属于上述一类和二类负荷的其他负荷。,第三节 变电所,变电所是联结电力系统的中间环节，用以汇集电源、升降电压和分配电力，通常由高低压配电装置、主变压器、主控制室和相应的设施以及辅助生产建筑物等组成。,根据其在系统

5、中的位置、性质、作用及控制方式等，可分为：升压变电所、降压变电所、枢纽变电所、地区变电所、终端变电所，有人值班变电所和无人值班变电所。,第三节 变电所,一、变电所主接线：是电气部分的主体，由其把变压器、断路器等各种电气设备通过母线、导线有机地联结起来，并配置避雷器、互感器等保护、测量电器，构成变电所汇集和分配电能的一个系统。,第三节 变电所,1,、电气主接线的基本要求,保证必要的供电可靠性和电能质量,具有一定的灵活性和方便性,具有经济性,具有发展和扩建的可能性,2,、主接线型式,第三节 变电所,电气主接线的基本方式,单母线接线,单母线分段接线,单母线带旁路接线,双母线接线,桥式接线,第三节 变

6、电所,二、变电所一次电气设备,主变压器：将,10kV,的电压变为,380220V,。,高压断路器：是作为保护变压器和高压线路的保护电器，具有开断正常负荷和过载、短路故障的保护能力。,隔离开关：是隔离电源用的电器。,电压互感器：将系统的高电压转变为低电压，供保护和计量用。,第三节 变电所,二、变电所一次电气设备,电流互感器：将高压系统中的电流或低压系统中的大电流转变为标准的小电流，供保护计量用。,熔断器：短路或过负荷保护。,负荷开关：用来不频繁地接通和分断小容量的配电线路和负荷，起到隔离电源的作用。,第四节 供电质量,供电质量是指电能质量与供电可靠性。,电能质量包括,电压,、,频率,和,波形的质

7、量,。,供电可靠性是以供电企业对用户停电的时间次数来衡量的。,第四节 供电质量,一、电能质量：是指供应到用电单位受电端电能品质的优劣程度。,电压允许偏差,电压质量 电压允许波动与闪变,公用电网谐波,三相电压允许不平衡度,频率质量 频率允许偏差,第四节 供电质量,1,、供电电压允许偏差,在某一时段内，电压幅值缓慢变化而偏离额定值的程度，以电压实际值和电压额定值之差,U,与电压额定值,U,N,之比的百分数,U%,来,表示,。,第四节 供电质量,电压质量对各类电气设备的影响,照明负荷：电压降低，白炽灯的发光效率和光通量都急剧下降，电压升高，白炽灯的寿命缩短。,异步电动机：转矩与端电压的平方成正比，电

8、压降低过多，电动机可能停转，或不能启动；当输出功率一定时，异步电动机的定子电流、功率因数和效率会随电压而变化，当端电压降低时，定子、转子电流都会显著增大，导致电动机的温度上升，甚至烧坏电动机。反之，当电压过高时，会使各类电气设备绝缘老化过程加快，设备寿命缩短。过电压情况下甚至危及设备运行安全。,第四节 供电质量,我国国家标准规定电压偏差的允许值为：,35kV,以以上电压供电的，电压允许偏差为额定电压的,5%,；,10kV,及以下三相供电的，电压允许偏差为额定电压的,7%,；,220V,单相供电电压允许偏差为额定电压的,+7%,、,-10%,。,第四节 供电质量,2,、电压允许波动与闪变,电压允

9、许波动,在某一时段内，电压急剧变化而偏离额定值的现象，称为电压波动。,电压闪变,周期性电压急剧波动引起灯光闪烁，光通量急剧波动，而造成人眼视觉不舒适的现象。,第四节 供电质量,我国国家标准规定电压波动的允许值为：,220kV,及以上为,1.6%,；,35kV110kV,为,2%,；,10kV,及以下为,2.5%,。,第四节 供电质量,3,、公用电网谐波：电网谐波的产生，主要在于电力系统中存在各种非线性元件。,谐波对电气的危害：,可使变压器的铁心损耗明显增加，从而使变压器出现过热，不仅增加能耗，而且使其绝缘介质老化加速，缩短使用寿命。,还能使变压器噪声增大。,谐波电流通过电动机，不仅会使电动机的

10、铁心损耗明显增，绝缘介质老化加速，缩短使用寿命，而且还会使电动机转子发生振动现象，严重影响机械加工的产品质量。,第四节 供电质量,谐波电压加在电容器两端时，由于电容器对谐波的阻抗很小，电容器很容易发生过电流发热导致绝缘击穿甚至造成烧毁。,谐波电流可使电力线路的电能损耗和电压损耗增加，使计量电能的感应式电度表计量不准确，可使电力系统发生电压谐振，从而在线路上引起过电压，有可能击穿线路的绝缘，还可能造成系统的继电保护和自动装置发生误动作或拒动作，使计算机失控，电子设备误触发，电子元件测试无法进行；并可对附近的通信设备和通信线路产生信号干扰等。,第四节 供电质量,4,、供电频率允许偏差：是以实际频率

11、和额定频率之差,f,与额定频率,f,N,之比的百分数,f%,表示。,在,300MVA,及以上的系统中，不超过额定值的,0.1Hz,。,在,300MVA,以下的系统中，不超过额定值的,0.2Hz,。,第四节 供电质量,二、供电可靠性：是指企业某一统计期内对用户停电的时间和次数，可以直接反映供电企业持续向用电单位的供电能力。,国家规定供电可靠率不低于,99.96%,。,第四节 供电质量,影响停电时间,t,1,及停电影响的户数,n,1,的因素：,线路长短，所带负荷数的多少，可使,n,1,增大或减少；,供电部门及时抢修和恢复供电运行工作水平，可直接影响,t,1,值；,统一安排检修和带电作业，可以减少,

12、t,1,和,n,1,值；,供电设备故障率及检修周期要求等。,第五节 电力系统接地,工作接地,配电变压器或低压发电机中性点通过接地装置与大地相连称为,。,工作接地分为直接接地与非直接接地。,工作接地的接地电阻一般不应超过,4,欧姆。,第五节 电力系统接地,一、系统接地的型式,1,、接地保护系统的型式文字代号,第一个字母表示电力系统的对地关系：,T,直接接地,I,所有带电部分与地绝缘，或一点经阻抗接地,第五节 电力系统接地,第二字母表示装置的外露可接近导体的对地关系：,T,外露可接近导体对地直接作电气连接，此接地点与电力系统的接地点无直接关连；,N,外露可接近导体通过保护线与电力系统的接地点直接作

13、电气连接。,第五节 电力系统接地,如果后面还有字母则表示中性线与保护线的组合：,S,中性线和保护线是分开的；,C,中性线和保护线是合一的。,第五节 电力系统接地,二、低压系统接地型式,1,、,TN,系统接线,TNS,系统：整个系统的中性线,N,与保护线,PE,是分开的。,TNC,系统：整个系统的中性线,N,与保护线,PE,是合一的。,TNCS,系统：系统中有一部分线路的中性线,N,与保护线,PE,是合一的。,第五节 电力系统接地,第五节 电力系统接地,第五节 电力系统接地,第五节 电力系统接地,第五节 电力系统接地,第五节 电力系统接地,2,、电力系统中性点接地方式,（,1,）中性点直接接地：

14、指电力系统中至少有一个中性点直接或经小阻抗与接地装置相连接。这种接地方式是通过系统中全部或部分变压器中性点直接接地来实现的。其作用是使中性点经常保持零电位。当系统发生一相接地故障时，能限制非故障相对地电压的升高，从而可保证单相用电设备的安全。但中性点直接接地后，一相接地故障电流较大，一般可使剩余电流保护或过电流保护动作，切断电源，造成停电；发生人身一相对地电击时，危险性也较大。所以中性点直接接地方式不适用于对连续供电要求较高及人身安全、环境安全要求较高的场合。,第五节 电力系统接地,2,、电力系统中性点接地方式,（,2,）中性点非直接接地：指电力系统中性点不接地或经消弧线圈、电压互感器、高电阻

15、与接地装置相连接。,1.,相电压的变化：,2,、线电压,的变化,第五节 电力系统接地,中性点不接地系统分析,发生单相接地故障时，接地电流很小；,故障相电压降为,0,，非故障相电压升高为线电压，因此用电设备的绝缘水平应按线电压考虑；,线电压的大小和相位关系均不变；,一般允许继续运行,2,小时；,如果接地电流超过允许值，应改为经消弧线圈接地的方式。,第五节 电力系统接地,220kV,、,110kV,直接接地方式；,35kV,经,消弧线圈接地；,10kV,经消弧线圈接地方式或经小电阻接地方式；,220V/380V,直接接地方式。,本章,作业,复习题：,1,、,2,、,4,、,5,、,7,、,8,、,9,