华中科技大学-电气工程基础课件(熊银信)-第1章-绪论

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1、HUST_CEEEHUST_CEEEHUST_CEEE一、关于电气工程基础一、关于电气工程基础1.课程背景2.课程特点、前修课程、后续课程 特点：工程思想 前修课程：电路理论、电机学 后续课程：电力系统分析、继电保护、电力系统自动化、高电压技术3.教材：熊信银，张步涵电气工程基础（第二版）华中科技大学出版社，20104.学习方式、要求：5.考核方式：笔试80%平时成绩20%6.教学录像：配合HUST_CEEEHUST_CEEEHUST_CEEE二、教学内容及学时安排二、教学内容及学时安排第一章 绪论（4 4）电力系统、电力网、变电站的定义与分类；大系统联网的技术经济效益简介；电力系统的特点；对

2、电力系统的要求；电能质量指标；电力系统和电气设备额定电压及其规定；电压等级与传输功率及传输距离的关系；接地的基本概念和类型；各种工作接地方式的技术特点、适用电压等级第二章 发电系统（2）能源的概念与分类，我国的（发电）能源分布和能源政策发电厂的能量转换；各类发电厂的分类及特点第三章 输变电系统（4）一次系统和一次设备的基本概念；一次设备的类型；母线、断路器、隔离开关、输电线路、TA、TV等一次设备；各类电气主接线的接线方式、运行特点、检修特点、适用场合（注意各类主接线之间的比较）；配电装置的基本概念及分类，安全净距的概念及ABCDE值简介；保护接地的基本概念、实现原理及分类。第四章 配电系统（

3、1）配电网基本概念；保护接零的基本概念、原理及分类。第五章 电力系统负荷（1）负荷的基本概念及分类；负荷曲线的基本概念及分类；最大负荷利用小时数Tmax HUST_CEEEHUST_CEEEHUST_CEEE二、教学内容及学时安排二、教学内容及学时安排第六章 电力网的稳态计算 张步涵（6 6）电力线路结构、架空输电线路的参数计算和等值电路、变压器的等值电路及参数计算、元件的电压和功率分布计算、开式电力网（同一电压级、不同电压级）潮流计算第七章 电力系统的短路计算 （10）短路故障、标幺制、无限大功率电源供电网络的三相短路、网络简化与转移电抗的计算、有限容量系统供电网络三相短路电流的实用计算、各

4、元件的负序与零序参数、各序网络的建立、不对称短路的计算第八章 电气主接线的设计与设备选择（4）载流导体的发热和电动力；电气设备选择的一般步骤及计算公式；短路计算点的基本概念和选择方法；断路器、电抗器的选择 第九章 现代电力系统的运行（6）有功功率与频率的关系；电力系统无功功率平衡及其与电压的关系；电力系统调压的基本思路，中枢点电压管理；电力系统各种调压措施的原理、计算和应用；电网运行经济性简介（网损概念及计算、最大负荷损耗时间、降损措施）；电力系统稳定性基本概念。第十章 电力系统继电保护（4）继电保护的基本概念、作用、基本原理；继电保护装置的构成，动作电流、返回电流、返回系数的基本概念；继电保

5、护的“四性”要求；三段式相间短路电流保护的实现原理 HUST_CEEEHUST_CEEEHUST_CEEE二、教学内容及学时安排二、教学内容及学时安排第十一章 发输变配电系统的二次系统（4）二次系统和二次设备的基本概念；原理接线图、展开接线图和安装接线图的基本概念和绘制原则；对断路器控制的基本要求，控制开关，断路器控制回路的实现第十二章 电力系统内部过电压 （6）过电压的基本概念和分类；操作过电压产生的基本原理，切除空载变压器、切除空载长线路、合闸空载线路、电弧接地等产生过电压的机理、过电压倍数及其影响因素、限制过电压的措施；三种谐振过电压产生的机理、特点、过电压倍数及其影响因素、限制过电压的

6、措施，电力系统中常见谐振过电压及其防治；工频电压升高基本概念及原理简介第十三章 电力系统防雷保护（2）雷电的放电过程和雷电参数；防雷装置的外特性第十四章 电力系统绝缘配合（1）绝缘配合的基本概念；绝缘配合方法第十五章 现代电力系统的管理（0）HUST_CEEEHUST_CEEEHUST_CEEE第一章第一章 绪论绪论第一节第一节 电力系统发展概况及前景电力系统发展概况及前景第二节第二节 电力系统基本概念电力系统基本概念第三节第三节 电能质量指标电能质量指标第四节第四节 电力系统的电压等级及其选择电力系统的电压等级及其选择 第五节第五节 电力系统中性点接地电力系统中性点接地HUST_CEEEHU

7、ST_CEEEHUST_CEEE第一节第一节 电力系统发展概况及前景电力系统发展概况及前景一一、电力工业发展概况、电力工业发展概况u电力工业发展史上的第一电力工业发展史上的第一：火电火电：1882年上海电气公司；年上海电气公司；水电水电：1912年云南石龙坝年云南石龙坝2240kW；核电核电：1991年浙江秦山年浙江秦山300MW；输电线路输电线路： 1974年甘肃刘家峡水电站陕西关中地区年甘肃刘家峡水电站陕西关中地区 330kV交流；交流； 1981年河南姚孟火电厂到武汉年河南姚孟火电厂到武汉500kV 交流；交流； 1988年葛州坝水电站到上海南桥变电站年葛州坝水电站到上海南桥变电站500

8、kV直流；直流； 2005年青海官厅年青海官厅甘肃兰州东甘肃兰州东750kV交流；交流； 2008年晋东南年晋东南南阳南阳荆州荆州1000kV交流交流 2010.06.18：云南省楚雄云南省楚雄广东省广州广东省广州 800kV直流输电工程直流输电工程HUST_CEEEHUST_CEEEHUST_CEEEu电力系统之最：电力系统之最： 最大单机：最大单机： 火电：火电：1000MW（玉环（玉环061128、邹县、邹县061204） 水电：水电：700MW（三峡）（三峡） 核电：核电：1000MW（岭澳核电厂）（岭澳核电厂） 最大发电厂：最大发电厂： 水电：水电：三峡工程三峡工程，3270万万kW

9、，年均发电量年均发电量846亿亿kWh，比全世界，比全世界70万万kW机组的总和还多，机组的总和还多，世界最大世界最大发电厂发电厂 火电：火电：500万万kW（北仑电厂，（北仑电厂，5602100万万kW） 核电：核电：200万万kW（岭澳核电厂，（岭澳核电厂，2100万万kW） 抽水蓄能：抽水蓄能： 830万万kW（广蓄，世界最大）（广蓄，世界最大）HUST_CEEEHUST_CEEEHUST_CEEEu我国电力系统的发展：我国电力系统的发展：我国发电装机容量的几大跨越：我国发电装机容量的几大跨越： 1987年，突破年，突破1亿亿kW(105年年)；1995年年3月，突破月，突破2亿亿kW；

10、2000年年4月，突破月，突破3亿亿kW；2004年年5月，以三峡电站月，以三峡电站7号机组投产发电为标志，我国发电装机突破号机组投产发电为标志，我国发电装机突破4亿亿kW；2005年年10月月突破突破5亿亿kW；2006年突破年突破6亿亿kW ；2007年更突破了年更突破了7亿亿kW ；2008年末年末7.9253亿亿kW 。HUST_CEEEHUST_CEEEHUST_CEEEv2007年国家年国家/地区人均发电量排名地区人均发电量排名HUST_CEEEHUST_CEEEHUST_CEEE二、电力系统发展前景二、电力系统发展前景1.做好电力规划，加强电网建设做好电力规划，加强电网建设 加强

11、电力规划，确定合理的电源结构和加强电力规划，确定合理的电源结构和布局，留有足够的容量和能量的备用，建成布局，留有足够的容量和能量的备用，建成容量充足、结构合理、运行灵活的联合电力容量充足、结构合理、运行灵活的联合电力系统系统 2. 电力工业现代化电力工业现代化u高电压、大系统高电压、大系统u大电厂、大机组大电厂、大机组u智能电网智能电网HUST_CEEEHUST_CEEEHUST_CEEE3. 联合电力系统联合电力系统 v效益效益u 各系统间电负荷的错峰各系统间电负荷的错峰效益效益u 提高供电可靠性、减少提高供电可靠性、减少系统备用容量系统备用容量u 有利于安装单机容量较有利于安装单机容量较大

12、的机组大的机组u 进行电网的经济调度进行电网的经济调度u 进行水电跨流域调度进行水电跨流域调度u 调峰能力互相支援调峰能力互相支援v支出支出u 增加联络线和电网内部增加联络线和电网内部加强所需投资以及联络加强所需投资以及联络线的运行费用线的运行费用u 当系统间联系较弱时，当系统间联系较弱时，有可能引起调频的复杂有可能引起调频的复杂性和出现低频振荡性和出现低频振荡u 增加了系统短路容量，增加了系统短路容量，并可能导致增加或调换并可能导致增加或调换已有设备已有设备u 增加联合电网的通讯和增加联合电网的通讯和高度自动化的复杂性高度自动化的复杂性HUST_CEEEHUST_CEEEHUST_CEEE4

13、. 电力市场电力市场u基本特征：基本特征：开放、竞争、计划、协调开放、竞争、计划、协调u基本原则：基本原则：公平、公开、公正公平、公开、公正5. 绿色能源的开发和利用（风能、太阳能等）绿色能源的开发和利用（风能、太阳能等） 6. 节能、减排、低碳节能、减排、低碳HUST_CEEEHUST_CEEEHUST_CEEE第二节第二节 电力系统基本概念电力系统基本概念一、什么是电力系统一、什么是电力系统三、电力系统的特点三、电力系统的特点四、对电力系统的要求四、对电力系统的要求二、电力系统的形成二、电力系统的形成HUST_CEEEHUST_CEEEHUST_CEEE水库 GMM电力网电力系统动力系统发

14、电厂水轮机 发电机变电所升压变压器输电线路变电所降压变压器用户用电设备一、什么是电力系统？一、什么是电力系统？v电力网电力网：由：由变电所变电所和不同电压等级和不同电压等级输电线路输电线路组成的网络。组成的网络。v电力系统电力系统：由：由发电机发电机、变压器变压器、输电线路输电线路以及以及用电设备用电设备（或（或发电厂、变电所、输配电线路以及用户），按照一定的规律发电厂、变电所、输配电线路以及用户），按照一定的规律连接而组成的统一整体。连接而组成的统一整体。v动力系统动力系统：在电力系统的基础上，把发电厂的动力部分包含：在电力系统的基础上，把发电厂的动力部分包含在内的系统。在内的系统。HUST

15、_CEEEHUST_CEEEHUST_CEEE水力发电厂水力发电厂火力发电厂火力发电厂超高压远距超高压远距离输电网离输电网地方电力网地方电力网区域电力网区域电力网110kV35kV35kV500kV220kV110kV10 kV变电所变电所A：枢纽：枢纽变电所变电所C：地方：地方变电所变电所D：终端：终端变电所变电所B：中间中间v电力网电力网：按电压等级的高低、供电范围大小的分类：按电压等级的高低、供电范围大小的分类u 超高压远距离输电网超高压远距离输电网：电压等级为：电压等级为330kV500kV的网络的网络u 区域电力网区域电力网：电压等级在：电压等级在35kV以上（一般为以上（一般为11

16、0kV220kV）u 地方电力网地方电力网：电压等级在：电压等级在35kV及以下及以下v变电所变电所：按其在电力系统：按其在电力系统中的地位分类中的地位分类 枢纽变电所枢纽变电所中间变电所中间变电所 地区变电所地区变电所终端电站所终端电站所HUST_CEEEHUST_CEEEHUST_CEEE二、电力系统的形成二、电力系统的形成 电力系统规模越大，给人们带来的技术经济电力系统规模越大，给人们带来的技术经济效益越大：效益越大：1.1. 可以提高供电可靠性可以提高供电可靠性 2.2. 可以减少备用容量可以减少备用容量 3.3. 可以减少系统装机容量可以减少系统装机容量 4.4. 可合理利用能源，充

17、分发挥水电在系统中的作用可合理利用能源，充分发挥水电在系统中的作用 5.5. 采用高效率大容量的火电机组采用高效率大容量的火电机组 6.6. 可以提高系统运行的经济性可以提高系统运行的经济性 HUST_CEEEHUST_CEEEHUST_CEEE三、电力系统的特点三、电力系统的特点v 电能不能大量存储电能不能大量存储：电能的生产、变换、输送、分：电能的生产、变换、输送、分配和使用是同时进行的。配和使用是同时进行的。P发发 P用用 P 频率频率fQ发发 Q用用 Q 电压电压Vv 过渡过程十分短暂过渡过程十分短暂：控制操作自动化程度高。：控制操作自动化程度高。 必须借助自动装置对电力系统进行控制：

18、继电保护必须借助自动装置对电力系统进行控制：继电保护装置、远动装置、减载装置、同期装置、励磁装置装置、远动装置、减载装置、同期装置、励磁装置v电能生产与国民经济各部门和人民生活有着极为密电能生产与国民经济各部门和人民生活有着极为密切的关系切的关系：社会政治经济影响巨大。：社会政治经济影响巨大。负荷分类：负荷分类：一类负荷、二类负荷、三类负荷一类负荷、二类负荷、三类负荷v电力系统的地区性特点较强电力系统的地区性特点较强：发展各具特色。：发展各具特色。 电力系统的规划设计、运行等不能盲目搬用其它电力系统的规划设计、运行等不能盲目搬用其它系统的经验。系统的经验。HUST_CEEEHUST_CEEEH

19、UST_CEEE四、对电力系统的要求四、对电力系统的要求v 保证供电可靠保证供电可靠v 保证良好的电能质量保证良好的电能质量v 提高电力系统运行经济性提高电力系统运行经济性Exa：一台：一台1000MW火电机组，年利用小时火电机组，年利用小时5000h，煤耗，煤耗率率290g/kW.h，煤价：，煤价：600元元/吨。吨。Sol： 年发电量：年发电量： 1000000kW5000h50亿亿kW.h 需标煤：需标煤：50亿亿kW.h290g/kW.h145万吨标煤万吨标煤 燃料费：燃料费：145万吨万吨600元元/吨吨87000万元万元1%节约：燃料：节约：燃料：1.45万吨标煤万吨标煤 燃料费：

20、燃料费：870万元万元HUST_CEEEHUST_CEEEHUST_CEEE第三节第三节 电能质量指标电能质量指标电能的质量指标：电能的质量指标：电电 压压 频频 率率波波 形形HUST_CEEEHUST_CEEEHUST_CEEE140120100806080 90 100 110 120寿命光通量发光效率电流电压/%寿命光通量发光效率电流/%140120100806080 90 100 110 120电压/%效率cos电流/%电流效率cos图图1-3 1-3 照明负荷（白炽灯）的电压特性照明负荷（白炽灯）的电压特性 图图1-4 1-4 异步电动机的电压特性异步电动机的电压特性 （图中的10

21、0%表示额定值） （图中的100%表示额定值）v电压：电压：u必要性：必要性：HUST_CEEEHUST_CEEEHUST_CEEEu电压质量标准：电压质量标准：HUST_CEEEHUST_CEEEHUST_CEEEv频率频率：u频率偏差：频率偏差： 0.2Hz（3000MW系统）系统）0.5Hz（3000MW系统）系统）国外：国外：(0.10.2)Hz 或或 0.5Hzu电钟时偏：电钟时偏： 30s（3000MW系统）系统）1min（3000MW系统）系统）u额定频率：额定频率：50Hz（国外：（国外：50 或或 60Hz）HUST_CEEEHUST_CEEEHUST_CEEEv波形：波形：

22、1.1.谐波电压限值谐波电压限值 表表1-3 1-3 公用电网谐波电压限值公用电网谐波电压限值 电网标准电网标准电压电压(kV)kV)电压总谐电压总谐波畸变率波畸变率（% %）各次谐波电压含有率各次谐波电压含有率（% %）说说 明明奇次奇次偶次偶次0.385.04.02.01. 衡量点为衡量点为PCCPCC，取实测，取实测95%95%概率值；概率值；2. 对用户允许产生的谐波电流，提供对用户允许产生的谐波电流，提供计算方法；计算方法；3. 对测量方法和测量仪器作出基本规对测量方法和测量仪器作出基本规定；定；4. 对同次谐波随机性合成提供算法。对同次谐波随机性合成提供算法。6及及10104.03

23、.21.635及及66663.02.41.21102.01.60.8注：注：220kV220kV电网参照电网参照110kV110kV执行。执行。 HUST_CEEEHUST_CEEEHUST_CEEE2 2谐波电流允许值谐波电流允许值表表1-4 1-4 注入公共连接点的谐波电流允许值（注入公共连接点的谐波电流允许值（A A） 标准标准电压电压/kVkV基准基准短路短路容量容量/MVA/MVA谐波次数谐波次数23456789101112131415161718192021222324250.381078623962264419211628132411129.7188.6167.88.97.114

24、6.512610043342134142411118.5167.1136.16.85.3104.79.04.34.93.97.43.66.810100262013208.5156.46.85.19.34.37.93.74.13.26.02.85.42.62.92.34.52.14.13525015127.7125.18.83.84.13.15.62.64.72.22.51.93.61.73.21.51.81.42.71.32.56650016138.1135.49.34.14.33.35.92.75.02.32.62.03.81.83.41.61.91.52.81.42.6110750129.

25、66.09.64.06.83.03.22.44.32.03.71.71.91.52.81.32.51.21.41.12.11.01.9注：注：220kV220kV基准短路容量取基准短路容量取2000MV2000MVA A。 HUST_CEEEHUST_CEEEHUST_CEEE第四节第四节 电力系统的电压等级及其选择电力系统的电压等级及其选择 一、电力系统额定电压和最高电压一、电力系统额定电压和最高电压二、电气设备额定电压和最高电压二、电气设备额定电压和最高电压三、电力系统电压等级三、电力系统电压等级四、电压等级选择四、电压等级选择HUST_CEEEHUST_CEEEHUST_CEEE一、一、

26、电力系统额定电压和最高电压电力系统额定电压和最高电压 u 电力系统的电力系统的额定电压额定电压：由国家根据技术经济条件规：由国家根据技术经济条件规定的电压等级标准，又称电力网的额定电压或线路定的电压等级标准，又称电力网的额定电压或线路的额定电压。的额定电压。u 电力系统的电力系统的最高电压最高电压：电力系统正常运行时，在任：电力系统正常运行时，在任何时间系统中任何一点上所出现的电压最高值。何时间系统中任何一点上所出现的电压最高值。二、二、电气设备额定电压和最高电压电气设备额定电压和最高电压 u 电气设备的电气设备的额定电压额定电压：电气设备制造厂根据所规定的：电气设备制造厂根据所规定的电气设备

27、工作条件而确定的电压。电气设备工作条件而确定的电压。u 电气设备的电气设备的最高电压最高电压：考虑到设备的绝缘性能和与最：考虑到设备的绝缘性能和与最高电压有关的其它性能所确定的允许最高运行电压，高电压有关的其它性能所确定的允许最高运行电压，其数值等于所在电力系统的最高电压值。其数值等于所在电力系统的最高电压值。HUST_CEEEHUST_CEEEHUST_CEEE变压器额定电压/kV 电力系统额定电压/kV 发电机额定电压/kV 一次绕组 二次绕组 0.22/0.127 0.23 0.22/0.127 0.23/0.133 0.38/0.22 0.40 0.38/0.22 0.40/0.23

28、0.66/0.38 0.69 0.66/0.38 0.69/0.40 注注：受（用）电设备的额定电压电：受（用）电设备的额定电压电力系统的额定电压。力系统的额定电压。三、电力系统电压等级三、电力系统电压等级1. 低于低于3kV系统的额定电压系统的额定电压u 直流系统的额定电压直流系统的额定电压v 100V以下的额定电压，受电设备与供电设备相同。以下的额定电压，受电设备与供电设备相同。v 对受电设备为对受电设备为110V、220V和和440V的直流系统，供电的直流系统，供电设备的额定电压分别为设备的额定电压分别为115V、230V和和460V。u低于低于3kV3kV交流三相交流三相/ /单单相电

29、力系统额定电压和相电力系统额定电压和电气设备额定电压电气设备额定电压HUST_CEEEHUST_CEEEHUST_CEEE2、3kV及以上系统的额定电压及以上系统的额定电压u 电力线路电力线路额定电压：额定电压：等于电力系统的额定电压等于电力系统的额定电压UNu 发电机发电机的额定电压：的额定电压：105% UNu 变压器一次绕组变压器一次绕组：相当于用电设备相当于用电设备 UNu 变压器二次绕组变压器二次绕组：相当于发电设备相当于发电设备110% UN 特例特例1：变压器一次绕组变压器一次绕组105% UN特例特例2：变压器二次绕组变压器二次绕组105% UN电电 力力 变变 压压 器器 额

30、额 定定 电电 压压 /k V 电电 力力 系系 统统 额额 定定 电电 压压 /k V 发发 电电 机机 额额 定定 电电 压压 /k V 一一 次次 绕绕 组组 二二 次次 绕绕 组组 电电 气气 设设 备备 最最 高高 电电 压压 /k V 3 3 .1 5 3 及3 .1 5 3 .1 5 及3 .3 3 .6 6 6 .3 0 6 及6 .3 0 6 .3 及6 .6 7 .2 1 0 1 0 .5 0 1 0 及1 0 .5 1 0 .5 及11 .0 1 2 - 1 3 .8 0 1 3 .8 0 - - 1 5 .7 5 1 5 .7 5 - - 1 8 .0 1 8 .0 -

31、 2 0 2 0 .0 2 0 .0 - 2 4 - 2 2 .0 2 2 .0 - - 2 4 .0 2 4 .0 - 3 5 3 5 3 8 .5 4 0 .5 6 0 6 0 6 6 7 2 .5 11 0 11 0 1 2 1 1 2 6 2 2 0 2 2 0 2 4 2 2 5 2 3 3 0 3 3 0 3 6 3 3 6 3 5 0 0 5 0 0 5 5 0 5 5 0 7 5 0 - - 8 0 0 HUST_CEEEHUST_CEEEHUST_CEEE三、电压等级的选择三、电压等级的选择U1I U2SZ23SU I电 力 系 统 额 定 电 压 为电 力 系 统 额 定

32、电 压 为220kV220kV及以上电压等级与其相及以上电压等级与其相适应的传输功率和传输距离适应的传输功率和传输距离的关系曲线如图的关系曲线如图1-61-6所示。所示。6500600055005000450040003500300025002000150010005000 100 300 500 700 900220kV3305007501000kV传输功率传输功率(MW)传输距离传输距离(km)图图1-6 220kV1-6 220kV及以上电压等级及以上电压等级的传输功率和传输距离的传输功率和传输距离 I （U1U2）/Z SU2(U1U2)/lz0 10%UN2/lz0u传输功率传输功率

33、S、电压等、电压等级级U、输电距离、输电距离l之间之间的关系的关系SConst， l U 2lConst， S U 2HUST_CEEEHUST_CEEEHUST_CEEE第四节第四节 电力系统中性点接地电力系统中性点接地一、一、概述概述二、二、中性点不接地系统中性点不接地系统三、三、中性点经消弧线圈接地电力系统中性点经消弧线圈接地电力系统四、四、中性点直接接地的电力系统中性点直接接地的电力系统五、五、中性点经电阻接地的电力系统中性点经电阻接地的电力系统HUST_CEEEHUST_CEEEHUST_CEEE一、概述一、概述u 接地：接地： 为了保证电力网为了保证电力网或电气设备的正常或电气设备

34、的正常运行和工作人员的运行和工作人员的人身安全，人为地人身安全，人为地使电力网及其某个使电力网及其某个设备的某一特定地设备的某一特定地点通过导体与大地点通过导体与大地作良好的连接。作良好的连接。u接地分类：接地分类：v工作接地工作接地：为了保证电气设备在正常：为了保证电气设备在正常或发生故障情况下可靠地工作而采取或发生故障情况下可靠地工作而采取的接地。的接地。v保护接地保护接地：将一切正常工作时不带电：将一切正常工作时不带电而在绝缘损坏时可能带电的金属部分而在绝缘损坏时可能带电的金属部分接地，以保证工作人员接触时的安全。接地，以保证工作人员接触时的安全。v保护接零保护接零：在中性点直接接地的低

35、压：在中性点直接接地的低压电力网中，把电气设备的外壳与接地电力网中，把电气设备的外壳与接地中性线直接连接，以实现对人中性线直接连接，以实现对人 身安全身安全的保护作用。的保护作用。v防雷接地防雷接地：为消除大气过电压对电气：为消除大气过电压对电气设备的威胁，而对过电压保护装置采设备的威胁，而对过电压保护装置采取的接地措施。取的接地措施。v防静电接地防静电接地：对生产过程中有可能积：对生产过程中有可能积蓄电荷的设备所采取的接地。蓄电荷的设备所采取的接地。HUST_CEEEHUST_CEEEHUST_CEEEu电力系统的电力系统的中性点接地方式中性点接地方式：小接地电流系统小接地电流系统大接地电流

36、系统大接地电流系统u如何确定如何确定电力系统中性点接地方式：电力系统中性点接地方式： 应从应从供电可靠性、内过电压、对通供电可靠性、内过电压、对通信线路的干扰、继电保护信线路的干扰、继电保护以及以及确保人身确保人身安全安全诸方面综合考虑。诸方面综合考虑。HUST_CEEEHUST_CEEEHUST_CEEE负荷ABCCCCICa. 电路图0UAUBUCIB0IC0IA0b. 矢量图二、中性点不接地的电力系统二、中性点不接地的电力系统UAUBUC0IAIBIC0u 适用范围适用范围3kV60kV的电力系统的电力系统u 正常运行时正常运行时结论结论： 三相电压对称，三相导线对地三相电压对称，三相导

37、线对地电容电流也是对称的，三相电容电容电流也是对称的，三相电容电流相量之和为零，这说明没有电流相量之和为零，这说明没有电容电流经过大地流动。电容电流经过大地流动。HUST_CEEEHUST_CEEEHUST_CEEECAACCBAABBAAAUUUUUUUUUUU)()(0)(0UBUAUC60-UA UCUB -UA ICBICC-ICAICAICAICBICBICCICCIPE负荷ABCCCCUAUBUCu 单相金属性接地故障时单相金属性接地故障时(A相相)v故障相对地电压降为零；非故障相对地电压降为零；非故障相对地电压升高为线电故障相对地电压升高为线电压，且相位相差压，且相位相差600。

38、因此，因此，线路及各种电气设备的绝缘要按线路及各种电气设备的绝缘要按线电压设计，绝缘投资所占比重线电压设计，绝缘投资所占比重加大，显而易见，电压等级越高加大，显而易见，电压等级越高绝缘投资越大。绝缘投资越大。v三相线电压仍然对称三相线电压仍然对称。用户用户的三相用电设备仍能照常运行，的三相用电设备仍能照常运行，但允许继续运行的时间不能超过但允许继续运行的时间不能超过2h。HUST_CEEEHUST_CEEEHUST_CEEECAACCBAABBAAAUUUUUUUUUUU)()(0)(0UBUAUC60-UA UCUB -UA ICBICC-ICA603jBCBCBeUCjXUIBCCCCUC

39、jXUI3303)(jBCCCBPEeUCIIIu 接地故障电容电流接地故障电容电流IPECUICO 容电流：正常运行时每相对地电COPEICUI33 接地故障电流绝对值：350/)35( NPEUlcablohI式：接地电流的经验计算公HUST_CEEEHUST_CEEEHUST_CEEE中性点不接地系统发生单相接地故障时中性点不接地系统发生单相接地故障时：u 接地电流接地电流大于大于30A时，将形成稳定电弧，成为持时，将形成稳定电弧，成为持续性电弧接地，这将烧毁电气设备和可能引起多续性电弧接地，这将烧毁电气设备和可能引起多相相相相 间短路。间短路。u 如果接地电流如果接地电流大于大于5A1

40、0A，而小于，而小于30A，则有可，则有可能形成间歇性电弧；间歇性电弧容易引起弧光接能形成间歇性电弧；间歇性电弧容易引起弧光接地过电压，其幅值可达（地过电压，其幅值可达（2.53）U ，将危害整，将危害整个电网的绝缘安全。个电网的绝缘安全。u 如果接地电流在如果接地电流在5A以下以下，当电流经过零值时，电，当电流经过零值时，电弧就会自然熄灭。弧就会自然熄灭。How to do ？HUST_CEEEHUST_CEEEHUST_CEEE0UAUBUC-UCUAUBILICICAICB负荷ABCCCCILICICCICBICAICCICBICAIPEL三、中性点经消弧线圈接地的电力系统三、中性点经消

41、弧线圈接地的电力系统u消弧线圈消弧线圈: 安装在变压器或发电机中性点与大地之间的具有气隙安装在变压器或发电机中性点与大地之间的具有气隙铁芯的电抗器。铁芯的电抗器。u单相单相(C相相)金属性接地故障金属性接地故障: C相发生接地时，中性点电压变为相发生接地时，中性点电压变为-UC ，在消弧线圈，在消弧线圈作用下，产生电感电流（滞后作用下，产生电感电流（滞后90），其数值为），其数值为: ILUC / XLU / XLHUST_CEEEHUST_CEEEHUST_CEEEu消弧线圈的补偿方式消弧线圈的补偿方式v全补偿方式：全补偿方式：按按IL=IC选择消弧线圈的电感，使接选择消弧线圈的电感，使接地

42、故障点电流为零，此即全补偿方式。地故障点电流为零，此即全补偿方式。v欠补偿方式：欠补偿方式：按按ILIC选择消弧线圈的电感，此时选择消弧线圈的电感，此时接地故障点有剩余的电感电流流过。接地故障点有剩余的电感电流流过。u消弧线圈容量的选择消弧线圈容量的选择3/35. 1NCUISar u下述情况，应安装消弧线圈下述情况，应安装消弧线圈 1 2 3 电 压 等 级 (k V ) 3 6 1 0 3 5 6 0 电 容 电 流 (A ) 3 0 2 0 1 0 HUST_CEEEHUST_CEEEHUST_CEEE四、中性点直接接地的电力系统四、中性点直接接地的电力系统 u 特点特点： v供电可靠性

43、不如电力系统中性供电可靠性不如电力系统中性点不接地和经消弧线圈接地方点不接地和经消弧线圈接地方式。式。v为提高供电可靠性，在线路上为提高供电可靠性，在线路上广泛安装三相或单相自动重合广泛安装三相或单相自动重合闸装置。闸装置。v电气设备的绝缘水平只需按电电气设备的绝缘水平只需按电力网的相电压考虑，可以降低力网的相电压考虑，可以降低工程造价。工程造价。v我国我国380/220V系统中一般都系统中一般都采用中性点直接接地方式，主采用中性点直接接地方式，主要是从人身安全考虑问题。要是从人身安全考虑问题。负荷ABCk(1)Ik(1)Ik(1)u适用范围适用范围：v我国我国110kV（国外（国外220kV

44、）及以上电压等级电力系统。及以上电压等级电力系统。v380/220V低压系统。低压系统。HUST_CEEEHUST_CEEEHUST_CEEE五、中性点经电阻接地的电力系统五、中性点经电阻接地的电力系统 u 特点：特点： v降低工频过电压，抑制弧降低工频过电压，抑制弧光过电压；光过电压；v消除铁磁谐振过电压，防消除铁磁谐振过电压，防止断线谐振过电压；止断线谐振过电压；v设置零序保护动作跳闸；设置零序保护动作跳闸；v设置零序保护动作跳闸；设置零序保护动作跳闸；v避免发生高压触电事故；避免发生高压触电事故；v供电可靠性有保证。供电可靠性有保证。u 适用范围适用范围：配网系统：配网系统（与中性点经消

45、弧线圈接地、不接（与中性点经消弧线圈接地、不接地比较）地比较）v全电缆出线变电站的单相接地全电缆出线变电站的单相接地故障电容电流故障电容电流超过超过30A时采用中时采用中性点经电阻接地；性点经电阻接地；v全架空线路出线变电站的单相全架空线路出线变电站的单相接地故障电流接地故障电流超过超过10A时，采用时，采用中性点经消弧线圈接地；中性点经消弧线圈接地；v对电缆与架空线混合线路的单对电缆与架空线混合线路的单相接地故障电容电流相接地故障电容电流超过超过10A时，时，可采用中性点经消弧线圈接地可采用中性点经消弧线圈接地或采用中性点经电阻接地。或采用中性点经电阻接地。HUST_CEEEHUST_CEE

46、EHUST_CEEE35kV降压变压器HUST_CEEEHUST_CEEEHUST_CEEE升压变压器HUST_CEEEHUST_CEEEHUST_CEEE110kV输电线路HUST_CEEEHUST_CEEEHUST_CEEE北京知春里220kV变电所HUST_CEEEHUST_CEEEHUST_CEEE北京新东安110kV地下变电站HUST_CEEEHUST_CEEEHUST_CEEE广东新丰江水电站HUST_CEEEHUST_CEEEHUST_CEEE水轮机HUST_CEEEHUST_CEEEHUST_CEEE世界上最大水轮发电机组：三峡水轮发电机组。HUST_CEEEHUST_CEEEHUST_CEEE用户照明HUST_CEEEHUST_CEEEHUST_CEEE三峡大坝鸟瞰HUST_CEEEHUST_CEEEHUST_CEEE