稳态分析1

I PE ( I 'CB I 'CC ) 3CU Be j 30
正 常 运 行 时 每 相 对 地容 电 流 ： 电 I CO CU
接地故障电流绝对值： I PE 3CU 3 I CO
-UA UC’
UB’
-UA
U U A ( U A ) 0 A U B U B ( U A ) U BA U C U C ( U A ) U CA
1－4 电力系统的结线方式和电压等级 三、电力系统中性点的运行方式

接地 ？
为了保证电力网或电气设备的正常运行和工作人员的人身安全， 人为地使电力网及其某个设备的某一特定地点通过导体与大地作良 好的连接。

接地分类：



工作接地：为了保证电气设备在正常或发生故障情况下可靠 地工作而采取的接地。 保护接地：将一切正常工作时不带电而在绝缘损坏时可能带 电的金属部分接地，以保证工作人员接触时的安全。 （接 地保护） 保护接零：在中性点直接接地的低压电力网中，把电气设备 的外壳与接地中性线（也称零线）直接连接，以实现对人 身安全的保护作用。 防雷接地：为消除大气过电压对电气设备的威胁，而对过电 压保护装置采取的接地措施。 防静电接地：对生产过程中有可能积蓄电荷的设备所采取的 接地。
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cb14电力系统的结线方式和电压等级三电力系统中性点的运行方式c相发生接地时中性点电压变为u在消弧线圈作用下产生电感电流滞后90其数消弧线圈的作用当发生单相接地故障时接地故障相与消弧线圈构成了另一个回路接地故障相接地电流中增加了一个感性电流它和装设消弧线圈前的容性电流的方向刚好相反相互补偿减少了接地故障点的故障电流使电弧易于自行熄灭从而避免了由此引起的各种危害提高了供电可靠性
35 110 220 330 500
35 110 220 330 500
38.5 121 242 345 及 363 525 及 550
1－4 电力系统的结线方式和电压等级
二、电压等级及其适用范围
说明：
1. 用电设备的容许电压偏移一般为±5%；
2. 沿线路的电压降落一般为10%；
3. 在额定负荷下，变压器内部的电压降落约为 5%。
荷
Ik(1)


适用范围：
我国110kV（国外220kV）及以 上电压等级的电力系统 。 380/220V低压系统。
1－4 电力系统的结线方式和电压等级 三、电力系统中性点的运行方式
A
2、中性点不接地的电力系统
正常运行时 UA＋UB＋UC＝0C＝0
指该系统中实际安装的发电机组 额定有功功率的总和，以千瓦（KW）、兆瓦（MW）、 吉瓦（GW）为单位计。 年发电量—— 指该系统中所有发电机组全年实际 发出电能的总和，以千瓦时（KWh）、兆瓦时 （MWh）、吉瓦时（GWh）为单位计。 最大负荷—— 指规定时间内，电力系统总有功功 率负荷的最大值，以千瓦（KW）、兆瓦（MW）、吉 瓦（GW）为单位计。
～
发电 ＋ 输电 ＋
生活
配电 ＋ 用电
电网 电力系统
1－1 电力系统概述 一、电力系统的组成 1、电源
火电：锅炉－汽轮机－发电机 水电：水库－水轮机－发电机


核电：核反应堆－汽轮机－发电机
其它：如风能、地热能、太阳能、潮汐等
1－1 电力系统概述
2、基本概念 电力系统——是由发电厂、变电所、输电线、配电系 统及负荷组成的。是现代社会中最重要、最庞杂的工程 系统之一。
电力网络——是由变压器、电力线路等变换、输送、
分配电能设备所组成的部分。
动力系统——在电力系统的基础上，把发电厂的动力
部分（例如火力发电厂的锅炉、汽轮机和水力发电厂的 水库、水轮机以及核动力发电厂的反应堆等）包含在内 的系统。
1－1 电力系统概述 一、电力系统的组成
2、基本概念
总装机容量——
三个指标
±5%（无功功率）
电压偏移：
频率偏移： ±0.2─ 0.5Hz（有功功率）
波形畸变率：
谐波
1－2 电力系统运行应满足的基本要求
经济
煤耗率（水耗率）
网损率（线损率） 厂用电率
1－3电力系统运行应满足的基本要求
环保
煤炭燃烧造成的污染 限制污染物的排放量
1－4 电力系统的结线方式和电压等级
静态 稳定性分析
暂态
前言
重点： 三大计算 1、短路故障计算：短路电流计算的目的，是确定短
路故障的严重程度，选择电气设备,整定继电保护，分 析系统中短路电流的分布，从而确定其对电气设备和系 统的影响。
2、稳态计算：潮流；调频、调压 3、暂态计算：故障；稳定性
第一章 电力系统的基本概念
1－1 电力系统概述 1－2 我国电力工业和电力系统简介

1－4 电力系统的结线方式和电压等级 三、电力系统中性点的运行方式

接地故障电容电流IPE
U B 3CU e j 60 I CB B jX C UC I CC 3CU B jX C
0 UC
UA I’CB -I’CA I’CC UB
60
1－4 电力系统的结线方式和电压等级
二、电压等级及其适用范围
变压器的电压等级
降压变压器（110/38.5，220/38.5）
一次侧（高压侧）接线路末端，相当于 用电设备，一次侧额定电压等于用电设备 的额定电压； 二次侧（低压侧）向负荷供电，相当于发 电机，应比线路的额定电压高5%，加上变 压器内耗5%，所以二次侧额定电压等于用 电设备的额定电压110%。
电能生产、输送、消费的特点
电能不能大量储存 暂态过程非常短促 与国民经济及日常生活关系密切 对电能质量的要求颇为严格 基本要求
安全
环保
优质
经济
1－2 电力系统运行应满足的基本要求
安全：保证可靠、持续的供电
措施 电源与电网的建设（西电东送，全国联网）
SCADA
设备检修（计划检修→状态检修）

大接地电流：


如何确定电力系统中性点接地方式 ？
应从供电可靠性、内过电压、对通信线路的干扰、继电保 护以及确保人身安全诸方面综合考虑。
1－4 电力系统的结线方式和电压等级 三、电力系统中性点的运行方式
1、中性点直接接地 特点：

A
B C Ik(1)
k(1)
负


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式。故障时： 如发生接地故障，则构成 短路 回路，接地相电流很大； 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闸装置。 对地电压＝UN，电气设备的绝缘水 平只需按电力网的相电压考虑，可以 降低工程造价。 我国380/220V系统中一般都采用中性 点直接接地方式，主要是从人身安全 考虑问题。
负 荷
UC
I’CB 0 60 -I’CA I’CC UB
ICC ICB
C C
ICA C -UA UC’
U U A (U A ) 0 A U (U ) U UB B A BA U C U C (U A ) U CA
一、结线方式
无 备 用 结 线
放射式
干线式
树状
包括 单回路放射式、干线式和链式网络 优点：简单、经济、运行方便 缺点：供电可靠性差 适用范围：二级负荷
1－4 电力系统的结线方式和电压等级
有 备 用 结 线
环行网络
双端供电
包括双回路放射式、干线式和链式网络 优点：供电可靠性和电压质量高 缺点：不经济 适用范围：电压等级较高或重要的负荷
电力系统稳态分析
前续课程： 电路 电机学
主 要 内 容
电 力 系 统 分 析
电力系统 稳态分析 （一）
正常稳态分析 计算（U、I、 P、Q、f）
电力系统的基本概念 各元件的特性和模型
潮流计算 调频
电力系统 暂态分析 （二）
运行调整和 调压 优化 经济运行 发电机的电磁暂态分析 电磁暂态分析 对称故障（三相短路） （故障分析） 不对称短路
2、基本概念
额定频率——
按国家标准规定，我国所有交流电力系 统的额定功率为50Hz。
最高电压等级—— 是指该系统中最高的电压等级电力 线路的额定电压。

地理接线图 电气接线图
1－1 电力系统概述
二、电力系统的发展
电压、输送距离、输送功率；
电源的构成；负荷的构成；
自动化； 直流输电
1－2 电力系统运行应满足的基本要求
1－3 对电力系统运行的基本要求
1－4 结线方式和电压等级 1－5 课程的主要内容
第一章 电力系统的基本概念 重点及难点：
重点： 1、电力系统的基本概念 难点： 1、电压等级
2、电力系统的基本要求
3、电能质量
2、中性点运行方式
4、中性点运行方式
5、电压等级
1－1 电力系统概述
一、电力系统的组成
工业 农业 商业
1－4 电力系统的结线方式和电压等级
二、电压等级及其适用范围
1、电力系统的额定电压等级
电压等级的选择 U1 Z I U2 S
S = √3U2I
1－4 电力系统的结线方式和电压等级
1、电力系统的额定电压等级
额 定 电 压 等 级 用 电 设 备 额 定 线 电 压 3 6 10 交 流 发 电 机 线 电 压 3.15 6.3 10.5 变 压 器 线 电 压 一 次 绕 组 3 及 3.15 6 及 6.3 10 及 10.5 二 次 绕 组 3.15 及 3.3 6.3 及 6.6 10.5 及 11
结论： 三相电压对称，三相导线对地电容电 流也是对称的，三相电容电流相量之和 为零，这说明没有电容电流经过大地流 动。
UA
IB0 IA0
0
适用范围
3kV~60kV的电力系统
UC
IC0
UB
1－4 电力系统的结线方式和电压等级 三、电力系统中性点的运行方式
单相金属性接地故障时(A相)
A ICA ICB ICC IPE B C UA’ UB’ UC’ UA
1－4 电力系统的结线方式和电压等级 三、电力系统中性点的运行方式
中性点不接地系统单相接地故障的结论2 ：
接地电流在故障处可能产生稳定的或间歇性的电弧。 如果接地电流大于30A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相相间短路。 如果接地电流大于5A~10A，而小于30A，则有可能形成间歇 性电弧；间歇性电弧容易引起弧光接地过电压，其幅值可达 （2.5~3）U，将危害整个电网的绝缘安全。 如果接地电流在5A以下，当电流经过零值时，电弧就会自然 熄灭。
UB’
-UA
1－4 电力系统的结线方式和电压等级 三、电力系统中性点的运行方式
中性点不接地系统单相接地故障的结论1 ： 故障相对地电压降为零；非故障相对地电压升高为线电 压。因此，线路及各种电气设备的绝缘要按线电压设计， 绝缘投资所占比重加大，显而易见，电压等级越高绝缘投 资越大。 三相线电压仍然对称，用户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2h。
1－4 电力系统的结线方式和电压等级
二、电压等级及其适用范围 电力网络中电压分布采取的措施： 1. 取用电设备的额定电压为线路额定电压； 2. 取发电机的额定电压为线路额定电压的105%； 3. 变压器,分升压变和降压变
1－4 电力系统的结线方式和电压等级
二、电压等级及其适用范围
变压器的电压等级

人员素质
1－2 电力系统运行应满足的基本要求
负荷（一级
二级
三级）
一级负荷：对这一级负荷中断供电，将造成人
身事故，经济严重损失，人民生活发生混乱。 二级负荷：对这一级负荷中断供电，将造成大 量减产，人民生活受影响。
三级负荷：所有不属于一、二级的负荷。
1－2电力系统运行应满足的基本要求
优质：
1－4 电力系统的结线方式和电压等级
三、电力系统中性点的运行方式
3、中性点经消弧线圈接地的电力系统
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铁芯的电 抗器。 UA U’A IC 单相(C相)金属性接地故障
1－4 电力系统的结线方式和电压等级 三、电力系统中性点的运行方式

如何实现工作接地 ？

电气设备（电力变压器、电压互感器或发电机）的中性点 接地 —— 又称为电力系统中性点接地。 电力系统的中性点：星形连接的变压器或发电机的中性点。 小电流接地：


电力系统的中性点接地方式：

中性点不接地（中性点绝缘） 中性点经消弧线圈接地 中性点直接接地 中性点经电阻接地
升压变压器（例如35/121，10.5/242）
一次侧（低压侧）接电源，相当于用电设备， 一次侧额定电压等于用电设备的额定电压UN； 直接和发电机相联的变压器一次侧额定电压 等于发电机的额定电压即105％UN； 二次侧（高压侧）接线路始端，向负荷供电， 相当于发电机，应比线路的额定电压高5%，加 上变压器内耗5%，所以二次侧额定电压等于用 电设备的额定电压110%。