电气工程概论 ppt课件

a ej1 2 0 1 2j2 3,a 2。 ej1 2 0 1 2j2 3
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➢ 由于U相接地，其对地电容CU被短接，所以U相 对地电容电流变为零。
➢ V、W相对地电容电流分别为
IC VU jX V V j3C U U e j1 5 03C U U e j6 0 （1-7）
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1.发电厂 生产电能的工厂，把不同形式的一次能源转
换成电能。
➢ 分类：据所利用能源的种类不同，可将发电厂 分为火力发电厂、水力发电厂、核能发电厂、 风力发电厂、地热发电厂、太阳能发电厂和潮 汐发电厂等。
➢ 发电厂举例
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2.变电所 变电所是联系发电厂和用户的中间环节，起
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➢ 理想的三相交流电力系统中，三相电压应有相同的 幅值，且顺时针按U、V、W顺序互成120°，这样 的系统就是三相平衡的系统。
➢ 电力系统实际运行中，由于三相负荷大小不等或系 统三相阻抗不对称等因素的存在，使得电力系统三 相电压处于不平衡运行状态。
➢ 三相电压不平衡用电压负序分量（顺时针按U、W、
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一、电力系统的组成
电力系统就是由发电厂、变电所、输配电线路 和电力用户连接而成的统一整体，包含着电能 的生产、输送、分配和使用。
电力系统加上发电厂的动力部分，如汽轮机、 水轮机、锅炉、水库、反应堆等，称之为动力 系统。
图1-1 电力网、电力系统和动力系统
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图1-1 电力网、电力系统和动力系统
变压器T2：高压侧绕组额定电压为220kV， 中压侧绕组的额定电压为121kV，低压侧绕组 的额定电压为11kV或10.5kV；
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变压器T3：高压侧绕组额定电压为110kV，低 压侧绕组的额定电压为38.5kV；
变压器T4：高压侧绕组额定电压为35kV，低 压侧绕组的额定电压为6.6kV或6.3kV；
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（3）波形 电力系统稳态运行时，其电压或电流波形应
为正弦波，但由于系统中谐波源的存在，如变 频调速等产生大量的谐波，造成了正弦波形的 畸变。
➢ 我国在《公用电网谐波》中规定了谐波电压的 限制，如表1-4 所示。
➢ 电能质量主要指标的影响因素、主要危害以及 可采用的解决方法见表1-5。
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第三节 电力系统中性点接地方 式 一、中性点不接地
二、中性点经消弧线圈接地 三、中性点直接接地 四、中性点经低电阻接地
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一、中性点不接地
1．中性点不接地系统的正常运行 图1-4为中性点不接地系统正常运行的示意图。 设三相电源电压 、U U 、 U V对称U。W 每相导线的对地
IC W U jX W W j3C U U e j1 5 03C U U e j1 2 0 (1-8）
➢ 非故障相电流、流进地中后，经过U相接地点流 回电网，该电容电流（即接地电流）为
I C I C V I C W 3 C U U e j 6 0 e j 1 2 0 j 3 C U U j 3 C U 0
V互成120°）有效值与正序分量有效值的百分比来
表示，称为三相电压不平衡度，即
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U%U2 100%
U1
（1-3）
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（2）频率 电力系统运行时的频率与额定频率之差称为频率偏差，
是电能质量的又一个主要指标。
➢ 我国电力系统采用的额定频率为50Hz，其允许偏差如表 1-3所示。
表1-3 系统频率允许偏差
电容分别用集中电容 、 、CU 表C示V ，C并W 忽略导线间 的分布电容。
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图1-4 中性点不接地 系统正常运行 33
➢ 系统正常运行时，由 CUCVCWC，三相 电压 U U 、U V 、U W 对称，所以三相导线的对地 电容电流 I C U 、I C V 、I C W 也是对称的，三相电 容电流之和等于零，即
变压器T5：高压侧绕组额定电压为10.5kV， 低压侧绕组的额定电压为400V。
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二、电压等级的选择
在相同的输送功率和输送距离下，所选用的电 压等级越高，线路中的电能损耗越小，但同时 电气设备的造价也会随之升高。
我国的电力网的额定电压、传输功率和传输距 离之间的关系如表1-7所示。
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➢ 由于线路对地电容电流很难准确计算，所以单相接地电流 （电容电流）通常可按下列经验公式计算
式中：
Ic(l13 35 5l0 2)U NU 35 N 0 l1U 1 N 0 l2
（1-11）
IC为接地点流过的电容电流（A）； UN 为电网的额定线电压（kV）； L1为同级电网具有电的直接联系的架空线路总长度（km）；
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一、电力系统的额定电压等级
额定电压就是发电机、变压器和电气设备等 在正常运行时具有最大经济效益时的电压。 有利于：
1.电器制造业的生产标准化和系列化 2.电器的互相连接和更换 3.设计的标准化和选型 4.备件的生产和维修
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1. 电气设备的额定电压 选择电气设备额定电压不低于电网的额定
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四、建立大型电力系统的优点
建立大型电力系统有以下优点：
➢ 1．减少了系统中的总装机容量 ➢ 2．提高供电的可靠性 ➢ 3．可以安装大容量的发电机组 ➢ 4．可以合理利用一次能源，提高系统运行的经济性
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第二节 电力系统的电压等级
一、电力系统的额定电压等级 二、电压等级的选择
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其大小为 IC 3CUph
（1-9） （1-10）
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➢ 当中性点不接地系统发生单相金属性接地时， 有以下特点：
（1）中性点对地电压 U 0 与接地相正常时的电压大 小相等，方向相反.
（2）故障相的对地电压降为零. （3）两健全的电容电流增大为正常时相对地电容
电流的倍.
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电压一般为110~220kV。 全所一旦停电，将使该地区中断供电。
4．终端变电所 终端变电所是电网的末端变电所，一般为降压变电所，
由地区变电所供电，高压侧电压为10~110kV。 全所一旦停电，将使用户中断供电。
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3.电力网 电力系统的重要组成部分，用于输送和分配
电能。 ➢ 分类：一般按其供电范围的大小和电压等级的
➢ 变压器带负载运行时，其一,二次绕组均有电压降，如 按变压器满载时一、二次绕组压降为5％考虑，为使 满载时二次绕组端电压仍高出电力网额定电压5％， 用于补偿线路的电压降,则必须选变压器二次绕组的额 定电压比电力网额定电压高出10％。
➢ 当变压器二次侧供电的线路很短时，其线路压降很小， 也可采用高出电力网额定电压5%，作为该变压器二 次绕组的额定电压。
2．中间变电所 将发电厂、枢纽变电所及负荷中心联系起来，处于电
源与负荷的中间位置。主要用以交换潮流或使长距离输 电线路分段，同时降低电压给所在区域供电。
电压为220~330kV。全所一旦停电，将引起区域电 力系统解列。
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3．地区变电所 地区变电所是一个地区或城市的主要变电所，高压侧
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3．提高电力系统运行的经济性
➢ （1）在发电环节，要综合各类发电厂的运行特点， 合理安排其发电顺序，实现电源的优化组合。
➢ （2）在输送电能环节，要采取各种措施降低网络 损耗，提高电能的传输效率。
➢ （3）结合本地区的区域特点，积极致力于新能源 的开发和利用，减少电能的生产和输送成本。
L2为同级电网具有电的直接联系的电缆线路总长度(km)。
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➢ 中性点不接地系统发生单相接地时，线电压 的大小和方向均不改变。
➢ 中性点不接地系统发生单相接地时，当接地 电流较大时，接地电流在故障处可产生稳定 或间歇性的电弧。
➢ 当单相接地电流大于规定值时，就要采用中 性点经消弧线圈接地。
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2．保证良好的电能质量 衡量电能质量的主要指标有电压、波形和频率。
（1）电压 电压质量一般用电压偏差、电压波动和闪变以及三相
电压不平衡度三个指标来衡量。
U%UUN10% 0 UN
（1-1）
式中：△U% 为电压偏差；U电网某点的实际运行电压；
UN 为额定电压。 ➢ 我国规定的用户受电端的电压偏差见表1-2。
图1-5 中性点不接地系统U相金属性接地 （a）原理接线图； （b）相量图
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➢ 中性点的电压，于是 电压为
U0 ，UVU 、W相的对地
U V U VU 0a2U UU U3U U ej150
U W U WU 0a2U UU U3U U ej150
（1-6）
式中：a为复数算子，
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表1-2 用户供电电压允许变化范围
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➢ 电压波动是指电压在系统中作快速、短时的变 化，变化更为剧烈的电压波动称为闪变。
电压波动一般用电网某点电压最大值与最小 值之差对电网额定电压的百分比表示，即
U%UmaxUmin100%
UN
（1-2）
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3、变压器的额定电压 变压器的额定电压分为一次绕组额定电压和
二次绕组额定电压 。
接到电力网始端与发电机相连的变压器，采 用高出电力网额定电压5％的电压作为该变压 器一次绕组的额定电压。
接到电力网受电端的变压器，其一次绕组额 定电压与电力网额定电压相等。