电力系统基础知识

13

变电所：按其在电力系统中的地位分类

枢纽变电所：

中间变电所：
地区变电所： 终端电站所：


14
电力系统的特点
▲过渡过程十分短暂：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：继电保护装置、远动装置、减
载装置、同期装置、励磁装置、
▲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：社会政治经济影响巨大。负荷分类： 一类负荷、 二类负荷、三类负荷 ▲电能不能大量存储：电能的生产、变换、输送、分配和使 用是同时进行的。
9
电力网的接线： 开式电力网：
无备用接线方式
开式电力网 a）单回路放射式 b）单回路干线式 c）单回路链式
优点：简单明了、运行方便，投资费用少。 缺点：供电的可靠性差。
10
两端供电电力网： 有备用接线方式（闭式电力网）
有备用接线 a）双回路放射式 b）双回路干线式 c）双回路链式 d）环式 e）两端共电式

UB
1.等值简化电路
2.向量图
41
假 设 条 件
C-各相对比地之间是空气层，空气是绝缘介质，组成分散电容：
图2-1 为了方便讨论，认为： 1、三相系统对称 2、对地分散电容用集中电容表示,相间电容不予考虑 3、当导线经过完全换位后，Cu=Cv=Cw=C
42
2、分析：图2-1
1、三相系统对称时，三相电 压 U A、 UB、 U C 对称,即 U N U A U B U C 0 2、由于Cu=Cv=Cw=C，则








IcA=IcB=Icc=Ux/Xc
＝
cu x 也对称，即
43
I c I cA I cB I cC o
3、结论
正常运行时： 地中没有零序电容电流流过。 中性点对地电位为零。
44
故障运行时：
单相接 地故障
A B C

UA UB


UA
I C,B
地方电力网：电压等级在35kV及以下，供电半径在20-50km以
内

区域电力网：电压等级在35kV以上（一般为110kV-220kV）， 供电半径超过50km，联系较多发电厂的网络

超高压远距离输电网：电压等级为330kV~500kV的网络，其主 要任务是把远处发电厂生产的电能输送到负荷中心，同时还 联系若干区域电力网形成跨省、跨地区的大型电力系统
37
2、额定电流
发电机、变压器、断路器和其他电气设备的额定电流，是指
在一定周围煤质计算温度下、所允许长期通过的最大电流值。
38
第四节 电力系统中性点：
电力系统中性点接地方式
三相电力系统中绕组或者线圈采用星形连接的电力设备（如发电机、变 压器等）各相的连接对称点和平衡点。 特点：在电力系统正常运行时，对地电位为零。
32

特点

单母线分段接线

WL1 WL2 WL3 WL4
减少母线故障或检修时的停 电范围。
断路器检修期间必须停止该 回路的供电。
母线分段的数目，通常以 2～3分段为宜，分段太多增 加了分段断路器。

QF1

适用范围

分段断路器
～ G
～ G
6~10kV 配 电装置 出线 6 回 及以上；
35kV出线数为4~8回；
46
(二)：中性点经消弧线圈接地系统 消弧线圈的工作原理
中性点经消弧线圈接地的电力系统
（a）电路图
（b）相量图
47
48
消弧线圈的作用
1、正常运行时： 中性点对地电位为零：UN=0
消弧线圈中无电流：IL=0
流过地中的电容电流为零：IC=0 2、单相接地时： 中性点电位升高为相电压： U N U C
N即为 中性点
39
正常运行时的中性点不接地的电力系统 （a）电路图 （b）相量图
40
1、中性点非有效接地系统
(一)：中性点不接地系统 单相接 地故障
A B C

UA UB


UA
I C,B


U'A

Id


N
UC

U c
U'B



I C,A
I C A.
I C. B
C
C
C
Ic

UC

IC

110~220kV 出线数为 3~4 回。
33
双母线接线


运行方式

接线图
具有两组母线W1，W2。每一回路经 一台断路器和两组隔离开关分别与 两组母线连接，母线之间通过母线 联络断路器QF（简称母联）连接。

母联 QF 断开，一组母线工 作 ， 另 一 组 母 线 备用 ， 全 部进出线接于运行母线上 。 母联 QF 断开，进出线分别 接 于 两 组 母 线 ， 两组 母 线 分裂运行。 母联 QF 闭合，电源和馈线 平均分配在两组母线上。 检 修 一 组 母 线 ， 可使 回 路 供 电 不 中 断 ； 一 组母 线 故 障 ， 部 分 进 出 线 会暂 时 停 电。 供 电 可 靠 ， 调 度 灵活 ， 又 34

通常，将发电厂电能送到负荷中心的线路叫输电线路。负荷
中心至各用户的线路叫配电线路。负荷中心一般设变电站。
8
电力系统
超高压远 距离输电 网
变电所A：枢纽
区域电力网
变电所C：地方
地方电力网
500kV
ห้องสมุดไป่ตู้
220kV
110kV
变电所D：终端 10 kV
110 kV
变电所B： 中间
35kV
35kV ~ 水力发电厂 ~ 火力发电厂
分，包括火电厂的锅炉、汽轮机、热力网和用热设备；水 电厂的水库、水轮机等；核电厂的核反应堆等。 ——广义 电力系统
6

电力系统的组成
发电厂 输电线路 配电网络 用户
锅 炉
G
汽轮机 发电机 升压变压器 降压变压器 降压变压器
M
电动机
7
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。
发电机 额定电压 /kV 3.15 6.30 10.50 13.80 15.75 18.0 20.0 22.0 24.0
电力变压器额定电压/kV 一次绕组 3 及 3.15 6 及 6.30 10 及 10.5 13.80 15.75 18.0 20.0 22.0 24.0 35 60 110 220 330 500 二次绕组 3.15 及 3.3 6.3 及 6.6 10.5 及 11.0 38.5 66 121 242 363 550 -
15


对电力系统运行的基本要求如下：
（1）保证供电可靠性 （2）保证电能质量 （3）提高电力系统运行的经济性 （4）环境保护问题
16
电能的质量指标
名 称 允许限值 35kV 及以上为正负偏差绝对值 之和不超过 10%； 10kV 及以下三相供电为7%； 220V 单相供电为+7%，-10% 1．电压波动： 10kV 及以下 2.5%; 35kV~110kV 为 2%； 220kV 及以上 1.6% 2．闪变V10： 对照明要求较高,0.4%(推荐值); 一般照明负荷,0.6%(推荐值) 说 明
电机、变压器、变换器、电力线路和各种用电设备（一次 设备）以及测量、保护、控制等智能装置（二次设备）组 成的统一整体。

电力网络：由变压器、变换器 、电力线路等变换、输送、
分配电能设备所组成的部分常称电力网络，即电力系统中 除发电机和电力用户以外的部分。

动力系统：电力系统和动力部分的总和。其中，动力部

消弧线圈中出现感性电流 I L ：与I c 相差1800 流过接地点电流： + （相互抵消） I L Ic →实现补偿
49


补偿方式及选用
1、全补偿:ＩL＝ＩC 接地点电流为零 即１／ωＬ＝３ωＣ
不采用
缺点：XL=Xc，网络容易因不对称形成串联谐振过电压危及绝缘 2、欠补偿:ＩL＜ＩC 即１／ωＬ＜３ωＣ 接地点为容性电流
17
电能的质量指标

频率：

额定频率： 频率偏差：
50Hz（国外：50 或 60Hz） ±0.2Hz（≥3000MW系统） ±0.5Hz（＜3000MW系统）

国外：

±(0.1~0.2)Hz 或 ±0.5Hz
波形：

质量标准：正弦波电压和电流 谐波的危害与抑制：对于电网、电力设备、通讯都会产生负面影响；
电气设备 最高电压 /kV 3.6 7.2 12
24 40.5 72.5 126 252 363 550 800
36
电力系统的额定电压及电压等级 U1 Z I U2 S S = √3U2I
我国规定的额定电压按电压高低及使用范围可分为三类： 第一类指100V及其以下的额定电压。主要用于安全动力、照明、蓄电池及特殊设备。 第二类指100～1000V之间的额定电压，其应用最广、数量最多。 第三类指1000V及其以上电压等级。电力系统的发、供、输、配、用电都采用该电 压等级。
供电电 压允许 偏差
衡量点为供用电产权分界处或电能计量点
电压允 许波动 和闪变
衡量点为电网公共连接点 (PCC) ，取实 测 95%概率值； 给出闪变电压限值和频度的关系曲线， 可以根据电压波动曲线查得允许值，并 给出算例； 对测量方法和测量仪器作出基本规定
各级电压要求一样； 三相供 衡量点为 PCC，取实测 95%概率值或 电电压 正常允许 2%，短时不超过 4%； 日累计超标不超过 72min，且每 30min 允许不 每个用户一般不得超过 1.3% 中超标不超过 5min； 平衡度 对测量方法和测量仪器作出规定； 提供不平衡度算法
简单、清晰、设备少。
当母线故障或检修或母线隔
离开关检修时，整个系数全 部停电。
WL2 QS QF QS QS1 QF1 ～ G
WL3
QS QF
WL4
QS QF
QS
QS QF ～ G
QS

W
断路器检修期间也必须停止
该回路的供电。

适用范围

单电源的发电厂和变电所， 且出线回路数少，用户对供
电可靠性要求不高的场合。
优点：供电可靠性高，适用于对一级负荷供电。
11

电力网分类：
按电压等级分类：

低压网：电压等级在1kV以下； 中压网：1～10kV； 高压网：高于10kV、低于330kV； 超高压网：低于750kV； 特高压网：1000kV及以上。




12

电力网：按电压等级的高低、供电范围的大小的分类



U'A

Id


N
UC

U c
U'B



I C,A
I C A.
I C. B
C
C
C
Ic

UC

IC

UB
1.等值简化电路
2.向量图
45
单相接地时接地电流危害
单相接地时的接地电流将在故障点形成电弧。当出现稳定 电弧时可能烧坏电气设备，或引起两相或三相短路。尤其 是电机或电器内部因绝缘损坏而造成一相导体与设备外壳 之间接触产生稳定电弧时，更容易烧坏电机、电器或造成 相间短路。
工业
～
发电 ＋ 输电 ＋
农业
商业 生活
配电 ＋ 用电
电网 电力系统
4
电力的系统组成
发电厂 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
水库
用单线图表示
G ~
电力网
M ~
M ~
电力系 统 动力系 统
5

几个基本概念

电力系统： 由生产、变换、输送、分配、消费电能的发

W2 W1
优点

QS2 QF
QS1
电源1
电源2

第三节
额定电压和额定电流
1、额定电压
额定电压是由国家规定的一种标准电压，是电气设备设计时 所依据的电压值。在这一电压下工作时，电气设备的技术经 济性能指标能够达到最佳状态，保证长期可靠运行。
35
电力系统 额定电压 /kV 3 6 10 20 35 60 110 220 330 500 750
电力系统基础知识
1
第一节
水电 厂
电力系统概述 核电 厂
工 厂
220kV
火电 厂
风力发电 机
枢纽 变电 站
110k 110kV V
变 电 所
电气化铁路
居民
终端 变电 所
2
电力系统概述----1.1什么是电力系统？
电 网 调 度 应用服务器
RTU
数据采集和传输
RTU RTU
发电
输电
变电
配电
用电
3
1-1 电力系统的组成
少采用
缺点：易发展成为全补偿方式,切除线路或频率下降可能谐振。 3、过补偿:ＩL＞ＩC 即１／ωＬ＞３ωＣ
接地点为为感性电流 注意：电感电流数值不能过大≯10A
采用
50
中性点经消弧线圈接地系统 U相金属性接地
电压变化特点:

故障相对地电压变为零

18
第二节 一 、一次设备
发电厂电气设备概述
发电机
19
变压器
20
高压断路器
21
隔离开关
22
负荷开关
23
母线
24
绝缘子及电缆
25
电抗器
26
电力电容器
27
互感器及避雷器
28
二、二次设备
29
三、电气主接线--一次设备所连成的电路
30
31

特点

单母线接线
WL1
QS4 QS3 QF2 QS2