电气工程基础PPT课件

第4章电气工程基础锅炉发电机升压变压器降压变压器电能用户输电线热能用户汽轮机抽汽电力网电力系统动力系统动力系统与电力系统、电力网关系示意图4.1电力系统基本知识1、电力系统的组成一、电力系统运行特点和基本要求电力系统是由发电厂发电机、升降压变电设备、输、配电线路和电能用户（用电设备）组成的整体。电力网电力系统中的输电、变电和配电的三个部分称为电力网。电能用户消耗电能的场所，电能转换为其他形式能量。4.1电力系统基本知识4.1电力系统基本知识2、电力系统运行的特点1）同时性电能生产、输送、分配和使用在同一时刻完成的。2)快速性暂态过程迅速。毫秒或微秒3)重要性与国民经济密切相关4.1电力系统基本知识（1）保证供电可靠性3、对电力系统的要求（可靠、优质、经济、环保）负荷突然中断对供电的影响，用电负荷又分为：1）一类负荷也称一级负荷一类负荷也称一级负荷，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，造成经济上巨大损失；以及突然中断供电将会造成社会秩序严重混乱或政治上的严重影响的用电负荷。3）三类负荷也称三级负荷三类负荷也称三级负荷，指不属于一类负荷和二类负荷的其他负荷，对此类负荷，突然中断供电所造成损失不大或不会造成直接损失。2）二类负荷也称二级负荷二类负荷也称二级负荷，指突然中断供电将会造成较大的经济损失；以及突然中断供电将会造成社会秩序混乱或政治上的较大影响的用电负荷。4.1电力系统基本知识(2)保证电能质量（电压、频率、波形）（3）提高运行的经济性（4）环保问题4.1电力系统基本知识4.1电力系统基本知识二、电能质量的各项指标电压幅值、频率、波形1、电压偏差（移）U%%100NNUUU电压缓慢变化电压允许偏差：35kV及以上±5%，10kV及以下±7%，低压及农业用户+5%～-10%1）定义2）原因：由系统滞后的无功负荷引起3）危害：如异步电动机无法正常起动，照明设备影响4）措施：合适的调压方式、合理选变压器分接头、减小系统阻抗、无功补偿、改善功率因数、使三相负荷平衡4.1电力系统基本知识2、电压波动和闪变△U%%100NminmaxUUU电压波动1）220kV及以上为1.6%、2）35kV---110kV为2%。3）10kV及以下为2.5%。1）定义2）原因：电压波动和闪变由冲击性负荷引起3）措施：采用专用线和专用变压器、增大供电容量、减小系统阻抗、减少或切除引起电压波动负荷、选更高电压供电、装无功补偿装置电压闪变负荷急剧波动引起瞬间电压升高，照度急剧变化，造成人眼对灯闪感到不适的现象。电压短时快速变动，变化速度等于或大于每秒0.2%时称为电压波动。4.1电力系统基本知识3、三相不对称度衡量三相负荷平衡状态的指标。三相系统的电压负序分量与电压正序分量的方均根值百分数表示。1）定义：3）措施：改善三相负荷不平衡,将不对称负荷接到更高电压等级的电网。2）原因：三相负荷不平衡%100UU_u4、谐波1）产生原因：电力系统中存在各种非线性元件。如一部电动机、感应电炉，尤为严重的是大型的晶闸管交流设备和大型电弧炉。电压的波形（1）理想的波形为正弦波（50Hz，基波）（2）非正弦波：基波叠加一系列的高次谐波（3）高次谐波：为基波频率的整数倍4.1电力系统基本知识3）谐波危害：对设备危害很大，可使变压器、电动机的铁损增大，产生过热，介质老化，缩短寿命。可使变压器噪音增大。电动机的转子振动，影响产品质量。电容易发热击穿。表计不准。系统发生谐振过电压等等4）改善措施）三相整流变压器采用Yd或Dy联结增加换流器相数、装滤波装置、限制接入系统的交流设备及交流调压装置的容量、提高对大容量非线性设备的供电电压等4.1电力系统基本知识4.1电力系统基本知识5、频率偏差1）定义：△f%%100NNfff2）频率不合格的原因（1）发电容量不足（2）用户未使用负控装置、低频减载装置3）频率偏差允许值一般不超过±0.2Hz，容量较小为±0.5Hz。4）频率偏差的调整4.1电力系统基本知识6、供电可靠性：根据用电负荷等级制定。三、电力系统接线方式及特点1、无备用接线（开式电力网）2、有备用接线（闭式电力网）%1008760876011NntNRsRs_----年供电可靠率N----统计用户总数t1----年每次停电时间n1----年每次停电用户数停电时间包括：事故停电、计划检修停电、临时性停电4.1电力系统基本知识四、电力系统额定电压额定线电压电网的额定电压：线路首末端电压的平均值用户设备的额定电压=电网的额定电压发电机额定电压：比网络的额定电压高5%5%%.＜Uk7变压器额定电压：1）一次绕组（接谁同谁）：与发电机直接连接，等于发电机的额定电压；与电网直接连接，与电网的额定电压同。2）二次绕组：通常取UN10%，当，直接连接用电设备取UN5%。4.1电力系统基本知识T1T2我国电力网络的额定电压等级：3、6、10、35、110、220、330、500kV、750kV、1000kV例4.1电力系统基本知识我国电力网络的额定电压等级：电力系统平均额定电压：UavN=1.05UN3.15、6.3、10.5、37、115、230、345、525kV变压器的分接头及其变比调压额定变比：主抽头额定电压之比实际变比：实际所接分接头的额定电压之比例1：如图，试求：4.1电力系统基本知识10.5kV10.5/242kV220/121/38.5kV110/11kV10.5/3.3kV35/6.6kV1)发电机、变压器的额定电压2)T1：5%抽头，T2、T5：主抽头，T3：-2.5%抽头,T4：-5%抽头3)各线路的平均额定电压例1：P2414.1电力系统基本知识10.5kV10.5/242kV220/121/38.5kV110/11kV10.5/3.3kV35/6.6kV2)T1：5%抽头，T2、T5：主抽头，T3：-2.5%抽头,T4：-5%抽头T1：10.5/254.1kV，T2:220/121/38.5kVT3：107.25/11kV,T4：33.25/6.6kVT5：10.5/3.3kV例1：P2414.1电力系统基本知识3)各线路的平均额定电压4.1电力系统基本知识2011,46T各级电网的额定电压如图，发电机G、变压器T1、T2的额定电压分别为（）A.G：10.5kVT1：10.5/242kV，T2:220/38.5kVB.G：10kVT1：10/242kV，T2:220/35kVC.G：10.5kVT1：10.5/220kV，T2:220/38.5kVD.G：10.5kVT1：10.5/242kV，T2:220/35kVT1T2例G10kV220kV35kVA五、中性点接地方式4.1电力系统基本知识•中性点：是指电力系统发电机、变压器接成星形绕组的节点称为中性点。中性点运行方式分为直接接地单相负载低压（380/220V）、高压110kV以上输电线路。非直接接地（不接地或经消弧线圈、电阻、电压互感器等接地），通常10—35kV。经小电阻接地（电缆线路多）10kV中性点直接接地优点：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，从而保证单相用电设备的安全。缺点：很大，继电保护动作，断路器跳开，造成停电；发生人身一相对地电击时，危险性较大。1、中性点不接地系统1）正常运行时正常运行时各相对地电压是对称的UBUA..120°120°120°UC.4.1电力系统基本知识2）一相接地故障时AXYZBCeA+–eC+–eB+–ACIACIBCIBCICICI特点CYCCCCCBACCBBAANUYYUYYYYUYUYUU4.1电力系统基本知识CANAAdUUUUUCBNBBdUUUUU30°BUABUAUCUBUCUAdUBdUBdU4.1电力系统基本知识中性点不接地系统特点1）发生单相接地故障时，接地相对地电压下降，非故障相对地电压升高，最高可达线电压。对用电设备的绝缘水平应按线电压考虑；2）发生单相接地故障时，三相之间的线电压仍然对称，用户的三相用电设备仍照常运行。可继续运行2小时。3）电容电流较大，接地点可能出现电弧，产生过电压。当电容电流超过一定值时，要求中性点经消弧线圈接地，以减小故障电流。4.1电力系统基本知识中性点不接地系统发生单相接地故障时，接地相对地电压（）。A.最高为线电压B.最高为相电压C.最低为零中性点不接地系统发生单相接地故障时，可继续运行（）。A.20小时B.2小时C.12小时中性点不接地系统发生单相接地故障时，未接地相对地电压升高，最高升至（）A.最高为线电压B.最高为相电压C.最低为零CBA4.1电力系统基本知识中性点经消弧线圈接地为什么采用中性点经消弧线圈接地?电缆线路较多,电容电流较大,单相接地故障时,接地点出现电弧,造成过电压。因此，加消弧线圈。4.1电力系统基本知识2011,47T在中性点绝缘的35kV系统发生单相接地短路时，其故障处的非故障相电压是（）。A.115kVB.110kVC.38.5kVD.35kVDwUCILI—电容电流—电感电流cILI4.1电力系统基本知识4.1电力系统基本知识1）完全补偿：IL=IC。串联谐振2）欠补偿：IL＜IC。当切除部分线路或故障，IC减小，会串联谐振。3）过补偿：IL＞IC。一般采用过补偿度通常P=5%-10%%_100×III=PCCL补偿方式4.1电力系统基本知识2011,58T在中性点非有效接地配电系统中加装消弧是为了（）。A.增大系统零序阻抗B.提高继电保护装置的灵敏性C.补偿接地短路电流D.增大电源的功率因数C我国电力网中性点接地方式为：110kV及以上—直接接地20—60kV—经消弧线接地10kV—经消弧线接地或经小阻抗接地（电缆为主)220/380V—直接接地4.1电力系统基本知识2012,47T我国110kV及以上系统中性点接地方式一般为（）A.中性点直接接地B.中性点绝缘C.经小阻抗接地D.经消弧线接地A4.1电力系统基本知识2011,49T我国电力系统中性点直接接地方式一般用在（）及以上网络中。A.110kVB.10kVC.35kVD.220kVA1、线路参数1）电阻2）电抗分裂导线：电抗减小slR4.2电力线路、变压器的参数和等值电路0157.0lg1445.01rDxmZY/2Y/2一、输电线路的参数和等值电路3）电导4）电纳分裂导线：电纳增加4.2电力线路、变压器的参数和等值电路32101UPgg6110lg58.7-rDbmZY/2Y/22、输电线路的等值电路1）一字形等值电路：架空线不超过100km、电压不高4.2电力线路、变压器的参数和等值电路2）π形和T形等值电路：架空线为100-300km、电缆不超过100km二、变压器4.2电力线路、变压器的参数和等值电路RTjXTGT-jBT22NNkTSUPR1000×=NNkTSU%UX2100×=1、双绕组变压器双绕组变压器4.2电力线路、变压器的参数和等值电路RTjXTGT-jBT20NTUPG1000=20100NNTUS%IB×=2、三绕组变压器4.2电力线路、变压器的参数和等值电路RT1jXT2GT-jBTRT2RT3jXT3jXT1例4-8P224三、有名值、标幺值参数计算1、有名值2、标幺值：实际值/基准值3、基准值4.2电力线路、变压器的参数和等值电路BBBIUS3=BBBUSI3=BBBBBBBBSUUSUIUZ2=)3(3=3=一般选功率SB=100MVA，UB=UavIUSZIU标幺值计算BBBBBBIUSZIUUISIZU3,33,34、不同基准值的标幺值之间的换算4.2电力线路、变压器的参数和等值电路电网等值电路5、多电压级电网中参数的归算NB2BNNBB2NN2NBNNBSSUUSUSU）（XXXXXXXX例4-9P