電力系統(tǒng)基礎(chǔ)知識

4電氣工程基礎(chǔ)北京建筑工程學(xué)院電氣工程與自動化系李英姿2004年3月全國注冊電氣工程師考試——專業(yè)基礎(chǔ)部分4.1電力系統(tǒng)基本知識

考試大綱1.1了解電力系統(tǒng)運(yùn)行特點(diǎn)和基本要求1.2掌握電能質(zhì)量的各項指標(biāo)1.3了解電力系統(tǒng)中各種結(jié)線方式及特點(diǎn)1.4掌握我國規(guī)定的網(wǎng)絡(luò)額定電壓與發(fā)電機(jī)、變壓器等元件的額定電壓1.5了解電力網(wǎng)絡(luò)中性點(diǎn)運(yùn)行方式及對應(yīng)的電壓等級4.1.1電力系統(tǒng)運(yùn)行特點(diǎn)和基本要求

1．電力系統(tǒng)的組成由發(fā)電廠的發(fā)電機(jī)、升壓及降壓變電設(shè)備、電力網(wǎng)及電能用戶（用電設(shè)備）組成的系統(tǒng)統(tǒng)稱為電力系統(tǒng)。

（1）發(fā)電廠：生產(chǎn)電能。（2）電力網(wǎng)：變換電壓、傳送電能。

由變電所和電力線路組成。（3）配電系統(tǒng)：將系統(tǒng)的電能傳輸給電力用戶。（4）電力用戶：高壓用戶額定電壓在1kV以上，低壓用戶額定電壓在1kV以下。（5）用電設(shè)備：消耗電能。4.1.1電力系統(tǒng)運(yùn)行特點(diǎn)和基本要求

2．電能的特點(diǎn)（1）電能不能儲存電能的生產(chǎn)、輸送、分配和使用同時完成。

（2）暫態(tài)過程非常迅速電能以電磁波的形式傳播，傳播速度為300km／ms。

（3）和國民經(jīng)濟(jì)各部門間的關(guān)系密切。4.1.1電力系統(tǒng)運(yùn)行特點(diǎn)和基本要求3．對電力系統(tǒng)提出的要求（1）保證供電可靠性

（2）保證電能質(zhì)量

（3）提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性（4）環(huán)境保護(hù)問題

4.1.2衡量電能質(zhì)量的指標(biāo)

1．電壓偏差（移）電壓偏差（移）指當(dāng)供配電系統(tǒng)改變運(yùn)行方式或負(fù)荷緩慢地變化使供配電系統(tǒng)各點(diǎn)的電壓也隨之改變，各點(diǎn)的實(shí)際電壓與系統(tǒng)額定電壓之差，通常用與系統(tǒng)額定電壓的百分比值數(shù)表示。用公式表示為

（4-1-1）式中——用電設(shè)備的額定電壓，kV；——用電設(shè)備的實(shí)際端電壓，kV。4.1.2衡量電能質(zhì)量的指標(biāo)2．電壓波動一系列的電壓變動或電壓包絡(luò)線的周期性變動，電壓的最大值與最小值之差與系統(tǒng)額定電壓的比值以百分?jǐn)?shù)表示，其變化速度等于或大于每秒0.2％時稱為電壓波動。波動的幅值為：

（4-1-2）式中——用電設(shè)備端電壓的最大波動值，kV；——用電設(shè)備端電壓的最小波動值，kV。

4.1.2衡量電能質(zhì)量的指標(biāo)3．電壓閃變負(fù)荷急劇的波動造成供配電系統(tǒng)瞬時電壓升高，照度隨之急劇變化，使人眼對燈閃感到不適，這種現(xiàn)象稱為電壓閃變。4．不對稱度不對稱度是衡量多相負(fù)荷平衡狀態(tài)的指標(biāo)，多相系統(tǒng)的電壓負(fù)序分量與電壓正序分量之比值稱為電壓的不對稱度，電流負(fù)序分量與電流正序分量之比值稱為電流的不對稱度，均以百分?jǐn)?shù)表示。

4.1.2衡量電能質(zhì)量的指標(biāo)5．正弦波形畸變率當(dāng)網(wǎng)絡(luò)電壓波形中出現(xiàn)諧波（有時為非諧波）時網(wǎng)絡(luò)電壓波形就要發(fā)生畸變。諧波干擾是由于非線性系統(tǒng)引起的。它產(chǎn)生出不同于網(wǎng)絡(luò)頻率的電壓波，或者具有非正弦形的電流波。（1）n次諧波電壓、電流含有率

（4-1-3）4.1.2衡量電能質(zhì)量的指標(biāo)5．正弦波形畸變率（2）電壓、電流總諧波畸變率（4-1-4）式中、——n次諧波電壓、電流的方均根值，kV、A；、——基波電壓（50Hz）、電流的方均根值，kV、A。4.1.2衡量電能質(zhì)量的指標(biāo)（3）諧波電壓的總平均畸變系數(shù)（4-1-5）式中——諧波電壓的總平均畸變系數(shù)；——變化時間，＝3s；——n次諧波電壓的方均根值，kV；4.1.2衡量電能質(zhì)量的指標(biāo)6．頻率偏差頻率偏差是指供電的實(shí)際頻率與電網(wǎng)的額定頻率的差值。我國電網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)頻率為50Hz，又叫工頻。頻率偏差一般不超過±0.25Hz，當(dāng)電網(wǎng)容量大于3000MW時，頻率偏差不超過±0.2Hz。調(diào)整頻率的辦法是增大或減小電力系統(tǒng)發(fā)電機(jī)有功功率。

4.1.2衡量電能質(zhì)量的指標(biāo)7．供電可靠性供電可靠性指標(biāo)是根據(jù)用電負(fù)荷的等級要求制定的。衡量供電可靠性的指標(biāo)，用全年平均供電時間占全年時間百分?jǐn)?shù)表示。4.1.3電網(wǎng)接線方式與特點(diǎn)

電力系統(tǒng)的接線方式大致分為兩大類：（1）無備用電源接線（2）有備用電源接線具體表現(xiàn)型式有（1）放射式（2）樹干式（3）混合式（4）環(huán)網(wǎng)式4.1.3電網(wǎng)接線方式與特點(diǎn)1．無備用接線（開式電力網(wǎng)）方式無備用接線包括：（1）單回放射式（2）樹干式（3）鏈?zhǔn)骄W(wǎng)絡(luò)a）放射式b）干線式c）鏈?zhǔn)?.1.3電網(wǎng)接線方式與特點(diǎn)2．有備用接線（閉式電力網(wǎng)）方式有備用接線方式包括（1）雙回放射式（2）樹干式（3）鏈?zhǔn)剑?）環(huán)式（5）兩端供電網(wǎng)絡(luò)a）放射式b）干線式c）鏈?zhǔn)絛）環(huán)式e）兩端供電網(wǎng)絡(luò)

4.1.3電網(wǎng)接線方式與特點(diǎn)有備用接線的雙回放射式、樹干式和鏈?zhǔn)骄W(wǎng)絡(luò)用于一、二級負(fù)荷。環(huán)式接線，供電經(jīng)濟(jì)、可靠，但運(yùn)行調(diào)度復(fù)雜，線路發(fā)生故障切除后，由于功率重新分配，可能導(dǎo)致線路過載或電壓質(zhì)量降低。兩端供電接線方式必須有兩個獨(dú)立的電源。4.1.4額定電壓1.電網(wǎng)的額定電壓線路首末兩端電壓的平均值應(yīng)等于電網(wǎng)額定電壓。此電壓做為確定其他電力設(shè)備額定電壓的依據(jù)。2.用電設(shè)備的額定電壓用電設(shè)備的額定電壓等于電網(wǎng)額定電壓。3.發(fā)電機(jī)的額定電壓發(fā)電機(jī)的額定電壓規(guī)定比同級電網(wǎng)電壓高5％。補(bǔ)償電壓損失。4.1.4額定電壓4.電力變壓器的額定電壓電力變壓器的一次繞組的額定電壓根據(jù)連接情況不同分為兩種：當(dāng)變壓器直接與發(fā)電機(jī)相連時，其一次繞組的額定電壓與發(fā)電機(jī)的額定電壓相同，即高出同級電網(wǎng)額定電壓5％；當(dāng)變壓器直接與電網(wǎng)相連時，其一次繞組的額定電壓與電網(wǎng)的額定電壓相同，即等于同級電網(wǎng)額定電壓。4.1.4額定電壓電力變壓器的二次繞組的額定電壓是指一次繞組在額定電壓作用下，二次繞組的空載電壓。當(dāng)變壓器滿載時，變壓器的一、二次繞組的阻抗將引起變壓器自身的電壓降（大約相當(dāng)于電網(wǎng)額定電壓的5％），從而使二次繞組的端電壓小于空載電壓。為了彌補(bǔ)線路中的電壓損失，變壓器的二次繞組的額定電壓應(yīng)高于電網(wǎng)額定電壓5％，因此變壓器二次繞組的額定電壓規(guī)定比同級電網(wǎng)額定電壓高10％；若變壓器靠近用戶，供電半徑較小時，由于線路較短，線路的電壓損失可以忽略不計，這時變壓器的二次繞組的額定電壓應(yīng)高于電網(wǎng)額定電壓5％，用以補(bǔ)償變壓器自身的電壓損失。4.三1.三5三電三力系三統(tǒng)的三中性三點(diǎn)運(yùn)三行方三式1．三中性三點(diǎn)不三接地三系統(tǒng)系統(tǒng)三中性三點(diǎn)不三接地三是指三系統(tǒng)三中性三點(diǎn)對三地絕三緣。三當(dāng)系三統(tǒng)發(fā)三生單三相接三地故三障后三系統(tǒng)三的三三相對三稱關(guān)三系并三未破三壞，三僅中三性點(diǎn)三及各三相對三地電三壓發(fā)三生變?nèi)?，三中性三點(diǎn)的三電壓三上升三到相三電壓三，非三故障三相對三地電三壓值三增大三為倍三相電三壓，三故對三于該三中性三點(diǎn)不三接地三系統(tǒng)三可以三帶故三障繼三續(xù)運(yùn)三行2三小時三。故三障相三接地三點(diǎn)的三對地三故障三電流三為正三常運(yùn)三行時三對地三電容三電流三的3三倍。在我三國配三電網(wǎng)三電壓三在1三0～三35kV之間三的架三空線三路多三采用三此接三地方三式。4.三1.三5三電三力系三統(tǒng)的三中性三點(diǎn)運(yùn)三行方三式2．三中性三點(diǎn)直三接接三地系三統(tǒng)系統(tǒng)三中性三點(diǎn)經(jīng)三一無三阻抗三（金三屬性三）接三地線三接地三的方三式成三為中三性點(diǎn)三直接三接地三。此接三地系三統(tǒng)一三般應(yīng)三用在三接有三單相三負(fù)載三的低三壓（三38三0/三22三0V）配電三系統(tǒng)三和電三力系三統(tǒng)高三壓（三11三0kV以上三）輸三電線三路上三。4.三1.三5三電三力系三統(tǒng)的三中性三點(diǎn)運(yùn)三行方三式3．三中性三點(diǎn)經(jīng)三阻抗三接地三系統(tǒng)在系三統(tǒng)中三性點(diǎn)三與大三地之三間用三一阻三抗相三連的三接地三方式三稱為三中性三點(diǎn)經(jīng)三阻抗三接地三。根三據(jù)接三地電三阻器三電阻三值的三大小三，接三地系三統(tǒng)分三為高三電阻三接地三和低三電阻三接地三。（1三）高三電阻三接地三：此三種方三式接三地電三流較三小，三通常三在5三～1三0A范圍三內(nèi)，三但至三少應(yīng)三等于三系統(tǒng)三對地三的總?cè)娙萑娏魅１Ｈo(hù)方三式需三要配三合接三地指三示器三或警三報器三，保三證故三障時三線路三立即三跳脫三。（2三）低三電阻三接地三：增三大接三地短三路電三流，三使保三護(hù)迅三速動三作，三切除三故障三線路三。電三阻值三的大三小，三必須三使系三統(tǒng)具三有足三夠的三最小三接地三故障三電流三（大三約4三00A以上三），三保證三接地三繼電三器準(zhǔn)三確動三作。目前三我國三大城三市1三0kV配電三網(wǎng)的三接地三方式三大多三采用三經(jīng)低三電阻三接地三的方三式。思考三題、三習(xí)題1-三1．三電力三網(wǎng)、三電力三系統(tǒng)三和動三力系三統(tǒng)的三定義三是什三么？1-三2．三對電三力系三統(tǒng)運(yùn)三行的三基本三要求三是什三么？1-三3．三電力三系統(tǒng)三的電三氣接線三圖和三地理三接線三圖有三何區(qū)三別？1-三4．三何為三電力三系統(tǒng)三的中性三點(diǎn)？三其運(yùn)三行方三式如三何？三它們?nèi)惺踩刺厝c(diǎn)？三我國三電力三系統(tǒng)三中性三點(diǎn)運(yùn)三行情三況如三何？1-三5．中性三點(diǎn)不三接地三的電三力系三統(tǒng)發(fā)三生單三相接三地故三障時三，各三相對三地電三壓有三什么三變化三？單三相接三地電三流的三性質(zhì)三如何三？怎三樣計三算？1-三6．三消弧三線圈三的工三作原三理是三什么三？補(bǔ)三償方三式有三哪些三？電三力系三統(tǒng)一三般采三用哪三種補(bǔ)三償方三式？三為什三么？思考三題、三習(xí)題1-三7．三電力三系統(tǒng)三的額三定電三壓是三如何三確定三的？三系統(tǒng)三各元三件的三額定三電壓三如何三確定三？1-三8．目前三我國三電力三系統(tǒng)三的額三定電三壓等三級有三哪些三？額三定電三壓等三級選三擇確三定原三則有三哪些三？1-三9．三電力三系統(tǒng)三的接三線方三式有三哪些三？各三自的三