電氣工程師考試之電力系統(tǒng)基本知識

4電氣工程基礎北京建筑工程學院電氣工程與自動化系李英姿3月/9/24一起成長全國注冊電氣工程師考試——專業(yè)基礎部分電氣工程師考試之電力系統(tǒng)基本知識第1頁4.1電力系統(tǒng)基本知識

考試綱領1.1了解電力系統(tǒng)運行特點和基本要求1.2掌握電能質(zhì)量各項指標1.3了解電力系統(tǒng)中各種結(jié)線方式及特點1.4掌握我國要求網(wǎng)絡額定電壓與發(fā)電機、變壓器等元件額定電壓1.5了解電力網(wǎng)絡中性點運行方式及對應電壓等級電氣工程師考試之電力系統(tǒng)基本知識第2頁4.1.1電力系統(tǒng)運行特點和基本要求

1．電力系統(tǒng)組成由發(fā)電廠發(fā)電機、升壓及降壓變電設備、電力網(wǎng)及電能用戶（用電設備）組成系統(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)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）用電設備：消耗電能。電氣工程師考試之電力系統(tǒng)基本知識第3頁4.1.1電力系統(tǒng)運行特點和基本要求

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

（2）暫態(tài)過程非?？焖匐娔芤噪姶挪ㄐ问絺鬏敚瑐鬏斔俣葹?00km／ms。

（3）和國民經(jīng)濟各部門間關系親密。電氣工程師考試之電力系統(tǒng)基本知識第4頁4.1.1電力系統(tǒng)運行特點和基本要求3．對電力系統(tǒng)提出要求（1）確保供電可靠性

（2）確保電能質(zhì)量

（3）提升電力系統(tǒng)運行經(jīng)濟性（4）環(huán)境保護問題

電氣工程師考試之電力系統(tǒng)基本知識第5頁4.1.2衡量電能質(zhì)量指標

1．電壓偏差（移）電壓偏差（移）指當供配電系統(tǒng)改變運行方式或負荷遲緩地改變使供配電系統(tǒng)各點電壓也隨之改變，各點實際電壓與系統(tǒng)額定電壓之差，通慣用與系統(tǒng)額定電壓百分比值數(shù)表示。用公式表示為

（4-1-1）式中——用電設備額定電壓，kV；

——用電設備實際端電壓，kV。電氣工程師考試之電力系統(tǒng)基本知識第6頁4.1.2衡量電能質(zhì)量指標2．電壓波動一系列電壓變動或電壓包絡線周期性變動，電壓最大值與最小值之差與系統(tǒng)額定電壓比值以百分數(shù)表示，其改變速度等于或大于每秒0.2％時稱為電壓波動。波動幅值為：

（4-1-2）式中——用電設備端電壓最大波動值，kV；

——用電設備端電壓最小波動值，kV。

電氣工程師考試之電力系統(tǒng)基本知識第7頁4.1.2衡量電能質(zhì)量指標3．電壓閃變負荷急劇波動造成供配電系統(tǒng)瞬時電壓升高，照度隨之急劇改變，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荷平衡狀態(tài)指標，多相系統(tǒng)電壓負序分量與電壓正序分量之比值稱為電壓不對稱度，電流負序分量與電流正序分量之比值稱為電流不對稱度，均以百分數(shù)表示。

電氣工程師考試之電力系統(tǒng)基本知識第8頁4.1.2衡量電能質(zhì)量指標5．正弦波形畸變率當網(wǎng)絡電壓波形中出現(xiàn)諧波（有時為非諧波）時網(wǎng)絡電壓波形就要發(fā)生畸變。諧波干擾是因為非線性系統(tǒng)引發(fā)。它產(chǎn)生出不一樣于網(wǎng)絡頻率電壓波，或者含有非正弦形電流波。（1）n次諧波電壓、電流含有率

（4-1-3）電氣工程師考試之電力系統(tǒng)基本知識第9頁4.1.2衡量電能質(zhì)量指標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、電流方均根值，kV、A；、——基波電壓（50Hz）、電流方均根值，

kV、A。電氣工程師考試之電力系統(tǒng)基本知識第10頁4.1.2衡量電能質(zhì)量指標（3）諧波電壓總平均畸變系數(shù)（4-1-5）式中——諧波電壓總平均畸變系數(shù)；

——改變時間，＝3s；

——n次諧波電壓方均根值，kV；電氣工程師考試之電力系統(tǒng)基本知識第11頁4.1.2衡量電能質(zhì)量指標6．頻率偏差頻率偏差是指供電實際頻率與電網(wǎng)額定頻率差值。我國電網(wǎng)標準頻率為50Hz，又叫工頻。頻率偏差普通不超出±0.25Hz，當電網(wǎng)容量大于3000MW時，頻率偏差不超出±0.2Hz。調(diào)整頻率方法是增大或減小電力系統(tǒng)發(fā)電機有功功率。

電氣工程師考試之電力系統(tǒng)基本知識第12頁4.1.2衡量電能質(zhì)量指標7．供電可靠性供電可靠性指標是依據(jù)用電負荷等級要求制訂。衡量供電可靠性指標，用整年平均供電時間占整年時間百分數(shù)表示。電氣工程師考試之電力系統(tǒng)基本知識第13頁4.1.3電網(wǎng)接線方式與特點

電力系統(tǒng)接線方式大致分為兩大類：（1）無備用電源接線（2）有備用電源接線詳細表現(xiàn)型式有（1）放射式（2）樹干式（3）混合式（4）環(huán)網(wǎng)式電氣工程師考試之電力系統(tǒng)基本知識第14頁4.1.3電網(wǎng)接線方式與特點1．無備用接線（開式電力網(wǎng)）方式無備用接線包含：（1）單回放射式（2）樹干式（3）鏈式網(wǎng)絡a）放射式b）干線式c）鏈式電氣工程師考試之電力系統(tǒng)基本知識第15頁4.1.3電網(wǎng)接線方式與特點2．有備用接線（閉式電力網(wǎng)）方式有備用接線方式包含（1）雙回放射式（2）樹干式（3）鏈式（4）環(huán)式（5）兩端供電網(wǎng)絡a）放射式b）干線式c）鏈式d）環(huán)式e）兩端供電網(wǎng)絡

電氣工程師考試之電力系統(tǒng)基本知識第16頁4.1.3電網(wǎng)接線方式與特點

有備用接線雙回放射式、樹干式和鏈式網(wǎng)絡用于一、二級負荷。環(huán)式接線，供電經(jīng)濟、可靠，但運行調(diào)度復雜，線路發(fā)生故障切除后，因為功率重新分配，可能造成線途經(jīng)載或電壓質(zhì)量降低。兩端供電接線方式必須有兩個獨立電源。電氣工程師考試之電力系統(tǒng)基本知識第17頁4.1.4額定電壓1.電網(wǎng)額定電壓線路首末兩端電壓平均值應等于電網(wǎng)額定電壓。此電壓做為確定其它電力設備額定電壓依據(jù)。

2.用電設備額定電壓用電設備額定電壓等于電網(wǎng)額定電壓。

3.發(fā)電機額定電壓發(fā)電機額定電壓要求比同級電網(wǎng)電壓高5％。賠償電壓損失。電氣工程師考試之電力系統(tǒng)基本知識第18頁4.1.4額定電壓4.電力變壓器額定電壓電力變壓器一次繞組額定電壓依據(jù)連接情況不一樣分為兩種：當變壓器直接與發(fā)電機相連時，其一次繞組額定電壓與發(fā)電機額定電壓相同，即高出同級電網(wǎng)額定電壓5％；當變壓器直接與電網(wǎng)相連時，其一次繞組額定電壓與電網(wǎng)額定電壓相同，即等于同級電網(wǎng)額定電壓。電氣工程師考試之電力系統(tǒng)基本知識第19頁4.1.4額定電壓

電力變壓器二次繞組額定電壓是指一次繞組在額定電壓作用下，二次繞組空載電壓。當變壓器滿載時，變壓器一、二次繞組阻抗將引發(fā)變壓器本身電壓降（大約相當于電網(wǎng)額定電壓5％），從而使二次繞組端電壓小于空載電壓。為了填補線路中電壓損失，變壓器二次繞組額定電壓應高于電網(wǎng)額定電壓5％，所以變壓器二次繞組額定電壓要求比同級電網(wǎng)額定電壓高10％；若變壓器靠近用戶，供電半徑較小時，因為線路較短，線路電壓損失能夠忽略不計，這時變壓器二次繞組額定電壓應高于電網(wǎng)額定電壓5％，用以賠償變壓器本身電壓損失。電氣工程師考試之電力系統(tǒng)基本知識第20頁4.1.5電力系統(tǒng)中性點運行方式

1．中性點不接地系統(tǒng)系統(tǒng)中性點不接地是指系統(tǒng)中性點對地絕緣。當系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障后系統(tǒng)三相對稱關系并未破壞，僅中性點及各相對地電壓發(fā)生改變，中性點電壓上升到相電壓，非故障相對地電壓值增大為倍相電壓，故對于該中性點不接地系統(tǒng)能夠帶故障繼續(xù)運行2小時。故障相接地點對地故障電流為正常運行時對地電容電流3倍。在我國配電網(wǎng)電壓在10～35kV之間架空線路多采取此接地方式。

電氣工程師考試之電力系統(tǒng)基本知識第21頁4.1.5電力系統(tǒng)中性點運行方式2．中性點直接接地系統(tǒng)系統(tǒng)中性點經(jīng)一無阻抗（金屬性）接地線接地方式成為中性點直接接地。此接地系統(tǒng)普通應用在接有單相負載低壓（380/220V）配電系統(tǒng)和電力系統(tǒng)高壓（110kV以上）輸電線路上。電氣工程師考試之電力系統(tǒng)基本知識第22頁4.1.5電力系統(tǒng)中性點運行方式3．中性點經(jīng)阻抗接地系統(tǒng)在系統(tǒng)中性點與大地之間用一阻抗相連接地方式稱為中性點經(jīng)阻抗接地。依據(jù)接地電阻器電阻值大小，接地系統(tǒng)分為高電阻接地和低電阻接地。（1）高電阻接地：此種方式接地電流較小，通常在5～10A范圍內(nèi)，但最少應等于系統(tǒng)對地總電容電流。保護方式需要配合接地指示器或警報器，確保故障時線路馬上跳脫。（2）低電阻接地：增大接地短路電流，使保護快速動作，切除故障線路。電阻值大小，必須使系統(tǒng)含有足夠最小接地故障電流（大約400A以上），確保接地繼電器準確動作。當前我國大城市10kV配電網(wǎng)接地方式大多采取經(jīng)低電阻接地方式。

電氣工程師考試之電力系統(tǒng)基本知識第23頁思索題、習題1-1．電力網(wǎng)、電力系統(tǒng)和動力系統(tǒng)定義是什么？

1-2．對電力系統(tǒng)運行基本要求是什么？

1-3．電力系統(tǒng)電氣接線圖和地理接線圖有何區(qū)分？1-4．何為電力系統(tǒng)中性點？其運行方式怎樣？它們有什么特點？我國電力系統(tǒng)中性點運行情況怎樣？1-5．中性點不接地電力系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，各相對地電壓有什么改變？單相接地電流性質(zhì)怎樣？怎樣計算？1-6．消弧線圈工作原理是什么？賠償方式有哪些？電力系統(tǒng)普通采取哪種賠償方式？為何？電氣工程師考試之電力系統(tǒng)基本知識第24頁思索題、習題1-7．電力系統(tǒng)額定電