电力系统基本知识.ppt

工厂供配电技术工厂供配电技术 讲授学时及参考教材讲授学时及参考教材 学时要求学时要求：48学时学时 参考教材参考教材：1、供配电技术、供配电技术 唐志平唐志平 主编主编 电子工业出版社；电子工业出版社；2、工厂供电（第三版）、工厂供电（第三版）刘介才刘介才 编编 机械工业出版社；机械工业出版社；3、工厂供电（第二版）、工厂供电（第二版）黄纯华黄纯华 葛少云葛少云 编编 天津大学出版社；天津大学出版社；本课程主要内容本课程主要内容 本课程主要讲述中小型工厂供配电系统的基本理论知本课程主要讲述中小型工厂供配电系统的基本理论知识、计算方法、系统运行及管理的相关知识。识、计算方法、系统运行及管理的相关知识。主要包括：主要包括：供配电系统和电力系统的基本知识；供配电系统和电力系统的基本知识；工厂电力负荷的计算；工厂电力负荷的计算；三相短路分析、短路电流及短路效应的计算；三相短路分析、短路电流及短路效应的计算；电气主接线及电气主设备；电气主接线及电气主设备；二次回路、自动装置及继电保护；二次回路、自动装置及继电保护；防雷与接地；防雷与接地；第一章第一章 电力系统概论电力系统概论 本章将主要介绍电力系统的基本概念、供配电系统设本章将主要介绍电力系统的基本概念、供配电系统设计的相关基础知识，主要包括以下几个内容：计的相关基础知识，主要包括以下几个内容：电力系统和供配电系统概述电力系统和供配电系统概述 电力系统的基本概念；电力系统的基本概念；供配电系统的组成；供配电系统的组成；电力系统的运行特点及运行要求；电力系统的运行特点及运行要求；电力系统的额定电压电力系统的额定电压 电力系统的电压分级；电力系统的电压分级；电力系统中各元件的额定电压规定；电力系统中各元件的额定电压规定；电力系统的中性点运行方式电力系统的中性点运行方式 电力系统中性点运行方式基本概念；电力系统中性点运行方式基本概念；电力系统中性点各种运行方式特点及适用场合；电力系统中性点各种运行方式特点及适用场合；第一章第一章 电力系统概论电力系统概论 电能的质量指标电能的质量指标 电力系统电能质量衡量标准；电力系统电能质量衡量标准；各指标的具体含义；各指标的具体含义；供配电系统的组成供配电系统的组成 供配电系统设计的对象；供配电系统设计的对象；供配电系统设计的主要内容；供配电系统设计的主要内容；第一节第一节 电力系统的基本概念电力系统的基本概念 一、电力系统一、电力系统 1、电力系统的定义、电力系统的定义 按对象描述：按对象描述：发电厂、电力网及用电设备组成的统一整体；发电厂、电力网及用电设备组成的统一整体；按过程描述：按过程描述：由发电、变电、输电、供电、配电以及用电等由发电、变电、输电、供电、配电以及用电等 设备和技术组成的一个将一次能源转换成电能设备和技术组成的一个将一次能源转换成电能 的统一系统。的统一系统。第一章 工厂供电系统的基本概念 第一节第一节 电力系统的基本概念电力系统的基本概念 2、电力系统的组成、电力系统的组成 第一节第一节 电力系统的基本概念电力系统的基本概念 第一节第一节 电力系统的基本概念电力系统的基本概念 3动力系统动力系统 动力系统动力系统：电力系统与“动力部分”的总和。：电力系统与“动力部分”的总和。动力系统、电力系统、电力网三部分的关系如下图所示。动力系统、电力系统、电力网三部分的关系如下图所示。可见电力网是电力系统的组成部分；电力系统是动力系可见电力网是电力系统的组成部分；电力系统是动力系统的组成部分。统的组成部分。第一节第一节 电力系统的基本概念电力系统的基本概念 2、要求：、要求：（1）安全、可靠）安全、可靠首要任务；首要任务；（2）保证良好的供电质量（优质）；）保证良好的供电质量（优质）；（3）经济性（高效）；）经济性（高效）；（4）灵活、方便且有冗余；）灵活、方便且有冗余；二、电力系统运行的特点和要求二、电力系统运行的特点和要求 1、特点：、特点：（1）电能不能大量贮存；）电能不能大量贮存；（2）电力系统电磁暂态过程非常短暂；）电力系统电磁暂态过程非常短暂；（3）电力系统重要性。）电力系统重要性。第二节第二节 电力系统额定电压电力系统额定电压 额定电压额定电压：电气设备正常工作且能获得最佳技术性能和经济效果的电压。通常是指线电压，在电气设备铭牌上标出。一、额定电压规定一、额定电压规定 电力系统电压是有等级的。电力系统电压是有等级的。电压分级的原因分析：电压分级的原因分析：由于 ，当输送功率S 一定时，U越高，I 越小，导线等载流部分的截面积越小，投资也就越小；但电压U越高，对于设备绝缘要求也就越高，变压器、杆塔、断路器等设备的绝缘投资也就越大，综合考虑上述因素，对于一定的输送功率和输送距离总综合考虑上述因素，对于一定的输送功率和输送距离总会有一最为合理的线路电压，此时最为经济。会有一最为合理的线路电压，此时最为经济。UIS3第二节第二节 电力系统额定电压电力系统额定电压 主要分成：主要分成：220V,380V,3kV,6kV,10kV,35kV,110kV,220kV,500kV;在电力系统中同一电压等级下，不同的电气设备在电力系统中同一电压等级下，不同的电气设备具有不同的额定电压规定。用电设备、电力线路、具有不同的额定电压规定。用电设备、电力线路、发电机以及变压器的额定电压规定分别予以介绍。发电机以及变压器的额定电压规定分别予以介绍。第二节第二节 电力系统额定电压电力系统额定电压 1、用电设备额定电压、用电设备额定电压 铭牌上标出的线电压，没有特殊规定；铭牌上标出的线电压，没有特殊规定；2、电力线路的额定电压：、电力线路的额定电压：和所连接的用电设备的额定电压相等，又称网络的额定电和所连接的用电设备的额定电压相等，又称网络的额定电压；压；3、发电机的额定电压：、发电机的额定电压：与网络额定电压为同一等级时，发电机的额定电压规定比与网络额定电压为同一等级时，发电机的额定电压规定比网络电压高网络电压高5%；标称值均为空载值。；标称值均为空载值。4、变压器额定电压：、变压器额定电压：比较复杂，需视所处位置来确定；比较复杂，需视所处位置来确定；第二节第二节 电力系统额定电压电力系统额定电压 变压器一次绕组变压器一次绕组 与发电机直接相连时，其额定电压与发电机额定电压与发电机直接相连时，其额定电压与发电机额定电压相等；相等；不与发电机直接相连时，其额定电压与网络额定电压不与发电机直接相连时，其额定电压与网络额定电压相等；相等；变压器二次绕组变压器二次绕组 与用户直接相连时，其额定电压比网络电压高与用户直接相连时，其额定电压比网络电压高 5%；与用户不直接相连时，额定电压比网络电压高与用户不直接相连时，额定电压比网络电压高 10%；第二节第二节 电力系统额定电压电力系统额定电压 电力系统电压等级规定总结电力系统电压等级规定总结 第二节第二节 电力系统额定电压电力系统额定电压 例：例：图A为一升压变压器，一次侧接发电机，电 压等级 为10KV；二次侧接输电网，电压等级（网络电压）为220KV。第二节第二节 电力系统额定电压电力系统额定电压 变压器一次侧额定电压为：变压器一次侧额定电压为：UTn1=10.0*(1+5%)=10.5KV;变压器二次侧主抽头额定电压为：变压器二次侧主抽头额定电压为：UTn2=220*(1+10%)=242KV;变压器二次侧变压器二次侧5%抽头额定电压为：抽头额定电压为：UTn2+5%=242*(1+5%)=254KV;（比主触头的额定电压高（比主触头的额定电压高5%）变压器二次侧变压器二次侧-5%抽头额定电压为：抽头额定电压为：UTn2-5%=242*(1-5%)=229.9KV;（比主触头的额定电压低（比主触头的额定电压低5%）第二节第二节 电力系统额定电压电力系统额定电压 例：例：图B为一降压变压器，一次侧接输电网，网络额定电压为220KV；二次侧接配电网，网络额定电压为10KV。第二节第二节 电力系统额定电压电力系统额定电压 变压器一次侧主抽头额定电压为：变压器一次侧主抽头额定电压为：UTn1=Un1=220KV；一次侧一次侧+5%抽头的额定电压为：抽头的额定电压为：UTn1+5%=220*(1+5%)=231KV；一次侧一次侧-5%抽头的额定电压为：抽头的额定电压为：UTn1-5%=220*(1-5%)=209KV；二次侧主抽头额定电压为：二次侧主抽头额定电压为：UTn2=10*(1+10%)=11KV；第二节第二节 电力系统额定电压电力系统额定电压 二、各种电压等级的适用范围二、各种电压等级的适用范围 注意对各电压等级对应的输送容量以及输送距离限制！注意对各电压等级对应的输送容量以及输送距离限制！第三节第三节 电力系统中性点运行方式电力系统中性点运行方式 一电力系统中性点一电力系统中性点 电力系统中性点电力系统中性点 指系统中星形联结的变压器或发电机的中性点。指系统中星形联结的变压器或发电机的中性点。意义：意义：电力系统的中性点运行方式是一个综合性问题，电力系统的中性点运行方式是一个综合性问题，对于电力系统的运行特别是在系统发生单相接地故障时有对于电力系统的运行特别是在系统发生单相接地故障时有明显的影响：明显的影响：它与电压等级、单相接地电流、过电压水平、保护配置等有关；它与电压等级、单相接地电流、过电压水平、保护配置等有关；直接影响电网的绝缘水平、系统供电的可靠性、主变压器和发电直接影响电网的绝缘水平、系统供电的可靠性、主变压器和发电机的运行安全以及通信线路的抗干扰能力等。机的运行安全以及通信线路的抗干扰能力等。第三节第三节 电力系统中性点运行方式电力系统中性点运行方式 二中性点运行方式及特点二中性点运行方式及特点 第三节第三节 电力系统中性点运行方式电力系统中性点运行方式 假定条件：假定条件：三相对称电路：电源、线路和负载均是对称的；三相对称电路：电源、线路和负载均是对称的；C为相与地之间的总分布电容；为相与地之间的总分布电容；表示其容抗；表示其容抗；Xc正常运行时的中性点不接地的电力系统 1中性点不接地的电力系统中性点不接地的电力系统 （1）系统正常时）系统正常时 三相线电压对称三相线电压对称;三相相电压对称三相相电压对称;三相对地电容电流对称三相对地电容电流对称;第三节第三节 电力系统中性点运行方式电力系统中性点运行方式 三个对地电容电流平衡分析三个对地电容电流平衡分析 三相对地分布电容电流分别为：三相对地分布电容电流分别为：CCCcoCCBBcoBCAAcoAXUIXUIXUI;0COCCOBCOAoIIII接地电流为：接地电流为：结论：结论：系统正常时系统正常时，虚拟接地点的总电容电流相量和为虚拟接地点的总电容电流相量和为0，即没有电流在地中流动即没有电流在地中流动。正常运行时的中性点不接地的电力系统 第三节第三节 电力系统中性点运行方式电力系统中性点运行方式（2）系统发生单相接地短路时（如）系统发生单相接地短路时（如C相接地）相接地）电压特征：电压特征：C 相对地电压为相对地电压为0；中性点对地电压不为；中性点对地电压不为0；A相对地电压为：相对地电压为：；升高为线电压；升高为线电压；B相对地电压为：相对地电压为：；升高为线电压；升高为线电压；电流特征：电流特征：将接地点作为广义节点，列将接地点作为广义节点，列KCL方程：方程：ACCAAUUUU)(BCCBBUUUU)(0.BCACCIII)(.BCACCIII第三节第三节 电力系统中性点运行方式电力系统中性点运行方式 由相量图得，相位上：由相量图得，相位上：超前超前 ；量值上：量值上：CI090CU00333,3CCCCACAACACCIIIXUXUIII，得：且结论：结论：一相接地的电容电流为正常运行时每相对地电容电一相接地的电容电流为正常运行时每相对地电容电流的流的3倍；倍；第三节第三节 电力系统中性点运行方式电力系统中性点运行方式（3）中性点不接地系统发生单相接地时特征：）中性点不接地系统发生单相接地时特征：经故障相流入故障点