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1、單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,4,電氣工程基礎(chǔ),北京建筑工程學(xué)院,電氣工程與自動(dòng)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(xiàng)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

2、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(shí)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)

3、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(dòng),一系列的電壓變動(dòng)或電壓包絡(luò)線的周期性變動(dòng)，電壓的最大值與最小值之差與系統(tǒng)額定電壓的比值

4、以百分?jǐn)?shù)表示，其變化速度等于或大于每秒,0.2,時(shí)稱為電壓波動(dòng)。波動(dòng)的幅值為：,（,4-1-2,）,式中,用電設(shè)備端電壓的最大波動(dòng)值,，,kV,；,用電設(shè)備端電壓的最小波動(dòng)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(dòng)造成供配電系統(tǒng)瞬時(shí)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

5、（有時(shí)為非諧波）時(shí)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(shí)間，,3,s,；,n,次諧波電壓的方均根

6、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(shí)，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(shí)間占全年時(shí)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,

7、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)?4.1.3,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)?（,4,）環(huán)式,（,5,）兩端供電網(wǎng)絡(luò),a,）,放射式,b,）,干線式,c,）,鏈?zhǔn)?d,）,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

8、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(gè)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

9、時(shí)，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(shí)，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(shí)，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(shí)，由于線路

10、較短，線路的電壓損失可以忽略不計(jì)，這時(shí)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。,4.1.5,電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)運(yùn)行方式,1,中性點(diǎn)不接地系統(tǒng),系統(tǒng)中性點(diǎn)不接地是指系統(tǒng)中性點(diǎn)對地絕緣。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障后系統(tǒng)的三相對稱關(guān)系并未破壞，僅中性點(diǎn)及各相對地電壓發(fā)生變化，中性點(diǎn)的電壓上升到相電壓，非故障相對地電壓值增大為倍相電壓，故對于該中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)可以帶故障繼續(xù)運(yùn)行,2,小時(shí)。故障相接地點(diǎn)的對地故障電流為正常運(yùn)行時(shí)對地電容電流的,3,倍。,在我國配電網(wǎng)電壓在,10,35kV,之間的架空線路多采用此接地方式。,4.1.5,電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)運(yùn)行方式,2,中性

11、點(diǎn)直接接地系統(tǒng),系統(tǒng)中性點(diǎn)經(jīng)一無阻抗（金屬性）接地線接地的方式成為中性點(diǎn)直接接地。,此接地系統(tǒng)一般應(yīng)用在接有單相負(fù)載的低壓（,380/220V,）,配電系統(tǒng)和電力系統(tǒng)高壓（,110kV,以上）輸電線路上。,4.1.5,電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)運(yùn)行方式,3,中性點(diǎn)經(jīng)阻抗接地系統(tǒng),在系統(tǒng)中性點(diǎn)與大地之間用一阻抗相連的接地方式稱為中性點(diǎn)經(jīng)阻抗接地。根據(jù)接地電阻器電阻值的大小，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)，但至少應(yīng)等于系統(tǒng)對地的總電容電流。保護(hù)方式需要配合接地指示器或警報(bào)器，保證故障時(shí)線路立即跳脫。,（,2,）低電阻接地：增大接地

12、短路電流，使保護(hù)迅速動(dòng)作，切除故障線路。電阻值的大小，必須使系統(tǒng)具有足夠的最小接地故障電流（大約,400A,以上），保證接地繼電器準(zhǔn)確動(dòng)作。,目前我國大城市,10kV,配電網(wǎng)的接地方式大多采用經(jīng)低電阻接地的方式。,思考題、習(xí)題,1-1,電力網(wǎng)、電力系統(tǒng)和動(dòng)力系統(tǒng)的定義是什么？,1-2,對電力系統(tǒng)運(yùn)行的基本要求是什么？,1-3,電力系統(tǒng)的電氣,接線圖和地理接線圖有何區(qū)別？,1-4,何為電力系統(tǒng)的,中性點(diǎn)？其運(yùn)行方式如何？它們有什么特點(diǎn)？我國電力系統(tǒng)中性點(diǎn)運(yùn)行情況如何？,1-5,中性點(diǎn)不接地的電力系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，各相對地電壓有什么變化？單相接地電流的性質(zhì)如何？怎樣計(jì)算？,1-6,消弧線圈的

13、工作原理是什么？補(bǔ)償方式有哪些？電力系統(tǒng)一般采用哪種補(bǔ)償方式？為什么？,思考題、習(xí)題,1-7,電力系統(tǒng)的額定電壓是如何確定的？系統(tǒng)各元件的額定電壓如何確定？,1-8,目前我國電力系統(tǒng)的額定電壓等級有哪些？額定電壓等級選擇確定原則有哪些？,1-9,電力系統(tǒng)的接線方式有哪些？各自的優(yōu)、缺點(diǎn)有哪些？,1-10,聯(lián)合電力系統(tǒng)的優(yōu)越性有哪些？,1-11,某一,60kV,電力線路長為,100km,，,每相導(dǎo)線對地電容為,0.005F/km,，,當(dāng)電力線路末端發(fā)生,單相接地故障時(shí)，試求接地電容電流值（,60kV,系統(tǒng)中性點(diǎn)經(jīng),消弧線圈接地）。,(,解答,I,d,=16.324 A),歡迎訪問電氣工程師的網(wǎng)上家園：,電氣人論壇,http:/,建筑電氣在線,http:/,