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1、全国勘察设计注册电气工程师执业资格考试 电气工程基础 （不含电机、变压器部分）,吕江虹 2009年8月2日,全国注册电气工程师考试培训教材,教 材,全国勘察设计注册电气工程师执业资格考试 精讲精练（专业基础） 陈志新 主编 中国电力出版社 2008年2月,辅导班的价值 适用工作多年的、希望继续学习的人员。 起引领作用。 注意：不要抱压题的思想。 复习方法（自学者） 着重基础（基本概念、基本方法和基本理论） 踏实认真 适当做题 注意：全面,前 言,第 4 章 电 气 工 程 基 础,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
2、求,电力系统 是由发电厂发电机、升降压变电设备、输电、配电和电能用户组成的整体。,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,2、电能的特点,电能生产、输送、分配和使用在同一 时刻内完成的。,2) 暂态过程迅速。,3) 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,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
3、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 （3）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） 2、电压波动,U %,U %,3、电压闪变 周期
4、性电压急剧波动引起灯光闪烁，光通量急剧波动，而造成人眼视觉不舒适的现象。 4、不对称度 衡量多相负荷平衡状态的指标。 电压不对称度：电压负序分量与正序分量的比值。 电流不对称度：电流负序分量与正序分量的比值。,电压缓慢变化,电压变动,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%,4.1 电力系统基本知识,5、正弦波形畸变率 P238 1）n 次谐波电压、电流含有率 2）电压、电流总谐波畸变率 6、频率偏差 一般不超过0.2Hz 7、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
5、力网）,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%,变压器额定电压： 1）一次绕组：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：相当于供电设备， ，比电网高5%， ，比电网高10%。,4.1 电力系统基本知识,T1,T2,我国电力网络的额定电压等级：,3、6、10、35、110、220、330、500kV,例1,4.1 电力系统基本知识,我国电力网络的额定电压等级：,3、6、10、35、110、220、330、500kV
6、 、750kV,电力系统平均额定电压：UavN=1.05UN,3.15、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： P240,4.1 电力系统基本知识,10.5kV,10.5/242kV,220/121/38.5kV,110/11kV,10.5/3.3kV,35/6.6kV,1)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：P241,4.1 电力系统基本知
7、识,10.5kV,10.5/242kV,220/121/38.5kV,110/11kV,10.5/3.3kV,35/6.6kV,2) T1：5%抽头， T2 、T5 ：主抽头， T3：-2.5%抽头, T4：-5%抽头,T1：10.5/254.1kV， T2 : 220/121/38.5kV T3：110/10.725kV, T4：35/6.27kV T5 ： 10.5/3.3kV,例1：P241,4.1 电力系统基本知识,3) 各线路的平均额定电压,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
8、相负载低压（380/220V） 、 高压 110kV以上输电线路。,高压系统，接地电流大于500A称为大电流接地系统，小于500A称为小电流接地系统。,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1035kV 经小电阻接地 （电缆线路多）,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,2）一相接地故障时,特点,中性点不接地系统特点,1）发生单相接地故障时
9、，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。,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
10、至（ ） A.最高为线电压 B.最高为相电压 C.最低为零,C,B,A,1、线路参数（P247） 1）电阻 2）电抗 分裂导线：电抗减小,4.2 电力线路、变压器的参数和等值电路,Z,Y/2,Y/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,Z,Y/2,Y/2,2、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）形和T形等值电路： 架空线为100-300km、电缆不超过100km,例 4-2 P245,二、变压器（P246）,4.2 电力线路、变压
11、器的参数和等值电路,RT,jXT,GT,-jBT,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,RT,jXT,GT,-jBT,2、三绕组变压器 P247,4.2 电力线路、变压器的参数和等值电路,RT1,jXT2,GT,-jBT,RT2,RT3,jXT3,jXT1,例 4-3 P249,三、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,一般选功率SB=100MVA ，UB=Uav,标幺值计算,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 例4-4 P2
12、51,4.3 简单电网的潮流计算,电力系统的潮流计算主要包括的内容：,1）电力系统各元件的参数计算 2）电力线路和变压器等值电路的计算 3）电力线路和变压器电压损耗的计算 4）电力线路和变压器功率损耗的计算 5）电力线路和变压器电能损耗的计算 6）电力系统无功平衡及优化方案计算 7）简单电力系统潮流分布计算（解析法） 8）复杂电力系统潮流分布计算（计算机计算） 9）电力线路导线截面积选择,4.3 简单电网的潮流计算,潮流计算的方法：,1）解析计算 2）模拟计算 3）计算机计算,4.3 简单电网的潮流计算,一、基本概念,1、电压降落,R,jX,S1,S2,一般称为电压降落纵分量,一般称为电压降落
13、横分量,4.3 简单电网的潮流计算,一、基本概念,2、电压损耗,R,jX,S1,S2,4.3 简单电网的潮流计算,一、基本概念,3、功率损耗,1）线路功率损耗,公式中的功率和电压 可用首端量S1、U1或末端量S2 、U2表示。,4.3 简单电网的潮流计算,一、基本概念,2）变压器功率损耗,4.3 简单电网的潮流计算,二、开式网潮流计算 例4-5：P254,S1,S2,S1,S2,S2,S1,S1,4.3 简单电网的潮流计算,三、已知不同点的电压和功率的潮流计算（P259） 1、同一电压等级下潮流精确计算 2、近似计算 例4-6（P258）,四、输电线中的功率流向与电压相角和幅值的关系 五、输电
14、线路的空载与负载运行特性：P260,4.4 无功功率平衡和电压调整,2、应就近满足无功需求，尽量减少无功的流动，分区分级做到无功平衡 。 如超高压电网线路电容产生大量无功，需安装并联电抗器予以吸收；配电网却需配置大量的电容器进行无功补偿。,一、基本概念 1、电压与无功：系统的无功电源充足，运行电压就高；反之，运行电压低。,3、系统无功平衡的基本要求：无功电源功率应与负荷的无功和无功损耗相平衡，且有一定的无功备用电源。,4.4 无功功率平衡和电压调整,二、无功电源的调节特性 1、发电机：同步发电机可发有功，亦可发无功。 2、同步调相机：只发无功的同步发电机。过励磁时，发无功，欠励磁时，吸无功。宜
15、大量集中使用，常安装在枢纽变电所。,3、静止无功补偿器（SVC）：电容器与电抗器串联，配备调节电抗器的电力电子装置。 4、静电电容器：只能发无功。问题：当电压降低时，供给的无功成平方比例减少，更恶化了电压水平。不能连续调节。,4.4 无功功率平衡和电压调整,三、利用电容器补偿电压的原理与方法 1、补偿调压原理,补偿容量与调压要求和降压变压器的变比均有关，在最大负荷时电容器应全部投入，在最小负荷时退出。 按最小负荷没有补偿时确定变压器的分接头，按最大负荷时调压要求计算补偿量。,13.4 无功功率平衡和电压调整,三、电容器补偿的原理与方法 2、并联电容器，可减少线路的电压损耗。,U1,U2,补偿容
16、量与调压要求和变比有关。,U2,提高功率因数的措施:,在感性负载两端并电容,3、补偿方式 就地补偿 集中补偿,4.4 无功功率平衡和电压调整,4.4 无功功率平衡和电压调整,四、变压器分接头进行调压时分接头的选择计算 有载调压变压器：带负荷切换分接头，调压范围宽。,U1,U2,无载调压变压器：工作在一个电压等级下。,1、变压器分接头的确定方法：P263,变压器分接头装设在： 双绕组变压器高压侧 三绕组变压器高压侧、中压侧,6300kVA以下，有三个分接头，1.05UN、 UN、 0.95UN 8000kVA以上，有五个分接头，1.05UN、 1.025UN、 UN 、 0.975UN、 0.95UN,4.4 无功功率平衡和电压调整,4.4 无功功率平衡和电压调整,2、降压变压器
