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1、第1 章 绪论 第1 章 绪论 教学要求：了解我国电力工业发展概况：掌握电力系统的 基本概念及发电厂、变电站的常见类型；了解发电厂、变电站常 用电气设备；掌握额定电压的确定方法。 1.1电力工业发展概况及前景 电的发明：1831年（英）法拉第电磁感应右手螺旋定则电力系统 电能优点:易于将其它形式的能转化为电能 便于远距离输送（输电线路、电缆） 电能集中，分配自由，能够满足各生产过程的工艺过程 速度快（30万km/s），能量大，能做到约时停送电 电力系统发展方向：大容量、超高压、远距离 到2001年底，全国水电装机达到8301万kw，火电达到25314万kw，核电 达到210万kw，风力和新能源
2、发电达到37万kw。 长江三峡工程是世界上最大的电站，总装机容量为18200MW。； 广州抽水蓄能电站是世界最大的抽水蓄能电站，总装机容量为240万kw。 西藏的羊卓雍湖水电站是世界上海拔最高的电站。 广东电网：90.7总装机容量为600万kw，向香港（650万kw）买 电715万kw50港币/度。 92.12总装机容量为750万kw 广东大电厂380万kw 水电站75万kw、小水电150万kw 夜间 大亚湾核电站2X90万kw从化广州抽水蓄能电站240万 kw 增城500kv变电站 广东网电压骨架 220kv500kv 日本：1000kv 西欧：750kv 美国：750kv 目前，我国电力工
3、业已开始进入“大机组”、“大电网”、“超高压”、“ 高自动化”的发展新阶段，科技水平不断提高,调度自动化、光纤 通信、计算机控制等高新技术，已在电力系统中得到了广泛应用 。 1.2 电力系统基本概念 基本概念 1、电力系统=发电厂+变电所+输电线路+用户 2、动力系统=电力系统+动力装置 3、电力网=变压+输电线路+用户 4、发电厂 煤 燃烧 汽轮机 火电厂 石油 热能 电能 天然气 化学能 机械能 分为 凝汽式发电厂（专供发电） 热电厂（发电兼供热）如广州电厂、利用率高 如：黄埔电厂：4台12.5万kvA 2台30万kvA机组 1号4号机烧油 5号、6号机烧煤 水轮机 水电站 水（落差流量）
4、 机械能 电能 其生产过程简单、污染小、发电成本低 但建设投资大、工期长、受气候、水文条件影响大，分丰水，枯水。 反应堆核裂变 机械能 核电站铀 热能 电能 钚 汽轮机 如：浙江秦山核电站（2X60万kw） 大亚湾核电站 （2X90万kw） 阳江核电站 （2X90万kw） 特点：a.消耗燃烧少，如容量为50万kw的大电厂，需燃烧150万吨/年 容量为50万kw的大电厂，需铀燃料20吨/年。 b.燃烧时不需要空气助燃 c.容量越大越经济 d.有放射性污染 潮汐电站：潮汐能是地球在自转过程中，海水受月流重力牵引产生的 。还有小部分潮汐是受太阳引力牵引形成的。海水涨落的周期为12小时 25分钟，同时
5、在海底造成三角流。 世界最大的潮汐发电站：法国北部LaRance河，Pe=240MW 世界最高的潮汐发电站：加拿大Fundy高达39英尺Pe=20MW 世界首座海底潮汐发电站：挪威北部Kvalsund Pe=300KW（无生态 污染，无噪音、不占地）投资1亿美元。 5、变电所：升压、降压 区域变电所、地方变电所、终端变电所 枢纽变电所、中间变电所、地区变电所 6、电力线路：输电线路、配电线路 电力系统的优越性 可靠、稳定、经济 对电力系统运行的基本要求 l保证供电的安全可靠减少事故率 l保证电能质量波形、频率、电压 随时调频、调压 我国规定的电力系统的额定频率为50HZ，大容量系统允许频率偏
6、差0.2 HZ，中小容量系统允许频率偏差0.5 HZ。 电压的允许变化范围见表1-4。 电力系统的频率主要取决于有功功率的平衡，电压主要取决于无功功率的 平衡，可通过调频、调压和无功补偿等措施来保证频率和电压的稳定。 电力系统的供电电压（或电流）的波形为严格的正弦形。 表1-4 电压的允许变化范围 线路额定电压正常运行电压允许变化范围35kv及以上5%Ue10kv及以下 7%Ue低压照明及农业用电(+5% -10%)Ue l完成足够的发生功率和发电量 l保证电力系统运行的经济性 线路额定电压 正常运行电压 允许变 化范围 35kv及以上 5%Ue 10kv及以下 7%Ue 低压照明及农业 用电
7、 (+5% -10%)Ue 1.3 电气设备概述及额定参数 主要电气设备简介 l一次设备直接与发配电电路相连接的设备 进行能量转换的设备： 发电机、变压器、电动机 接通和开断电路的开关设备：QF、QS、FU、负荷开关 交换电路电气量，隔离高压的设备：PT、CT 限制电流和防止过电压的设备：电抗器、避雷器 l二次设备对一次设备、其它设备的工作进行监测和控制保护的设 备 用于反映不正常工作状态继电器、信号装置 测量电气参数的设备：仪表、示波器、录波器 控制及自动装置：控制开关，同期及自动装置 连接电路的导体：控制电缆、小母线、连接线 电气设备的额定参数 1、额定电压 电力网的额定标准电压(KV)：
8、0.22、0.38、3、6、10、35、60、 110、220、 330、500、750 用电设备的额定电压=电力网的额定电压 发电机的额定电压=1.05电力网额定电压 变压器的额定电压：一次侧：但与发电机直接相连的（相当于用户） 二次侧：（10kv及以下阻抗电压小于7.5%） 表1-5 我国交流电力网和电气设备的额定电压（线间电压，单位kv） 用电设备额 定电压与电力 网额定电压 发电机额定 电压 变压器额定电压 原边绕组 副边绕组 接电力网 接发电机 0.230.220.230.23 0.400.380.400.40 33.1533.153.15及3.3 66.366.36.3及6.6 1
9、010.51010.510.5及11 353538.5 606066 110110121 220220242 330330363 500500550 750750825 l额定电流和额定容量 Ie：额定电流介质的周围环境温度 若周围介质环境温度不等于额定计算温度 +450C IIe Se= Pe= (千瓦 KW) Qe= (乏 var) 习题与思考题 1-1 什么是发电厂、变电站、电力系统及电力网？ 1-2 试述火电厂、水电厂，核电厂的基本生产过程及其特点。 1-3 电力系统有哪些优越性？电力系统运行要满足哪些基本要求？ 1-4 电能质量的主要指标是什么？ 1-5 什么是一次设备和二次设备？它
10、们各包含哪些内容？ 1-6 一次设备的额定电压是如何规定的？ 第2章 电力系统中性点的运行 方式 教学要求：了解中性点运行方式的意义及类别； 掌握中性点不 接地运行方式的特点及应用，能够绘制中性点不接地系统单相接 地故障时，各相电流及电压的变化向量图； 了解中性点经消弧线 圈接地及直接接地运行方式的特点及应用。 1、电力系统的中性点：发电机、变压器的中性点 且指变压器Y形接线 2、运行方式共三种： 中性点不接地运行方式 中性点经消弧线圈接地运行方式 中性点直接接地运行方式 前两种接地系统统称为小接地电流系统，后一种接地系统又称为 大接地电流系统 3、分析中性点运行方式的目的： 影响运行的可靠性
11、、设备的绝缘、通信的干扰、继电保护等 2.1中性点不接地系统 （非故障相）Uv=UvUN+Uv Uw=U线 对地电容电流发生变化：C各相对比地之间是空气层，空气是 绝缘介质，组成分散电容 为了方便讨论，认为三相系统对称（即电源中性点的电位为零 ） 对地分散电容用集中电容表示,相间电容不予考虑 假设三相系统完全对称，则负荷电流 、 、 对称。 当导线经过完全换位后，Cu=Cv=Cw=C，则对地附加电容电流对 称 而 有 即中性点与地电位一致 当发生单相接地故障时， 电压发生变化 （故障相） （非故障相） 规定相线上的电流下方向为由电源电网 实用计算，对架空线路 对电缆 ： 结论 ：绝缘 水平按线
12、电压设计 三相系统仍然对称，可以继续 运行2h 因存在接地容性电流，故在接地点有电弧 2.2中性点经消弧线圈接地系统 问题的提出：中性点不接地电力网发生 d(1) 时，仍可继续运行2h ，但若接地电流值过大，会产生持续性电弧，危胁设备，甚至产 生三相或二相短路。 工作原理 当W相发生单相接地故障时，中性点电位N上升为相电压Uw 消弧线图为可调电感线圈 电感电流 IL流过接地点，其总接电流I地=ILIC调线圈匝数， 使I地=0 IL与I方向相反 IL起到抵消I的作用。 补偿方式及选用 l全补偿 （不采用） 缺点：由XL=Xc，网络容易因不对称形成串联谐振过电压 l欠补偿 为容性电流（少采用） 缺
13、点：易发展成为全补偿方式 l过补偿ILIcI接地为感性电流(采用) 注意：电感电流数值不能过大 1消弧线圈 1.结构特点： 为了保持补偿电 流与电压 之间的线性关系，采用滞气隙铁芯 气隙沿整个铁芯均匀设置，以减少漏磁 为了绝缘 及散热，铁芯和线圈都浸在油中 为适应系统中电容电流变化特点，消弧线圈中设有分接头（59个 ） 1.接线： 电压 互感器（110v、10A）发生d(1) 时，电压 升高动作，发信号，测电压 电流互感器（5A）测量补偿电 流 避雷器（中性点）为了防止大气过电压损 坏消弧线圈 1.设备选择 ： 电压 =补偿电 网的额定电压 ，共分为6、10、35、60kv回解 容量S 2.3中性点直接接地系统 优点： 1、不外加设备即可消弧 2、降低电网对地绝缘，节省造价 缺点： 1、供电可靠性降低 改进：装自动重合闸装置、 加备用电源 2、电流很大 改进： 中性点经电抗器接地 、仅部分中性点 接地 24 中性点不同接地方式的比较和应 用范围 比较 l供电的可靠性与故障范围 可靠性：经消弧线圈接地不接地直接接地 l过电压与绝缘水平 大接地相电压, 小接地线电压 l对通讯与信号系统的干扰程度 大接地电流大、干扰大 小接地电流小，干扰小 使用范围 l110kv及以上直接接地 l2060kv I10A中性点经消弧线圈 l310kv
