电力生产概论-第6讲-电力负荷与中性点

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1、第6讲 电力负荷、中性点 电压等级与额定电压电力负荷的概念负荷曲线负荷特性中性点电压等级与额定电压用电负荷负荷曲线炼钢炉纺织机什么是负荷： 电路中，负荷定义为吸收（或消耗）电能的设备，用阻抗 Z来表示。单个电力设备什么是负荷（续） 电力系统中，负荷有更为广泛的涵义，它是系统中各种用 电设备消耗功率的总和，而不是指单个设备； 它可以是一个家庭、一个工厂、一个街区所有用户的用电 负荷的加总，甚至一个地区、一个省、一个区域。家庭家庭商业大楼商业大楼工厂工厂慕尼黑机场慕尼黑机场第十街区第十街区上海上海全国总负荷全国总负荷用电负荷分类 按用途：照明、加热、 电力拖动、电化学 按行业：工业、商业、 非普、

2、居民、农业 按设备工作的物理特性： 纯电阻、电动机、电子 设备负荷类别负荷类别日常负荷设备日常负荷设备纯电阻电灯 加热类（电热水器、烤箱、 电水壶等）电动机压缩机（空调、冰箱） 电扇、吹风 洗衣机、搅拌器、豆浆机 电钻 水泵电子设备电脑、电视机 微波炉 电池、适配器按设备工作物理特性的负荷分类按设备工作物理特性的负荷分类分类：分类：消耗功率的性质：消耗功率的性质：用电负荷、供电负荷、发电负荷用电负荷、供电负荷、发电负荷供电可靠性：供电可靠性：一类负荷、二类负荷、三类负荷一类负荷、二类负荷、三类负荷根据用户所属国民经济中的部门：根据用户所属国民经济中的部门： 工业用电负荷工业用电负荷 农、林、牧

3、、渔、水利用电负荷农、林、牧、渔、水利用电负荷 建筑业用电负荷建筑业用电负荷 交通运输、邮电通信用电负荷交通运输、邮电通信用电负荷 商业、饮食、供销、仓储业用电负荷商业、饮食、供销、仓储业用电负荷 城乡居民生活用城乡居民生活用电负荷电负荷电力系统负荷曲线电力系统负荷曲线 电力负荷随时间变动情况的曲线图电力负荷随时间变动情况的曲线图。分类：分类：按时间分类：按时间分类： 日负荷曲线：日负荷曲线： 日平均负荷曲线、日负荷持续曲线日平均负荷曲线、日负荷持续曲线 年负荷曲线年负荷曲线 历年负荷曲线历年负荷曲线 其他，如：周负荷曲线，年持续负荷曲线等其他，如：周负荷曲线，年持续负荷曲线等按用电特性分类：

4、按用电特性分类： 指根据部门分类的用户负荷曲线指根据部门分类的用户负荷曲线家庭 用户日负荷曲线 各电力设备 用电负荷的 加总；日负荷曲线 随时间不断变化的电力负荷（有功功率或无功功率）分为有功、无功 负荷曲线；日负荷曲线（24点）峰荷谷荷表征负荷曲线的 起伏程度：负荷 率、最小负荷系 数（峰谷比）负荷的非同时性 电力系统负荷是由所有用户负荷的加总； 各用户的负荷可以由日负荷曲线来描述； 各用户用电时间存在差 异，称之为负荷的非同时性； 如果用户负荷非同时性 越大，加总的日负荷曲 线就会越平缓（错峰效益）。051015202512345678910 11 12 13用户A用户B求和(MW)(2h

5、)日负荷曲线按计量地点有： 用户的日负荷曲线 电力线路的日负荷曲 线、变电所的日负荷 曲线、发电厂的日负 荷曲线、整个系统的 日负荷曲线。年最大负荷曲线 描述一年12 个月中最大有功负荷的变化情况主要用于 安排发电 设备检修 计划年持续负荷曲线 一年中系统负荷的数值大小及其持续小时数顺次排列绘 制而成的曲线安排发电计划和可 靠性估算分段线性化综合负荷的功率一般是要随运行参数（电压和频 率）的变化而变化的，反映这种变化规律的曲线或 数学表达式称为负荷特性负荷特性。负荷特性包括： 静态特性电压或频率变化后进入稳态时 动态特性电压或频率急剧变化过程中负荷模型负荷模型是指在电力系统分析计算中对负荷特性

6、所作的 物理模拟或数学描述。)/()/(2 pNpNpNcVVbVVaPP)/()/(2 qNqNqNcVVbVVaQQ恒定阻抗消耗功率与恒电流负荷 相对应的功率恒功率分量稳态分析稳态分析给定的给定的P P、Q Q表示（潮流计算）表示（潮流计算） 短路或稳定计算短路或稳定计算 等值电路等值电路 精度高精度高计及静态特性计及静态特性如：负荷的电压静态特性常用二项式表示：如：负荷的电压静态特性常用二项式表示：电力系统的中性点电力系统的中性点发电机或变压器的中性点发电机或变压器的中性点运行方式：运行方式： 有效接地有效接地中性点直接接地中性点直接接地非有效接地非有效接地中性点不接地、中性点不接地、经

7、消弧线圈接地、经消弧线圈接地、经电阻接地经电阻接地电力系统中性点的运行方式： 直接接地和非有效接地（包括不接地、经消弧线圈接地、 经电阻接地） 它是一个复杂的系统工程问题，涉及继电保护、通信干 扰、系统稳定等问题。(a)中性点不接地(b)中性点经消弧线圈接地1 1、中性点不接地的电力系统、中性点不接地的电力系统1 1）定义）定义 中性点不接地的运行方式电力系统的中性点不与大地 相接。 2 2）采用的系统）采用的系统 我国366kV系统，特别是310kV系统，一般采用中性 点不接地的运行方式。系统正常运行时系统正常运行时系统发生单相接地时系统发生单相接地时系统正常运行时的电路分析：系统正常运行时

8、的电路分析： 三三个相电压个相电压、是对称的，三个相的对地电容电流是对称的，三个相的对地电容电流也也是是 对称对称的，其相量和为零。的，其相量和为零。 结论结论：中性点没有电流流过，各相对地电压就是其相电压。：中性点没有电流流过，各相对地电压就是其相电压。AU BU CU0CI正常运行时中性点不接地的电力系统 a）电路图b） 相量图一相接地时 的中性点不 接地系统a） 电路图b） 相量图当系统发生单相接地时的电路分析当系统发生单相接地时的电路分析（假设（假设C相接地，如图所示）：相接地，如图所示）： （1）C相对地电压为零相对地电压为零,非接地相非接地相A相对地电压相对地电压= +(-)= ,

9、B相相 对地电压对地电压= +(-)= ,如图如图b所示。所示。结论结论：当一相接地时，非接地两相对地电压均升高当一相接地时，非接地两相对地电压均升高倍，变为线电压倍，变为线电压。 而且而且，该两相对地电容电流，该两相对地电容电流也相应的增大也相应的增大倍。倍。AUAU CUACUBUBU CUBCU0CI3 3（2）当）当C相接地时，系统的接地电流（电容电流）相接地时，系统的接地电流（电容电流） 为非接地两相对地电为非接地两相对地电 容电流之和。因此容电流之和。因此由图由图b的相量图可知，的相量图可知，在相位上正好超前在相位上正好超前90；而在量值上，由；而在量值上，由 于于，而，而，因此，

10、因此结论结论：一相接地的电容电流为正常运行时每相对一相接地的电容电流为正常运行时每相对地地 电容电流电容电流的的3倍。倍。CI )(BCACCIII03CCIICI CUACCII3CACAACXUXUI/3/30CI一相接地时 的中性点不 接地系统a） 电路图b） 相量图（1 1）单相接地状态不允许长时间运行）单相接地状态不允许长时间运行 理由：理由：1 1）如果另一相又发生接地故障，就形成两相接地短路，）如果另一相又发生接地故障，就形成两相接地短路， 产生产生很大的短路电流，从而损坏线路及其用电设备；很大的短路电流，从而损坏线路及其用电设备； 2 2）较大的单相接地电容电流会在接地点引起电

11、弧，）较大的单相接地电容电流会在接地点引起电弧，形成形成 间歇电弧过电压间歇电弧过电压，威胁电力系统的安全，威胁电力系统的安全运行运行（2 2）我国电力规程规定，中性点不接地的电力系统发生单相）我国电力规程规定，中性点不接地的电力系统发生单相 接地故障时，单相接地运行时间不应超过接地故障时，单相接地运行时间不应超过2 2小时小时。（3 3）中性点不接地系统一般都装有单相接地保护装置或绝缘）中性点不接地系统一般都装有单相接地保护装置或绝缘 监测装置，在系统发生接地故障时，会及时发出警报，提醒监测装置，在系统发生接地故障时，会及时发出警报，提醒 工作人员尽快排除故障；同时，在可能的情况下，应把负荷

12、工作人员尽快排除故障；同时，在可能的情况下，应把负荷 转移到备用线路上去。转移到备用线路上去。1 1）中性点经消弧线圈接地方式）中性点经消弧线圈接地方式 2 2）采用的系统）采用的系统在中性点不接地系统中，单相接地电在中性点不接地系统中，单相接地电 流超过如下的规定数值：流超过如下的规定数值：3 310KV10KV系统中，接地电流大于系统中，接地电流大于30A30A20KV20KV及以上系统中，接地电流大于及以上系统中，接地电流大于10A10A 采用经消弧线圈接地的措施来减小接地电流，熄灭电弧，避免采用经消弧线圈接地的措施来减小接地电流，熄灭电弧，避免 过电压的产生。过电压的产生。一相接地时的

13、中性点经消弧线圈接地系统 a） 电路图b） 相量图在正常情况下，三相系统是对称的，中性点电流为零，消弧线圈中没有在正常情况下，三相系统是对称的，中性点电流为零，消弧线圈中没有电流通过。电流通过。当系统发生单相接地时，流过接地点的电流是接地电容电流当系统发生单相接地时，流过接地点的电流是接地电容电流与流过消与流过消弧线圈的电感电流弧线圈的电感电流之和。由于之和。由于超前超前90 ，而，而滞后滞后90 ，所以所以与与在接地点互相补偿，使接地电流减到小于发生电弧的最小生在接地点互相补偿，使接地电流减到小于发生电弧的最小生弧电流时，电弧就不会发生，从而也不会产生过电压。弧电流时，电弧就不会发生，从而也

14、不会产生过电压。CILI CICULICUCILI1）中性点经低电阻接地系统产生的背景）中性点经低电阻接地系统产生的背景 近几年来，随着10kV配电系统的应用不断扩大，特别是现代化大、 中型城市在电网改造中大量采用电缆线路，致使接地电容电流增大。因 此，即使采用中心点经消弧线圈接地的方式也无法完全在发生接地故障 时熄灭电弧；而间歇性电弧及谐振引起的过电压会损坏供配电设备和线 路，从而导致供电的中断。2）中性点经低电阻接地系统的作用介绍）中性点经低电阻接地系统的作用介绍它接近于中性点直接接地的运行方式，在系统发生单相接地时， 保护装置会迅速动作，切除故障线路，通过备用电源的自动投入，使系 统的其

15、他部分恢复正常运行。 我国一些大城市的10kV系统采用了中性点经低电阻接地的方式。适用范围适用范围：配网系统：配网系统（与中性点经消弧线圈接地、不（与中性点经消弧线圈接地、不 接地比较）接地比较）全电缆出线变电站的单相接地故障电容电流全电缆出线变电站的单相接地故障电容电流超过超过30A30A时时 采用中性点经电阻接地；采用中性点经电阻接地；全架空线路出线变电站的单相接地故障电流全架空线路出线变电站的单相接地故障电流超过超过10A10A 时，采用中性点经消弧线圈接地；时，采用中性点经消弧线圈接地；对电缆与架空线混合线路的单相接地故障电容电流对电缆与架空线混合线路的单相接地故障电容电流超过超过 1

16、0A10A时，可采用中性点经消弧线圈接地或采用中性点经时，可采用中性点经消弧线圈接地或采用中性点经 电阻接地。电阻接地。1 1）中性点直接接地系统的特点）中性点直接接地系统的特点a）当这种系统发生单相接地，即通过接地中性点形成单相短）当这种系统发生单相接地，即通过接地中性点形成单相短 路。单相短路电流比线路的正常负荷电流大许多倍。因此，在系路。单相短路电流比线路的正常负荷电流大许多倍。因此，在系 统发生单相短路时保护装置应动作于跳闸，切除短路故障，使系统发生单相短路时保护装置应动作于跳闸，切除短路故障，使系 统的其它部分恢复正常运行。统的其它部分恢复正常运行。 b）发生单相接地时，）发生单相接地时，