第一章 电力系统概论

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,供配电技术,课件,唐志平 主编,电子工业出版社,供配电技术,GO,多媒体课件,主编：唐志平,副主编：杨胡萍 邹一琴 郭晓丽,供电工程,专业选修课,课堂教学,4,0,学时,教学环节,：,理论与工程实际紧密结合，实用性强,课程特点,：,突出新技术、新产品、新标准的应用,课程实习,16,学时,目 录,第一章 电力系统概论,第二章 负荷计算,第三章 短路电流计算,第四章 变配电所及其一次系统,第五章 电气设备的选择,第六章 电力线路,第七章 供配电系统的继电保护,第八章 变电所二次回路和自动装置,第九章 电气安全、防雷和接地,第十章 电气照明,第十一章 供配电系统的运行和管理,课程主要内容,工程设计与技术应用,课程主要内容的相互关系,构成供配电系统,保护设置与整定,电气安全,负荷计算,电器电线电缆选择,一次,(,主,),接线设计,短路电流计算,短路电流效应,电能质量,二次接线设计,教材与主要参考书目：,唐志平主编,.,供电工程,.,电子工业出版社,.,2008,翁同安主编,.,供电技术,.,机械工业出版社,.,2008,刘介才编著,.,工厂供电,.,机械工业出版社,.,雍静主编,.,供配电系统,.,机械工业出版社,.,2003,中国航空工业规划设计研究院等编,.,工业与民用配电设计手册（第,3,版）,.,中国电力出版社,.,2005,第一章电力系统概论,内容,:,系统和供配电系统的概念、电力系统的额,定电压、电力系统中性点的运行方式、电,能的质量指标和电力负荷等基本知识。,重点,:,系统额定电压的确定和中性点的运行方式,分析。,难点,:,中性点的运行方式分析。,第一章,第二章,第三章,第四章,第五章,第六章,第七章,第八章,第九章,第十章,第十一章,第一章 电力系统概论,1.1,电力系统和供配电系统概述,1.2,电力系统的额定电压,1.3,电力系统的中性点运行方式,1.4,电能质量指标,1.5,电力负荷,小结,思考题和习题,第一章,第二章,第三章,第四章,第五章,第六章,第七章,第八章,第九章,第十章,第十一章,1.1,电力系统和供配电系统概述,电能是一种清洁的二次能源。由于电能不仅便于输送和分配，易于转换为其它的能源，而且便于控制、管理和调度,易于实现自动化。因此，电能已广泛应用于国民经济、社会生产和人民生活的各个方面。绝大多数电能都由电力系统中发电厂提供，电力工业已成为我国实现现代化的基础，得到迅猛发展。到,2011,年底，我国发电机装机容量达,105 576,万千瓦，居世界第,2,位，发电量达,46928,亿度，居世界第,1,位。参考链接,http:/ 属消耗量和电能损耗，提高电能利用率。,本课程的任务：,讲述供配电系统电能供应和分配的基本知识和理论，使学生掌握供配电系统的设计和计算方法，管理和运行技能，为学生今后从事供配电技术工作奠定基础。,1.2,电力系统的额定电压,1,、电网（线路）额定电压,U,N,低压,380V,660V,高压,（,3,），,6,，,10,，,35,，（,66,），,110,，,220,，（,330,），,500kV,2,、用电设备的额定电压，等于同级电网的额定电压,3,、发电机的额定电压：,U,N,G,G=1.05U,N,注：用电设备偏移,5%,，线路允许电压降,10%,4,、电压变压器的额定电压,（,1,）升压变压器,：,U,1N,=U,N,G,G,G=1.05U,N,；,U,2N,=1.1U,N,（,2,）降压变压器,：,U,1N,=U,N,（一次侧）,U,2N,=1.05U,N,10kV,及以下，线路较短,时,1.1U,N,35kV,及以上，线路较长时,例,1-1,已知图示系统中线路的额定电压，求发电机和变压器的额定电压。,解：,G:,U,NG,=1.05U,N3L,=1.056=6.3kV,1T:,U,1N1T,=U,NG,=6.3kV,U,2N1T,=1.1U,N1L,=1.1X110=121kV,6.3/121kV,2T:,U,1N2T,=U,N1L,=110kV,U,2N2T,=1.1U,N2L,=1.1X35=38.5kV,110/38.5kV,习题,1-8,、,1-9,图见书,P12-13,。,1.3,电力系统中性点运行方式,中性点接地方式,指变压器或发电机的三相绕组星形连接时其中性点与大地的连接方式。,电力系统的中性点接地方式是一个综合的技术问题，它与系统的供电可靠性、人身安全、设备安全、过电压保护、继电保护、通信干扰及接地装置等问题有密切的关系。,中性点,不接地,中性点,经消弧线圈接地,（,3,10kV:,I,c,30A,；,35kV,及以上,:,I,c,10A,）,有效接地系统,非有效接地系统,（,3,66kV),中性点,直接接地,(,1kV,以下；,110kV,及以上,）,中性点,经低电阻接地,(,3,10kV,),1.3.1,中性点不接地的电力系统,正常运行,三相线电压对称,；,三相相电压对称,；,三相对地电容电流对称,正常运行时，系统三相电压对称，三相对地电容电流平衡，电源中性点对地电压为零。,电源,负荷,C,中性点对地电压上升为相电压，非故障相对地电压上升为线电压，因此，电气设备对地绝缘应按线电压考虑。,故障后线电压保持不变（见相量图），因而三相电气设备可以继续运行。但不能长期运行，以免故障扩大。,续上页,出现零序电压,2.,单相接地：,C,相接地,O,C,接地电容电流,I,c,的估算,U,N,系统额定电压,kV;,l,ah,系统架空线总长度,km;,l,cab,系统电缆总长度,km,电缆线路对地电容电流比架空线路大。,当,I,C,超过规定值时，会产生断续电弧致使电网出现暂时过电压，危及电气设备安全。,接地相对地电压为零,；,非接地相对地电压上升为线电压,；,三相线电压仍对称,；,接地相对地电容电流为零,；,非接地相对地电容电流增大 倍,；,接地电流为正常电容电流的,3,倍,1.3.2,中性点经消弧线圈接地的电力系统,正常运行,：,同“中性不接地系统”,单相接地,：,除消弧线圈有电流,I,L,外,，,同中性点不接地系统,O,C,消弧线圈电阻很小，感抗很大。,L,一相接地时,接地点的电流减小，不再发生电弧。,全补偿,I,L,I,C,；欠补偿,I,L,I,C,；过补偿,I,L,I,C,一般采取过补偿运行方式。现已采用微机自动跟踪补偿技术。,此系统需装设高灵敏的小电流接地选线装置以实现选择性保护。,1.3.3,中性点直接接地的电力系统,接地相对地电压为零；,非接地相对地电压升为相电压，单相接地即单相短路，保护装置动作跳闸,。,(,二,),电源中性点直接接地的低压配电系统,续上页,1.,TN,系统,其电源中性点直接接地，设备外露可导电部分均接公共,PE,线（或,PEN,线）。,TN-C,系统（,N,线与,PE,线合二为一）,TN-C,系统中,PEN,线有不平衡电流通过且不能采用漏电保护，故不适用于对抗电磁干扰和安全要求较高的场所。,TN-S,系统（,N,线与,PE,线完全分开）,续上页,正常情况下，,PE,线中无电流通过，因此对连接,PE,线的设备不会产生电磁干扰。而且该系统可采用剩余电流保护，安全性较高。,TN-C-S,系统（,N,线与,PE,线先合后分）,续上页,此系统比较灵活，对安全要求及抗电磁干扰要求较高的场所采用,TN-S,系统配电，而其他场所则采用较经济的,TN-C,系统。多用于由外部供电系统配电的建筑物,。,续上页,2.,TT,系统,其电源中性点直接接地，设备外露可导电部分均各自,PE,线单独接地。,优点：不存在,TN,系统中的故障蔓延现象。,缺点：须装设高灵敏的接地故障保护电器。,R,B,R,A,1.3.4,中性点经电阻接地的电力系统,中性点经电阻接地，按接地电流大小又分为经高电阻接地和经低电阻接地。,1.,中性点经高电阻接地,高电阻接地方式以限制单相接地电流为目的，电阻值一般为数百至数千欧姆。中性点经高电阻接地系统可以消除大部分谐振过电压，对单相间隙弧光接地过电压有一定的限制作用。但对系统绝缘水平要求较高。主要用于发电机回路。,2.,中性点经低电阻接地,城市,635k,V,配电网络主要由电缆线路构成，其单相接地故障电流较大，可达,1001000A,，若采用中性点经消弧线圈接地方式无法完全消除接地故障点的电弧和抑制谐振过电压，可采用中性点经低电阻接地方式。该方式具有切除单相接地故障快，过电压水平低的优点。,中性点经低电阻接地方式适用于以电缆线路为主，不容易发生瞬时性单相接地故障且系统电容电流比较大的城市电网，发电厂厂用电系统及企业配电系统。,缺点：,供电连续性因接地故障而受到影响。,1.4,电能的质量指标,1.4.1,、电压,电压质量是以电压偏离额定电压的幅度、电压波动与闪变和电压波形来衡量。,1,电压偏差,电压偏差是以电压偏离额定电压的幅度，一般以百分数表示，即,式中，,V%,为电压偏差百分数，,U,为实际电压，,U,N,为额定电压。,我国规定了供电电压允许偏差，见表,1-2,，要求供电电压的电压偏差不超过允许偏差,2,、,电压波动和闪变,电压波动是指电压的急剧变化。,电压变化的速率大于每秒,1%,的即为电压急剧变化。电压波动程度以电压最大值与最小值之差或其百分数表示，即,U,=,U,max,-U,min,U,%,=,式中，,U,为电压波动；,U,%,为电压波动,百分数；,U,max,、,U,min,为电压波动的最大值和最小值（,kV,）；,U,N,为额定电压（,kV,）。,表,1-3,电压波动允许值（,GB/T 12326-2000,）,额定电压（,kV,）,电压波动允许值（,U,%,）,10,及以下,2.5,35110,2.0,220,及以上,1.6,表,1-4 U,10,允许值（,GB/T 12326-2000,）,应用场合对照明要求,U,10,允许值,较高的白炽灯负荷,0.4,（推荐值）,一般性照明负荷,0.6,（推荐值）,周期性电压急剧变化引起光源光通量急剧波动而造成人眼视觉不舒适的现象，称为闪变。,通常用电压调幅波中不同频率的正弦波分量的均方根值等效为,10Hz,正弦电压波动值的,1min,平均值,等效闪变值,U10,来表示，其允许值见,表,1-4,。,电压波动的允许值见,表,1-3,。,3.,波形,波形的质量是以正弦电压波形畸变率来衡量的。,在理想情况下，电压波形为正弦波，但电力系统中有大量非线性负荷，使电压波形发生畸变，除基波外，还有各项谐波。,表,1-5,是我国规定的公用电网电压波形畸变,表,1-5,公用电网谐波电压限值（相电压）,电网额定电压（,kV,）,电压总谐波畸变率（,%,）,各项谐波电压含有率（,%,）,奇次,偶次,0.38,5.0,4.0,2.0,6,10,4.0,3.2,1.6,35,66,3.0,2.4,1.2,110,2.0,1.6,0.8,我国采用的额定频率为,50HZ,。在正常情况下，频率的允许偏差，根据电网的装机容量而定；事故情况下，频率允许偏差更大。频率的允许偏差见表,1-6,。,表,1-6,电力系统频率的允许偏差,运行情况,允许频率偏差,正常运行,300,万,kW,及以上,300,万,kW,及以下,0.2,0.5,非正常运行,1.0,4.,频率质量指标,供电可靠性是以对用户停电的时间及次数来衡量。它常用供电可靠率,K,re1,表,示，,即实际供电时间与统计期全部时间的比值的百分数表示，,K,re1,=100%,Ty=Ts-,Tt,Tt,=,式中，,Ty,为统计期实际供电时间之和（,h,）；,T,s,为统计期全部时间（,h,）；,T,t,为统计期内停电