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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,*,华中科技大学电气学院,*,第一,章,章,绪,绪论,第二,节,节,电,电力,系,系统,基,基本,概,概念,第三,节,节,电,电能,质,质量,指,指标,第四,节,节,电,电,力,力系,统,统的,电,电压,等,等级,及,及其,选,选择,第五,节,节,电,电力,系,系统,中,中性,点,点接,地,地,第一,节,节,电,电力,系,系统,发,发展,概,概况,及,及前,景,景,华中,科,科技,大,大学,电,电气,学,学院,第一,节,节,电,电力,系,系统,发,发展,概,概况,及,及前,景,景,一、,电,电力,工,工业,发,发展,概,概况,二、,电,电力,系,系统,发,发展,前,前景,华中,科,科技,大,大学,电,电气,学,学院,一,、电,力,力工,业,业发,展,展概,况,况,电力,工,工业,发,发展,史,史上,的,的第,一,一,：,火电：1882年,上,上海,电,电气,公,公司,；,；,水电：1912年,云,云南,石,石龙,坝,坝2,240kW,；,；,核电：1991年,浙,浙江,秦,秦山300MW；,华中,科,科技,大,大学,电,电气,学,学院,输电,线,线路,：,1974,年,年甘,肃,肃刘,家,家峡,水,水电,站,站陕,西,西关,中,中地,区,区330kV交,流,流,1981,年,年河,南,南姚,孟,孟火,电,电厂,到,到武,汉,汉500kV,交,交,流,流；,1988,年,年葛,州,州坝,水,水电,站,站到,上,上海,南,南桥,变,变电,站,站500kV直,流,流。,华中,科,科技,大,大学,电,电气,学,学院,电力,系,系统,之,之最,：,：,我国,最,最大,的,的火电,机,机组容量90,万,万kW（,外,外高,桥,桥第,二,二发,电,电厂,）,），,最大,的,的水电,机,机组容量70,万,万kW（,三,三峡工程,）,），,最大的核电机组容量100万kW,（,（岭澳核,电,电厂）；,华中科技,大,大学电气,学,学院,举世瞩目,的,的,三峡工程,，装机容,量,量,32,台（含地,下,下电厂6,台,台机组）,，,，,单机容量,70万kW，,年均发电,量,量,846亿kWh,，,，比全世,界,界70万kW机组,的,的总和还,多,多，是,世界上最,大,大,的发电厂,。,华中科技,大,大学电气,学,学院,最大的火力发电,厂,厂容量300万kW,（,（北仑港,电,电厂，5,60万kW），,最大的水力发电,厂,厂330万kW（二,滩,滩水电厂,，,，655万kW,）,），,最大的核能发电,厂,厂200万kW（岭,澳,澳核电厂,，,，2100万kW），,最大抽水蓄能,电,电厂240万kW（广,东,东抽水蓄,能,能电厂，830,万,万kW）,，,，这也是,目,目前世界,上,上最大的,抽,抽水蓄能,电,电厂。,华中科,技,技大学,电,电气学,院,院,我国电,力,力系统,的,的发展,：,：,年人均,电,电量：,我国：1700kW,h,中等发,达,达国家,：,：7000kWh,北欧、,美,美国：18000kWh,华中科,技,技大学,电,电气学,院,院,二、电,力,力系统,发,发展前,景,景,1.做,好,好电力,规,规划，,加,加强电,网,网建设,加强电力规,划,划，确定合,理,理的电源结,构,构和布局，,留,留有足够的,容,容量和能量,的,的备用，建,成,成容量充足,、,、结构合理,、,、运行灵活,的,的联合电力,系,系统,2. 电,力,力工业现代,化,化,高电压、大,系,系统,大电厂、大,机,机组,高度自动化,华中科技大,学,学电气学院,3.,联合电力系,统,统,效益,各系统间电,负,负荷的错峰,效,效益,提高供电可,靠,靠性、减少,系,系统备用容,量,量,有利于安装,单,单机容量较,大,大的机组,进行电网的,经,经济调度,进行水电跨,流,流域调度,调峰能力互,相,相支援,华中科技大,学,学电气学院,增加联络线,和,和电网内部,加,加强所需投,资,资以及联络,线,线的运行费,用,用,当系统间联,系,系较弱时，,有,有可能引起,调,调频的复杂,性,性和出现低,频,频振荡,增加了系统,短,短路容量，,并,并可能导致,增,增加或调换,已,已有设备,增加联合电,网,网的通讯和,高,高度自动化,的,的复杂性,支出,华中科技大,学,学电气学院,第二节 电,力,力系统基本,概,概念,一、什么是,电,电力系统,三、电力系,统,统的特点,四、对电力,系,系统的要求,二、电力系,统,统的形成,华中科技大,学,学电气学院,水库,G,M,M,电力网,电力系统,动力系统,发电厂,水轮机,发电机,变电所,升压变压器,输电线路,变电所,降压变压器,用户,用电设备,一、什么是,电,电力系统？,华中科技大,学,学电气学院,电力网：,由变电所和不同电压,等,等级输电线路组成的网络,。,。,动力系统：,在电力系统,的,的基础上，,把,把发电厂的,动,动力部分包,含,含在内的系,统,统。,电力系统：,由发电机、变压器、输电线路以及用电设备（或发电厂,、,、变电所、,输,输配电线路,以,以及用户）,，,，按照一定,的,的规律连接,而,而组成的统,一,一整体。,华中科技大,学,学电气学院,水力发电厂,火力发电厂,超高压远距离输电网,地方电力网,区域电力网,110,kV,35kV,35kV,500kV,220kV,110kV,10 kV,变电所A：枢纽,变电所C：地方,变电所D：终端,变电所B：,中间,华中科技大,学,学电气学院,电力网：按电压等,级,级的高低、,供,供电范围大,小,小的分类,地方电力网：电压等级,在,在35kV,及,及以下,区域电力网：电压等级,在,在35kV,以,以上（一般,为,为110kV220kV）,超高压远距,离,离输电网：电压等级,为,为330kV500kV的网络,变电所：按其在电力,系,系统中的地,位,位分类,枢纽变电所,中间变电所,地区变电所,终端电站所,华中科技大,学,学电气学院,二、电力系,统,统的形成,电力系统规,模,模越大，给,人,人们带来的,技,技术经济效,益,益越大，具,体,体说明如下,：,：,可以提高供,电,电可靠性,可以减少备,用,用容量,可以减少系,统,统装机容量,可合理利用,能,能源，充分,发,发挥水电在,系,系统中的作,用,用,采用高效率,大,大容量的火,电,电机组,可以提高系,统,统运行的经,济,济性,华中科技大,学,学电气学院,三、电力系,统,统的特点,电能不能大,量,量存储：电能的生,产,产、变换、,输,输送、分配,和,和使用是同,时,时进行的。,P,发,P,用,P,频率f,Q,发,Q,用,Q,电压V,华中科技大,学,学电气学院,过渡过程十,分,分短暂：,控制操作自,动,动化程度高,。,。,必须借助自,动,动装置对电,力,力系统进行,控,控制：继电,保,保护装置、,远,远动装置、,减,减载装置、,同,同期装置、,励,励磁装置,华中科技大,学,学电气学院,电能生产与,国,国民经济各,部,部门和人民,生,生活有着极,为,为密切的关,系,系：社会政治,经,经济影响巨,大,大。,负荷分类：,一类负荷,二类负荷,三类负荷,华中科技大,学,学电气学院,电力系统的,地,地区性特点,较,较强：发展各具,特,特色,。,电力系统的,规,规划设计、,运,运行等不能,盲,盲目搬用其,它,它系统的经,验,验。,华中科技大,学,学电气学院,四、对电力,系,系统的要求,保证供电可,靠,靠,保证良好的,电,电能质量,提高电力系,统,统运行经济,性,性,华中科技大,学,学电气学院,第三节,电,电能质量指,标,标,电能的质量,指,指标主要包,括,括：,电,压,压,频,率,率,波,形,形,华中科技大,学,学电气学院,140,120,100,80,60,80 90 100 110 120,寿命,光通量,发光效率,电流,电压/%,寿命,光通量,发光效率,电流/%,140,120,100,80,60,80 90 100 110 120,电压/%,效率,cos,电流/%,电流,效率,cos,图1-3 照明负荷（白炽灯）的电压特性,图1-4 异步电动机的电压特性,（图中的100%表示额定值） （图中的100%表示额定值）,电压,：,必要性：,华中科技大,学,学电气学院,电压质量标,准,准：,华中科技大,学,学电气学院,频率,：,频率偏差：0.2Hz（3000MW系,统,统）,0.5Hz（3000MW系,统,统）,国外：,(0.10.2)Hz 或,0.5Hz,电钟时偏：30s（,3000MW系统）,1min,（,（3000MW系统,）,）,额定频率：50Hz（,国,国外：50,或,或 60Hz）,华中科技大,学,学电气学院,波形：,谐波电压限,值,值,表1-3,公,公用电网谐,波,波电压限值,电网标准,电压(,kV),电压总谐波畸变率（,%,）,各次谐波电压含有率（,%,）,说,明,奇次,偶次,0.38,5.0,4.0,2.0,1. 衡量点为,PCC,，取实测,95%,概率值；,2. 对用户允许产生的谐波电流，提供计算方法；,3. 对测量方法和测量仪器作出基本规定；,4. 对同次谐波随机性合成提供算法。,6及,10,4.0,3.2,1.6,35及,66,3.0,2.4,1.2,110,2.0,1.6,0.8,注：220kV电网参照110kV执行。,华中科技大,学,学电气学院,第四节,电,电力系统的,电,电压等级及,其,其选择,一、电力系,统,统额定电压,和,和最高电压,二、电气设,备,备额定电压,和,和最高电压,三、电力系,统,统电压等级,四、电压等,级,级选择,华中科技大,学,学电气学院,一、,电力系统额,定,定电压和最,高,高电压,电力系统的,额,额定电压,：由国家根,据,据技术经济,条,条件规定的,电,电压等级标,准,准，又称电,力,力网的额定,电,电压或线路,的,的额定电压,。,。,电力系统的,最,最高电压,：电力系统,正,正常运行时,，,，在任何时,间,间系统中任,何,何一点上所,出,出现的电压,最,最高值。,华中科技,大,大学电气,学,学院,电气设备,的,的额定电,压,压,：电气设,备,备制造厂,根,根据所规,定,定的电气,设,设备工作,条,条件而确,定,定的电压,。,。,电气设备,的,的最高电,压,压,：考虑到,设,设备的绝,缘,缘性能和,与,与最高电,压,压有关的,其,其它性能,所,所确定的,允,允许最高,运,运行电压,，,，其数值,等,等于所在,电,电力系统,的,的最高电,压,压值。,二、,电气设备,额,额定电压,和,和最高电,压,压,华中科技,大,大学电气,学,学院,注：受电设,备,备的额定,电,电压电,力,力系统的,额,额定电压,。,。,三、电力,系,系统电压,等,等级,1. 低,于,于,3kV,系统的额,定,定电压,低于3kV交流三,相,相/单相,电,电力系统,额,额定电压,和,和电气设,备,备,额,额定电,压,压,华中科技,大,大学电气,学,学院,直流系统,的,的额定电,压,压：,100V,以,以下的额,定,定电压，,受,受电设备,与,与供电设,备,备相同。,对受电设,备,备为110V、220V和440V,的,的直流系,统,统，供电,设,设备的额,定,定,电压,分别为115V、230V,和,和460V。,华中科技,大,大学电气,学,学院,2、,3kV,及以上系,统,统的额定,电,电压,电力线路额定电压,：,：,电力线路,的,的额定电,压,压和电力,系,系统的额,定,定电压相,等,等。,发电机的额定电,压,压：105%,U,N,变压器一,次,次绕组：,相,相当于用,电,电设备,U,N,变压器二,次,次绕组：,相,相,当,当,于,于,发,发,电,电,设,设,备,备,110%,U,N,特,例,例1：,变,变,压,压,器,器,一,一,次,次,绕,绕,组,组,105%,U,N,特,例,例2：,变,变,压,压,器,器,二,二,次,次,绕,绕,组,组,105%,U,N,华中科,技,技大学,电,电气学,院,院,U,1,I U,2,S,Z,I,（,U,1,U,2,）/,Z,传输功,率,率,S,、电压,等,等级,U,、输电,距,距离,l,之间的,关,关系,S,Const,，,，,l,U,2,l,Const,，,，,S,U,2,参见表17,。,。,三、电,压,压等级,的,的选择,华中科,技,技大学,电,电气学,院,院,第四节,电,电,力,力系统,中,中性点,接,接地,一、概,述,述,二、中,性,性点不,接,接地系,统,统,三、中,性,性点经,消,消弧线,圈,圈接地,的,的电力,系,系统,四、中,性,性点直,接,接接地,的,的电力,系,系统,五、中,性,性点经,电,电阻接,地,地的电,力,力系统,华中科,技,技大学,电,电气学,院,院,一、概,述,述,接地,：,：,为了保,证,证电力,网,网或电,气,气设备,的,的正常,运,运行和,工,工作人,员,员的人,身,身安全,，,，人为,地,地使电,力,力网及,其,其某个,设,设备的,某,某一特,定,定地点,通,通过导,体,体与大,地,地作良,好,好的连,接,接。,华中科,技,技大学,电,电气学,院,院,接地分,类,类：,工作接,地,地：为了,保,保证电,气,气设备,在,在正常,或,或发生,故,故障情,况,况下可,靠,靠地工,作,作而采,取,取的接,地,地。,保护接,地,地：将一,切,切正常,工,工作时,不,不带电,而,而在绝,缘,缘损坏,时,时可能,带,带电的,金,金属部,分,分接地,，,，以保,证,证工作,人,人员接,触,触时的,安,安全。,华中科,技,技大学,电,电气学,院,院,保护接,零,零：,在中性,点,点直接,接,接地的,低,低压电,力,力网中,，,，把电,气,气设备,的,的外壳,与,与接地,中,中性线,直,直接连,接,接，以,实,实现对,人,人 身,安,安全的,保,保护作,用,用。,防雷接,地,地：,为消,除,除大,气,气过,电,电压,对,对电,气,气设,备,备的,威,威胁,，,，而,对,对过,电,电压,保,保护,装,装置,采,采取,的,的接,地,地措,施,施。,防静,电,电接,地,地：,对生,产,产过,程,程中,有,有可,能,能积,蓄,蓄电,荷,荷的,设,设备,所,所采,取,取的,接,接地,。,。,华中,科,科技,大,大学,电,电气,学,学院,如何,确,确定,电力,系,系统,中,中性,点,点接,地,地方,式,式：,应从供电,可,可靠,性,性、,内,内过,电,电压,、,、对,通,通信,线,线路,的,的干,扰,扰、,继,继电,保,保护以及确保,人,人身安全诸方,面,面综,合,合考,虑,虑。,电力,系,系统,的,的,中性,点,点接,地,地方,式,式,：,小接,地,地电,流,流系,统,统,大接,地,地电,流,流系,统,统,华中,科,科技,大,大学,电,电气,学,学院,负,荷,A,B,C,C,C,C,I,C,a. 电路图,U,A,U,B,U,C,0,I,A,I,B,I,C,0,0,U,A,U,B,U,C,I,B0,I,C0,I,A0,b. 矢量图,二、,中,中性,点,点不,接,接地,的,的电,力,力系,统,统,适用,范,范围,3kV60kV,的,的电,力,力系,统,统,正常,运,运行,时,时,结论：,三相,电,电压,对,对称,，,，三,相,相导,线,线对,地,地电,容,容电,流,流也,是,是对,称,称的,，,，三,相,相电,容,容电,流,流相,量,量之,和,和为,零,零，,这,这说,明,明没,有,有电,容,容电,流,流经,过,过大,地,地流,动,动。,华中,科,科技,大,大学,电,电气,学,学院,0,U,B,U,A,U,C,60,-U,A,U,C,U,B,-U,A,I,CB,I,CC,-I,CA,I,CA,I,CA,I,CB,I,CB,I,CC,I,CC,I,PE,负,荷,A,B,C,C,C,C,U,A,U,B,U,C,单相,金,金属,性,性接,地,地故,障,障时(A,相,相),华中,科,科技,大,大学,电,电气,学,学院,中性,点,点不,接,接地,系,系统,单,单相,接,接地,故,故障,的,的,结论,：,三相,之,之间,的,的线,电,电压,仍,仍然,对,对称,，,，用,户,户的,三,三相,用,用电,设,设备,仍,仍能,照,照常,运,运行,，,，但,允,允许,继,继续,运,运行,的,的时,间,间不,能,能超,过,过2h。,故障,相,相对,地,地电,压,压降,为,为零,；,；非,故,故障,相,相对,地,地电,压,压升,高,高为,线,线电,压,压，,且,且相,位,位相,差,差60,0,。因,此,此，,线,线路,及,及各,种,种电,气,气设,备,备的,绝,绝缘,要,要按,线,线电,压,压设,计,计，,绝,绝缘,投,投资,所,所占,比,比重,加,加大,，,，显,而,而易,见,见，,电,电压,等,等级,越,越高,绝,绝缘,投,投资,越,越大,。,。,华中,科,科技,大,大学,电,电气,学,学院,0,U,B,U,A,U,C,60,-U,A,U,C,U,B,-U,A,I,CB,I,CC,-I,CA,接地,故,故障,电,电容,电,电流,I,PE,华中,科,科技,大,大学,电,电气,学,学院,华中,科,科技,大,大学,电,电气,学,学院,中性,点,点不,接,接地,系,系统,单,单相,接,接地,故,故障,的,的,讨论,：,如果,接,接地,电,电流,在,在5A,以,以下，当,电,电流,经,经过,零,零值,时,时，,电,电弧,就,就会,自,自然,熄,熄灭,。,。,如果,接,接地,电,电流大于5A10A,，,，而,小,小于30A，则,有,有可,能,能形,成,成间,歇,歇性,电,电弧,；,；间,歇,歇性,电,电弧,容,容易,引,引起,弧,弧光,接,接地,过,过电,压,压，,其,其幅,值,值可,达,达（2.53）U,，将危害,整,整个电网,的,的绝缘安,全,全。,接地电流大于30A时，将形,成,成稳定电,弧,弧，成为,持,持续性电,弧,弧接地，,这,这将烧毁,电,电气设备,和,和可能引,起,起多相相,间,间短路,。,。,华中科技大,学,学电气学院,0,U,A,U,B,U,C,-U,C,U,A,U,B,I,L,I,C,I,CA,I,CB,负,荷,A,B,C,C,C,C,I,L,I,C,I,CC,I,CB,I,CA,I,CC,I,CB,I,CA,I,PE,L,三、中性点,经,经消弧线圈,接,接地的电力,系,系统,消弧线圈:,安装在变压,器,器或发电机,中,中性点与大,地,地之间的具,有,有气隙铁芯,的,的电抗器。,单相(C相)金属性接,地,地故障:,华中科技大,学,学电气学院,消弧线圈的,作,作用,当发生单相,接,接地故障时,，,，接地故障,相,相与消弧线,圈,圈,构,构成了另一,个,个回路，接,地,地故障相接,地,地电流中增,加,加了一个感,性,性电流，它,和,和装设消弧,线,线圈前的容,性,性电流的方,向,向刚好相反,，,，相互补偿,，,，减少了接,地,地故障点的,故,故障电流，,使,使电弧易于,自,自行熄灭，,从,从而避免了,由,由此引起的,各,各种危害，,提,提高了供电,可,可靠性。,C相发生接,地,地时，中性,点,点电压变为-,U,C,，在消,弧,弧线圈作用,下,下，产生电,感,感电流（滞,后,后90）,，,，其数值为:,I,L,U,C,/,X,L,U,/,X,L,华中科技大,学,学电气学院,消弧线圈的,补,补偿方式,欠补偿方式,：,：按I,L,I,C,选择消弧线,圈,圈的电感，,此,此时接地故,障,障点有剩余,的,的电感电流,流,流过。,华中科技大,学,学电气学院,消弧线圈容,量,量的选择,下述情况，,应,应安装消弧,线,线圈,华,中,中,科,科,技,技,大,大,学,学,电,电,气,气,学,学,院,院,四,、,、,中,中,性,性,点,点,直,直,接,接,接,接,地,地,的,的,电,电,力,力,系,系,统,统,特,点,点：,供,电,电,可,可,靠,靠,性,性,不,不,如,如,电,电,力,力,系,系,统,统,中,中,性,性,点,点,不,不,接,接,地,地,和,和,经,经,消,消,弧,弧,线,线,圈,圈,接,接,地,地,方,方,式,式,。,。,为,提,提,高,高,供,供,电,电,可,可,靠,靠,性,性,，,，,在,在,线,线,路,路,上,上,广,广,泛,泛,安,安,装,装,三,三,相,相,或,或,单,单,相,相,自,自,动,动,重,重,合,合,闸,闸,装,装,置,置,。,。,电,气,气,设,设,备,备,的,的,绝,绝,缘,缘,水,水,平,平,只,只,需,需,按,按,电,电,力,力,网,网,的,的,相,相,电,电,压,压,考,考,虑,虑,，,，,可,可,以,以,降,降,低,低,工,工,程,程,造,造,价,价,。,。,我,国,国380/220V,系,系,统,统,中,中,一,一,般,般,都,都,采,采,用,用,中,中,性,性,点,点,直,直,接,接,接,接,地,地,方,方,式,式,，,，,主,主,要,要,是,是,从,从,人,人,身,身,安,安,全,全,考,考,虑,虑,问,问,题,题,。,。,负,荷,A,B,C,k,(1),I,k,(1),I,k,(1),华,中,中,科,科,技,技,大,大,学,学,电,电,气,气,学,学,院,院,适,用,用,范,范,围,围：,我,国,国110kV,（,（,国,国,外,外220kV,）,）,及,及,以,以,上,上,电,电,压,压,等,等,级,级,的,的,电,电,力,力,系,系,统,统,。,。,380/220V,低,低,压,压,系,系,统,统,。,。,华,中,中,科,科,技,技,大,大,学,学,电,电,气,气,学,学,院,院,五,、,、,中,中,性,性,点,点,经,经,电,电,阻,阻,接,接,地,地,的,的,电,电,力,力,系,系,统,统,特,点,点,：,：,降,低,低,工,工,频,频,过,过,电,电,压,压,，,，,抑,抑,制,制,弧,弧,光,光,过,过,电,电,压,压,；,；,消,除,除,铁,铁,磁,磁,谐,谐,振,振,过,过,电,电,压,压,，,，,防,防,止,止,断,断,线,线,谐,谐,振,振,过,过,电,电,压,压,；,；,设,置,置,零,零,序,序,保,保,护,护,动,动,作,作,跳,跳,闸,闸,；,；,设,置,置,零,零,序,序,保,保,护,护,动,动,作,作,跳,跳,闸,闸,；,；,避免,发,发生,高,高压,触,触电,事,事故,；,；,供电,可,可靠,性,性有,保,保证,。,。,华中,科,科技,大,大学,电,电气,学,学院,适用,范,范围：,配网,系,系统,（,（与,中,中性,点,点经,消,消弧,线,线圈,接,接地,、,、不,接,接地,比,比较,）,）,全电缆出,线,线变电站,的,的单相接,地,地故障电,容,容电流超过30A时采用中,性,性点经电,阻,阻接地；,全架空线,路,路出线变,电,电站的单,相,相接地故,障,障电流超过10A时，采用,中,中性点经,消,消弧线圈,接,接地；,对电缆与,架,架空线混,合,合线路的,单,单相接地,故,故障电容,电,电流超过10A时，可采,用,用中性点,经,经消弧线,圈,圈接地或,采,采用中性,点,点经电阻,接,接地。,华中科技,大,大学电气,学,学院,
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