电力工程总复习.doc

第一章 概论1 电力系统：通过电力线路将发电厂、变电所、电力用户连接起来的一个整体2 电力网：输送、交换和分配电能的设备，由变电所和各种不同电压等级的电力线路组成3 电力网分类：按电压等级分地方电力网(小于110KV)、区域电力网(110330KV)、超高压远距离输电网(330500KV)；按功能分配电网(110KV)、输电网(110KV)4 大型电力系统的优点：减少系统总装机容量、减少系统备用容量、提供供电可靠性、安装大容量的机组、合理利用动力资源，提高系统运行的经济性5 电力系统运行特点：电能不能大量存储、过渡过程十分短暂、与国民经济各部门和人民日常生活关系极为密切6 电力系统的要求：供电的可靠性、良好的电能质量、充足的电能、电力系统的经济性，即保证为用户不间断的提供充足、可靠、优质、廉价的电能，是对电力系统的基本要求7 变电所：他是联系发电厂和电力用户的中间环节，由电力变压器和配电装置组成，起着变换电压、交换和分配电能的作用，根据其位置不同分类枢纽变电所、地区变电所、终端变电所8 额定电压：用电设备的额定电压规定与同级电网的额定电压相同；发电机的额定电压比同级电网的额定电压高5%；变压器的一次侧额定电压与同级电网相同，二次侧比同级电网高10%9 电压等级选择：220KV以上用于大型电力系统主干线；110KV多用于中小型电力系统主干线及大型电力系统的二次网络；35KV用于大型工业企业内部电力网和农村电力网；10KV/6KV是城乡电网；3KV工业企业内部采用；380V/220V工业企业低压配电10 电能质量：通过公用电网供给用户端的交流电能的品质，理想状态是横频率50Hz、正弦波形、标准电压，三相电的各相电压和电流的幅值应大小相等、相位对称互差120度11 电压偏差：用电设备的实际电压与额定电压之差U%=100%(U-UN)/UN12 电压波动：波动是由负荷急剧变动引起的，他是指电网电压幅值在一定范围内有规律的变动时，电压最大值与最小值之差对电网额定电压的百分比U%=100%(Umax-Umin)/UN13 谐波产生的主要原因：由于电力系统中存在各种非线性元件14 谐波的危害：使变压器和电动机的铁芯损耗增加，引起局部过热，同时振动噪声增大，缩短使用寿命，使线路的功率损耗和电能损耗增加，有可能引起电力线路出现电压谐振，造成过电压，击穿电气设备的绝缘层，使电容器产生过负荷而影响使用寿命，使继电保护及自动装置产生误动作，使计算电表计量不准，对附近通信产生干扰信号等15 我国电力系统的三大运行方式：中性点不接地、中性点经消弧线圈接地、中性点直接接地16 中性点不接地电力系统（适用范围是单相接地电流30A的310KV，单相接地电流10A的3560KV）：正常运行时，三相电压对称，地中没有电容电流，各相对地电压等于各相相电压，中性点对地电压UN=0；系统单相A接地故障时，故障相对地电压为0，中性点对地电压UN=-UA，而非故障相B、C对地电压升高到原来的3倍，变为线电压，但三相之间的线电压仍然对称，单相接地电容电流为正常情况下每相对地电容电流的3倍。(优点单相接地故障时三相之间的线电压保持对称，用户能照常运行，但最多允许时间不能超过2小时)17 中性点经消弧线圈接地电力系统（310KV系统单相接地电容电流超过30A，或3560KV，超过10A）：单相接地故障时，非故障相的对地电压升高到原来的3倍，三相导线之间的线电压仍然平衡，最多能继续运行2小时（电力系统经过消弧线圈接地有三种补偿方式全补偿IL=IC、欠补偿ILIC、过补偿ILIC）18 中性点直接接地电力系统（常用于1KV以下的低电压系统，比如380V/220V系统）：发生单相接地短路鼓掌时，是不能继续运行的，会造成设备损坏（优点若发生单相接地时，中性点电位仍为0，非故障相对地电压不会升高，仍为相电压，因此电气设备的绝缘水平只需按电网的相电压考虑，降低造价）第二章 负荷计算和无功功率补偿19 计算负荷：根据已有的用电设备安装容量，确定的、预期不变的最大假想负荷20 负荷分级：一级负荷（有两个独立电源供电每段母线的电源来自不同发电机；母线段之间无联系，或虽有联系但在某段发生故障时能自动切断联系，不影响另一段母线继续供电）、二级负荷（有两回线路供电）、三极负荷（单回线路供电）21与负荷计算有关量：年最大负荷Pmax=半小时最大负荷P30是指全年中消耗电能最多的半小时的平均功率年最大负荷利用小时数Tmax=Wa/Pmax是假象的时间，全年消耗的电能量以年最大负荷持续运行所能持续的时间平均负荷Pav是指电力负荷在一定时间t内的平均消耗的功率，若取t=8760h，则年平均负荷Pav=Wa/8760负荷系数KL=Pav/Pmax 即负荷率，其值越大，负荷曲线就越平坦，负荷波动越小需要系数Kd=Pmax/PN 即最大有功计算负荷与全部用电设备额定功率之比利用系数Ku=Pav/PN 即平均负荷与全部用电设备额定功率之比计算负荷Pc=P30=Pmax 即按发热条件选择导体和电气设备时所使用的一个假象负荷，计算负荷产生的的热效应与实际变动负荷产生的热效应相等22 用电设备的工作制：连续运行(长期工作制)、短时运行(短时工作制)、断续周期工作(反复短时工作制暂载率=t/T是指设备工作时间与工作周期的百分比)23 设备容量Pe经过换算至统一规定下的工作制下的额定功率（长期工作制时Pe=PN；反复短时工作制时，吊车电动机组取=25%，Pe=2PNN）24 单台用电设备负荷计算Pc（对于长期工作制时取PN;需要计算效率时为PN/;对于反复短时工作制时取Pe）25 计算负荷的确定方法：需要系数法Kd=KKL/(eWL) 即同时系数*负荷系数/（用电设备组平均效率*供电线路平均效率）单组用电设备P30=KdPe ；Q30=P30tan；S30=P30/cos；I30=S30/(3UN) 多组用电设备P30=KP30.i ；Q30=KQ30.i ；S30=(P302+Q302) ；I30=S30/(3UN)K同时系数一般去0.850.95，cos= P30/ S30 注意：由于各组设备的功率因素不一定相同，因此总的视在计算负荷和计算电流不能用各组的视在计算负荷或计算电流之和来计算二项式系数法利用系数法单位产品耗电量法26 功率损耗：电流流过供电供配电线路和变压器时产生的损耗 有功功率损耗：PT=PFe+PCuP0+2Pk （P0为空载损耗，Pk为短路损耗，为负荷率） 无功功率损耗：QT=Q0+2QNSN(I0%+2Uk%)/100 (I0%为空载电流占额定电流的百分比，Uk%为短路电压占额定电压的百分比)27 动能损耗： 线路损耗：Wa=3I302R=PWL 变压器损耗：Wa=8760PFe+PCu8760P0+Pk228 线损(电力网的电能损耗)：在电力网输送、变压、配电各环节所造成的损耗（包括技术电能损耗、管理电能损耗）29 线损率：一定时间内，电网中的线损电量占电网供电量的百分比30 企业计算负荷方法： 逐级计算法：从企业的用电端开始，逐级上推，直至求出电源进线端的计算负荷为止 需要系数法：用电设备的总容量乘以需要系数，就得到了有功计算负荷P30=KdPe 年产量估算：企业年产量乘以单位产品耗电量，求出耗电量后，除以年最大负荷时间就是企业有功计算负荷P30=Wa/Tmax31 无功功率增大的损害：引起线路总电流增大，功率损耗、电能损耗增大；电压损耗增大，电压质量变差；降低了供电能力；发电设备效率降低，发电成本变高32 功率因数计算： 瞬时功率因数：某一瞬间的功率因数，可由功率因数表直接读出cos=P/(3UI) 均权功率因数：某一规定时间内功率因数的平均值cosav=Wp/(Wp2+Wq2) 最大负荷功率因数：cos= P30/ S3033 提高功率因数方法： 提高自然功率因数方法：正确选择感应电动机型号和容量，避免“大马拉小车”（当KL70%可不换）、限制空载运行、提高检修质量、合理使用变压器、感应电机同步化运行 提高功率因数补偿法：稳态无功功率补偿（无功自动补偿装置并联电容器）、动态无功功率补偿（静补装置）34 电容器并联补偿原理：欠补偿（I滞后于U）由于过补偿方式中，将引起变压器二次电压的升高，还会增大电容器本身的损耗，使温度升高，缩短电容器寿命，同时使线路上的电能损耗增加35 电容器的补偿方式：（根据装设位置不同）高压集中补偿、低压成组补偿、分散就地补偿36 尖顶电流：Ipk=Ist=KstIN持续12s的短时最大负荷电流第三章 电力网37 电力网的分类：(按职能分)输电网（可靠性、稳定性、经济性、灵活性）、配电网（简单明了、结构合理、可靠安全、自动化）；（按有无备用电源线路分）开始网（无备用接线方式的电力网简单明了，投资少，但可靠性差）、闭式网（有备用接线方式的电力网可靠性高，电压质量好，但设备经费大，不够经济）38 电力网的接线方式分类：（按布置方式分）放射式、干线式、链式、环式、两端供电式；（按其对负荷供电可靠性的要求分）无备用接线、有备用接线39 电力线路的分类：（按结构分）架空线路、电缆线路40 架空线路的结构：导线（裸导线、绝缘导线）、避雷线、杆塔（木杆、钢筋混凝土杆、铁塔）、绝缘子（针式、悬式、棒式）、金具等（跨距/档距同一线路上相邻两个杆塔之间的水平距离；狐垂导线悬挂在杆塔的绝缘子上，自悬挂点至导线最低的垂直距离）41 电缆线路的结构：导体（单芯、三芯、四芯等多股铜绞线或铝绞线）、绝缘层、保护包皮（电缆的敷设方式直接埋入土中、电缆沟敷设、穿管敷设等）42 输电线路的参数计算：电阻R=r1l(r1是指20时的导线电阻)、电抗X=x1l(x1是约等于0.30.4/km)、电纳B=b1l（b1的值约为2.58*10-6S/km）、电导g1近似被忽略43 输电线路的等效电路：一字型等效电路（电导电纳忽略不计，只剩下电阻电抗Z=R+jX）、型或T型等效电路（电纳不可忽略，Y=G+jB）44 变压器的参数计算：每相电阻RT=(PkUN2*103)/SN2 ；每相电抗XT=10UN2UK%/SN ；电导GTP0*10-3/UN2 ；电纳BT=Q0*10-3/UN2=I0%SN*10-5/UN245 电压降落：U=U1-U2是指线路始末端电压的向量差；电压损失：U%=100（U1-U2）/UN 是指线路始末端电压的代数差46 地方电力网（35kV及以下电压等级）电压损失计算：放射形线路U=(PR+QX)/UN ； 树干式线路U=(Piri+Qixi)/UN=(piRi+qiXi)/UN ，U%=(Piri+Qixi)/（10UN2）=(piRi+qiXi)/（10UN2）各段干线电压损失之和=各支线的电压损失之和；均匀无感线路U%=M/(CA) ；均匀分布负荷U=Pr1(L0+L/2)/UN47 高压电力网（110kV及以上电压等级）电压损失计算：电纳不允许忽略， U=U1-U2= U2+U22/(2U2)=(P1R+Q1X)/U1有两个分量纵分量U2=(P2R+Q2X)/U2；横分量U2=(P2X-Q2R)/U248 导线截面选择基本原则：发热条件（KIalI30）、电压损失（A=piLi/(UaUN)）、机械强度、经济条件(Aec=I30/jec)、电晕条件第四章 短路电流及其计算49 短路：是指电力系统正常情况以外的一切相与相之间或相与地之间发生通路的情况50 短路的引起主要原因：电气设备载流部分绝缘破坏（引起绝缘破坏的原因各种形式的过电压，绝缘材料的自然老化，遭受机械损伤以及维护不良等）51 短路的类型：三相短路、两相短路、单相接地短路、两相接地短路52 在1kV以下的低压系统中计算采用有名值，在1kV以上的高压系统中计算采用标幺值53 标幺值：A*=A/Ad (有名值除以任意选定的基准值) 若选定基准容量Sd、基准电压Ud，则有Id=Sd/(3Ud) Xd=Ud/（3Id)=Ud2/Sd IN=SN/(3UN) XN=UN/（3IN)=UN2/SN 基准容量常为Sd=100MV.A 基准电压常取Ud=Uav54 线路平均额定电压：是指线路始端最大额定电压与线路末端最小额定电压的平均值Uav=1.05UN55 不同标幺值之间的换算：XN*=X/XN Xd*=XN*UN2Sd/(SNUd2)XN*Sd/SN 发电机：XG*=XNG*Sd/SN ；变压器：XT*=XNT*Sd/SN=Uk%Sd/(100SN) 电抗器：XL*=XL/Xd=XNL*SdUNL2/(SNLUd2) ；输入线路：XWL*=x1lSd/Ud256 注：不论在哪一电压级发生短路，各段元件参数的标幺值只需用元件所在级的平均电压作为基准电压来计算，而无需再进行电压折算，即任何一个用标幺值表示的量，经变压器变换后数值不变（总电抗的标幺值=各元件的电抗标幺值）57 三相短路电流（无限容量）ik=-Ipmcost+Ipme-1/Ta (非周期分量电流的初始值最大时，短路全电流的瞬时值最大，短路情况最严重，其条件是短路前空载，短路正好发生在电源电压过0时)58 三相冲击电流ish=Ipm+Ipme-0.01/Ta=2KshIp (Ksh=1.9、1.8、1.3时ish=2.69Ip、2.55Ip、1.84Ip)59 三相短路电流有效值Ikt=(Ip2+inpt2) 三相冲击电流有效值Ish=(Ip2+inp2(t=0.01) (Ksh=1.9、1.8、1.3时Ish=1.62Ip、1.51Ip、1.09Ip)60 三相短路稳态电流 I=Ip=Ik=I61 无限大容量系统短路电流和短路容量计算：Ik=IdIk*=Sd/(3UdX*) Sk=3UavIK=Sd/X* Xs*= Sd/Sk=Sd/Soc62 有限容量的计算电抗：Xc*= X*SN/Sd63 计算曲线法五部曲： 绘制等效网络：选取基准容量、基准电压，计算各元件电抗标幺值 进行网络等效：（合并原则距短路点的电气距离相差不大的同类型发电机可以合并；远离短路点的不同类型发电机可以合并；直接与短路点相连的发电机应单独考虑；无限大功率电源应单独考虑） 求计算单抗Xci*=XikSNi/Sd 求计算曲线确定短路电流周期分量标幺值 计算短路电流周期分量的有名值64 对称分量法的基本原理：任何一组不对称三相系统的向量Fa、Fb、Fc都可以分解成三组对称三相系统的向量正序F1（与正常对称运行下的相序相同）、负序F2（与正常对称运行下的相序相反）、零序F0（三相位相同） 令 a=ej120=-0.5+j3/2 a2=-0.5-j3/2 a3=1 1+a+a2=0 Fa+Fb+Fc=3Fa065 注：三相对称系统中，无零序分量，只有当三相电流之和不等于0时才有零序分量；如果三相系统是三角形接法，或没有中性线的星形接法，三相线电流之和为0，就不存在零序电流，只有在有中性线的星形接法中才有可能有零序电流66 各序网络的基本方程：正序Ua1=Ea1-jIa1X1 负序Ua2=-jIa2X2 零序Ua0=-jIa0X0 注：短路点远离电源点时，X1=X2，X0不确定67 各元件序电抗：发电机的序电抗正序电抗包括稳态同步电抗、暂态电抗，负序电抗与故障类型有关，零序电抗很小可忽略；三相变压器的序电抗正序电抗=负序电抗，零序电抗与铁芯结构和三相绕组有关；线路的序电抗正序电抗=负序电抗，零序电抗与线路有关68 简单不对称短路分析计算： 单相接地短路：各序分量：Ia2=Ia0=Ia1=Ea1/(j(X1+X2+X0) Ua2=-jIa1X2 Ua0=-jIa1X0 Ua1=-jIa1(X2+X0) 短路点的故障电流Ia=3Ia1 单相接地短路电流Ik(1)=3Ia1 两相短路：各序分量：Ia0=0 Ia1=-Ia2=Ea1/(j(X1+X2) Ua0=0 Ua1=Ua2=jIa1X2=-jIa2X2 短路点远离电源点时，X1=X2，两相短路电流Ik(2)=3Ia1=3Ik(3)/2 两相接地短路：各序分量：Ua1=Ua2=Ua0=jIa1X0X2/(X0+X2) Ia1=Ea1/(j(X1+X2/X0) Ia2=-Ia1X0/(X0+X2) Ia0=-Ia1X2/(X0+X2) 两相接地短路电流Ik(1,1)=(3-3Ia1X0X2/(X0+X2)2) 流入地中的电流Ig=3Ia0=-3Ia1X2/(X0+X2)69 正序等效定则：故障相正序电流绝对值Ia1(n)=Ea1/(X1+X(n) 不对称故障时短路电流绝对值Ik(n)=m(n)Ia1(n)70 低压电网短路电流计算特点：容量有限，高压测电压保持不变，用阻抗值与有名值计算71 低压三相短路电流计算：Ik(3)=Uav/(3R2+3X2)72 低压两相短路电流计算：Ik(2)=3Ik(3)/273 低压单相短路电流计算：Ik(1)=U/(ZT+Z0)74 短路电流的效应：力效应、热效应第五章 变电所的一次系统75 电力系统的分类：（按作用分）一次系统（担任电能输送和分配任务）、二次系统（对一次系统进行监视、控制、测量、保护）76 一次设备：交换设备（电力变压器、电流互感器、电压互感器）、开关设备（断路器、隔离开关、负荷开关）、保护设备（高低压熔断器、避雷器）、无功补偿设备（电力电容器、静止补偿器）、成套配电设备（高压开关柜、低压配电屏）77 电弧产生：触头间中性质点被游离的结果产生电弧的游离方式高电场发射、热电发射、碰撞游离、热游离去游离的形式复合、扩散灭弧方法速拉灭弧法、冷却灭弧法、吹弧灭弧法、长弧切短灭弧法、粗弧分细灭弧法、夹缝灭弧法、多端口灭弧法、新型介质灭弧法78 常用电气设备名称、文字符号、图形符号 断路器 QF 隔离开关 QS 负荷开关 QL 熔断器 FU 跌落式熔断器 FD 刀开关 QK 避雷器 FA 电力变压器T 电流互感器 TA 电压互感器 TV 母线及引出线 WB 电抗器 L79 各电气设备： 高压断路器QF ：不仅能通断正常负荷电流，也能切断一定的短路电流，能带负荷操作，在保护作用下自动跳闸，切除故障 断路器的五部分：开断元件是核心、支撑元件、传动元件、基座、操动机构断路器分类：（按灭弧介质分）油断路器、六氟化硫断路器、真空断路器；（按安装地点分）户内式、户外式高压隔离开关（刀闸）：不能带负荷操作 隔离开关的作用：隔离电压、倒闸操作、分合小电流 隔离开关分类：（安装地点分）户内式、户外式；（绝缘支柱数目分）单柱式、双柱式、三