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供电技术2009 11 课程内容的总结 第一章绪论学习供电技术的目标 合理用电 安全用电 节约用电 高质量用电供电工程师应该掌握的 供用电技术和供用电管理 电能的特点 易于能源形式的转换 能源配置简便经济 电能可以精确控制 调节和测量 一 电力系统的基本概念1 电力系统的构成 由发电厂 变电所 电力网 电能用户组成的系统称电力系统 它包含生产 电压变换 电能输配和使用 2 电力系统的额定电压电网的电压等级是根据经济发展需要 按照技术经济合理性和制造水平等因素决定的 3 发电机的额定电压和变压器的二次侧额定电压为什么要高出负载的额定电压 二 电力用户供电系统的特点和供电质量指标1 哪些是决定供电质量的主要指标 4 频率偏离标称值的原因是什么 可能影响哪些方面的用电 用电负荷变化引起频率波动 频率偏离标称值可能造成与频率关系大的设备的运行质量 电压偏差 电压波动与闪变 高次谐波 三相不平衡 3 影响电压质量的有哪些因素 2 根据什么来划分电力用户的可靠性要求 电压 频率 可靠性 根据三个等级用户负荷 第二章用户供电系统第一部分 计算负荷1 计算负荷的目的意义 确定计算负荷的系数 求计算负荷的方法 习题2 16 2 172 功率因数的确定 无功功率补偿 习题2 22 2 23 2 24 3 通过电压损失 发热条件来确定导线截面 习题2 25 2 26 一 计算负荷的目的意义1 什么是计算负荷 与实际负荷有何区别 确定计算负荷的目的是什么 答 与实际负荷不同的是答 计算负荷的主要目的答 根据已知的系统用电设备安装容量确定的 预期不变的最大假想负荷称计算负荷 计算负荷是一种估计值 实际负荷投入具有随机性 计算负荷具备统计规律的特性 通常覆盖了实际负荷的变化 就是为了正确选择系统各级变电所的变压器容量 各种电气设备的型号规格以及输电线牌号 截面等提供科学依据 2 什么是计算负荷曲线 在确定计算负荷的作用是什么 答 有几种确定计算负荷的方法 答 确定计算负荷的方法有 1 需要系数法 特点是计算简便 2 形状系数法 特点是主要适用于机械加工企业的电力负荷计算3 利用系数法 特点是以平均负荷作为计算依据 利用概率论分析出最大负荷与平均负荷的关系 4 附加系数法 把一组用电设备每半小时有功功率平均值记录下来绘制的随时间变化的曲线称负荷曲线 取负荷曲线规定半小时平均负荷值的P30 Q30 S30作为求计算负荷的参数 显然负荷曲线的作用是是确定计算负荷的实验依据 4 最大年负荷利用时数Tmax与年最大负荷损耗时数 的区别和关系 答 假想一个时间 在此时间段内电力符合按最大负荷Pm持续运行所消耗的电能 恰好等于该电力负荷全年实际消耗的电能称年最大负荷利用时数Tmax 线路输送相当于最大负荷的电流Ic在 时间内产生的电能损耗恰好等于线路全年实际电能的损耗称年最大负荷损耗时数 Tmax与 是不同的概念 Tmax是指用电时间除了有效消耗也包括无效消耗的电能 是指用电时间仅属于无效消耗的电能 5 如何确定供电系统的功率因数 6 提高功率因数有哪些措施 7 有哪些无功功率补偿措施 第二部分 计算负荷1 供电电压选择根据环境条件 安全 经济 负荷性质2 变压器数量与容量过负荷能力 负荷性质 备用方式 3 变电所的主要电气设备高压断路器 负荷开关 隔离开关 熔断器 避雷器 静电电容器 变压器 电流互感器 电压互感器 4 变电所的电气主接线三种母线制 5 高压配电网的接线方式放射式 树干式 环式 1 线路电压损失的原因是什么 2 设计常规线路电压损失要求是什么 答 3 电压选择有什么要求 答 参考P21 22 答 线路长 导线截面有限 顾及投资费用 在一定的负荷电流下必然在线路两端产生电压降 1 怎么理解在配电网络中变压器的作用 2 变压器设置的基本原则是什么 3 如何合适的选择变压器数量与容量 答 从供电性质 负荷性质 用电容量和运行方式进行综合考虑 还需要考虑过负荷能力 经济运行 答 设计时应尽可能接近负荷中心 答 变压器是供电系统的核心 其主要作用是改变电压作用 1 什么是变电所的电气主接线 2 对变电所的电气主接线的基本要求是什么 3 什么叫母线 母线的制式有几种 答 母线就是电源进线到各条馈出线的汇集处 由于载流大必须考虑力效应和热效应的校验 母线的制式有三种 单母线制 分段单母线制 双单母线制 答 安全 可靠 灵活 经济 答 电能由电源分配给用电户的主要连接电路 它包括电气设备与连接关系 1 供电系统有几种接线方式 放射式 树干式 环式 2 比较它们的特点 3 各种接线方式的适用对象 五 高低压配电网的结构与导线截面选择1 架空线与电缆有什么区别 2 选用架空线与电缆的依据是什么 3 怎么计算供电线路的电阻和电抗 4 导线的截面选择方法 第三章短路电流的计算一 无限大容量电源系统短路过程的分析1 什么是无限大容量电源供电系统 2 认识短路电流的计算中常用的术语 答 短路全电流 指短路时电流的瞬时值 它是由短路电流的周期分量与短路电流的非周期分量组成 短路电流的周期分量 指短路全电流中的稳态部分 只要短路持续 电源电压维持恒定 则这部分保持始终不变 答 当电源内阻为零 不管输出的电流如何变化 电源内部不产生压降 电源母线上的输出电压维持不变 短路电流的非周期分量 指短路全电流中的暂态部分 经过一段时间很快衰减至零 短路冲击电流 指短路全电流达到最大幅值 短路稳态电流 当非周期分量衰减结束 余下的周期分量就是短路稳态电流 短路容量 发生短路的回路中的功率 答 考虑到供电系统发生短路时 线路上各相电压已经不是电网额定电压了 并且每相电压高低不等 在短路计算中采用平均电压来得到短路电流更接近实际数值 在短路计算中为什么要采用平均电压 平均电压与电网额定电压有何区别 运用标幺值计算高压线路短路电流 根据高压线路特点按步骤计算 发电机就是电源 功率不一定是无穷大 线路电抗远大于电阻 电阻按 km计算 熟悉各元件电抗标幺值的计算 短路冲击系数 注意 了解电抗器的作用 供电系统中电气设备的选择及校验 1 短路电流的力效应由冲击短路电流引起的电动力产生机械破坏力按中间相导体最大力计算 形状系数k参照P78结论与矩形截面按图3 14来确定 考虑母线支持绝缘子允许最大间距的计算 注意 母线截面形状和布置方式 3 10供电系统如图4 22所示 试求图中k1 k2点发生三相短路时的短路参数 Ik 3 I 3 Ik 3 Sk 3 以及在最小运行方式下k2点的两相短路电流Ik 3 解 1 选择基准容量Sj 100MVA 对于k1 3 Uj1 6 3kV 对于k2 3 Uj2 6 3kV 2 计算各元件电抗 电源 导线 变压器 电抗器 导线 导线 3 求电源至短路点的总阻抗 4 求短路电流的周期分量 冲击电流及短路容量 K1 3 点 最大运行方式 最小运行方式 K2 3 点 最大运行方式 K2 3 点 最小运行方式 3 12供电系统如图4 23所示 图中各线路参数相同 若要求k点发生三相短路时最大冲击电流不超过20KA 试问 1 能否将母联开关QF闭合长期并联运行 2 最多允许几根电缆并联运行 解 为了考核线路的最大冲击电流 先计算一条线路的最大冲击电流 按步骤进行 基准容量Sj 100MVA Uj 6Kv 则 电抗器的电抗值 输电线的阻抗值 总阻抗值 一条支路的短路电流参数 QF闭合之前 母联开关QF闭合 结论 1 不能将母联开关QF闭合长期并联运行 2 最多允许2根电缆并联运行 3 14某配电所10kV配电装置铝母线 80 6 mm2 母线短路冲击电流Ish 3 11 65Ka 母线轴线间距为40cm 母线为水平放置 试根据母线力稳定性求绝缘子间的最大跨距 设母线支柱式绝缘子个数在四个以上 解 母线的截面系数 母线为水平放置 k 1 应力 铝母线 500 700 105N m2 母线轴线间距 a 0 4m单位长度的电动力 最大跨距 第四章供电系统的保护 一 继电保护的概念1 继电保护装置 结构 基本环节 P89 2 常用的术语 动作电流 返回电流 返回系数 3 继电保护的4个基本要求 可靠性 灵敏度 选择性 速动性 P92 4 电流互感器 作用 接线方式 接线系数 P93 二 单端供电网络的保护 1 过电流保护定时限过电流保护 延时特性 工作原理 动作电流的整定 反时限过电流保护 延时特性 工作原理 动作电流的整定 电流速动保护 特点 设置原因 存在死区的原因 三 电力变压器的保护四 低压配电系统的保护 3 熔断器的额定电流选择与导线配合方法 P111 P113 2 熔断器的熔断安秒特性及其分断能力 P110 1 熔断器的基本组成 熔管和熔体 P110 2 变压器的几种保护方式的原理 各种保护方式的故障形式和动作反应形式 P104 1 变压器的几种保护方式 瓦斯保护 过电流保护 过负荷保护 差动保护 温度保护 第五章供电系统的保护接地与防雷 5 共同接地与重复接地的作用 4 5种接地方式的特点 IT TT TN C TN S TN C S 3 保护接地的意义 2 接地与接地装置接地电流的流散与流散电阻以及真正大地的概念 跨接电压的分布特点 1 电流对人体的危害电击与电伤 心室颤动机理 电流强度与持续时间的关系 一 供电系统的保护接地 二 供电系统的防雷保护1 什么是雷电先导 什么是迎雷先导 地面受感应而聚集异号电荷更加集中 特别是易于聚集在较突起或较高的地面突出物上 形成迎雷先导 并向空中的雷电先导快速接近 当两者接触时 发生强烈地中和 出现巨大的电流 雷鸣或闪光伴随而来 雷云中电荷的分布是不均匀的 会形成多点聚集区 其场强度达到25 30Kv cm时 就会击穿空气形成一个导电通道称