第一章-电力系统基本知识PPT课件

1 第一章电力系统基本知识 电力系统是由发电厂 送变电线路 供配电所和用电单位组成的整体 在同一瞬间 发电厂将发出的电能通过送变电线路 送到供配电所 经过变压器将电能送到用电单位 供给工农业生产和人民生活 2 第一节电力系统 电力网构成 由发电 送电 变电 配电和用电组成的整体称为电力系统 电力系统中的送电 变电 配电三个部分称为电力网 3 第一节电力系统 电力网构成 电力网按其在电力系统中的作用不同 分为输电网和配电网 4 第一节电力系统 电力网构成 输电网是电力网中的主网架 它以高压甚至超高压将发电厂 变电所或变电所之间连接起来 配电网是直接将电能送到用户的网络 分为高压配电网即指110kV及以上电压 中压配电网指 35kV 10kV 6kV 3kV电压及低压配电网220V 380V 5 一 大型电力系统优点大型电力系统主要在技术经济上具有下列优点 1 提高了供电可靠性 2 提高灵活性和减少了系统的备用容量 大型电力系统的优点之一 3 降低系统的高峰负荷 合理地分配负荷 4 提高供电质量 5 形成大的电力系统 便于利用大型动力资源 特别是能充分发挥水力发电厂的作用 二 电力生产特点 6 1 电力生产特点 1 同时性 发电 供电 用电必须时刻保持平衡 2 集中性 电力生产是高度集中的 统一调度 3 适用性 电能不受或少受时间 地点 空间 气温 场地的限制 适用性最广泛 4 先行性 2 国民经济发展电力必须先行1 工农业方面产生的提高 主要依靠劳动生产率的提高 并不断提高机械化和电气化的水平 2 出现许多新的 规模大的 耗电多的工业部门 如电气冶炼 电化学等 3 农业 交通运输业等 随着新技术推广 将广泛应用电能 使电能需要量大大增加 4 人民生活水平 文化水平不断提高 都会使居民用电量日益增加 7 一 单项选择题 1 电力系统是由 配电和用电组成的整体 P1A 输电 变电B 发电 输电 变电C 发电 输电2 电力系统中的输电 变电 三部分称电力网 P1A 发电B 配电C 用电3 直接将电能送到用户的网络称为 P3A 发电网B 输电网C 配电网4 以高压甚至超高压将发电厂 变电所或变电所之间连接起来的送电网络称为 P3A 发电网B 输电网C 配电网5 电力生产的特点是 集中性 适用性 先行性 P3A 同时性B 广泛性C 统一性 1 高压配电网是指电压在 及以上的配电网 P3A 1KVB 35KVC 110KV 1 选B 2 选B 3 选C 4 选B 5 选A 1 选C 8 二 判断题1 由发电 送电 变电 配电和用电组成的整体称为电力系统 P12 大型电力系统的优点之一是 可以提高运行的灵活性 减少系统的备用容量 P33 电力系统的发电 供电 用电无须保持平衡 P4 1 2 3 9 第二节电力负荷 电力负荷是指用电设备或用电单位所消耗的功率 kW 容量 kVA 或电流 A 一 电力网负荷组成 用电 线路损耗 1 用电负荷用电负荷是用户在某一时刻对电力系统所需求的功率 2 线路损失负荷电能从发电厂到用户的输送过程中会发生功率和能量的损失 与之对应的发电功率叫线路损失负荷 也称为线损 10 3 供电负荷用电负荷加上同一时刻的线路损失负荷 是发电厂对外供电时所承担的全部负荷 称为供电负荷 二 按发生时间不同负荷分类 1 高峰负荷高峰负荷是指电网或用户在单位时间内所发生的最大负荷值 高峰负荷分日 晚高峰负荷 分析时常选24小时中最高的一小时的平均负荷为高峰负荷 2 低谷负荷低谷负荷是指电网中或某用户在一天24h内 发生的用电量最少的电量 为了合理使用电能应尽量减少发生低谷负荷的时间 对于电力系统来说 峰 谷负荷差越小 用电则越趋近于合理 11 3 平均负荷平均负荷是指电网中或某用户在某一段确定的时间阶段内平均小时用电量 12 由于受到突然中断供电所引起的影响 用电负荷可分为以下几类 1 一类负荷也称一级负荷 指突然中断供电将会造成人身伤亡或会引起对周围环境严重污染 造成经济上的巨大损失 以及突然中断供电将会造成社会秩序严重混乱或产生政治上的严重影响的用电负荷 供电要求双电源及备用 2 二类负荷也称二级负荷 是指突然中断供电会造成较大的经济损失 社会秩序混乱或政治上产生较大影响的用电负荷 供电要求双回路 13 3 三类负荷也称三级负荷 是指不属于上述一类和二类负荷的其他负荷 对这类负荷 突然中断供电所造成的损失不大或不会造成直接损失 供电无要求对于一级负荷的用电设备 应按有两个以上的独立电源供电 并辅之以其他必要的非电力电源的保安措施 14 一 单项选择题 6 线损是指电能从发电厂到用户的输送过程中不可避免地产生的 损失 P5A 电压B 电流C 功率和能量7 在分析用户的负荷率时 选 中负荷最高的一个小时的平均负荷作为高峰负荷 P5A 一天24小时B 一个月720小时C 一年8760小时8 对于电力系统来说 峰 谷负荷差越 用电越趋于合理 P6A 大B 小C 稳定D 不稳定9 为了分析负荷率 常采用 P6A 年平均负荷B 月平均负荷C 日平均负荷10 突然中断供电会造成经济较大损失 社会秩序混乱或在政治上产生较大影响的负荷属 类负荷 P6A 一类B 二类C 三类 6 选C 7 选A 8 选B 9 选C 10 选B 15 一 单项选择题 2 对于突然中断供电将造成人身伤亡或会引起对周围环境严重污染 造成经济上巨大损失的负荷 应采取最少不少于 个独立电源供电 P6A 1个B 2个C 3个 6 高峰负荷是指电网或用户在 内发生的最大负荷值 P5A 平均时间B 单位时间 2 选B 6 选B 16 二 判断题4 供电负荷是指用户在某一时刻对电力系统所需求的功率 P55 平均负荷是指电网中或用户在某一确定的时间内的平均日用电量 P66 突然中断供电将造成人身伤亡或会引起对周围环境严重污染 造成经济上巨大损失 社会秩序严重混乱或在政治上产生严重影响的负荷 称为一类负荷 P67 对于三类负荷 应采取最少不少于2个独立电源供电 P6 4 5 6 7 17 第三节变电所 变电所是联结电力系统的中间环节 用以汇集电源 升降电压和分配电力 通常由高低压配电装置 主变压器 主控制室和相应的设施以及辅助生产建筑物等组成 根据其在系统中的位置 性质 作用及控制方式等 可分为升压变电所 降压变电所 枢纽变电所 地区变电所 终端变电所 有人值班变电所和无人值班变电所 一 变电所主接线1 电气主接线的基本要求 18 1 保证必要的供电可靠性和电能质量 2 具有一定的灵活性和方便性 3 具有经济性 4 具有发展和扩建的可能性 2 主接线型式 19 二 变电所一次电气设备 变配电所中承担输送和分配电能任务的电路 叫一次电路 主电路 主结线 一次电路中所有的电气设备称一次设备 1 主变压器 10 0 4 0 23KV 2 高压断路器 保护变压器和高压线路 有开断正常负荷和过载 短路故障的保护能力 3 隔离开关 隔离电源用 断开时有一个明显的断开点 4 电压互感器 将高电压变为低电压 100V 供保护和计量用 5 电流互感器 将大电流变为小电流 5A 供保护和计量用 6 熔断器 当电路发生过载或短路时 熔体熔断 自动切断故障电路 7 负荷开关 可不频繁接通或分断小容量负荷 20 一 单项选择题 11 高压断路器具有开断正常负荷和 的能力 P8A 过载B 过载 短路故障C 短路故障三 多项选题 1 对电气主接线的基本要求有供电质量 P7A 供电可靠性B 可扩建性C 经济性D 灵活性2 以下设备中 属于一次设备的是 P8A 隔离开关B 继电器C 操作电源D 断路器 11 选B 1 选ABCD 2 选AD 21 1 发电厂和变配电所中直接与生产和输配电能有关的设备称为 A 一次设备B 主要设备C 二次设备2 下列哪项不属于变电所一次电气设备 A 主变压器B 隔离开关C 继电器 22 第四节供电质量 供电质量指电能质量与供电可靠性 一 电能质量电能质量主要包括电压质量与频率质量两部分 电压质量又分为电压允许偏差 电压允许波动与闪变 公用电网谐波 三相电压允许不平衡度 频率质量为频率允许偏差等项 23 1 供电电压允许偏差在某一时段内 电压幅值缓慢变化而偏离额定值的程度 以电压实际值 U 和电压额定值 UN 之差 U与电压额定值UN之比的百分数 U 来表示 即当电压降低时 白炽灯的发光效率和光通量都会急剧下降 U 0 9U时 光通量下降30 当电动机输出功率一定时 端电压降低会使定子 转子的电流都有显著增大 温度上升 当电压上升时 白炽灯的寿命会大为缩短 U 1 1U时则寿命缩减一半 当电压过高时 会使各关电气设备绝缘老化过程加快 设备寿命缩短 24 国家标准规定电压偏差的允许值为 1 35kV及以上电源供电的 电压允许偏差为额定电压的 10 2 10kV及以下三相供电的电压允许偏差为额定电压的 7 3 220V单相供电电压允许偏差为额定电压的 7 10 25 2 电压允许波动和闪变 1 电压允许波动在某一时段内 电压急剧变化而偏离额定值的现象 称为电压波动 电压变化的速率大于1 的 即为电压急剧变化 电压波动程度以电压在急剧变化过程中 相继出现的电压最大值和最小值之差与额定电压之比的百分数来表示 即 电压波动的原因 1 电动机启动 2 电焊机工作 3 大型电弧炉运行 4 大型轧钢机冲击性工作 等负荷的急剧变动的冲击负荷所引起 26 国家标准对电压波动允许值规定为 1 220kV及以上为1 6 2 35kV 110kV为2 3 10kV及以下为2 5 27 2 电压闪变周期性电压急剧波动引起灯光闪烁 光通量急剧波动 而造成人眼视觉不舒适的现象 称为闪变 3 公用电网谐波电网谐波的产生 主要在于电力系统中存在各种非线性元件 产生谐波的元件很多 如荧光灯和高压汞灯等气体放电灯 异步电动机 电焊机 变压器和感应电炉等 最为严重的是大型的晶闸管变流设备和大型电弧炉 他们产生的谐波电流最为突出 是造成电网谐波的主要因素 影响 有谐波电压加于电容时 电容对谐波的阻抗很小 容易发生过流而发热纸张击穿或烧掉 28 4 供电频率允许偏差供电频率偏差是以实际频率和额定频率之差 f与额定频率fN之比的百分数 f 表示 即我国电力系统频率额定值为50Hz 在并联运行的同一电力系统中 不论装机容量的大小 范围的广阔 任一瞬间的频率在全系统都是一致的 我国规定对频率变化的允许偏差范围 在300MW以上的系统中 不超过额定值的 0 2Hz 据系统容量可放宽到 0 5 小容量 29 二 供电可靠性供电可靠性是指供电企业某一统计期内对用户停电的时间和次数 可以直接反映供电企业持续向用电单位的供电能力 供电可靠性一般利用年供电率进行考核 供电可靠率是指在一年内 对用户有效供电时间总小时数和统计期间停电影响用户小时数之差与统计期间用户有效供电时间总小时数比值的百分数 记作RS 即 30 即 由公式可以看出 要提高供电可靠率就要尽量缩短用户平均停电时间 31 停电时间包括 事故停电 计划检修停电及临时性停电时间 影响停电时间t及停电影响的户数n的因素有 1 线路长短 所带负荷户数的多少 可使n增大或减少 2 供电部门几时抢修和恢复供电运行工作水平 可直接影响t值 3 统一安排检修和带电作业 可以减少t和n值 4 供电设备故障率及检修周期要求等 国家规定供电可靠率不低于99 96 32 一 单项选择题 12 供电质量指电能质量与 P9A 供电可靠性B 供电经济性C 供电服务质量13 电压质量分为电压允许偏差 三相电压允许不平衡度 电压允许波动与闪变 P9A 频率允许偏差B 供电可靠性C 公网谐波14 10KV三相供电电压允许偏差为额定电压的 P10A 7 B 10 C 7 10 15 当电压上升时 白炽灯的 将下降 P10A 发光效率B 光通量C 寿命16 当电压过高时 电动机可能 P10A 不能起动B 绝缘老化加快C 反转17 我国国标对35 110KV系统规定的电压波动允许值是 P11A 1 6 B 2 C 2 5 18 的电压急剧波动引起灯光闪烁 光通量急剧波动 而造成人眼视觉不舒适的现象 称为闪变 P11A 连续性B 周期性C 间断性 12 选A 13 选C 14 选A 15 选C 16 选B 17 选B 18 选B 33 一 单项选择题 19 电网谐波的产生 主要在于电力系统中存在 P11A 电感和电容元件B 三相参数不对称C 非线性元件20 在并联运行的同一电力系统中 任一瞬间的 在全系统都是统一的 P13A 电压B 频率C 波形21 供电可靠性是指供电企业某一统计期内对用户停电的 P13A 时间B 次数C 时间和次数22 停电时间包括事故停电 及临时性停电时间 P14A 限电B 用户非工作时间段停电C 计划检修停电 19 选C 20 选B 21 选C 22 选C 34 一 单项选择题 3 220V单相供电电压允许偏差为额定电压的 P10A 10 B 7 C 7 一10 4 我国技术标准规定电力系统的工作频率是 Hz P13A 40B 50C 60 5 要提高供电可靠率就要尽量缩短用户的 P14A 单次停电时间B 平均停电时间C 累积停电时间 选C 选B 选B 35 一 单项选择题 7 电压变化的速率大于 即为电压急剧变化 P11A 1 B 2 C 5 8 在300MVA以上的系统中 频率偏差不超过额定值的 P13A O 1HzB 0 2HzC 0 5Hz 9 供电可靠性一般利用 进行考核 P14A年供电可靠性B平均停电时间 选A 选B 选A 36 二 判断题8 当电压比额定值高10 时 白炽灯的寿命将下降50 P109 若保持输出功率一定 当电压降低过多时 异步电动机的定子电流将增大 转子电流将减小 P10 1 我国国标对10KV及以下系统规定的电压波动允许值是2 P11 2 我国对供电可靠率的规定是99 6 4 供电电压允许偏差是指在某一时段内 电压幅值缓慢变化而偏离额定值的程度 P9 37 三 多项选题 3 当系统中存在 等用电设备时 可能引起电压波动 P11A 电加热B 电焊机C 电弧炉D 电气照明4 停电时间包括 P14A 事故停电B 临时性停电C 计划检修停电D 限电 1 衡量电能质量的指标包括 P9A 电压偏差B 频率偏差C 电压波动D 公网谐波 2 当电压降低时 白炽灯的 将下降 P10A 发光效率B 光通量C 寿命D 功率因数 选BC 选ABC 选ABCD 选AB 38 四 案例分析及计算题 每题的备选中 有一项或一项以上符合题意 每题4分 不选或有错选为0分 选择不完整为1分 总计8分 1 谐波电压加于电容两端时 由于电容器对谐波的阻抗很小 很容易发生 P12A 过电流B 过电压C 过饱和 选A 39 第五节电力系统接地 工作接地 配电变压器或低压发电机中性点通过接地装置与大地相连 工作接地形式 有直接接地和非直接接地 含中性点不接地或经消弧线圈接地 两类 工作接地的接地电阻 4 40 一 系统接地的型式P151 文字代号 例TN C S第一字母 表示电力系统对地关系 T 直接接地 I 所有带电部分与地绝缘 或经一点阻抗接地 第二字母 表示装置的外露可接近导体的对地关系 T 外露可接近导体对地直接作电气连接 此接地点与电力系统的接地点无直接关连 N 外露可接近导体通过保护线与电力系统的接地点直接作电气连接 若后面还有字母时 S 中性线和保护线是分开的 C 中性线和保护线是合一的 41 2 中性点接地方式 1 中性点直接接地 指电力系统中至少有一个中性点直接或经小阻抗与接地装置相连接 1 作用 使中性点经常保持零电位 2 当系统发生一相接地故障时 能限制非故障相对地电压升高 保护单相用电设备安全 但接地相电流较大 可使剩余电流保护或过电流保护 切断电源 造成停电 发生人身对地电击 危险性较大 3 不适用于对连续供电要求较高及人身安全要求较高的场合 42 2 中性点非接地方式 指电力系统中性点不接地或经消弧线圈 电压互感器 高电阻与接地装置相连接 1 可减少人身电击时流经人体的电流 降低设备外壳对地电压 中性点不接地系统发生单相接地故障时 接地相对地电压最低为零 2 单相接地电流很小 接地时三相线电压大小不变 一般允许2小时内继续用电 3 非故障相对地电压升高可达倍 用电设备绝缘应按线电压考虑 43 4 若系统中如电缆等容性设备较多 电容电流较大 一相接地时接地点会有电弧出现 造成过电压 当一相接地电流超过一定数时应把中性点经消弧线圈接地 以减少故障电流和加速灭弧 城市配网中的接地方式应用情况 P16220KV 110KV 直接接地方式 35KV 经消弧线圈接地 10KV 经消弧线圈或小电阻接地 电缆线路为主的配电网 22V 380V 直接接地 44 二低压系统接地形式1 TN系统 TN S 分开 TN C 合并 TN C S 先并后分 电力系统有一点直接接地 电气装置外露可接近导体通过PE线与该点连接 45 二低压系统接地形式1 TN系统 TN S 分开 TN C 合并 TN C S 先并后分 46 二低压系统接地形式TN C S系统 系统中有一部分线路的中性线N与保护线PE是合一