东南大学电能系统全

1、电 能 系 统 基 础东南大学电气工程学院东南大学电气工程学院 电能系统基础电能系统基础第一章第一章 电能系统基础电能系统基础 东南大学电气工程学院东南大学电气工程学院1.2.1 1.2.1 电能系统的负荷与分类电能系统的负荷与分类 1.1. 电能系统的负荷电能系统的负荷: : 电能系统的负荷电能系统的负荷指各种用电设备从电力系统中取指各种用电设备从电力系统中取用的功率或电能。用的功率或电能。 2. 2. 负荷分类负荷分类: : (1) (1) 一级负荷一级负荷: : 指供电突然中断将造成人伤亡，指供电突然中断将造成人伤亡，或政治上造成极坏影响，经济上造成重大损失或引或政治上造成极坏影响，经济

2、上造成重大损失或引起社会混乱的负荷。起社会混乱的负荷。电能系统基础电能系统基础第一章第一章 电能系统基础电能系统基础 东南大学电气工程学院东南大学电气工程学院 (2) (2) 二级负荷二级负荷: :指供电突然中断将造成政治上指供电突然中断将造成政治上不好影响，经济上较大损失或社会生活的正常规不好影响，经济上较大损失或社会生活的正常规律被打乱的负荷。律被打乱的负荷。 (3)(3) 三级负荷三级负荷: :指有计划停电时不会造成较大指有计划停电时不会造成较大影响的负荷。影响的负荷。电能系统基础电能系统基础第一章第一章 电能系统基础电能系统基础 东南大学电气工程学院东南大学电气工程学院负荷曲线负荷曲线

3、：电力负荷随时间变化的图形。：电力负荷随时间变化的图形。 1.1.负荷曲线的用途负荷曲线的用途: :(1) (1) 根据预测负荷曲线，计划和分配各发电厂的发根据预测负荷曲线，计划和分配各发电厂的发电任务。为提高经济效益，各发电厂负荷分配见电任务。为提高经济效益，各发电厂负荷分配见下图。下图。(2) (2) 按年最大负荷曲线确定系统装机容量，安排主按年最大负荷曲线确定系统装机容量，安排主要设备检修计划。要设备检修计划。电能系统基础电能系统基础第一章第一章 电能系统基础电能系统基础 东南大学电气工程学院东南大学电气工程学院电能系统基础电能系统基础第一章第一章 电能系统基础电能系统基础 东南大学电气

4、工程学院东南大学电气工程学院2. 2. 负荷曲线的绘制及其特性系数负荷曲线的绘制及其特性系数1) 1) 运行日负荷曲线运行日负荷曲线: :指以横轴代表时间延续，以指以横轴代表时间延续，以纵轴代表实测的功率变化，逐点描绘而成的曲线纵轴代表实测的功率变化，逐点描绘而成的曲线。该曲线下包围的面积表示一天。该曲线下包围的面积表示一天2424小时内的电能小时内的电能消耗。消耗。电能系统基础电能系统基础第一章第一章 电能系统基础电能系统基础 东南大学电气工程学院东南大学电气工程学院电能系统基础电能系统基础第一章第一章 电能系统基础电能系统基础 东南大学电气工程学院东南大学电气工程学院曲线中平均功率曲线中平

5、均功率: : 负荷系数负荷系数 ：tWPtavmaxPPKavL电能系统基础电能系统基础第一章第一章 电能系统基础电能系统基础 东南大学电气工程学院东南大学电气工程学院）年负荷曲线）年负荷曲线: : l运行年负荷曲线运行年负荷曲线：其绘制与运行日负荷曲线相：其绘制与运行日负荷曲线相似。似。l年最大负荷曲线年最大负荷曲线：1 1年内逐日或逐月系统最大负年内逐日或逐月系统最大负荷的变化曲线。荷的变化曲线。l电力负荷全年持续曲线电力负荷全年持续曲线：电力系统全年负荷按：电力系统全年负荷按其大小及其持续运行时间（小时数）的顺序排其大小及其持续运行时间（小时数）的顺序排列而成。曲线中的一点反映了在一年内

6、负荷负列而成。曲线中的一点反映了在一年内负荷负荷超过荷超过P1P1的积累持续时间的积累持续时间电能系统基础电能系统基础第一章第一章 电能系统基础电能系统基础 东南大学电气工程学院东南大学电气工程学院电力负荷全年持续曲线的绘制电力负荷全年持续曲线的绘制: : 选择选择典型夏季日典型夏季日负荷曲线和负荷曲线和典型冬季日典型冬季日负荷曲线负荷曲线，冬季取冬季取213213天天，夏天取夏天取152152天天，以全年，以全年8760h8760h为为横轴，从最大功率开始，依功率递减顺序依次绘横轴，从最大功率开始，依功率递减顺序依次绘制出功率及其该功率在全年持续的时间。制出功率及其该功率在全年持续的时间。电

7、能系统基础电能系统基础第一章第一章 电能系统基础电能系统基础 东南大学电气工程学院东南大学电气工程学院电能系统基础电能系统基础第一章第一章 电能系统基础电能系统基础 东南大学电气工程学院东南大学电气工程学院负荷全年持续曲线下的面积代表一年消耗的电能负荷全年持续曲线下的面积代表一年消耗的电能最大负荷利用小时最大负荷利用小时 ：年平均负荷功率年平均负荷功率 ：87600PdtWa8760aavWPmaxmaxPWTa电能系统基础电能系统基础第一章第一章 电能系统基础电能系统基础 东南大学电气工程学院东南大学电气工程学院各类用户的年最大负荷利用小时数负荷类型（h）户内照明及生活用电一班制企业用电二班

8、制企业用电三班制企业用电农灌用电2000300015002200300045006000700010001500电能系统基础电能系统基础第一章第一章 电能系统基础电能系统基础 东南大学电气工程学院东南大学电气工程学院 计算负荷：持续半小时及以上的最大负荷，用计算负荷：持续半小时及以上的最大负荷，用 、表示，是按发热条件选择电气设备的、表示，是按发热条件选择电气设备的等效负荷，是选择电器设备和导线的基本依据。等效负荷，是选择电器设备和导线的基本依据。30P30Q30S电能系统基础电能系统基础第一章第一章 电能系统基础电能系统基础 东南大学电气工程学院东南大学电气工程学院1. 1. 单台用电设备的

9、计算负荷单台用电设备的计算负荷 负荷点负荷点 1 1 的单台设备计算负荷的单台设备计算负荷 ：2. 2. 用电设备组的计算负荷用电设备组的计算负荷 负荷点负荷点 2 2 处的用电设备组的计算负荷处的用电设备组的计算负荷: : 称为该设备组的需要系数称为该设备组的需要系数 。11 .30ePP1 .302 .30PKPddK电能系统基础电能系统基础第一章第一章 电能系统基础电能系统基础 东南大学电气工程学院东南大学电气工程学院 l- - 用电设备组各工作设备的同时系数。用电设备组各工作设备的同时系数。l- - 用电设备组各工作设备的负荷系数。用电设备组各工作设备的负荷系数。l - - 用电设备组

10、各工作设备的平均效率用电设备组各工作设备的平均效率。l- - 供电线路的效率供电线路的效率。KLKeWLWLeLdKKK电能系统基础电能系统基础第一章第一章 电能系统基础电能系统基础 东南大学电气工程学院东南大学电气工程学院3. 3. 变压器低压母线侧的计算负荷变压器低压母线侧的计算负荷: : 负荷点负荷点3 3处的计算负荷：处的计算负荷：式中式中 、为、为有功和无功同时系数有功和无功同时系数 。NqpUSIQPSQKQPKP33.303.3023.3023.303.302.303.302.303.30PKQK电能系统基础电能系统基础第一章第一章 电能系统基础电能系统基础 东南大学电气工程学院

11、东南大学电气工程学院 为使电力工业和电工制造业的生产为使电力工业和电工制造业的生产标准化标准化、系列化系列化和和统一化统一化，世界各国都制定有关于额定电压等级的，世界各国都制定有关于额定电压等级的标准。标准。l我国电力系统的电压等级我国电力系统的电压等级 西北系统西北系统：330/110/35/10KV330/110/35/10KV 东北地区东北地区： 500/220/63/10KV500/220/63/10KV 其它地区其它地区：500/220/110/35/10KV500/220/110/35/10KV 低压低压：0.38/0.22KV0.38/0.22KV电能系统基础电能系统基础第一章第

12、一章 电能系统基础电能系统基础 东南大学电气工程学院东南大学电气工程学院IECIEC对电网及设备电压的选择原则可以归纳为以下对电网及设备电压的选择原则可以归纳为以下三点三点: :l1)1)对对50Hz50Hz的标准电压，在的标准电压，在3.33.3、6.66.6、1111、2222、33kV33kV中建议采用一个。其中中建议采用一个。其中3.33.3、6.6kV6.6kV不应用于不应用于配电系统。配电系统。l2)2)任一国家内，相邻两级电压之比，不应小于任一国家内，相邻两级电压之比，不应小于2 2倍。倍。l3)3)对任一地理区域内，对下列三组电压等级中只对任一地理区域内，对下列三组电压等级中只

13、能选用每组中的一个能选用每组中的一个:(245:(245330330363kV)363kV)，(363(363420kV)420kV)，(420(420525kV)525kV)。电能系统基础电能系统基础第一章第一章 电能系统基础电能系统基础 东南大学电气工程学院东南大学电气工程学院 国际大电网会议国际大电网会议(CIGRE)(CIGRE)与国际供电会议与国际供电会议(CIRED)(CIRED)的联合工作组对电压的选择也提出了建议。认为的联合工作组对电压的选择也提出了建议。认为超高压超高压(220(220500)kV500)kV以下的电压，其相邻两级电以下的电压，其相邻两级电压之比应大于压之比应

14、大于3 3倍。高压倍。高压(50(50150)kV150)kV以下的电压以下的电压，其相邻两级电压之比应大于，其相邻两级电压之比应大于5 5倍，并建议：倍，并建议：l1)1)已采用已采用220kV220kV或或275kV275kV为主的国家，最好选用为主的国家，最好选用500500、230kV230kV电压系列。电压系列。l2)2)已采用已采用330kV330kV或或345kV345kV为主的国家，最好选用为主的国家，最好选用750750、330330、110kV110kV电压系列。电压系列。l3)3)在一个国家内，以选用一种电压系列为宜，以在一个国家内，以选用一种电压系列为宜，以免额定电压不

15、同的电力系统互联时，需要专用的免额定电压不同的电力系统互联时，需要专用的互联变压器。互联变压器。电能系统基础电能系统基础第一章第一章 电能系统基础电能系统基础 东南大学电气工程学院东南大学电气工程学院额定电压额定电压/ kV送电容量送电容量/ MW送电距离送电距离/ km100.22.01020201.05.01530352.0152050603.530301001101050501502201005001003003302008002006005001000150015085075020002500500以上以上电能系统基础电能系统基础第一章第一章 电能系统基础电能系统基础 东南大学电气工程

16、学院东南大学电气工程学院电能系统基础电能系统基础第一章第一章 电能系统基础电能系统基础 东南大学电气工程学院东南大学电气工程学院l额定电压额定电压是用来代表电网或电气设备运行电压特是用来代表电网或电气设备运行电压特性的数值。性的数值。l对于对于1000V1000V以下的电压等级，供电设备比受电设以下的电压等级，供电设备比受电设备额定电压高备额定电压高5 5。l1000V1000V以上的电压等级，发电机额定电压比同等以上的电压等级，发电机额定电压比同等电压级的电网电压高电压级的电网电压高5 5。l直接与发电机组相连的变压器一次绕组的额定电直接与发电机组相连的变压器一次绕组的额定电压与发电机相同。

17、压与发电机相同。电能系统基础电能系统基础第一章第一章 电能系统基础电能系统基础 东南大学电气工程学院东南大学电气工程学院l变压器一次绕组与线路或母线相连时，其额定电变压器一次绕组与线路或母线相连时，其额定电压与相连的线路或母线电压相同。压与相连的线路或母线电压相同。l对于变压器的二次绕组，因变压器在满载时其本对于变压器的二次绕组，因变压器在满载时其本身内部压降约占身内部压降约占5 5，所以在计级较长的线路压，所以在计级较长的线路压降时，变压器二次侧额定电压应比线路额定电压降时，变压器二次侧额定电压应比线路额定电压或用电设备额定电压高或用电设备额定电压高1010，当线路不长时，变，当线路不长时，

18、变压器二次侧电压则只高压器二次侧电压则只高5 5。l对于对于1000V1000V以下的电压等级，供电以下的电压等级，供电( (电源电源) )与受电与受电设备的额定电压则取得相等。设备的额定电压则取得相等。 电能系统基础电能系统基础第一章第一章 电能系统基础电能系统基础 东南大学电气工程学院东南大学电气工程学院电能系统基础电能系统基础第一章第一章 电能系统基础电能系统基础 东南大学电气工程学院东南大学电气工程学院电力线路按结构通常可分为架空和电缆线路。电力线路按结构通常可分为架空和电缆线路。1.4.1 1.4.1 架空线路架空线路: : 架空线路由导线、避雷线架空线路由导线、避雷线( (架空地线

19、架空地线) )、绝缘子、绝缘子、金具和杆塔等主要部件组成。、金具和杆塔等主要部件组成。电能系统基础电能系统基础第一章第一章 电能系统基础电能系统基础 东南大学电气工程学院东南大学电气工程学院. . 导线和避雷线导线和避雷线: : 导线可分为裸线和绝缘导线两大类。高压输电线导线可分为裸线和绝缘导线两大类。高压输电线常采用裸导线，低压线路常采用绝缘导线。常采用裸导线，低压线路常采用绝缘导线。 导线材料主要有铝、铜、钢等。导线按结构形式导线材料主要有铝、铜、钢等。导线按结构形式不同分为单股、多股绞线和钢芯铝绞线三种。其不同分为单股、多股绞线和钢芯铝绞线三种。其中，钢芯铝绞线机械强度较高，较为常用。其

20、型中，钢芯铝绞线机械强度较高，较为常用。其型号有号有LGJQ LGJ LGJQ LGJ 和和LGJJLGJJ型。型。 220KV220KV以上输电线路为减小电晕损耗，常采用分以上输电线路为减小电晕损耗，常采用分裂导线。裂导线。电能系统基础电能系统基础第一章第一章 电能系统基础电能系统基础 东南大学电气工程学院东南大学电气工程学院2. 2. 杆塔：杆塔： 杆塔按材料不同可分为木杆、铁塔和钢筋混凝杆塔按材料不同可分为木杆、铁塔和钢筋混凝土杆三种。土杆三种。 杆塔通常分为直线杆、转角杆、耐张杆、终端杆塔通常分为直线杆、转角杆、耐张杆、终端杆、换位杆和跨越杆。杆、换位杆和跨越杆。3. 3. 绝缘子和金

21、具绝缘子和金具 1 1）绝缘子：其作用为支撑和悬挂导线，并使导）绝缘子：其作用为支撑和悬挂导线，并使导线与杆塔绝缘。线与杆塔绝缘。2 2）金具：）金具： 连接导线和绝缘子所使用的金属部件连接导线和绝缘子所使用的金属部件总称为金具。总称为金具。电能系统基础电能系统基础第一章第一章 电能系统基础电能系统基础 东南大学电气工程学院东南大学电气工程学院1.1.电力电缆结构：电力电缆结构：电力电缆主要由三部分组成：导线、绝缘层和保电力电缆主要由三部分组成：导线、绝缘层和保护层。护层。2.2.电力电缆的敷设：电力电缆的敷设：电力电缆的敷设有以下几种：直接埋入土中、电电力电缆的敷设有以下几种：直接埋入土中、

22、电缆沟敷设及穿管敷设。缆沟敷设及穿管敷设。电能系统基础电能系统基础第一章第一章 电能系统基础电能系统基础 东南大学电气工程学院东南大学电气工程学院 发电厂变电所的主要电气设备有：发电厂变电所的主要电气设备有：高压开关电高压开关电器器、高压保护电器高压保护电器、高压测量电器高压测量电器等。等。1.5.1 1.5.1 开关电器开断电路时的电弧开关电器开断电路时的电弧1. 1. 电弧的危害：电弧的危害： ）延长电路开断的时间；）延长电路开断的时间；）破坏开关触头、引起电器烧毁；）破坏开关触头、引起电器烧毁；）形成相间短路；）形成相间短路； 电能系统基础电能系统基础第一章第一章 电能系统基础电能系统基

23、础 东南大学电气工程学院东南大学电气工程学院2. 2. 电弧中的游离和去游离方式：电弧中的游离和去游离方式：）游离方式：）游离方式：电弧中的游离方式有：电弧中的游离方式有：强电场发射强电场发射、热电发射热电发射、碰撞游离碰撞游离、热游离热游离。）去游离方式：）去游离方式：电弧中的去游离方式有：电弧中的去游离方式有：复合复合、扩散扩散。电能系统基础电能系统基础第一章第一章 电能系统基础电能系统基础 东南大学电气工程学院东南大学电气工程学院3. 3. 交流电弧的灭弧条件和方法：交流电弧的灭弧条件和方法：）灭弧条件：交流电弧自然过零后，弧隙介质）灭弧条件：交流电弧自然过零后，弧隙介质强度始终大于加在

24、触头两端的恢复电压。强度始终大于加在触头两端的恢复电压。电能系统基础电能系统基础第一章第一章 电能系统基础电能系统基础 东南大学电气工程学院东南大学电气工程学院）开关电器中常用的灭弧方法：）开关电器中常用的灭弧方法：提高触头的分离速度；提高触头的分离速度；利于高速气体或油吹灭电弧；利于高速气体或油吹灭电弧；采用多断口将长电弧分成多段短电弧；采用多断口将长电弧分成多段短电弧；利用磁吹线圈使电弧不断移动与拉长来灭弧；利用磁吹线圈使电弧不断移动与拉长来灭弧；采用介质强度高的物质作灭弧介质，如采用介质强度高的物质作灭弧介质，如SFSF、真空、真空、压缩空气、油等。、压缩空气、油等。电能系统基础电能系统

25、基础第一章第一章 电能系统基础电能系统基础 东南大学电气工程学院东南大学电气工程学院4. 4. 直流电弧的灭弧方法：直流电弧的灭弧方法：）在直流电流上叠加一振动电流，使弧电流过）在直流电流上叠加一振动电流，使弧电流过零，用交流电弧相似的方法熄灭直流电弧。零，用交流电弧相似的方法熄灭直流电弧。）电阻耗散能量限流法：在开断电路的过程中）电阻耗散能量限流法：在开断电路的过程中，逐级串入电阻，使直流弧电流不断减小直至熄，逐级串入电阻，使直流弧电流不断减小直至熄灭，并保证基本不产生过电压。灭，并保证基本不产生过电压。电能系统基础电能系统基础第一章第一章 电能系统基础电能系统基础 东南大学电气工程学院东南

26、大学电气工程学院. . 高压断路器的功能高压断路器的功能正常工作时开断与闭合电路正常工作时开断与闭合电路配合继电保护装置，自动开断电网中的短路配合继电保护装置，自动开断电网中的短路故障。故障。配合自动重合闸装置，在跳闸后能够自动重配合自动重合闸装置，在跳闸后能够自动重合闸。合闸。 电能系统基础电能系统基础第一章第一章 电能系统基础电能系统基础 东南大学电气工程学院东南大学电气工程学院. 高压断路器种类：高压断路器种类：油断路器油断路器压缩空气断路器压缩空气断路器SFSF断路器断路器真空断路器真空断路器电能系统基础电能系统基础第一章第一章 电能系统基础电能系统基础 东南大学电气工程学院东南大学电

27、气工程学院3. 3. 重合器重合器 重合器主要用在重合器主要用在35kV35kV及以下中压电网。及以下中压电网。 重合器的功能重合器的功能: : 自动检测故障电流；自动检测故障电流；在给定时间内开断故障电流；在给定时间内开断故障电流；按给定次数重合电路。按给定次数重合电路。电能系统基础电能系统基础第一章第一章 电能系统基础电能系统基础 东南大学电气工程学院东南大学电气工程学院1. 1. 主要功能：主要功能： 检修时用于可靠的隔离电源。检修时用于可靠的隔离电源。2. 2. 结构特点：结构特点： 无灭弧装置；触头暴露在空气中；有明显、清无灭弧装置；触头暴露在空气中；有明显、清晰可见的断开点。晰可见

28、的断开点。 隔离开关不能拉合负荷电流和短路电流，必须隔离开关不能拉合负荷电流和短路电流，必须与断路器配合使用，按重合闸操作规则进行操作与断路器配合使用，按重合闸操作规则进行操作。 电能系统基础电能系统基础第一章第一章 电能系统基础电能系统基础 东南大学电气工程学院东南大学电气工程学院1. 1. 负荷开关：负荷开关： 用于开合负载电流及过载电流的开关电器，具用于开合负载电流及过载电流的开关电器，具有一定的灭弧能力，常与熔断器配合使用。有一定的灭弧能力，常与熔断器配合使用。 2. 2. 分断器：分断器： 配电系统中用来隔离线路区段的自动装置。可配电系统中用来隔离线路区段的自动装置。可用来开断负载电

29、流，通常与重合器或断路器配合用来开断负载电流，通常与重合器或断路器配合使用。使用。电能系统基础电能系统基础第一章第一章 电能系统基础电能系统基础 东南大学电气工程学院东南大学电气工程学院1. 1. 功能：功能： 在短路、过载或过电压时切断电路。在短路、过载或过电压时切断电路。2. 2. 结构：结构： 熔断器由金属熔件，触头装置及外壳构成。熔断器由金属熔件，触头装置及外壳构成。3. 3. 灭弧方法：灭弧方法： 纵向吹弧灭弧、利用石英砂填料冷却灭弧。纵向吹弧灭弧、利用石英砂填料冷却灭弧。4. 4. 分类：分类： 限流式熔断器与非限流式熔断器。限流式熔断器与非限流式熔断器。电能系统基础电能系统基础第

30、一章第一章 电能系统基础电能系统基础 东南大学电气工程学院东南大学电气工程学院仪用互感器的作用：仪用互感器的作用： 将一次侧的高电压大电流变换成二次侧的标准将一次侧的高电压大电流变换成二次侧的标准 的低的低电压、小电流，使二次侧装置标准化、系列化。电压、小电流，使二次侧装置标准化、系列化。 将二次侧与高电压隔离，保证设备和人身安全。将二次侧与高电压隔离，保证设备和人身安全。 使二次侧可以使用低压小截面控制电缆传送电压、电使二次侧可以使用低压小截面控制电缆传送电压、电流信号。流信号。电能系统基础电能系统基础第一章第一章 电能系统基础电能系统基础 东南大学电气工程学院东南大学电气工程学院电压互感器

31、与电流互感器的连接示意图电能系统基础电能系统基础第一章第一章 电能系统基础电能系统基础 东南大学电气工程学院东南大学电气工程学院1. 1. 电压互感器电压互感器 电磁式电压互感器工作原理与电力变压器相同电磁式电压互感器工作原理与电力变压器相同。 电压互感器的主要特点是容量很小最大不过电压互感器的主要特点是容量很小最大不过数百伏安；它的另一特点是二次侧所接的测量仪数百伏安；它的另一特点是二次侧所接的测量仪表和继电器的电压线圈阻抗很大，接近于空载状表和继电器的电压线圈阻抗很大，接近于空载状态下运行。态下运行。电能系统基础电能系统基础第一章第一章 电能系统基础电能系统基础 东南大学电气工程学院东南大

32、学电气工程学院 ）测量误差：）测量误差： 电压误差电压误差 角误差：角误差： 为与为与之间的夹角。之间的夹角。21UKUV2121wwUUKNNV0011200100UUUKUV1U2U电能系统基础电能系统基础第一章第一章 电能系统基础电能系统基础 东南大学电气工程学院东南大学电气工程学院电能系统基础电能系统基础第一章第一章 电能系统基础电能系统基础 东南大学电气工程学院东南大学电气工程学院电能系统基础电能系统基础第一章第一章 电能系统基础电能系统基础 东南大学电气工程学院东南大学电气工程学院电压互感器测量误差与电压互感器测量误差与空载电流空载电流、二次负载二次负载等因素有关等因素有关。空载误

33、差空载误差主要决定于主要决定于激磁电流激磁电流的大小采用高磁导率铁的大小采用高磁导率铁芯、缩短磁路长度、适当加大铁芯截面、减小空气隙等芯、缩短磁路长度、适当加大铁芯截面、减小空气隙等均可使空载误差明显降低。均可使空载误差明显降低。负载误差负载误差则主要决定于二次负载值及其功率因数，还与一则主要决定于二次负载值及其功率因数，还与一次、二次绕组阻抗有关。随着二次负载的加大，次、二次绕组阻抗有关。随着二次负载的加大， 电压电压互感器的电压误差和角误差呈直线增加，所以二次负载互感器的电压误差和角误差呈直线增加，所以二次负载不应超过额定值，否则误差将超过其限值。不应超过额定值，否则误差将超过其限值。电能

34、系统基础电能系统基础第一章第一章 电能系统基础电能系统基础 东南大学电气工程学院东南大学电气工程学院） 准确度级：准确度级： 电压互感器的准确度级用最大允许误差表示。电压互感器的准确度级用最大允许误差表示。 有有. .、. .、. .、3 3、P P、6P6P等准等准确度确度 级，分别用在不同的测量与保护场合。级，分别用在不同的测量与保护场合。）结构类型：）结构类型： 电磁式（包括普通的电磁式电压互感器，及串级电磁式（包括普通的电磁式电压互感器，及串级式电压互感器）；式电压互感器）； 电容分压式；电容分压式； 电能系统基础电能系统基础第一章第一章 电能系统基础电能系统基础 东南大学电气工程学院

35、东南大学电气工程学院）运行注意事项：）运行注意事项： 电压互感器工作时，二次侧有一端必须可靠接电压互感器工作时，二次侧有一端必须可靠接地，运行中地，运行中二次侧不允许短路二次侧不允许短路。 电压互感器的一次侧和二次电压互感器的一次侧和二次侧侧均应装设熔断器均应装设熔断器，用于过负载及短路保护。，用于过负载及短路保护。电能系统基础电能系统基础第一章第一章 电能系统基础电能系统基础 东南大学电气工程学院东南大学电气工程学院电流互感器电流互感器电磁式电流互感器工作原理与变压器相同电磁式电流互感器工作原理与变压器相同1221wwIIKNNI21IKII102211wIwIwI电能系统基础电能系统基础第

36、一章第一章 电能系统基础电能系统基础 东南大学电气工程学院东南大学电气工程学院1 1）电流互感器结构特点：）电流互感器结构特点：一一次侧匝数很数少，二次侧匝数多。次侧匝数很数少，二次侧匝数多。正常工作时，二次侧负荷阻抗很小，接近短正常工作时，二次侧负荷阻抗很小，接近短路状态。路状态。 电能系统基础电能系统基础第一章第一章 电能系统基础电能系统基础 东南大学电气工程学院东南大学电气工程学院电能系统基础电能系统基础第一章第一章 电能系统基础电能系统基础 东南大学电气工程学院东南大学电气工程学院电能系统基础电能系统基础第一章第一章 电能系统基础电能系统基础 东南大学电气工程学院东南大学电气工程学院电

37、能系统基础电能系统基础第一章第一章 电能系统基础电能系统基础 东南大学电气工程学院东南大学电气工程学院2 2）电流互感器的误差：）电流互感器的误差：电流误差电流误差 ： 角误差角误差 ：为与之间的夹角。：为与之间的夹角。 电流互感器的误差与电流互感器的误差与激磁磁势（激磁磁势（互感器铁心材料互感器铁心材料、结构）、一次侧电流、二次侧负载等因素有关、结构）、一次侧电流、二次侧负载等因素有关。0011200100IIIKII1I2I电能系统基础电能系统基础第一章第一章 电能系统基础电能系统基础 东南大学电气工程学院东南大学电气工程学院3 3）确度级）确度级 ： 电流互感器有电流互感器有0.20.2

38、、0.50.5、1 1、3 3、5 5、D D、B B、P P等准等准确度级，可供不同的测量和保护场合使用。确度级，可供不同的测量和保护场合使用。 不同准确度级的电流互感器有不同的额定二次负不同准确度级的电流互感器有不同的额定二次负荷。荷。 ）运行注意事项：）运行注意事项：电流互感器运行电流互感器运行二次侧不允许断开二次侧不允许断开。否则二次侧。否则二次侧会感应出高电压，危及人身和设备安全。会感应出高电压，危及人身和设备安全。电流互感器二次侧有一端应可靠接地。电流互感器二次侧有一端应可靠接地。电能系统基础电能系统基础第一章第一章 电能系统基础电能系统基础 东南大学电气工程学院东南大学电气工程学

39、院1. 1. 功能：功能：用来限制过电压的一种主要保护电器，是发电厂用来限制过电压的一种主要保护电器，是发电厂变电所防雷保护的基本保护措施之一。变电所防雷保护的基本保护措施之一。2. 2. 工作原理：工作原理： 避雷器与被保护设备并联，当线路上有雷电侵入避雷器与被保护设备并联，当线路上有雷电侵入时，首先击穿避雷器对地放电，从而保护设备绝时，首先击穿避雷器对地放电，从而保护设备绝缘。缘。3. 结构类型：结构类型：放电间隙；阀形避雷器；管形避雷器；压敏避雷器放电间隙；阀形避雷器；管形避雷器；压敏避雷器 ；l 电能系统基础电能系统基础第一章第一章 电能系统基础电能系统基础 东南大学电气工程学院东南大

40、学电气工程学院1. 1. 电能系统的接线图电能系统的接线图电气接线图（如图）电气接线图（如图） 电气结线图反映电力系统各元件之间的电气联电气结线图反映电力系统各元件之间的电气联系。为简明起见，电力系统的电气结线图多画成系。为简明起见，电力系统的电气结线图多画成单线形式，称为单线图。单线形式，称为单线图。 地理接线图地理接线图 （如下图）（如下图） 电力系统的地理结线图反映各发电厂、变电所电力系统的地理结线图反映各发电厂、变电所的相对地理位置以及电力线路的路径。的相对地理位置以及电力线路的路径。地理结线图不反映各元件之间的电气联系，因此，地理结线图不反映各元件之间的电气联系，因此，两类结线图常常

41、配合使用，互为补充。两类结线图常常配合使用，互为补充。 电能系统基础电能系统基础第一章第一章 电能系统基础电能系统基础 东南大学电气工程学院东南大学电气工程学院电能系统基础电能系统基础第一章第一章 电能系统基础电能系统基础 东南大学电气工程学院东南大学电气工程学院. 电能系统的接线方式电能系统的接线方式 1 1）无备用电源接线）无备用电源接线 无备用接线包括：单回放射式、树干式、链式无备用接线包括：单回放射式、树干式、链式网络网络。优点：线路结构简单、经济和运行方便。优点：线路结构简单、经济和运行方便。缺点：供电可靠性差。缺点：供电可靠性差。电能系统基础电能系统基础第一章第一章 电能系统基础电

42、能系统基础 东南大学电气工程学院东南大学电气工程学院2 2）有备用电源接线）有备用电源接线有备用接线方式包括：双回放射式、干线式、链有备用接线方式包括：双回放射式、干线式、链式式 、环式及两端供电网络。、环式及两端供电网络。电能系统基础电能系统基础第一章第一章 电能系统基础电能系统基础 东南大学电气工程学院东南大学电气工程学院双回放射式、干线式、链式双回放射式、干线式、链式 网络网络 优点：供电可靠、电压质量比较高优点：供电可靠、电压质量比较高 缺点：设备投资成倍增加缺点：设备投资成倍增加环式网络环式网络 优点：供电经济、可靠优点：供电经济、可靠 缺点：运行调度复杂，线路发生故障切除后，缺点：

43、运行调度复杂，线路发生故障切除后，由于功率重新分配，可能导致线路过载或电压质由于功率重新分配，可能导致线路过载或电压质量降低。量降低。电能系统基础电能系统基础第一章第一章 电能系统基础电能系统基础 东南大学电气工程学院东南大学电气工程学院开式网络开式网络：每个负荷只能从一个方向取得电能的电：每个负荷只能从一个方向取得电能的电气接线方式气接线方式 ，如放射式、干线式和链式网络。，如放射式、干线式和链式网络。闭式网络闭式网络：每一个负荷可以从两个方向取得电能的：每一个负荷可以从两个方向取得电能的电气接线方式电气接线方式 ，如环形和两端供电网络。，如环形和两端供电网络。 电能系统基础电能系统基础第一

44、章第一章 电能系统基础电能系统基础 东南大学电气工程学院东南大学电气工程学院电力系统的中性点电力系统的中性点指发电机和星形联结变压器的中指发电机和星形联结变压器的中性点。性点。 三相电力系统的中性点运行方式的影响：三相电力系统的中性点运行方式的影响： 对地绝缘对地绝缘 内部过电压内部过电压 继电保护继电保护 发电机并列运行的稳定性发电机并列运行的稳定性 对线路附近通信线路的干扰对线路附近通信线路的干扰 电压等级、系统结线等电压等级、系统结线等 电能系统基础电能系统基础第一章第一章 电能系统基础电能系统基础 东南大学电气工程学院东南大学电气工程学院发电机发电机中性点运行方式：中性点运行方式：l

45、不接地不接地l 经避雷器接地经避雷器接地变压器变压器中性点运行方式有：中性点运行方式有： l 中性点不接地（中性点不接地（101035kV35kV系统）系统）l 中性点经消弧线圈接地（中性点经消弧线圈接地（101063kV63kV系统）系统）l 中性点直接接地中性点直接接地 （110kV110kV以上系统、以上系统、 380/220V380/220V三相四线低压系统三相四线低压系统）电能系统基础电能系统基础第一章第一章 电能系统基础电能系统基础 东南大学电气工程学院东南大学电气工程学院有效接地系统（大电流接地系统）有效接地系统（大电流接地系统）：l 中性点接地中性点接地l 中性点经小电阻接地中

46、性点经小电阻接地非有效接地系统（小电流接地系统）非有效接地系统（小电流接地系统）：l 中性点不接地中性点不接地l 中性点经高阻抗接地中性点经高阻抗接地l 中性点经消弧线圈接地中性点经消弧线圈接地区分标准区分标准：l 若若X X0 0/X/X1 133，且，且r r0 0/X/X1 11,1,则为有效接地系统则为有效接地系统电能系统基础电能系统基础第一章第一章 电能系统基础电能系统基础 东南大学电气工程学院东南大学电气工程学院电能系统基础电能系统基础第一章第一章 电能系统基础电能系统基础 东南大学电气工程学院东南大学电气工程学院. 中性点不接地电力系统正常工作情况中性点不接地电力系统正常工作情况

47、l三相对地电压对称并等于相电压；三相对地电压对称并等于相电压；l三相对地电容电流对称；三相对地电容电流对称；l中性点与地同电位中性点与地同电位 ；电能系统基础电能系统基础第一章第一章 电能系统基础电能系统基础 东南大学电气工程学院东南大学电气工程学院2. 若发生一相接地（例若发生一相接地（例C C相接地）相接地）电能系统基础电能系统基础第一章第一章 电能系统基础电能系统基础 东南大学电气工程学院东南大学电气工程学院l由由c c相接地时的相量图可见相接地时的相量图可见: :l中性点对地电压升高为相电压，如图中性点对地电压升高为相电压，如图OOOO相量相量。l接地相对地电压为。接地相对地电压为。l

48、未接地两相对地电压升高为线电压未接地两相对地电压升高为线电压 。l 三相间电压不变。三相间电压不变。ABAUUU30CU电能系统基础电能系统基础第一章第一章 电能系统基础电能系统基础 东南大学电气工程学院东南大学电气工程学院l接地点电容电流是正常运行时一相对地电容电接地点电容电流是正常运行时一相对地电容电流的三倍流的三倍 。 l因此，这种情况下应发出预告信号，允许继因此，这种情况下应发出预告信号，允许继续运行小时。续运行小时。COCACACBCACCBCACIXUXUIIIIII333333电能系统基础电能系统基础第一章第一章 电能系统基础电能系统基础 东南大学电气工程学院东南大学电气工程学院

49、350UlIc10UlIc单相接地电容电流Ic可近似由下列经验公式来计算。对于架空线 对于电缆线式中 U线电压kV。 l这一电压级线路总长度kM。 Ic接地电容电流A。电能系统基础电能系统基础第一章第一章 电能系统基础电能系统基础 东南大学电气工程学院东南大学电气工程学院l接地点处如果产生接地电弧，可能引起电器接地点处如果产生接地电弧，可能引起电器设备损坏，甚至造成相间短路。设备损坏，甚至造成相间短路。l接地点处如果产生断续电弧，可能引起电网接地点处如果产生断续电弧，可能引起电网的谐振过电压的谐振过电压 。电能系统基础电能系统基础第一章第一章 电能系统基础电能系统基础 东南大学电气工程学院东南

50、大学电气工程学院 l当当10KV10KV电网接地电流大于电网接地电流大于30A30A时，时，35KV35KV电电网接地电流大于网接地电流大于10A10A电源中性点应采用经消电源中性点应采用经消弧线圈接地的方式。弧线圈接地的方式。l消弧线圈实际上就是带气隙铁芯的线性电消弧线圈实际上就是带气隙铁芯的线性电感线圈，其电阻很小，感抗很大。感线圈，其电阻很小，感抗很大。 电能系统基础电能系统基础第一章第一章 电能系统基础电能系统基础 东南大学电气工程学院东南大学电气工程学院电能系统基础电能系统基础第一章第一章 电能系统基础电能系统基础 东南大学电气工程学院东南大学电气工程学院l由图可见，当发生单相接地时

51、，流过接地点的电由图可见，当发生单相接地时，流过接地点的电流是接地的电容电流流是接地的电容电流IcIc与流过消弧线圈的电感电与流过消弧线圈的电感电流流I IL L之和。从图之和。从图1-43b1-43b可见，可见，IcIc越前越前UC 90UC 90，而，而ILIL滞后滞后UC 90UC 90，所以，所以IcIc与与I IL L相差相差180180，在接地，在接地点相互补偿。当点相互补偿。当IcIc与与I IL L的量值差小于发生电弧的的量值差小于发生电弧的最小电流（最小起弧电流）时，电弧就不会发生最小电流（最小起弧电流）时，电弧就不会发生，也就不会出现谐振过电压现象了。，也就不会出现谐振过电

52、压现象了。l在中性点经消弧线圈接地的三相系统与中性点不在中性点经消弧线圈接地的三相系统与中性点不接地的系统一样，在发生单相接地时，非接地相接地的系统一样，在发生单相接地时，非接地相的对地电压要升高的对地电压要升高 倍，即成为线电压，应发倍，即成为线电压，应发预告信号，允许继续运行预告信号，允许继续运行2h2h。 3电能系统基础电能系统基础第一章第一章 电能系统基础电能系统基础 东南大学电气工程学院东南大学电气工程学院l如感性电流等于容性电流，称为如感性电流等于容性电流，称为全补偿全补偿；l如感性电流如感性电流 容性电流，称为容性电流，称为过补偿过补偿。l实用中一般采用过补偿以考虑系统的进一步发

53、展实用中一般采用过补偿以考虑系统的进一步发展和避免谐振的发生。和避免谐振的发生。 电能系统基础电能系统基础第一章第一章 电能系统基础电能系统基础 东南大学电气工程学院东南大学电气工程学院中性点直接接地系统发生单相接地短路时：中性点直接接地系统发生单相接地短路时：l 中性点对地电压不变；中性点对地电压不变；l 非接地相对地电压不变；非接地相对地电压不变；l 单相短路的短路电流较大，易造成供电中断单相短路的短路电流较大，易造成供电中断；电能系统基础电能系统基础第一章第一章 电能系统基础电能系统基础 东南大学电气工程学院东南大学电气工程学院l 我国我国380/220380/220低压配电系统，也广泛

54、采用低压配电系统，也广泛采用中性点直接接地的三相四线制。中性点直接接地的三相四线制。电能系统基础电能系统基础第一章第一章 电能系统基础电能系统基础 东南大学电气工程学院东南大学电气工程学院l直接接地系统供电可靠性低，因在这种系统中发直接接地系统供电可靠性低，因在这种系统中发生单相接地故障时，接地点和中性点会形成回路生单相接地故障时，接地点和中性点会形成回路，从而接地相的短路电流很大。此时为了防止损，从而接地相的短路电流很大。此时为了防止损坏电气设备必须迅速切除接地相。坏电气设备必须迅速切除接地相。l不接地系统单相接地时接地电流较小，三相间电不接地系统单相接地时接地电流较小，三相间电压不变，电网

55、仍可运行压不变，电网仍可运行2h2h，从而供电可靠性提高，从而供电可靠性提高，但非接地相的电压将升高至原相电压的，但非接地相的电压将升高至原相电压的 倍，倍，从而对电气设备的绝缘水平要求较高。从而对电气设备的绝缘水平要求较高。 3电能系统基础电能系统基础第一章第一章 电能系统基础电能系统基础 东南大学电气工程学院东南大学电气工程学院l电能系统的运行是通过发电厂和变电所的控制和电能系统的运行是通过发电厂和变电所的控制和操作来完成，发电厂和变电所在其相应调度范围操作来完成，发电厂和变电所在其相应调度范围的指挥下完成以下主要工作：的指挥下完成以下主要工作：l1)1)发电厂有功、无功出力的增减，频率和

56、电压的发电厂有功、无功出力的增减，频率和电压的调整。调整。l2)2)系统之间、发电厂与系统之间的并列与解列。系统之间、发电厂与系统之间的并列与解列。l3)3)输电线路和变压器的投入与停送电。输电线路和变压器的投入与停送电。l4)4)网络的合环与解环。网络的合环与解环。l5)5)母线接线方式的改变。母线接线方式的改变。电能系统基础电能系统基础第一章第一章 电能系统基础电能系统基础 东南大学电气工程学院东南大学电气工程学院l6)6)中性点接地方式的改变和消弧线圈补偿的调整。中性点接地方式的改变和消弧线圈补偿的调整。l7)7)继电保护和自动装置使用状态的改变。继电保护和自动装置使用状态的改变。l8)

57、8)线路检修工作开工前，线路所有电源端接地的连线路检修工作开工前，线路所有电源端接地的连接及完工后的拆除等。接及完工后的拆除等。l另外，发电厂和变电所还要随时监视其设备正常运另外，发电厂和变电所还要随时监视其设备正常运行或不正常运行的状态、开关的投切、保护的动作行或不正常运行的状态、开关的投切、保护的动作与否、自动化装置的运行情况等。与否、自动化装置的运行情况等。电能系统基础电能系统基础第一章第一章 电能系统基础电能系统基础 东南大学电气工程学院东南大学电气工程学院 l发电厂和变电所利用各种监视仪表和信号装置随发电厂和变电所利用各种监视仪表和信号装置随时监视系统和设备的运行状态。时监视系统和设

58、备的运行状态。l发电厂和变电所的信号装置可分为断路器位置信发电厂和变电所的信号装置可分为断路器位置信号、预告信号和事故信号。也可分为瞬时动作信号号、预告信号和事故信号。也可分为瞬时动作信号和延时动作信号。和延时动作信号。l发电厂和变电所的控制对象主要是高压断路器，发电厂和变电所的控制对象主要是高压断路器，其控制方式多采用控制室内的集中控制方式。其控制方式多采用控制室内的集中控制方式。 电能系统基础电能系统基础第一章第一章 电能系统基础电能系统基础 东南大学电气工程学院东南大学电气工程学院37.8MW-37.8MW发 电用 电电能系统基础电能系统基础第一章第一章 电能系统基础电能系统基础 东南大

59、学电气工程学院东南大学电气工程学院电能系统基础电能系统基础第一章第一章 电能系统基础电能系统基础 东南大学电气工程学院东南大学电气工程学院1 1、美加大停电：、美加大停电： 20032003年年8 8月，美国、加拿大多月，美国、加拿大多个城市均发生停电事故，这次美国历史上最大的个城市均发生停电事故，这次美国历史上最大的停电事故所造成的经济损失每天可能多达停电事故所造成的经济损失每天可能多达300300亿亿美元。美元。2 2、莫斯科大停电：、莫斯科大停电： 20052005年年5 5月，莫斯科突发停月，莫斯科突发停电事故，莫斯科最主要的股票交易所电事故，莫斯科最主要的股票交易所MICEXMICE

60、X被迫被迫中断交易两小时，地铁系统全线瘫痪，交通信号中断交易两小时，地铁系统全线瘫痪，交通信号灯也全部停止工作。灯也全部停止工作。3 3、印尼大停电、印尼大停电 20052005年年8 8月，印尼发生大停电，月，印尼发生大停电，全国近半人口受影响。全国近半人口受影响。4 4、洛杉矶大停电、洛杉矶大停电 20052005年年9 9月，美国洛杉矶全市月，美国洛杉矶全市大停电，该市一半人口受影响。大停电，该市一半人口受影响。电能系统基础电能系统基础第一章第一章 电能系统基础电能系统基础 东南大学电气工程学院东南大学电气工程学院5 5、东京大停电、东京大停电 20062006年年8 8月，日本东京发生