中国矿业大学供电技术课件Ch1

1、中国矿业大学信电学院电气安全与智能电器研究所供电技术电子课件中国矿业大学信电学院电气安全与智能电器研究所供电技术电子课件信电学院信电学院李晓波李晓波 供电技术供电技术中国矿业大学信电学院电气安全与智能电器研究所供电技术电子课件供电技术供电技术 供电技术供电技术课程分为七章。共计课程分为七章。共计48学时，学时，其中其中40学时讲课，学时讲课，8学时实验。学时实验。 实验时间和内容提前通知实验时间和内容提前通知中国矿业大学信电学院电气安全与智能电器研究所供电技术电子课件供电技术课程结构供电技术课程结构p 本书包括三大部分。本书包括三大部分。p 第一部分：前第一部分：前5章，基础部分。章，基础部分

2、。p 以用电系统设计为主线，内容包括：以用电系统设计为主线，内容包括：电力系统电力系统 负荷计算、电气设备、电气接线、电力线路负荷计算、电气设备、电气接线、电力线路短路电流计算、电气设备选择和校验短路电流计算、电气设备选择和校验继电保护继电保护保护接地和防雷保护接地和防雷对供用电系统及设备有较深入了解，能够进行初步的供对供用电系统及设备有较深入了解，能够进行初步的供用电系统设计。用电系统设计。中国矿业大学信电学院电气安全与智能电器研究所供电技术电子课件供电技术课程结构供电技术课程结构p第二、三部分属于专题部分。第二、三部分属于专题部分。 第二部分：第第二部分：第6章，电能质量和无功补偿章，电能

3、质量和无功补偿 第三部分：第第三部分：第7章，变电所综合自动化章，变电所综合自动化中国矿业大学信电学院电气安全与智能电器研究所供电技术电子课件参考书孟祥忠，孟祥忠，现代供电技术现代供电技术，清华大学出版社，清华大学出版社 ，2006 年年翁双安翁双安,供电工程供电工程,机械工业出版社，机械工业出版社，2004年年刘介才，刘介才，工厂供电工厂供电第第4版，机械工业出版社，版，机械工业出版社，2004周瀛，周瀛，工业企业供电工业企业供电，冶金工业出版社，冶金工业出版社，2002王崇林等，王崇林等，供电技术供电技术，煤炭工业出版社，煤炭工业出版社，1997诸骏伟，诸骏伟，电力系统分析电力系统分析，中

4、国电力出版社，中国电力出版社，1995贺家李，贺家李，电力系统继电保护原理电力系统继电保护原理，水利电力出版社，水利电力出版社，1994张学成，张学成，工矿企业供电工矿企业供电，中国矿大出版社，中国矿大出版社，1998中国矿业大学信电学院电气安全与智能电器研究所供电技术电子课件内容提要：内容提要：本章概述电力系统的基本知识和相关本章概述电力系统的基本知识和相关概念。首先简要说明电力系统的构成，电网的额概念。首先简要说明电力系统的构成，电网的额定电压定电压 , ,电力系统的中性点运行方式电力系统的中性点运行方式 ; ;最后介绍最后介绍了用户供电系统的特点和决定供电质量的主要指了用户供电系统的特点

5、和决定供电质量的主要指标。标。 中国矿业大学信电学院电气安全与智能电器研究所供电技术电子课件第一节第一节 电力系统的基本概念电力系统的基本概念第二节第二节 用户供电系统的特点和决定供电质量的主要指标用户供电系统的特点和决定供电质量的主要指标中国矿业大学信电学院电气安全与智能电器研究所供电技术电子课件第一节第一节 电力系统的基本概念电力系统的基本概念 中国矿业大学信电学院电气安全与智能电器研究所供电技术电子课件一、电力系统相关概念及构成一、电力系统相关概念及构成 电力系统：是指进行电力系统：是指进行生产、传输、分配、消费电能生产、传输、分配、消费电能的的各个环节构成的一个整体。各个环节构成的一个

6、整体。电力网：指的是联系电力网：指的是联系发电厂和用户的中间环节发电厂和用户的中间环节，由变，由变电站（所）和各种电站（所）和各种不同电压等级的电力线路不同电压等级的电力线路组成。组成。变电站（所）变电站（所） ：完成电压变换和电能再分配。：完成电压变换和电能再分配。图图1 一个简单的电力系统一个简单的电力系统中国矿业大学信电学院电气安全与智能电器研究所供电技术电子课件电力系统的主要环节电力系统的主要环节发电厂（站）发电厂（站）发电厂（站）：发电厂（站）： 指将一次能源转换成电能的指将一次能源转换成电能的场所。场所。 一次能源一次能源种类。种类。我国主要的一次能源。我国主要的一次能源。 p发电

7、厂的分类。发电厂的分类。中国矿业大学信电学院电气安全与智能电器研究所供电技术电子课件内蒙古内蒙古准格尔准格尔电厂电厂（西部（西部大开发大开发中第一中第一个大型个大型火电项火电项目）目） 中国矿业大学信电学院电气安全与智能电器研究所供电技术电子课件长江三峡长江三峡水利水利枢纽工程枢纽工程 中国矿业大学信电学院电气安全与智能电器研究所供电技术电子课件广东大亚湾广东大亚湾核电站核电站 中国矿业大学信电学院电气安全与智能电器研究所供电技术电子课件中国矿业大学信电学院电气安全与智能电器研究所供电技术电子课件太阳能太阳能中国矿业大学信电学院电气安全与智能电器研究所供电技术电子课件 变电站（所）变电站（所）

8、：变换电压、接收电能与分配电：变换电压、接收电能与分配电能的场所，是联系发电厂和用户的中间环节。能的场所，是联系发电厂和用户的中间环节。 变电所的组成。变电所的组成。 特殊的变电所：特殊的变电所：开闭所或开关站开闭所或开关站。 电力系统的主要环节电力系统的主要环节变电站（所）变电站（所）中国矿业大学信电学院电气安全与智能电器研究所供电技术电子课件变电所按作用分：变电所按作用分： 升压变电站（所）升压变电站（所） 降压变电站（所）降压变电站（所） 电力系统的主要环节电力系统的主要环节变电站（所）变电站（所）变电站（所）按地位分：变电站（所）按地位分： 枢纽变电站（所）枢纽变电站（所） 中间变电站

9、（所）中间变电站（所） 地区变电站（所）地区变电站（所） 终端变电站（所）终端变电站（所）中国矿业大学信电学院电气安全与智能电器研究所供电技术电子课件中国矿业大学信电学院电气安全与智能电器研究所供电技术电子课件电力网电力网：将输送、变换、分配电能的各种变电所和各：将输送、变换、分配电能的各种变电所和各电压等级的电力线路构成的网络称为电力网。电压等级的电力线路构成的网络称为电力网。电力系统的主要环节电力系统的主要环节电力网电力网电力网按电压等级分类：电力网按电压等级分类： 低低 压压 电电 网：网：1kV及以下及以下 高高 压压 电电 网：网：3kV330kV 超高压电网：超高压电网：330kV

10、1000kV 特高压电网：特高压电网：1000kV以上以上2009年1月6日，由我国自主研发、设计和建设的具有自主知识产权的晋东南南阳荆门1000千伏特高压交流试验示范工程正式投运。该工程是目前世界上电压等级最高、技术水平最高的输变电工程，标志着我国在远距离、大容量、低损耗的特高压核心技术和设备国产化上取得重大突破，对保障国家能源安全和电力可靠供应具有重要意义。 中国矿业大学信电学院电气安全与智能电器研究所供电技术电子课件中国矿业大学信电学院电气安全与智能电器研究所供电技术电子课件中国电力市场化改革中国电力市场化改革 2002年年11月月p国家电力监管委员会国家电力监管委员会2家电网公司家电网

11、公司p国家电网公司国家电网公司p中国南方电网有限公司中国南方电网有限公司5家发电公司家发电公司p中国华能集团公司中国华能集团公司p中国大唐集团公司中国大唐集团公司p中国华电集团公司中国华电集团公司p中国国电集团公司中国国电集团公司p中国电力投资集团公司中国电力投资集团公司4家辅业公司p中国电力工程顾问集团公司p中国水电工程顾问集团公司p中国水利水电建设集团公司p中国葛洲坝集团公司中国矿业大学信电学院电气安全与智能电器研究所供电技术电子课件中国电网分布图中国矿业大学信电学院电气安全与智能电器研究所供电技术电子课件国家电网组织结构（STATE GRID Corporation of China ）

12、中国矿业大学信电学院电气安全与智能电器研究所供电技术电子课件南方电网(China southeast power grid ) 地域范围：广东、广西、云南、贵州、海南五省地域范围：广东、广西、云南、贵州、海南五省（区）。（区）。 南方电网与东南亚国家接壤，与港澳电网紧密相南方电网与东南亚国家接壤，与港澳电网紧密相联，具有独特的区位优势，是国内率先联，具有独特的区位优势，是国内率先“走出去走出去”的电网的电网 。从。从2004年年9月起，南方电网开始向越南月起，南方电网开始向越南送电，成为国内率先送电，成为国内率先“走出去走出去”的电网。的电网。 中国矿业大学信电学院电气安全与智能电器研究所供电

13、技术电子课件电力系统示意图电力系统示意图1 1 中国矿业大学信电学院电气安全与智能电器研究所供电技术电子课件电力系统示意图电力系统示意图2 2 中国矿业大学信电学院电气安全与智能电器研究所供电技术电子课件主要电气设备符号主要电气设备符号 交流发电机(G) 电力变压器(T) 断路器(QF) 隔离开关(QS) 熔断器(FU) 刀开关(QK) 熔断器式开关(Q) 跌落式熔断器(FU)中国矿业大学信电学院电气安全与智能电器研究所供电技术电子课件主要电气设备符号主要电气设备符号负荷开关(Q) 线路、母线(W)电流互感器(TA) 电压互感器(TV)电流互感器(TA) 电抗器(L) 避雷器(F) 电缆及终端

14、(X)电容器( C ) 电动机中国矿业大学信电学院电气安全与智能电器研究所供电技术电子课件二、电力系统的额定电压二、电力系统的额定电压 电力系统的额定电压是由国家统一制定和颁布的。电力系统的额定电压是由国家统一制定和颁布的。 GB156规定了额定电压的等级。规定了额定电压的等级。 1kV以下的为低压以下的为低压,3-330kV为高压，为高压，330-1000kV为超高压，为超高压，1000kV及以上为特高压。及以上为特高压。 1140V1140V仅限于煤矿井下使用，仅限于煤矿井下使用，属低压；属低压；127V、133V用于煤矿用于煤矿井下、热工仪表和机床控制系统；井下、热工仪表和机床控制系统；

15、100V只用于电压互感器、只用于电压互感器、继电器等控制系统。继电器等控制系统。 直流电压为平均值直流电压为平均值,交流电压为有效值交流电压为有效值,且指线电压。且指线电压。中国矿业大学信电学院电气安全与智能电器研究所供电技术电子课件表表1.1 1.1 我国交流电网和电力设备的额定电压我国交流电网和电力设备的额定电压 电网和用电电网和用电设备设备 额定电压额定电压 发电机额定电发电机额定电压压 电力变压器额定电压电力变压器额定电压 一次绕组一次绕组 二次绕组二次绕组 低压低压 / V 220127 380220 660380 230 400 690 220127 380220 660380 2

16、30133 400230 690400高压高压 / kV361035110220330500750 3.15 6.3 10.513.8,15.75,18,20-3及及3.156及及6.310及及10.513.8,15.75,18,20351102203305007503.15及及3.36.3及及6.6l0.5及及1138.5121242363550-中国矿业大学信电学院电气安全与智能电器研究所供电技术电子课件二、电力系统的额定电压二、电力系统的额定电压用电设备的额定电压和电网的额定电压是一致的。用电设备的额定电压和电网的额定电压是一致的。 发电机的额定电压发电机的额定电压高高于电网额定电压于电

17、网额定电压5%。-5%G5%UN线路首端线路首端线路末端线路末端中国矿业大学信电学院电气安全与智能电器研究所供电技术电子课件变压器的变压器的二次绕组二次绕组对于用电设备而言，相当于供对于用电设备而言，相当于供电设备。电设备。u第一种情况比用电设备额定电压高第一种情况比用电设备额定电压高10% 10% u第二种情况比用电设备额定电压高第二种情况比用电设备额定电压高5%5%变压器变压器变压器的变压器的一次绕组一次绕组：相当于是用电设备，所以规：相当于是用电设备，所以规定变压器一次绕组的额定电压与电网额定电压相定变压器一次绕组的额定电压与电网额定电压相同。同。注意：但当变压器一次绕组直接与发电机相连

18、时，变压器一次绕组的额定电压与发电机额定电压相等。其中5%用于补偿变压器满载供电时，一、二次绕组上的电压损失； 另外5%用于补偿线路上的电压损失，因此适用于变压器供电距离较长时的情况。距离长短一般可根据电压等级：以35kV为分界。当变压器供电距离较短时，可以不考虑线路上的电压损失，只需要补偿满载时变压器绕组上的电压损失即可。变压器的额定电压变压器的额定电压中国矿业大学信电学院电气安全与智能电器研究所供电技术电子课件MT1T2UN+5%+10%0%+5%G额定电压的国家标准额定电压的国家标准 中国矿业大学信电学院电气安全与智能电器研究所供电技术电子课件发电机发电机G G的额定电压的额定电压：UN

19、G=1.05UNL1=1.0510=10.5（kV） 变压器变压器T1的额定电压：的额定电压： U1NT1=UN.G=10.5（kV） U2NT1=1.1UNL2=1.1110=121(kV)变压器变压器T1的变比为：的变比为：10.5/121kV变压器变压器T2的额定电压：的额定电压：U1NT2=UNL2=110（kV） U2NT2=1.05UNL3=1.056=6.3(kV)变压器变压器T2的变比为：的变比为：110/6.3kV变压器直接与电动机相连，供电距离较短，可以不考虑线路上的电压损失。变压器T1的一次绕组与发电机直接相连，所以其一次绕组的额定电压取发电机的额定电压例1 已知图所示系

20、统中电网的额定电压，试确定发电机和变压器的额定电压。中国矿业大学信电学院电气安全与智能电器研究所供电技术电子课件6kV110kV380V 35kV 10kV330kVGT1T2T3T46.3kV6.3/363/121kV110/10.5kV330/38.5kV6/0.4kV请根据下面系统图已知参数确定各电气元件的额定电压。中国矿业大学信电学院电气安全与智能电器研究所供电技术电子课件p电网中性点：电网中性点：变压器（或发电机）星形绕组的公共端。变压器（或发电机）星形绕组的公共端。p中性点的中性点的运行方式运行方式指的是中性点与大地之间的连接关系。指的是中性点与大地之间的连接关系。 中性点运行方式

21、分为：中性点运行方式分为： 大接地电流系统大接地电流系统 1 1）直接接地，又称为有效接地）直接接地，又称为有效接地 2 2）经低阻接地）经低阻接地 小接地电流系统小接地电流系统 1 1）不接地，又称为中性点绝缘）不接地，又称为中性点绝缘 2 2）经消弧线圈接地）经消弧线圈接地 3 3）经高阻接地）经高阻接地常用为三种：直接接地、不接地、经消弧线圈接地。常用为三种：直接接地、不接地、经消弧线圈接地。三、电力系统的中性点运行方式中国矿业大学信电学院电气安全与智能电器研究所供电技术电子课件中性点运行方式的种类中性点运行方式的种类中国矿业大学信电学院电气安全与智能电器研究所供电技术电子课件1.中性点

22、不接地方式p主要特点p适用范围正常运行时三相对称。中性点对地电位为0。各相对地电压为相电压。中国矿业大学信电学院电气安全与智能电器研究所供电技术电子课件中性点不接地方式中性点不接地方式单相接地单相接地中国矿业大学信电学院电气安全与智能电器研究所供电技术电子课件.()()3EC AC BkAkBCIIIj CUj CUj CUcCICU中性点不接地方式单相接地电流正常运行时正常运行时C C相对地电容电流：相对地电容电流：中国矿业大学信电学院电气安全与智能电器研究所供电技术电子课件中性点不接地方式中性点不接地方式单相接地单相接地当发生当发生金属性金属性接地时，接地故障相对地电压为零。接地时，接地故

23、障相对地电压为零。中性点对地的电压上升到相电压，且与接地相的电源电压中性点对地的电压上升到相电压，且与接地相的电源电压相位相反。相位相反。非故障相对地电压由相电压升高为线电压。非故障相对地电压由相电压升高为线电压。三相的线电压仍保持对称且大小不变。三相的线电压仍保持对称且大小不变。单相接地电流，等于正常运行时一相对地电容电流的三倍，单相接地电流，等于正常运行时一相对地电容电流的三倍，为容性电流。为容性电流。过大的单相接地电容电流会产生稳定的电弧致使电网出现过大的单相接地电容电流会产生稳定的电弧致使电网出现暂态过电压，危及电气设备安全运行。暂态过电压，危及电气设备安全运行。中国矿业大学信电学院电

24、气安全与智能电器研究所供电技术电子课件2.中性点经消弧线圈接地中性点经消弧线圈接地p原理：在同一电压作用下电感电流与电容电流原理：在同一电压作用下电感电流与电容电流相位相反。相位相反。p方法：在中性点处加入消弧线圈。方法：在中性点处加入消弧线圈。p消弧线圈的工作原理消弧线圈的工作原理中国矿业大学信电学院电气安全与智能电器研究所供电技术电子课件中性点经消弧线圈接地情况中性点经消弧线圈接地情况中国矿业大学信电学院电气安全与智能电器研究所供电技术电子课件中性点经消弧线圈接地时电流中性点经消弧线圈接地时电流未接消弧线圈是单相直接接地电流未接消弧线圈是单相直接接地电流流过消弧线圈的电流流过消弧线圈的电流

25、消弧线圈接地系统单相接地电流消弧线圈接地系统单相接地电流完全补偿的条件完全补偿的条件即有：即有：.()()3EC AC BACBCCIIIj C UUj CU 0CCLLLUUUIjjXjXL 0LEIICL231ELII中国矿业大学信电学院电气安全与智能电器研究所供电技术电子课件消弧线圈的补偿方式消弧线圈的补偿方式p完全补偿完全补偿p欠补偿欠补偿p过补偿过补偿中国矿业大学信电学院电气安全与智能电器研究所供电技术电子课件中性点非有效接地系统的优缺点中性点非有效接地系统的优缺点优点：供电可靠性高。优点：供电可靠性高。缺点：设备和线路对地绝缘需按线电压设计。缺点：设备和线路对地绝缘需按线电压设计。

26、中国矿业大学信电学院电气安全与智能电器研究所供电技术电子课件3.中性点直接接地正常运行时，三相系统对称，中性点对地电压为零。发生单相接地时，继电保护装置使断路器迅速切除故障部分，从而造成停电。单相短路时，故障相对地电压为零，非故障相对地电压基本不变，仍接近于相电压。中国矿业大学信电学院电气安全与智能电器研究所供电技术电子课件中性点直接接地系统的优缺点中性点直接接地系统的优缺点优点优点：设备和线路对地绝缘可以按相电压设计。：设备和线路对地绝缘可以按相电压设计。缺点缺点：供电可靠性较差。会对附近通信线路产生：供电可靠性较差。会对附近通信线路产生电磁干扰。电磁干扰。对继电保护装置和开关要求严格。对继

27、电保护装置和开关要求严格。中性点直接接地系统的适用范围中性点直接接地系统的适用范围p目前我国电压等级为目前我国电压等级为110kV及以上，及以上，380/220V三相四线三相四线制的系统，广泛采用中性点直接接地的运行方式。制的系统，广泛采用中性点直接接地的运行方式。中国矿业大学信电学院电气安全与智能电器研究所供电技术电子课件第二节第二节 用户供电系统特点和决定供用户供电系统特点和决定供电质量的主要指标电质量的主要指标 中国矿业大学信电学院电气安全与智能电器研究所供电技术电子课件一、用户供电系统特点一、用户供电系统特点电力用户电能大多由国家电网提供；也可建电力用户电能大多由国家电网提供；也可建立

28、自备发电站。立自备发电站。其变配电所是电力系统的一个终端降压变配其变配电所是电力系统的一个终端降压变配电所。电所。电力用户供电系统的供电电压一般在电力用户供电系统的供电电压一般在110KV110KV及及以下。以下。中国矿业大学信电学院电气安全与智能电器研究所供电技术电子课件二、决定供电质量的主要指标二、决定供电质量的主要指标决定用户供电质量的主要指标为决定用户供电质量的主要指标为电压、频率和可靠性电压、频率和可靠性。 1 1、电压、电压 (1)电压偏差电压偏差 35kV及以上：及以上： 电压正负偏差绝对值之和为电压正负偏差绝对值之和为10； 10kV 10kV及以上：及以上： 7 7； 220V 220V单相电压：单相电压：7 7、1010；(2)电压波动和闪变电压波动和闪变(3)电压波波形畸变电