第二章 电力系统基础知识

1、第二章第二章 电力系统基本知识电力系统基本知识v第第一一节节 电力系统电力系统概述概述v第第二二节节 用电负荷用电负荷v第第三三节节 变、配电所变、配电所v第四节第四节 电能质量电能质量v第五节第五节 电力系统短路概述电力系统短路概述v第六节第六节 电力系统接地概述电力系统接地概述2.1 2.1 电力系统及其组成电力系统及其组成水库GMM电力网电力系统动力系统发电厂水轮机 发电机变电所升压变压器输电线路变电所降压变压器用户用电设备一、基本概念一、基本概念v 电力网电力网：电力系统中的电力系统中的输电、变电、配电输电、变电、配电三部分三部分组成组成称为电力网。称为电力网。v电力系统电力系统：由由

2、发电、输电、变电、配电和用电发电、输电、变电、配电和用电组成的整体称为电力系统。组成的整体称为电力系统。二、二、大电力系统的优大电力系统的优点点 (1)(1)提高供电可靠性提高供电可靠性（通过变更运行方式，实现连续供电通过变更运行方式，实现连续供电） (2)(2)减少系统的备用容量减少系统的备用容量（备用容量相互支持（备用容量相互支持，提高设备利用率，提高设备利用率 ） (3)(3)减少系统的峰谷差减少系统的峰谷差（合理分配负荷，降低系统的高峰负荷，提高合理分配负荷，降低系统的高峰负荷，提高运行经济性）运行经济性） (4)(4) 提高供电质量提高供电质量（大系统具有强大的调频和调压能力）（大系

3、统具有强大的调频和调压能力） （5 5）便于利用大型动力资源）便于利用大型动力资源，降低造价。，降低造价。 供电质量及可靠性提高；供电质量及可靠性提高； 合理利用各种资源，提高运行的经济性。合理利用各种资源，提高运行的经济性。v 电力网电力网：按：按其在电力系统中的作用不同，分为其在电力系统中的作用不同，分为 输电网输电网和和配电网配电网u输电输电网网：是以高压甚至超高压将发电厂、变电所或变是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输电网络。所以又称电力网的电所之间连接起来的输电网络。所以又称电力网的主网架主网架。电压等级在电压等级在220220kVkV以上以上u配电配电网网：直

4、接将电能送到客户的网络。配电网的电压直接将电能送到客户的网络。配电网的电压因应客户的需要而定，根据电压等级又分高、中、低配电因应客户的需要而定，根据电压等级又分高、中、低配电网。网。高压配电网：高压配电网：电压等级在电压等级在110110kVkV及及以上以上的网络的网络中压配电网：中压配电网：电压等级在电压等级在3535kVkV、1010kVkV、6 6kVkV、3 3kVkV的网的网络络低压配电网：低压配电网：电压等级在电压等级在220220V V、380V380V的网络的网络三、三、电力电力生产生产的特点的特点 1 1、同时性同时性v电能不能大量存储： P发 P用P 频率f Q发 Q用Q

5、电压Vv过渡过程十分短暂：2、集中性集中性v电力生产是高度集中的、统一的。 v发电厂、供电公司必须接受电网的统一调度。3、适用性、适用性v电能使用最方便、最广泛。4、先行性先行性v装机容量、电网容量、发电量增长速度应大于工业总产值的增长。第一节：电力系统、电力网构成第一节：电力系统、电力网构成选择题选择题1、高压配电网是指电压在（ ） 及以上的配电网。A.1KV B.35KV C.110KV2. 电力生产的特点是同时性、 ( )、适用性、先行性。A. 分散性 B. 集中性 C. 广泛性3直接将电能送到用户的网络称为( )。 A. 发电网 B. 输电网 C. 配电网4.低压配电线路的电压为（ ）

6、。 A220V/380V B35 kV C110 kV D220 kV 5 电力系统中的送电、配电、（ ） 三个部分称为电力网。 A. 变电 B. 发电 C. 用电6形成大型电力系统，便于利用大型动力资源，特别是能充分发挥（ ）的作用。 A. 火力发电厂 B. 水力发电厂 C. 核电厂判断题判断题7.由发电、送电、变电、配电和用电组成的整体称为电力系统。（v ）8.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。（ v） 9. 直接将电能送到用户的网络称为输电网。（x ） 10由送电、变电、配电和用电组成 的整体称为电力系统（x ） 11.中压配电网是指电压为35KV、10K

7、V、6KV、3KV的配电网。（v ） 12. 电力系统中的送电、变电、配电和用电部分称为电力网。(x )2.2 2.2 用电负荷用电负荷 电力负荷电力负荷是指发电厂或电力系统中，在某一时刻所承担的各是指发电厂或电力系统中，在某一时刻所承担的各类用电设备类用电设备消耗电功率消耗电功率的总和。功率（的总和。功率（KWKW）、容量（）、容量（KVAKVA）和）和电流（电流（A A）一、电力负荷分类一、电力负荷分类1. 1. 按发、供、用关系分类按发、供、用关系分类 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。是用户在某一时刻对电力系统所需求的功率。 线损负荷：线损负荷：电能在输送过程中

8、发生的功率和能量损失电能在输送过程中发生的功率和能量损失。 供电负荷：供电负荷：用电负荷加上同一时刻的线损负荷。用电负荷加上同一时刻的线损负荷。 厂用负荷厂用负荷：发电厂厂用设备所消耗的功率称厂用负荷。：发电厂厂用设备所消耗的功率称厂用负荷。 发电负荷发电负荷：供电负荷加上同一时刻各发电厂的厂用负荷，构：供电负荷加上同一时刻各发电厂的厂用负荷，构成电网的全部生产负荷，称为电网发电负荷。成电网的全部生产负荷，称为电网发电负荷。2. 按电力系统中负荷发生的时间对负荷分类 高峰负荷高峰负荷：是指电网或用户在：是指电网或用户在一天一天时间内所发时间内所发生的最大负荷值。通常选一天生的最大负荷值。通常选

9、一天2424小时中最高的小时中最高的一一个小时个小时的平均负荷为的平均负荷为最高负荷最高负荷。最低负荷最低负荷：是指电网或用户在一天：是指电网或用户在一天2424小时内发生小时内发生的用电量最小的一点的小时平均电量。的用电量最小的一点的小时平均电量。平均负荷平均负荷：是指电网或用户在某一段确定时间阶：是指电网或用户在某一段确定时间阶段内的平均小时用电量。段内的平均小时用电量。二、负荷曲线二、负荷曲线 负荷曲线负荷曲线是反映电力是反映电力负荷负荷随随时间时间变化规律的变化规律的曲线。曲线。 在直角坐标系中，在直角坐标系中，纵纵坐标表示负荷值（有功功率或无功功坐标表示负荷值（有功功率或无功功率），

10、率），横横坐标表示对应的时间（一般以小时为单位）坐标表示对应的时间（一般以小时为单位）。 电力负荷曲线表示出在某一段时间内该地区电力、电力负荷曲线表示出在某一段时间内该地区电力、电量的使用情况电量的使用情况。 负荷曲线负荷曲线是安排发电计划、检修计划、基建计划和做好电力是安排发电计划、检修计划、基建计划和做好电力规划工作的重要规划工作的重要参考依据参考依据。 曲线所包含的曲线所包含的面积面积代表这一段时间内的代表这一段时间内的用电量用电量。 峰谷差越大，用电就越不合理。峰谷差越大，用电就越不合理。 三、用电三、用电负荷负荷分类分类及对各类负荷的及对各类负荷的供电要求供电要求1 1、按按突然中断

11、供电所造成的损失程度分类突然中断供电所造成的损失程度分类可以可以 分为三类：分为三类： 一类负荷：一类负荷： 对这类负荷中断供电，将带来人身危险，设备损坏，引起对这类负荷中断供电，将带来人身危险，设备损坏，引起生产混乱，出现大量废品，重要交通枢纽受阻，城市水源、生产混乱，出现大量废品，重要交通枢纽受阻，城市水源、通信、广播中断，因而造成通信、广播中断，因而造成巨大经济损失和重大政治影响巨大经济损失和重大政治影响。 一类负荷一类负荷一般应由两个独立电源供电一般应由两个独立电源供电。 一类负荷中一类负荷中特别重要负荷特别重要负荷，除，除由两个独立电源供电由两个独立电源供电外，外，还应增设应急电源。

12、还应增设应急电源。 三、用电三、用电负荷分类负荷分类及对各类负荷的供电要求及对各类负荷的供电要求 二类负荷：二类负荷： 对这类负荷中断供电，将造成对这类负荷中断供电，将造成大量减产大量减产、停工停工，局部地区，局部地区交通受阻交通受阻，大部分城市居民的正常生活被打乱。，大部分城市居民的正常生活被打乱。 二类负荷可以二类负荷可以采用双回线供电采用双回线供电。两回路应尽量引自不同变两回路应尽量引自不同变压器或两段母线。压器或两段母线。 三类负荷：三类负荷： 指不属于第一类、第二类的其它负荷。对这类负荷中断供指不属于第一类、第二类的其它负荷。对这类负荷中断供电，造成的电，造成的损失不大损失不大。 对

13、三类负荷的对三类负荷的供电无特殊要求供电无特殊要求。选择题1. 1. 对于电力系统来说，峰、谷负荷差越（对于电力系统来说，峰、谷负荷差越（ ），用电越趋于合理。），用电越趋于合理。 A. A. 大大 B. B. 小小 C. C. 稳定稳定2.2.在分析用户的负荷率时，选一天在分析用户的负荷率时，选一天24h24h中负荷最高的一个小时的中负荷最高的一个小时的（ ）作为高峰负荷。）作为高峰负荷。 A. A. 计算负荷计算负荷 B. B. 最大负荷最大负荷 C. C. 平均负荷平均负荷3. 3. 在分析用户的负荷率时，选（在分析用户的负荷率时，选（ ）中负荷最高的一个小时的平）中负荷最高的一个小时的

14、平均负荷作为高峰负荷。均负荷作为高峰负荷。 A. A. 一天一天24h24h B. B. 一个月一个月720h C. 720h C. 一年一年8760h8760h判断题：判断题：4. 4. 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是二类负荷。（上产生较大影响的负荷是二类负荷。（v v） 5. 5. 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，应采取最少不少于污染、造成经济上巨大损失的负荷，应采取最少不少于2 2 个个独立

15、电源供电。独立电源供电。( v)( v)6. 6. 平均负荷是指电网中或用户在某一确定的时间段内的平均小平均负荷是指电网中或用户在某一确定的时间段内的平均小时用电量。（时用电量。（v v ）3.3 3.3 变、配电所变、配电所区域变电站380/220V10kV220kV10.5kV 变配电所输电网络输电网络升压变电站升压变电站水电厂火电厂火电厂 变配电所是电力网中的线路连接点；变配电所是电力网中的线路连接点；其其作用作用：变换电压，变换电压，汇集和分配电能。汇集和分配电能。 按变配电所在电力系统中的位置、作用及其特点划分，按变配电所在电力系统中的位置、作用及其特点划分，变配电所的主要变配电所的

16、主要类型类型有有枢纽枢纽变电所变电所、区域、区域变电所变电所、地区、地区变电所、变电所、用户用户变电所、变电所、地下地下变电所和变电所和无人值班无人值班变电所等。变电所等。 通常也通常也按其最高一级电压按其最高一级电压来分类。来分类。一、变、配电所常用的一次设备一、变、配电所常用的一次设备一次设备：一次设备：直接产生、输送、分配和使用电能的设备。直接产生、输送、分配和使用电能的设备。1.1.生产和转换电能的设备：生产和转换电能的设备： 发电机发电机G G、变压器变压器T T、电动机等、电动机等2.2.接通和断开电路的开关设备：接通和断开电路的开关设备： 断路器断路器QFQF、接触器、接触器、熔

17、断器熔断器FUFU、负负荷开关荷开关、隔离开关隔离开关QSQS等等3.3.载流导体：载流导体： 软、硬导体、电缆等软、硬导体、电缆等4.4.限制短路电流或过电压的限制短路电流或过电压的设备：设备： 电抗器、避雷器电抗器、避雷器5.5.接地装置接地装置6.6.交换电路电气量，隔离高交换电路电气量，隔离高压的设备：压的设备： 电压互感器电压互感器 TV(PT)TV(PT) 电流互感器电流互感器TA(CT)TA(CT)变压器变压器:利用电磁感应原理来利用电磁感应原理来变换变换交流交流电压电压的装置的装置 高压断路器高压断路器：开关电器，具有：开关电器，具有断合正常负荷断合正常负荷和和切断切断短路电流

18、短路电流的功能。的功能。低压断路器：又称自动开关，俗称空气开关低压断路器：又称自动开关，俗称空气开关 隔离开关隔离开关：主要用作：主要用作隔离电源隔离电源。它没有灭弧装置，。它没有灭弧装置，不能带负荷拉合不能带负荷拉合，更不能切断短路电流。，更不能切断短路电流。互感器互感器使用互感器的目的使用互感器的目的：使测量仪表和继电器：使测量仪表和继电器标准化、小型化标准化、小型化；使测量仪表和继电器与高压系统使测量仪表和继电器与高压系统隔离隔离，降低降低仪表及继电器的仪表及继电器的绝缘水平绝缘水平，简化仪表构造，同时保证工作人员的，简化仪表构造，同时保证工作人员的安全安全；避免；避免短路电流直接流过测

19、量仪表及继电器的线圈。短路电流直接流过测量仪表及继电器的线圈。 （一）电流互感器（一）电流互感器作用作用：将线路中的：将线路中的大电流大电流转变为标准的转变为标准的小电流小电流，供测量、保护、，供测量、保护、监控用监控用 。（二）电压互感器（二）电压互感器作用作用：将系统的：将系统的高电压高电压转变为转变为低电压低电压，供测量、保护、监控用。，供测量、保护、监控用。JDZJ-10(W)型电压互感器型电压互感器JDZW12型电压互感器型电压互感器LAJ10型电流互感器型电流互感器LAZBJ10型电流互感器型电流互感器LZW-12型电流互感器型电流互感器负荷开关负荷开关作用：作用：接通和分断负荷电

20、流接通和分断负荷电流。（。（小容量的配电线路和负荷小容量的配电线路和负荷） 它只有简单的灭弧装置。它只有简单的灭弧装置。常与高压熔断器配合使用常与高压熔断器配合使用，电路，电路发生发生短路故障短路故障时由高压熔断器切断短路电流。时由高压熔断器切断短路电流。熔断器熔断器作用：当电路发生短路或严重过负荷时，熔体熔断，起到切断电作用：当电路发生短路或严重过负荷时，熔体熔断，起到切断电路，保护其他电器设备路，保护其他电器设备 。固定式固定式跌落式跌落式避雷器避雷器作用：作用：限制过电压限制过电压保护变配电所内各种设备。保护变配电所内各种设备。二、变配电所常用的电气主接线二、变配电所常用的电气主接线 电

21、路图定义电路图定义：用来表示电力：用来表示电力设备相互间电气连接顺序设备相互间电气连接顺序的图，的图， 称为电气接线图，简称电路图。称为电气接线图，简称电路图。电路图电路图分类分类：主电路图（：主电路图（一次接线图一次接线图）和副电路图（）和副电路图（二次接二次接线图线图）。）。 由由一次设备一次设备按一定秩序按一定秩序连成的电路图连成的电路图称为主电路接线图。称为主电路接线图。 用规定的用规定的设备设备文字文字和和图形符号图形符号来描绘电气主接线的专用图。来描绘电气主接线的专用图。 表明了各种表明了各种一次设备一次设备的的数量数量、作用和相互间的、作用和相互间的连接方式连接方式，以，以及与电

22、力系统的连接关系。及与电力系统的连接关系。 电气接线图一般画成电气接线图一般画成单线图单线图 。 主接线图能主接线图能说明电能的输送、分配关系和运行方式说明电能的输送、分配关系和运行方式。变配电。变配电所的主接线图，通常由避雷器、隔离开关、熔断器、断路器、所的主接线图，通常由避雷器、隔离开关、熔断器、断路器、变压器、电流互感器、电压互感器及母线等电气设备组成。变压器、电流互感器、电压互感器及母线等电气设备组成。除 主 要 电 气设 备 外 ， 还应将互感器、避 雷 器 、 中性 点 设 备 等也表示出来。注 明 各 个 设备 的 型 号 与规格。主接线中常用电器设备图形符号及文字符号主接线中常

23、用电器设备图形符号及文字符号发电机变压器电抗器断路器隔离开关熔断器避雷器GTLQFQSFUFA负荷开关QL主接线主接线基本环节基本环节-电源（发电机、变压器）和电源（发电机、变压器）和进出线进出线隔离开关隔离开关互感器及其它互感器及其它中间环节中间环节-母线母线：汇集和分配电能：汇集和分配电能断路器断路器-断开电流的同时灭弧断开电流的同时灭弧 变电所主接线的基本要求变电所主接线的基本要求变配电所主接线分类变配电所主接线分类 一、一、 高压配电所常用的电气主接线高压配电所常用的电气主接线（一）高压配电所常用的电气主接线（一）高压配电所常用的电气主接线1. 单电源的高压配电所电气主接线单电源的高压

24、配电所电气主接线单母线接线单母线接线每条引入线和引出线的电路中都每条引入线和引出线的电路中都装有装有断路器断路器和和隔离开关隔离开关，电源的，电源的引入与引出是通过一根引入与引出是通过一根母线母线连接连接的。的。母线故障或检修时，全所停电。母线故障或检修时，全所停电。电源进线电源进线用户出线用户出线单母不分段单母不分段QS2QFQS1WL2 WL1 WL3 WL4QEWB 电源电源 单单 母母 线线 接接 线线 断开断开QF 断开断开QS2 断开断开QS1QS2QFQS1WL2 WL1 WL3 WL4QEWB 电源电源 单单 母母 线线 接接 线线 合上合上QS1 合上合上QS2 合上合上QF

25、2. 2. 双电源的高压配电所电气主接线双电源的高压配电所电气主接线 单母线分段单母线分段可以可以分列运行分列运行，也可以，也可以并列运行并列运行。 一路电源供电，另一路电源进线备一路电源供电，另一路电源进线备用，并列运行，当工作电源断电时，用，并列运行，当工作电源断电时，可投入备用电源。可投入备用电源。 分列运行，每条电源分别供电给两分列运行，每条电源分别供电给两段母线负荷。一电源断电时，改由段母线负荷。一电源断电时，改由另一电源供电。另一电源供电。 一段母线检修或故障时，另一段一段母线检修或故障时，另一段母线仍能继续运行。母线仍能继续运行。电源进线电源进线用户出线用户出线无母线主接线的特点

26、，无母线主接线的特点，是在是在电源与出线或变电源与出线或变压器之间没有母线连压器之间没有母线连接接。 1.1.单台变压器的总降压变电所单台变压器的总降压变电所高压为高压为线路变压器组单元接线线路变压器组单元接线低压为低压为单母线接线单母线接线 （二）总降压变电所的电气主接线（二）总降压变电所的电气主接线图 装设一台主变压器的总降压变电所主接线（a）（b）T1 T2 T1T2 QF1 WL1WL1 WL2 QF2 QF3QF3 QF1 QF2 WL2 WL1内桥接线内桥接线桥靠近桥靠近T T侧，侧，T1T1、T2T2切投复杂，切投复杂，WL1WL1、WL2WL2切投方便。切投方便。外桥接线外桥接

27、线桥靠近桥靠近WLWL侧，侧，T1T1、T2T2切投方便，切投方便，WL1WL1、WL2WL2切投不便。切投不便。2.2.双电源进线两台变压器的总降压变电所主接线示例双电源进线两台变压器的总降压变电所主接线示例高压高压桥接线桥接线图 一次侧采用内桥形接线、二次侧采用单母线分段的 总降压变电所主电路 图 一次侧采用外桥接线、二次侧采用单母线分段的 总降压变电所主接线（三）（三） 用电区（或小型用户）变电所主接线用电区（或小型用户）变电所主接线适合于只有一级变电所的中小型企业，通常将610 kV的高压直接降为一般用电设备所需的220380 V的低压，由变配电所低压向各个车间分配电能。1. 装设一台

28、变压器的小型变电所主接线装设一台变压器的小型变电所主接线只有一台主变压器的小型变电所其高压侧一般采用无母线的接线。通常有以下三种比较典型的接线方案。(1) (1) 高压侧采用隔离开关高压侧采用隔离开关- -熔断器或跌开式熔断器的变电所熔断器或跌开式熔断器的变电所主接线主接线。 这种主接线受隔离开关和跌开式熔断器切断空载变压器容这种主接线受隔离开关和跌开式熔断器切断空载变压器容量的限制，一般只用于量的限制，一般只用于500 kVA500 kVA及及500 kVA500 kVA以下容量的变电以下容量的变电所。这种变电所相对简单经济，但供电可靠性不高，当主变压所。这种变电所相对简单经济，但供电可靠性

29、不高，当主变压器或高压侧停电检修或发生故障时，整个变电所要停电。由于器或高压侧停电检修或发生故障时，整个变电所要停电。由于隔离开关和跌开式熔断器不能带负荷操作，因此变电所停电和隔离开关和跌开式熔断器不能带负荷操作，因此变电所停电和送电的操作程序比较麻烦，容易发生带负荷拉闸的严重事故，送电的操作程序比较麻烦，容易发生带负荷拉闸的严重事故，而且在熔断器熔断后，更换熔体需要一定时间，从而使得排除而且在熔断器熔断后，更换熔体需要一定时间，从而使得排除故障后恢复供电的时间延长，影响供电的可靠性。因此，这种故障后恢复供电的时间延长，影响供电的可靠性。因此，这种接线仅适用于接线仅适用于三级负荷三级负荷的供配

30、电系统。的供配电系统。图5-11 高压侧采用隔离开关-熔断器或跌开式熔断器的变电所主接线(2) (2) 高压侧采用负荷开关高压侧采用负荷开关- -熔断器的变电所主接线。熔断器的变电所主接线。 由于负荷开关能带负荷操作，因而变电所停电和送电的操由于负荷开关能带负荷操作，因而变电所停电和送电的操作比上述接线简便灵活，也不存在带负荷拉闸的危险。当发生作比上述接线简便灵活，也不存在带负荷拉闸的危险。当发生过负荷时，可利用负荷开关的热脱扣器来实现保护，使开关跳过负荷时，可利用负荷开关的热脱扣器来实现保护，使开关跳闸；闸； 当发生短路故障时，可由熔断器熔断来实现保护。因此，当发生短路故障时，可由熔断器熔断

31、来实现保护。因此，这种主接线较上述接线运行灵活性有所提高。但是，这种接线这种主接线较上述接线运行灵活性有所提高。但是，这种接线仍然存在着排除短路故障后恢复供电时间较长的缺点。这种主仍然存在着排除短路故障后恢复供电时间较长的缺点。这种主接线也比较简单经济，虽能带负荷操作，但供电可靠性仍然不接线也比较简单经济，虽能带负荷操作，但供电可靠性仍然不高，一般也只用于高，一般也只用于三级负荷三级负荷的变电所。的变电所。 图5-12 高压侧采用负荷开关-熔断器的 变电所主接线(3) (3) 高压侧采用隔离开关高压侧采用隔离开关- -断路器的变电所主接线。断路器的变电所主接线。 这种主接线由于采用了高压断路器

32、，因此变电所的停、送这种主接线由于采用了高压断路器，因此变电所的停、送电操作十分灵活方便，同时高压断路器都配有继电保护装置，电操作十分灵活方便，同时高压断路器都配有继电保护装置，在变电所发生短路和过负荷时均能自动跳闸，而且在短路故障在变电所发生短路和过负荷时均能自动跳闸，而且在短路故障和过负荷情况消除后，又可直接迅速合闸，从而使恢复供电的和过负荷情况消除后，又可直接迅速合闸，从而使恢复供电的时间大大缩短。但是如果变电所只此一路电源进线时，一般只时间大大缩短。但是如果变电所只此一路电源进线时，一般只用于三级负荷。当变电所低压侧有联络线与其他变电所相连时，用于三级负荷。当变电所低压侧有联络线与其他

33、变电所相连时，可用于二级负荷。当变电所采用两路电源进线，供电可靠性得可用于二级负荷。当变电所采用两路电源进线，供电可靠性得到相应提高时，可供电给二级负荷或少量一级负荷。到相应提高时，可供电给二级负荷或少量一级负荷。图5-13 高压侧采用隔离开关-断路器的变电所主接线2.2.有用户总降压变电所的用电区（车间）电气主接线有用户总降压变电所的用电区（车间）电气主接线 变电所高压侧的开关电器、保护装置和测量仪表等，一般都变电所高压侧的开关电器、保护装置和测量仪表等，一般都安装在处于高压配电线路首端的总变配电所的高压配电室内。而安装在处于高压配电线路首端的总变配电所的高压配电室内。而车间变电所车间变电所

34、只设变压器室或变压器台和低压配电室，其只设变压器室或变压器台和低压配电室，其高压侧高压侧多多数不装开关，或数不装开关，或只装简单的隔离开关、熔断器只装简单的隔离开关、熔断器( (室外为跌开式熔室外为跌开式熔断器断器) )和和避雷器等避雷器等。图5-18 电缆进线的非独立式车间变电所高压侧主接线图5-19 架空进线的非独立式车间变电所高压侧主接线2.42.4 电能质量电能质量电能质量：电能质量：指供给用电单位收电端电能品质的优劣指供给用电单位收电端电能品质的优劣程度程度电能质量主要包括电能质量主要包括电压质量电压质量与与频率质量频率质量两部分。两部分。一、电压质量又分为：一、电压质量又分为： 1

35、 1、电压允许偏差电压允许偏差 2 2、电压电压允许允许波动和闪变波动和闪变 3 3、公用电网谐波公用电网谐波 4 4、三相电压不平衡三相电压不平衡二、频率质量二、频率质量 1 1、供电频率允许偏差供电频率允许偏差电能的质量指标主要包括：v电电 压压 v频频 率率v波波 形形名 称 允许限值 说 明 供电电压允许偏差 u 35kV 及以上为正负偏差绝对值之和不超过 10%； u 10kV 及以下三相供电为7%； u 220V 单相供电为+7%，-10% 衡量点为供用电产权分界处或电能计量点 电压允许波动和闪变 1电电压压波波动动： u 10kV 及以下 2.5%; u 35kV110kV 为

36、2%； u 220kV 及以上 1.6% 2闪闪变变 V10： u 对照明要求较高,0.4%(推荐值); u 一般照明负荷,0.6%(推荐值) u 衡量点为电网公共连接点(PCC)，取实测 95%概率值； u 给出闪变电压限值和频度的关系曲线，可以根据电压波动曲线查得允许值， 并给出算例； u 对测量方法和测量仪器作出基本规定 三相供电电压允许不平衡度 u 正常允许 2%，短时不超过 4%； u 每个用户一般不得超过 1.3% u 各级电压要求一样； u 衡量点为 PCC， 取实测 95%概率值或日累计超标不超过 72min，且每 30min 中超标不超过 5min； u 对测量方法和测量仪器

37、作出规定； u 提供不平衡度算法 u电压质量标准：v频率频率：u频率偏差：0.2Hz（3000MW系统）0.5Hz（3000MW系统）u电钟时偏： 30s（3000MW系统）1min（3000MW系统）u额定频率：50Hz（国外：50 或 60Hz）v波形：波形：u质量标准： 正弦波正弦波电压和电流u谐波的危害与抑制1. 电压质量分为电压允许偏差、三相电压允许不平衡电压质量分为电压允许偏差、三相电压允许不平衡度、（）等。度、（）等。A.A.频率允许偏差频率允许偏差 B. B. 供电可靠性供电可靠性 C. C. 公用电网谐公用电网谐波波2.220V2.220V单相供电电压允许偏差为额定电压的（单

38、相供电电压允许偏差为额定电压的（ ）。）。A. A. 7% B. 7% B. 10% 10% C. +7%C. +7%，-10%-10%3. 3. 电压偏差以电压变化期间（）之差相对于电压额定电压偏差以电压变化期间（）之差相对于电压额定值的百分数来表示。值的百分数来表示。 A. A. 电压实际值与电压额定值电压实际值与电压额定值 B. B. 电压最大值与电压最小值电压最大值与电压最小值 C. C. 电压最大值与电压额定值电压最大值与电压额定值4. 电网谐波的产生，主要在于电力系统中存在（）。电网谐波的产生，主要在于电力系统中存在（）。 A.A.电感和电容元件电感和电容元件 B. B. 三相参数

39、不对称三相参数不对称 C. C. 非线性元件非线性元件5. 5. 在某一时间段内，电压缓慢变化而偏离额定值的在某一时间段内，电压缓慢变化而偏离额定值的程度，称为（程度，称为（ ）。）。 A. A. 电压偏差电压偏差 B. B. 电压波动电压波动 C. C. 电压闪变电压闪变6 6在某一时间段内，电压急剧变化而偏离额定值的在某一时间段内，电压急剧变化而偏离额定值的现象，称为（）现象，称为（） . .电压偏差电压偏差 . .电压波动电压波动. .电压闪变电压闪变7. 我国国标对我国国标对10KV10KV及以下系统规定的电压波动允许值是（及以下系统规定的电压波动允许值是（ ）。）。A. 1.6% B

40、. 2% A. 1.6% B. 2% C. 2.5%C. 2.5%8 8产生谐波电流最为突出的设备是（产生谐波电流最为突出的设备是（ ）. .晶闸管变流设备晶闸管变流设备 . .电焊机电焊机 . .荧光灯荧光灯9. 9. 电压波动以电压变化期间（电压波动以电压变化期间（ ）之差相对于电压额定值的）之差相对于电压额定值的百分数来表示。百分数来表示。A.A.电压实际值与电压额定值电压实际值与电压额定值 B. B. 电压最大值与电压最小值电压最大值与电压最小值 C. C. 电压最大值与电压额定值电压最大值与电压额定值10. 当电压上升时，白炽灯的（）将下降当电压上升时，白炽灯的（）将下降 A. 发光

41、效率发光效率 B. 光通量光通量 C. 寿命寿命 11. 停电时间包括事故停电、（）及临时性停停电时间包括事故停电、（）及临时性停电时间。电时间。 A.限电限电 B. 用户非工作时间段停电用户非工作时间段停电 C. 计划检修停电计划检修停电 判断题判断题1. 1. 电网谐波的产生，主要在于电力系统中存在非线性元件。电网谐波的产生，主要在于电力系统中存在非线性元件。（v v）2. 2. 周期性周期性的电压急剧波动引起灯光闪烁、光通量急剧动，而的电压急剧波动引起灯光闪烁、光通量急剧动，而造成人眼视觉不舒适的现象，称为电压波动。（造成人眼视觉不舒适的现象，称为电压波动。（）3. 3. 电压波动是由于

42、负荷急剧变化的连续性负荷所引起的。电压波动是由于负荷急剧变化的连续性负荷所引起的。（x x）4. 4. 在并联运行的同一电力系统中，任一瞬间的频率在全系在并联运行的同一电力系统中，任一瞬间的频率在全系统都是统一的（统都是统一的（v v）多选题多选题1.1.当电压降低过多时，电动机可能（）。当电压降低过多时，电动机可能（）。 A A 停转停转 B B 温度升高温度升高 C C 不能启动不能启动 D D 绝缘击穿绝缘击穿案例分析案例分析1 1、谐波电压加于电容器两端时，由于电容器对谐波、谐波电压加于电容器两端时，由于电容器对谐波的阻抗很小，很容易发生（的阻抗很小，很容易发生（ ）现象。）现象。 A

43、. A. 过电流过电流 B. B. 过电压过电压 C. C. 过饱和过饱和2.5 2.5 电力系统短路概述电力系统短路概述一、短路定义一、短路定义 电力系统电力系统带电部分与大地带电部分与大地（包括设备的外壳、（包括设备的外壳、变压器的铁芯、低压线路的中线等）之间，以及变压器的铁芯、低压线路的中线等）之间，以及不同相的带电部分之间的不正常连接。不同相的带电部分之间的不正常连接。 这种不正常连接可能是金属性短接或经这种不正常连接可能是金属性短接或经小阻小阻抗抗形成回路，也可能是以形成回路，也可能是以电弧电弧的形式形成的。的形式形成的。二、短路类型：二、短路类型：三相短路两相短路单相短路接地两相短

44、路接地三相短路：三相短路：5%5%两相短路：两相短路：4%4%单相接地短路：单相接地短路：83%83%两相接地短路：两相接地短路：8%8% 电气设备载流部分的电气设备载流部分的绝缘损坏绝缘损坏。这种损坏可能。这种损坏可能是由于设备的绝缘材料是由于设备的绝缘材料自然老化自然老化；或由于绝缘强；或由于绝缘强度不够而被正常电压度不够而被正常电压击穿击穿；直接的；直接的机械损伤；设机械损伤；设备本身设计、安装和运行维护不良；备本身设计、安装和运行维护不良；设备设备绝缘绝缘正正常而被各种形式的常而被各种形式的过电压过电压（包括雷电过电压）（包括雷电过电压）击击穿穿；误操作；鸟兽跨越误操作；鸟兽跨越等。等

45、。三、短路三、短路原因原因四、短路危害四、短路危害 短路电流短路电流急剧增急剧增大大，当短路电流通过导体，当短路电流通过导体时，使导体严重时，使导体严重发热发热，甚至由于过热导致，甚至由于过热导致熔化；熔化； 巨大的短路电流巨大的短路电流可能在电气设备中产生很可能在电气设备中产生很大的机械力（或称大的机械力（或称电动力电动力）。此机械力对）。此机械力对电气设备有很大危害。电气设备有很大危害。 短路时常伴有短路时常伴有电弧电弧产生，能量极大、温度极高的产生，能量极大、温度极高的电弧不仅可能烧坏故障元件本身，还可能电弧不仅可能烧坏故障元件本身，还可能烧坏周烧坏周围设备围设备或或危及人身安全危及人身

46、安全。n巨大的短路电流会增大电力系统中各元件的电压巨大的短路电流会增大电力系统中各元件的电压损失，使损失，使系统电压系统电压大幅度大幅度下降下降，引起，引起电动机的转电动机的转速下降，甚至停转速下降，甚至停转，严重时可能造成系统电压崩，严重时可能造成系统电压崩溃直至溃直至系统瓦解系统瓦解，出现大面积，出现大面积停电停电的严重事故。的严重事故。n不平衡磁场产生不平衡磁场产生干扰干扰，使，使通信失真通信失真、控制失灵控制失灵、设备产生设备产生误动作误动作。五、限制短路电流方法五、限制短路电流方法（一）选择合适（一）选择合适接线方式接线方式（二）采用（二）采用分裂绕组变压器分裂绕组变压器和和分段电抗

47、器分段电抗器（三）采用（三）采用线路电抗器线路电抗器（四）采用（四）采用微机保护微机保护及及综合自动化装置综合自动化装置一、概一、概 述述u 接地接地 ： 为了保证电力网或电气设备的正常运行为了保证电力网或电气设备的正常运行和工作人员的人身安全，人为地使和工作人员的人身安全，人为地使电力网电力网或或某个某个设备的某一特定部位通过导体与大地作设备的某一特定部位通过导体与大地作良好的连接。良好的连接。u接地分类：接地分类：u工作接地工作接地：为了保证电气设备在正常或发生故：为了保证电气设备在正常或发生故障情况下障情况下可靠地工作可靠地工作而采取的接地。而采取的接地。工作接地分工作接地分直接接地直接

48、接地和和非直接接地非直接接地（包括不接地或经包括不接地或经消弧线圈接地或经电阻接地）消弧线圈接地或经电阻接地）。工作接地的电阻一般不。工作接地的电阻一般不超过超过4 4欧姆。欧姆。u保护接地保护接地：将一切正常工作时不带电而在绝缘：将一切正常工作时不带电而在绝缘损坏时可能带电的损坏时可能带电的金属部分接地金属部分接地，以保证工作，以保证工作人员人员接触时的接触时的安全安全。根据电力系统中发生单相接地故障时，其接地故障电流的根据电力系统中发生单相接地故障时，其接地故障电流的大小来划分，我国电力系统的中性点接地有两大类：大小来划分，我国电力系统的中性点接地有两大类：、小电流接地系统；、大电流接地系

49、统 。具体来说有具体来说有4种，即：种，即：小电流接地系统包括中性点不接地（中性点绝缘）、中性点经消弧线圈接地或经大电阻、中电阻接地；大电流接地系统包括中性点直接接地、中性点经小电阻接地。二、中性点直接接地的电力系统二、中性点直接接地的电力系统 u 特点特点： u供电供电可靠性可靠性不如电力系统中不如电力系统中性点不接地和经消弧线圈接性点不接地和经消弧线圈接地方式。地方式。u为提高供电可靠性，在线路为提高供电可靠性，在线路上广泛安装三相或单相上广泛安装三相或单相自动自动重合闸装置重合闸装置。u电气设备的绝缘水平只需按电气设备的绝缘水平只需按电力网的相电压考虑，可以电力网的相电压考虑，可以降低工

50、程造价降低工程造价。u我国我国380/220V380/220V系统中一般都系统中一般都采用中性点直接接地方式，采用中性点直接接地方式，主要是从人身安全考虑问题。主要是从人身安全考虑问题。负荷ABCk(1)Ik(1)Ik(1)u中性点直接接地方式适用范围中性点直接接地方式适用范围：u我国我国110kV110kV（国外（国外220kV220kV）及以上电压等级的）及以上电压等级的电力系统电力系统 。u380/220V380/220V低压系统。低压系统。负荷ABCCCCICa. 电路图UAUBUC0IAIBIC00UAUBUCIB0IC0IA0b. 矢量图三、中性点不接地的电力系统三、中性点不接地的

51、电力系统u 适用范围3kV60kV3kV60kV的电力系统的电力系统u 正常运行时结论结论： 三相电压对称，三相导线对地电容电三相电压对称，三相导线对地电容电流也是对称的，三相电容电流相量之和流也是对称的，三相电容电流相量之和为零，这说明没有电容电流经过大地流为零，这说明没有电容电流经过大地流动。动。CAACCBAABBAAAUUUUUUUUUUU)()(0)(0UBUAUC60-UA UCUB -UA ICBICC-ICAICAICAICBICBICCICCIPE负荷ABCCCCUAUBUCu 单相金属性接地故障时(A相)中性点不接地系统单相接地故障的中性点不接地系统单相接地故障的结论结论

52、：u三相之间的线电压仍然对称，用户的三相三相之间的线电压仍然对称，用户的三相用电设备仍能照常运行，但允许继续运行用电设备仍能照常运行，但允许继续运行的时间不能超过的时间不能超过2h2h。u 故障相故障相对地电压降为零；对地电压降为零；非故障相非故障相对地对地电压升高为线电压电压升高为线电压，且相位相差，且相位相差60600 0。因此，。因此，线路及各种电气设备的绝缘要按线电压设计，线路及各种电气设备的绝缘要按线电压设计，绝缘投资所占比重加大，显而易见，电压等绝缘投资所占比重加大，显而易见，电压等级越高级越高绝缘投资绝缘投资越越大大。CAACCBAABBAAAUUUUUUUUUUU)()(0)(

53、0UBUAUC60-UA UCUB -UA ICBICC-ICA603jBCBCBeUCjXUIBCCCCUCjXUI3303)(jBCCCBPEeUCIIIu 接地故障电容电流IPECUICO 容电流：正常运行时每相对地电COPEICUI33 接地故障电流绝对值：中性点不接地系统单相接地故障的中性点不接地系统单相接地故障的讨论讨论 ：u如果接地电流在如果接地电流在5A5A以下以下，当电流经过零值时，电，当电流经过零值时，电弧就会自然熄灭。弧就会自然熄灭。u如果接地电流如果接地电流大于大于5A10A5A10A，而小于，而小于30A30A，则有，则有可能形成间歇性电弧；间歇性电弧容易引起弧光可能

54、形成间歇性电弧；间歇性电弧容易引起弧光接地过电压，其幅值可达（接地过电压，其幅值可达（2.532.53）U U ，将危害，将危害整个电网的绝缘安全。整个电网的绝缘安全。u接地电流接地电流大于大于30A30A时，将形成稳定电弧，成为时，将形成稳定电弧，成为持续性电弧接地，这将烧毁电气设备和可能引持续性电弧接地，这将烧毁电气设备和可能引起多相相间短路。起多相相间短路。0UAUBUC-UCUAUBILICICAICB负荷ABCCCCILICICCICBICAICCICBICAIPEL四、中性点经消弧线圈接地的电力系统四、中性点经消弧线圈接地的电力系统u消弧线圈: 安装在变压器或发电机中性点与大地之间

55、的具有气隙铁芯的电抗器。u单相(C相)金属性接地故障:u 消弧线圈的作用消弧线圈的作用 当发生单相接地故障时，接地故障相与消弧当发生单相接地故障时，接地故障相与消弧线线圈构成圈构成了另一个回路，接地故障相接地电流中增了另一个回路，接地故障相接地电流中增加了一个感性电流，它和装设消弧线圈前的容性电加了一个感性电流，它和装设消弧线圈前的容性电流的方向刚好相反，相互补偿，流的方向刚好相反，相互补偿，减少了接地故障点减少了接地故障点的故障电流，使电弧易于自行熄灭的故障电流，使电弧易于自行熄灭，从而避免了由，从而避免了由此引起的各种危害，提高了供电可靠性。此引起的各种危害，提高了供电可靠性。 C相发生接地时，中性点电压变为-UC ，在消 弧线圈作用下，产生电感电流（滞后90），其数值为: ILUC / XLU / XLu 消弧线圈的补偿方式u欠补偿方式：按ILIC选择消弧线圈的电感，此时接地故障点有剩余的电感电流流过。五、中性点经五、中性点经（小）（小）电阻接地的电力系统电阻接地的电力