电力工程课件：电压等级和额定电压

1、电压等级和额定电压电压等级电压等级序列电网的额定电压用电设备的额定电压发电机的额定电压变压器的额定电压平均额定电压电压等级是国家规定的标准电压额定电压是指 线电压我国高压电网的额定电压等级有3kV、6kV、10 kV、35 kV、63 kV、110 kV、220 kV、330 kV、500 kV等。用电设备的额定电压：与同级电网的额定电压相同。发电机的额定电压：比同级电网的额定电压高出5%，用于补偿线路上的电压损失。变压器的额定电压变压器的一次绕组：相当于是用电设备，其额定电压应与电网的额定电压相同。注意：当变压器一次绕组直接与发电机相连时，其额定电压应与发电机的额定电压相同。变压器的二次绕组

2、：对于用电设备而言，相当于电源。当变压器二次侧供电线路较长时：应比同级电网额定电压高10% 当变压器二次侧供电线路较短时：应比同级电网额定电压高5%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，用于35kV及以上线路。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用于10kV及以下，短路阻抗7.5%的变压器。网络额定电压发电机额定电压变压器额定电压一次绕组二次绕组33.153 及 3.153.15 及 3.366.36 及 6.36.3 及 6.61010.510 及 10.510.5 及 11353538.5110110121

3、220220242330330363500500550平均额定电压变压器二次绕组比额定电压高10%，一次绕组为额定电压。短路计算的时候怎么办？平均额定电压=1.05额定电压 （适当取整）T1GT2110kV10kV6kVM发电机G的额定电压：UNG=1.0510=10.5（kV） 变压器T1的额定电压： U1N=10.5（kV） U2N=1.1110=121（kV）变压器T1的变比为：10.5/121kV变压器T2的额定电压：U1N=110（kV） U2N=1.056=6.3（kV）变压器T2的变比为：110/6.3kV例1-1 已知下图所示系统中电网的额定电压，试确定发电机和变压器的额定电压

4、。变压器T1的一次绕组与发电机直接相连，其一次侧的额定电压应与发电机的额定电压相同变压器T1的二次侧额定电压应比线路额定电压高10%变压器T2的二次侧供电距离较短，可不考虑线路上的电压损失电压等级的选择220 kV及以上：用于大型电力系统的主干线。110kV：用于中小型电力系统的主干线。35kV：用于大型工业企业内部电力网；配电网10kV：常用的高压配电电压，当6kV高压用电设备较多时，也可考虑用6kV配电。3kV：仅限于工业企业内部采用。380/220V：低压供配电电压。电能质量电能质量电能质量是指通过公用电网供给用户端的交流电能的品质。 1. 电能质量的概念频率偏差电压偏差谐波电压波动与闪

5、变三相不平衡暂时过电压和瞬态过电压频率偏差额定频率：50Hz允许偏差：正常允许偏差为0.2 Hz；当容量较小时可放宽到0.5 Hz 电压偏差的危害白炽灯：电压低时，寿命延长，但发光效率降低，照度下降；电压高时，发光效率增加，但使用寿命大大缩短。 ，电压低时，转矩将急剧减小，电流由于电动机：增大，使电动机绕组绝缘过热受损，缩短使用寿命。电压偏差是指用电设备的实际电压与额定电压之差，用占额定电压的百分数来表示 电压偏差用户处容许电压变化范围35kV及以上电压供电的用户：5%10kV及以下的高压供电用户和低压电力用户（380V）： 7%低压照明用户（220V）： -10%+7%谐波 谐波是指对周期性

6、非正弦交流量进行傅里叶级数分解后所得到的频率为基波频率整数倍的各次分量，通常称为高次谐波。谐波产生的原因：是由于电力系统中存在各种非线性元件 。 波形畸变程度的几个特征量第h次谐波电压含有率： 第h次谐波电流含有率：谐波电压总含量 ： 谐波电流总含量 ： 电压总谐波畸变率 ： 电流总谐波畸变率 ： 使变压器和电动机的铁芯损耗增加，引起局部过热，同时振动和噪声增大，缩短使用寿命；使线路的功率损耗和电能损耗增加，并有可能使电力线路出现电压谐振，产生过电压，击穿电气设备的绝缘；使电容器产生过负荷而影响其使用寿命；使继电保护及自动装置产生误动作；使变压器使计算电费用的感应式电能表的计量不准；对附近的通

7、信线路产生信号干扰，使数据传输失真等。谐波的危害电压波动与闪变 电压波动是指电网电压短时、快速的变动，用电压最大值与最小值之差对电网额定电压的百分比表示，即 电压波动产生的原因：是由负荷急剧变动引起的。 闪变是指人眼对因电压波动引起灯闪的一种主观感觉，引起灯闪的电压称为闪变电压。使电动机无法正常起动，引起同步电动机转子振动；使某些电子设备无法正常工作；使照明灯发生明显的闪烁现象等。电压波动的危害三相不平衡 指三相系统中三相电压（或电流）的不平衡程度，用电压（或电流）负序分量有效值与正序分量有效值的百分比来表示，即使电动机产生一个反向转矩，降低输出转矩，同时的总电流增大，绕组温升增高，加速绝缘老

8、化，缩短使用寿命。使变压器的容量得不到充分利用。使整流设备产生更多的高次谐波，进一步影响电能质量。使作用于负序电流的继电保护装置产生误动和拒动 。产生三相电压不平衡的原因：三相负荷不对称 。三相电压不平衡的危害暂时过电压和瞬态过电压暂时过电压：包括工频过电压和谐振过电压，其特征为在其持续时间范围内无衰减或弱衰减；瞬态过电压：包括操作过电压和雷击过电压，其特征为振荡或非振荡衰减，且衰减很快，持续时间只有几毫秒或几十微秒。 过电压的危害：使电力设备故障、影响电力安全运行 。 过电压是指峰值电压超过系统正常运行的最高峰值电压时的工况。 2电能质量控制技术电能质量的传统控制技术：控制频率偏差、电压偏差

9、、三相电压不平衡以及保证供电的可靠性。 频率偏差：依靠电力系统的一、二次调频。电压偏差：配置充足的无功功率电源；改变发电机端电压、变压器变比、线路参数等。三相电压不平衡：合理分配不对称负荷；将不对称负荷分散接于不同的供电点；采用高一级电压供电；加装三相平衡装置等。供电可靠性：加强对设备质量缺陷的检测；强化安全生产教育；提前做好电气设备的检修维护工作；加强二次设备的管理、维护；提高系统的运行管理水平等。 实施电网调度自动化、无功优化、负荷控制及许多新型调频、调压装置的开发和应用，减少频率和电压的偏差。加强城乡电网的建设和改造，提高电压质量。利用无源滤波器、静止无功补偿装置等，抑制谐波干扰、降低电

10、压波动和闪变等。利用柔性交流输电技术，提高系统输电容量和提高暂态稳定性，对线路电压、阻抗、相位进行控制，实现控制潮流、阻尼振荡、提高系统稳定性。利用柔性配电技术，实现补偿谐波、抑制电压下跌等。电能质量的现代控制技术 柔性交流输电技术：又称为基于电力电子技术的灵活交流输电系统，通过控制电力系统的基本参数来灵活控制系统潮流，使电力传输容量更接近线路的热稳定极限。FACTS设备综合补偿装置：统一潮流控制器（UPFC）串联补偿装置晶闸管控制串联电容器（TCSC）静止同步串联补偿器（SSSC）晶闸管控制串联电抗器（TCSR）并联补偿装置静止无功补偿器（SVC）静止同步补偿器（STATCOM）晶闸管控制制

11、动电阻器（TCBR）柔性配电技术：将柔性交流输电系统中的现代电力电子技术及相关的检测和控制设备延伸应用于配电领域。DFACTS装置有源电力滤波器（APF）动态电压恢复器（DVR）固态断路器（SSCB） 我国电力系统中性点有三种运行方式：二、中性点不接地的电力系统正常运行时，系统的三相电压对称，三相导线对地电容电流也对称。当系统发生A相接地故障时 ，A相对地电压降为零，相当于在中性点叠加上一个电压 。其电路图和相量图如所示。 中性点不接地中性点经消弧线圈接地中性点直接（或经低电阻）接地电力系统中性点运行方式 小电流接地系统大电流接地系统一、概述中性点对地电压 图1-8 中性点不接地系统正常运行时

12、的电路图和相量图a）电路图 b）相量图 在数值上图1-8 中性点不接地系统发生A相接地故障时的电路图和相量图a）电路图 b）相量图流过故障点的接地电流（电容电流）为： 数值上：单相接地电流（电容电流）的经验公式：式中，、 分别为架空线路和电缆线路的总长度（km）。 特点中性点不接地系统发生单相接地故障时，线电压不变，而非故障相对地电压升高到原来相电压的 倍 。单相接地电流等于正常时单相对地电容电流的3倍。绝缘投资大。单相故障时，非故障相对地电压升为相电压的 倍，为确保设备的绝缘安全，系统相对地绝缘按线电压设计，中性点绝缘按相电压设计。 单相接地电流小于30A的310kV电力网；单相接地电流小于

13、10A的35kV电力网。 运行可靠性高。发生单相故障时，电力网的线电压仍然对称，用户的三相用电设备仍能照常运行一段时间。但运行时间不能太长，以免另一相又发生接地故障时形成两相接地短路 。优点缺点适用范围三、中性点经消弧线圈接地的电力系统中性点经消弧线圈接地系统发生单相接地故障时的电路图和相量图a）电路图 b）相量图消弧线圈中性点对地电压 特点：运行可靠性高，但绝缘投资大。 补偿度与脱谐度消弧线圈的补偿容量： 适用范围： 单相接地电流大于30A的310kV电力网；单相接地电流大于10A的35kV电力网。补偿度（调谐度）： 脱谐度： 在电力系统中一般采用过补偿运行方式消弧线圈的补偿方式全补偿:欠补偿:过补偿:特点：中性点始终保持零电位。 优点 节约绝缘投资。发生单相短路时，非故障相对地电压不变，电气设备绝缘水平可按相电压考虑。因此，我国110kV及以上的电力系统基本上都采用中性点直接