浅析电力系统的一些常识

24/24HYPERLINK"/"电力系统的一些常识什么是有功？什么是无功？有功功率是保持用电设备正常运行所需的电功率，也确实是将电能转换为其他形式能量(机械能、光能、热能)的电功率。比如：5.5千瓦的电动机确实是把5.5千瓦的电能转换为机械能，带动水泵抽水或脱粒机脱粒；各种照明设备将电能转换为光能，供人们生活和工作照明。有功功率的符号用P表示，单位有瓦(W)、千瓦(kW)、兆瓦(MW)。无功功率比较抽象，它是用于电路内电场与磁场的交换，并用来在电气设备中建立和维持磁场的电功率。它不对外作功，而是转变为其他形式的能量。凡是有电磁线圈的电气设备，要建立磁场，就要消耗无功功率。比如40瓦的日光灯，除需40多瓦有功功率(镇流器也需消耗一部分有功功率)来发光外，还需80乏左右的无功功率供镇流器的线圈建立交变磁场用。由于它不对外做功，才被称之为“无功”。无功功率的符号用Q表示，单位为乏(Var)或千乏(kVar)。配电网中的电感性电气设备如变压器、电动机、电焊机、空调器、洗衣机、电冰箱、钠灯、日光灯等投入运行后，不仅要从电力网中汲取有功功率用于做功，而且还要汲取无功功率建立磁场，如此就导致电力客户的自然功率因数一般都比较低。我国对电力客户的用电，规定了必须达到的功率因数标准。关于“火线、零线、地线”的具体解释零线是变压器中性点引出的线路，与相线构成回路对用电设备进行供电，通常情况下，零线在变压器中性点处与地线重复接地，起到双重爱护作用电压是两点间电位差。有了电压，电子就会在电线中流淌形成电流。这就像水从高处向低处流淌的道理是一样的。水在流淌的过程中会做功，电在流淌过程中也会做功。电流通过线径细、电阻大的导线时，会发生类似塞车的情况，导致发热。电灯的钨丝能承受高温，钨丝在高热情况下就发光了。交流电源线分为零线和火线。零线总是与大地的电位相等（但并不是讲大地的电位就一定低），火线与零线保持呈正弦振荡式的压差。因为人在自然状态下与大地是零电位差的，因此一般情况下，人接触零线是可不能被电击的。用电器把外壳与零线连接（接零）就能够爱护人不触电，确实是那个缘故。因此，火线与零线接反，会埋下用电安全隐患，一般要严格区分零线是指在极限与配合图解中，表示差不多尺寸的一条直线，以其为基准确定偏差和公差。通常零线沿水平方向绘制，正偏差位于其上，负偏差位于其下。触电要组成回路才会触电，同时碰上火线和零线火线和地面才会触电照明电路里的两根电线，一根叫火线，另一根则叫零线。火线和零线的区不在于它们对地的电压不同：火线的对地电压等于220V；零线的对地的电压等于零（它本身跟大地相连接在一起的）。因此当人的一部分碰上了火线，另一部分站在地上，人的这两个部分这间的电压等于220V，就有触电的危险了。反之人即使用手去抓零线，假如人是站在地上的话，由于零线的对地的电压等于零，因此人的躯体各部分之间的电压等于零，人就没有触电的危险。假如火线和零线一旦碰起来，由于两者之间的电压等于220伏，而两接触点间的电阻几乎等于零，这时的电流特不大，在火线和零线的接触点处将产生巨大的热量，从而发出电火花，火花处的温度高到足以把金属导线烧得熔化。另一种解释：火线又称相线，它与零线共同组成供电回路。在低压电网中用三相四线制输送电力，其中有三根相线一根零线。为了保证用电安全，在用户使用区改为用三相五线制供电，这第五根线确实是地线，它的一端是在用户区附近用金属导体深埋于地下，另一端与各用户的地线接点相连，起接地爱护的作用。火线是带电的,地线和零线是不带的,家用两插孔的插座里有一根火线,一根零线,用电笔能测出带电来的是火线,不带电的是零线,三插孔的插座里才有地线,地线要连接在用电器的外壳上,以防止电器漏电使人触电伤亡。另外，家用插座里各孔的接线位置是有规定的，假如拆开插座能够看到，标有L标记的点是接火线的，N标记的是接零线的，地线有个专门的接地符号。不明白的人千万还要乱接（特不是地线的位置），否则可能造成严峻后果。“单母线”、“单母线分段”、“单母线分段带旁路”的优缺点。①单母线特点:每一回路均通过一台断路器QF和隔离开关QS接于一组母线上.母线侧隔离开关线路侧隔离开关优点:接线简单清晰,设备少,操作方便,投资少,便于扩建.缺点:可靠性和灵活性较差.在母线和母线隔离开关检修或故障时,各支路都必须停止工作;引出线的断路器检修时,该支路要停止供电.停电:先断路器后隔离开关(先负荷侧再母线侧)送电不能满足不同意停电的供电要求,一般用于6～220kV系统中,出线回路较少,对供电可靠性要求不高的中,小型发电厂与变电站中.②单母线分段接线分段断路器闭合运行一个电源故障时,仍能够使两段母线都有电,可靠性比较好,但线路故障时短路电流较大.分段断路器断开运行在0QF处装设备自投装置,重要用户能够从两段母线引接采纳双回路供电,还能够限制短路电流.优点:提高了供电可靠性缺点:停电范围较大(1)6～10k:出线回路数为6回及以上;(2)35～63kV:出线回路数为4～8回;(3)110～220kV:出线回路数为3～4回.③单母线分段带旁路母线接线(1)分段断路器兼作旁路断路器(2)旁路断路器兼作分段断路器出线断路器故障或检修时能够用旁路断路器代路送电,使线路不停电.要紧用于电压为6～10kV出线较多而且对重要负荷供电的装置中;35kV及以上有重要联络线路或较多重要用户时也采纳.浮充和均充1．浮充工作原理：当电池处于充满状态时，充电器可不能停止充电，仍会提供恒定的浮充电压与专门小浮充电流供给电池，因为，一旦充电器停止充电，电池会自然地释放电能，因此利用浮充的方式，平衡这种自然放电，小型UPS通常采纳浮充模式。2．均充工作原理：以定电流和定时刻的方式对电池充电，充电较快。在专业维护人员对电池保养时经常用的充电模式，这种模式还有利于激活电池的化学特性。注：智能型充电器具有依照电池工作状态自动转换浮充和均充的功能，可充分发挥浮充和均充各自的优势，实现快速充电和延长电池寿命。冲击合闸：一般线路3次主变5次母线1次新安装的变压器在空载（二次侧不带负载）状态下，合闸投入线路，然后再分闸切除，再合闸，再分闸，一般要重复三到五次，这就叫冲击合闸。在高压开关柜上直接操作。因为变压器在空载状态下投切时最大能产生两倍左右的过电压，那个过电压极易使变压器损坏，冲击合闸确实是为了考核变压器能否经受那个过电压，检查变压器绝缘是否有薄弱点，以保证变压器今后运行更安全。重复多次，是为了保证一定能产生两倍左右的过电压。浮充floatingcharge浮充特性：蓄电池组是电力直流系统的备用电源。在正常的运行状态下，与直流母线相连的充电装置，除对常规负载供电外，还向蓄电池组提供浮充电流。这种运行方式称为全浮充工作方式，简称浮充运行.浮充是蓄电池组的一种供（放）电工作方式，系将蓄电池组与电源线路并联连接到负载电路上，它的电压大体上是恒定的，仅略高于蓄电池组的断路电压，由电源线路所供的少量电流来补偿蓄电池组局部作用的损耗，以使其能经常保持在充电满足状态而不致过充电。因此，蓄电池组可随电源线路电压上下波动而进行充放电。当负载较轻而电源线路电压较高时，蓄电池组即进行充电，当负载较重或电源发生意外中断时，蓄电池组则进行放电，分担部分或全部负载。如此，蓄电池组便起到稳压作用，并处于备用状态。浮充供电工作方式可分为半浮充和全浮充两种。当部分时刻（负载较轻时）进行浮充供电，而另部分时刻（负载较重时）由蓄电池组单独供电的工作方式，称为半浮充工作方式，或称定期浮充工作方式。倘全部时刻均由电源线路与蓄电池组并联浮充供电，则称为全浮充工作方式，或称连续浮充工作方式。以浮充工作方式使用的蓄电池组，其寿命一般较全充放工作方式者要长，而且可改用较小些容量的蓄电池组来代替。这种浮充供电工作方式多用于发电厂的断电备用电源和电话局的电话正常供电电源。推力轴承和导轴承水轮机轴承分为：推力轴承和导轴承。导轴承是固定水轮机轴水平方向，防止其在水平方向摆动，受力方向在水平方向;推力轴承是承受水轮机转子重量的，受力方向在垂直方向。推力瓦是固定在机架上的，镜板是固定在推力头上的，瓦泡在透平油中，瓦上会有一层油膜，镜板压在推力瓦上（中间有层专门薄的油膜，润滑的）。转子转动时，镜板随转子一起转动，和推力瓦上的薄油膜摩擦。以此实现转动部件和固定部件之间的衔接。依照推力轴承的位置，若推力轴承在上机架，则为悬式机组；若推力轴承在下机架，则为伞式机组。负序正序零序电流正序、负序、零序的出现是为了分析在系统电压、电流出现不对称现象时，把三相的不对称重量分解成对称重量（正、负序）及同向的零序重量。只要是三相系统，就能分解出上述三个重量（有点象力的合成与分解，但专门多情况下某个重量的数值为零）。关于理想的电力系统，由于三相对称，因此负序和零序重量的数值都为零（这确实是我们常讲正常状态下只有正序重量的缘故）。当系统出现故障时，三相变得不对称了，这时就能分解出有幅值的负序和零序重量度了（有时只有其中的一种），因此通过检测这两个不应正常出现的分量，就能够知到系统出了毛病（特不是单相接地时的零序重量）。下面再介绍用作图法简单得出各重量幅值与相角的方法，先决条件是已知三相的电压或电流（矢量值），因此实际工程上是直接测各重量的。由于上不了图，请大伙儿按文字讲明在纸上画图。从已知条件画出系统三相电流（用电流为例，电压亦是一样）的向量图（为看专门清晰，不要画成太极端）。1）求零序重量：把三个向量相加求和。即A相不动，B相的原点平移到A相的顶端（箭头处），注意B相只是平移，不能转动。同方法把C相的平移到B相的顶端。现在作A相原点到C相顶端的向量（些时是箭头对箭头），那个向量确实是三相向量之和。最后取此向量幅值的三分一，这就是零序重量的幅值，方向与此向量是一样的。2）求正序重量：对原来三相向量图先作下面的处理：A相的不动，B相逆时针转120度，C相顺时针转120度，因此得到新的向量图。按上述方法把此向量图三相相加及取三分一，这就得到正序的A相，用A相向量的幅值按相差120度的方法分不画出B、C两相。这就得出了正序重量。3）求负序重量：注意原向量图的处理方法与求正序时不一样。A相的不动，B相顺时针转120度，C相逆时针转120度，因此得到新的向量图。下面的方法就与正序时一样了。通过上述方法大伙儿能够分析出各种系统故障的大概情况，如为何出现单相接地时零序爱护会动作，而两相短路时差不多没有零序电流。在那个地点再讲讲各重量与谐波的关系。由于谐波与基波的频率有专门的关系，故在与基波合成时会分不表现出正序、负序和零序特性。但我们不能把谐波与这些重量等同起来。由上所述，之因此要把基波分解成三个重量，是为了方便对系统的分析和状态的判不，如出现零序专门多情况确实是发生单相接地，这些分析差不多上基于基波的，而正是谐波叠加在基波上而对测量产生了误差，因此谐波是个外来的干扰量，其数值并不是我们分析时想要的，就如三次谐波对零序重量的干扰。

“速断爱护”、“过流爱护”过流确实是过电流，如额定容量为1万千伏安，电压10000伏电流是1000安培，异常状态能够带到1200安培，但有一定的时刻操纵。如达1200安培，通过一定时刻后，断路器跳闸，这种有时限的叫过流。过流爱护分定时限过流爱护和反时限过流爱护。但事故短路电流达到设定值如2500安培，瞬间，断路器跳闸，叫速断。有关零序电流在三相四线电路中，三相电流的相量和等于零，即Ia+Ib+IC=0。假如在三相四线中接入一个电流互感器，这时感应电流为零。当电路中发生触电或漏电故障时，回路中有漏电电流流过，这时穿过互感器的三相电流相量和不等零，其相量和为：Ia+Ib+Ic=I(漏电电流）。如此互感器二次线圈中就有一个感应电压，此电压加于检测部分的电子放大电路，与爱护区装置预定动作电流值相比较，如大于动作电流，即使灵敏继电器动作，作用于执行元件掉闸。那个地点所接的互感器称为零序电流互感器，三相电流的相量和不等于零，所产生的电流即为零序电流。产生零序电流的两个条件：1、不管是纵向故障、依旧横向故障、依旧正常时和异常时的不对称，只要有零序电压的产生；2、零序电流有通路。以上两个条件缺一不可。因为缺少第一个，就无源泉；缺少第二个，确实是我们通常讨论的“有电压是否一定有电流的问题。零序公式:3U0=UA+UB+UC,3I0=IA+IB+IC正序、负序、零序的出现是为了分析在系统电压、电流出现不对称现象时，把三相的不对称重量分解成对称重量（正、负序）及同向的零序重量。只要是三相系统，就能分解出上述三个重量（有点象力的合成与分解，但专门多情况下某个重量的数值为零）。关于理想的电力系统，由于三相对称，因此负序和零序重量的数值都为零（这确实是我们常讲正常状态下只有正序重量的缘故）。当系统出现故障时，三相变得不对称了，这时就能分解出有幅值的负序和零序重量度了（有时只有其中的一种），因此通过检测这两个不应正常出现的重量，就能够明白系统出了毛病（特不是单相接地时的零序重量）。下面再介绍用作图法简单得出各重量幅值与相角的方法，先决条件是已知三相的电压或电流（矢量值），因此实际工程上是直接测各重量的。由于上不了图，请大伙儿按文字讲明在纸上画图。零序电流爱护：利用接地时产生的零序电流使爱护动作的装置，叫零序电流爱护。在电缆线路上都采纳专门的零序电流互感器来实现接地爱护。零序电流爱护：中性点直接接地系统发生接地短路，将产生专门大的零序电流，利用零序电流重量构成爱护，能够作为一种要紧的接地短路爱护。零序过流爱护不反应三相和两相短路，在正常运行和系统发生振荡时也没有零序重量产生，因此它有较好的灵敏度。但零序过流爱护受电力系统运行方式变换阻碍较大，灵敏度因此降低，特不是短距离线路上以及复杂的环网中，由于速动段的爱护范围太小，甚至没有爱护范围，致使零序电流爱护各段的性能严峻恶化，使爱护动作时刻专门长，灵敏度专门低。三相四线我国目前大多采纳三相四线制低压供电系统，即380V/220V中性点直接接地低压供电系统，该供电系统具有三条相线（火线）A、B、C，一条零线。这条零线之因此称之为零线，确实是因为它是由变压器二次侧中性点引出的，而二次侧中性点又直接接地与大地零电位连接，因此称之为零线。在三相四线制低压供电系统中它既是工作地线，又是爱护零线，现在称为PEN线，其中PE是爱护零线，N是工作零线，合起来确实是PEN线，PEN线表示工作零线兼做爱护零线，俗称“零地合一”。励磁变压器强行励磁的定义及作用励磁变压器励磁变压器是一种专门为发电机励磁系统提供三相交流励磁电源的装置，励磁系统通过可控硅将三相电源转化为发电机转子直流电源，形成发电机励磁磁场，通过励磁系统调节可控硅触发角，达到调节电机端电压和无功的目的。通常接于发电机出口端，因发电机出口电压较高，而励磁系统额定电压较低，故需一个降压变压器。发电机用励磁变压器的安全、稳定运行，是自并励机组安全、稳定运行的前提，是发电机组稳定发电、满负荷发电的先决条件，是励磁系统可靠运行的关键。当系统电压大大降低，发电机的励磁电源会自动迅速增加励磁电流，这种作用叫做强行励磁，强行励磁要紧有以下几个方面的作用：1.增加电力系统的稳定性2.在短路切除后，能使电压迅速恢复3.提高带时限的过流爱护动作的可靠性4.改善系统故障时电动机的自起动条件强励倍数，即强行励磁电压与励磁机额定电压Ue之比.强励确实是强行励磁，当系统发生短路故障时发电机机端电压下降较为严峻，强励动作，把机端电压顶起来。功率因数阻碍功率因数的要紧因素(1)大量的电感性设备，如异步电动机、感应电炉、交流电焊机等设备是无功功率的要紧消耗者。据有关的统计，在工矿企业所消耗的全部无功功率中，异步电动机的无功消耗占了60％～70％；而在异步电动机空载时所消耗的无功又占到电动机总无功消耗的60％～70％。因此要改善异步电动机的功率因数就要防止电动机的空载运行并尽可能提高负载率。(2)变压器消耗的无功功率一般约为其额定容量的10％～15％，它的空载无功功率约为满载时的1/3。因而，为了改善电力系统和企业的功率因数，变压器不应空载运行或长期处于低负载运行状态。(3)供电电压超出规定范围也会对功率因数造成专门大的阻碍。当供电电压高于额定值的10％时，由于磁路饱和的阻碍，无功功率将增长得专门快，据有关资料统计，当供电电压为额定值的110％时，一般无功将增加35％左右。当供电电压低于额定值时，无功功率也相应减少而使它们的功率因数有所提高。但供电电压降低会阻碍电气设备的正常工作。因此，应当采取措施使电力系统的供电电压尽可能保持稳定。无功补偿的一般方法无功补偿通常采纳的方法要紧有3种：低压个不补偿、低压集中补偿、高压集中补偿。下面简单介绍这3种补偿方式的适用范围及使用该种补偿方式的优缺点。低压个不补偿低压个不补偿确实是依照个不用电设备对无功的需要量将单台或多台低压电容器组分散地与用电设备并接，它与用电设备共用一套断路器(即开关)。通过操纵、爱护装置与电机同时投切。随机补偿适用于补偿个不大容量且连续运行(如大中型异步电动机)的无功消耗，以补励磁无功为主。低压个不补偿的优点是：用电设备运行时，无功补偿投入，用电设备停运时，补偿设备也退出，因此可不能造成无功倒送。具有投资少、占位小、安装容易、配置方便灵活、维护简单、事故率低等优点。低压集中补偿低压集中补偿是指将低压电容器通过低压开关接在配电变压器低压母线侧，以无功补偿投切装置作为操纵爱护装置，依照低压母线上的无功负荷而直接操纵电容器的投切。电容器的投切是整组进行，做不到平滑的调节。低压补偿的优点：接线简单、运行维护工作量小，使无功就地平衡，从而提高配变利用率，降低网损，具有较高的经济性，是目前无功补偿中常用的手段之一。高压集中补偿高压集中补偿是指将并联电容器组直接装在变电所的6～10kV高压母线上的补偿方式。适用于用户远离变电所或在供电线路的末端，用户本身又有一定的高压负荷时，能够减少对电力系统无功的消耗并能够起到一定的补偿作用；补偿装置依照负荷的大小自动投切，从而合理地提高了用户的功率因数，幸免功率因数降低导致电费的增加。同时便于运行维护，补偿效益高。采取适当措施，设法提高系统自然功率因数。提高自然功率因数是不需要任何补偿设备投资，仅采取各种治理上或技术上的手段来减少各种用电设备所消耗的无功功率，这是一种最经济的提高功率因数的方法：(1)合理使用电动机；(2)提高异步电动机的检修质量；(3)采纳同步电动机：同步电动机消耗的有功功率取决于电动机上所带机械负荷的大小，而无功功率取决于转子中的励磁电流大小，在欠励状态时，定子绕组向电网"吸取"无功，在过励状态时，定子绕组向电网"送出"无功。因此，关于恒速长期运行的大型机构设备能够采纳同步电动机作为动力。异步电动机同步运行确实是将异步电动机三相转子绕组适当连接并通入直流励磁电流，使其呈同步电动机运行，这确实是"异步电动机同步化"。(4)合理选择配变容量，改善配变的运行方式：对负载率比较低的配变，一般采取"撤、换、并、停"等方法，使其负载率提高到最佳值，从而改善电网的自然功率因数。无功电源电力系统的无功电源除了同步电机外，还有静电电容器、静止无功补偿器以及静止无功发生器，这4种装置又称为无功补偿装置。除电容器外，其余几种既能汲取容性无功又能汲取感性无功。同步电机：同步电机中有发电机、电动机及调相机3种。①同步发电机：同步发电机是唯一的有功电源，同时又是最差不多的无功电源，当其在额定状态下运行时，能够发出无功功率：Q=S×sinφ=P×tgφ其中:Q、S、P、φ是相对应的无功功率、视在功率、有功功率和功率因数角。发电机正常运行时,以滞后功率因数运行为主,向系统提供无功，但必要时,也能够减小励磁电流,使功率因数超前,即所谓的"进相运行"，以汲取系统多余的无功。②同步调相机：同步调相机是空载运行的同步电机，它能在欠励或过励的情况下向系统汲取或供出无功，装有自励装置的同步电机能依照电压平滑地调节输入或输出的无功功率，这是其优点。但它的有功损耗大、运行维护复杂、响应速度慢，近来已逐渐退出电网运行。③并联电容器：并联电容器补偿是目前使用最广泛的一种无功电源，由于通过电容器的交变电流在相位上正好超前于电容器极板上的电压，相反于电感中的滞后，由此可视为向电网"发?quot;无功功率：Q=U2/Xc其中：Q、U、Xc分不为无功功率、电压、电容器容抗。并联电容器本身功耗专门小，装设灵活，节约投资；由它向系统提供无功能够改善功率因数，减少由发电机提供的无功功率。④静止无功补偿器：静止无功补偿器是由晶闸管所操纵投切电抗器和电容器组成，由于晶闸管关于操纵信号反应极为迅速，而且通断次数也能够不受限制。当电压变化时静止补偿器能快速、平滑地调节，以满足动态无功补偿的需要，同时还能做到分相补偿；关于三相不平衡负荷及冲击负荷有较强的适应性；但由于晶闸管操纵对电抗器的投切过程中会产生高次谐波，为此需加装专门的滤波器。⑤静止无功发生器：它的主体是一个电压源型逆变器，由可关断晶闸管适当的通断，将电容上的直流电压转换成为与电力系统电压同步的三相交流电压，再通过电抗器和变压器并联接入电网。适当操纵逆变器的输出电压，就能够灵活地改变其运行工况，使其处于容性、感性或零负荷状态。与静止无功补偿器相比，静止无功发生器响应速度更快，谐波电流更少，而且在系统电压较低时仍能向系统注入较大的无功。在电力网的运行中，功率因数反映了电源输出的视在功率被有效利用的程度，我们希望的是功率因数越大越好。如此电路中的无功功率能够降到最小，视在功率将大部分用来供给有功功率，从而提高电能输送的功率。“电压互感器”、“电流互感器”的作用电流互感器是电力系统中专门重要的一个一次设备,其原理是依照电磁感应原理而制造的.它的一次线圈匝数专门少,通常采