电力工程 总复习

第一章1、电力系统定义、电力网定义及分类2、电力系统的额定电压发电机额定电压变压器一次绕组额定电压变压器二次绕组额定电压发电机：UF=105%Un

变压器一次侧：如直接与UF相连：Un1=UF

如与电网相连：Un1=Un

二次侧：供电线路长时：110%Un

供电线路不长时：105%Un

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。电力网的额定电压：我国高压电网的额定电压等级有3kV、6kV、10kV、35kV、63kV、110kV、220kV、330kV、500kV等。图1-6供电线路上的电压变化示意图电力系统额定电压供电线路上的电压变化示意图变压器的二次绕组：对于用电设备而言，相当于电源。变压器的额定电压我国公布的三相交流系统的额定电压见表1-1。

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。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%电力系统额定电压发电机G的额定电压：UN·G=1.05×10=10.5（kV）变压器T1的额定电压：U1N=10.5（kV）

U2N=1.1×110=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=1.05×6=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。~T1GT2110kV10kV6kV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的二次侧供电距离较长，其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力系统额定电压§1-6电力系统中性点的运行方式中性点：发电机或变压器绕组星形接线的公共点中性点接地方式：①小接地电流系统－非有效接地系统中性点不接地；经消弧线圈接地②大接地电流系统－有效接地系统中性点直接接地；经低值电抗器接地中性点和地的概念？电力系统中性点的运行方式我国3～60kV的电力系统多采用正常时：中性点与地等电位各分布电容电流：ICA=ICB=ICC较小一.中性点不接地分布电容发电机或变压器A相接地故障中性点不接地系统电压变化：A相对地电压为零；B、C相对地电压相位和大小均发生变化单相接地故障电流接地点流过接地电流IPE中性点不接地系统经验公式：

IPE=(Loh+35Lcab)Un/3501）接地相电流为原来对地分布电容电流的3倍，其他两相电流改变为√3ICO

2）线电压保持对称，负荷仍可继续工作3）非故障相对地电压升高√3倍4）当IPE>30A时，形成稳定电弧，烧毁设备当5A<IPE<30A时，间隙性电弧，形成电弧过电压当IPE<5A时，电弧会自行熄灭中性点不接地系统单相接地故障特点适用于单相接地电流较大电力系统；消弧线圈：具有铁芯的可调电感（补偿电容电流）正常运行时：IL=Ic’=0电力系统中性点的运行方式二、中性点经消弧线圈接地消弧线圈电感电流B相电容电流C相电容电流非故障相对地电压升高√3倍；三相之间线电压仍然平衡；IPE大小取决于IC和IL关系。电力系统中性点的运行方式二、中性点经消弧线圈接地单相接地故障：谐振接地消弧线圈容量根据系统电容电流值确定1）完全补偿

特点：IL=IcIPE=0

易引起LC串联谐振（应避免！）

2）过补偿

：IL>Ic,IPE≠0

（裕度，符合发展趋势）3）欠补偿：IL<Ic（不宜采用）

补偿度：k=IL/Ic≥0.9

脱谐度：v=1-k≤10℅

消弧线圈抽头调节：过补偿运行适用系统：

3～10kV且IPE>30A35～60kV且IPE>10A

中性点经消弧线圈接地系统根据电感电流与电容电流关系

特点：1）短路电流大

2）不产生间歇性电弧,也不允许电网继续运行

3）非故障相对地电压不变，绝缘要求不变

4）适用于110kV以上的系统(－绝缘角度)380/220V系统(－人身安全角度)（有效接地系统）电力系统中性点的运行方式三、中性点直接接地的电力系统不接地直接接地消弧线圈接地接地电流小，为对地电容电流最大可能达三相短路电流最小，等于残流接地事故时健全相电压大，等于线电压小大，等于线电压变压器等设备绝缘水平最高，全绝缘最低，变压器可采用分级绝缘最高，全绝缘地网和接地设备费用最少无接地设备，但地网建设费大地网费用少，但接地设备投资大电力系统中性点的运行方式第二章1、注意一些定义：如年最大负荷、年平均负荷、计算负荷、最大负荷利用小时数；1．年最大负荷和年最大负荷利用小时数年最大负荷Pmax

：指全年中消耗电能最多的半小时的平均功率，即年最大负荷利用小时数Tmax：在此时间内，用户以年最大负荷持续运行所消耗的电能恰好等于全年实际消耗的电能，如图2-4所示。可见：年负荷曲线越平坦，Tmax越大；年负荷曲线越陡，Tmax越小。

Tmax反映用电规律。图2-4年最大负荷与年最大负荷利用小时数2.1电力负荷与负荷曲线2．平均负荷与负荷系数平均负荷Pav：电力负荷在一定时间t内平均消耗的功率，即负荷系数（负荷率）

KL：平均负荷与最大负荷的比值，即年平均负荷为（图2-5）:KL越大，负荷曲线越平坦，负荷波动越小。图2-5年平均负荷2.1电力负荷与负荷曲线

二、确定计算负荷的系数1．需要系数Kd：负荷曲线中的最大有功计算负荷Pmax与全部用电设备额定功率之比值，即2．利用系数Ku：负荷曲线中的平均计算负荷Pav与全部用电设备额定功率之比值，即2.2计算负荷及有关系数表2-3各用电设备的需要系数Kd及功率因数第二章2、会用需要系数法确定计算负荷；例2-1（P31）某机械加工车间380V线路上，接有流水作业的金属切削机床电动机30台共85kW（其中较大容量有11kW1台，7.5kW3台，4kW6台），通风机3台，共5kW，吊车1台，3kW（暂载率=40%）。试用需要系数法确定此线路上的计算负荷。解：先求各组的计算负荷(式2-21)（1）金属切屑机床查表2-3，取Kd=0.16，=0.5，=1.73，故P30(1)=0.16×85kW=13.6kWQ30(1)=1.73×13.6kW=23.53kW2.3确定计算负荷的方法（2）通风机组查表2-3，取Kd=0.85，=0.85，=0.62，故P30(2)=0.85×5kW=4.25kWQ30(2)=0.85×4.25kW=2.635kW（3）吊车组（断续周期工作制）查表2-3，取Kd=0.15，=0.5，=1.73，=40%，故P30(3)=0.15×3.795kW=0.569kWQ30(3)=0.569×1.73kW=0.984kW2.3确定计算负荷的方法Pe=2×3×kW=3.795kW(式2-10)2.3确定计算负荷的方法因此：取KΣ=0.9P30=0.9×(13.6+4.25+0.569)kW=16.58kWQ30=0.9×(23.53+2.635+0.984)

kvar=24.43kvarS30=I30=第二章3、电力系统中无功功率大、功率因数低的不良影响有哪些？提高功率因数的意义何在？无功补偿的定义、方法，特别掌握电容器并联补偿的工作原理及相量图、补偿容量计算；P391)引起线路电流增大，使供电网络中的功率损耗和电能损耗增大；2)使供电网络的电压损失增大，影响负荷端的电压质量；3)使供配电设备的容量不能得到充分利用，降低了供电能力；4)使发电机输出能力下降，发电设备效率降低，发电成本提高提高功率因数减少供电网络的功率损耗；减小供电网络的电压损失；提高供电能力，降低电能成本。2.7无功功率补偿四、电容器并联补偿的工作原理在工业企业中，绝大部分电气设备的等值电路可视为电阻R和电感L的串联电路，其功率因数可表示为：当在R、L电路中并联接入电容器C后，如图2-8(a)所示，回路电流为：图2-8电容器无功补偿原理图2.7无功功率补偿可见，并联电容器后与之间的夹角变小了，因此，供电回路的功率因数提高了。欠补偿：补偿后电流落后电压，如图2-8（b）所示。过补偿：补偿后电流超前电压，如图2-8（c）所示。一般都不采用过补偿，因为这将引起变压器二次侧电压的升高，会增大电容器本身的损耗，使温升增大，电容器寿命降低，同时还会使线路上的电能损耗增加。第三章1、了解电力网的分类P49；2、掌握输电线路的参数、计算、等效电路P533.2电力系统元件参数和等值电路

二、输电线路的参数计算及等值电路1．输电线路的参数计算电阻：电抗：电纳：电导：3.2电力系统元件参数和等值电路注意：为了使三相导线的电气参数对称，应将输电线路的各相导线进行换位，如图3-15所示。图3-14三相导线的布置方式a）等边三角形布置b）水平等距布置图3-15一次整循环换位若三相导线等边三角形排列，则若三相导线水平等距离排列，则3.2电力系统元件参数和等效电路2．输电线路的等效电路一字型等效电路

：用于长度不超过100km的架空线路（35kV及以下）和线路不长的电缆线路（10kV及以下）。π型或T型等效电路：（110～220kV）和长度不超过100km的电缆线路（10kV以上）。用于长度为100～300km的架空线路图3-16一字型等效电路图3-17π型或T型等效电路a）π型b）T型3.2电力系统元件参数和等效电路

三、变压器的参数计算及等效电路P581．双绕组变压器双绕组变压器采用Γ型等效电路，如下图所示。35kV及以下的变压器，励磁支路可忽略不计，可用简化等效电路。注意：变压器等值电路中的电纳的符号与线路等值电路中电纳的符号相反，前者为负，后者为正；因为前者为感性，后者为容性。图3-18双绕组变压器的等效电路a）Γ型等效电路b）励磁支路用功率表示的等效电路c）简化等效电路3.2电力系统元件参数和等效电路电阻RT：总铜损由于所以（Ω）

电抗XT：短路电压百分数所以（Ω）

大容量变压器对小容量变压器，则3.2电力系统元件参数和等效电路电导GT：变压器的电导是用来表示铁心损耗的。电纳BT：变压器的电纳是用来表征变压器的励磁特性的。所以（S）

所以（S）

由得：

因此（S）

说明：以上各式中，U

、S、P、Q、的单位分别为kV、kVA、kW和kvar。第三章3、电力网的电压计算P62电压降落、电压损失的概念、定义，会进行简单的计算比如：放射形线路电压损失主要与三相有功负荷功率、无功负荷功率、线路的电阻和电抗以及额定电压有关。

第三章4、输电线路的导线截面选择（重点掌握）P66

3.4输电线路导线截面的选择

一、导线截面选择的基本原则1．发热条件：导线在通过正常最大负荷电流（计算电流）时产生的发热温度不超过其正常运行时的最高允许温度。2．电压损失条件：导线或电缆在通过正常最大负荷电流时产生的电压损失应小于电压损失，以保证供电质量。3．机械强度条件：在正常工作条件下，导线应有足够的机械强度以防止断线，故要求导线截面不应小于最小允许截面。

3.4输电线路导线截面的选择5．电晕条件：高压输电线路产生电晕时，不仅会引起电晕损耗，而且还产生噪声和无线电干扰，为了避免电晕的发生，导线的外径不能过小。4．经济条件：

选择导线截面时，即要降低线路的电能损耗和维修费等年运行费用，又要尽可能减少线路投资和有色金属消耗量，通常可按国家规定的经济电流密度选择导线截面。根据设计经验，导线截面选择的原则如下：对区域电力网：先按经济电流密度按选择导线截面，然后再校验机械强度和电晕条件。对地方电力网：先按允许电压损失条件选择导线截面，以保证用户的电压质量，然后再校验机械强度和发热条件。对低压配电网：通常先按发热条件选择导线截面，然后再校验机械强度和电压损失。3.4输电线路导线截面的选择

二、按发热条件选择导线截面按发热条件选择三相系统中的相线截面的方法:应使导线的允许载流量Ial不小于通过相线的计算电流I30，即

此时，按发热条件选择截面的条件为：≥≥导线的允许载流量与环境温度和敷设条件有关。当导线敷设地点的环境温度与导线允许载流量所采用的环境温度不同时，则允许载流量应乘以温度校正系数，即3.4输电线路导线截面的选择或∴即铜导线允许载流量为同截面铝导线允许载流量的1.3倍。环境温度的规定：在室外，取当地最热月平均气温；在室内，取当地最热月平均气温加5℃。对埋入土中的电缆，取当地最热月地下0.8～1m深处的土壤月平均气温。铜、铝导线的等效换算:若近似认为铜、铝导线的散热情况相同，则其发热温度相同时，可认为其功率损耗相同，即：3.4输电线路导线截面的选择保护线（PE线）截面的选择：保护线截面一般应不小于相线截面的一半，即≥0.5；当相线截面≤

16mm2时，可取。对动力线路，一般要求中性线截面应不小于相线截面的一半，即≥0.5

；对照明线路，因中性线电流与相线电流相等，因此，可取。中性线（N线）截面的选择：对动力线路，一般要求中性线截面应不小于相线截面的一半，即≥0.5；对照明线路，因中性线电流与相线电流相等，因此，可取。保护中性线（PEＮ线）截面的选择：PEＮ线兼有中性线和保护线的双重功能，截面选择应同时满足上述二者的要求，并取其中较大者作为PEＮ线截面，因此≥(0.5～1)低压系统中性线和保护线的选择3.4输电线路导线截面的选择

三、按允许电压损失选择导线截面由于导线截面对电抗的影响很小，所以，当、一定时，可认为近似不变。因此，可初选一种导线的单位长度电抗值x1（6～110kV架空线路取0.3～0.4Ω/km，电缆线路取0.07～0.08Ω/km），则3.4输电线路导线截面的选择而∴若，可不计，则式中，为允许电压损失（V）。说明：求出导线截面Ａ后，应选择一个与其接近而偏大的标准截面作为导线截面。由得：式中，UN、、pi、

Li、γ的单位分别为kV、V、kW、km

和。无功功率在电抗上的电压损失有功功率在电阻上的电压损失3.4输电线路导线截面的选择例3-1某丝绸炼染厂10kV厂区配电网络导线截面选择计算实例。该厂供电电源由距该厂2km的35kV地区变电所，以一回路10kV架空线供电。由于供电线路不长，应按允许电压损失选择导线截面，然后按发热条件和机械强度进行校验。解：（1）按允许电压损失选择导线截面已知：P30=1111.2kW，Q30=524.6kvar，S30=1229kVA其允许电压损失为5%，设x1=0.4Ω/kmV3.4输电线路导线截面的选择所以初步选LJ-16型铝绞线。（2）按发热条件进行校验线路的计算电流为：当地最热月平均最高气温为35℃，查附表A-8

和A-10知，LJ-16型铝绞线的允许载流量为A＞71A，故满足发热条件。（3）按机械强度进行校验查表3-2知，10kV架空铝绞线的最小截面为25mm2，不满足机械强度条件。因此，该厂10kV进线应采用LJ-25型铝绞线。第五章1、电流、电压互感器的接线方式和使用注意事项P138

4.电流互感器的极性与接线方式电流互感器的极性：采用“减极性”原则。通常，一次绕组的出线端子标为L1和L2，二次绕组的出线端子标为K1和K2，其中L1和K1为同名端，L2和K2为同名端。如果一次电流从极性端流入时，则二次电流应从同极性端流出。减极性：在一次绕组和二次绕组的同极性端（同名端）同时加入某一同相位电流时，两个绕组产生的磁通在铁心中同方向。电流互感器的接线方式（见图5-39）★★★一相式接线：用于负荷平衡的三相电路中。5.5互感器两相两继电器接线：

用于中性点不接地的三相三线制系统中。两相一继电器接线：用于中性点不接地的三相三线制系统中。三相三继电器接线：用于三相四线制或三相三线制系统中。又叫两相不完全星形接线或两相V形接线又叫两相电流差接线又叫三相完全星形接线图5-43电流互感器的接线方式a）一相式接线b）两相两继电器接线

c）两相一继电器接线d）三相三继电器接线5.5互感器5.电流互感器的使用注意事项电流互感器在工作时二次侧绝对不允许开路；电流互感器的二次侧必须有一端接地。5.5互感器4.电压互感器的极性与接线方式电压互感器的极性：采用“减极性”原则。通常，单相电压互感器一次绕组的出线端子标为A和X，二次绕组的出线端子标为a和x，其中A和a为同名端，X和x为同名端。如果一次电压的方向由A指向X，则二次电压的方向由a指向x。电压互感器的接线方式（见图5-51）5.5互感器图5-51电压互感器的接线方式a）单相式接线b）V/V形接线c）Y0/Y0形接线d）Y0/Y0/（开口三角）形接线5.电压互感器的使用注意事项电压互感器在工作时二次侧绝对不允许短路；电压互感器的二次侧必须有一端接地。单相式接线（见图5-51a）：可测量一个线电压。V/V形接线（见图5-51b）：可测量三个线电压。Y0/Y0形接线（见图5-51c）：可测量电网的线电压，并可供电给接相电压的绝缘监视电压表。Y0/Y0/∆

（开口三角）形接线（见图5-51d）：接成Y0的二次绕组，接绝缘监视电压表；接成开口三角形的辅助二次绕组，构成零序电压过滤器。5.5互感器第五章2、高压开关柜通常都具有“五防”闭锁功能P143

防止误跳、误合断路器；防止带负荷分、合隔离开关；防止带电挂接地线；防止带地线合闸；防止误入带电间隔。第五章3、熟悉电气主接线常用的电气设备名称、图形与文字符号，会进行简单的设计P146-153

第六章（课程重点）1、继电保护的基本要求(4点)P1692、保护装置的接线方式

、接线系数P1766.3线路的电流电压保护

一、保护装置的接线方式接线系数：在继电保护回路中，流入继电器中的电流IK与对应电流互感器的二次电流I2的比值，称为接线系数，即设电流互感器的变比为，保护装置的动作电流为Iop，则相应的电流继电器的动作电流为1．三相完全星形接线方式（图6-7）特点：可以反映各种形式的故障，其接线系数Kw=1。2．三相不完全星形接线方式（图6-8）特点：可以反映除B相单相接地短路以外的所有故障，其接线系数Kw=1。图6-7三相完全星形接线方式图6-8两相不完全星形接线方式6.3线路的电流电压保护

3．两相电流差接线方式（图6-9）流入继电器中的电流等于A、C两相电流互感器二次电流之差，即

特点：各种短路形式下的接线系数不同，如图6-10所示。正常运行或三相短路时：发生A、C两相短路时：A、B或B、C两相短路时：图6-9两相电流差接线方式6.3线路的电流电压保护

一般情况下：保护整定时取；灵敏度校验时取Kw

＝1。第六章（课程重点）3、掌握定时限过电流保护的原理图、展开图、及工作原理(P178)

二、过电流保护1.过电流保护的原理和组成定时限过电流保护的动作原理和组成（图6-11）图6-11定时限过电流保护的原理图和展开图a）原理图b）展开图6.3线路的电流电压保护

第六章（课程重点）4、掌握无时限电流保护的原理说明图、工作原理及基本特征（P182)

四、瞬时电流速断保护1．瞬时电流速断保护的作用原理与整定计算（图6-17）曲线1——

曲线2——

直线3——瞬时电流速保护的动作电流。动作电流：躲过本保护区末端B处的最大短路电流，即

式中，Krel取1.2~1.3。图6-17瞬时电流速断保护的工作原理图6.3线路的电流电压保护

第六章（课程重点）5、掌握三段式保护的组成、工作原理及基本特征（P185)

七、三段式过电流保护由瞬时电流速断保护（第Ⅰ段）、带时限电流速断保护（第Ⅱ段）和定时限过电流保护（第Ⅲ段）配合构成的一整套保护，称为三段式过电流保护。1.三段式过电流保护的保护范围及时限配合（图6-21）第Ⅰ段：为本线路的辅助保护，动作电流为，保护范围为，动作时间为继电器的固有动作时间；第Ⅱ段：为本线路的辅助保护，动作电流为，保护范围为，动作时间；第Ⅲ段：作为本线路的近后备和相邻线路保护的远后备，动作电流为，保护范围为，动作时限。6.3线路的电流电压保护

图6-21三段式过电流保护的保护范围及时限配合6.3线路的电流电压保护

2.三段式过电流保护的构成（图6-22）第I段：由KA1、KA2、KM和KS1组成；第II段：由KA3、KA4、KT1和KS2组成；第III段：由KA5、KA6、KA7、KT2和KS3组成。图6-22三段式过电流保护的原理接线图和展开图a）原理接线图b）展开图6.3线路的电流电压保护

第六章（课程重点）6、掌握方向电流保护的基本原理，掌握两种功率方向继电器的：相位比较式和幅值比较式，知道两种方式之间的关系（P182)6.4电网的方向电流保护

一、方向电流保护的基本原理1.问题的提出（图6-23）k1点短路时要求：t5

＞t4k2点短路时要求：t5

＜t4两者矛盾装方向保护图6-23双侧电源供电网络保护原理：双电源系统中的过电流保护一定要装设方向保护。并规定：短路功率从母线→线路（为正）时，短路功率从线路→母线（为负）时，保护动作保护不动作单方向过电流保护的动作时间按阶梯原则进行配合。图6-23中，应满足t1＞t3＞t5和t6＞t4＞t2。同一母线两侧的保护，时限长的可不装方向保护，时限相同时都要装方向保护。6.4