电力系统分析1.ppt

第一章第一章 电力系统概述电力系统概述问题问题1.什么是电力系统？什么是电力系统？2.电力系统如何组成？如何表示？电力系统如何组成？如何表示？3.电力系统运行有何特点和要求？电力系统运行有何特点和要求？4.电力系统电压等级如何规定？电力系统电压等级如何规定？5.电力系统的接线方式有哪些？电力系统的接线方式有哪些？6.电力系统中性点接地方式有哪些？电力系统中性点接地方式有哪些？1-1 电力系统的基本概念电力系统的基本概念一、什么是电力系统？一、什么是电力系统？二、电力系统运行特点和要求二、电力系统运行特点和要求经济性指标：煤耗、经济性指标：煤耗、网损率、厂用电率网损率、厂用电率1-2 1-2 电力系统的电压等级电力系统的电压等级一、电力系统的电压等级一、电力系统的电压等级包包括括电电力力系系统统的的额额定定电电压压和和最最高高电电压压以以及电气设备的额定电压和最高电压。及电气设备的额定电压和最高电压。电电力力系系统统的的额额定定电电压压：由由国国家家根根据据技技术术经经济济条条件件规规定定的的电电压压等等级级标标准准，又又称称电电力力网网的额定电压或线路的额定电压的额定电压或线路的额定电压。电电力力系系统统的的最最高高电电压压：电电力力系系统统正正常常运运行行时时，在在任任何何时时间间系系统统中中任任何何一一点点上上所所出出现现的电压最高值。的电压最高值。电电气气设设备备的的额额定定电电压压：电电气气设设备备制制造造厂厂根根据据所规定的电气设备工作条件而确定的电压。所规定的电气设备工作条件而确定的电压。额额定定电电压压就就是是某某一一用用电电器器（电电动动机机、电电灯灯等等）、发发电电机机和和变变压压器器等等在在正正常常运运行行时时具具有有最最大大经经济效益的电压。济效益的电压。电电气气设设备备的的最最高高电电压压：考考虑虑到到设设备备的的绝绝缘缘性性能能和和与与最最高高电电压压有有关关的的其其它它性性能能（如如变变压压器器的的激激磁磁电电流流及及电电容容器器的的损损耗耗等等）所所确确定定的的允允许许最最高高运运行行电电压压，其其数数值值等等于于所所在在电电力力系系统统的最高电压值的最高电压值。二、额定电压的规定二、额定电压的规定1.低于低于3kV系统的额定电压系统的额定电压低于低于3kV3kV交流三相交流三相/单相电力系统额定电压单相电力系统额定电压和电气设备额定电压和电气设备额定电压注：注：受电设备的额定电压电力系统的额定电压。受电设备的额定电压电力系统的额定电压。直流系统的额定电压：直流系统的额定电压：100V以以下下的的额额定定电电压压，受受电电设设备备与与供供电设备相同。电设备相同。对对受受电电设设备备为为110V、220V和和440V的的直直流流系系统统，供供电电设设备备的的额额定定电电压压分分别别为为115V、230V和和460V。2.3kV及以上系统的额定电压及以上系统的额定电压用电设备用电设备的额定电压的额定电压系统的额定电压系统的额定电压Ue发电机发电机的额定电压的额定电压105%Ue变压器一次绕组变压器一次绕组相当相当 于用电设备于用电设备 Ue变压器二次绕组变压器二次绕组相当相当 于发电设备于发电设备110%Ue特特例例1：变变压压器器T直直接接与发电机相连，与发电机相连，变变 压压 器器 一一 次次 绕绕 组组 105%Ue特例特例2：T与用户直接连与用户直接连变变 压压 器器 二二 次次 绕绕 组组 105%Ue3.例题：例题：电力系统接线如图所示，电网各电力系统接线如图所示，电网各级电压已在图中标明。求：级电压已在图中标明。求：发电机、电动机以及变压器发电机、电动机以及变压器的额定电压。的额定电压。G：10.5KV M1：3KV M2：6KVT1：10.5/242KV T2：220/121/38.5KVT3：10.5/3.15KV T4：220/121KVT5：35/6.3KV1-31-3 电力系统的接线方式电力系统的接线方式 电电力力系系统统的的接接线线包包括括发发电电厂厂的的主主接接线线、变变电电所所的的主主接接线线和电力网的接线电力网的接线。电电力力系系统统的的接接线线方方式式通通常常按按供供电电可可靠靠性性分为无无备备用用和有备用有备用两类两类。无无备备用用接接线线的的网网络络中中，每每一一个个负负载载只只能能靠靠一一条条线线路路取取得得电电能能，单单回回路路放放射射式式、干干线线式式和和链链式式网网络络即即属属于于这这一类。一类。（a）放射式网络放射式网络（b）干线式网络干线式网络（c）链式网络链式网络 无备用网络特点：特点：简单、设备费用较少、运行方便。简单、设备费用较少、运行方便。但但是是供供电电的的可可靠靠性性比比较较低低，在在干干线线式式和和和和链链式式网网络络中中，当当线线路路较较长长时时，线线路路末末端的电压往往偏低。端的电压往往偏低。一一般般是是开开式式网网络络。（负负荷荷点点只只能能沿沿唯唯一一的路径取得电能的网络）的路径取得电能的网络）有备用的接线方式中，有双回路、环形有备用的接线方式中，有双回路、环形网络和两端供电网络网络和两端供电网络。（a）双回路放射式双回路放射式 有备用网络有备用网络（c）两端供电网络两端供电网络（b）环形网络）环形网络双回路特点双回路特点：简单、运行方便、供电可：简单、运行方便、供电可靠性和电压质量都有明显的提高，缺点靠性和电压质量都有明显的提高，缺点是设备费用增加很多。是设备费用增加很多。环形网络环形网络是一类常见的有备用网络。是一类常见的有备用网络。优点：供电可靠性高，比较经济。优点：供电可靠性高，比较经济。缺点：运行调度比较复杂。缺点：运行调度比较复杂。两端供电网络两端供电网络其供电可靠性相当于有两其供电可靠性相当于有两个电源的环形网络。个电源的环形网络。环形网络和两端供电网络又统称为闭式环形网络和两端供电网络又统称为闭式网络。网络。电力网按其职能按其职能可以分为输电网络输电网络和配电网络配电网络输电网络的主要任务是输电网络的主要任务是，将大容量发电厂的电能将大容量发电厂的电能可靠而经济地输送到负荷集中地区可靠而经济地输送到负荷集中地区。输电网络通常由电力系统中电压等级最高的一级输电网络通常由电力系统中电压等级最高的一级或两级电力线路组成。系统中的区域发电厂（经升或两级电力线路组成。系统中的区域发电厂（经升压站）和枢纽变电所通过输电网络相互连接。压站）和枢纽变电所通过输电网络相互连接。对输电网络接线方式的要求主要是：应有足够的对输电网络接线方式的要求主要是：应有足够的可靠性，要满足电力系统运行稳定性的要求，要有可靠性，要满足电力系统运行稳定性的要求，要有助于实现系统的经济调度，要具有对运行方式变更助于实现系统的经济调度，要具有对运行方式变更和系统发展的适应性等。和系统发展的适应性等。用于联接远离负荷中心地区的大型发电用于联接远离负荷中心地区的大型发电厂的输电干线和向缺乏电源的负荷集中厂的输电干线和向缺乏电源的负荷集中地区供电的地区供电的输电干线常采用双回路或多输电干线常采用双回路或多回路回路。位于负荷中心地区的大型发电厂。位于负荷中心地区的大型发电厂和枢纽变电所一般是和枢纽变电所一般是通过环形网络相互通过环形网络相互连接连接。输电网络的电压等级要与系统的规模输电网络的电压等级要与系统的规模（容量和供电范围）相适应（容量和供电范围）相适应。额定电压额定电压 kV 输送容量输送容量 MW输送距离输送距离 km额定电压额定电压 kV输送容量输送容量 MW输送距离输送距离 km 30.11.0 13 110105050150 60.11.2 415 220100500100300 100.22 620 330200800200600 352102050 50010001500150850 603.53030100 75020002500500以上表表1-2 各级电压单回路架空线路输送功率和输送距离的适宜范围。各级电压单回路架空线路输送功率和输送距离的适宜范围。配电网络的主要任务配电网络的主要任务是分配电能。配电线路的额定电压一般是0.435kV，有些负荷密度较大的大城市也采用110 kV，以至220 kV。配电网络的电源点是发电厂（或变电所）相应电压的母线，负荷点则是低一级的变电所或直接为用电设备。1-41-4 电力系统中性点接地电力系统中性点接地电力系统的中性点定义：电力系统的中性点定义：电力系统三相交流发电机、变压器接成星形连接电力系统三相交流发电机、变压器接成星形连接绕组的公共点，称为电力系统中性点。如下图所绕组的公共点，称为电力系统中性点。如下图所示的示的N点：点：电力系统中性点接地方式定义：电力系统中性点接地方式定义：电电力力系系统统中中性性点点与与大大地地间间的的连连接接方方式式，称称为为电电力力系系统统中性点的接地方式。中性点的接地方式。电力系统的电力系统的中性点接地方式中性点接地方式：小电流接地：小电流接地：中性点不接地（中性点绝缘）中性点不接地（中性点绝缘）中性点经消弧线圈接地中性点经消弧线圈接地大接地电流：大接地电流：中性点直接接地中性点直接接地 中性点经电阻或电感接地中性点经电阻或电感接地注：注：我国广泛采用中性点不接地，直接接地和经消我国广泛采用中性点不接地，直接接地和经消弧线圈接地三种接地方式。弧线圈接地三种接地方式。如何确定电力系统中性点接地方式如何确定电力系统中性点接地方式？应应从从供供电电可可靠靠性性、内内过过电电压压、对对通通信信线线路路的的干干扰扰、继电保护以及确保人身安全诸方面综合考虑。继电保护以及确保人身安全诸方面综合考虑。一、中性点不接地的电力系统中性点不接地的电力系统 适用范围适用范围3kV60kV的电力系统的电力系统 正常运行时正常运行时负荷ABCCCCICa.电路图UAUBUC0IAIBIC0结论结论：三三相相电电压压对对称称，三三相相导导线线对对地地电电容容电电流流也也是是对对称称的的，三三相相电电容容电电流流相相量量之之和和为为零零，这这说说明明没没有有电电容容电电流经过大地流动。流经过大地流动。0UAUBUCIB0IC0IA0b.矢量图 单相金属性接地故障时(A相)ICAICAICBICBICCICCIPE0UBUAUC60-UA UCUB -UA ICBICC-ICA负荷ABCCCCUAUBUC中中性性点点不不接接地地系系统统单单相相接接地故障的结论地故障的结论1：故故障障相相对对地地电电压压降降为为零零；非非故故障障相相对对地地电电压压升升高高为为线线电电压压，且且相相位位相相差差600。因因此此，线线路路及及各各种种电电气气设设备备的的绝绝缘缘要要按按线线电电压压设设计计，绝绝缘缘投投资资所所占占比比重重加加大大，显显而而易易见见，电电压压等等级级越越高高绝缘投资越大。绝缘投资越大。三三相相之之间间的的线线电电压压仍仍然然对对称称，用用户户的的三三相相用用电电设设备备仍仍能能照照常常运运行行，但但允允许许继继续续运运行行的的时时间间不能超过不能超过2h。0UBUAUC60-UA UCUB -UA ICBICC-ICA二、中性点经消弧线圈接地的电力系统二、中性点经消弧线圈接地的电力系统 消弧线圈？安装在变压器或发电机中性点与大地之间的具有气隙铁芯的电抗器。单相(C相)金属性接地故障0UAUBUC-UCUAUBILICICAICB负荷ABCCCCILICICCICBICAICCICBICAIPEL C相相发发生生接接地地时时，中中性性点点电电压压变变为为-UC，在在消消弧弧线线圈圈作作用用下下，产产生生电电感感电电流流（滞滞后后90），其数值为其数值为 ILUC/XLU/XL0UAUBUC-UCUAUBILICICAICB负荷ABCCCCILICICCICBICAICCICBICAIPEL 消弧线圈的作用 当当发发生生单单相相接接地地故故障障时时，接接地地故故障障相相与与消消弧弧线线圈圈构构成成了了另另一一个个回回路路，接接地地故故障障相相接接地地电电流流中中增增加加了了一一个个感感性性电电流流，它它和和装装设设消消弧弧线线圈圈前前的的容容性性电电流流的的方方向向刚刚好好相相反反，相相互互补补偿偿，减减少少了了接接地地故故障障点点的的故故障障电电流流，使使电电弧弧易易于于自自行行熄熄灭灭，从从而而避避免免了了由由此此引引起起的各种危害，提高了供电可靠性。的各种危害，提高了供电可靠性。消弧线圈的补偿方式消弧线圈的补偿方式全全补补偿偿方方式式：按按I IL L=I=IC C选选择择消消弧弧线线圈圈的的电电感感，使使接地故障点电流为零，此即全补偿方式。接地故障点电流为零，此即全补偿方式。这这种种补补偿偿方方式式并并不不好好，因因为为当当感感抗抗等等于于容容抗抗时时，电电力力网网将将发发生生谐谐振振，产产生生危危险险的的高高电电压压或过电流，影响系统安全运行。或过电流，影响系统安全运行。0UAUBUC-UCUAUBILICICAICB欠欠补补偿偿方方式式：按按I IL LIIIC C选选择择消消弧弧线线圈圈的的电电感感，此此时接地故障点有剩余的电感电流流过。时接地故障点有剩余的电感电流流过。在在过过补补偿偿方方式式下下，即即使使电电力力网网运运行行方方式式改改变变而而切切除除部部分分线线路路时时，也也不不会会发发展展成成为为全全补补偿偿方方式式，致致使使电电力力网网发发生生谐谐振振。同同时时，由由于于消消弧弧线线圈圈有有一一定定的的裕裕度度，今今后后电电力力网网发发展展，线线路路增增多多、对对地地电电容容增增加加后后，原原有有消消弧弧线线圈圈还还可可继继续续使用。因此，使用。因此，实际上大多采用过补偿方式。实际上大多采用过补偿方式。三、中性点直接接地的电力系统三、中性点直接接地的电力系统 特点：供供电电可可靠靠性性不不如如电电力力系系统统中中性性点点不不接接地地和和经经消消弧弧线线圈圈接地方式。接地方式。为为提提高高供供电电可可靠靠性性，在在线线路路上上广广泛泛安安装装三三相相或单相自动重合闸装置。或单相自动重合闸装置。电电气气设设备备的的绝绝缘缘水水平平只只需需按按电电力力网网的的相相电电压压考考虑虑，可可以降低工程造价。以降低工程造价。负荷ABCk(1)Ik(1)Ik(1)我我国国380/220V380/220V系系统统中中一一般般都都采采用用中中性性点点直直接接接地方式，主要是从人身安全考虑问题。接地方式，主要是从人身安全考虑问题。适用范围适用范围：我我国国110kV110kV（国国外外220kV220kV）及及以以上上电电压压等等级级的的电力系统电力系统 。380/220V380/220V低压系统。低压系统。第一章作业第一章作业1-1 动力系统、电力系统和电力网分别是如何构成的？动力系统、电力系统和电力网分别是如何构成的？1-2简述电力系统的特点及运行要求。简述电力系统的特点及运行要求。1-3请回答如图所示电力系统的两个问题请回答如图所示电力系统的两个问题（1）发电机）发电机G、变压器、变压器T1、T2、T3、T4、三相电动机、三相电动机M、单相电灯、单相电灯L等等元件的额定电压。元件的额定电压。（2）当变压器）当变压器T1在在+2.5%抽头处工作，抽头处工作，T2在主抽头处工作，在主抽头处工作，T3在在-2.5%抽头处工作时，求这些变压器的实际变比。抽头处工作时，求这些变压器的实际变比。