第一章电力系统基础知识.ppt
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1、学习本课程的方法及考试注意事项:学习本课程的方法及考试注意事项:v1.上课听讲,用笔在书上勾画重要句段。上课听讲,用笔在书上勾画重要句段。v2.上课认真听复习题讲解,能用笔记下复习题。上课认真听复习题讲解,能用笔记下复习题。v3.下课能对照复习题有针对地看书、记重点(主要是习题中涉及的东西下课能对照复习题有针对地看书、记重点(主要是习题中涉及的东西)。)。v4.能较轻松地做完模拟练习题。能较轻松地做完模拟练习题。v5.认真分配时间,做到强化学习而不影响身体。认真分配时间,做到强化学习而不影响身体。v6.从开始学习时就要有紧迫感,要树立辛苦几天,受益一辈子的观点。从开始学习时就要有紧迫感,要树立
2、辛苦几天,受益一辈子的观点。v7.学习就是工作,就是打仗!要树立我一定要学好,一定好考过的观念!学习就是工作,就是打仗!要树立我一定要学好,一定好考过的观念!要在战略上树立胜利的信心,战术上用功的方法。要在战略上树立胜利的信心,战术上用功的方法。v8.考试不要作弊,千万不要害了自己的前途!学习好了害怕什么考试,考试不要作弊,千万不要害了自己的前途!学习好了害怕什么考试,其实考试很简单!其实考试很简单!v9.注意答题的一些计算机操作,答题的注意事项!认真答题,注意检查!注意答题的一些计算机操作,答题的注意事项!认真答题,注意检查!v10.交卷要点交卷要点“我要交卷退出我要交卷退出”图标。图标。第
3、一章第一章 电力系统基础知识电力系统基础知识v第一节第一节 电力系统基本概念电力系统基本概念v一、电力系统构成一、电力系统构成v电力系统电力系统由发电厂发电厂、变电站(所)变电站(所)、送电线路送电线路、配电线路配电线路、电力用户电力用户组成的整体。二、电力系统中性点运行二、电力系统中性点运行v1.中性点直接接地方式v 中性点直接接地是指电力系统中至少有一中性点直接接地是指电力系统中至少有一个中性点直接与接地设施相连接个中性点直接与接地设施相连接,如图1-2中的N点接地,通常应用于500KV、330KV、220KV、110KV电网。电网。v 2.中性点不接地方式中性点不接地方式v 中性点不接地
4、方式系统指电力系统中性点中性点不接地方式系统指电力系统中性点不接地。不接地。v 中性点不接地方式具有跳闸次数少跳闸次数少的优点,因此普遍应用于接地电容电流不大接地电容电流不大的系统,例如66KV、35KV电网。3.中性点经消弧线圈接地方式中性点经消弧线圈接地方式v规程规定:35KV电网中接地电流大于10A、610KV电网中接地电流大于电网中接地电流大于30A、发电机发电机直配网络中接地电流大于直配网络中接地电流大于5A时时,中性点经消弧线圈接地。4.中性点经电阻接地方式中性点经电阻接地方式v 635KV的配电网中使用,结构复杂,架空线路与电缆线路并存,且电缆线路较长,当发生单相接地故障时,系统
5、对地的电容电流较大,可采用中性点经低值电阻(小电阻)接地方式,如图1-5所示。5.低压配电网接地方式低压配电网接地方式v 低压配电网低压配电网指220/380V网络,采用中性点直接接地方式,并且引出中性线(代号N)、保护线(代号PE)或保护中性线(代号PEN)。其中保护线是保障人身安全,防止发生触电事故用的中性线;保护中性线则兼有中性线和保护线的功能,通常称为“零线”或“地线”。v 按照保护接地形式,低压配电网低压配电网分为TN系统、TT系统和IT系统系统。v TN系统如图1-6所示,所有的外露可导部分所有的外露可导部分均接公共保护线,或接公共保护中性线均接公共保护线,或接公共保护中性线PEN
6、。v 其中,整个系统整个系统的中性线中性线N与保护线与保护线PE全全部分开部分开,称为TN-S系统;整个整个系统的中性线中性线N与保护线与保护线PE合一合一为保护中性线PEN,称为TN-C系统;系统的部分中性线部分中性线N与保护线与保护线PE合一合一,称为TN-C-S系统。v TT系统系统如图1-7所示,所有设备外露可导电部分均各自经保护线PE单独接地。v IT系统如图1-8所示,所有设备的外露可导部所有设备的外露可导部分也各自经保护线分也各自经保护线PE单独接地单独接地,与TT系统不同的是电源中性点不接地或经电抗接地,且通常不引出中性线。第二节第二节 电力系统短路故障电力系统短路故障v一、短
7、路的一般概念一、短路的一般概念v “短路短路”是指电力系统中相与相之间或相指电力系统中相与相之间或相与地之间,通过电弧或其他较小阻抗的一种与地之间,通过电弧或其他较小阻抗的一种非正常连接。非正常连接。v 电力系统短路的基本类型有:电力系统短路的基本类型有:三相短路三相短路、两相短路两相短路、单相接地短路单相接地短路、两相接地短路两相接地短路等。等。各种故障示意图和代表符号如表各种故障示意图和代表符号如表1-1所示。其所示。其中三相短路为对称短路,其余为不对称短路。中三相短路为对称短路,其余为不对称短路。v 表表1-1 各种短路故障示意图和代表符号各种短路故障示意图和代表符号 v 运行经验和统计
8、数据表明。电力系统中各种短运行经验和统计数据表明。电力系统中各种短路故障发生的几率是不同的,其中路故障发生的几率是不同的,其中发生三相短发生三相短路路的几率最少,发生的几率最少,发生单相接地短路单相接地短路的几率最大。的几率最大。v二、三相对称短路v 在电力系统的各种短路故障中,虽然三相短路发生的几率最小,但其对电力系统的影响和危害最大。无穷大系统发生三相短路示意图如图1-9所示。v 三三相相短短路路时时,三三相相仍仍然然对对称称,三三相相的的短短路路回回路路完完全全相相同同,短短路路电电流流相相等等,相相位位互互差差1200,因因此此只只计计算算一一相相即即可可。根据电路计算原理,采用有名值
9、计算三相短路电流周期分量如下:v v 式中 -三相短路电流周期分量有效值;v -等值电源线线电动势,实际计算时可以采用平均额定电压;v -短路回路总电抗,通常计算时不考虑回路的电阻。(1-1)例例1-1某电力系统如图1-10所示,在母线B和母线C分别发生三相短路,试求断路点的短路电流周期分量。(等值电源电抗为=0.22,线路单位电抗为=0.38/km,变 压 器 T1,T2的 额 定 容 量 为1000KVA,短路电压为Uk%=4.5)v (2)母线C三相短路。计算时需要将等值电 源电抗和线路电抗折算到0.4KV侧,并计算变压器电抗(详细论述请参考电力系统有关书籍)。v 解:(1)母线B三相短
10、路。v v三、不对称短路三、不对称短路v 电力系统不对称短路不对称短路包括两相短路两相短路、两相两相接地短路接地短路和和单相接地短路单相接地短路。v 如果我们将此不对称的电流或电压进行分解,可分解出正序分量、负序分量,对于接地短路还有零序分量,分别用下标1、2、0表示。v 以电流为例,各序分量电流相量图如图1-11所示。对于工频50HZ,正序电流,正序电流三相对称,即大小相等,相位互差120;负序电流三相相等,即大小相等,相位互差120,当相序与正序电流相反;零序电流三相大小相等,相位相同。三相短路电流为v v (1-2)v可得零序电流为可得零序电流为 (1-3)用瞬时值表示为 v (1-4)
11、显然,电力系统正常运行时仅有正序分量。v(二)短路电流v 1.两相短路v 无穷大系统供电发生BC两相短路示意图如图1-12所示。电力系统发生两相短路,经故障相和短路点构成短路回路,由故障相电源的线电动势产生短路电流,流过故障线路,非故障线路没有短路电流,因此出现三相不对称。在不计负荷电流的情况下,三相的短路电流分别为v v v 可见两相短路的特点两相短路的特点是,三相不对称,出三相不对称,出现负序电流现负序电流;只有故障相存在短路电流,且只有故障相存在短路电流,且两相的短路电流数值相等,相位相反两相的短路电流数值相等,相位相反。v根据图1-12,短路电路数值可计算如下:(1-4)(1-5)v
12、式中:-两相短路电流周期分量有效值;v -等值电源线线电动势,实际计算时可以采用平均额定电压;v -短路回路总电抗。将式(1-5)与式(1-1)比较可得 (1-6)式(1-6)式说明,两相短路电流数值为同两相短路电流数值为同一地点三相短路电流的一地点三相短路电流的0.866倍,在实际计算倍,在实际计算中,常常求出三相短路电流后,直接用以上关中,常常求出三相短路电流后,直接用以上关系得到两相短路电流。系得到两相短路电流。v2.单相接地短路v(1)中性点直接接地系统v 中性点直接接地的无穷大系统供电,发生A相单相接地短路示意图如图1-13所示。v 中性点直接接地电力系统发生单相接地时,中性点直接接
13、地电力系统发生单相接地时,经直接接地的中性点、故障相和短路点构成短路回路,由故障相电源电动势产生短路电流,流过故障线路,非故障线路没有短路电流,因此出现三相不对称。在不计负荷电流的情况下,三相的短路电流分别为(1-7)可见单相接地短路的特点是可见单相接地短路的特点是,三相不对称三相不对称,出出现负序电流和零序电流现负序电流和零序电流;故障相存在短路电流故障相存在短路电流,在图在图1-13(b)中的数值为中的数值为3 。v(2)中性点不接地系统v 中性点不接地的无穷大供电,发生单相接地短路时的特点和短路电流分布见第三章的第三节。v(三)、短路特征v 根据以上分析,归纳不对称短路的部分特征如表1-
14、2。v表表1-2 不对称短路部分特征不对称短路部分特征短路类型 两相短路 单相接地短路(中性点直接接地系统)两相接地短路 对称性 三相不对称 三相不对称 三相不对称 负序电流 有负序电流 有负序电流 有负序电流 零序电流 无负序电流 有零序电流 有零序电流 休息一下,呼吸新鲜空气!休息一下,呼吸新鲜空气!第6章 微机保护及变电站自动化v一、微机保护特点及构成v1特点::v维护调试方便、可靠性高、易获得附加功能、灵活性大、保护性能改善v2、基本构成:硬件和软件(程序)v二、微机保护的硬件结构典型的微机保护硬件由数据采集系统(模拟量输入):包括电压形成、模拟低通滤波、采样保持(S/H)、多路转换器
15、(MPX)、数模转换(A/D),将模拟量准确的转换为微机能识别的数字量开关量(数字量)输出/输入:由微机并行接口,光电隔离器件,中间继电器等组成,完成各种保护的出口跳闸、信号、外部触点输入和修改、人机对话、通信等功能v微机主系统:有微处理器(MPU)、只读存储器(ROM)、闪存内存单元(FLASH)、随机存取储存器(RAM)、定时/计数器、并行接口和串行接口;执行编号的程序,对数据采集系统输入到RAM区德原始数据进行分析、处理,完成各种继电保护的测量、逻辑和控制功能。三、软件功能:将微机保护的算法与程序结合并合理安排程序的结构 v1、保护算法v(1)根据输入模拟量的采样值所反映的量值与定值比较
16、。v(2)根据保护的动作原理直接判断故障是否发生在保护区能,而不计算实际模拟量的具体数值。2、三段式保护流程图第二节:变电站自动化v一、基本功能v1、监控子系统功能:(1)数据采集;(2)事件顺序记录;(3)故障纪录;(4)操作记录;(5)安全监视;(6)人机联系;2、微机保护子系统功能v(1)线路主保护和后备保护;v(2)主变压器主保护和后备保护;v(3)无功补偿电容器组保护v(4)母线保护v(5)非直接接地系统的单相接地选线 v3、自动装置子系统功能v4、系统综合功能v5、远动和通信功能二、特点:v1、功能综合化v2、系统微机网络化v3、测量数字显示化v4、操作监视屏幕化v5、运行管理智能
17、化。三、类型:1、集中式变电站自动化系统结构:2、分布式变电站自动化系统结构:3、分散分布式变电站自动化系统结构第七章:自动装置v第一节:备用电源自动投入装置一、作用二、基本要求v1、保证工作电源断开后,备用电源才能投入;v工作母线电压消失,备用电源应投入,当备用电源无电压,备自投装置不应投入;v2、备用电源只能投入一次;v3、当备用电源投于故障,继电保护应速断动作;vPT断线,实际母线电压正常,备用自投装置不应动作。三、备用电源自动投入装置接线方案:v1、低压母线分段备自投接线2、变压器备自投一次接线3、进线备自投一次接线四、逻辑五、例题:动作分析:1Q将将1SA在手动位置,在手动位置,1S
18、A:7-8、3-4v按1S1v1012K2或3K21091K3111QF1(动断)1151SA-3-41211S1123XF合闸1Q合闸v按1S2:v1012K2或3K21091K111QF1(动合)1131SA-7-81171S2119MX1分闸1Q分闸将将1SA在自动位置在自动位置:1SA:5-6、7-8v1012K2或3K21091K3111QF1(动断)1151SA-5-61251KT123XF合闸1Q合闸v外无电压延时单元MN1Q分闸v2Q同上同上3Q:v1、当1Q、2Q分别正常供电,故障中继SDE1开,1K3、2K3、3K3不动作v305319 但1K1、2K1、1K2、2K2得电
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