电力系统基础难点44133.pdf
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1、1 电力系统基础 1、电力系统的基本参量(1)总装机容量:指该系统中实际安装的发电机组额定有功功率的总和。(2)年发电量 W:指该系统中所有发电机组全年实际发出电能的总和。单位:KWh(3)最大负荷 Pmax:指规定时间内,电力系统总有功功率负荷的最大值。单位:KW(4)最大负荷利用小时 Tmax:假想数,年发电量与最大负荷的比值,Tmax越大,峰谷差越小,负荷越均匀。maxmaxWT=P 2、衡量电能质量的指标:电压、频率和波形 (1)电压偏差:100%NNUUU%=U 1)35kV及以上:5%(正负偏差绝对值之和不超过 10%);2)220kV 及以下三相系统:7%;3)220V 单相供电
2、系统:-10%+7%。(2)频率偏差:NNffff=正常运行时允许的频率偏移为(0.20.5)Hz 大系统(大于 3000MW):0.2Hz;小系统(小于 3000MW):0.5Hz(3)谐波畸变率 110kV 供电时为 2%,35kV 供电时为 3%,610kV 供电时为 4%,0.38kV 供电时为 5%。3、根据变电所在电力系统中的地位、作用于供电范围,将变电站分成枢纽变电站、中间变电站、地区变电站和终端变电站。(1)枢纽变电所的电压一般为 330kV 以上。枢纽变电所在系统中的地位非常重要,若发生全所停电事故,将引起系统解列,甚至系统崩溃的灾难局面。(2)中间变电所的电压等级多为 22
3、0330kV,主要起中间环节作用,当全所停电时,将引起区域电网解列,影响面也比较大。(3)地区变电所的电压等级一般为 110220kV。全所停电时,将引起区域电网解列,影响面也比较大全所停电只影响本地区或城市的用电。(4)终端变电所高压侧电压多为 110kV 或者更低如 35kV,其全所停电的2 影响只是所供电用户,影响面较小。4、开关站与变电所的区别在于:(1)没有主变压器;(2)进出线属同一电压等级;(3)站用电的电源引自站外其他高压或中压线路。注:开关站可增设主变压器扩建为变电站。5、常用的负荷曲线 有功功率日负荷曲线是制定各发电厂发电负荷计划及系统调度运行的依据。年最大有功负荷曲线可有
4、计划地扩建发电机组或新建发电厂,以满足系统负荷增长率的需要,并可用于恰当安排全年发电设备的检修和装机计划。年持续负荷曲线在安排发电计划及运行可靠性估算和电网规划设计与运行的能量损耗计算等方面常用到此曲线。记忆:日发电调度,年检修新建 6、电压等级 根据电压等级的高低,目前电力网大体分为低压、中压、高压、超高压和特高压 5 种。低压电网:1kV 及以下;中压电网:3,6,10,35kV;高压电网:110,220kV;超高压电网:330kV1000kV;特高压电网:1000kV 以上。地方电网:一般电压为 110kV 以下的电力网,电压低,输送功率小,传输距离短,主要供电给地方负荷;区域电网:一般
5、电压为 110kV 以上的电力网,电压较高,输送功率大,传输距离长,主要供电给大型区城性变电所。7、额定电压规定(1)U设备=U线路=U系统=U电网(2)当变压器二次侧供电线路不太长或短路电压百分比小于7%时,其额定电压只需高于电网额定电压的5%即可。一次侧为接受电能的一侧,二次侧为输出电能的一侧。变压器一般位于高压侧;变压器的防雷保护,低压侧加装阀型避雷器 连接 220kV 和 110kV 两个电压等级的升压变压器,选+2.5%接头,其额定变比为220 1.1242/110110=,实际变比为220(1 10%)(12.5%)248/110110+。非标准变比=实际变比/额定变比 3 8、中
6、性点直接接地(1)正常运行时,三相对称 UN=0,中性点无电流流进(2)发生单相接地故障时 1)电压情况。中性点:UN=0 故障相:UC=0 非故障相电压仍为相电压,绝缘水平按相电压设计(绝缘水平的要求低);2)电流情况。形成短路,危害大,装设继电保护,跳闸切除故障供电可靠性降低,避免接地点的电弧持续(可靠性低)。9、中性点不接地(1)正常运行时 1)三相电压对称0ABCU+U+U=2)三相导线对地电容电流也是对称的0COACOBCOCU+U+U=3)没有电容电流经过大地流动 4)电源中性点对地电压等于零,即 UN=0(2)单相金属性接地故障时(故障相 A 相)1)电压情况。A 相接地故障相对
7、地电压降低为零,即0AU=;0AANU=U+U=非接地故障相电压升高为线电压且相位改变,绝缘水平按线电压设计(绝缘水平的要求高,经济性差);BBNBABAU=U+U=U+UU CCNCACAU=U+U=U+UU 中性点对地电压升为相电压值,即NAU=U;经消弧线圈接地,消弧线圈(小电感)接于变压器(或发电机)的中性点与大地之间。加在消弧线圈上的电压为中性点处电压。线电压仍不变三相系统仍然对称,可以继续运行 12h(可靠性高);A BA CB CU=UU =注:中性点不接地系统发生单相接地短路时,接地点三相线电压保持不变。2)电流情况。非故障相 B、C 相对地电容电流为正常时各相对地电容电流的3
8、倍;3CBCOBI=I 3CCCOCI=I 三相对地电容电流之和不再为零,大地中有电流流过(会引起电弧),接地点流过的故障电流呈容性且是正常时每相对地电容电流的3 倍 3333CBCOBCOBCI=I=I=I 10、电力系统中性点接地方式的适用范围(1)对于 110kV 及以上系统,在一般情况下应采用中性点直接接地方式;4 (2)对于 380/220V 低压系统,一般采用中性点直接接地方式。(3)在 360kV 的网络,当容性电流超过下列数值时,中性点应装设消弧线圈:电压等级 容性电流 36kV 30A 10kV 20A 3560kV 10A 实际应用中:(1)3560kV 通常采用中性点经消
9、弧线圈接地运行方式(2)310kV 通常采用不接地方式 实践中,一般都采用过补偿(即电感电流大于容性电流的情形)。此外要注意在全补偿情况下,电感 L 的确定:/LPIUL=。采用单元连接的发电机中性点消弧线圈,其补偿方式为欠补偿。11、三种中性点接地方式的区别:(1)供电可靠性:经消弧线圈接地不接地直接接地。(2)过电压与绝缘水平:大接地相电压,小接地线电压。(3)继电保护:大接地灵敏、可靠,小接地不灵敏。(4)对通信的干扰:大接地电流大、干扰大,小接地电流小,干扰小。(5)系统稳定性:小电流系统优先。12、变压器的参数包括电阻 RT、电抗 XT、电导 GT和电纳 BT。形等效电路 RT对应的
10、是变压器的铜损耗,近似等于短路损耗,有功损耗。XT对应漏磁无功损耗,绕组漏电抗。GT对应于铁损耗,铁芯有功损耗,近似等于空载损耗。励磁电阻 Rm=1/GT BT对应于变压器的励磁功率。励磁电抗 Xm=1/BT 主磁场 记忆:铜漏铁励,阻抗导纳 铁损与电压平方成正比,又称为不变损耗;铜耗与电流平方成正比,又称为可变损耗。5 试验 短路 空载 参数 R X G B 测值 PK UK%P0 I0%意义 铜损 漏磁损耗 铁损 励磁损耗 单位为:Pk:W、UN:V、SN:VA 单位换算易错 (1)电阻22()kNTNPURS=(2)电抗20%()100NTNUUXS=(3)电导02()TNPGSU=(4
11、)电纳02%()100NTNISBSU=记忆:(1)(3)近似倒数,(2)(4)近似倒数 13、功率计算(1)阻抗支路 注:电压降落与电压损耗区别:电压降落为相量差(上面有点),电压损耗为幅值差(上面没点)电压降落212()PRQXPXQRUUdUUj UjIRjXUU+=+=+=+电压降落纵分量U,横分量U 电压损耗12UUU=()22221222PQSSRjXU+=+有功损耗222PQPRU+=无功损耗222PQQXU+=变压器阻抗支路的功率损耗:2221000kzTNPSPS=222%100kNzTNUSSQS=(2)导纳支路()2ySUGjB=+为变压器:U2Y*-为线路:U2Y Y=
12、G-jB Y*=G+jB 变压器励磁支路的功率损耗:01000yTPP=0%100NyTISQ=结论 1:1)若只要求计算电压的数值,略去电压降落的横分量U不会产生很大误差(12UUU+)2)变压器中电压降落的纵分量U 主要取决于变压器电抗 XT(PRQXQXUUU+=)3)变压器中无功功率损耗远大于有功损耗 4)线路负荷较轻(空载)时,线路电纳中吸收的容性(发出感性)无功功率大于电抗中消耗的感性无功功率的现象并不罕见。空载时,末端大于首端电压 U2U1 5)任何运行方式下,变压器都要消耗感性无功功率。6 结论 2:1)无功功率从电压高的点流向电压低的点 2)有功功率从电压相位超前的点流向电压
13、相位滞后的点 14、降低电能损耗的措施 与电能损耗有关的因素2222222223cosSPPQPI RRRUUU+=1)无功功率 Q 对电能损耗P 的影响:QP 2)功率因数 cos对电能损耗P 的影响:当有功和电压不变时,cos相当于无功功率 QP 3)电力网参数的影响 4)运行电压的影响(1)架空线路的换位是为了减少三相参数的不平衡。(2)电力系统常见的调压措施有四种改变发电机端电压、改变变压器的变比、并联补偿设备调压、改变输电线路参数。(3)几种调压措施的比较:首先应考虑利用发电机调压。发电机母线无负荷时,调节范围为(95%-105%);机端母线有负荷时,常采用逆调压方式;改变变压器变比
14、调压仅适用于无功充足的系统,通常只能是采用有载调压变压器;系统无功不足,首要问题是增加无功电源,可采用并联电容器、调相机或静止补偿器;并联电抗器主要用于吸收超高压输电线路的过剩无功;串联补偿电容器作为调压措施,因其设计、运行方面的问题很少采用。(4)改变电网运行方式:平衡三相负荷;提高功率因数;调节负荷避免出现高峰负荷。补充内容:使用分裂导线的主要目的是:减小线路电抗 分裂导线的作用为:1)减小线路电抗;2)减小电晕损耗;3)提高输送能力。15、电弧的形成过程:(1)最初形成:阴极发射电子:热电子发射、强电场电子发射;(2)主要形成:碰撞游离;(3)自维持:热游离 7 去游离主要形式为复合去游
15、离和扩散去游离。其中扩散去游离有三种形式:浓度差扩散、温度差扩散和高速冷气吹弧增强扩散。若游离作用大于去游离作用,则电弧电流增大,电弧愈加强烈燃烧;若游离作用等于去游离作用,则电弧电流不变,电弧稳定燃烧;若游离作用小于去游离作用,则电弧电流减少,电弧最终熄灭。所以,要熄灭电弧,必须采取措施加强去游离作用而削弱游离作用。16、熄灭交流电弧的最佳时间:电弧电流过零点。熄灭交流电弧比直流电弧更容易。17、电弧熄灭条件:(1)去游离游离;(2)弧隙介质强度恢复过程 Udt弧隙电压恢复过程 Urt。18、降低弧隙恢复电压的措施:(1)并联电阻:周期性恢复过程变为非周期性的恢复过程降低恢复电压的幅值和恢复
16、速度分流(减小电弧电流)。(2)并联电容:均压。19、熄灭电弧的方法:采用灭弧能力强的灭弧介质(原理:增强去游离作用)、采用特殊金属材料做灭弧触头(原理:抑制游离作用)、利用气体或油吹动电弧(气体吹弧原理:加快离子扩散)、采用多断口熄弧、拉长电弧并增大断路器触头的分离速度。20、高压断路器通常用七个技术参数表示其技术性能。(1)额定电压 UN:指高压电器设计时采用的标称电压 最高工作电压 Ualm:1)对于 220kV 及以下设备,Ualm=1.15UN;2)对于330500kV设备,Ualm=1.1UN(2)额定电流 IN:指在规定的环境温度下,能长期通过且载流部分和绝缘部分的温度不超过其长
17、期最高允许温度的最大标称电流(3)额定开断电流:在额定电压 UN下断路器能可靠开断的最大短路电流,称为额定开断电流,用 INbr表示。它表征断路器的开断能力。(4)额定关合电流:是在额定电压下,断路器能可靠地闭合的最大短路电流峰值。它表征断路器的关合能力。(5)热稳定电流:是在保证断路器不损坏的条件下,在规定时间 t 秒内允许通过断路器的最大短路电流有效值。它表明断路器承受短路电流热效应的能力。(6)动稳定电流:是断路器在闭合状态下,允许通过的最大短路电流峰值,又称极限通过电流。它表明断路器承受短路电流电动力效应的能力。8 (7)分闸时间是表明断路器开断过程快慢的参数 21、在有电动机的回路,
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- 电力系统 基础 难点 44133
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