电力系统专业知识介绍(内部培训)

第1章绪论第1章绪论教学要求：了解我国电力工业发展概况：掌握电力系统的基本概念及发电厂、变电站的常见类型；了解发电厂、变电站常用电气设备；掌握额定电压的确定方法。1.1电力工业发展概况及前景电的发明：1831年（英）法拉第→电磁感应→右手螺旋定则→电力系统电能优点:①易于将其它形式的能转化为电能②便于远距离输送（输电线路、电缆）③电能集中，分配自由，能够满足各生产过程的工艺过程④速度快（30万km/s），能量大，能做到约时停送电电力系统发展方向：大容量、超高压、远距离到2001年底，全国水电装机达到8301万kw，火电达到25314万kw，核电达到210万kw，风力和新能源发电达到37万kw。长江三峡工程是世界上最大的电站，总装机容量为18200MW。；广州抽水蓄能电站是世界最大的抽水蓄能电站，总装机容量为240万kw。西藏的羊卓雍湖水电站是世界上海拔最高的电站。广西广东香港澳门云南贵州广东电网：90.7总装机容量为600万kw，向香港（650万kw）买电7～15万kw50港币/度。92.12总装机容量为750万kw广东大电厂380万kw水电站75万kw、小水电150万kw夜间大亚湾核电站2X90万kw————→从化广州抽水蓄能电站240万kw增城500kv变电站广东网电压骨架220kv→500kv日本：1000kv西欧：750kv美国：750kv目前，我国电力工业已开始进入“大机组”、“大电网”、“超高压”、“高自动化”的发展新阶段，科技水平不断提高,调度自动化、光纤通信、计算机控制等高新技术，已在电力系统中得到了广泛应用。1.2电力系统基本概念基本概念1、电力系统=发电厂+变电所+输电线路+用户2、动力系统=电力系统+动力装置3、电力网=变压+输电线路+用户4、发电厂煤燃烧汽轮机火电厂——石油———→热能———→电能天然气化学能机械能分为凝汽式发电厂（专供发电）热电厂（发电兼供热）——如广州电厂、利用率高如：黄埔电厂：4台12.5万kvA2台30万kvA机组1号~4号机烧油5号、6号机烧煤水轮机②水电站——水（落差流量）————→机械能——→电能其生产过程简单、污染小、发电成本低但建设投资大、工期长、受气候、水文条件影响大，分丰水，枯水。反应堆核裂变机械能③核电站——铀——————→热能———→电能钚汽轮机如：浙江秦山核电站（2X60万kw）大亚湾核电站（2X90万kw）阳江核电站（2X90万kw）特点：a.消耗燃烧少，如容量为50万kw的大电厂，需燃烧150万吨/年容量为50万kw的大电厂，需铀燃料20吨/年。b.燃烧时不需要空气助燃c.容量越大越经济d.有放射性污染④潮汐电站：潮汐能是地球在自转过程中，海水受月流重力牵引产生的。还有小部分潮汐是受太阳引力牵引形成的。海水涨落的周期为12小时25分钟，同时在海底造成三角流。世界最大的潮汐发电站：法国北部LaRance河，Pe=240MW世界最高的潮汐发电站：加拿大Fundy高达39英尺Pe=20MW世界首座海底潮汐发电站：挪威北部KvalsundPe=300KW（无生态污染，无噪音、不占地）投资1亿美元。5、变电所：升压、降压区域变电所、地方变电所、终端变电所枢纽变电所、中间变电所、地区变电所6、电力线路：输电线路、配电线路电力系统的优越性可靠、稳定、经济对电力系统运行的基本要求保证供电的安全可靠——减少事故率保证电能质量——波形、频率、电压\随时调频、调压我国规定的电力系统的额定频率为50HZ，大容量系统允许频率偏差±0.2HZ，中小容量系统允许频率偏差±0.5HZ。电压的允许变化范围见表1-4。电力系统的频率主要取决于有功功率的平衡，电压主要取决于无功功率的平衡，可通过调频、调压和无功补偿等措施来保证频率和电压的稳定。电力系统的供电电压（或电流）的波形为严格的正弦形。表1-4电压的允许变化范围线路额定电压正常运行电压允许变化范围35kv及以上±5%Ue10kv及以下±7%Ue低压照明及农业用电(+5%~-10%)Ue完成足够的发生功率和发电量保证电力系统运行的经济性线路额定电压正常运行电压允许变化范围35kv及以上±5%Ue10kv及以下±7%Ue低压照明及农业用电(+5%~-10%)Ue1.3电气设备概述及额定参数主要电气设备简介一次设备——直接与发配电电路相连接的设备进行能量转换的设备：发电机、变压器、电动机接通和开断电路的开关设备：QF、QS、FU、负荷开关交换电路电气量，隔离高压的设备：PT、CT限制电流和防止过电压的设备：电抗器、避雷器二次设备——对一次设备、其它设备的工作进行监测和控制保护的设备用于反映不正常工作状态——继电器、信号装置测量电气参数的设备：仪表、示波器、录波器控制及自动装置：控制开关，同期及自动装置连接电路的导体：控制电缆、小母线、连接线电气设备的额定参数1、额定电压•电力网的额定标准电压(KV)：0.22、0.38、3、6、10、35、60、110、220、330、500、750用电设备的额定电压=电力网的额定电压发电机的额定电压=1.05电力网额定电压变压器的额定电压：一次侧：但与发电机直接相连的（相当于用户）二次侧：（10kv及以下阻抗电压小于7.5%）表1-5我国交流电力网和电气设备的额定电压（线间电压，单位kv）用电设备额定电压与电力网额定电压发电机额定电压变压器额定电压原边绕组副边绕组接电力网接发电机0.230.220.230.230.400.380.400.4033.1533.153.15及3.366.366.36.3及6.61010.51010.510.5及11353538.5606066110110121220220242330330363500500550750750825额定电流和额定容量Ie：额定电流——介质的周围环境温度若周围介质环境温度不等于额定计算温度+450CIIe如某变压器+400C→I=Ie+250CIIeSe=Pe=(千瓦KW)Qe=(乏var)习题与思考题1-1什么是发电厂、变电站、电力系统及电力网？1-2试述火电厂、水电厂，核电厂的基本生产过程及其特点。1-3电力系统有哪些优越性？电力系统运行要满足哪些基本要求？1-4电能质量的主要指标是什么？1-5什么是一次设备和二次设备？它们各包含哪些内容？1-6一次设备的额定电压是如何规定的？)(3KVAUeIe伏特cos3UeIesin3UeIe第2章电力系统中性点的运行方式教学要求：了解中性点运行方式的意义及类别；掌握中性点不接地运行方式的特点及应用，能够绘制中性点不接地系统单相接地故障时，各相电流及电压的变化向量图；了解中性点经消弧线圈接地及直接接地运行方式的特点及应用。1、电力系统的中性点：发电机、变压器的中性点且指变压器Y形接线2、运行方式共三种：中性点不接地运行方式中性点经消弧线圈接地运行方式中性点直接接地运行方式前两种接地系统统称为小接地电流系统，后一种接地系统又称为大接地电流系统3、分析中性点运行方式的目的：影响运行的可靠性、设备的绝缘、通信的干扰、继电保护等2.1中性点不接地系统（非故障相）U‘v↑=U’v＋U’N+U’v－U’w=U线对地电容电流发生变化：C—各相对比地之间是空气层，空气是绝缘介质，组成分散电容为了方便讨论，认为①三相系统对称（即电源中性点的电位为零）对地分散电容用集中电容表示,相间电容不予考虑假设三相系统完全对称，则负荷电流、、对称。当导线经过完全换位后，Cu=Cv=Cw=C，则对地附加电容电流对称而有→即中性点与地电位一致当发生单相接地故障时，电压发生变化（故障相）（非故障相）fuIfvIfwIcufuuIIIcvfvvIIIcwfwwIII0wvuIII0wvcnIII)(1wdwxwUUU0线UUUUUUwuNuu线UUUUUUwvNvv0cwIcocvcuIII3xgcocnccvcncWCUIIIIII333)(AULIc35010ULIc规定相线上的电流下方向为由电源→电网实用计算，对架空线路对电缆：结论：①绝缘水平按线电压设计②三相系统仍然对称，可以继续运行2h③因存在接地容性电流，故在接地点有电弧2.2中性点经消弧线圈接地系统问题的提出：中性点不接地电力网发生d(1)时，仍可继续运行2h，但若接地电流值过大，会产生持续性电弧，危胁设备，甚至产生三相或二相短路。工作原理当W相发生单相接地故障时，中性点电位N上升为相电压U’w∵消弧线图为可调电感线圈∴电感电流I’L流过接地点，其总接电流I’地=I’L＋I’C调线圈匝数，使I’地=0∵I’L与I’方向相反∴I’L起到抵消I’的作用。补偿方式及选用全补偿（不采用）缺点：由XL=Xc，网络容易因不对称形成串联谐振过电压欠补偿为容性电流（少采用）缺点：易发展成为全补偿方式过补偿ILIc→I接地为感性电流(采用)注意：电感电流数值不能过大0地IIICL地IIIcL一消弧线圈1.结构特点：①为了保持补偿电流与电压之间的线性关系，采用滞气隙铁芯②气隙沿整个铁芯均匀设置，以减少漏磁③为了绝缘及散热，铁芯和线圈都浸在油中④为适应系统中电容电流变化特点，消弧线圈中设有分接头（5～9个）1.接线：电压互感器（110v、10A）——发生d(1)时，电压升高动作，发信号，测电压电流互感器（5A）——测量补偿电流避雷器（中性点）——为了防止大气过电压损坏消弧线圈1.设备选择：电压=补偿电网的额定电压，共分为6、10、35、60kv回解容量S3/35.1UeI地2.3中性点直接接地系统优点：1、不外加设备即可消弧2、降低电网对地绝缘，节省造价缺点：1、供电可靠性降低改进：装自动重合闸装置、加备用电源2、电流很大改进：中性点经电抗器接地、仅部分中性点接地2．4中性点不同接地方式的比较和应用范围比较供电的可靠性与故障范围可靠性：经消弧线圈接地不接地直接接地过电压与绝缘水平大接地→相电压,小接地→线电压对通讯与信号系统的干扰程度大接地→电流大、干扰大小接地→电流小，干扰小使用范围110kv及以上——直接接地20~60kvI10A——中性点不接地I10A——中性点经消弧线圈3~10kvI30A——中性点不接地I30A——中性点经消弧线圈供电1kv及以下——直接接地习题与思考题电力系统的电源中性点有哪几种运行方式？什么叫小接地电流系统和大接地电流系统？在系统发生单相接地故障时，小接地电流系统和大接地电流系统的相对地的电压和线电压有如何的变化？为什么小接地电流系统在发生单相接地故障时可允许短时继续运行而不允许长期运行？应采取什么对策？电网对地电容与那些因素有关？小接地电流系统单相接地电容电流与那些因素有关为什么说利用消弧线圈进行全补偿并不可取？试述中性点直接接地系统在发生单相接地时的后果以及提高供电可靠性的措施。第3章电弧及电气触头的基本理论教学要求:掌握电弧的形成及熄灭条件，熟悉电弧形成的物理过程、特性；掌握直流电弧及交流电弧的特性及熄灭条件；掌握开关电器常用的熄弧方法；了解电气触头的类型、工作条件；掌握接触电阻的形成、发展、后果及降低措施。概述电弧——为一种气体游离放电现象现象：开关电器开断电路时，触关间产生的耀眼的白光。△电弧的存在说明电路中有电流，只有当电弧熄灭，触头间隙成为绝缘介质时，电路才算断开。特征：①电弧的能量集中，温度报高，亮度很强例：10kvQF断开20kv的电流，电弧功率达到一万kw以上②电弧由阴级区，阳极区和弧柱区组成弧柱处温度最高，可达6~7k0C到1万度以上在弧柱周围温度较低，亮度明显减弱