电力承装工长培训第二章电力系统基本知识

1、电能的特点,同时性：电能不能大量储存，它的生产、输送、分配及转换为其他 形态能量的过程，是同时完成的。 集中性：在一个电网里不论有多少个发电厂、供电公司，都必须接 受电力网的统一调度，统一质量标准，统一管理办法。 适用性：电能不受或很少受时间、地点、空间、气温、风雨、场地 的限制，是最清洁、无污染、对人类环境无害的能源。它使用最方便、实用 性最广泛。 先行性：国民经济发展电力必须先行,第一节 电力系统、电力网构成,一、动力系统、电力系统、电力网构成,1、动力系统 将发电厂（动力部分和电气部分）、变电所到用电设备、用热设备之间用电力网和热力网联接起来的整体，叫做动力系统。概括地说，电力系统和动力

2、部分的总和就是动力系统。动力系统也可看成由变换元件、输送元件联接而成。,（1）变换元件,其主要任务是将一种形态的能量变换为另一种形态的能量。如锅炉、汽轮机、发电机、变压器、电动机、整流器、逆变器、变频机、工作机械、照明、家用电器等。其功能是将一种形式的能量便换为另一种性能的能量。,（2）输送元件,其主要任务是输送能量。如架空电力线路、电缆线路、发电厂或变电所的配电装置、管道及燃料输送设备等。其功能是输送能量。,2、电力系统,将动力系统中的动力部分除外，剩余部分就是电力系统，它由发电厂和电力网构成。它主要由动力系统中的电气部分，即由发电机、配电装置、升压或降压变电所、电力线路、电力网络以及用电设

3、备组成的整体。它的功能是发、输、变、配、变、将电能输送到电能用户。,大型电力系统的优越性,系统使电网构成了环网，可以通过改变电力网的运行方式，对用户连续供电，减少了由于停电造成的损失。 系统使电网运行具有灵活性，各区域网相互支持，系统必备的机组也可大大减少。 系统通过合理地分配负荷，提高运行经济性。 系统提高了电能质量和供电可靠性,山东电网,15万,王曲电厂二期120万,河北南网,山西电网 陕西电网,京津唐电网,内蒙古,上都电厂240万,长滩、布连电厂132万,托克托电厂480万,内蒙网外送300万,岱海电厂240万,600万,锦界电厂240万,河曲电厂90万,大型电力系统,您可知电力系统有哪

4、些变换元件？,发电机、升压、降压变压器、电流互感器、电压互感器、电动机、整流器、逆变器、变频机、照明、家用电器等,3、电力网,在电力系统中由送电、变电、配电三个部分构成电力网。电力网是将各电压等级的送电线路和各种类型的变电所联接而成的网络。它的功能是输送电能 转换分配电能 到电能用户。 电力网按其在系统中的作用不同，分为输电网（也叫区域性电力网）和电力网。,您可知电力系统有哪些输送元件？,架空电力线路、电缆线 路、配电线路、发电厂 或变电所的母线、配电 装置等,电力负荷,二、电力负荷,按用电负荷性质分类,一类负荷 突然中断供电会造成人身伤亡、重大经济损失、严重环境污染等。 二类负荷 突然中断供

5、电会造成较大经济损失、社会秩序混乱或在政治上产生较大影响。 三类负荷 是指不属于一、二类负荷的其他负荷。 对一类负荷应有两个以上的独立电源点供电，并有非电力电源的应急保安措施。,变电所,三、 变电所,变电所是连接电力系统的中间环节，用以汇集电源、升降电压和分配电力，通常由高低压配电装置、主变压器、主控制室和相应的设施以及辅助生产建筑物组成。,变电所一次电气设备和母线,1、电气主接线的基本要求,2、变电所一次电气设备,变电所由变压器、断路 器、隔离开关、避雷器、熔 断器、电压互感器、电流互 感器、电容器、母线、计量 装置、成套配电装置等设备 构成。,您可知变电所一次设备有哪些？,变电所一次设备有

6、变压器、开关设备、保护设备、防雷装置、电流互感器、电压互感器、电缆、母线、电容器、计量装置等。,架空电力线路的组成,四、架空电力线路的组成,您可知架空线路有哪些元件组成和其作用？,1、基础，作用是稳固杆塔。 2、杆塔，支撑导线。 3、导线，传输电能。 4、绝缘子，隔电。 5、金具，将线路的各个元件有机地组合成完整的整体。 6、接地装置，将雷电流、电气泄露电流散入土壤中。,第二节 供电与电能质量,供电质量,国标规定电压偏差的允许值,国标规定的电压波动允许值,供电可靠率,第三节 电力网的保护方式,一、中性点、中性线、零线,1、中性点 各级电压电力系统的中性点，是指该级电压的送电线路首端（送电端）所

7、连接的变压器在该电压侧连接成星形时的中性点。如图所示。,2、中性线与零线,1、三相绕组星形连接的公共点有接地，该点也可称为零点。 2、从中性点不接地的点引出的线称为中性线。 3、从中性点接地的点引出的线称为零线。 4、两者不同之处就在于：一个不允许接地；一个不但允许接地，而且还要重复接地。,您可知什么情况下保护接零和保护接地严禁混接？,在同 一个三相四线供电系统中，部分设备保护接零部分设备保护接地的措施严禁混接,二、电力系统中性点接地方式,电力系统中性点接地方式分为： 中性点直接接地系统 中性点非直接接地系统,1、接地短路电流系统,对于额定电压为1kV及以上的电力系统，其单相接地电流或在同一地

8、点有两相同时接地的入地电流大于500A时，称为大接地短路电流系统；等于或小于500A时，称为小接地短路电流系统。,2、接地与绝缘,电力系统中性点采用何种接地方式，这对电气设备及线路绝缘水平的要求有很大关系。中性点直接接地系统的绝缘水平比不接地系统要求低的多，线路泄露比距值也可以减少，因此对线路的运行和检修有很大影响。反之，对系统的绝缘水平要求则高。,3、中性点直接接地系统,指电力系统中至少有一个中性点 直接或经小阻抗与接地装置连接，其 作用使中性点经常保持零电位。,4、中性点非直接接地系统,指电力系统中性点不接地或经消弧线圈、电压互感器、高阻抗与接地装置相连接。 中性点不接地可以减小人身电击时

9、流经人体的电流，降低剩余电流设备外壳电压。 中性点不接地系统，为安全起见，规程规定不允许引出中性线供单相用电。,10kV中性点为什么不接地？,1、10kV系统多采用三角形接线，无中性点引出，此时需要由接地变压器引出中性点，接地故障时其作用与消弧线圈相同，都是产生感性电流补偿故障点的电容电流。 2、尽管需要增加线路的绝缘水平，但在提高10kV线路的绝缘水平时，造价低廉。 3、可提高供电可靠性（单相接地时的运行方式可说明）。,5、中性点非直接接地系统的优点,中性点不接地系统一般用于电压不高、负荷不大的系统中，它的优点主要是在线路发生单相接地时，未故障相的相电压（每一相导线对地电压称之为相电压）虽然

10、增加了根号3倍，变为线电压（每相导线之间的电压称之为线电压），但线电压本身仍然不变。,您可知什么情况下系统可以继续运行2小时？,按我国规程规定，电源中性点不接地的三相电力系统中，当发生一相接地故障时，允许继续运行的时间为2小时,6、中性点非直接接地系统的缺点,随着系统的扩大，电压的升高，中性点不接地系统就出现了一些问题，主要是接地电流增大，以致瞬时接地故障时，造成间歇性电弧，产生弧光接地过电压，这样不但不能自动消除故障，而且威胁电力系统的安全运行。为了解决这个问题，就产生了中性点直接接地方式或中性点经消弧线圈接地方式。,您可知电力系统中性点运行方式主要有哪几种？,中性点不接地系统； 中性点直接

11、接地系统； 中性点经消弧线圈接地系统。,三、中性点各种接地方式在配电网中的使用,对于3-10kV电力系统，因为该系统线路绝缘在成本费中所占比例很小，若采用中性点直接接地方式，其经济价值不大。又由于线路的绝缘较弱，单相瞬时接地的机会较多，接地电流较小，瞬时接地故障能可靠地自动消除。所以在3-10kV电力系统中，多采用中性点不接地方式。 只有当接地电流大于30安，单相接地时产生的稳定电弧较大，且不易熄灭时，才考虑采用中性点经消弧线圈接地的方式。,380-220kV低压系统,对于380-220kV低压系统，一般采用中性点直接接地方式。这是因为在接地故障时，短路电流能及时切断电源，以免未接地相电压升高

12、，影响人身和设备安全。当安全条件要求较高，且装有能迅速可靠地自动切除接地故障的装置时，也可采用中性点不接地方式。但这时为了防止变压器高、低压绕组间绝缘击穿引起的危险，变压器低压侧的中性线或一个相线上必须装设击穿保险器。,四、架空电力线路保护装置,架空电力线路的故障主要表现为： 永久性故障 一种是永久性接地故障，例如绝缘被击穿，线路受外力破坏断线并接地等，这种故障不能自动消除，必须进行检修才能恢复正常。 瞬时性故障 另一种是瞬时性接地故障，例如鸟害和雷害（雷电时，短路后马上恢复正常，一般是指绝缘子自动恢复绝缘）所引起的接地故障。,雷击故障,以雷害来说，当雷击线路时，所引起的线路绝缘子闪络（即沿绝

13、缘子表面放电），则该绝缘子内部绝缘多没有被击穿，这种雷击是瞬时现象，很快就过去。在中性点不接地系统中如果接地电流小于5A，雷击过去以后，就很难在闪络点形成稳定的电弧，因此接地故障能自动消除，不致中断供电。,1、自动重合闸装置动作,什么是自动重合闸? 自动重合闸装置是将因故障跳开后的断路器按需要自动投入的一种自动装置。 将故障线路切除，显然影响了供电的可靠性，为了弥补这一缺点，在电力系统中，广泛采用自动重合闸继电保护装置。一般从发生瞬时故障致断路器跳闸后，到自动重新合闸这段（0.15-1秒）时间里，瞬时接地故障一般都能消除，即故障点绝缘恢复，重合成功，不影响供电。如果是永久性接地故障，断电保护能

14、再次动作将断路器跳闸，不再重合第二次，待检修人员排除故障后再恢复送电。,电力系统中为什么要采用自动重合闸?,电力系统运行经验表明，架空线路绝大多数的故障都是瞬时性的，永久性故障般不到10。因此，在由继电保护动作切除短路故障之后，电弧将自动熄灭，绝大多数情况下短路处的绝缘可以自动恢复。因此，自动将断路器重合，不仅提高了供电的安全性和可靠性，减少了停电损失，而且还提高了电力系统的暂态稳定水平，增大了高压线路的送电容量，也可纠正由于断路器或继电保护装置造成的误跳闸。 所以，架空线路要采用自动重合闸装置。,不宜采用或采用自动重合闸后的不利影响,1、在短路容量比较大的电力系统中，不宜采用自动重合闸。 2

15、、在绝缘水平偏低（中性点不接地系统）的架空电力线路中，一般不采用自动重合闸。 3、电缆输、配电线路不能采用自动重合闸。 4、当重合闸重合于永久性故障时，主要有以下两个方面的不利影响： (1)使电力系统又一次受到故障的冲击； (2)使断路器的工作条件变得更加严重，因为在很短时间内，断路器要连续两次切断电弧。油断路器慎用或不用重合闸。,2、电流速断保护,什么是电流速断保护？ 定义：以保护装置的动作电流大于保护区域短路时的最大短路电流而获得选择性的一种电流保护。 电流速断保护按被保护设备的短路电流整定，当短路电流超过整定值时，则保护装置动作，断路器跳闸，电流速断保护一般没有时限，不能保护线路全长（为

16、避免失去选择性），即存在保护的死区为克服此缺陷，常采用略带时限的电流速断保护以保护线路全长。,电流速断保护的特点,速断保护是一种短路保护，为了使速断保护动作具有选择性，一般电力系统中速断保护其实都带有一定的时限，这就是限时速断，离负荷越近的开关保护时限设置得越短，末端的开关时限可以设置为零，这就成速断保护，这样就能保证在短路故障发生时近故障点的开关先跳闸，避免越级跳闸。 电流速断保护装置动作使线路跳闸，说明故障点在线路的前段。,您可知什么情况下电流速断？,发生系统 短路时电 流速断保 护动作,3、过电流保护装置,什么是过电流保护？ 定义：预定当被测电流增大超过允许值时执行相应保护动作(如使断路

17、器跳闸)的一种措施保护。 概念：当电流超过预定最大值时，使保护装置动作。 保护类型：短路保护和过载保护两种类型。,过电流保护原理简介,电网中发生相间短路故障或者非正常负载增加，绝缘等级下降等情况下，电流会突然增大，电压突然下降，过流保护就是按线路选择性的要求，整定电流继电器的动作电流的。 短路保护的特点是整定电流大、瞬时动作。 过载保护的特点是整定电流较小、反时限动作。 在没有太大冲击电流的情况下，熔断器也常用作过载保护元件。 过电流保护装置动作使线路跳闸，说明故障点在线路的后段。,您可知短路、过载的特点？,短路保护的特点是整定电流大、瞬时动作。过载保护的特点是整定电流较小、反时限动作。 当发

18、生系统短路时电流速断保护动作 过电流保护装置动作使线路跳闸，说明故障点在线路的后段。,4、速断和过流同时动作,如果电流速断保护 装置和过电流保护装置 同时动作，这种故障多 数发生在线路的中段。,5、距离保护装置动作,距离保护装置动作使线路跳闸，多数是相间短路引起的。若是段保护装置动作，故障点一般在线路全长（从电源端算起）的80%-85%长度以内；若是段保护装置动作，故障点可能在本线路也可能在段范围内，还有可能是段保护装置拒动引起的。,6、零序电流保护装置动作,零序电流保护装置动作而跳闸，说明线路发生单相接地。 若是段零序电流保护装置动作，则故障点一般在线路的前段。 若是段零序电流保护装置动作，

19、则故障点多数发现在线路的后段。,您可知继电保护的四性？,对继电保护 的要求是： 选择性 可靠性 迅速性 灵敏性,四、剩余电流保护,在用电设备回路中安装剩余电流动作保护器，是 防止发生人身触电伤亡事故的有效措施之一。也是防 止漏电引起电气火灾和电气设备损坏事故的技术措施。 但安装保护器后，仍应以预防为主，并应同时采取其 他各项防止触电和电气设备损坏事故的措施。,保护接地系统代号的含义,剩 余 电 流 保 护 方 式,1、TT系统,在三相四线制配电网中，引出三条相线W、V、U（也可标示为L1、L2、L3）和一条中性线（N线，工作零线）。在这种低压中性点直接接地的配电网中，如果电气设备金属外壳未采取

20、任何安全措施，则当外壳故障时，故障电流将沿低阻值(4)的低压工作接地（系统接地点）构成回路。由于工作接地的接地电阻很小，设备外壳将带有接近相电压的故障对地电压，电击的危险性很大。因此，必须采取间接接触电击防护措施，TT系统就是防护措施之一。,在三相四线低压中性点直接接地的配电网中，电源有一点与地直接连接，负荷侧电气装置外露可导电部分连接的接地极和电源的接地极无电气联系，这就是TT系统的接线。TT系统前后两个“T”分别表示配电网中性点和电气设备金属外壳接地。TT系统外露可导电部分应用PEE（接地保护线）接至共用的接地极上，即通过PEE线将设备外露可导电部分分片连通，这样可限制故障电压经PEE线蔓

21、延的范围。,TT系统接线,您可知三相四线制的零线、相线截面怎样配置？,10kV及以下架空配电线路设计技术规程(DL/T 5220-2005)7.0.8条规定： 1kV以下三相四线制的零线截面，应与相线截面相同。,TT系统应用范围,TT系统主要用于低压共用用户，即用于未装备配电变压器，从共用台区引进低压电源的小型用户。 按“TT”方式运行的农村低压电网和设备。,2、TN系统,目前，我国低压配电网绝大多数都采用中性点直接接地的三相四线配电网。在这种配电网中，TN系统是应用最多的配电及防护方式。在TN系统中，当某一相线与电气设备碰壳时，即形成单相短路。短路电流促使线路上的短路保护装置迅速动作，在规定的时间内将故障设备断开电源，消除人体触电危险。,TN-S系统，即系统中性线N与保护线PE是分开的。 TN-C系统，即系统中性线N与保护