电力系统分析基础2

1、电力系统分析基础电力系统分析基础Power System Analysis Basisvivi 电力培训电力培训资料下载：资料下载：联系电话：联系电话： 1.传统的课程划分电力系统稳态分析电力系统稳态分析正常的、相对静止的正常的、相对静止的 运行状态运行状态电力系统暂态分析电力系统暂态分析从一种运行状态向另从一种运行状态向另一种运行状态的过渡过程一种运行状态的过渡过程课程介绍课程介绍电电力力系系统统稳稳态态分分析析电力系统的基本知识和等值网络电力系统的基本知识和等值网络电力系统正常运行状况的分析和计算电力系统正常运行状况的分析和计算电力系统有功功率电力系统有功功率频率、无功功率频率、无功功率电

2、压的控制与调整电压的控制与调整课程介绍课程介绍电电力力系系统统暂暂态态分分析析波过程波过程操作或雷击时的过电压操作或雷击时的过电压（过程最短）（过程最短）电磁暂态过程电磁暂态过程与短路及励磁有关与短路及励磁有关(过程较短过程较短) )机电暂态过程机电暂态过程与动力系统有关与动力系统有关(过程较长过程较长) )涉及电压、电流涉及电压、电流涉及功率、功角涉及功率、功角导致系统振荡、稳定性破坏、异步运行导致系统振荡、稳定性破坏、异步运行短路计算短路计算对称分量法及序网概念对称分量法及序网概念不对称故障的分析与计算不对称故障的分析与计算静稳静稳暂稳暂稳课程介绍课程介绍高电压技术高电压技术电网公司考试要

3、求 电力系统基本概念、 电力系统各元件特性，数学模型、 电潮流手工计算方法，计算机潮流算法、 有功功率平衡和频率调整、 无功功率平衡及电压调整、 电力系统短路基本概念及三相短路计算、 同步电机突然三相短路分析与计算、 对称分量法及各元件序参数和等值电路、 不对称故障的分析和计算、 运行稳定性的基本概念、 静态稳定、 暂态稳定、 电网题库专项训练第一章第一章 电力系统的基本概念电力系统的基本概念1、电力系统的概念和组成、电力系统的概念和组成2、对电力系统运行的基本要求、对电力系统运行的基本要求3、电力系统的电压等级、电力系统的电压等级4、电力系统的接线方式和中性点接地、电力系统的接线方式和中性点

4、接地5、电力系统的负荷、电力系统的负荷一、电力系统、电力网及动力系统的概念一、电力系统、电力网及动力系统的概念1 1、电力系统、电力系统 由发电机、变压器、线路、用电设备以及其测量、保护、由发电机、变压器、线路、用电设备以及其测量、保护、控制装置等按一定规律联系在一起组成的用于电能生产、输送、控制装置等按一定规律联系在一起组成的用于电能生产、输送、分配和消费的系统称为电力系统。分配和消费的系统称为电力系统。 数据采集和传输数据采集和传输2 2、电力网、电力网 电网是由变压器和各种电压等级输电线路组成的，用于电电网是由变压器和各种电压等级输电线路组成的，用于电能能输送和分配的网路。其中电压等级在

5、输送和分配的网路。其中电压等级在110kV及以上的电力网主要及以上的电力网主要用于电能的远距离输送，称为输电网；用于电能的远距离输送，称为输电网；35kV及以下的电力网主及以下的电力网主要用于向用户配送电能，称为配电网（有时要用于向用户配送电能，称为配电网（有时110kV电压也用于配电压也用于配电网）。电网）。数据采集和传输数据采集和传输3 3、动力系统、动力系统 电力系统及其动力部分的总体称为动力系统。动力部分包电力系统及其动力部分的总体称为动力系统。动力部分包括火力发电厂的锅炉、汽轮发电机；水电厂的水库、水轮机括火力发电厂的锅炉、汽轮发电机；水电厂的水库、水轮机；原子能电厂的反应堆、汽轮机

6、等。；原子能电厂的反应堆、汽轮机等。 下图为电力系统、电力网和动力系统的示意图。下图为电力系统、电力网和动力系统的示意图。1.1 1.1 电力系统的基本概念一、基本概念一、基本概念1.1什么是电力系统？什么是电力系统？ 电力网电力网：按电压等级的高低、供电范围的大小的分类按电压等级的高低、供电范围的大小的分类地方电力网地方电力网：电压等级在：电压等级在35kV及以下，供电半径在及以下，供电半径在2050km以内以内区域电力网区域电力网：电压等级在：电压等级在35kV以上（一般为以上（一般为110kV220kV），），供电半径供电半径超过超过50km，联系较多发电厂的网络联系较多发电厂的网络超高

7、压远距离输电网超高压远距离输电网：电压等级为：电压等级为330kV500kV的网络，其主要任务是的网络，其主要任务是把远处发电厂生产的电能输送到负荷中心，同时还联系若干区域电力网形把远处发电厂生产的电能输送到负荷中心，同时还联系若干区域电力网形成跨省、跨地区的大型电力系统成跨省、跨地区的大型电力系统 变电所变电所：按其在电力系统中的地位分类按其在电力系统中的地位分类枢纽变电所：枢纽变电所：中间变电所：中间变电所：地区变电所：地区变电所：终端电站所：终端电站所：超高压远距超高压远距离输电网离输电网地方电力网地方电力网区域电力网区域电力网110kV35kV35kV500kV220kV110kV10

8、 kV水力发电厂水力发电厂火力发电厂火力发电厂变电所变电所A：枢纽枢纽变电所变电所C：地方地方变电所变电所D：终端终端变电所变电所B：中间中间 几个基本参量几个基本参量 (1) 总装机容量总装机容量: : 指该系统中实际安装的发电机组额指该系统中实际安装的发电机组额定有功功率的总和，以千瓦（定有功功率的总和，以千瓦（KWKW）、兆瓦（）、兆瓦（MWMW）、）、吉瓦（吉瓦（GWGW）为单位计）为单位计。 （2 2）年发电量）年发电量指该系统中所有发电机组全年实指该系统中所有发电机组全年实际发出电能的总和，以千瓦时（际发出电能的总和，以千瓦时（kWhkWh）、兆瓦时）、兆瓦时（MWhMWh）、吉瓦

9、时（）、吉瓦时（GWhGWh）为单位计。）为单位计。1.1 1.1 电力系统的基本概念1.1 1.1 电力系统的基本概念最大负荷最大负荷指规定时间内，电力系统总有功功指规定时间内，电力系统总有功功率负荷的最大值，以千瓦（率负荷的最大值，以千瓦（kWkW）、兆瓦）、兆瓦（MWMW）、吉瓦（）、吉瓦（GWGW）为单位计。）为单位计。额定频率额定频率按国家标准规定，我国所有交流按国家标准规定，我国所有交流电力系统的额定功率为电力系统的额定功率为50Hz50Hz。最高电压等级最高电压等级是指该系统中最高的电压等是指该系统中最高的电压等级电力线路的额定电压。级电力线路的额定电压。1.1 1.1 电力系统

10、的基本概念地理接线图地理接线图主要显示系统中发电厂、变电主要显示系统中发电厂、变电所的地理位置，电力线路的路径，以及它们相所的地理位置，电力线路的路径，以及它们相互间的联结。互间的联结。电气接线图电气接线图主要显示系统中发电机、变压主要显示系统中发电机、变压器、母线、断路器、电力线路等主要电机、电器、母线、断路器、电力线路等主要电机、电器、线路之间的电气接线。器、线路之间的电气接线。电力系统为什么要互联并网运行呢？电力系统为什么要互联并网运行呢？ 1.1.采用高效率大容量机组采用高效率大容量机组减少备用容量减少备用容量 最大单机容量最大单机容量 最大发电厂最大发电厂 2.2.合理利用动力资源合

11、理利用动力资源水、火电互补水、火电互补 3.3.提高供电可靠性提高供电可靠性系统越大，抗干扰能力越强系统越大，抗干扰能力越强 4.4.提高运行的经济性提高运行的经济性装高效率大容量机组、装高效率大容量机组、 合理利用动力资源、合理分配负荷、削峰填谷合理利用动力资源、合理分配负荷、削峰填谷。 1.1 电力系统的基本概念我国最大单机容量我国最大单机容量 最大火电机组最大火电机组：1000 MW1000 MW（浙江华能玉环电厂，上（浙江华能玉环电厂，上海外高桥第二发电厂海外高桥第二发电厂900MW900MW） 最大水电机组最大水电机组：700 MW700 MW（三峡电厂）（葛洲坝水电（三峡电厂）（葛

12、洲坝水电厂厂320 MW320 MW） 最大核电机组最大核电机组：1060MW1060MW（江苏田湾核电厂（江苏田湾核电厂) )1.1 电力系统的基本概念我国最大发电厂我国最大发电厂最大火电厂最大火电厂：北仑港电厂，北仑港电厂，5 5600 MW600 MW最大水电厂最大水电厂：三峡电厂三峡电厂2626700 MW700 MW（二滩水电厂（二滩水电厂6 6550 MW550 MW，溪洛渡水电站，溪洛渡水电站8 8700MW 700MW ）最大核电厂最大核电厂：秦山（秦山（300+2300+2600+2600+2700MW700MW）, , ( (大亚湾大亚湾2 29090万万KW,KW,江苏田

13、湾江苏田湾2 21060 MW,1060 MW,浙江三门、浙江三门、广东阳江广东阳江2 21000MW)1000MW)最大抽水蓄能电厂最大抽水蓄能电厂：广东抽水蓄能电厂广东抽水蓄能电厂8 8300 300 MWMW1.1 电力系统的基本概念1.1 电力系统的基本概念机构改革初显成效：机构改革初显成效：20022002年年1212月，中国电力工业新机构为月，中国电力工业新机构为适应市场发展应运而生，成立了两家电网公司、适应市场发展应运而生，成立了两家电网公司、5 5家发电家发电集团公司和集团公司和4 4家辅业集团公司；家辅业集团公司；20032003年年2 2月，国家电力监管月，国家电力监管委员

14、会宣告成立。委员会宣告成立。两家电网公司是国家电网公司、中国南方电网有限两家电网公司是国家电网公司、中国南方电网有限责任公司；责任公司；家发电集团公司是中国华能集团公司、中国大唐家发电集团公司是中国华能集团公司、中国大唐集团公司、中国华电集团公司、中国国电集团公司和中国集团公司、中国华电集团公司、中国国电集团公司和中国电力投资集团公司；电力投资集团公司；家辅业集团公司是中国电力工程顾问集团公司、家辅业集团公司是中国电力工程顾问集团公司、中国水电工程顾问集团公司、中国水利水电建设集团公司中国水电工程顾问集团公司、中国水利水电建设集团公司和中国葛洲坝集团公司。和中国葛洲坝集团公司。 1.2 电力系

15、统运行特点及基本要求特点特点 电能不能大量储存电能不能大量储存 暂态过程非常短促暂态过程非常短促（3030万万KM/SKM/S） 与国民经济及日常生活关系密切与国民经济及日常生活关系密切要求要求 安全安全 优质优质 经济经济 环保环保 电力系统的特点电力系统的特点电能不能大量存储电能不能大量存储：电能的生产、变换、输送、分：电能的生产、变换、输送、分配和使用是同时进行的配和使用是同时进行的P发发 P用用 P 频率频率 Q发发 Q用用 Q 电压电压V过渡过程十分短暂过渡过程十分短暂：控制操作自动化程度高。必：控制操作自动化程度高。必须借助自动装置对电力系统进行控制：继电保护装须借助自动装置对电力

16、系统进行控制：继电保护装置、远动装置、减载装置、同期装置、励磁装置、置、远动装置、减载装置、同期装置、励磁装置、电能生产与国民经济各部门和人民生活有着极电能生产与国民经济各部门和人民生活有着极为密切的关系为密切的关系：社会政治经济影响巨大。社会政治经济影响巨大。负荷分类：负荷分类： 一类负荷、一类负荷、 二类负荷、三类负荷二类负荷、三类负荷安全：安全：保证可靠的供电保证可靠的供电 措施措施电源与电网的建设（西电东送全国电源与电网的建设（西电东送全国联网）联网） SCADASCADA数据采集与监视控制系统数据采集与监视控制系统（SupervisorySupervisory ControlCont

17、rol AndAnd DataData Acquisition Acquisition ） 设备检修（计划检修设备检修（计划检修状态检修）状态检修） 人员素质人员素质1.2 1.2 电力系统运行特点及基本要求负荷负荷（一级一级 二级二级 三级三级）n一级负荷：对这一级负荷中断供电，将造成一级负荷：对这一级负荷中断供电，将造成人身事故，经济严重损失，人民生活发生混乱。人身事故，经济严重损失，人民生活发生混乱。n二级负荷：对这一级负荷中断供电，将造成二级负荷：对这一级负荷中断供电，将造成大量减产，人民生活受影响。大量减产，人民生活受影响。n三级负荷：所有不属于一、二级的负荷三级负荷：所有不属于一、

18、二级的负荷。1.2 1.2 电力系统运行特点及基本要求优质优质指标指标 电压电压： 35kV 5% 10kV 7% (无功功率无功功率）频率频率： 0.2（3000mw) 0.5Hz(3000MW） （有功功率有功功率）谐波：电力电子装置，非线性负荷谐波：电力电子装置，非线性负荷1.2 1.2 电力系统运行特点及基本要求经济经济EX:EX:一台一台600MW火电机组，年利用小时火电机组，年利用小时6000h，煤耗率，煤耗率320g/kW.h，煤价：，煤价：300元元/吨。吨。Sol：年发电量：年发电量：600000kW6000h36亿亿kW.h需标煤：需标煤：36亿亿kW.h320g/kW.h

19、115.2万吨标煤万吨标煤燃料费：燃料费：115.2万吨万吨300元元/吨吨34560万元万元1%节约：燃料：节约：燃料：1.152万吨标煤万吨标煤燃料费：燃料费：345.6万元万元厂用电率厂用电率 网损网损煤耗率（水耗率）煤耗率（水耗率）1.2 1.2 电力系统运行特点及基本要求环保环保火电厂装机火电厂装机7070 煤炭燃烧造成的污染煤炭燃烧造成的污染 限制污染物的排放量限制污染物的排放量1.2 1.2 电力系统运行特点及基本要求1、无备用无备用图图1-5 1-5 无备用接线方式无备用接线方式（a a）放射式）放射式 （b b）干线式样）干线式样 （c c） 链式链式 1.3 电力系统的接线

20、方式 一一. .电力系统的接线方式电力系统的接线方式优点：简单、经济、运行方便优点：简单、经济、运行方便缺点：供电可靠性差缺点：供电可靠性差 适用范围：二级负荷适用范围：二级负荷2 2、有备用、有备用图图1-6 1-6 有备用接线方式有备用接线方式（a a） 放射式样放射式样 （b b） 干线式干线式 （c c） 链式链式 （d d） 环式环式 （e e） 两端供电网络两端供电网络 1.3 电力系统的接线方式 优点：供电可靠性和电压质量高优点：供电可靠性和电压质量高缺点：不经济缺点：不经济 适用范围：电压等级较高或重要的负荷适用范围：电压等级较高或重要的负荷 1.4 电气设备的电压等级1.1.

21、电力系统的额定电压等级电力系统的额定电压等级 电力系统的标准电压电力系统的标准电压标称电压标称电压经济电压：经济电压： cosUI3P电压高，损耗小电压高，损耗小绝缘水平高，投资大绝缘水平高，投资大制定标准电压，以便实现互联制定标准电压，以便实现互联最高电压：最高电压：正常运行时，系统中出现的电压最高值正常运行时，系统中出现的电压最高值二、电力系统的额定电压1 1、输电线路的理想电压、输电线路的理想电压 对应一定的输电距离和输送容量，输电电压等级越高，电力网的电对应一定的输电距离和输送容量，输电电压等级越高，电力网的电能损耗越小，电能损耗耗费越少；但随着电压的升高，线路的投资费能损耗越小，电能

22、损耗耗费越少；但随着电压的升高，线路的投资费用越高。如下图所示，图中用越高。如下图所示，图中C1为年电能损耗费（万元为年电能损耗费（万元/年），年），C2为归为归算到运行年的年投资费用（万元算到运行年的年投资费用（万元/年），年），C为输电线路的年费用。为输电线路的年费用。 显然对应于一定的输送显然对应于一定的输送 距离和输送容量存在一个距离和输送容量存在一个 电压，在该电压下运行，输电压，在该电压下运行，输 电线路的经济性最好，此电电线路的经济性最好，此电 压就是其理想电压。压就是其理想电压。2 2、电力系统额定电压规定原则、电力系统额定电压规定原则 电压等级越多，越有利于输电线路选择接近理

23、想电压的电压等级越多，越有利于输电线路选择接近理想电压的额定电压；但额定电压等级越多，越不利于电气设备的规模额定电压；但额定电压等级越多，越不利于电气设备的规模化生产。化生产。 电力系统额定电压就是综合使用和制造两方面的要求，电力系统额定电压就是综合使用和制造两方面的要求，经经济技术比较确定，并由国家颁布实行的。经经济技术比较确定，并由国家颁布实行的。3 3、电力系统额定电压、电力系统额定电压 国家规定的电力系统的额定电压如下表所示。国家规定的电力系统的额定电压如下表所示。4 4、电力网中的电压分布与线路、发电机、变压器的额、电力网中的电压分布与线路、发电机、变压器的额定电压定电压 （1 1）

24、电力网的电压分布）电力网的电压分布 （2）输电线路允许的电压损耗）输电线路允许的电压损耗 用电设备允许的电压偏移为用电设备允许的电压偏移为 ，所以线路允许的电压，所以线路允许的电压损耗为损耗为10%。 （3）输电线路的额定电压）输电线路的额定电压 输电线路的额定电压取线路各点电压的平均值，即用电输电线路的额定电压取线路各点电压的平均值，即用电设备的额定电压。设备的额定电压。 （4）发电机的额定电压）发电机的额定电压 在有直配线的情况下，发电机接于线路首端，运行时电在有直配线的情况下，发电机接于线路首端，运行时电压比用电设备的额定电压高压比用电设备的额定电压高5%，为使发电机在额定电压下，为使发

25、电机在额定电压下运行，所以发电机额定电压就取线路首端的电压，即用电设运行，所以发电机额定电压就取线路首端的电压，即用电设备额定电压的备额定电压的1.05倍。倍。 在没有直配线的情况下，发电机的额定电压根据发电机在没有直配线的情况下，发电机的额定电压根据发电机运行的经济性确定。运行的经济性确定。%5 （5）变压器的额定电压）变压器的额定电压 原边绕组：原边绕组： 对于降压型变压器，其原边绕组既可能接于线路首端，也对于降压型变压器，其原边绕组既可能接于线路首端，也可能接于线路末端，为保证不管哪种情况下，其实际电压都在可能接于线路末端，为保证不管哪种情况下，其实际电压都在允许的范围内，所以其额定电压

26、取用电设备的额定电压。允许的范围内，所以其额定电压取用电设备的额定电压。 对于发电厂的升压变压器，由于其与发电机直接连接，所对于发电厂的升压变压器，由于其与发电机直接连接，所以取发电机的额定电压。以取发电机的额定电压。 副边绕组：副边绕组： 副边绕组接于线路首端，运行时其电压比用电设备的额定副边绕组接于线路首端，运行时其电压比用电设备的额定电压高电压高5%，但变压器副边绕组的额定电压是指原边绕组加额定，但变压器副边绕组的额定电压是指原边绕组加额定电压，副边绕组开路时的端电压，注意到变压器正常运行时变电压，副边绕组开路时的端电压，注意到变压器正常运行时变压器的内部电压损耗约为压器的内部电压损耗约

27、为5%，所以变压器副边绕组的额定电压，所以变压器副边绕组的额定电压应取用电设备额定电压的应取用电设备额定电压的1.1倍。倍。 只有当与变压器副边绕组相连接的线路路很短（或直接只有当与变压器副边绕组相连接的线路路很短（或直接与用电设备相连接），线路压降很小时；或变压器本身的短与用电设备相连接），线路压降很小时；或变压器本身的短路电压较小（小于路电压较小（小于7.5%）时，允许变压器副边额定电压取）时，允许变压器副边额定电压取用电设备额定电压的用电设备额定电压的1.05倍。倍。 用线电压表示的抽头额定电压用线电压表示的抽头额定电压220kV升压变压器升压变压器降压变压器降压变压器5 5、不同电压等

28、级的适用范围、不同电压等级的适用范围 3KV3KV：工企业内部使用（如：工企业内部使用（如3KV3KV电动机）；电动机）； 10001000、500500、330330、220kV220kV：用于大电力系统的主干线；：用于大电力系统的主干线； 110KV110KV：小电力系统的主干线、大电力系统的二次网络；：小电力系统的主干线、大电力系统的二次网络； 35KV35KV：大城市或大工业企业内部配电网络；农村电力网络；：大城市或大工业企业内部配电网络；农村电力网络； 10kV10kV：配电网络。：配电网络。 各级电压架空线路的输送能力各级电压架空线路的输送能力 三、三相电力系统中性点运行方式 发电

29、机定子绕组Y联结的中性点： 一种是不接地一种是不接地 另一种是为了防护定子绕组过电压而采用经过另一种是为了防护定子绕组过电压而采用经过避雷器接地。避雷器内部有气隙，所以正常运避雷器接地。避雷器内部有气隙，所以正常运行和不接地一样。行和不接地一样。 变压器Y接法线圈的中性点： 不接地，1035kV系统多属这类情况。 消弧线圈接地，即经过一个线性电抗线圈接地，1060kV系统有这种方式。 直接接地，110kV及以上电压系统和380220V三相四线低压系统都属这类情况。电力系统中性点的运行方式电力系统中性点的运行方式vivi电力培训资料下载：联系电话： 第二章第二章 电力系统中性点的运行方式电力系统

30、中性点的运行方式1 1、电力系统的中性点：、电力系统的中性点：发电机、变压器的中性点发电机、变压器的中性点且指变压器且指变压器Y Y形接线形接线2 2、运行方式共三种：、运行方式共三种： 中性点不接地运行方式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经消弧线圈接地运行方式 中性点直接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，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。后一种接地系统又称为：大接地电流系统。3 3、分析中性点运行方式的目的：、分析中性点运行方式的目的：运行方式的不同会影响运行的运行方式的不同会影响运行

31、的可靠性、设备的绝缘、通信的干扰、继电保护等可靠性、设备的绝缘、通信的干扰、继电保护等中性点不接地系统中性点不接地系统一、正常运行情况一、正常运行情况 简化等值电路 正常运行时的中性点不接地的电力系 （a）电路图 （b）相量图假假 设设 条条 件件为了方便讨论，认为：1、三相系统对称2、对地分散电容用集中电容表示,相间电容不予考虑3、当导线经过完全换位后，Cu=Cv=Cw=C2 2、分析：、分析：需要讨论的几个参数：需要讨论的几个参数：1、中性点对地电压、中性点对地电压2、相对地的电压、相对地的电压3、线电压、线电压4、零序电压、零序电压5、各相电容电流、各相电容电流6、零序电流、零序电流中性

32、点对地电压中性点对地电压 线电压线电压相对地电压相对地电压零序电压零序电压 各相电容电流各相电容电流总电流总电流 零序电流零序电流3 3、结论、结论正常运行时：地中没有零序电容电流流过。中性点对地电位为零。二、单相（二、单相（C相）接地相）接地-完全接地完全接地分析：分析：（1）中性点对地电位；（）中性点对地电位；（2）相对地电位；（）相对地电位；（3）线电）线电压；（压；（4）零序电压；（）零序电压；（5）对地电容电流；（）对地电容电流；（6）接地电流；）接地电流；（7）零序电流）零序电流 单相（单相（C相）接地相）接地分析：分析：（1）中性点对地电位；）中性点对地电位； 单相（单相（C相）

33、接地相）接地分析：分析：（2）相对地电位；）相对地电位； 单相（单相（C相）接地相）接地分析：分析：（3）线电压；（）线电压；（4）零序电压；）零序电压； 单相（单相（C相）接地相）接地分析：分析：（5）对地电容电流；）对地电容电流； 单相（单相（C相）接地相）接地分析：分析：（6）接地电流；（）接地电流；（7）零序电流）零序电流3 3、结论、结论接地故障相对地电压降低为零；接地故障相对地电压降低为零；非接地故障相电压升高为线电压（非接地故障相电压升高为线电压（ 倍）且相位改变倍）且相位改变绝缘水绝缘水平按线电压设计平按线电压设计（35KV35KV及以下及以下 ）中性点对地电压升为相值（方向与

34、故障相电压相反，即中性点对地电压升为相值（方向与故障相电压相反，即- -c c） 相对中性点电压和线电压仍不变相对中性点电压和线电压仍不变三相系统仍然对称，可以继三相系统仍然对称，可以继续运行续运行2h2h（供电可靠性提高）（供电可靠性提高）接地点流过的电容电流是正常每相对地电容电流的倍，即接地点流过的电容电流是正常每相对地电容电流的倍，即c cco co 故在接地点有电弧故在接地点有电弧3单相接地时接地电流危害 单相接地时的接地电流将在故障点形成电弧。当出现稳定电弧时可能烧坏电气设备，或引起两相或三相短路。尤其是电机或电器内部因绝缘损坏而造成一相导体与设备外壳之间接触产生稳定电弧时，更容易烧

35、坏电机、电器或造成相间短路。接地电容电流的经验算法：接地电容电流的经验算法：I Ic c中性点不接地系统地单相接地电容电流（中性点不接地系统地单相接地电容电流（A A）U U电网额定线电压（电网额定线电压（KvKv）L L同一电压同一电压U U具有电气联系的具有电气联系的架空线路或架空线路或电缆线路总长电缆线路总长度（度（kmkm）350ULIc10ULIc架空线路电缆线路 中性点经消弧线圈接地系统中性点经消弧线圈接地系统vivi电力培训电力培训资料下载：资料下载：联系电话：联系电话： 问题的提出为什么要采用中性点经消弧线圈接地系统？中性点不接地电力网发生接地时，仍可继续运行2h，但若接地电流

36、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。 中性点经消弧线圈接地系统中性点经消弧线圈接地系统 消弧线圈的工作原理图2-3 中性点经消弧线圈接地的电力系统（a）电路图 （b）相量图 消弧线圈的工作原理1 1、正常运行时：、正常运行时： 中性点对地电位为零：中性点对地电位为零：U UN N=0=0 消弧线圈中无电流：消弧线圈中无电流：I IL L=0=0 流过地中的电容电流为零：流过地中的电容电流为零：I IC C=0=02 2、单相接地时：、单相接地时： 中性点电位升高为相电压：中性点电位升高为相电压： 消弧线圈中出现感性电流消弧线圈中出现感性电流 ：与：与 相差相差18018

37、00 0 流过接地点电流：流过接地点电流： + + （相互抵消）（相互抵消）CNUULIcILIcI消弧线圈不起作用实现补偿补偿方式及选用1 1、全补偿、全补偿: :L LC C 即即 接地点电流为零接地点电流为零 缺点：缺点：X XL L=X=Xc c，网络容易因不对称形成串联谐振过电压危及绝缘，网络容易因不对称形成串联谐振过电压危及绝缘2 2、欠补偿、欠补偿: :L LC C 即即 接地点为容性电流接地点为容性电流 缺点：易发展成为全补偿方式缺点：易发展成为全补偿方式, ,切除线路或频率下降可能谐振。切除线路或频率下降可能谐振。3 3、过补偿过补偿: :L LC C 即即 接地点为为感性电

38、流接地点为为感性电流 注意：电感电流数值不能过大注意：电感电流数值不能过大10A10A不采用少采用采用消弧线圈1 1、消弧线圈结构特点：、消弧线圈结构特点： 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 气隙沿整个铁芯均匀设置，以减少漏磁气隙沿整个铁芯均匀设置，以减少漏磁 为了绝缘及散热，铁芯和线圈都浸在油中为了绝缘及散热，铁芯和线圈都浸在油中 为适应系统中电容电流变化特点，消弧线圈中设有分接头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 59 9个）个）2 2、补偿容量的选择：、补偿容量的选择：h.eh.e1.351.35

39、c cx x3 3、消弧线圈的安装地点、消弧线圈的安装地点 发电厂的发电机或厂变的中性点；变电所主变的中性点。发电厂的发电机或厂变的中性点；变电所主变的中性点。4 4、适用范围：广泛应用在不适合采用中性点不接地的以架空线路、适用范围：广泛应用在不适合采用中性点不接地的以架空线路为主体的为主体的3-60kV3-60kV系统；个别雷害严重的地区系统；个别雷害严重的地区110kV110kV系统不得已采系统不得已采用。用。 中性点直接接地系统中性点直接接地系统vivivivi电力培训电力培训资料下载：资料下载：联系电话：联系电话： 简化等值电路 假定C相完全接地，如下图。单相接地故障时的中性点直接接地

40、的电力系统 单相接地时单相接地时 1 1、电压情况（、电压情况（C C相）相）接地相电压降低接地相电压降低为为0 0非接地相电压不变非接地相电压不变为相电压为相电压中性点对地电压不变中性点对地电压不变为为0 0 2 2、电流情况、电流情况形成短路形成短路危害大危害大装设继电保护装设继电保护跳闸切除故障（供电可跳闸切除故障（供电可靠性降低），避免接地点的电弧持续。靠性降低），避免接地点的电弧持续。 分分 析析优点：优点： 1 1、不外加设备即可消弧、不外加设备即可消弧 2 2、降低电网对地绝缘，节省造价、降低电网对地绝缘，节省造价缺点：缺点： 1 1、供电可靠性降低、供电可靠性降低 改进：装自动

41、重合闸装置、改进：装自动重合闸装置、 加备用电源加备用电源 2 2、电流很大且单相磁场对弱电干扰、电流很大且单相磁场对弱电干扰 改进：改进： 中性点经电抗器接地中性点经电抗器接地 、仅部分中性点接地、仅部分中性点接地 3 3、不产生过电压，设备绝缘水平低、不产生过电压，设备绝缘水平低2020，造价低。，造价低。结结 论论中性点经小阻抗(小电阻或电抗器)接地 着眼点是为了增大零序电抗，以限制单相短路电流 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

42、小5、系统稳定性中性点不同接地方式的比较 小接地系统优先小接地系统优先小接地系统优先大接地系统优先大接地系统优先110kv110kv及以上及以上直接接地直接接地202060kv I10A60kv I10AI10A中性点经消弧线圈接地中性点经消弧线圈接地10kv I20A10kv I20AI20A中性点经消弧线圈接地中性点经消弧线圈接地3 36kv I30A6kv I30AI30A中性点经消弧线圈接地中性点经消弧线圈接地1kv1kv及以下及以下直接接地直接接地中性点运行方式的应用范围中性点运行方式的应用范围系统中一相接地的特点比较系统中一相接地的特点比较 中性点不接地 中性点直接接地电流中性点电

43、压非故障相电压线电压接地点的电容电流是正常运行时一相对地电容电流的3倍故障相电流和流入故障点的电流很大中性点电压升高为相电压故障相和中性点电压为零非故障相对地电压仍为相电压非故障相对地电压升高为线电压与故障相相关的线电压降低为相电压三相之间的线电压保持与正常时相同经消弧线圈接地:适当选择线圈感抗,接地点电流可减小到很小,且熄灭接地电流产生的电弧。其他特点与不接地系统基本相同。各种中性点运行方式的应用各种中性点运行方式的应用 110kV110kV及以上电力系统采用中性点直接接地运行方式，以及以上电力系统采用中性点直接接地运行方式，以减低输电线路和电气设备的对地绝缘要求，降低造价。减低输电线路和电

44、气设备的对地绝缘要求，降低造价。 但但110kV110kV及以上输电线路传输功率大，单相接地短路时跳及以上输电线路传输功率大，单相接地短路时跳闸，将造成大面积停电，所以必须采取其他措施提高供电可闸，将造成大面积停电，所以必须采取其他措施提高供电可靠性，常用的措施有线路装设重合闸，沿线路全线假设避雷靠性，常用的措施有线路装设重合闸，沿线路全线假设避雷线等。线等。 35kV35kV及以下电力系统，在单相接地电容电流未超过规定及以下电力系统，在单相接地电容电流未超过规定值时，采用中性点不接地运行方式；超过规定值时，采用经值时，采用中性点不接地运行方式；超过规定值时，采用经消弧线圈接地的运行方式。这是

45、因为电压等级较低，即使按消弧线圈接地的运行方式。这是因为电压等级较低，即使按承受线电压设计输电线路和电气设备的绝缘也不会过多增加承受线电压设计输电线路和电气设备的绝缘也不会过多增加造价，但却可提高供电可靠性。造价，但却可提高供电可靠性。1.4 电力系统的负荷和负荷曲线一电力系统的负荷一电力系统的负荷 1 1、负荷：、负荷：系统中所有电力用户的用电设备所消耗的电功率总和。系统中所有电力用户的用电设备所消耗的电功率总和。也称也称电力系统的综合用电负荷。电力系统的综合用电负荷。是所有用户的负荷总加是所有用户的负荷总加。2 2、负荷分类（按负荷性质分类）、负荷分类（按负荷性质分类）：工业、农业、交通运

46、输业、工业、农业、交通运输业、商业、生活等。商业、生活等。3 3、电力系统的供电负荷：、电力系统的供电负荷：综合用电负荷加上电力网的功率损综合用电负荷加上电力网的功率损耗。耗。4 4、电力系统的发电负荷：、电力系统的发电负荷：供电负荷加上发电厂厂用电消耗的供电负荷加上发电厂厂用电消耗的功率。功率。二负荷曲线：二负荷曲线：用曲线描述某一时间段内负用曲线描述某一时间段内负荷随时间变化的规律荷随时间变化的规律 1. 1. 日负荷曲线日负荷曲线: :制定发电计划的依据制定发电计划的依据 一天的总耗电量一天的总耗电量 日平均负荷日平均负荷 240PdtAd24024124PdtAPdav1.4 电力系统

47、的负荷和负荷曲线负荷率km 最小负荷系数 maxPPkavmmaxminPP(a）钢铁工业负荷；钢铁工业负荷；(b) 食品工业负荷；食品工业负荷；(c) 农村加工负荷；农村加工负荷；(d) 市政生活负荷市政生活负荷 2. 年最大负荷曲线：描述一年内每月（或每日）最大有功功率负荷变化的情况 3. 年持续负荷曲线：按一年中系统负荷的数值大小及其持续小时数顺序排列绘制而成 t1PPmaxP1P2P3tt3t28760Tmax全年耗电量 PdtA87600最大负荷利用小时数 Tmax PdtPPAT87600maxmaxmax1 年最大负荷曲线：为安装新机组、安排检修计年最大负荷曲线：为安装新机组、安

48、排检修计 划提供依据划提供依据A=PmaxTmax 各类用户的年最大负荷利用小时数负 荷 类 型Tmax/h户内照明及生活用电20003000一班制企业用电15002200二班制企业用电30004500三班制企业用电60007000农 灌 用 电100015001.5 电力系统的电能质量指标电力系统的电能质量指标五个相关指标：五个相关指标： 1）电压偏差）电压偏差 指长时间的偏离额定电压指长时间的偏离额定电压（不应超过（不应超过5%UN ） 该问题属于基波无功的范畴，主要与电能传输的导线直径、该问题属于基波无功的范畴，主要与电能传输的导线直径、供电距离、潮流分布、调压方式、无功补偿容量等因素有

49、关。供电距离、潮流分布、调压方式、无功补偿容量等因素有关。欠电压可导致设备工作不正常，例如鼠笼型电动机过热和接欠电压可导致设备工作不正常，例如鼠笼型电动机过热和接触器吸引线圈释放。过电压可使多种电子和电气设备永久性触器吸引线圈释放。过电压可使多种电子和电气设备永久性的的(绝缘绝缘)损坏。损坏。 2）频率偏差）频率偏差 电压频率偏离额定频率电压频率偏离额定频率（不应超过（不应超过50 0.20.5Hz ）。属于）。属于基波有功问题，它与电力系统有功储备有关。频率降低（升基波有功问题，它与电力系统有功储备有关。频率降低（升高）引起电机转速下降（上升）高）引起电机转速下降（上升） 3）谐波）谐波 电

50、压波形畸变。电压波形畸变。属于负荷特性问题，是非线性负荷造成属于负荷特性问题，是非线性负荷造成的，与非线性负荷所固有的特性有关。与供电质量关系的，与非线性负荷所固有的特性有关。与供电质量关系不大，网络的运行方式、结构参数、储能设备的配置对不大，网络的运行方式、结构参数、储能设备的配置对谐波问题有重要影响。只要有非线性负荷谐波问题有重要影响。只要有非线性负荷(电气化铁路、电气化铁路、地铁、电弧炉、整流设备）接入电网，就会产生谐波。地铁、电弧炉、整流设备）接入电网，就会产生谐波。其结果造成变压器中由于涡流及磁滞损耗的加大而过热、其结果造成变压器中由于涡流及磁滞损耗的加大而过热、电动机过热和转矩下降

51、，以及中性线和补偿电容器过热。电动机过热和转矩下降，以及中性线和补偿电容器过热。谐波电流增加了电网的能量损耗，降低旋转电机、变压谐波电流增加了电网的能量损耗，降低旋转电机、变压器、电缆等电气元件的寿命，还将影响电子设备的正常器、电缆等电气元件的寿命，还将影响电子设备的正常工作，使自动化、远动、通迅都受到干扰。工作，使自动化、远动、通迅都受到干扰。 4）三相不平衡度）三相不平衡度 三相电源各相的电压不对称的程度。三相电源各相的电压不对称的程度。是各相电源所加的是各相电源所加的负荷不均衡所致，属于基波负荷配置问题。会使变压器负荷不均衡所致，属于基波负荷配置问题。会使变压器内产生环流内产生环流(及过

52、热及过热),并可使电动机的效率降低。发生三并可使电动机的效率降低。发生三相不平衡即与用户负荷特性有关，同时与电力系统的规相不平衡即与用户负荷特性有关，同时与电力系统的规划、负荷分配也有关。划、负荷分配也有关。 5）电压允许波动和闪变）电压允许波动和闪变 电压短时间超出规定范围的摆动或扰动电压短时间超出规定范围的摆动或扰动，电网电网电压幅值（或半周波方均根值）的连续快速变电压幅值（或半周波方均根值）的连续快速变化称为电压波动。由电压波动引起的灯光闪烁化称为电压波动。由电压波动引起的灯光闪烁对人眼脑产生的刺激效应称为电压闪变。对人眼脑产生的刺激效应称为电压闪变。属于属于无功冲击问题，与负荷的启动特

53、性有关，但网无功冲击问题，与负荷的启动特性有关，但网络的运行方式、参数及无功补偿类型对该问题络的运行方式、参数及无功补偿类型对该问题也有相当影响。产生的原因有，如大电机重负也有相当影响。产生的原因有，如大电机重负荷启动及切断过程，在极端情况下可使设备断荷启动及切断过程，在极端情况下可使设备断电或设备损坏，例如照明系统有感的闪烁现象。电或设备损坏，例如照明系统有感的闪烁现象。名 称允许限值说 明供电电压允许偏差 35kV 及以上为正负偏差绝对值之和不超过 10%； 10kV 及以下三相供电为7%； 220V 单相供电为+7%，-10%衡量点为供用电产权分界处或电能计量点电压允许波动和闪变1电电压

54、压波波动动： 10kV 及以下 2.5%; 35kV110kV 为 2%； 220kV 及以上 1.6%2闪闪变变 V10： 对照明要求较高,0.4%(推荐值); 一般照明负荷,0.6%(推荐值) 衡量点为电网公共连接点(PCC)，取实测 95%概率值； 给出闪变电压限值和频度的关系曲线，可以根据电压波动曲线查得允许值，并给出算例； 对测量方法和测量仪器作出基本规定三相供电电压允许不平衡度 正常允许 2%，短时不超过 4%； 每个用户一般不得超过 1.3% 各级电压要求一样； 衡量点为 PCC，取实测 95%概率值或日累计超标不超过 72min，且每 30min中超标不超过 5min； 对测量

55、方法和测量仪器作出规定； 提供不平衡度算法电压质量标准：电力系统元件的数学模型电力系统元件的数学模型vivi电力培训资料下载:联系电话： 系统等值模型的基本概念系统等值模型的基本概念 电力系统元件电力系统元件: :构成电力系统的各组成部件，构成电力系统的各组成部件，包括各种包括各种一次设备元件一次设备元件、二次设备元件二次设备元件及及各各种控制元件种控制元件等。等。 电力系统分析和计算一般只需计及主要元件电力系统分析和计算一般只需计及主要元件或对所分析问题起较大作用的元件参数及其或对所分析问题起较大作用的元件参数及其数学模型。数学模型。 对电力系统稳态及暂态分析计算有关的元件，对电力系统稳态及

56、暂态分析计算有关的元件，包括包括输电线路、电力变压器、同步发电机及输电线路、电力变压器、同步发电机及负荷负荷。系统等值模型的基本概念系统等值模型的基本概念 元件参数元件参数:表述元件电气特征的参量，元件表述元件电气特征的参量，元件特征不同，其表述特征的参数亦不同，如线特征不同，其表述特征的参数亦不同，如线路参数为电阻、电抗、电纳、电导，变压器路参数为电阻、电抗、电纳、电导，变压器除上述参数外还有变比，发电机有时间常数除上述参数外还有变比，发电机有时间常数等。等。 根据元件的运行状态，又可分为静态参数和根据元件的运行状态，又可分为静态参数和动态参数，定参数和变参数等。总之，元件动态参数，定参数和

57、变参数等。总之，元件特征不同，运行状态不同，其参数亦是多种特征不同，运行状态不同，其参数亦是多种多样的，因此，多样的，因此，表示同一元件的模型也会不表示同一元件的模型也会不同。同。系统等值模型的基本概念系统等值模型的基本概念 数学模型数学模型：元件或系统物理模型元件或系统物理模型( (物理特性物理特性) )的数学描的数学描述，根据元件特征、运行状态及求解问题不同，数学述，根据元件特征、运行状态及求解问题不同，数学模型可分为：描述静态模型可分为：描述静态( (或稳态或稳态) )问题的代数方程和描问题的代数方程和描述动态述动态( (或暂态或暂态) )问题的微分方程、描述线性系统的线问题的微分方程、

58、描述线性系统的线性方程和非线性系统的非线性方程、定常系数方程和性方程和非线性系统的非线性方程、定常系数方程和时变系数方程、描述非确定性过程的模糊数学方程及时变系数方程、描述非确定性过程的模糊数学方程及利用人工智能和神经元技术的网络方程等。利用人工智能和神经元技术的网络方程等。 元件的数学模型描述了元件的特性，而由各种元件构元件的数学模型描述了元件的特性，而由各种元件构成的成的系统的数学模型系统的数学模型则是各元件数学模型的有机组合则是各元件数学模型的有机组合和相互作用。和相互作用。系统等值模型的基本概念系统等值模型的基本概念 电力系统分析和计算的一般过程电力系统分析和计算的一般过程 首先首先将

59、待求物理系统进行分析简化，抽象出等将待求物理系统进行分析简化，抽象出等效电路效电路(物理模型物理模型)； 然后然后确定其数学模型，也就是说把待求物理确定其数学模型，也就是说把待求物理问题变成数学问题；问题变成数学问题； 最后最后用各种数学方法进行求解，并对结果进用各种数学方法进行求解，并对结果进行分析。行分析。 系统等值模型的基本概念系统等值模型的基本概念 直流稳态 交流稳态 暂态 输电线路等值电路 Riu IjX(RU) udtdiLRi例例:输电线输电线路模型路模型电力系统各元件的数学模型电力系统各元件的数学模型1、电力线路的数学模型、电力线路的数学模型2、变压器的参数和数学模型、变压器的

60、参数和数学模型3、发电机的参数和数学模型、发电机的参数和数学模型4、电抗器和负荷的数学模型、电抗器和负荷的数学模型5、电力网的数学模型、电力网的数学模型电力线路电力线路vivi电力培训资料下载:联系电话： 电力线路按结构可分为电力线路按结构可分为 架空线：导线、避雷线、杆塔、绝缘子和金具等架空线：导线、避雷线、杆塔、绝缘子和金具等 电电 缆：导线、绝缘层、保护层等缆：导线、绝缘层、保护层等架空线路架空线路利用空气绝缘、设备简单、建设费用较低，利用空气绝缘、设备简单、建设费用较低，检修与维护方便。检修与维护方便。但容易遭受雷击和风雨冰雪等自然灾害的侵袭；占地但容易遭受雷击和风雨冰雪等自然灾害的侵