电气工程基础汇编

1、华中科技大学武昌分校华中科技大学武昌分校电力系统工程基础电气工程及其自动化教研室郭磊华中科技大学武昌分校v 学时分配及安排：学时分配及安排：1.1.讲课学时讲课学时（4444学时学时）+ +实践课实践课（4 4学时学时）=48=48学时；学时； 2.2.以书本内容讲授为主（包括书上的例题）；布置一定量以书本内容讲授为主（包括书上的例题）；布置一定量的作业题（有书上的思考题的作业题（有书上的思考题、计算题、计算题；也有补充题；也有补充题；考前布考前布置思考题置思考题） 3.3.对重要的作业题、计算题对重要的作业题、计算题、包括书上的例题包括书上的例题，课上会课上会进行仔细讲授进行仔细讲授，必须熟

2、练掌握必须熟练掌握也是本书的难点和重点；也是本书的难点和重点； 4.4.最后会布置一定量思考题、计算题；最后会布置一定量思考题、计算题；华中科技大学武昌分校第一章第一章 绪论绪论v第二节第二节 电力系统基本概念电力系统基本概念v第三节第三节 电能质量指标电能质量指标v第四节第四节 电力系统的电压等级及其选择电力系统的电压等级及其选择 v第五节第五节 电力系统中性点接地电力系统中性点接地v第一节第一节 电力工业发展概况及前景电力工业发展概况及前景华中科技大学武昌分校第一节第一节 电力系统发展概况及前景电力系统发展概况及前景v一、电力工业发展概况一、电力工业发展概况v二、电力系统发展前景二、电力系

3、统发展前景华中科技大学武昌分校第一章第一章 绪绪 论论1-1 1-1 电力系统基本概念电力系统基本概念（六大电力系统）（六大电力系统）现代现代电力电力系统系统怎么怎么形成形成和发和发展的展的 多个电厂与多个负荷中心供给更多的多个电厂与多个负荷中心供给更多的负荷负荷 可以提高供电可靠性可以提高供电可靠性 互为备用容量，减少系统装机容量互为备用容量，减少系统装机容量 可合理利用能源，充分发挥水电在系可合理利用能源，充分发挥水电在系统中的作用统中的作用 采用高效率大容量的火电机组采用高效率大容量的火电机组 可以提高系统运行的经济性可以提高系统运行的经济性华中科技大学武昌分校一一、电力工业发展概况、电

4、力工业发展概况u电力工业发展史上的第一：火电：1882年上海电气公司水电：1912年云南石龙坝2240kW核电：1991年浙江秦山300MW华中科技大学武昌分校v输电线路： 1972年甘肃刘家峡水电站年甘肃刘家峡水电站到到陕西关中地区陕西关中地区 330kV交流交流； 1981年河南姚孟火电厂到武汉年河南姚孟火电厂到武汉500kV 交流交流； 1988年葛州坝水电站到上海南桥变电站年葛州坝水电站到上海南桥变电站500kV直流直流； 20052005年年9 9月，我国第一个超高压月，我国第一个超高压750 kV750 kV输变电工程正式输变电工程正式投入运行投入运行； 20092009年年1 1

5、月，我国特高压月，我国特高压lOOOkVlOOOkV交流输变电工程交流输变电工程晋东南一南阳一荆门试验示范工程，正式投运。晋东南一南阳一荆门试验示范工程，正式投运。华中科技大学武昌分校u电力系统之最： 我国最大的我国最大的火电机组火电机组容量容量100万万kW（浙江玉环、（浙江玉环、广东海门）广东海门） 最大的最大的水电机组水电机组容量容量70万万kW（三峡工程）（三峡工程） 最大的最大的核电机组核电机组容量容量100万万kW（田湾核电厂田湾核电厂）华中科技大学武昌分校 举世瞩目的举世瞩目的三峡工程三峡工程，设计装机，设计装机容量容量32台（含地下电厂台（含地下电厂6台机组），台机组），单机容

6、量单机容量70万万kW，年均发电量年均发电量847亿亿kWh，比全世界，比全世界70万万kW机组的总和机组的总和还多，是还多，是世界上最大世界上最大的发电厂的发电厂 。华中科技大学武昌分校 最大的火力发电厂容量为最大的火力发电厂容量为454454万万kW(kW(邹县发电厂邹县发电厂) )， 最大的最大的水力发电厂水力发电厂18201820万万kWkW（三峡水电厂）（三峡水电厂） 最大的核能发电厂为最大的核能发电厂为305X10305X104 4kW(kW(秦山核电厂秦山核电厂) ) 最大最大抽水蓄能电厂抽水蓄能电厂240240万万kWkW（广东抽水蓄能电厂，（广东抽水蓄能电厂，8 83030万

7、万kWkW），这也是目前世界上最大的抽水蓄能电厂），这也是目前世界上最大的抽水蓄能电厂华中科技大学武昌分校u我国电力系统的发展：年份年份装机容量（万装机容量（万kW）年发电量（亿年发电量（亿kWh）1949184.8643.1198710000496019952100010000200030000130002004440702187020077130032559 截至截至20082008年底，全国发电装机容量达到年底，全国发电装机容量达到7 792539253亿亿kWkW，同比增长同比增长10.3410.34。从电力生产情况看，全国发电量达到。从电力生产情况看，全国发电量达到343343433

8、4亿亿kWkWh h，同比增长，同比增长5.185.18。华中科技大学武昌分校二、电力系统发展前景二、电力系统发展前景1.做好电力规划，加强电网建设做好电力规划，加强电网建设 加强电力规划，确定合理的电源结构和布局，留有足加强电力规划，确定合理的电源结构和布局，留有足够的容量和能量的备用，建成容量充足、结构合理、运行够的容量和能量的备用，建成容量充足、结构合理、运行灵活的联合电力系统灵活的联合电力系统 华中科技大学武昌分校华中科技大学武昌分校2. 2. 电力工业现代化电力工业现代化v高电压、大系统高电压、大系统v大电厂、大机组大电厂、大机组v高度自动化高度自动化3.3.节能减排节能减排，积极发

9、展清洁，积极发展清洁能源能源 （核能（核能、风能、太阳能等）风能、太阳能等） 华中科技大学武昌分校华中科技大学武昌分校4. 联合电力系统联合电力系统 v 效益效益u 各系统间电负荷的错峰效益各系统间电负荷的错峰效益u 提高供电可靠性、减少系统备用容量提高供电可靠性、减少系统备用容量u 有利于安装单机容量较大的机组有利于安装单机容量较大的机组u 进行电网的经济调度进行电网的经济调度u 进行水电跨流域调度进行水电跨流域调度u 调峰能力互相支援调峰能力互相支援华中科技大学武昌分校u增加联络线和电网内部加强所需投资以及联增加联络线和电网内部加强所需投资以及联络线的运行费用络线的运行费用u当系统间联系较

10、弱时，有可能引起调频的复当系统间联系较弱时，有可能引起调频的复杂性和出现低频振荡杂性和出现低频振荡u增加了系统短路容量，并可能导致增加或调增加了系统短路容量，并可能导致增加或调换已有设备换已有设备u增加联合电网的通讯和高度自动化的复杂性增加联合电网的通讯和高度自动化的复杂性v支出支出华中科技大学武昌分校5. 电力市场电力市场u 基本特征：基本特征：开放性开放性 竞争性竞争性 计划性计划性 协调性协调性u 基本原则：基本原则：公平公平 公开公开 公正公正6. IT技术在电力系统中的应用技术在电力系统中的应用7.谐波治理谐波治理华中科技大学武昌分校 第二节第二节 电力系统基本概念电力系统基本概念v

11、一、什么是电力系统一、什么是电力系统v三、电力系统的特点三、电力系统的特点v四、对电力系统的要求四、对电力系统的要求v二、电力系统的形成二、电力系统的形成华中科技大学武昌分校水库水库 GMM电力网电力网电力系统电力系统动力系统动力系统发电厂发电厂水轮机水轮机 发电机发电机变电所变电所升压变压器升压变压器输电线路输电线路变电所变电所降压变压器降压变压器用户用户用电设备用电设备一、什么是电力系统？一、什么是电力系统？华中科技大学武昌分校v 电力网电力网：由：由变电所变电所和不同电压等级和不同电压等级输电线路输电线路组成的网组成的网络。络。v动力系统动力系统：在电力系统的基础上，把发电厂的动力部分：

12、在电力系统的基础上，把发电厂的动力部分包含在内的系统。包含在内的系统。v电力系统电力系统：由由发电机发电机、变压器变压器、输电线路输电线路以及以及用电设备用电设备（或发电厂、变电所、输配电线路以及用户），按照一定（或发电厂、变电所、输配电线路以及用户），按照一定的规律连接而组成的统一整体。的规律连接而组成的统一整体。发电厂发电厂：生产电能生产电能变电所变电所：变换和分配电能变换和分配电能输配电线路输配电线路：输送电能输送电能用户用户：消费电能消费电能水库 GM华中科技大学武昌分校华中科技大学武昌分校v 电力网电力网：按电压等级的高低、供电范围大小的分类：按电压等级的高低、供电范围大小的分类u地

13、方电力网地方电力网：电压等级在：电压等级在35kV及以下及以下,供电半径供电半径20km50kmu区域电力网区域电力网：电压等级：电压等级110kV220kV，供电半径大于，供电半径大于50kmu超高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，大区联网的网络，大区联网v 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u枢纽变电所枢纽变电所u中间变电所中间变电所u地区变电所地区变电所u终端电站所终端电站所华中科技大学武昌分校二、电力系统的特点二、电力系统的特点v电能不能大量存储电能不能大量存储：电能的生产、变换、输：电能的生产、变换、输

14、送、分配和使用是同时进行的。送、分配和使用是同时进行的。 P发发 P用用 P 频率频率f Q发发 Q用用 Q 电压电压Uv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。：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：继电保护必须借助自动装置对电力系统进行控制：继电保护装置、远动装置、减载装置、同期装置、励磁装置装置、远动装置、减载装置、同期装置、励磁装置华中科技大学武昌分校v电能生产与国民经济各部门和人民生活有着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极为密切的关系：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，二类负荷，三类

15、负荷一类负荷，二类负荷，三类负荷v电力系统的地区性特点较强电力系统的地区性特点较强：发展各具特色。发展各具特色。电力系统的规划设计、运行等不能盲目搬用其电力系统的规划设计、运行等不能盲目搬用其它系统的经验。它系统的经验。华中科技大学武昌分校四、对电力系统的要求四、对电力系统的要求v保证供电可靠保证供电可靠 v保证良好的电能质量保证良好的电能质量 v为用户提供充足的电能为用户提供充足的电能 v提高电力系统运行经济性提高电力系统运行经济性 华中科技大学武昌分校例例1：一台：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300g/kWh，煤价：，煤价：300元元/吨

16、。吨。解：解： 年发电量：年发电量： 60 104kW6000h36亿亿kWh 需标煤：需标煤：36亿亿kWh300g/kWh108万吨标煤万吨标煤 节约燃料节约燃料1%： 10800吨标煤吨标煤 华中科技大学武昌分校第三节第三节 电能质量指标电能质量指标电能的质量指标主要包括：电能的质量指标主要包括：v电电 压压 v频频 率率v波波 形形华中科技大学武昌分校140120100806080 90 100 110 120寿命光通量发光效率电流电压/%寿命光通量发光效率电流/%140120100806080 90 100 110 120电压/%效率cos电流/%电流效率cos图图1-3 1-3 照

17、明负荷（白炽灯）的电压特性照明负荷（白炽灯）的电压特性 图图1-4 1-4 异步电动机的电压特性异步电动机的电压特性 （图中的100%表示额定值） （图中的100%表示额定值）v电压电压：u必要性：华中科技大学武昌分校名 称 允许限值 说 明 供电电压允许偏差 u 35kV 及以上为正负偏差绝对值之和不超过 10%； u 10kV 及以下三相供电为7%； u 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电电压压波波动动： u 10kV 及以下 2.5%; u 35kV110kV 为 2%； u 220kV 及以上 1.6% 2闪闪变变 V1

18、0： u 对照明要求较高,0.4%(推荐值); u 一般照明负荷,0.6%(推荐值) u 衡量点为电网公共连接点(PCC)，取实测 95%概率值； u 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； u 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 u 正常允许 2%，短时不超过 4%； u 每个用户一般不得超过 1.3% u 各级电压要求一样； u 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； u 对测量方法和测量仪器作出规定； u 提供不平衡度算法 u电压质量标准：电压质量

19、标准：华中科技大学武昌分校v频率频率频率的影响：频率的影响：(1) 对用电设备：偏高，经济性降低；对用电设备：偏高，经济性降低； 偏低，生产率低，降低使用寿命。偏低，生产率低，降低使用寿命。(2) 锅炉的离心式机械：偏低，出力下降，紧急停炉，恶锅炉的离心式机械：偏低，出力下降，紧急停炉，恶性循环性循环 。(3) 对系统：频率下降较多，系统崩溃。对系统：频率下降较多，系统崩溃。华中科技大学武昌分校v频率频率u频率偏差：频率偏差： 0.2Hz（3000MW系统）系统）0.5Hz（3000MW系统）系统）国外：国外：(0.10.2)Hz 或或 0.5Hzu额定频率：额定频率：50Hz（国外：（国外：

20、50 或或 60Hz）对频率的要求：对频率的要求：华中科技大学武昌分校2.2.谐波危害谐波危害降低电动机的效率降低电动机的效率谐波过电流、过电压烧坏无功补偿电容器等电气设备谐波过电流、过电压烧坏无功补偿电容器等电气设备干扰通信线路干扰通信线路v波形：波形：1.1.谐波产生原因谐波产生原因发电机输出电压波形不符合要求；发电机输出电压波形不符合要求； 电能变换、输送和分配过程中波形畸变；变压器或电抗器饱和电能变换、输送和分配过程中波形畸变；变压器或电抗器饱和非线性特性的用电设备产生的谐波。换流装置、电气铁道和电弧炉非线性特性的用电设备产生的谐波。换流装置、电气铁道和电弧炉华中科技大学武昌分校v波形

21、：波形：3.3.谐波电压限值谐波电压限值 表表1-3 1-3 公用电网谐波电压限值公用电网谐波电压限值 电网标准电网标准电压电压(kV)kV)电压总谐电压总谐波畸变率波畸变率（% %）各次谐波电压含有率各次谐波电压含有率（% %）说说 明明奇次奇次偶次偶次0.385.04.02.01. 衡量点为衡量点为PCCPCC，取实测，取实测95%95%概率值；概率值；2. 对用户允许产生的谐波电流，提供对用户允许产生的谐波电流，提供计算方法；计算方法；3. 对测量方法和测量仪器作出基本规对测量方法和测量仪器作出基本规定；定；4. 对同次谐波随机性合成提供算法。对同次谐波随机性合成提供算法。6及及1010

22、4.03.21.635及及66663.02.41.21102.01.60.8注：注：220kV220kV电网参照电网参照110kV110kV执行。执行。 华中科技大学武昌分校4.4.谐波电流允许值谐波电流允许值表表1-4 1-4 注入公共连接点的谐波电流允许值（注入公共连接点的谐波电流允许值（A A） 标准标准电压电压（kVkV）基准基准短路短路容量容量/MVA/MVA谐波次数谐波次数23456789101112131415161718192021222324250.381078623962264419211628132411129.7188.6167.88.97.1146.512610043

23、342134142411118.5167.1136.16.85.3104.79.04.34.93.97.43.66.810100262013208.5156.46.85.19.34.37.93.74.13.26.02.85.42.62.92.34.52.147125.18.83.84.13.15.62.64.72.22.51.93.61.73.21.51.81.42.71.32.56650016138.1135.49.34.14.33.35.92.75.02.32.62.03.81.83.41.61.91.52.81.42.6110750129.66.09.64.06

24、.83.03.22.44.32.03.71.71.91.52.81.32.51.21.41.12.11.01.9注：注：220kV220kV基准短路容量取基准短路容量取2000MV2000MVA A。 华中科技大学武昌分校4.4.含含谐波负荷接入系统条件谐波负荷接入系统条件（1 1）系统公共连接点的谐波电压距规定的限制有裕度）系统公共连接点的谐波电压距规定的限制有裕度（2 2）含谐波负荷注入系统的）含谐波负荷注入系统的 谐波电流不超过允许值谐波电流不超过允许值华中科技大学武昌分校第四节第四节 电力系统的电压等级及其选择电力系统的电压等级及其选择 v一、电力系统额定电压和最高电压一、电力系统额定

25、电压和最高电压 v二、电气设备额定电压和最高电压二、电气设备额定电压和最高电压v三、电力系统电压等级三、电力系统电压等级 v四、电压等级选择四、电压等级选择华中科技大学武昌分校一、一、电力系统额定电压和最高电压电力系统额定电压和最高电压 u电力系统的额定电压电力系统的额定电压：由国家根据技术经济条件规由国家根据技术经济条件规定的电压等级标准，又称电力网的额定电压或线路的额定的电压等级标准，又称电力网的额定电压或线路的额定电压。定电压。u电力系统的最高电压电力系统的最高电压：电力系统正常运行时，在电力系统正常运行时，在任何时间系统中任何一点上所出现的电压最高值。任何时间系统中任何一点上所出现的电

26、压最高值。经济电压经济电压：对应一定传输功率和输送距离的输：对应一定传输功率和输送距离的输电线路应有一个合理的电压值电线路应有一个合理的电压值3SUI华中科技大学武昌分校u电气设备的额定电压电气设备的额定电压：电气设备制造厂根据所：电气设备制造厂根据所规定的电气设备工作条件而确定的电压。规定的电气设备工作条件而确定的电压。u电气设备的最高电压电气设备的最高电压：考虑到设备的绝缘性能：考虑到设备的绝缘性能和与最高电压有关的其它性能所确定的允许最高运和与最高电压有关的其它性能所确定的允许最高运行电压行电压(其数值等于所在电力系统的最高电压值其数值等于所在电力系统的最高电压值)。二、二、电气设备额定

27、电压和最高电压电气设备额定电压和最高电压 在同一电压级别下，电气设备的额定电压值不同在同一电压级别下，电气设备的额定电压值不同 GM华中科技大学武昌分校华中科技大学武昌分校100V 以下 受电设备与供电设备相同 110、220、440V 供电设备为 115、230、和 460V 三、电力系统电压等级三、电力系统电压等级1. 低于低于3kV系统的额定电压系统的额定电压u低于低于3kV3kV直流系统额定电压直流系统额定电压高于系统额定电压5%华中科技大学武昌分校变压器额定电压/kV 电力系统额定电压/kV 发电机额定电压/kV 一次绕组 二次绕组 0.22/0.127 0.23 0.22/0.12

28、7 0.23/0.133 0.38/0.22 0.40 0.38/0.22 0.40/0.23 0.66/0.38 0.69 0.66/0.38 0.69/0.40 注：受电设备的额定电压电力系统的额定电压。三、电力系统电压等级三、电力系统电压等级1. 低于低于3kV系统的额定电压系统的额定电压u低于低于3kV3kV交流电力系统额定电压和电气设备额定电压交流电力系统额定电压和电气设备额定电压高5%高5%电电力力变变压压器器额额定定电电压压/kV 电电力力系系统统 额额定定电电压压 /kV 发发电电机机 额额定定电电压压 /kV 一一次次绕绕组组 二二次次绕绕组组 电电气气设设备备 最最高高电电

29、压压 /kV 3 3.15 3 及 3.15 3.15 及 3.3 3.6 6 6.30 6 及 6.30 6.3 及 6.6 7.2 10 10.50 10 及 10.5 10.5 及 11.0 12 - 13.80 13.80 - - 15.75 15.75 - - 18.0 18.0 - 20 20.0 20.0 - 24 - 22.0 22.0 - - 24.0 24.0 - 35 35 38.5 40.5 60 60 66 72.5 110 110 121 126 220 220 242 252 330 330 363 363 500 500 550 550 750 - - 800

30、2、 3kV及以上系统的额定电压发电机机端电压高高20%20%华中科技大学武昌分校u电力线路电力线路额定电压：额定电压：电力线路的额定电压和电力系统的电力线路的额定电压和电力系统的额定电压相等。额定电压相等。u发电机发电机的额定电压：的额定电压： 105% UNu变压器一次绕组变压器一次绕组： 相当于用电设备相当于用电设备 UN特例特例1： 变压器一次绕组变压器一次绕组105% UNu变压器二次绕组变压器二次绕组： 相当于发电设备相当于发电设备110% UN特例特例2： 变压器二次绕组变压器二次绕组105% UN华中科技大学武昌分校 规定电气设备的额定电压，往往是考虑到变压器约有规定电气设备的

31、额定电压，往往是考虑到变压器约有5%5%的电压损耗，输电线路约有的电压损耗，输电线路约有10%10%左右的电压损耗。左右的电压损耗。额定电压在额定电压在10.5kV10.5kV及以下的及以下的发电机发电机，其额定电压一般比，其额定电压一般比相应的系统额定电压高相应的系统额定电压高5%5%。升压变压器升压变压器低压绕组额定电压与发电机额定电压相同，低压绕组额定电压与发电机额定电压相同，其高压绕组额定电压比相应电力系统额定电压高其高压绕组额定电压比相应电力系统额定电压高10%10%。 降压变压器降压变压器高压绕组额定电压与相应电力系统额定电压高压绕组额定电压与相应电力系统额定电压相同，其低压绕组额

32、定电压比电力系统额定电压高相同，其低压绕组额定电压比电力系统额定电压高5%5%或或10%10%。 华中科技大学武昌分校 标明发电机和变压器两侧绕组的额定电压值（图中已标明标明发电机和变压器两侧绕组的额定电压值（图中已标明的是电力系统的额定电压）的是电力系统的额定电压） 华中科技大学武昌分校U1I U2SZI （U1U2）/Zu 传输功率传输功率S、电压等级、电压等级U、输电距离之间的关系输电距离之间的关系uSConst，电压越高，电，电压越高，电流越小，损耗小；流越小，损耗小；u电压越高，绝缘要求高，投电压越高，绝缘要求高，投资高。资高。四、电压等级的选择四、电压等级的选择23SU I华中科技

33、大学武昌分校表表1-4 额定电压与相应传输功率和传输距离的关系额定电压与相应传输功率和传输距离的关系电力系统额定电压电力系统额定电压/kV/kV输送方式输送方式传输功率传输功率/kW/kW传输距离传输距离/km/km0.22架空线架空线小于小于50500.150.22电缆电缆小于小于50500.200.38架空线架空线1000.250.38电缆电缆1750.353架空线架空线1001000316架空线架空线20020001036电缆电缆3000小于小于8 810架空线架空线200300020510电缆电缆5000小于小于101035架空线架空线2000100005020110架空线架空线100

34、005000015050220架空线架空线100000500000300100330架空线架空线2000001000000600200500架空线架空线10000001500000850250750架空线架空线20000002500000500以上以上华中科技大学武昌分校 电力系统额定电压为电力系统额定电压为220kV220kV及以上电压等级与其相适应及以上电压等级与其相适应的传输功率和传输距离的关系曲线如图的传输功率和传输距离的关系曲线如图1-61-6所示。所示。650060005500500045004000350030002500200015001000500 0 100 300 500

35、 700 900 0 220kV3305007501000kV传输功率传输功率(MW)传输距离传输距离(km)华中科技大学武昌分校第四节第四节 电力系统中性点接地电力系统中性点接地v一、概述v二、中性点不接地系统二、中性点不接地系统v三、中性点经消弧线圈接地的电力系统三、中性点经消弧线圈接地的电力系统v四、中性点直接接地的电力系统四、中性点直接接地的电力系统v五、中性点经电阻接地的电力系统五、中性点经电阻接地的电力系统华中科技大学武昌分校一、概一、概 述述u 接地接地 ： 为了保证电力网或电气设备的正常运为了保证电力网或电气设备的正常运行和工作人员的人身安全，人为地使电力行和工作人员的人身安全

36、，人为地使电力网及其某个设备的某一特定地点通过导体网及其某个设备的某一特定地点通过导体与大地作良好的连接。与大地作良好的连接。华中科技大学武昌分校u接地分类：u工作接地工作接地：为了保证电气设备在正常或发：为了保证电气设备在正常或发生故障情况下可靠地工作而采取的接地。生故障情况下可靠地工作而采取的接地。u保护接地保护接地：将一切正常工作时不带电而在：将一切正常工作时不带电而在绝缘损坏时可能带电的金属部分接地，以保绝缘损坏时可能带电的金属部分接地，以保证工作人员接触时的安全。证工作人员接触时的安全。华中科技大学武昌分校u保护接零保护接零：在中性点直接接地的低压电力网在中性点直接接地的低压电力网中

37、，把电气设备的外壳与接地中性线直接连接，中，把电气设备的外壳与接地中性线直接连接，以实现对人以实现对人 身安全的保护作用。身安全的保护作用。u防雷接地防雷接地：为消除大气过电压对电气设备的为消除大气过电压对电气设备的威胁，而对过电压保护装置采取的接地措施。威胁，而对过电压保护装置采取的接地措施。u防静电接地防静电接地：对生产过程中有可能积蓄电荷的对生产过程中有可能积蓄电荷的设备所采取的接地。设备所采取的接地。华中科技大学武昌分校u如何确定如何确定电力系统中性点接地方式：电力系统中性点接地方式： 应从应从供电可靠性、内过电压、对通信线路的干扰、继电保供电可靠性、内过电压、对通信线路的干扰、继电保

38、护护以及以及确保人身确保人身安全安全诸方面综合考虑诸方面综合考虑。u电力系统的电力系统的中性点接地方式中性点接地方式：小接地电流系统小接地电流系统: 不接地，经消弧线圈接地不接地，经消弧线圈接地大接地电流系统：直接接地，经电阻接地大接地电流系统：直接接地，经电阻接地u电力系统的电力系统的中性点中性点星形连接的变压器或发电机的中性点。星形连接的变压器或发电机的中性点。？电力系统的中性点接地电力系统的中性点接地华中科技大学武昌分校负荷ABCCCCICa. 电路图UAUBUC0IAIBIC00UAUBUCIB0IC0IA0b. 矢量图矢量图二、中性点不接地的电力系统二、中性点不接地的电力系统u 适用

39、范围适用范围3kV60kV的电力系统的电力系统u 正常运行时正常运行时结论结论： 三相电压对称，三相导线对地三相电压对称，三相导线对地电容电流也是对称的，三相电容电容电流也是对称的，三相电容电流相量之和为零，这说明没有电流相量之和为零，这说明没有电容电流经过大地流动。电容电流经过大地流动。华中科技大学武昌分校CAACCBAABBAAAUUUUUUUUUUU)()(0)(0UBUAUC60-UA UCUB -UA ICBICC-IPEICAICAICBICBICCICCIPE负荷ABCCCCUAUBUCu 单相金属性接地故障时单相金属性接地故障时(A相相)华中科技大学武昌分校华中科技大学武昌分校

40、中性点不接地系统单相接地故障的结论结论 ：u三相之间的线电压仍然对称，用户的三相之间的线电压仍然对称，用户的三相用电设备仍能照常运行，但允许继三相用电设备仍能照常运行，但允许继续运行的时间不能超过续运行的时间不能超过2h。u 故障相对地电压降为零；故障相对地电压降为零；中性点对地电压升高；中性点对地电压升高；非故障相对地电压升高为线电压，且相位相差非故障相对地电压升高为线电压，且相位相差600。因此，线路及各种电气设备的绝缘要按线电压设计，因此，线路及各种电气设备的绝缘要按线电压设计，绝缘投资所占比重加大绝缘投资所占比重加大。0UBUAUC60-UA UCUB -UA ICBICC-IPE华中

41、科技大学武昌分校CAACCBAABBAAAUUUUUUUUUUU)()(0)(0UBUAUC60-UA UCUB -UA ICBICC-IPE603jBCBCBeUCjXUIBCCCCUCjXUI3303)(jBCCCBPEeUCIIIu 接地故障电容电流接地故障电容电流IPE华中科技大学武昌分校CUICO 容电流：正常运行时每相对地电COPEICUI33 接地故障电流绝对值：350/)35( NPEUlcablohI式：接地电流的经验计算公华中科技大学武昌分校中性点不接地系统单相接地故障的中性点不接地系统单相接地故障的讨论讨论 ：u如果接地电流在如果接地电流在5A以下以下，当电流经过零值时，

42、电，当电流经过零值时，电弧就会自然熄灭。弧就会自然熄灭。u如果接地电流如果接地电流大于大于5A10A，而小于，而小于30A，则有可，则有可能形成间歇性电弧；间歇性电弧容易引起弧光接地能形成间歇性电弧；间歇性电弧容易引起弧光接地过电压，其幅值可达（过电压，其幅值可达（2.53）U ，将危害整个电网，将危害整个电网的绝缘安全。的绝缘安全。u接地电流接地电流大于大于30A时，将形成稳定电弧，成为持时，将形成稳定电弧，成为持续性电弧接地，这将烧毁电气设备和可能引起多相续性电弧接地，这将烧毁电气设备和可能引起多相相相 间短路。间短路。华中科技大学武昌分校0UAUBUC-UCUAUBILICICAICB负

43、荷ABCCCCILICICCICBICAICCICBICAIPEL三、中性点经消弧线圈接地的电力系统三、中性点经消弧线圈接地的电力系统u消弧线圈消弧线圈: 安装中性点与大地之间的具有气隙铁芯的电抗器。安装中性点与大地之间的具有气隙铁芯的电抗器。u单相单相(C相相)金属性接地故障金属性接地故障:华中科技大学武昌分校u 消弧线圈的作用消弧线圈的作用 当发生单相接地故障时，接地故障相与消弧线圈当发生单相接地故障时，接地故障相与消弧线圈构成了另一个回路，接地故障相接地电流中增加了一个构成了另一个回路，接地故障相接地电流中增加了一个感性电流，它和装设消弧线圈前的容性电流的方向刚好感性电流，它和装设消弧线

44、圈前的容性电流的方向刚好相反，相互补偿，减少了接地故障点的故障电流，使电相反，相互补偿，减少了接地故障点的故障电流，使电弧易于自行熄灭，从而避免了由此引起的各种危害，提弧易于自行熄灭，从而避免了由此引起的各种危害，提高了供电可靠性。高了供电可靠性。 C相发生接地时，中性点电压变为相发生接地时，中性点电压变为-UC ，在消，在消 弧线圈作用下，产生电感电流（滞后弧线圈作用下，产生电感电流（滞后90），其数），其数值为值为: ILUC / XLU / XL华中科技大学武昌分校u 消弧线圈的补偿方式消弧线圈的补偿方式u欠补偿方式：欠补偿方式：按按ILIC选择消弧线圈的电感，此选择消弧线圈的电感，此时

45、接地故障点有剩余的电感电流流过。时接地故障点有剩余的电感电流流过。华中科技大学武昌分校u 消弧线圈容量的选择消弧线圈容量的选择3/35. 1NCUISar u 下述情况，应安装消弧线圈下述情况，应安装消弧线圈 1 2 3 电压等级电压等级(kV) 36 10 3560 电容电流电容电流(A) 30 20 10 华中科技大学武昌分校四、中性点直接接地的电力系统四、中性点直接接地的电力系统 特点特点： u供电可靠性不如电力系统中性点供电可靠性不如电力系统中性点不接地和经消弧线圈接地方式。不接地和经消弧线圈接地方式。u为提高供电可靠性，在线路上广为提高供电可靠性，在线路上广泛安装三相或单相自动重合闸装泛安装三相或单相自动重合闸装置。置。u电气设备的绝缘水平只需按电力电气设备的绝缘水平只需按电力网的相电