供电技术ch绪论

1、中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术张栋梁张栋梁 133 3793 0909Email: 供电技术供电技术中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术供电技术供电技术 供电技术供电技术课程分为七章。共计课程分为七章。共计48学时，学时，其中其中42学时讲课，学时讲课，6学时实验。学时实验。 实验时间和内容提前通知实验时间和内容提前通知 中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术供电技术课程结构供电技术课程结构p 本书包括三大部分。本书包括三大部分。p 第一部分：前第一部分：前5章，基础部分。章，基础部分。p 以用电系统设计为主线，内容包括：以用电系

2、统设计为主线，内容包括：电力系统电力系统 负荷计算、电气设备、电气接线、电力线路负荷计算、电气设备、电气接线、电力线路短路电流计算、电气设备选择和校验短路电流计算、电气设备选择和校验继电保护继电保护保护接地和防雷保护接地和防雷对供用电系统及设备有较深入了解，能够进行初步的供对供用电系统及设备有较深入了解，能够进行初步的供用电系统设计。用电系统设计。中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术供电技术课程结构供电技术课程结构p第二、三部分属于专题部分。第二、三部分属于专题部分。 第二部分：第第二部分：第6章，电能质量和无功补偿章，电能质量和无功补偿 第三部分：第第三部分：第7章，变电所综合自动化章

3、，变电所综合自动化中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术考核方式考试 60%平时和作业 20%实验 20%中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术参考书孟祥忠，孟祥忠，现代供电技术现代供电技术，清华大学出版社，清华大学出版社 ，2006 年年翁双安翁双安,供电工程供电工程,机械工业出版社，机械工业出版社，2004年年刘介才，刘介才，工厂供电工厂供电第第4版，机械工业出版社，版，机械工业出版社，2004周瀛，周瀛，工业企业供电工业企业供电，冶金工业出版社，冶金工业出版社，2002王崇林等，王崇林等，供电技术供电技术，煤炭工业出版社，煤炭工业出版社，1997诸骏伟，诸骏伟，电力系统分析电力系

4、统分析，中国电力出版社，中国电力出版社，1995贺家李，贺家李，电力系统继电保护原理电力系统继电保护原理，水利电力出版社，水利电力出版社，1994张学成，张学成，工矿企业供电工矿企业供电，中国矿大出版社，中国矿大出版社，1998中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术引言电力工业历史电力工业历史现代电力系统的主要特点现代电力系统的主要特点u多种一次能源发电多种一次能源发电u机组容量增大机组容量增大u高电压、远距离、大规模互联电网输电高电压、远距离、大规模互联电网输电u电能质量问题更突出电能质量问题更突出u自动化水平大大提高自动化水平大大提高u电力工业市场化电力工业市场化u外部环境制约明显外部

5、环境制约明显u大停电事故带来灾难性后果大停电事故带来灾难性后果中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术本章概述电力系统的基本知识和相关概念。本章概述电力系统的基本知识和相关概念。简要说明电力系统的构成，电网的额定电压简要说明电力系统的构成，电网的额定电压 , ,电力系统的中性点运行方式电力系统的中性点运行方式 ; ;介绍了用户供电系统的特点和决定供电质量的介绍了用户供电系统的特点和决定供电质量的主要指标。主要指标。 中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术第一节第一节 电力系统的基本概念电力系统的基本概念第二节第二节 用户供电系统的特点和决定供电质量的主要指标用户供电系统的特点和决定供电质

6、量的主要指标中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术第一节第一节 电力系统的基本概念电力系统的基本概念 中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术一、电力系统相关概念及构成一、电力系统相关概念及构成 电力系统：是指进行电力系统：是指进行生产、传输、分配、消费电能生产、传输、分配、消费电能的的各个环节构成的一个整体。各个环节构成的一个整体。电力网：指的是联系电力网：指的是联系发电厂和用户的中间环节发电厂和用户的中间环节，由变，由变电站（所）和各种电站（所）和各种不同电压等级的电力线路不同电压等级的电力线路组成。组成。变电站（所）变电站（所） ：完成电压变换和电能再分配。：完成电压变换和电能再分

7、配。图图1 一个简单的电力系统一个简单的电力系统中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电力系统的主要环节电力系统的主要环节发电厂（站）发电厂（站）发电厂（站）：发电厂（站）： 指将一次能源转换成电能的场所。指将一次能源转换成电能的场所。 一次能源一次能源包括：煤炭、石油、天然气、水能、原子核能、包括：煤炭、石油、天然气、水能、原子核能、风能、太阳能、地热、潮汐能等。风能、太阳能、地热、潮汐能等。 我国一次能源主要是：煤炭、水力和原子能。我国一次能源主要是：煤炭、水力和原子能。 p 一般根据所使用的能源的不同，将电厂分为火力发电厂、一般根据所使用的能源的不同，将电厂分为火力发电厂、水力发电站

8、、核电站、风力发电场、太阳能发电场、地热水力发电站、核电站、风力发电场、太阳能发电场、地热发电厂、潮汐电站等。发电厂、潮汐电站等。中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术内蒙古内蒙古准格尔准格尔电厂电厂（西部（西部大开发大开发中第一中第一个大型个大型火电项火电项目）目） 中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术长江三峡长江三峡水利水利枢纽工程枢纽工程 中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术广东大亚湾广东大亚湾核电站核电站 中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术太太阳阳能能中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术其它新型能源 可燃冰 海洋能

9、 核聚变能 空间太阳能 氢能中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术 变电站（所）变电站（所）：变换电压、接收电能与分配电：变换电压、接收电能与分配电能的场所，是联系发电厂和用户的中间环节。能的场所，是联系发电厂和用户的中间环节。 主要由电力变压器、母线和开关控制设备等组主要由电力变压器、母线和开关控制设备等组成。成。 若仅只有配电设备而无电力变压器则称为若仅只有配电设备而无电力变压器则称为开闭开闭所或开关站所或开关站。 凡是把交流电能变换成直流电能的变电站称为凡是把交流电能变换成直流电能的变电站称为变流站变流站。 电力系统的主要环节电力系统的主要环节变电站（所）变电站（所）中国矿业大学信电

10、学院电气工程研究所供电技术变电所按作用分有升压变电站（所）和降压变电变电所按作用分有升压变电站（所）和降压变电站（所）站（所） 。升压变电站（所）：升压变电站（所）：多建在发电厂内，把电能升多建在发电厂内，把电能升高后，再进行长距离输送。高后，再进行长距离输送。降压变电站（所）降压变电站（所） ：多设在用电区域，将高压电多设在用电区域，将高压电适当降低电压后，对某地区或用户供电。适当降低电压后，对某地区或用户供电。 电力系统的主要环节电力系统的主要环节变电站（所）变电站（所）中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术变电站（所）按地位分：变电站（所）按地位分：枢纽变电站（所）枢纽变电站（所）：

11、位于电力系统的枢纽点，连接电力系统：位于电力系统的枢纽点，连接电力系统多个电压等级，汇集多个电源的变电所，称为枢纽变电站多个电压等级，汇集多个电源的变电所，称为枢纽变电站（所）。（所）。中间变电站（所）中间变电站（所） ：起到系统交换功率的作用，或使长距离：起到系统交换功率的作用，或使长距离输电线路分段，同时有降压给当地用户。这样的变电所主要输电线路分段，同时有降压给当地用户。这样的变电所主要起中间环节的作用，所以叫中间变电站（所）。起中间环节的作用，所以叫中间变电站（所）。地区变电站（所）地区变电站（所） ：高压侧电压一般为：高压侧电压一般为110-220kV，对地区，对地区用户供电的变电所

12、。用户供电的变电所。终端变电站（所）终端变电站（所） ：在输电线路的终端，接近负荷点，经降：在输电线路的终端，接近负荷点，经降压后直接给用户供电的变电所。压后直接给用户供电的变电所。电力系统的主要环节电力系统的主要环节变电站（所）变电站（所）中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术 电力网电力网：将输送、变换、分配电能的各种变电所和：将输送、变换、分配电能的各种变电所和各电压等级的电力线路构成的网络称为电力网。各电压等级的电力线路构成的网络称为电力网。电力系统的主要环节电力系统的主要环节电力网电力网根据电压等

13、级的不同，电力网可分为：根据电压等级的不同，电力网可分为： 低低 压压 电电 网：网：1kV及以下及以下 高高 压压 电电 网：网：3kV330kV 超高压电网：超高压电网：330kV1000kV 特高压电网：特高压电网：1000kV以上以上中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电力系统示意图电力系统示意图1 1 中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电力系统示意图电力系统示意图2 2 中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术输电网互联输电网互联 提高了供电可靠性提高了供电可靠性 远距离传输的基础远距离传输的基础 实现大范围的能源优化配置和规

14、模经济效益实现大范围的能源优化配置和规模经济效益 电力市场化的基础电力市场化的基础 巨大的环保效益巨大的环保效益中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术主要电气设备符号主要电气设备符号 交流发电机(G) 电力变压器(T) 断路器(QF) 隔离开关(QS) 熔断器(FU) 刀开关(QK) 熔断器式开关(Q) 跌落式熔断器(FU)中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术主要电气设备符号主要电气设备符号负荷开关(Q) 线路、母线(W)电流互感器(TA) 电压互感器(TV)电流互感器(TA) 电抗器(L)阀型避雷器(F) 电缆及终端(X)电容器( C ) 电动机中国矿业大学信电学院电气工程研究所供

15、电技术二、电力系统的额定电压二、电力系统的额定电压 电力系统的额定电压是根据国民经济发展的需要、技术经济电力系统的额定电压是根据国民经济发展的需要、技术经济的合理性及电气设备的制造水平等因素，经全面分析论证，的合理性及电气设备的制造水平等因素，经全面分析论证，由国家统一制定和颁布的。由国家统一制定和颁布的。 GB156-80规定的额定电压等级，见表规定的额定电压等级，见表1-1。 1kV以下的为低压以下的为低压,3-220kV为高压，为高压，330-750kV为超高压，为超高压，1000kV以上为特高压。以上为特高压。 我国目前的最高电压等级为我国目前的最高电压等级为750kV， 1000kV

16、正在建设中。正在建设中。 3kV及以上的高压用于发电，配电及高压用电设备及以上的高压用于发电，配电及高压用电设备; 110kV及及以上的高压与超高压用于远距离输电。以上的高压与超高压用于远距离输电。 煤矿煤矿1140V为低压，人身安全电压为交流为低压，人身安全电压为交流36V，直流，直流92V。 直流电压为平均值直流电压为平均值,交流电压为有效值交流电压为有效值,且指线电压。且指线电压。中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术表表1.1 1.1 我国交流电网和电力设备的额定电压我国交流电网和电力设备的额定电压 电网和用电电网和用电设备设备 额定电压额定电压 发电机额定电发电机额定电压压 电力

17、变压器额定电压电力变压器额定电压 一次绕组一次绕组 二次绕组二次绕组 低压低压 / V 220127 380220 660380 230 400 690 220127 380220 660380 230133 400230 690400高压高压 / kV3 61035110220330500750 3.15 6.3 10.513.8,15.75,18,20-3及及3.156及及6.310及及10.513.8,15.75,18,20351102203305007503.15及及3.36.3及及6.6l0.5及及1138.5121242363550-强电电压等级的颜色强电电压等级的颜色 500KV

18、500KV，淡黄色；，淡黄色； 220KV220KV，紫色；，紫色； 110KV110KV，朱红色；，朱红色； 35KV35KV，鲜黄色；，鲜黄色； 10KV10KV，绛红色；，绛红色； 6KV6KV，深蓝色。，深蓝色。 中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术二、电力系统的额定电压二、电力系统的额定电压用电设备的额定电压和电网的额定电压是一致的。用电设备的额定电压和电网的额定电压是一致的。 发电机的额定电压发电机的额定电压高高于电网额定电压于电网额定电压5%（一般正常工作时，（一般正常工作时，线路电压损耗约线路电压损耗约10%；用电设备允许电压偏差；用电设备允许电压偏差）。）。-5%G5%

19、UN线路首端线路首端线路末端线路末端中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术变压器的变压器的二次绕组二次绕组对于用电设备而言，相当于供对于用电设备而言，相当于供电设备。电设备。u第一种情况比用电设备额定电压高第一种情况比用电设备额定电压高10% 10% u第二种情况比用电设备额定电压高第二种情况比用电设备额定电压高5%5%变压器变压器变压器的变压器的一次绕组一次绕组：相当于是用电设备，所以规：相当于是用电设备，所以规定变压器一次绕组的额定电压与受电设备额定电定变压器一次绕组的额定电压与受电设备额定电压相同。压相同。注意：但当变压器一次绕组直接与发电机相连时，变压器一次绕组的额定电压与发电机额

20、定电压相等。其中5%用于补偿变压器满载供电时，一、二次绕组上的电压损失； 另外5%用于补偿线路上的电压损失，因此适用于变压器供电距离较长时的情况。当变压器供电距离较短时，可以不考虑线路上的电压损失，只需要补偿满载时变压器绕组上的电压损失即可。变压器的额定电压变压器的额定电压中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术一次绕组一次绕组 ：升压变压器，比电网的额定电压高升压变压器，比电网的额定电压高5% 5% ( (等于发等于发电机的额定电压电机的额定电压) )。降压变压器，与电网额定电压相同。降压变压器，与电网额定电压相同。二次绕组二次绕组 （指的是变压器的空载电压）：（指的是变压器的空载电压）：

21、升压变压器升压变压器， 高出电网额定电压高出电网额定电压10%10%。降压变压器降压变压器，高出电网额定电压，高出电网额定电压10%10%（或（或5%5%）。）。变压器额定电压变压器额定电压中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术MT1T2UN+5%+10%0%+5%G额定电压的国家标准额定电压的国家标准 中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术发电机发电机G G的额定电压的额定电压：UNG=1.05UNL1=1.0510=10.5（kV） 变压器变压器T1的额定电压：的额定电压： U1NT1=UN.G=10.5（kV） U2NT1=1.1UNL2=1.1110=121(kV)变压器变压器

22、T1的变比为：的变比为：10.5/121kV变压器变压器T2的额定电压：的额定电压：U1NT2=UNL2=110（kV） U2NT2=1.05UNL3=1.056=6.3(kV)变压器变压器T2的变比为：的变比为：110/6.3kV变压器直接与电动机相连，供电距离较短，可以不考虑线路上的电压损失。变压器T1的一次绕组与发电机直接相连，所以其一次绕组的额定电压取发电机的额定电压例1 已知图所示系统中电网的额定电压，试确定发电机和变压器的额定电压。中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术6kV110kV380V 35kV 10kV330kVGT1T2T3T46.3kV6.3/363/121kV1

23、10/10.5kV330/38.5kV6/0.4kV请根据下面系统图已知参数确定各电气元件的额定电压。中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术p电网中性点：电网中性点：变压器（或发电机）星形绕组的公共端。变压器（或发电机）星形绕组的公共端。p中性点的中性点的运行方式运行方式指的是中性点与大地之间的连接关系。指的是中性点与大地之间的连接关系。p中性点运行方式的中性点运行方式的选择选择主要取决于单相接地时电气设备的主要取决于单相接地时电气设备的绝缘要求及供电可靠性。绝缘要求及供电可靠性。p中性点运行方式的不同，直接影响到安全和经济问题，需中性点运行方式的不同，直接影响到安全和经济问题，需要进行综

24、合比较分析。要进行综合比较分析。三、电力系统的中性点运行方式中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术Ce（中线）（中线）（火线）（火线）（火线）（火线）（火线）（火线）ceBeAXYCBZNAe三相四线三相四线制供电制供电火线（相线）火线（相线）:ABC中线（零线）：中线（零线）：N三相交流电路星形接法三、电力系统的中性点运行方式中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术线电压和相电压的关系线电压和相电压的关系BNUABUBNUANUCNU30 BNANBNANABUUUUU303ANABUU三相交流电路星形接法中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术CZCABYBCAXABUUUUUU

25、plUUACAuAXYCBZABuBCuBC特点：特点：线电压线电压=相电压相电压三相交流电路三角形接法中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术p中性点的中性点的运行方式运行方式指的是中性点与大地之间的连接关系。指的是中性点与大地之间的连接关系。中性点运行方式分为：中性点运行方式分为： 大接地电流系统大接地电流系统 1 1）直接接地，又称为有效接地）直接接地，又称为有效接地 2 2）经低阻接地）经低阻接地 小接地电流系统小接地电流系统 1 1）不接地，又称为中性点绝缘）不接地，又称为中性点绝缘 2 2）经消弧线圈接地）经消弧线圈接地 3 3）经高阻接地）经高阻接地常用为三种：直接接地、不接地

26、、经消弧线圈接地。常用为三种：直接接地、不接地、经消弧线圈接地。 以以6KV6KV的中压电网为例，中性点接地阻值在的中压电网为例，中性点接地阻值在1 11010欧姆的属欧姆的属于低阻接地，于低阻接地，1010100100欧姆的属于中阻接地，数百数千的欧姆的属于中阻接地，数百数千的为高阻接地为高阻接地 三、电力系统的中性点运行方式中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术中性点运行方式的种类中性点运行方式的种类中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术1.中性点不接地方式p主要特点：单相接地电流小。p适用范围：3-35kV的电网(单相接地电流小于30A，35kV及以上电网小于10A。) 。因为在

27、这类电网中，发生单相接地故障的比例很大。采用中性点不接地方式可以减少单相接地电流，从而减轻其危害。正常运行时三相对称，没有电流在地中流过。中性点对地电位为0。各相对地电压等于相电压。其中C为电网对地电容（高压电网忽略电网对地绝缘电阻R）中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术 图1-2 中性点非有效接地系统发生单相接地故障 中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术中性点不接地方式中性点不接地方式单相接地单相接地中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术CBCACBCACEUCjCUjCUjIII3)()(.CUIE3中性点不接地方式单相接地电流中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术中性

28、点不接地方式中性点不接地方式单相接地故障的情况单相接地故障的情况当发生当发生金属性金属性接地时，接地故障相对地电压为零。接地时，接地故障相对地电压为零。中性点对地的电压上升到相电压，且与接地相的电源电压中性点对地的电压上升到相电压，且与接地相的电源电压相位相反。相位相反。非故障相对地电压由相电压升高为线电压。非故障相对地电压由相电压升高为线电压。三相的线电压仍保持对称且大小不变，对电力用户接于线三相的线电压仍保持对称且大小不变，对电力用户接于线电压的设备的工作并无影响，无须立即中断对用户供电。电压的设备的工作并无影响，无须立即中断对用户供电。单相接地电流，等于正常运行时一相对地电容电流的三倍，

29、单相接地电流，等于正常运行时一相对地电容电流的三倍，为容性电流。为容性电流。过大的单相接地电容电流会产生稳定的电弧致使电网出现过大的单相接地电容电流会产生稳定的电弧致使电网出现暂态过电压，危及电气设备安全运行。暂态过电压，危及电气设备安全运行。中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术2.中性点经消弧线圈接地中性点经消弧线圈接地p原理：单相接地电流主要是电容电流。如果能原理：单相接地电流主要是电容电流。如果能够在发生单相接地时部分或全部抵消掉电容电够在发生单相接地时部分或全部抵消掉电容电流，则单相接地电流将大减小。方法就是在中流，则单相接地电流将大减小。方法就是在中性点处加入消弧线圈。性点处加

30、入消弧线圈。p消弧线圈的工作原理：消弧线圈的工作原理：消弧线圈是一个具有铁消弧线圈是一个具有铁芯的可调电感线圈，线圈的电阻很小（消耗功芯的可调电感线圈，线圈的电阻很小（消耗功率小），电抗很大（保证对地绝缘水平），电率小），电抗很大（保证对地绝缘水平），电抗值可用改变线圈的匝数来调节。抗值可用改变线圈的匝数来调节。中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术中性点经消弧线圈接地情况中性点经消弧线圈接地情况p发生单相接地故障发生单相接地故障时，通过消弧线圈时，通过消弧线圈使接地处流过一个使接地处流过一个与容性接地电流相与容性接地电流相反的感性电流，从反的感性电流，从而减小、甚至抵消而减小、甚至抵消接

31、地电流，消除接接地电流，消除接地电弧引发的问题，地电弧引发的问题，提高供电可靠性。提高供电可靠性。中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术图1-3 中性点经消弧线圈接地系统发生单相接地故障 中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术中性点经消弧线圈接地时电流中性点经消弧线圈接地时电流接地电流接地电流流过消弧线圈的电流流过消弧线圈的电流完全补偿的条件完全补偿的条件即有：即有：CBCACBCACECUjUUCjIII3)()(.LUjjXUICLCL0LEIICL231中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术消弧线圈的补偿方式消弧线圈的补偿方式p 完全补偿完全补偿消弧线圈提供的电感电流等于接地

32、电容电流，接地处消弧线圈提供的电感电流等于接地电容电流，接地处电流为电流为0。易满足谐振条件，形成串联谐振，产生过电压。易满足谐振条件，形成串联谐振，产生过电压。p 欠补偿欠补偿电感电流小于接地电容电流，单相接地时接地电流为电感电流小于接地电容电流，单相接地时接地电流为容性。容性。因线路停电或系统频率降低等原因使接地电流减少，因线路停电或系统频率降低等原因使接地电流减少，可能出现完全补偿。故一般也不采用。可能出现完全补偿。故一般也不采用。p 过补偿过补偿电感电流大于接地电流，单相接地电流为感性。电感电流大于接地电流，单相接地电流为感性。过补偿方式在电网中得到广泛使用。但过补偿程度要过补偿方式在

33、电网中得到广泛使用。但过补偿程度要合适合适. 以前的原则以前的原则中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术中性点非有效接地系统的优缺点中性点非有效接地系统的优缺点优点：发生单相接地时，不必立即停电，供电可靠性优点：发生单相接地时，不必立即停电，供电可靠性高。高。缺点：设备和线路对地绝缘需按线电压设计。发生一缺点：设备和线路对地绝缘需按线电压设计。发生一相接地故障时，非故障相对地电压升高到原来相电压相接地故障时，非故障相对地电压升高到原来相电压的的1.7321.732倍。故障相电容电流增大到原来的倍。故障相电容电流增大到原来的3 3倍。电气倍。电气设备的绝缘要按线电压来选择。设备的绝缘要按线电

34、压来选择。 中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术3.中性点直接接地正常运行时，三相系统对称，中性点对地电压为零。发生单相接地，就变成单相短路。继电保护装置应立即动作，使断路器断开，迅速切除故障部分，从而造成停电。单相短路时，故障相对地电压为零，非故障相对地电压基本不变，仍接近于相电压。中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术中性点直接接地系统的优缺点中性点直接接地系统的优缺点设备和线路对地绝缘可以按相电压设计，从而降低了设备和线路对地绝缘可以按相电压设计，从而降低了造价。电压等级愈高，因绝缘降低的造价愈显著。造价。电压等级愈高，因绝缘降低的造价愈显著。由于中性点直接接地系统在单相短路时

35、须断开故障线由于中性点直接接地系统在单相短路时须断开故障线路，中断用户供电，影响供电可靠性。路，中断用户供电，影响供电可靠性。单相短路时短路电流很大，开关和保护装置必须完善。单相短路时短路电流很大，开关和保护装置必须完善。由于较大的单相短路电流只在一相内通过，在三相导由于较大的单相短路电流只在一相内通过，在三相导线周围将形成较强的单相磁场，对附近通信线路产生线周围将形成较强的单相磁场，对附近通信线路产生电磁干扰。电磁干扰。中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术中性点直接接地系统的适用范围中性点直接接地系统的适用范围p目前我国电压等级为目前我国电压等级为110kV及以上，及以上，380/22

36、0V三相四线三相四线制的系统，广泛采用中性点直接接地的运行方式。制的系统，广泛采用中性点直接接地的运行方式。110kV及以上主要从绝缘角度考虑，节省投资。及以上主要从绝缘角度考虑，节省投资。380/220V三相四线制主要为了生成单相电压。三相四线制主要为了生成单相电压。中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术电网中性点运行方式的比较发生单相发生单相接地时接地时不接地不接地经消弧经消弧线圈接地线圈接地直接接地直接接地经电阻经电阻接地接地特点特点接地电流接地电流小小接地电流接地电流被减小被减小接地变成接地变成短路短路范围范围6-35kV6-35kV110kV及以上及以上380/220V 中国矿业

37、大学信电学院电气工程研究所供电技术各种中性点运行方式比较序号序号 中性点接中性点接地方式地方式中性点不中性点不接地接地中性点经中性点经电阻接地电阻接地中性点经消中性点经消弧线圈接地弧线圈接地消弧线圈并消弧线圈并电阻接地电阻接地中性点直中性点直接接地接接地单相接地单相接地电流大小电流大小大大大大小小小小最大最大人身触电人身触电危险危险大大大大减小减小减小减小最危险最危险单相接地单相接地过电弧过电弧最高最高低低较高较高低低低低单相接地单相接地保护实现保护实现容易容易容易容易难难较复杂较复杂很容易很容易保护接地保护接地安全性安全性电容电流电容电流大时危险大时危险电容电流电容电流大时危险大时危险安全安

38、全安全安全危险危险中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术几点补充 中性点不接地方式是过渡方式中性点不接地方式是过渡方式 大接地电流系统和小电流接地系统之争大接地电流系统和小电流接地系统之争 各国应用情况各国应用情况 美国美国低阻低阻 日本日本低阻低阻消弧线圈消弧线圈 德国德国消弧线圈消弧线圈 法国法国低阻低阻消弧线圈消弧线圈中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术几个关于接地的名词 工作接地工作接地 保护接地保护接地 保护接零保护接零M在正常情况下，将电气设备的金属外壳在正常情况下，将电气设备的金属外壳或构架用导线与接地极可靠地连接起来，或构架用导线与接地极可靠地连接起来，使之与大地做电

39、气上的连接，这种接地使之与大地做电气上的连接，这种接地的方式就叫保护接地。的方式就叫保护接地。M图例图例接地极接地极保护地线保护地线v保护接零又叫保护接中线，保护接零又叫保护接中线，在三相四线制系统中，电源在三相四线制系统中，电源中线是接地的，将电气设备中线是接地的，将电气设备的金局外壳或构架用导线与的金局外壳或构架用导线与电源零线电源零线(即中线即中线)直接连接，直接连接，就叫保护接零。就叫保护接零。 v图例图例1L2L3LN工作零线工作零线接接零零线线接地示意图中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术第二节第二节 用户供电系统特点和决定供用户供电系统特点和决定供电质量的主要指标电质量的主

40、要指标 中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术一、用户供电系统特点一、用户供电系统特点电力用户供电系统由用户内部变配电所、供电线路和电力用户供电系统由用户内部变配电所、供电线路和用电设备等组成，其中变配电所是电力系统的一个终用电设备等组成，其中变配电所是电力系统的一个终端降压变配电所。端降压变配电所。电力用户供电系统的供电电压一般在电力用户供电系统的供电电压一般在110KV110KV及以下。及以下。大多为国家电网供电，也可建立自备发电站。大多为国家电网供电，也可建立自备发电站。中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术1 1、电压、电压 二、决定供电质量的主要指标二、决定供电质量的主要指标

41、决定用户供电质量的主要指标为电压、频率和可靠性。决定用户供电质量的主要指标为电压、频率和可靠性。 理想的供电电压应该是幅值恒为额定值的三相对理想的供电电压应该是幅值恒为额定值的三相对称正弦电压。称正弦电压。由于供电系统存在阻抗、用电负荷的变化和用电负荷的性由于供电系统存在阻抗、用电负荷的变化和用电负荷的性质质(如冲击性负荷、非线性负荷如冲击性负荷、非线性负荷)等因素，实际供电电压无等因素，实际供电电压无论是在幅值上、波形上还是三相对称性上都可能与理想电论是在幅值上、波形上还是三相对称性上都可能与理想电压之间存在着偏差。压之间存在着偏差。 中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术1 1、电压、

42、电压 (1)电压偏差电压偏差 电压偏差是指电网实际电压与额定电压之差。电压偏差是指电网实际电压与额定电压之差。 35kV及以上：及以上： 电压正负偏差绝对值之和为电压正负偏差绝对值之和为10； 10kV 10kV及以上：及以上： 7 7； 220V 220V单相电压：单相电压：7 7、1010；(2)电压波动和闪变电压波动和闪变 电网电压幅值（或半周波方均根值）的电网电压幅值（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连续快速变化称为电压波动。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。(3)电压波形畸变电压波形畸

43、变 电网电压波形发生非正弦畸变时，电压中电网电压波形发生非正弦畸变时，电压中出现高次谐波。出现高次谐波。(4)三相不对称三相不对称 三相电压不对称指三个相电压在幅值和相位三相电压不对称指三个相电压在幅值和相位关系上存在偏差。关系上存在偏差。中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术 一个交流电力系统只能有一个频率。我国规定的电力系统一个交流电力系统只能有一个频率。我国规定的电力系统标称频率标称频率(工频工频)为为50Hz。国际上标称频率有。国际上标称频率有50Hz和和60Hz两种。两种。 2.频率频率 当电能供需不平衡时，系统频率便会偏离其标称值。频当电能供需不平衡时，系统频率便会偏离其标称值

44、。频率偏差不仅影响用电设备的工作状态、产品的产量和质量，率偏差不仅影响用电设备的工作状态、产品的产量和质量，而且影响电力系统的稳定运行。而且影响电力系统的稳定运行。 大多数国家频率规定偏差为大多数国家频率规定偏差为(0.1Hz- 0.3Hz0.3Hz)。我国，。我国，300kW以上电力系统以上电力系统频率规定偏差为频率规定偏差为0.2Hz0.2Hz； 300kW300kW以下以下电力系统频率规定偏差为电力系统频率规定偏差为0.5Hz0.5Hz；中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术 频率与转速的关系频率与转速的关系 n60f/P n是转速度，是转速度，f是频率，是频率，P是发动机的磁极对数

45、是发动机的磁极对数 在频率变化时，电动机的转速和输出功率也随之变化，因在频率变化时，电动机的转速和输出功率也随之变化，因而严重影响到所生产出的产品的质量；现代工业、国防和而严重影响到所生产出的产品的质量；现代工业、国防和科学研究领域广泛应用各种电子技术设备，如果系统频率科学研究领域广泛应用各种电子技术设备，如果系统频率不稳定，将会影响这些设备的精确性。不稳定，将会影响这些设备的精确性。 频率的变化对电力系统的正常运行也是十分有害的。汽轮频率的变化对电力系统的正常运行也是十分有害的。汽轮发电机组在额定频率下运行时效率最佳，频率偏高和偏低发电机组在额定频率下运行时效率最佳，频率偏高和偏低对叶片都有

46、不良的影响。电厂中所用的许多机械（如：给对叶片都有不良的影响。电厂中所用的许多机械（如：给水泵、循环水泵、风机等）在频率降低时都要减小出力，水泵、循环水泵、风机等）在频率降低时都要减小出力，降低效率，因而影响发电设备的正常工作，使整个发电厂降低效率，因而影响发电设备的正常工作，使整个发电厂的有功输出减小，从而导致系统的的有功输出减小，从而导致系统的“频率崩溃频率崩溃”；同时频；同时频率降低时，异步电动机和变压器的励磁电流会增大，导致率降低时，异步电动机和变压器的励磁电流会增大，导致无功损耗增大。无功损耗增大。中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术 系统频率的变化也将影响系统电压的变化。系统

47、频率的变化也将影响系统电压的变化。 当系统频率下降时，发电机发出的无功功率将减小（因为当系统频率下降时，发电机发出的无功功率将减小（因为发电机的电势依励磁接线的方式不同与频率的平方或三次发电机的电势依励磁接线的方式不同与频率的平方或三次方成正比变化）；变压器和异步电动机励磁所需的无功功方成正比变化）；变压器和异步电动机励磁所需的无功功率增加，绕组漏抗的无功功率损耗将要减少；线路电容充率增加，绕组漏抗的无功功率损耗将要减少；线路电容充电功率和电抗的无功损耗都要减少。电功率和电抗的无功损耗都要减少。 总之，频率下降时，系统的无功需求略有增加、如果系统总之，频率下降时，系统的无功需求略有增加、如果系

48、统的无功电源不足则在频率下降时，将很难维持电压的正的无功电源不足则在频率下降时，将很难维持电压的正常水平，从而使电压降低，最终导致电压崩溃，对系统及常水平，从而使电压降低，最终导致电压崩溃，对系统及用户产生严重的不良影响。用户产生严重的不良影响。 当系统频率增加时，发电机电势增高，系统的无功需求略当系统频率增加时，发电机电势增高，系统的无功需求略有减少，因此系统的电压要上升，将威胁着系统本身机电有减少，因此系统的电压要上升，将威胁着系统本身机电设备及用户设备的安全运行。设备及用户设备的安全运行。中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术 频率崩溃频率崩溃 frequency co11apse

49、frequency co11apse 由于频率恶性下降造成的电力系统严重事故。由于频率恶性下降造成的电力系统严重事故。电力系统正常运行时，包括负荷和各环节损耗在内的功率消耗电力系统正常运行时，包括负荷和各环节损耗在内的功率消耗与发电机的功率输出相平衡，频率保持恒定。与发电机的功率输出相平衡，频率保持恒定。当发电功率和功率消耗之间发生很大的功率缺额时，频率就要当发电功率和功率消耗之间发生很大的功率缺额时，频率就要降低。降低。当发电厂的备用容量已全部动用出来，按频率降低切除部分用当发电厂的备用容量已全部动用出来，按频率降低切除部分用户的措施不及时，火电厂厂用电辅助机组因频率下降而出力不户的措施不及

50、时，火电厂厂用电辅助机组因频率下降而出力不足，造成锅炉供水、给煤量和送风量减少，锅炉蒸汽压力下降，足，造成锅炉供水、给煤量和送风量减少，锅炉蒸汽压力下降，汽轮机的出力降低使频率再降低，达到临界频率（在工频为汽轮机的出力降低使频率再降低，达到临界频率（在工频为5050赫的系统中，约为赫的系统中，约为38384545赫）后，锅炉给水中断，切除机组，赫）后，锅炉给水中断，切除机组，此时电力系统更缺少有功功率，导致恶性循环，频率急剧下降此时电力系统更缺少有功功率，导致恶性循环，频率急剧下降, ,造成电力系统的全部瓦解造成电力系统的全部瓦解, ,并使大部分用户、甚至全部用户停电，并使大部分用户、甚至全部

51、用户停电，即为频率崩溃。即为频率崩溃。频率降低还可能使负荷节点的无功功率需求增加和发电机无功频率降低还可能使负荷节点的无功功率需求增加和发电机无功功率出力降低，从而导致电力系统电压崩溃。功率出力降低，从而导致电力系统电压崩溃。中国矿业大学信电学院电气工程研究所供电技术为了防止频率崩溃为了防止频率崩溃,可采取以下损失最小的措施可采取以下损失最小的措施:尽可能动用电力系统中的热备用容量。尽可能动用电力系统中的热备用容量。合理配置自动低频减载装置，使频率降低时有足够的速度合理配置自动低频减载装置，使频率降低时有足够的速度和切除量。和切除量。水电站由于调节系统惯性大，在频率降低时可以采用加快水电站由于调节系统惯性大，在频率降低时可以采用加快带负荷装置，不用调速器的缓冲元