电力系统基本知识

1、全国注册电气工程师考试全国注册电气工程师考试专业基础部分专业基础部分授课人：龚静授课人：龚静北京建筑大学电信学院北京建筑大学电信学院 2022-5-221第4章 电气工程基础电气工程基础 每章按照这样3个层次介绍：大纲要求要点讲解实战题目(历年真题)考试大纲要求：n 4.1 电力系统基本知识 4.1.1 了解电力系统运行特点和基本要求 4.1.2 掌握电能质量的各项指标 4.1.3 了解电力系统中各种结线方式及特点 4.1.4 掌握我国规定的网络额定电压与发电机、变压器等元件的额定电压 4.1.5 了解电力网络中性点运行方式及对应的电压等级电能是最重要、最方便的能源。电力系统：生产、输送、分配

2、和消费电能的各种电气设备连接在一起而组成的整体。发电厂：生产电能电力网：输送、分配电能。包括升、降压变压器和各种电压等级的输电线路。用户：消费电能电力系统的组成2022-5-22电信学院 44.1.1 了解电力系统运行特点和基本要求2022-5-22电信学院 54.1.1 了解电力系统运行特点和基本要求2022-5-22电信学院 6电力系统的组成4.1.1 了解电力系统运行特点和基本要求2022-5-22电信学院 7电力系统的组成4.1.1 了解电力系统运行特点和基本要求动力系统、电力系统和电力网之间的关系电力系统运行的三个主要特点：1.重要性2.快速性3.同时性2022-5-22电信学院 8

3、4.1.1 了解电力系统运行特点和基本要求2022-5-22电信学院 9想起了想起了闰土闰土2022-5-22电信学院 102022-5-22电信学院 11对电力系统运行的基本要求：对电力系统运行的基本要求：“可靠、优质、经济、环保可靠、优质、经济、环保”2022-5-22电信学院 15根据对供电可靠性的不同要求，将负荷分为三级：一级负荷：危及人身安全，生产秩序长期不能恢复正常，国民经济重大损失，人民生活严重混乱。二级负荷：中断供电将造成大量减产，人民生活受到影响。三级负荷：不属于上两类的。4.1.1 了解电力系统运行特点和基本要求2022-5-22电信学院 162022-5-22电信学院 1

4、74.1.2 掌握电能质量的各项指标 电力系统的电能质量是指电压、频率和波形的质量。 电压偏移电压偏移 电压波动和闪变电压波动和闪变 不对称度不对称度 谐波谐波 频率偏差频率偏差 一、电压偏差（移）一、电压偏差（移） 1 1定义定义： 电压偏差（移）指用电设备的电压偏差（移）指用电设备的实际实际端电压端电压偏离其偏离其额定电压额定电压的的百分数百分数。 %100%NNUUUU2 2原因：原因：系统系统滞后的无功负荷滞后的无功负荷4.1.2 掌握电能质量的各项指标3.3.影响：异步电动机影响：异步电动机 照明照明 精密设备等精密设备等 4.4.用电设备端子处电压偏移允许值用电设备端子处电压偏移允

5、许值 （1 1）一般电动机）一般电动机 5%5%，特殊情况下特殊情况下- -10%10%+5%+5%。 （2 2）照明：在一般工作场所为）照明：在一般工作场所为 5%5%；在在视觉要求较高的屋内场所视觉要求较高的屋内场所为为-2.5%-2.5%+5%+5%；远远离变电所的小面积一般工作场所离变电所的小面积一般工作场所, ,可为可为-5%-5%+10%+10%；应急照明、道路照明和警卫照明为应急照明、道路照明和警卫照明为- -10%10%+5%+5%。 （3 3）其他用电设备，当无特殊要求时为）其他用电设备，当无特殊要求时为 5%5%。4.1.2 掌握电能质量的各项指标 5 5改善方法改善方法

6、（1 1）采取合适的调压方式。）采取合适的调压方式。 （2 2）合理选择变压器分接头。）合理选择变压器分接头。 （3 3）减小系统阻抗。）减小系统阻抗。 （4 4）对无功功率进行合理的补偿，改善）对无功功率进行合理的补偿，改善功率因数。功率因数。 （5 5）尽量使三相负载平衡。）尽量使三相负载平衡。 4.1.2 掌握电能质量的各项指标 （1 1）采取合适的调压方式。（中枢点）采取合适的调压方式。（中枢点） 1.逆调压 35kV以上电网的有载调压宜实行逆调压方式。逆调压的范围宜为额定电压的05%。 逆调压方式就是负荷大时电网电压向高调，负荷小时电网电压向低调，以补偿电网的电压损失。 2.常调压

7、3.顺调压4.1.2 掌握电能质量的各项指标中枢点的调压方式中枢点的调压方式最大负荷最小负荷逆调压调为1.05UN调为UN顺调压不低于1.025UN不高于1.075UN常调压1.05UN4.1.2 掌握电能质量的各项指标 （2 2）合理选择变压器分接头。）合理选择变压器分接头。 1变压器的分接头的确定 双绕组变压器的高压侧绕组和三绕组变双绕组变压器的高压侧绕组和三绕组变压器的高、中压侧绕组都设有几个分接头供压器的高、中压侧绕组都设有几个分接头供选择使用。选择使用。 容量在6300kVA以下的变压器有三个分接头5、0%。 容量在8000kVA以上的变压器有五个分接头，分别在22.5、0%。 4.

8、1.2 掌握电能质量的各项指标4.1.2 掌握电能质量的各项指标 有载调压变压器 110kV有载调压变压器的调压范围为32.5、0%，有七个分接头。 220kV有载调压变压器的调压范围为42.5、0%，有九个分接头。 4.1.2 掌握电能质量的各项指标 （3 3）减小系统阻抗。）减小系统阻抗。1）减少系统的变压级数；）减少系统的变压级数；2）增加导线截面；（扩径导线、分裂导线）增加导线截面；（扩径导线、分裂导线）3）以电缆取代架空；）以电缆取代架空；（4 4）对无功功率进行合理的补偿，改）对无功功率进行合理的补偿，改善功率因数。善功率因数。1）调相机；）调相机；2）电容器；）电容器；4.1.2

9、 掌握电能质量的各项指标（5 5）尽量使三相负载平衡。）尽量使三相负载平衡。4.1.2 掌握电能质量的各项指标 二、电压波动和闪变及改善措施二、电压波动和闪变及改善措施 1 1定义定义：电压在短时间内的快速变动情电压在短时间内的快速变动情况，通常以况，通常以电压幅度波动值电压幅度波动值和和波动频率波动频率来来衡量电压波动的程度。衡量电压波动的程度。其变化速度等于或大于每秒0.2时称为电压波动。kVUkVU,minmax波动值用电设备端电压的最小波动值用电设备端电压的最大%100%minmaxNUUUU电压波动的范围在电压波动的范围在-5%-+5%-5%-+5%。4.1.2 掌握电能质量的各项指

10、标 电压闪变：电压闪变： 负荷急剧的波动造成供配电负荷急剧的波动造成供配电系统系统瞬时瞬时三电压升高，照度随之三电压升高，照度随之急剧变化，使人眼对灯闪感到不急剧变化，使人眼对灯闪感到不适，这种现象称为电压闪变。适，这种现象称为电压闪变。 2.原因：冲击性负荷造成的。原因：冲击性负荷造成的。3.危害：危害：4.1.2 掌握电能质量的各项指标 4.4.抑制电压波动和闪变的措施：抑制电压波动和闪变的措施：1)采用专用线或专用变压器；2)增大供电容量，减小系统阻抗；3)在系统出现严重电压波动时，减少或切除引起电压波动的负荷；4)选用更高电压等级的电网供电；5)装设静止无功补偿装置。4.1.2 掌握电

11、能质量的各项指标 三、不对称度及改善措施三、不对称度及改善措施 1.定义： 不对称度是衡量多相负荷平衡状态的指标，多相系统的电压负序分量与电压正序分量之比值称为电压的不对称度，电流负序分量与电流正序分量之比值称为电流的不对称度，均以百分数表示。 2.原因：三相负荷不平衡引起的4.1.2 掌握电能质量的各项指标3.3.危害：危害：1 1）异步电动机；）异步电动机；2 2）三相变压器；）三相变压器；3 3）整流装置；）整流装置；4.1.2 掌握电能质量的各项指标 4.4.改善措施改善措施 1）尽量使三相负荷均衡分配。 2）将不对称负荷尽可能的分散接到不同的供电点。 3）将不对称负荷接到更高电压级的

12、电网。4.1.2 掌握电能质量的各项指标 四、谐波及改善措施四、谐波及改善措施 一、定义：一、定义： 是指对周期性非正弦交流量是指对周期性非正弦交流量进行傅立叶级数分解所得到的大进行傅立叶级数分解所得到的大于基波频率的各次分量。于基波频率的各次分量。 4.1.2 掌握电能质量的各项指标 2.2.原因：非线性设备原因：非线性设备 3.3.谐波的危害：谐波的危害： （1）使电动机、变压器等电气设备产生附加损耗，引起发热，导致绝缘损坏。 （2）使电容极易发生短路甚至造成短路； （3）通信干扰； （4）计量误差；4.1.2 掌握电能质量的各项指标 4.抑制谐波的措施抑制谐波的措施 （1）三相整流变压器

13、采用Yd或Dy接线。 （2）增加换流器的相数。 （3）装设滤波装置（无源、有源）。 （4）其他措施（限制电力系统中接入的交流设备和交流调压装置等的容量；提高对大容量非线性设备的供电电压；将“谐波源”与不能受干扰的负荷电路从电网的接线上分开）。4.1.2 掌握电能质量的各项指标2022-5-2238 五、五、频率偏差 1 1定义：定义：供电的供电的实际频率实际频率与电网的与电网的标准标准频率频率的差值。的差值。 2.2.原因：与有功功率密切相关。原因：与有功功率密切相关。 3.3.影响：影响： 4 4偏差允许值偏差允许值：频率偏差一般不超过：频率偏差一般不超过 0.25Hz0.25Hz。 当电网

14、容量大于当电网容量大于3000MW3000MW时，频率偏差不时，频率偏差不超过超过 0.2Hz0.2Hz。 5 5调整调整：增大或减小电力系统发电机：增大或减小电力系统发电机有有功功率功功率。 4.1.2 掌握电能质量的各项指标 供电可靠性指标是根据用电负荷的等级要求制定的。 衡量供电可靠性的指标，用全年平均供电时间占全年时间百分数表示。六、供电可靠性4.1.2 掌握电能质量的各项指标电网的接线方式：无备用和有备用无备用接线：每个负荷只能从一个供电回路取得电能的开 式网。 包括：放射式接线，干线式接线和链式接线。 优点：简单、经济。 缺点：可靠性低。 2022-5-22电信学院 40a）放射式

15、 b）干线式 c）链式4.1.3 了解电力系统中各种结线方式及特点有备用接线：每个负荷至少能从两个不同供电回路取得电 能的网络。 包括：双回路供电网络、双端供电网络和环网。 特点：可靠性显著提高；但设备费用增加较多且运 行调度复杂。 电力系统的高压和超高压输电网采取有备用接线方式，配电网根据负荷性质决定接线方式。a）放射式 b）干线式 c）链式 d）环式 e）两端供电网络4.1.3 了解电力系统中各种结线方式及特点4.1.4 掌握我国规定的网络额定电压与发电机、变压器等元件的额定电压 一、额定频率 60HZ:北美 50HZ：欧洲、亚洲二、额定电压规则：规则：核心是为了保证负荷的运行电压为额定电

16、压。核心是为了保证负荷的运行电压为额定电压。电气设备的额定电压，就是能使电气设备长期运行时获得最好经济效果的电压。u用电设备（UN） 用电设备的额定电压和电网的额定电压一致。u输电线路（UN）u发电机(1+5%UN) 发电机的额定电压一般比同级电网的额定电压高出5%，用于补偿线路上的电压损失。4.1.4 掌握我国规定的网络额定电压与发电机、变压器等元件的额定电压 u变压器变压器一次侧额定电压：一次侧额定电压：1.1.相当于用电设备（相当于用电设备（U UN N）2.2.直接与发电机相连直接与发电机相连(1+5%U(1+5%UN N) )二次侧额定电压：二次侧额定电压：1.(1+10%U1.(1

17、+10%UN N) ) 其中其中5%5%用于补偿变压器满载供电时，一、用于补偿变压器满载供电时，一、二次绕组上的电压损失；另外二次绕组上的电压损失；另外5%5%用于补偿线路上的电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。压损失，因此适用于变压器供电距离较长时的情况。2.(1+5%U2.(1+5%UN N) ) 漏抗较小或直接与用电设备相连漏抗较小或直接与用电设备相连4.1.4 掌握我国规定的网络额定电压与发电机、变压器等元件的额定电压 例题1-1:确定下图所示电力系统各元件的额定电压，各级电网的额定电压已标注于图中。4.1.4 掌握我国规定的网络额定电压与发电机、变压器等

18、元件的额定电压 电力线路的额定电压与图中所示各级电网的额定电压相同。电力线路的额定电压与图中所示各级电网的额定电压相同。补充：补充：设变压器设变压器T1工作于工作于+2.5抽头，抽头，T2工作于主抽头，工作于主抽头，T3工作于工作于-5%抽头，求这些变压器的实际变比。抽头，求这些变压器的实际变比。G:10.5KVT1:10.5/121KV T2:110/38.5KVT3:35/11KV4.1.4 掌握我国规定的网络额定电压与发电机、变压器等元件的额定电压 4.1.5 了解电力网络中性点运行方式及对应的电压等级 发电机、变压器绕组星形联结的结发电机、变压器绕组星形联结的结点称为中性点。点称为中性

19、点。 中性点中性点直接接地直接接地系统常称大电流接系统常称大电流接地系统地系统。 中性点中性点不接地和中性点经消弧线圈不接地和中性点经消弧线圈接地的系统称小电流接地系统。接地的系统称小电流接地系统。 一、中性点直接接地系统“大大电流接地系统电流接地系统” ” 可靠性低可靠性低 绝缘有利绝缘有利 适于适于110kV110kV及以上及以上4.1.5 了解电力网络中性点运行方式及对应的电压等级 二、二、中性点不接地系统 “小电流接地系统小电流接地系统” ” 可靠性高可靠性高 绝缘不利绝缘不利 适于适于3 335kV35kV4.1.5 了解电力网络中性点运行方式及对应的电压等级 三、中性点经消弧线圈接

20、地系统三、中性点经消弧线圈接地系统 消弧线圈的作用：产生感性电流分量，与接地消弧线圈的作用：产生感性电流分量，与接地点容性电流分量相抵消，减小接地点电流，提高供点容性电流分量相抵消，减小接地点电流，提高供电可靠性。电可靠性。 全补偿、全补偿、过补偿过补偿ILICILIC（考虑系统的进一步发展；避免谐振）考虑系统的进一步发展；避免谐振）、欠补偿、欠补偿 4.1.5 了解电力网络中性点运行方式及对应的电压等级实战题目1、我国目前（ ）kV及以下的电力网络的中性点采用不接地的方式。 A.110 B.35 C.220 D.10 答案：B2、三绕组变压器分接头的位置一般设置在（ ）A.高压和中压绕组 B

21、. 高压和低压绕组C. 中压和低压绕组 D.高压、中压和低压绕组答案：A3、发电机的额定电压应该高出网络额定电压（ ）。 A10% B15% C 5% D 0%答案：C4.1 电力系统基本知识 4、中性点经消弧线圈接地系统中一般采用( ) 。A.欠补偿形式 B.过补偿形式 C.全补偿形式 D.补偿形式不变答案：B5、 当变压器一次侧直接与发电机相连接时，一次侧的电压等于（ ）电网额定电压。A：100 B：95 C：105 D：110答案：C6、我国电力系统的频率是（ ）Hz。A：60 B：50 C：48 D：55答案：B7、衡量电能质量的主要指标是（ ）。A：电压 B：电压、频率 C：频率 D

22、：电压、频率和谐波答案：D8、我国电力网目前的额定电压主要有（ ）：A：3kV,6kV,10kV,35kV,110kV,220kV,330kV,500kVB：3kV,6kV,10kV,35kV,154kV,300kV,500kVC：3kV,6kV,10kV,35kV,66kV,154kV,230kV,500kVD：3kV,6kV,10kV,35kV,115kV,230kV,300kV,500kV答案：A9、有一台双绕组变压器变比为kV11/%5 . 22110分接头实际接于2.5档，其额定变比为（ ）。A.110/10 B. C.110/11 D.11/ )1005 . 21 (1105 .1

23、0/ )1005 . 21 (110答案：C10、有一台双绕组变压器变比为kV11/%5 . 22110分接头实际接于2.5档，其实际变比为（ ）。A.110/10 B. 110/11 C.110/10.5 D.11/ )1005 . 21 (110答案：D1（05*）、目前我国电能的主要输送方式是下列哪种？A.直流 B.单相交流 C.三相交流 D.多相交流答案：C2（08*）、对电力系统的基本要求是：A.在优质前提下，保证安全，力求经济； B.在经济前提下，保证安全，力求经济；C.在安全前提下，保证质量，力求经济； D.在降低网损情况下，保证一类用户供电；答案：C3(09*)、衡量电能质量的指标是（ ）。A：电压、频率； B：电压、频率、网损率； C：电压、波形、频率； D：电压、频率、不平衡度；答案：C历年真题：历年真题：4(05*). 电力系统接线如图所示，各级电网的额定电压示于图中，