电能系统第1章

1、徐州师范大学电气工程及自动化学院 白春艳1. 1. 本课程特点、前修课程、后续课程本课程特点、前修课程、后续课程 特点：专业基础课、与生产实际联系紧密特点：专业基础课、与生产实际联系紧密 前修课程：电路理论、电机学前修课程：电路理论、电机学 后续课程：电力系统分析、继电保护、电力系统自动化等后续课程：电力系统分析、继电保护、电力系统自动化等2. 2. 学习方式、要求学习方式、要求学习方式：听课、课上习题、作业、实验学习方式：听课、课上习题、作业、实验要求：基本概念清楚、主要内容掌握、理论联系实际要求：基本概念清楚、主要内容掌握、理论联系实际 3. 3. 考核方式：考核方式：笔试（闭卷，60），

2、平时（10），实验（10） 作业（20%）概述概述电能系统负荷与负荷曲线电能系统负荷与负荷曲线电能系统的电压等级电能系统的电压等级输电线路输电线路发电厂、变电所电气设备发电厂、变电所电气设备电能系统的电气连接方式电能系统的电气连接方式三相电能系统中性点运行方式三相电能系统中性点运行方式电能系统的运行特点和基本要求电能系统的运行特点和基本要求电能系统的运行监视、控制与保护电能系统的运行监视、控制与保护安全接地安全接地1.1.1 1.1.1 能和能源能和能源 能量是物质运动的量度，能量有许多形式，能量是物质运动的量度，能量有许多形式，如机械能、热能、化学能。如机械能、热能、化学能。 不同形式的能量

3、可相互转换。不同形式的能量可相互转换。 能源则是指在自然界中可以转换成人们所能源则是指在自然界中可以转换成人们所需要的能量的一些资源。需要的能量的一些资源。. 电能的特点：电能的特点：电能可以方便地由其它电能形式转化而电能可以方便地由其它电能形式转化而来，也可以简便地转化成其他形式地能量。来，也可以简便地转化成其他形式地能量。电能便于大规模生产、输送、分配、并电能便于大规模生产、输送、分配、并且价格低廉。且价格低廉。 电能的生产、输送、分配、控制及测量电能的生产、输送、分配、控制及测量等各环节容易实现自动控制。等各环节容易实现自动控制。2. 能源的分类：能源的分类： 一次能源一次能源：指以现成

4、的形式存在于自然界：指以现成的形式存在于自然界的能源。的能源。 二次能源二次能源：指由一次能源直接或间接转换：指由一次能源直接或间接转换而来的其它形式的能源或人工制造的能源。而来的其它形式的能源或人工制造的能源。 电能属于二次能源。常用的用来发电的一电能属于二次能源。常用的用来发电的一次能源有：燃料化学能、水能、核能等。还可次能源有：燃料化学能、水能、核能等。还可继续开发的发电能源，如潮汐发电、太阳能发继续开发的发电能源，如潮汐发电、太阳能发电、风力发电等。电、风力发电等。3、能源评价、能源评价 （1）能量密度）能量密度 （2）能源品位）能源品位 （3）技术的难易程度和开发费用）技术的难易程度

5、和开发费用 （4）运输费用和损耗）运输费用和损耗 （5）对环境的污染程度）对环境的污染程度我国具有丰富的能源资源。我国具有丰富的能源资源。3. 环境保护环境保护: 火力发电厂生产的三废（废水、废气、废火力发电厂生产的三废（废水、废气、废渣）已对环境造成相当严重的污染，使生态平渣）已对环境造成相当严重的污染，使生态平衡造成破坏。衡造成破坏。因此，对火电厂引起的环境污染，采取措因此，对火电厂引起的环境污染，采取措施加强治理乃是当务之急。施加强治理乃是当务之急。1 动力系统：动力系统： 转化、分配和应用电能及热能的全部转化、分配和应用电能及热能的全部环节称为动力系统，包括锅炉、汽轮机、环节称为动力系

6、统，包括锅炉、汽轮机、发电机、核反应堆、输电线、热力管道、发电机、核反应堆、输电线、热力管道、电力变压器、电动机、电热装置、换流电力变压器、电动机、电热装置、换流装置及电动机传动机械等等。装置及电动机传动机械等等。 2 电能系统：电能系统：在动力系统中，生产、输送、转换的能量主要部分在动力系统中，生产、输送、转换的能量主要部分是电能的，称为电能系统。是电能的，称为电能系统。 3 电力系统：电力系统：电能系统中的电气部分称为电力系统。电能系统中的电气部分称为电力系统。（由由发电机、变压器、输电线路发电机、变压器、输电线路以及以及用电设备用电设备，这些生产、这些生产、输送、分配和消费电能的各种电器

7、设备连接在一起而组输送、分配和消费电能的各种电器设备连接在一起而组成的整体称为电力系统）成的整体称为电力系统）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4 电力网：电力网：在电力系统中通常把发电机和用电之间属于在电力系统中通常把发电机和用电之间属于输电和配电的环节称为电力网。（输电和配电的环节称为电力网。（由由变压器变压器和和不同电压等级不同电压等级输电线路输电线路组成的网络）组成的网络）.发电厂发电厂发电厂是电能系统的电源，它的作用是把发电厂是电能系统的电源，它的作用是把不同种类的一次能源转换成

8、电能。根据一次能不同种类的一次能源转换成电能。根据一次能源的不同，可分为火力发电厂、水力发电厂、源的不同，可分为火力发电厂、水力发电厂、核动力发电厂和利用其它能量发电的电厂。核动力发电厂和利用其它能量发电的电厂。 (1)火电厂：火电厂：火电厂按原动机类型不同可分为汽轮机发火电厂按原动机类型不同可分为汽轮机发电厂、蒸汽机发电厂、燃气轮机发电厂等。电厂、蒸汽机发电厂、燃气轮机发电厂等。 凝汽式汽轮机发电厂电能生产过程：凝汽式汽轮机发电厂电能生产过程： 燃料化学能燃料化学能锅炉锅炉热能热能汽轮机汽轮机机械机械能能发电机发电机电能电能 (2) 水电厂水电厂 基本能量转化过程：基本能量转化过程： 水能水

9、能水轮机水轮机机械能机械能发电机发电机电能电能 装机容量可用如下公式表示装机容量可用如下公式表示 ：QHP81.9 水电厂可分为坝式水电厂、引水式电厂及混水电厂可分为坝式水电厂、引水式电厂及混合式水电厂合式水电厂。(3) 核电厂核电厂: 基本能量转化过程基本能量转化过程: 重核裂变能重核裂变能核蒸汽发生系统核蒸汽发生系统热能热能汽汽轮机轮机机械能机械能发电机发电机电能电能利用其他能源如地热、潮汐、太阳能、风能、利用其他能源如地热、潮汐、太阳能、风能、生物质能等也都可以建成电厂。生物质能等也都可以建成电厂。 2. 电力网电力网: 电力网由不同电压等级的电力线路和变电所组成。电力网由不同电压等级的

10、电力线路和变电所组成。 按其供电范围的大小和电压等级高低可分为地方电按其供电范围的大小和电压等级高低可分为地方电力网、区域电力网以及超高压远距离输电网络。力网、区域电力网以及超高压远距离输电网络。(1) 地方电力网地方电力网:电压不超过电压不超过110kV,输送距离在几输送距离在几十千米内的电力网，主要指一般城市、工矿区、农村十千米内的电力网，主要指一般城市、工矿区、农村配电网络配电网络 。 (2) 区域电力网区域电力网:电压为电压为110220kV级的电力网，级的电力网，区域电力网输电线路较长，用户类型较多。区域电力网输电线路较长，用户类型较多。(3) 超高压远距离输电网络超高压远距离输电网

11、络:由由330kV和和550kV的远距离输电线路组成，担负着远距离、大容量发电的远距离输电线路组成，担负着远距离、大容量发电厂的电能输送任务，往往同时联系几个区域电力网形厂的电能输送任务，往往同时联系几个区域电力网形成成跨省、跨地区的跨省、跨地区的大型联合系统。大型联合系统。超高压远距离输电网地方电力网区域电力网110kV35kV35kV500kV220kV110kV10 kV水力发电厂火力发电厂变电所A：枢纽变电所C：地方变电所D：终端变电所B：中间 变电所的任务是汇集电源、升降电压、分配电能。变电所的任务是汇集电源、升降电压、分配电能。变电所分类：变电所分类： 升压变电所和降压变电所升压变

12、电所和降压变电所; 户外变电所、户内变电所及地下变电所户外变电所、户内变电所及地下变电所; 枢纽变电所、中间变电所和终端变电所枢纽变电所、中间变电所和终端变电所(按变电按变电所容量和重要性不同所容量和重要性不同)。1.1882年年4月，英国人利特尔成立上海电光公司，月，英国人利特尔成立上海电光公司，在南京路上创办了中国第一座发电厂。在南京路上创办了中国第一座发电厂。2. 1949年，发电量仅有年，发电量仅有43亿亿kW.h。3.新中国成立以来，我国电力工业取得了长足的发新中国成立以来，我国电力工业取得了长足的发展展。1996年，我国百万千瓦以上容量的电厂就有年，我国百万千瓦以上容量的电厂就有1

13、9座，座，有大亚湾和秦山两座核电站。有大亚湾和秦山两座核电站。 4.我国今后电力工业发展方向：我国电源结构要坚我国今后电力工业发展方向：我国电源结构要坚持优化火电结构、优先发展水电、适当发展核电、积持优化火电结构、优先发展水电、适当发展核电、积极利用新能源的方针。极利用新能源的方针。1.2.1 1.2.1 电能系统的负荷与分类电能系统的负荷与分类 1. 电能系统的负荷电能系统的负荷: 电能系统的负荷电能系统的负荷指从电力系统中取用功率或电能指从电力系统中取用功率或电能的各种用电设备。的各种用电设备。 2. 负荷分类负荷分类: (1) 一级负荷一级负荷: 指供电突然中断将造成人伤亡，指供电突然中

14、断将造成人伤亡，或政治上造成极坏影响，经济上造成重大损失或引起或政治上造成极坏影响，经济上造成重大损失或引起社会混乱的负荷。社会混乱的负荷。 (2) 二级负荷二级负荷:指供电突然中断将造成政治上不指供电突然中断将造成政治上不好影响，经济上较大损失或社会生活的正常规律被打好影响，经济上较大损失或社会生活的正常规律被打乱的负荷。乱的负荷。(3) 三级负荷三级负荷:指有计划停电时不会造成较大影指有计划停电时不会造成较大影响的负荷。响的负荷。 1.负荷曲线定义负荷曲线定义： 电力负荷大小随时间变化的图形。电力负荷大小随时间变化的图形。 2.负荷曲线分类：负荷曲线分类： 有功负荷曲线和无功负荷曲线（负荷

15、种类）；有功负荷曲线和无功负荷曲线（负荷种类）； 日负荷曲线、月负荷曲线，年负荷曲线（时间长日负荷曲线、月负荷曲线，年负荷曲线（时间长短）。短）。3.负荷曲线的用途负荷曲线的用途: (1)计划和分配各发电厂的发电任务（日负荷预测曲计划和分配各发电厂的发电任务（日负荷预测曲线）。各发电厂负荷分配如图线）。各发电厂负荷分配如图18。 (2)确定系统装机容量，安排主要设备检修计划（年确定系统装机容量，安排主要设备检修计划（年最大负荷曲线）。最大负荷曲线）。 4. 负荷曲线的绘制及其特性系数负荷曲线的绘制及其特性系数(1) 运行日负荷曲线运行日负荷曲线:指以横轴代表时间延续，以指以横轴代表时间延续，以

16、纵轴代表实测的功率变化，逐点描绘而成的曲线。该纵轴代表实测的功率变化，逐点描绘而成的曲线。该曲线下包围的面积表示一天曲线下包围的面积表示一天24小时内的电能消耗。小时内的电能消耗。曲线中平均功率曲线中平均功率: 负荷系数负荷系数 ：tWPtavmaxPPKavL）年负荷曲线）年负荷曲线: l运行年负荷曲线：其绘制与运行日负荷曲线相似。运行年负荷曲线：其绘制与运行日负荷曲线相似。l电力负荷全年持续曲线：选择典型夏季日负荷曲线电力负荷全年持续曲线：选择典型夏季日负荷曲线和典型冬季日负荷曲线，冬季取和典型冬季日负荷曲线，冬季取213天，夏天取天，夏天取152天，以全年天，以全年8760h为横轴，从最

17、大功率开始，依功为横轴，从最大功率开始，依功率递减顺序依次绘制出功率及其该功率在全年持续率递减顺序依次绘制出功率及其该功率在全年持续的时间的时间。负荷全年持续曲线下的面积代表一年消耗的电能负荷全年持续曲线下的面积代表一年消耗的电能:最大负荷利用小时最大负荷利用小时 ： Tmax的大小反映了设备利用的程度和用户负荷平的大小反映了设备利用的程度和用户负荷平稳的程度。稳的程度。年平均负荷功率年平均负荷功率 ：87600PdtWa8760aavWPmaxmaxPWTa 计算负荷：计算负荷： 按发热条件选择电气设备的等效负荷，即计算负按发热条件选择电气设备的等效负荷，即计算负荷产生的热效应和实际变动负荷

18、产生的热效应相等。荷产生的热效应和实际变动负荷产生的热效应相等。一般计算负荷可认为是持续半小时及以上的最大负荷，一般计算负荷可认为是持续半小时及以上的最大负荷，用、表示。用、表示。 计算负荷是选择电器设备和导线的基本依据。计算负荷是选择电器设备和导线的基本依据。30P30Q30S1. 单台用电设备的计算负荷单台用电设备的计算负荷 负荷点负荷点 1 的单台设备计算负荷的单台设备计算负荷 ： 2. 用电设备组的计算负荷用电设备组的计算负荷 负荷点负荷点 2 处的用电设备组的计算负荷处的用电设备组的计算负荷: 称为该设备组的需要系数，指用电设备组在最称为该设备组的需要系数，指用电设备组在最大负荷时需

19、要的有功功率与其总设备负荷容量的比值大负荷时需要的有功功率与其总设备负荷容量的比值。11 .30ePP1 .302 .30PKPddK - 用电设备组各工作设备的同时系数。用电设备组各工作设备的同时系数。- 用电设备组各工作设备的负荷系数。用电设备组各工作设备的负荷系数。 - 用电设备组各工作设备的平均效率用电设备组各工作设备的平均效率。- 供电线路的效率供电线路的效率。KLKeWLWLeLdKKK3. 变压器低压母线侧的计算负荷变压器低压母线侧的计算负荷: 负荷点负荷点3处的计算负荷：处的计算负荷：式中式中 ，、，、 为为有功和无功同时系数有功和无功同时系数 。NqpUSIQPSQKQPKP

20、33.303.3023.3023.303.302.303.302.303.30PKQK 1、综合经济技术比较，对应一定的输送功率和输送距离有、综合经济技术比较，对应一定的输送功率和输送距离有一最合适的线路电压。一最合适的线路电压。 线路电压线路电压(kv)输送容量输送容量(MV) 输送距离输送距离(km) 6 0.10.241510 0.22.062035 21020501101050501502201005001003003302008002006005001000150025085075020002500500以上以上 2、设备只有在额定电压和额定频率下时，、设备只有在额定电压和额定频率下

21、时，其技术经济性能才能最好。其技术经济性能才能最好。 为使电力工业和电工制造业的生产标准化、为使电力工业和电工制造业的生产标准化、系列化和统一化，世界各国都制定有关于额定系列化和统一化，世界各国都制定有关于额定电压等级的标准。电压等级的标准。 3、额定电压是用来代表电力网或电气设备、额定电压是用来代表电力网或电气设备运行电压特性的数值。运行电压特性的数值。 设备的最高电压是指保证设备正常运行设备的最高电压是指保证设备正常运行的电压限值。的电压限值。包括电力系统的额定电压和最高电压以及电气设备的包括电力系统的额定电压和最高电压以及电气设备的额定电压和最高电压。额定电压和最高电压。电力系统的额定电

22、压电力系统的额定电压：由国家根据技术经济条件规定：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。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，在任何：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。时间系统中任何一点上所出现的电压最高值。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规定的：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。电气设备工作条件而确定的电压。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和与最：考虑到设备的绝缘性能和与最

23、高电压有关的其它性能（如变压器的激磁电流及电容高电压有关的其它性能（如变压器的激磁电流及电容器的损耗等）所确定的允许最高运行电压，其数值等器的损耗等）所确定的允许最高运行电压，其数值等于所在电力系统的最高电压值。于所在电力系统的最高电压值。注意：电气设备分为供电设备和受电设备，同一电压注意：电气设备分为供电设备和受电设备，同一电压等级下，两者的额定电压是不同的。等级下，两者的额定电压是不同的。4、我国规定的额定电压、我国规定的额定电压（交流为线电压有效值，直流为平均值）（交流为线电压有效值，直流为平均值）1）. 低于低于3kV系统的额定电压系统的额定电压低于低于3kV3kV三相三相/ /单相交

24、流系统额定电压和电气设备额定电压单相交流系统额定电压和电气设备额定电压变 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0.22/0.1270.230.22/0.1270.23/0.1330.38/0.220.400.38/0.220.40/0.230.66/0.380.690.66/0.380.69/0.40注：受电设备的额定电压电力系统的额定电压。注：受电设备的额定电压电力系统的额定电压。低于低于3kV3kV直流系统的额定电压直流系统的额定电压： 100V以下的额定电压，受电设备与供电设备相同。以下的额定电压，

25、受电设备与供电设备相同。 对受电设备为对受电设备为110V、220V和和440V的直流系统，供电设备的额定的直流系统，供电设备的额定电压分别为电压分别为115V、230V和和460V。2. 3kV及以上系统的额定电压及以上系统的额定电压额定电压：发电机、变压器、用电设备等正常运行时最额定电压：发电机、变压器、用电设备等正常运行时最经济的电压经济的电压在同一电压等级中，电力系统的各个环节（发电机、变在同一电压等级中，电力系统的各个环节（发电机、变压器、电力线路、用电设备）的额定电压各不相同。压器、电力线路、用电设备）的额定电压各不相同。某一级的额定电压是以用电设备为中心而定的某一级的额定电压是以

26、用电设备为中心而定的。用电设备的用电设备的额定电压是其他元件的参考电压。额定电压是其他元件的参考电压。用电设备端压允许在额定电压用电设备端压允许在额定电压UN的的5%内波动内波动输电线路的额定电压为线路的平均电压输电线路的额定电压为线路的平均电压 UN(1+5%)+UN(1-5%)/2=UN1000V以下：供电设备比受电设备额定电压高以下：供电设备比受电设备额定电压高5%1000V以上：发电机额定电压比同等电压级的电力网电压高以上：发电机额定电压比同等电压级的电力网电压高5%发电机发电机的额定电压的额定电压 UN(1+5%)变压器变压器的额定电压为变压器两侧的额定电压，以变比表的额定电压为变压

27、器两侧的额定电压，以变比表示为示为 k= U1N / U2N一次侧一次侧直接与发电机相连：直接与发电机相连： U1N = UN(1+5%)35kv 联络（相当于用电设备）与相连的线路或母线电压相联络（相当于用电设备）与相连的线路或母线电压相同：同： U1N = UN二次侧相当于发电机（本身有二次侧相当于发电机（本身有5%的压降）的压降） 空载空载 U2N = UN(1+5%) 带负载带负载 U2N = UN(1+10%)（内部压降约（内部压降约5%）Us%750:特高压；特高压；500、330、220kv多半用于大电力系统的主干多半用于大电力系统的主干线；线；110kv既用于区域网，中小电力系

28、统的主既用于区域网，中小电力系统的主干线，也用于大电力系统的二次网络；干线，也用于大电力系统的二次网络；35kv服服用于大城市或大工业企业内部网络，也广泛用用于大城市或大工业企业内部网络，也广泛用于农村网络；于农村网络；10kv则是常用的更低一级配电电则是常用的更低一级配电电压，只有负荷中高压电动机的比重很大时，才压，只有负荷中高压电动机的比重很大时，才考虑以考虑以6kv配电的方案。配电的方案。3 kv用于企业内部用于企业内部 我国电力系统的电压等级在西北系统采用我国电力系统的电压等级在西北系统采用3 3 0 / 1 1 0 / 3 5 / 1 0 K V 。 东 北 地 区 采 用。 东 北

29、 地 区 采 用5 0 0 / 2 2 0 / 6 3 / 1 0 K V ， 其 它 地 区 采 用， 其 它 地 区 采 用500/220/110/35/10KV，低压常用，低压常用0.38/0.22KV电压等级。电压等级。 为了适应电力系统运行调节的需要，通常在变压器的高压绕组上设计制造有分接抽头。分接头用百分数表示，即表示分接头电压与主抽头电压的差值为主抽头电压的百分之几。对同一电压级的变压器，升压和降压变压器，即使分接头百分值相同，分接头的额定电压也不同。如下所示220kV电压级的变压器：电力系统的部分接线如题图所示，各电压级的额定电压及功率输送方向已标明在图中。试求：（1）发电机及

30、各变压器高、低压绕组的额定电压；（2）各变压器的额定变比；（3）当变压器T-1工作于+5%抽头，T-2、T-4工作于主抽头，T-3 工作于-2.5%抽头时，各变压器的实际变比是多少？确定图中电力系统各元件的额定电压确定图中电力系统各元件的额定电压GMT1T2T3T410kv110kv35kv10kv6kv380vXG:10.5kvT1:10.5/121kv T2:110/38.5/11kv T3:35/6.3kv T4:10kv/400vM: 6kv L:220v1、什么是电力系统？什么是电力网？、什么是电力系统？什么是电力网？2、电力系统的部分接线如题图所示，各电压级的额定电压及功率输送方向

31、已标明在图中。试求：（1）发电机，电动机及各变压器高、中、低压绕组的额定电压；（2）当变压器T-1高压侧工作于+2.5%抽头，中压侧工作于+5%抽头；T-2工作于额定抽头；T-3 工作于-2.5%抽头时，各变压器的实际变比是多少？电力线路按结构通常可分为架空和电缆线路电力线路按结构通常可分为架空和电缆线路和架空线路与电缆线路的混合线路。和架空线路与电缆线路的混合线路。1.4.1 架空线路架空线路:架空线路由导线、避雷线架空线路由导线、避雷线(架空地线架空地线)、绝缘、绝缘子、金具和杆塔等主要部件组成。子、金具和杆塔等主要部件组成。. 导线和避雷线导线和避雷线: 导线可分为裸线和绝缘导线两大类。

32、高压输电线常导线可分为裸线和绝缘导线两大类。高压输电线常采用裸导线，低压线路常采用绝缘导线。采用裸导线，低压线路常采用绝缘导线。 导线材料主要有铝、铜、钢等。导线按结构形式不导线材料主要有铝、铜、钢等。导线按结构形式不同分为单股、多股绞线和钢芯铝绞线三种。其中，钢同分为单股、多股绞线和钢芯铝绞线三种。其中，钢芯铝绞线机械强度较高，较为常用。其型号有芯铝绞线机械强度较高，较为常用。其型号有LGJQ LGJ 和和LGJJ型。型。 导线型号有材料、结构和截面积三部分表示。如导线型号有材料、结构和截面积三部分表示。如LGJ120表示为表示为120mm2的钢芯铝绞线。的钢芯铝绞线。 220KV以上输电线

33、路为减小电晕损耗，以上输电线路为减小电晕损耗，常采用分裂导线。常采用分裂导线。 2. 杆塔：杆塔： 按材料不同可分为木杆、铁塔和钢筋混凝土杆三按材料不同可分为木杆、铁塔和钢筋混凝土杆三种。种。 按使用目的和受力情况不同通常分为直线杆、转角按使用目的和受力情况不同通常分为直线杆、转角杆、耐张杆、终端杆、换位杆和跨越杆。杆、耐张杆、终端杆、换位杆和跨越杆。 3. 3. 绝缘子和金具绝缘子和金具 1）绝缘子：其作用为支撑和悬挂导线，并使导线）绝缘子：其作用为支撑和悬挂导线，并使导线与杆塔绝缘。其主要型式有针式、悬式和棒式。与杆塔绝缘。其主要型式有针式、悬式和棒式。 2）金具：）金具： 连接导线和绝缘

34、子所使用的金属部件总连接导线和绝缘子所使用的金属部件总称为金具称为金具。 1.1.电力电缆结构：电力电缆结构： 电力电缆主要由三部分组成：导线、绝缘层和保护电力电缆主要由三部分组成：导线、绝缘层和保护层。层。2.2.电力电缆的敷设：电力电缆的敷设： 电力电缆的敷设有以下几种：直接埋入土中、电缆电力电缆的敷设有以下几种：直接埋入土中、电缆沟敷设及穿管敷设。沟敷设及穿管敷设。发电厂变电所的主要电气设备有：高压开发电厂变电所的主要电气设备有：高压开关电器、高压保护电器、高压测量电器等。关电器、高压保护电器、高压测量电器等。1.5.1 开关电器开断电路时的电弧开关电器开断电路时的电弧1. 电弧的危害：

35、电弧的危害：）延长电路开断的时间；）延长电路开断的时间；）破坏开关触头、引起电器烧毁；）破坏开关触头、引起电器烧毁；）形成相间短路；）形成相间短路； 2. 电弧中的游离和去游离方式：电弧中的游离和去游离方式：）游离方式：）游离方式：电弧中的游离方式有：强电场发射、热电发电弧中的游离方式有：强电场发射、热电发射、碰撞游离、热游离。射、碰撞游离、热游离。）去游离方式：）去游离方式：电弧中的去游离方式有：复合、扩散。电弧中的去游离方式有：复合、扩散。 3. 交流电弧的灭弧条件和方法：交流电弧的灭弧条件和方法：）灭弧条件：交流电弧自然过零后，弧隙介）灭弧条件：交流电弧自然过零后，弧隙介质强度始终大于加

36、在触头两端的恢复电压。质强度始终大于加在触头两端的恢复电压。 ）开关电器中常用的灭弧方法：）开关电器中常用的灭弧方法：l提高触头的分离速度；提高触头的分离速度；l利于高速气体或油吹灭电弧；利于高速气体或油吹灭电弧；l采用多断口将长电弧分成多段短电弧；采用多断口将长电弧分成多段短电弧；l利用磁吹线圈使电弧不断移动与拉长来灭弧；利用磁吹线圈使电弧不断移动与拉长来灭弧；l采用介质强度高的物质作灭弧介质，如采用介质强度高的物质作灭弧介质，如SF、真空、压缩空气、油等。真空、压缩空气、油等。 4. 直流电弧的灭弧方法：直流电弧的灭弧方法：）在直流电流上叠加一振动电流，使弧电）在直流电流上叠加一振动电流，

37、使弧电流过零，用交流电弧相似的方法熄灭直流电弧。流过零，用交流电弧相似的方法熄灭直流电弧。）电阻耗散能量限流法：在开断电路的过）电阻耗散能量限流法：在开断电路的过程中，逐级串入电阻，使直流弧电流不断减小程中，逐级串入电阻，使直流弧电流不断减小直至熄灭，并保证基本不产生过电压。直至熄灭，并保证基本不产生过电压。. 高压断路器的功能高压断路器的功能l正常工作时开断与闭合电路正常工作时开断与闭合电路l配合继电保护装置，自动开断电网中的配合继电保护装置，自动开断电网中的短路故障。短路故障。l配合自动重合闸装置，在跳闸后能够自配合自动重合闸装置，在跳闸后能够自动重合闸。动重合闸。 . 高压断路器种类高压

38、断路器种类(灭弧方式）：灭弧方式）：l油油断路器断路器l压缩空气压缩空气断路器断路器lSF断路器断路器l真空真空断路器断路器 3. 重合器重合器 重合器主要用在重合器主要用在35kV及以下中压电网。及以下中压电网。 重合器的功能重合器的功能: l自动检测故障电流；自动检测故障电流；l在给定时间内开断故障电流；在给定时间内开断故障电流；l按给定次数重合电路。按给定次数重合电路。 1. 主要功能：主要功能： 检修时用于可靠的检修时用于可靠的隔离隔离电源。电源。 2. 结构特点：结构特点： 无灭弧装置；触头暴露在空气中；有明显、无灭弧装置；触头暴露在空气中；有明显、清晰可见的断开点。清晰可见的断开点

39、。 隔离开关不能拉合负荷电流和短路电流，隔离开关不能拉合负荷电流和短路电流，必须与断路器配合使用，按重合闸操作规则进必须与断路器配合使用，按重合闸操作规则进行操作行操作。 GN2GW4-110 1. 负荷开关：负荷开关： 用于开合负载电流及过载电流的开关电器，用于开合负载电流及过载电流的开关电器，具有一定的灭弧能力，不能开断短路电流，常具有一定的灭弧能力，不能开断短路电流，常与熔断器配合使用。与熔断器配合使用。 2. 分断器：分断器： 配电系统中用来隔离线路区段的自动装置。配电系统中用来隔离线路区段的自动装置。可用来开断负载电流，不能开断故障电流，通可用来开断负载电流，不能开断故障电流，通常与

40、重合器或断路器配合使用。需手合。常与重合器或断路器配合使用。需手合。 1. 功能：功能： 在短路、过载或过电压时切断电路。在短路、过载或过电压时切断电路。 2. 结构：结构： 熔断器由金属熔件，触头装置及外壳构成。熔断器由金属熔件，触头装置及外壳构成。 3. 灭弧方法：灭弧方法： 纵向吹弧灭弧、利用石英砂填料冷却灭弧。纵向吹弧灭弧、利用石英砂填料冷却灭弧。 4. 分类：分类： 限流式熔断器与非限流式熔断器。限流式熔断器与非限流式熔断器。 仪用互感器的作用：仪用互感器的作用： l将一次侧的高电压大电流变换成二次侧的标将一次侧的高电压大电流变换成二次侧的标准准 的低电压、小电流，使二次侧装置标准化

41、、的低电压、小电流，使二次侧装置标准化、系列化。系列化。l将二次侧与高电压隔离，保证设备和人身安将二次侧与高电压隔离，保证设备和人身安全。全。l使二次侧可以使用低压小截面控制电缆传送使二次侧可以使用低压小截面控制电缆传送电压、电流信号。电压、电流信号。 1. 1. 电压互感器电压互感器 电磁式电压互感器工作原理与电力变压器相同。电磁式电压互感器工作原理与电力变压器相同。 ）测量误差：）测量误差： l电压误差电压误差 11UKUV21wwKV0011200100UUUKUVl角误差：角误差： 为与为与之间的夹角。之间的夹角。 电压互感器测量误差与空载电流、二次负电压互感器测量误差与空载电流、二次

42、负载等因素有关。载等因素有关。） 准确度级：准确度级：电压互感器的准确度级用最大允许误差表电压互感器的准确度级用最大允许误差表示。有示。有.、.、.、3、P、6P等准确度级，分别用在不同的测量与保护场合。等准确度级，分别用在不同的测量与保护场合。1U2U）结构类型：）结构类型：l电磁式（包括普通的电磁式电压互感器，及电磁式（包括普通的电磁式电压互感器，及串级式电压互感器）；串级式电压互感器）；l电容分压式；电容分压式； ）运行注意事项：）运行注意事项：电压互感器工作时，二次侧有一端必须可靠电压互感器工作时，二次侧有一端必须可靠接地，运行中二次侧不允许短路接地，运行中二次侧不允许短路。 电流互感

43、器电流互感器电磁式电流互感器工作原理与变压器相同电磁式电流互感器工作原理与变压器相同 。1）电流互感器结构特点：）电流互感器结构特点：l一一次侧匝数很数少，二次侧匝数多。次侧匝数很数少，二次侧匝数多。l正常工作时，二次侧负荷阻抗很小，接近短正常工作时，二次侧负荷阻抗很小，接近短路状态。路状态。 21IKII2）电流互感器的误差：）电流互感器的误差：电流误差电流误差 ： 角误差角误差 ：为与之间的夹角。：为与之间的夹角。 电流互感器的误差与互感器铁心材料、结电流互感器的误差与互感器铁心材料、结构、一次侧电流、二次侧负载等因素有关。构、一次侧电流、二次侧负载等因素有关。 ）确度级）确度级 ：电流互

44、感器有：电流互感器有0.2、0.5、1、3、5、D、B、P等准确度级，可供不同的测量和等准确度级，可供不同的测量和保护场合使用。保护场合使用。0011200100IIIKII1I2I不同准确度级的电流互感器有不同的额定不同准确度级的电流互感器有不同的额定二次负荷。二次负荷。 ）运行注意事项：）运行注意事项：l电流互感器运行二次侧不允许断开。否则二电流互感器运行二次侧不允许断开。否则二次侧会感应出极高电压，危及人身和设备安全。次侧会感应出极高电压，危及人身和设备安全。l电流互感器二次侧有一端应可靠接地。电流互感器二次侧有一端应可靠接地。 1. 功能：功能：用来限制过电压的一种主要保护电器，是用来

45、限制过电压的一种主要保护电器，是发电厂变电所防雷保护的基本保护措施之一。发电厂变电所防雷保护的基本保护措施之一。 2. 工作原理：工作原理： 避雷器与被保护设备并联，当线路上有雷避雷器与被保护设备并联，当线路上有雷电侵入时，首先击穿避雷器对地放电，从而保电侵入时，首先击穿避雷器对地放电，从而保护设备绝缘。护设备绝缘。 3. 结构类型：结构类型：l放电间隙；放电间隙；l阀形避雷器；阀形避雷器；l管形避雷器；管形避雷器；l压敏避雷器压敏避雷器 ；1. 电能系统的接线图电能系统的接线图l电气接线图（如图）电气接线图（如图）l地理接线图地理接线图 （如下图）（如下图）. 电能系统的接线方式电能系统的接

46、线方式1） 无备用电源接线无备用电源接线 无备用接线包括：单回放射式、树干式、链式网络无备用接线包括：单回放射式、树干式、链式网络。特点特点 1、供电可靠性差、电能质量差、供电可靠性差、电能质量差 2、简单、经济性好、简单、经济性好 3、运行方便、运行方便2）有备用电源接线）有备用电源接线有备用接线方式包括：有备用接线方式包括： 双回放射式、树干式、链双回放射式、树干式、链式式 、两端供电网、环形接线、两端供电网、环形接线 。 特点：供电可靠，电能质量高特点：供电可靠，电能质量高 运行操作和继电保护复杂，经济性差运行操作和继电保护复杂，经济性差三相电能系统的中性点运行方式有：三相电能系统的中性

47、点运行方式有： l中性点不接地；中性点不接地；l中性点经消弧线圈接地；中性点经消弧线圈接地；l中性点直接接地中性点直接接地 ；. 中性点不接地电力系统正常工作情况中性点不接地电力系统正常工作情况l三相对地电压对称并等于相电压；三相对地电压对称并等于相电压；l三相对地电容电流对称；三相对地电容电流对称；l中性点与地同电位中性点与地同电位 ；2. 若发生一相接地（例若发生一相接地（例C相接地）相接地）由由c相接地时的相量图可见相接地时的相量图可见:l中性点对地电压升高为相电压，如图中性点对地电压升高为相电压，如图oo相量相量 。l接地相对地电压为。接地相对地电压为。l未接地两相对地电压升高为线电压

48、未接地两相对地电压升高为线电压 。ABAUUU30CUl接地点电容电流是正常运行时一相对地电容接地点电容电流是正常运行时一相对地电容电流的三倍电流的三倍 。 因此，这种情况下应发出预告信号，允许因此，这种情况下应发出预告信号，允许继续运行小时。继续运行小时。COCACACBCACCBCACIXUXUIIIIII333333接地点处产生接地电弧，可能引起电器设接地点处产生接地电弧，可能引起电器设备损坏，甚至造成相间短路。备损坏，甚至造成相间短路。接地点处产生断续电弧，可能引起电网的接地点处产生断续电弧，可能引起电网的谐振过电压谐振过电压 。 供电可靠性高，绝缘成本高。供电可靠性高，绝缘成本高。

49、110kv电网电网 我国我国380/220380/220低压配电系统，也广泛采用中低压配电系统，也广泛采用中性点直接接地的三相四线制。性点直接接地的三相四线制。 1. 电能系统的运行特点电能系统的运行特点l电能不易贮存电能不易贮存;l 电能的生产、变换、输送、分配和使用必须同时电能的生产、变换、输送、分配和使用必须同时进行的。进行的。l暂态过程十分短暂暂态过程十分短暂;要求要求控制操作自动化程度高。控制操作自动化程度高。l电能和国民经济各部门及人民生活密切电能和国民经济各部门及人民生活密切;l 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。 2. 对电能系统的

50、基本要求对电能系统的基本要求l 为用户提供充足的电能为用户提供充足的电能 ;l 保证电能系统供电的可靠性保证电能系统供电的可靠性;l 保证电能的质量保证电能的质量;l 保证电能系统运行的经济性保证电能系统运行的经济性;l 环境保护问题环境保护问题; 1.9.1 发电厂变电所的运行监视与控制发电厂变电所的运行监视与控制 发电厂和变电所利用各种监视仪表和信号装置发电厂和变电所利用各种监视仪表和信号装置随时监视系统和设备的运行状态。随时监视系统和设备的运行状态。发电厂和变电所的信号装置可分为断路器位置发电厂和变电所的信号装置可分为断路器位置信号、预告信号和事故信号。也可分为瞬时动作信信号、预告信号和

51、事故信号。也可分为瞬时动作信号和延时动作信号。号和延时动作信号。发电厂和变电所的控制对象主要是高压断路器，发电厂和变电所的控制对象主要是高压断路器，其控制方式多采用控制室内的集中控制方式。其控制方式多采用控制室内的集中控制方式。 1.9.2 电能系统的运行监视与控制电能系统的运行监视与控制 电能系统的监控系统包括：信息收集、电能系统的监控系统包括：信息收集、信息传输、信息管理、显示打印、遥远控信息传输、信息管理、显示打印、遥远控制、遥远调节以及能量管理系统制、遥远调节以及能量管理系统EMS和配和配电管理系统电管理系统DMS的高级应用软件系统等各的高级应用软件系统等各环节。环节。1继电保护的作用

52、：当被保护元件发生故继电保护的作用：当被保护元件发生故障时，将该元件切除，避免该元件继续遭受损障时，将该元件切除，避免该元件继续遭受损坏。当元件出现异常运行情况时，发出信号，坏。当元件出现异常运行情况时，发出信号，以便采取措施恢复正常运行情况。以便采取措施恢复正常运行情况。2 继电保护的分类继电保护的分类 1）线路保护）线路保护过电流保护、接地保护、功率方向保护、过电流保护、接地保护、功率方向保护、距离保护、高频保护、距离保护、高频保护、 线路纵差保护、高频保线路纵差保护、高频保护护 。2）变压器保护）变压器保护瓦斯保护、差动保护、瓦斯保护、差动保护、 过负荷保护、变过负荷保护、变压器后备保压

53、器后备保护护 3）发电机保护）发电机保护差动保护、定子接地保护、转子接地保护、差动保护、定子接地保护、转子接地保护、失磁保护、负序保护及后备保护。失磁保护、负序保护及后备保护。 4）母线保护）母线保护 3. 对继电保护装置的基本要求对继电保护装置的基本要求l选择性选择性l速动性速动性l灵敏性灵敏性l可可靠性靠性 1.10.1 电流对人体的危害电流对人体的危害 1. 电击：电流流过人体时，造成人体外部电击：电流流过人体时，造成人体外部组织局部伤害的现象。组织局部伤害的现象。 2. 电伤：电流流过人体时，造成人体内部电伤：电流流过人体时，造成人体内部组织的破坏属于电伤。组织的破坏属于电伤。 我国规

54、定的我国规定的1秒钟秒钟安全电流为安全电流为30mA( (50HZ) ). 什么是接地什么是接地 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，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，人为地使电力网及其某个设备的某一特定地点通过导体与大地作良人为地使电力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，称为接地。好的连接，称为接地。 接地分类接地分类： 工作接地工作接地：为了保证电气设备在正常或发生故障情况下可靠地工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。作而采取的接地。 保护接地保护接地：将一切正常工作时不带电而在绝缘损坏时可能带电的将一

55、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，以保证工作人员接触时的安全。金属部分接地，以保证工作人员接触时的安全。 保护接保护接零零：在中性点直接接地的低压电力网中，把电气设备的外在中性点直接接地的低压电力网中，把电气设备的外壳与接地中性线（也称零线）直接连接，以实现对人壳与接地中性线（也称零线）直接连接，以实现对人 身安全的保护身安全的保护作用。作用。 防雷接地防雷接地：为消除大气过电压对电气设备的威胁，而对过电压保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。护装置采取的接地措施。 防静电接地防静电接地：对生产过程中有可能积蓄电荷的设备所采取的接地。对生产

56、过程中有可能积蓄电荷的设备所采取的接地。l接地体接地体l接地线接地线l接地装置接地装置l接触电压接触电压l跨步电压跨步电压1. 保护接地的两种形式：保护接地的两种形式：l保护接地保护接地l保护接零保护接零2.大接地电流系统的保护接地要求大接地电流系统的保护接地要求3.小接地电流系统的保护接地要求小接地电流系统的保护接地要求4. 低压电网的保护接地要求低压电网的保护接地要求 输电线路输电线路电力变压器电力变压器同步发电机同步发电机负荷负荷多电压等级网络等值多电压等级网络等值电力系统分析计算的一般过程： 元件参数：表述元件电气特征的参量；元件参数：表述元件电气特征的参量； 数学模型：元件或整个系统

57、物理模型的数学描述。数学模型：元件或整个系统物理模型的数学描述。建立数学模型建立数学模型电力系统电力系统运行状态运行状态元件参数元件参数等值电路等值电路单位长度基本参数单位长度基本参数l电阻决定线路上有功功率损耗和电能损耗电阻决定线路上有功功率损耗和电能损耗的参数，是串联参数。的参数，是串联参数。l 电导用来描述绝缘子表面泄漏损耗和导线电导用来描述绝缘子表面泄漏损耗和导线电晕损耗的参数，是线路并联参数。电晕损耗的参数，是线路并联参数。电纳输电线相间及相对地之间有一定电容电纳输电线相间及相对地之间有一定电容存在，因而存在容性电纳，电纳是并联参存在，因而存在容性电纳，电纳是并联参数。数。l 电抗导

58、线通过交流电流时，在导线及其电抗导线通过交流电流时，在导线及其周围产生交变磁场，因而有电感和电抗，电周围产生交变磁场，因而有电感和电抗，电抗是串联参数。抗是串联参数。1、110KV架空输电线路的导线型号为架空输电线路的导线型号为LGJ-185，计算直径为，计算直径为19mm，导线水平排列，导线水平排列，相间距离为相间距离为4m。求线路参数。求线路参数。解解:线路的电阻线路的电阻kmkmr/17. 0/1855 .31s线路的电抗kmrDxmDmm/409. 00157. 05 . 0191004. 5lg1445. 00157. 0lg1445. 004. 584433线路的电纳kmSkmSr

59、Dbm/1078. 2/105 . 91004. 5lg58. 710lg58. 766362、有一、有一330KV架空输电线路，导线水平排列，相间距离为架空输电线路，导线水平排列，相间距离为8m，每相采用，每相采用2LGJQ-300分裂导分裂导线，分裂间距为线，分裂间距为400mm，计算直径为，计算直径为23.5mm，求线路参数。，求线路参数。解解:线路的电阻线路的电阻kmkmr/053. 0/30025 .31s线路的电抗kmnnrDxmmrdrmDeqmeqm/321. 00157. 056.681008.10lg1445. 00157. 0lg1445. 056.684005 . 05

60、 .2308.10168833线路的电纳kmSkmSrDbeqm/105 . 3/1055.681008.10lg58. 710lg58. 766361. II1. II型和型和T T型等效电路型等效电路 ljblgjBGYljxlrjXRZ1111适用范围：长度在适用范围：长度在100300km之间的架空线路，或长度之间的架空线路，或长度小于小于100km的电缆线路。的电缆线路。2.一字型等效电路（长度小于一字型等效电路（长度小于100km的架空线路）的架空线路） 忽略并联电容，只考虑串联阻抗。忽略并联电容，只考虑串联阻抗。 3. 3. 分布参数分布参数 ( (长度大于长度大于300km30