第一章电力系统的基础知识(输配电技术课件级)

输配电技术第一章电力系统的基础知识第一章电力系统的基础知识电力系统1电力网2电压等级3电力系统中性点4内容一：电力系统认识第一章电力系统的基础知识

一、知识目标1、了解供配电工作的意义与要求2、掌握供配电系统及发电厂、电力系统的基本知识3、熟悉企业变电所的组成、功能

二、能力目标1、对实际供电系统形成感性认识2、识读供配电系统简图内容一：电力系统认识

（一）、供配电工作的意义与要求：供配电工作要很好地为国民经济服务，并切实搞好安全用电、节约用电和计划用电（俗称“三电”）工作，必须达到下列基本要求：1234安全可靠优质经济

在电能的供应、分配和使用中，不应发生人身事故和设备事故。

应满足电能用户对供电可靠性即连续供电的要求。

应满足电能用户对电压质量和频率质量等方面的要求。

应使供电系统的投资少，运行费用低，并尽可能地节约电能。

第一章电力系统的基础知识内容一：电力系统认识

决定供电质量的指标为电压、频率和可靠性。1电压（1）电压偏差（2）电压波动和闪变（3）高次谐波（4）三相不对称第一章电力系统的基础知识

电压偏差指电网实际电压与额定电压之差。

电网电压方均根值随时间的变化称为电压波动。

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。

当电网电压波形发生非正弦畸变时电压中出现高次谐波。

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。问题：决定供电质量的指标是什么？内容一：电力系统认识2频率（1）我国工频为50Hz（2）国际上有50Hz和60Hz第一章电力系统的基础知识

用户供电系统的电压频率是由电力系统保证的。

我国国标规定，电力系统正常频率偏差允许为±0.2Hz，当系统容量较小时，偏差值可放宽到±0.5Hz。内容一：电力系统认识3可靠性根据用电负荷的性质和突然停电在政治或经济上造成损失或影响程度对用电设备提出的不允许中断供电的要求。第一章电力系统的基础知识

按供电可靠性要求，用电负荷分为三级。

一级负荷：中断供电将造成人身伤亡者；中断供电将在政治上、经济上造成重大损失者，如重大设备损坏、重大产品报废、用重要原料生产的产品大量报废，国民经济中重点企业的连续性生产过程被打乱而需要长时间恢复等；中断供电将有重大政治、经济影响的用电单位的正常工作的负荷者。

二级负荷：中断供电将在政治上、经济上造成较大损失者，如主要设备损坏、大量产品报废，连续性生产过程被打乱需较长时间才能恢复，重点企业大量减产等；中断供电系统将影响重要用电单位正常工作的负荷者；中断供电将造成大型影剧院、大型商场等较多人员集中的重要公共场所秩序混乱者。

三级负荷：三级负荷为不属于一级和二级负荷者。对一些非连续性生产的中小型企业，停电仅影响产量或造成少量产品报废的用电设备，以及一般民用建筑的用电负荷等均属三级负荷。问题：按供电可靠性要求，用电负荷如何分级？内容一：电力系统认识（二）发电厂和电力系统的基本知识

1.发电厂

2.电力系统

发电厂又称“发电站”，是将自然界蕴藏的各种一次能源如水力、煤炭、石油、天然气、风力、地热、太阳能和核能等，转换为电能（二次能源）的工厂。第一章电力系统的基础知识内容一：电力系统认识

2、电力系统

由各种电压等级的电力线路，将各种发电厂、变电所和电力用户联系起来的一个发电、输电、变电、配电和用电的整体，称为“电力系统”。第一章电力系统的基础知识

电力系统中的各级电压线路及其联系的变配电所，称为“电力网”，简称“电网”。但习惯上，电网或系统往往按电压等级来划分；例如，10kV电网或10kV系统，实指10kV的整个线路。任务一：电力网络认识内容一：电力系统认识（三）、供配电系统的基本知识1、具有高压配电所的供配电系统内容一：电力系统认识2、具有总降压变电所的供配电系统第一章电力系统的基础知识内容一：电力系统认识3、高压深入负荷中心的企业供配电系统第一章电力系统的基础知识内容一：电力系统认识4、只有一个变电所或配电所的企业供配电系统第一章电力系统的基础知识

内容二：电网认识

一、知识目标1、了解国家电网机构设置、发展2、构建国家电网意义二、能力目标对国家电网形成真实的感性认识第一章电力系统的基础知识

内容二：电网认识（一）国家电力网络现状

电力网络或电网是指电力系统中除发电机和用电设备之外的部分,即电力系统中各级电压的电力线路及其联系的变配电所。

国家电网公司南方电网公司

中国电网运行和管理机制：中国电网分为2大电网公司第一章电力系统的基础知识

内容二：电网认识国家电网公司由五个区域电网有限责任公司或股份有限公司组成第一章电力系统的基础知识

内容二：电网认识国家电网公司由五个区域电网有限责任公司或股份有限公司组成。第一章电力系统的基础知识

它们是：华北电网有限公司、华东电网有限公司、华中电网有限公司、东北电网有限公司、西北电网有限公司华北电网有限公司：北京市电力公司、天津市电力公司、河北省电力公司、山西省电力公司、山东电力集团公司华东电网有限公司：上海市电力公司、浙江省电力公司、江苏省电力公司、安徽省电力公司、福建省电力有限公司华中电网有限公司：湖北省电力公司、湖南省电力公司、河南省电力公司、江西省电力公司、四川省电力公司、重庆市电力公司东北电网有限公司：辽宁省电力公司、吉林省电力公司、黑龙江省电力公司、内蒙古东部电力有限公司西北电网有限公司：陕西省电力公司、甘肃省电力公司、青海省电力公司、宁夏电力公司、新疆电力公司、西藏电力有限公司内容二：电网认识国家电网公司五个区域电网公司

主要负责各区域电网之间的电力交易、调度，参与跨区域电网的投资与建设，协助国家能源主管部门制订全国电力发展规划，如三峡输、配、电网络工程的建设任务，即由国家电网公司负责。

负责经营管理电网，保证供电安全，规划区域电网发展，培育区域电力市场，管理电力调度交易中心，按市场规则进行电力调度。第一章电力系统的基础知识

电网主要作用是保证发电与供电的安全可靠，调整地区间的电力供需平衡，减少电能损耗，降低发电和输配电成本，保持规定的电能质量和获得最大的经济利益。（二）组建国家级电网意义

内容二：电网认识第一章电力系统的基础知识

随着电力工业的迅速发展，特别是各国相继建设了大容量火电、水电和原子能电站，电网的容量愈联愈大。除了在本国形成统一电网外，相邻地区和国家也采取电网互联，组成国际电网。

内容二：电网认识（三）我国电网新技术的应用

特高压输电技术直流输电远距离、大规模的电力输送有利于提高中国乃至世界输变电设备的制造水平有利于节约土地资源、保护环境第一章电力系统的基础知识

内容二：电网认识（三）我国电网新技术的应用第一章电力系统的基础知识1．远距离输电及跨海输电

跨海输电及远距离输电容量大，如采用交流输电的话，由于距离长，线路感抗也将增大，从而限制了输送容量，而且造成运行不稳定。另外，由于交流线路存在分布电抗和对地分布电容，会引起线路电压在很大范围内发生变化，必须投入无功补偿设备，投资增加。若采用直流输电，则不存在此类问题。直流输电线路具有架设方便、能耗小、导线截面可得到充分利用及绝缘强度高等优点，使其更适宜于远距离大容量输电。

内容二：电网认识（三）我国电网新技术的应用第一章电力系统的基础知识2．联接两个不同频率的电网，并可实现定电流控制，限制短路电流。

直流输电一般由整流站、直流线路和逆变站三部分组成。在输送功率的过程中，整流站把送端系统的三相交流电变为直流电，通过直流电路送到用户，再通过逆变站把直流电转变为交流电，供给用户。

内容二：电网认识（三）我国电网新技术的应用第一章电力系统的基础知识

今天的直流输电是以交流电力系统为基础，在直流输电网的两端是两个换流站和交流系统，如图1.3所示。若将电能从交流系统A输送到交流系统B，则换流装置Ⅰ把交流整流成直流，通过直流电网输送给换流装置Ⅱ，换流装置Ⅱ再把直流逆变为与交流系统B同频率同相位的交流电馈送给交流系统B。

内容二：电网认识（四）、分析上图的电力网络的组成第一章电力系统的基础知识

内容三：电压等级一、知识目标1、了解额定电压国家标准2、三相交流电网电力设备额定电压3、供电质量二、能力目标会运用交流电网及其电力设备额定电压第一章电力系统的基础知识

内容三：电压等级(一)电压等级1、电力系统及电力设备的额定电压级别系列额定电压是电力系统及电力设备规定的正常电压，即与电力系统及电力设备某些运行特性有关的标称电压。

电力系统各点的实际运行电压允许在一定程度上偏离其额定电压，在这一允许偏离范围内，各种电力设备及电力系统本身仍能正常运行。第一章电力系统的基础知识

内容三：电压等级第一章电力系统的基础知识表1-1我国交流电网和电力设备的额定电压分类

电网和用电设备额定电压kV发电机额定电压kV电力变压器额定电压kV一次绕组二次绕组低压0.380.660.40.690.38/0.220.66/0.380.4/0.230.69/0.4高压3610－35661102203305003.156.310.513.8，15.7518，20，2224，26－－－－－－3，3.156，6.310，10.513.8，15.7518.20，22，24，2635661102203305003.15，3.36.3，6.610.5，11－38.572.6121242363550

内容三：电压等级(一)电压等级2、额定电压的国家标准输配电电压等级是输电网与配电网中用于升高电压和降低电压的各级电压层次。电压等级在同一输电网或配电网中具有统一性，在电力企业与制造行业之间具有标准性。

我国于1959年第一次颁布了国家标准GB156《额定电压》。国家电压标准，是统一电力行业、电力设备制造企业以及用电工业和电力用户之间电压序列的强制性技术标准。第一章电力系统的基础知识

内容三：电压等级二供电电网和电力设备的额定电压电力线路的额定电压1

电力线路（或电网）的额定电压等级是国家根据国民经济发展的需要及电力工业的水平，经全面技术经济分析后确定的。它是确定各类用电设备额定电压的基本依据。第一章电力系统的基础知识

内容三：电压等级二供电电网和电力设备的额定电压用电设备的额定电压2

由于用电设备运行时，电力线路上要有负荷电流流过，因而在电力线路上引起电压损耗，造成电力线路上各点电压略有不同。第一章电力系统的基础知识

但成批生产的用电设备，其额定电压不可能按使用地点的实际电压来制造，而只能按线路首端与末端的平均电压即电力线路的额定电压U来制造。所以，用电设备的额定电压规定与同级电力线路的额定电压相同。

内容三：电压等级二供电电网和电力设备的额定电压发电机的额定电压3用电设备和发电机的额定电压

由于电力线路允许的电压损耗为±5%，即整个线路允许有10%的电压损耗，因此为了维护线路首端与末端平均电压的额定值，线路首端（电源端）电压应比线路额定电压高5%，而发电机是接在线路首端的，所以规定发电机的额定电压高于同级线路额定电压5%，用以补偿线路上的电压损耗。第一章电力系统的基础知识

内容三：电压等级二供电电网和电力设备的额定电压电力变压器的额定电压4

(1)变压器一次绕组的额定电压

1)当电力变压器直接与发电机相连，如上图中的变压器T1，则其一次绕组的额定电压应与发电机的额定电压相同。第一章电力系统的基础知识

内容三：电压等级二供电电网和电力设备的额定电压电力变压器的额定电压4

2)当变压器不与发电机相连，而是连接在线路上，如上图中的变压器T2，则可将变压器看作是线路上的用电设备，因此其一次绕组的额定电压应与线路额定电压相同。第一章电力系统的基础知识

内容三：电压等级二供电电网和电力设备的额定电压电力变压器的额定电压4

(2)变压器二次绕组的额定电压

变压器二次绕组的额定电压，是指变压器一次绕组接上额定电压而二次绕组开路时的电压，即空载电压。而变压器满载运行时，二次绕组内约有5%的阻抗电压降。因此，下面分两种情况讨论。

第一章电力系统的基础知识

内容三：电压等级二供电电网和电力设备的额定电压电力变压器的额定电压4

1)如果变压器二次侧供电线路很长（例如较大容量的高压线路WL），则变压器二次绕组额定电压，一方面要考虑补偿变压器二次绕组本身5%的阻抗电压降，另一方面还要考虑变压器满载时输出的二次电压要满足线路首端应高于线路额定电压的5%，以补偿线路上的电压损耗。所以，变压器二次绕组的额定电压要比线路额定电压高10%，见上图中变压器T1。

第一章电力系统的基础知识

内容三：电压等级二供电电网和电力设备的额定电压电力变压器的额定电压4

2)如果变压器二次侧供电线路不长（例如为低压线路或直接供电给高、低压用电设备的线路），则变压器二次绕组的额定电压，只需高于其所接线路额定电压5%，即仅考虑补偿变压器内部5%的阻抗电压降，见上图中变压器T2。第一章电力系统的基础知识

内容四：电力系统中性点一、知识目标二、能力目标1、掌握电力系统中性点运行方式特点，应用范围2、低压配电系统中性点连接和接地方式具备高低压中性点运行方式设计能力第一章电力系统的基础知识b.大电流接地系统，包括中性点经低电阻接地和中性点直接接地两种形式。a.小电流接地系统，包括中性点不接地和中性点经阻抗接地两种形式

内容四：电力系统中性点（一）电力系统中性点运行方式第一章电力系统的基础知识

内容四：电力系统中性点（一）电力系统中性点运行方式第一章电力系统的基础知识

内容四：电力系统中性点1、中性点不接地的电力系统（一）电力系统中性点运行方式

中性点不接地的运行方式，即电力系统的中性点不与大地相接。第一章电力系统的基础知识我国3～66kV系统，特别是3～10kV系统，一般采用中性点不接地的运行方式。中性点不接地系统一般都装有单相接地保护装置或绝缘监测装置，在系统发生接地故障时，会及时发出警报，提醒工作人员尽快排除故障；同时，在可能的情况下，应把负荷转移到备用线路上去。

内容四：电力系统中性点1、中性点不接地的电力系统第一章电力系统的基础知识

内容四：电力系统中性点1、中性点不接地的电力系统第一章电力系统的基础知识优点：

在正常运行时，各相对地分布电容相同，三相对地电容电流对称且其和为零，各相对地电压为相电压。这种系统中发生一相接地故障时，线间电压不变。缺点：

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的√3倍。故障相电容电流增大到原来的3倍。电气设备的绝缘要按线电压来选择。

内容四：电力系统中性点2、中性点经消弧线圈接地的电力系统

（一）电力系统中性点运行方式

在中性点不接地系统中，当单相接地电流超过规定数值时（3～10kV系统中，接地电流大于30A，20kV及以上系统中接地电流大于10A时），将产生断续电弧，从而在线路上引起危险的过电压，因此须采用经消弧线圈接地的措施来减小这一接地电流，熄灭电弧，避免过电压的产生。第一章电力系统的基础知识

内容四：电力系统中性点2、中性点经消弧线圈接地的电力系统

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内容四：电力系统中性点3、中性点直接接地的电力系统

（一）电力系统中性点运行方式

这种系统的单相接地，即通过接地中性点形成单相短路，单相短路电流比线路的正常负荷电流大许多倍。第一章电力系统的基础知识因此，在系统发生单相短路时保护装置应动作于跳闸，切除短路故障，使系统的其它部分恢复正常运行。目前我国110kV以上电力网均采用中性点直接接地方式。

内容四：电力系统中性点3、中性点直接接地的电力系统

第一章电力系统的基础知识

内容四：电力系统中性点4、中性点经低电阻接地的电力系统

（一）电力系统中性点运行方式

现代化大、中型城市在电网改造中大量采用电缆线路，致使接地电容电流增大。因此，即使采用中性点经消弧线圈接地的方式也无法完全在发生接地故障时熄灭电弧；而间歇性电弧及谐振引起的过电压会损坏供配电设备和线路，从而导致供电的中断。第一章电力系统的基础知识

为了解决上述问题，我国一些大城市的10kV系统采用了中性点经低电阻接地的方式。它接近于中性点直接接地的运行方式，在系统发生单相接地时，保护装置会迅速动作，切除故障线路，通过备用电源的自动投入，使系统的其他部分恢复正常运行。

内容四：电力系统中性点中性线（N线）保护线（PE线）保护中性线（PEN线）（二）低压配电系统中性点连接和接地方式

中性点直接接地方式中，从中性点引出的线称为中性线，用字母N表示。

中性线（N线）的作用，一是用来接相电压为220V的单相用电设备；二是用来传导三相系统中的不平衡电流和单相电流；三是减少负载中性点的电压偏移。

保护线（PE线）的作用是保障人身安全，防止触电事故发生。在TN系统中，当用电设备发生单相接地故障时，就形成单相短路，使线路过电流保护装置动作，迅速切除故障部分，从而防止人身触电。兼有中性线和保护线的功能，在我国俗称为零线或地线第一章电力系统的基础知识

内容四：电力系统中性点（二）低压配电系统中性点连接和接地方式

低压配电系统按电气设备的外露可导电部分保护接地的形式

1、TN系统

所谓的TN系统，即中性点直接接地系统，且具有中性线（N线）引出。“TN”中“T”表示中性点直接接地，“N”

表示该低压系统内的用电设备的外露可导电部分直接与电源系统接地点相联。

TN系统可因其N线和PE线的不同形式，分为TN-C系统、TN-S系统和TN-C-S系统。2、TT系统

所谓的TT系统，也是中性点直接接地系统，且有中性