变配电技术交流(电力系统基本知识)

变配电技术交流电力系统基本知识能源中心：刘相鹏二零零九年三月十六日电力系统的组成

电力系统的额定电压和额定频率电力系统变电站的分类电力系统中性点运行方式电能质量的主要指标电气主接线方式继电保护基础知识综合自动化系统的基本功能综合自动化系统的合理配置电业安全工作规程总则保证安全的技术措施目录1、电力系统的组成

一个完整的电力系统由分布各地的各种类型的发电厂、升压和降压变电所、输电线路及电力用户组成，它们分别完成电能的生产、电压变换、电能的输配及使用。2、电力系统的额定电压和额定频率电网电压是有等级的，电网的额定电压等级是根据国民经济发展的需要、技术经济的合理性以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。电力网和用电设备额定电压（KV）发电机额定电压电力变压器额定电压一次绕组二次绕组低压V220/127（V）380/220（V）660/380(V)230（V）400（V）690（V）220/127（V）380/220（V）660/380（V）230/133（V）400/230（V）690/400（V）高压kV3(KV)6(KV）10(KV)－35(KV)63(KV)110(KV)220(KV)330(KV)500(KV)750(KV)3.15(KV)6.3(KV)10.5(KV)13.8,15.75,18,20(KV)－－－－－－－3及3.15(KV)6及6.3(KV)10及10.5(KV)13.8,15.75,18,20(KV)35(KV)63(KV)110(KV)220(KV)330(KV)500(KV)750(KV)3.15及3.3(KV)6.3及6.6(KV)10.5及11(KV)－38.5(KV)69(KV)121(KV)242(KV)363(KV)550(KV)－我国交流电力网和电气设备的额定电压1．用电设备用电设备的额定电压和电网的额定电压应该保持一致。实际上，由于电网中有电压损失（压降），致使各点实际电压偏离额定值。为了保证用电设备的良好运行，国家对各级电网电压的偏差均有严格规定。显然，用电设备应具有比电网电压允许偏差更宽的正常工作电压范围。2．发电机发电机的额定电压一般比同级电网额定电压高出5%，用于补偿电网上的电压损失。3．变压器变压器的额定电压分为一次绕组和二次绕组。对于一次绕组，当变压器接于电网末端时，性质上等同于电网上的一个负荷(如工厂降压变压器)，故其额定电压与电网电压一致，当变压器接于发电机引出端时(如发电厂升压变压器)，则其额定电压应与发电机额定电压相同。对于二次绕组，额定电压是指空载电压，考虑到变压器承载时自身电压损失(按5%计)，变压器二次绕组额定电压应比电网额定电压高5%，当二次侧输电距离较长时，还应考虑到线路电压损失(按5%计)，此时，二次绕组额定电压应比电网额定电压高10%。4、额定频率我国规定的电力系统标称频率（俗称工频）为50Hz，国际上标称频率有50Hz和60Hz两种。

2、电力系统的额定电压和额定频率2、电力网的变电站电力网的变电站分为三种：枢纽变电站：主要作用是联络本电力系统的各大电厂与大区域或大容量的重要用户，是实现联合发、输、配电的枢纽，其电压最高，容量最大，是电力系统的最上层变电站。区域变电站：主要作用是对一个大区域供电，其高压进线来自枢纽变电站或附近的大型发电厂，其中、低压对多个小的区域负荷供电，是电力系统的中层变电站。配电变电站：主要作用是对一个小区域或较大容量的工厂供电，是电力系统最下层的变电站。3、电力系统变电站的分类电力系统的变电站可分为两类：1、发电厂的变电站，称为发电厂的升压变电站（开关站）。其作用是将发电厂发出的有功功率和无功功率送入电力网，其低压为发电机额定电压，高、中压为电网额定电压的110%。4、电力系统中性点运行方式在电力系统中，当变压器或发电机的三相绕组为星形连接时，其中性点可有两种运行方式：中性点直接接地和中性点不直接接地。中性点直接接地系统称为大电流接地系统，中性点不直接接地（中性点不接地和中性点经消弧线圈（或电阻）接地）的系统称为小电流接地系统。中性点的运行方式主要取决于单相接地时电气设备绝缘要求及供电可靠性。a)中性点直接接地 b)中性点不接地c)中性点经消弧线圈接地d)中性点经电阻接地4、电力系统中性点运行方式1）中性点直接接地方式：当发生一相对地绝缘破坏时，即构成单相短路，供电中断，可靠性降低。但是，该方式下非故障相对地电压不变，电气设备绝缘水平可按相电压考虑。此外，在380/220V低压供电系统中，线对地电压为相电压，可接入单相负荷。2)中性点不接地方式：当发生单相接地故障时，线电压不变，而非故障相对地电压升高到原来相电压的√3倍，供电不中断，可靠性高。但对设备的绝缘要求较高。3）中性点经消弧线圈接地:当中性点非直接接地系统发生单相接地故障时，接地点将通过接地线路对应系统的全部电容电流，当接地电容电流超过一定数值时，就应该在中性点装设消弧线圈，利用感性电流补偿接地故障时流过故障点的容性电流，使接地故障电流减少保证继续供电。5、电能质量的主要指标决定用户供电质量的指标为电压、频率、波形和可靠性。

1．电压指标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。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与理想电压之间存在着偏差。系统中无功不足将引起电压的降低。（1）电压偏差：电压偏差是指电网实际电压与额定电压之差，实际电压偏高或偏低对用电设备的良好运行都有影响。（2）电压波动和闪变：电网电压的均方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的刺激效应称为电压闪变。当电弧炉等大容量冲击性负荷运行时，剧烈变化的负荷电流将引起线路压降的变化，从而导致电网发生电压波动。（3）高次谐波：当电网电压波形发生非正弦畸变时，电压中出现高次谐波。高次谐波的产生，除电力系统自身背景谐波外，在用户方面主要由大功率变流设备、电弧炉等非线性用电设备所引起。高次谐波的存在将导致供电系统能耗增大、电气设备绝缘老化加快，并且干扰自动化装置和通信设施的正常工作。（4）三相不对称：三相电压不对称指三个相电压的幅值和相位关系上存在偏差。三相不对称主要由系统运行参数不对称、三相用电负荷不对称等因素引起。供电系统的不对称运行，对用电设备及供配电系统都有危害，低压系统的不对称运行还会导致中性点偏移，从而危及人身和设备安全。5、供电质量的主要指标2．频率指标我国规定的电力系统标称频率（俗称工频）为50Hz，国际上标称频率有50Hz和60Hz两种。由电力系统供电的交流用电设备的工作频率应与电力系统频率相一致。为了达到某种特殊目的，有的用电设备需在其它频率下工作，则可配以专用变频电源供电，如高频加热、电动机变频调速等。当电能供需不平衡时，系统频率会偏离其标称值。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，更重要的影响到电力系统的稳定运行。系统中有功不足将引起频率的降低。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值为±0.2Hz，当系统容量较小时，偏差值可以放到±0.5Hz。5、供电质量的主要指标3．可靠性可靠性即根据用电负荷的性质和突然中断其供电，在政治或经济上造成损失和影响的程度，对用电设备提出的不允许中断供电的要求。按照供电可靠性要求，用电负荷分为下列三级：（1）一级负荷：突然停电将造成人身伤亡，或在经济上造成重大损失，或在政治上造成重大不良影响者。如重要交通和通信枢纽用电负荷、重点企业中的重大设备和连续生产线、政治和外事活动中心等。（2）二级负荷：突然停电将在经济上造成较大损失，或在政治上造成不良影响者。如突然停电将造成主要设备损坏或大量产品报废或大量减产的工厂用电负荷，交通和通信枢纽用电负荷，大量人员集中的公共场所等。（3）三级负荷：不属于一级和二级负荷者。35KV及以上的系统，每年停电不应超过一次；10KV系统每年停电不应超过三次；对重要用户停电应提前七日通知。6、电气主接线方式变电所电气主接线的基本环节是电源（变压器）、母线和出线。各个变电所的出线回路数和电源数不同，在进出线较多时，为便于电能的汇集和分配，采用母线作为中间环节，常用的母线制主要有三种：单母线制、单母线分段制和双母线制，工厂供电系统一般不采用双母线制。1）单母线单母线制一般用于只有一回进线的情况，