电力工程(王思华主编教材配套课件)

电力工程主编：王思华出版时间：2011-05-01

电力工程内容简介本书是21世纪高等学校规划教材。本书是电气工程类专业的一门综合性、实践性较强的专业基础课，以电能生产、输送、分配和使用等相关的电力系统工程基础理论知识和基本计算方法为主要内容。《电力工程》共分十二章：首先概括介绍了电力工程的基础知识，然后系统讲述了构建电力工程的主要高压设备和接线方式，简单介绍了各组成元件的参数计算和网络潮流计算、短路计算及负荷计算，讲述了电气设备的选择方案及现代电力系统基本运行和控制，详细分析了二次电路的基本原理和实现方法，zui后讲述了电气照明及防雷接地的有关知识。为了便于复习，每章均附有复习思考题。本书可作为电气工程及其自动化专业本科教材用书，机电类专业、职工大学、高职高专学校也可选用，并可供有关工程技术人员参考。电力工程目录前言第一章电力工程概述第二章高低压电器及成套配电装置第三章发电厂和变电站电气主接线第四章电力系统等值电路和潮流计算第五章电力系统短路故障及分析第六章电力负荷特性和计算分析第七章电气设备的选择第八章现代电力系统运行的调节与控制第九章二次回路及自动装置第十章继电保护原理第十一章电气照明第十二章防雷与接地参考文献第二章高低压电器及成套配电装置第一章电力工程概述第三章发电厂和变电站电气主接线第四章电力系统等值电路和潮流计算第五章电力系统短路故障及分析第六章电力系统负荷特性与计算分析第七章电气设备的选择第八章现代电力系统运行的调节与控制第九章二次回路及自动装置第十章继电保护原理第十一章电气照明第十二章防雷接地第一章电力工程概述第一节电力系统概述一、电力工业发展的意义电能是绝大多数工矿企业现代化设备的动力能源，是国民生活实现小康水平的必要保障；电能可以十分经济又方便地进行输送和分配；电能可以很方便地与其他形式的能量（如机械能、热能、光能、风能、核能等）互相转换；电能在使用中易于被操作和控制，使得其自动化生产、输送和在各个领域中的普及应用易于得到实现。第一节电力系统概述图1-1电力系统示意图二、电力体统的组成1.发电厂：非电形式的能量转换成电能。2.变电站（所）：变换电压和分配电能的场所。3.电力网：输送电能和分配电能。第一节电力系统概述三、我国电力系统的电压等级1.国家标准电压等级（1）第一类额定电压（安全电压）：100V以下的电压。主要用于安全照明、蓄电池组、直流控制、操作电源

和实验室等；（2）第二类额定电压（低压）：100~1000V的电压。主要用于动力和照明设备；（3）第三类额定电压（高压）：指1000V以上的电压。主要用于发电、变电、输电、配电和高压用电设备。第一节电力系统概述2.电力系统中各设备（1）发电机的电压：高于电网额定电压5％。（2）变压器的电压：变压器二次绕组的额定电压应高于所

在级电网额定电压的10％。（3）电力网电压的分布：电力网的额定电压可取电力线路

的平均电压。（4）电器设备的额定电压：按照国家规定的额定电压等级

制造的，其额定电压等于标准额定电压。图1-2简单的电力系统电压分布图第一节电力系统概述四、大型电力系统的优点1.减少系统中的总装机容量；2.可以装设大容量机组；3.能够充分利用动力资源；4.提高供电可靠性；5.提高电能质量；6.提高运行的经济性五、负荷的分级及其对供电的基本要求1.保证对客户供电的可靠性；2.保证电能的良好质量；3.保证运行的最大经济性。第二节发电厂及变电站的类型一、发电厂的类型1.按一次能源分有：火力发电厂、水力发电厂、核能发电

厂风力发电厂2.其他：地热发电厂、潮汐发电厂、太阳能发电厂等二、变电站(所)的类型1.枢纽变电站；2.中间变电站；3.区域变电站；4.终端变电站；5.牵引变电所第三节电力系统中性点的运行方式一、中性点非直接接地的三相电力系统1.中性点不接地的三相电力系统（1）系统正常运行时，三相系统是对称的，则各相对地电压UA、UB、UC对称，中性点对地电位为零，各相对地电压等于相电压。三相电容电流对称，地中无电流流过。

图1-3中性点不接地的三相电力系统示意图第三节电力系统中性点的运行方式一、中性点非直接接地的三相电力系统1.中性点不接地的三相电力系统（2）系统发生单相接地(如A相完全接地)a.电压变化b.电流变化接地电路是原电容电流三倍

图1-4A相接地电流、电压相量图第三节电力系统中性点的运行方式一、中性点非直接接地的三相电力系统1.中性点不接地的三相电力系统（2）系统发生单相接地(如A相完全接地)c.结论对于中性点不接地的三相电力系统，当发生单相接地时，系统的相间电压对称关系没有改变，对三相负载无影响。由于非故障相对地电压为原来对地电压的3倍，故只允许短期运行。一般在线路额定电压110kV以下、接地电流IC在10A及以下和线路额定电压为6～10kV、接地电流IC在30A及以下的网络，常采用中性点不接地的方式

第三节电力系统中性点的运行方式一、中性点非直接接地的三相电力系统2.中性点经消弧线圈接地的三相电力系统当网络的线间电压为110kV以下，单相接地电流又大于上述的数值时，为了防止单相接地时产生电弧，采用中性点经消弧线圈接地的运行方式。图1-5中性点经消弧线圈接地的三相电力系统单相接地示意图第三节电力系统中性点的运行方式一、中性点非直接接地的三相电力系统2.中性点经消弧线圈接地的三相电力系统（1）工作原理：正常工作时，中性点对地电压为零，消弧线圈中无电流流过。当发生单相(A相)接地时，电流之后电压90度。（2）IL与IC的补偿关系全补偿关系：当IL等于IC时，系统单相接地电流为零。欠补偿关系：当IL小于IC时，此时有未补偿的容性电流。过补偿关系：当IL大于IC时，为常用的补偿方式。IL大于IC的程度用过补偿度P来表示，其关系为

一般选择过补偿度P＝5%～10%。第三节电力系统中性点的运行方式二、中性点直接接地的三相电力系统当发生单相接地时，故障相经接地点通过大地形成单相短路回路，单相短路电流很大。主要特点：发生单相接地时，中性点的电位不变，非故障相对地的电压也不变。图1-6中性点直接接地的三相电力系统第三节电力系统中性点的运行方式三、低压配电系统中性点接地方式我国380/220V的低压配电系统均采用中性点直接接地方式，并从中性点引出线，构成三相四线制或三相五线制。中性点接地又称为工作接地，从中性点引出线有三种，即中性线(N)：用来接单相用电设备的额定电压和相电压，传导三相系统的单相电流和不均衡电流，减小负荷中性点的电位偏移。保护线(PE)：保障人身安全、防止触电事故的公共接地线。保护中性线(PEN)：具有以上两种线的功能，接于供电线路上可进行避雷保护；低压配电系统中，对各种用电设备的外露可导电部分进行接地保护。第三节电力系统中性点的运行方式三、低压配电系统中性点接地方式1.TN系统图1-7380/220V的低压配电TN-C系统（1）系统中N线与PE线合并为PEN线，称为TN-C系统。（2）系统中N线与PE线全部分开，称为TN-S系统。图1-8380/220V的低压配电TN-S系统（3）系统中前部分N线与PE线合并为PEN线，后部分N线与PE

线分开，称为TN-C-S系统图1-9380/220V的低压配电TN-C-S系统第三节电力系统中性点的运行方式2.TT系统TT系统所有设备外壳各自经PE线单独接地，称为TT系统。图1-10低压配电TT系统第三节电力系统中性点的运行方式2.IT系统IT系统中性点需经1kΩ阻抗接地，通常不引出中性线。图1-11低压配电IT系统第四节特高压输电一、特高压输电技术概述特高压：电压为500kV以上的电压等级。特高压输电特点：是中、远距离输电的基干线路，经济效益和可靠性高。二、特高压输电技术应用目标与原则1.应在长距离大容量输电中采用特高压交流输电来提高线路输电能力，降低输送成本。2.建设1000kV特高压交流输电示范工程，并对其技术特性进行深一步的研究和改造。第四节特高压输电三、特高压输电技术应用注意事项1.从我国的国情出发，在应用特高压交流输电技术时做到安全可靠、经济合理；2.因地制宜学习国外大电网建设的经验，结合中国电网的实际情况，在吸取国外经验的基础上大胆创新；3.研究应用于特高压输电系统的串补及可控串补技术，满足远距离、大容量、经济送电的需求和未来电网长远发展需要；4.考虑特高压重要通道及联络线以及重要输变电设备在未来电网中的适应性问题，最大限度满足电力市场化对电网的需求，并实现最大范围内的资源优化配置。第五节高压直流输电概述一、概述高压直流输电（HVDC）：是利用稳定的直流电具有无感抗，容抗也不起作用，无同步问题等优点而采用的大功率远距离直流输电。输电过程为直流。常用于海底电缆输电，非同步运行的交流系统之间的连络等方面。高压直流输电优点：不增加系统的短路容量便于实现两大电力系统的非同期联网运行和不同频率的电力系统的联网;利用直流系统的功率调制能提高电力系统的阻尼，抑制低频振荡，提高并列运行的交流输电线的输电能力。第五节高压直流输电概述二、我国直流输电现状向家坝-上海±800kV特高压直流输电示范工程是我国首个特高压直流输电示范工程。工程全长1891.6km，先后跨越长江四次，其换流容量为6400MW。三、直流输电类型1.超过30km左右的水下电缆；2.两个交流系统之间的异步连接；3.大容量远距离架空线输电。第五节高压直流输电概述四、高压直流输电系统的结构1.单级联络线结构：采用一根负极性的导线，而由大地或水提供回路。2.双级联络线结构：有正负两根导线，两个换流器间的连接点接地。3.同级联络线结构：导线数不少于两根，所有导线同极性。图1-12单级联络线结构图1-13双级联络线结构图1-14同级联络线结构第五节高压直流输电概述五、高压直流输电运行特性及其与交流输电的比较1.技术性能：功率传输特性；线路故障时的自防护能力；过负荷能力；交流系统的稳定性；潮流和功率控制；短路容量；调度管理；线路走廊。2.可靠性：从强迫停运率和电能不可用率两个方面衡量。3.经济性：直流只与线路造价有关。交流则随输电距离的增加，因设置中间开关站而改变投资；直流比交流输电换流站投资占比重大；直流输电功率损失比交流小；当输送功率增大时，直流可采取提高电压、加大导线截面，交流则增加回路数。第六节智能电网概述一、基本概况智能电网：以物理电网为基础将现代先进的传感测量技术、通讯技术、信息技术、计算机技术和控制技术与物理电网高度集成而形成的新型电网。智能电网特点：可靠、安全、经济、高效、环境友好。二、智能电网的功能1.自我修复功能；2.客户积极参与功能；3.抵御袭击功能；4.保证高质量电能功能；5.具有容纳多样化的发电形式的功能；6.繁荣电力市场；7.优化资产。第六节智能电网概述三、智能电网的特征1.动态负荷自动调节；2.需求响应支持；3.具有丰富弹性的负荷；4.采用分布化发电；5.能够向客户发送电价信号。四、智能电网的关键技术1.一体化通信；2.传感器和测量；3.高级元件；4.高级控制

；5.改进型接口和决策支持；6.应用标准和客户团体。第二章高低压电器及

成套配电装置一.电弧的形成1.热电发射；2.强电场发射；3.碰撞游离；4.热游离。二.电弧的主要危害1.延长开关电器开断故障电路的时间；2.电弧产生的高温将绝缘材料烧坏而引发事故；3.电弧在电动力、热力作用下移动，易造成飞弧短路和伤

人；4.油断路器的内部温度和压力剧增而引起爆炸。第一节开关电器的灭弧原理三.电弧熄灭条件使触头间隙介质去游离的速度大于游离速度，是电弧熄灭的必要条件。影响游离和去游离的主要因素有：1.电弧温度：冷却电弧可以减弱游离；2.触头间介质特性：介质的热传导力、介质强度、温度和容量越大，去游离过程越强烈；3.气体介质的压力：增加压力可以增快复合；4.触头材料：采用耐高温金属有利于电弧熄灭。第一节开关电器的灭弧原理四.电弧伏安特性1.直流电弧的伏安特性：在其他条件不变的情况下，弧电阻与弧长L成正比。L越长，维持电弧燃烧所需的外加电源电压也越高，电弧越易于熄灭。第一节开关电器的灭弧原理图2-1稳定燃烧的直流电弧伏安特性四.电弧伏安特性2.交流电弧的伏安特性：对于交流电路，电弧电流每半周经过零点一次，电弧熄灭一次，只要在电流过零后不使之发生重燃，就能最终熄灭电弧。相对于直流电弧，交流电弧更容易熄灭。第一节开关电器的灭弧原理图2-2交流电弧伏安特性五、熄灭电弧的基本方法1.提高开关的分断速度；2.采用多断口高压断路器；3.吹弧或吸弧灭弧；4.短弧灭弧；5.利用固体介质的狭缝灭弧；6.采用优质灭弧介质。第一节开关电器的灭弧原理高压断路器（QF）：高压电气设备中最重要、最复杂的开关电器，能快速熄灭分、合闸产生的高压电弧。高压断路器的主要任务是：1.在正常情况下开断和关合负载电流；2.当电力系统发生故障时，切除故障电路；3.配合自动重合闸多次关合或开断电路。高压断路器按其采用的灭弧介质及作用原理分为：油断路器、压缩空气断路器、六氟化硫(SF6)断路器、真空断路器等。第二节高压断路器国产高压断路器全型号的表示方法及其含义如下：□□□—□□/□—□①—产品字母代号；S—少油断路器，D—多油断路器，K—空气断路器，L—六氟化硫断路器，Z—真空断路器，Q—产气断路器，C—磁吹断路器。②—装置地点代号；N—户内，W—户外。③—设计系列顺序号，以数字1、2、3…表示。④—额定电压，kV。⑤—其他补充工作特性标志；C—手车式，G—改进型，F—分相操作。⑥—额定电流，A。⑦—额定开断电流，kA。第二节高压断路器一、高压断路器主要技术参数1.额定电压UN：断路器正常、长期工作的电压称为额定电压。一般为线电压的115％。2.额定电流IN:标准环境温度下，电气设备长期通过的、发热不超过最大负荷的电流为额定电流。3.开断电流INbr：额定电压下，断路器能够可靠开断的最大电流称为额定开断电流。4.动稳定电流(峰值)ies：动稳定电流表明断路器在冲击电流作用下承受电动力的能力。第二节高压断路器一、高压断路器主要技术参数5.热稳定电流It：热稳定电流表明断路器在规定时间内承受

短路电流热效应的能力。6.开断时间tt：额定操作电压或压力下，从断路器分闸线圈带电开始至三相电弧完全熄灭为止，这段时间称为开断

时间。

tt

=t1+t2，其中t1为固有开断时间，t2为燃弧时间。7.合闸时间ton：从接到合闸信号到断路器三相触头全部接

通为止所经历的时间称为合闸时间。第二节高压断路器二、油断路器油断路器：以密封的绝缘油作为灭弧介质，绝缘油的作用是灭弧、散热和绝缘。油断路器分类：多油断路器和少油断路器。第二节高压断路器图2-4SN1010型高压少油断路器（a）正视图（b）侧视图（c）灭弧室示意图1—铝帽；2—上接线端子；3—油标；4—绝缘筒；5—下接线端子；6—静触头；7—绝缘油；8—灭弧片；9—动触杆三、六氟化硫(SF6)断路器：利用SF6气体为绝缘介质和灭弧介质的无油化开关设备。优点：断流能力强，灭弧速度快，绝缘水平高，体积小，电气寿命长，检修周期长，密封性能好，维护少，而且没有燃烧爆炸危险。第二节高压断路器图2-5SF6断路器灭弧室1—主静触头；2—静弧触头；3—喷口；4—绝缘罩；5—动弧触头；6—主动触头；7—压气缸；8—支座；9—绝缘拉杆四、真空断路器原理：灭弧介质和灭弧后触头间隙的绝缘介质都是高真空(真空度不低于1.33×10-2Pa)，利用其高绝缘强度来熄灭电弧。优点：燃弧时间短(至多半个周期0.01s)，灭弧速度快，体积小，重量轻，灭弧室不用检修，寿命长，适于有频繁操作任务的场所。缺点：灭弧速度过快，几乎瞬间切断电流使得电流变化率过大，对于感性负载，易使电路产生过电压。第二节高压断路器图2-6真空断路器的灭弧室结构1—动导电杆及动触头；2—波纹管；3—玻壳；4—屏蔽罩；5—静触头五、断路器的操动机构1.手动操动机构(CS)；2.电磁操动机构(CD)；3.弹簧操动机构(CT)；4.液压操动机构(CY)；5.气动操动机构(CQ)；6.永磁操动机构(CYC)。第二节高压断路器第三节隔离开关及负荷开关一、隔离开关1.隔离开关的主要用途是：(1)隔离高压电源;

(2)分、合线路中的小容量设备;

(3)根据运行需要进行倒闸操作。2.国产高压隔离开关全型号的表示方法及其含义如下：□□□—□□/□—□□①—产品名称；G—隔离开关，J—接地开关。②—使用环境；N—户内，W—户外。③—设计系列顺序号。④—额定电压，kV。⑤—结构型式；C—瓷套管型，D—带接地刀闸，G—改进型，K—带快分装置，T—统一设计型，W—防污型。⑥—额定电流，A。⑦—极限通过电流，kA。⑧—其他标志；G—高原型，W—防污型。图2-7GN19-12/400型户内式高压隔离开关(a)正视图；(b)侧视图1—底座；2、8—支持绝缘子；3—拉杆绝缘子；4—静触头；5—闸刀；6—转轴；7—拐臂图2-7GW4-110/1000型户外式高压隔离开关1、2—绝缘支柱；3—连杆；4—操动机构牵引杆；5—绝缘支柱的轴；6、7—闸刀；8—触头；9、10—接线端子；11、12—挠性连接导体；13—底座第三节隔离开关及负荷开关二、国产负荷开关负1.负荷开关（QL）：能通断一定的负荷和过负荷电流的功能，有隔离高压电源、保证安全的功能。2.高压负荷开关全型号的表示方法及其含义如下：□□□—□□/□—□①—产品名称；F—高压负荷开关。②—使用环境；N—户内，W—户外。③—设计系列顺序号，以数字1、2、3…表示。④—额定电压，kV。⑤—结构型式；D—带接地刀闸，R—带熔断器，S—熔断器装于开关上方，T—带热脱扣器。⑥—额定电流，A。⑦—最大开断电流，kA。图2-9FN5-12DR型户内式高压负荷开关(a)正视图；(b)侧视图1—底座；2—绝缘子；3—熔管；4—脱扣装置；5—动触头；6—灭弧管；7—导向片；8—静触头；9—分合闸机构；10—联锁装置；11—操动机构；12—接地开关一、高压熔断器熔断器（FU）：为供配电系统提供短路保护和过负荷保护。国产高压熔断器全型号的表示方法及其含义如下：□□□—□□/□—□□①—产品名称；R—熔断器。②—使用环境；N—户内，W—户外，X—限流式，Z—直流电源专用。③—设计系列顺序号，以数字1、2、3…表示。④—额定电压，kV。⑤—结构型式；F—负荷型，G—改进型。⑥—额定电流，A。⑦—断流容量，MVA。⑧—其他标志第四节高压熔断器和避雷器一、高压熔断器1.限流式高压熔断器第四节高压熔断器和避雷器图2-10RN系列高压熔断器外形1—熔管；2—弹性触座；3—接线端子；4—支柱绝缘子；5—底座图2-11RN1、RN2型高压熔断器熔管剖面图1—管帽；2—瓷管；3—工作熔体(铜丝，上焊锡球)；4—指示熔体(铜丝)；5—锡球；6—石英砂填料；7—熔断指示器一、高压熔断器2.跌开式高压熔断器（FD）第四节高压熔断器和避雷器图2-11RW11-10型跌开式熔断器结构1—上接线板；2—上静触头；3—释压帽；4—操作环；5—消弧管；6—下触头；7—下支座；8—下接线板；9—绝缘子；10—安装板二、避雷器（F）防止雷电产生的过电压或系统操作产生的瞬时过电压破坏电气设备的绝缘。避雷器按结构型式和原理分，有保护间隙、阀式避雷器、排气式避雷器(管式避雷器)和金属氧化物避雷器等。1.保护间隙（FG）由两个金属电极构成的一种简单的防雷保护装置，两个电极之间按相应电压等级保持规定的间隙距离，其中一个电极与带电线路相接，另一个电极与接地装置相接。第四节高压熔断器和避雷器二、避雷器（F）2.阀式避雷器（FV）由空气间隙和非线性电阻片串联并密封在绝缘子中构成，与其工作电压高低成比例，原理是相当于在电气设备上装了一个安全阀。第四节高压熔断器和避雷器图2-13阀式避雷器结构1—上接线端子；2—火花间隙；3—瓷套管；4—SIC阀片；5—下接线端子二、避雷器（F）3.排气式避雷器（FE）雷电过电压使内、外间隙被击穿放电，放电时内阻接近于零，残压极小，但工频续流极大，强大的雷电流通过接地线泄放入地。只能用在室外架空场所。第四节高压熔断器和避雷器图2-14排气式避雷器结构1—产气管；2—棒形电极；3—端部环形电极；4—外部电极；5—动作指示器s1—内部间隙；s2—外部间隙二、避雷器（F）4.金属氧化物避雷器（FMO）瓷套管内的阀电阻片是以微粒状金属氧化锌晶体为基体，在其间充填氧化铋和其他掺杂物烧结而成的多晶半导体陶瓷元件，具有理想的非线性电阻特性。第四节高压熔断器和避雷器1—上接线端子；2—瓷套管；3—氧化锌电阻片；4—下接线端子图2-15金属氧化物避雷器结构图互感器是变换电压或电流的设备，其功能是将高电压或大电流按比例变换成标准低电压或小电流，以便实现测量、保护及控制功能。分为电压互感器和电流互感器两大类。一、电流互感器（TA）用于变换电流，其工作原理与普通变压器相似。组成：由相互绝缘的一次绕组、二次绕组、铁心以及构架、壳体、接线端子等组成。电流互感器一、二次绕组额定电流的比值定义为额定变比，用KTA表示，则:(2-1)第五节互感器一、电流互感器（TA）第五节互感器图2-16电流互感器的原理结构和接线（a）普通式；（b）穿心式一、电流互感器（TA）1.电流互感器的接线

a.一相式b.两相式c.三相星形d.两相电流差第五节互感器图2-17电流互感器的接线方式第五节互感器一、电流互感器（TA）2.电流互感器的类型和型号国产电流互感器全型号的表示方法及其含义如下：□□□□□—□①—产品名称；L—电流互感器。②—安装型式或一次绕组型式；A—穿墙式，B—支持式，C—瓷箱式，D—单匝式，F—多匝式，J—接地保护，M—母线式，Z—支柱式，Q—线圈式，R—装入式，Y—低压式。③—绝缘型式或结构型式；C—瓷绝缘，G—改进式，K—塑料外壳，J—树脂浇注，L—电容式，M—母线式，P—中频，S—速饱和，Z—浇注式，W—户外式，Q—加强式④—用途或结构型式；B—保护级，D—差动保护，J—加大容量或接地用，Q—加强式，L—铝线式，X—小体积柜用，S—手车用。⑤—设计系列顺序号，以数字1、2、3…表示。⑥—额定电压，kV。图2-18LFZJ-10型电流互感器外形—一次接线端子；2—浇注体；3—安装板；4—铁心；5—二次接线端子图2-19户内低压LMZJ1-5型电流互感器结构示意图1—一次母线穿；2—铁心，外绕二次绕组(树脂浇注绝缘)；3—二次接线端子；4—底座(安装孔)一、电流互感器（TA）3.电流互感器使用注意事项1）电流互感器工作时二次侧不得开路，二次侧不允许串接熔断器和开关；2）电流互感器二次侧有一端必须接地，防止一、二次绕组绝缘被击穿，一次侧的高电压窜入二次侧；3）在安装和使用电流互感器时，必须保证其接线正确，否则将出现错误的测量结果或造成损伤。第五节互感器二、电压互感器（TV）按原理分为电磁感应式和电容分压式两类。工作原理与变压器相同，由铁心和一、二次绕组组成。电压互感器一、二次绕组额定电压的比值定义为的额定变比，用KTV表示，则：

（2-2）第五节互感器图2-20电压互感器的原理结构和接线二、电压互感器（TV）1.电压互感器的接线

a.单相接线b.两相VV形接线c.三相星形接线d.三台单相三绕组电压互

感器接成Yynd形e.三相五柱式三绕组电压

互感器

第五节互感器图2-17电压互感器的接线方式二、电压互感器（TV）2.电压互感器的类型和型号国产电压互感器全型号的表示方法及其含义如下：□□□□□—□①—产品名称；J—电压互感器。②—相数；D—单相，S—三相。③—绝缘型式；G—干式，J—油浸式，Z—树脂浇注式。④—结构型式；B—带补偿绕组，J—接地保护，W—五芯柱三绕组。⑤—设计系列顺序号。⑥—额定一次电压，kV。第五节互感器二、电压互感器（TV）3.电压互感器使用注意事项1）电压互感器工作时二次侧不得短路，互感器的一、二次侧都必须装设熔断器以进行短路保护和过负荷保护。2）电压互感器的二次侧必须有一端接地。3）在安装和使用电压互感器时，必须保证其接线正确，以免出现错误的测量结果或造成损伤。4）电压互感器接线中，还必须配置相应的控制电器。在低压电网中，电压互感器可直接经熔断器与电路相连；而在高压电网中，一般经

隔离开关和熔断器接入电路。第五节互感器低压开关是指电压在500V以下供配电系统中应用的开关电器。低压开关种类繁多，常用的有刀开关、低压负荷开关、低压熔断器、低压断路器等。一、刀开关（QK）主要用于：隔离电源，也可用来非频繁接通或分断较小容量的低压线路和设备。刀开关的额定电压应不小于所在供配电网络的额定电压，额定电流应不小于所在电路的正常工作电流。第六节低压开关电器二、低压负荷开关通断电路由闸刀完成，可以利用熔断器实现短路保护。三、低压熔断器主要作用：是串接在低压配电系统中用来进行短路保护，在一定条件下也可能起过负荷保护的作用。主要类型：瓷插式熔断器；螺旋式熔断器；无填料密封管式熔断器；有填料密封管式熔断器；快速熔断器；自复式熔断器。第六节低压开关电器三、低压熔断器第六节低压开关电器图2-12图低压熔断器外形(a)瓷插式熔断器；(b)螺旋式熔断器；(c)无填料密封管式熔断器；(d)有填料密封管式熔断器四、低压断路器1.低压断路器的结构和工作原理当自动开关操作手柄合闸后，主触头由跳钩和锁扣扣住，保持在闭合状态；当出现短路故障时，过流脱扣器由于线圈电流的增大，其上部的衔铁逆时针方向转动推动锁扣向上，使其跳钩脱钩，断开线路。第六节低压开关电器图2-23低压断路器的原理结构和接线1—主触头；2—跳钩；3—锁扣；4—分励脱扣器；5—欠压脱扣器；6、7—脱扣按钮；8—热元件；9—热脱扣器(双金属片)；10—过流脱扣器四、低压断路器2.万能式低压断路器具有多种脱扣器和辅助触头，操作方式多样，装设地点灵活，应用在近电源端和支路末端。3.塑料外壳式低压断路器所有零部件均装于塑料的外壳中，仅在壳盖中央露出操作手柄，容量较小。机构简单，使用安全，常用于配电支路末端。4.智能化低压断路器实现低压断路器的各种保护功能；信息显示功能；自诊断功能；监控功能；试验功能；记录存储功能。第六节低压开关电器第三章发电厂和变电站电气主接线第一节电气主接线的基本形式第二节发电厂电气主接线第三节高压电力网络接线方式第四节变电站电气主接线第五节工厂供电系统的主接线第一节电气主接线的基本形式电气主接线是由高压电气设备通过连接线，按其功能要求组成的接受和分配电能的电路。电气主接线又称电气一次接线（因为由电气一次设备组成）或电气主系统（代表了发电厂或变电站电气部分主体结构）。电气主接线图：是指用规定的设备文字和图形符号，按其作用依次连接的单线接线图。第一节电气主接线的基本形式包括可靠性、灵活性和经济性三个方面。保证必要的供电可靠性具有一定的灵活性和方便性具有发展和扩建的可能性具有经济性第一节电气主接线的基本形式一、单母线接线母线：用于汇集和分配电能。断路器：具有灭弧装置和控制电路，既可以接通或开断负荷电流，也可以接通或开断短路电流。隔离开关：没有灭弧装置，其开合电流能力极低，只能用做设备停运后退出工作时断开电路，保证与带电部分隔离，起着隔离电压的作用。紧靠母线侧的隔离开关为母线隔离开关靠近线路侧的隔离开关为线路隔离开关接地刀闸是在检修电路或设备时合上，取代安全接地线的作用。第一节电气主接线的基本形式缺点：供电可靠性差：母线（包括母线侧隔离开关）故障或检修时，变电站全停；断路器检修，所在回路停电。灵活性差。优点：接线简单清晰，操作方便，不易发生误操作有利于扩建；设备少，投资省，占地面积小。第一节电气主接线的基本形式二、单母线分段接线优点：缩小了母线故障（或检修）的停电范围；运行灵活性有所提高（可以并列运行，也可以分列运行）。在供电可靠性要求不高时，亦可用隔离开关分段：母线检修时，只需停电一半出线；故障时，短时停电，拉开分段隔离开关后，完好段即可恢复供电。第一节电气主接线的基本形式三、单母线分段带旁路接线线路以单母线分段方式运行时，分段断路器QF2及隔离开关QS1、QS2在闭合状态；旁路断路器QF3及各馈线的旁路隔离开关QS8等都是断开状态；旁路断路器两端的隔离开关QS5闭合，而QS3、QS4其中一个闭合，另一个断开。操作时首先使QS3处于合闸状态，QS4处于分闸状态，合上旁路断路器QF3，如果此时旁路母线有故障，则QF3自动跳闸，需要进一步检修旁路母线；如果QF3正常合闸，则闭合馈线L1回路的旁路隔离开关QS8，此时旁路母线和工作母线处于等电位，断开QF1，然后断开QS7、QS6，则旁路母线代替了断路器QF1运行，馈线L1回路实现了不停电检修断路器。第一节电气主接线的基本形式为节约建设投资，常采用以分段断路器兼作旁路断路器的接线首先闭合分段隔离开关QS4，然后断开QF2和QS6，再闭合隔离开关QS9，重新闭合断路器QF2，这样工作母线和旁路母线通过断路器QF2接通，如果旁路母线故障，则断路器QF2跳闸；如果正常，旁路母线和馈线回路L1同电位，可以直接闭合旁路隔离开关QS7，最后，断开QF1、QS1、QS2，断路器退出运行，完成了馈线L1回路不停电检修断路器的操作。第一节电气主接线的基本形式四、双母线接线结构：有两组母线；有一个母联（母线联络断路器）；每回进、出线通过一台断路器、两组隔离开关接到两组母线上。优点：供电可靠：调度灵活：扩建方便。缺点：使用设备多（特别是隔离开关），配电装置复杂，投资较大；隔离开关作为操作电器，容易发生误操作。第一节电气主接线的基本形式五、双母线分段接线优点：减小母线故障的停电范围；在分段处加母线电抗器，可以限制短路电流，选择轻型设备。缺点：三台分段或母联断路器，投资大。第一节电气主接线的基本形式六、双母线带旁路母线接线双母线带旁路母线接线双母线带一组旁路母线，可以用旁路断路器替代检修中的回路断路器工作，使线路即使检修时也不停电第一节电气主接线的基本形式七、桥形接线适用范围：当有两台主变，两条出线时，应首先考虑采用桥形接线。内桥：线路长，主变操作次数少，两条出线之间无穿越功率；外桥：线路较短，变压器投切次数多，或有穿越功率。第二节发电厂电气主接线一、火电厂电气主接线的基本要求(1)接入电力系统的发电厂，如机组容量相对较小，与电力系统不相配合，当技术经济合理时，可将2台发电机与1台变压器(双绕组变压器或分裂绕组变压器)作扩大单元连接，也可将2组发电机双绕组变压器组共用1台高压侧断路器作扩大单元连接。(2)发电机电压母线可采用双母线或双母线分段的接线方式。(3)容量为125MW及以下的发电机与双绕组变压器为单元连接时，在发电机与变压器之间不宜装设断路器；(4)对于35～220kV配电装置的接线方式，当其在电力系统中居重要地位、负荷大、潮流变化大且出线回路数较多时，宜采用双母线或双母线分段的接线。第二节发电厂电气主接线(5)当发电厂以220kV电压接入系统时，若采用双母线分段接线，可按以下条件设置分段断路器：1）容量为200MW及以下机组，当发电厂总装机容量在800MW及以上，且220kV配电装置进出线回路数达到10～14回时，可采用双母线单分段接线；当发电厂总装机容量在1000MW及以上，且220kV配电装置进出线回路数达到15回及以上时，可采用双母线双分段接线。2）容量为300MW机组，当发电厂总装机在3台及以上，在选用双母线分段接线时，应考虑电力系统稳定和地区供电可靠性的要求。当任一台断路器发生故障或拒动时，按系统稳定和地区供电可允许切除机组的台数和出线回路数来确定采用双母线单分段或双分段接线。对容量超过10000MW的大型电力系统，如发电厂装有3～4台机组时，可采用双母线单分段接线；机组超过4台时，可采用双母线双分段接线。对容量在5000～10000MW的中型电力系统，当发电厂装有3台机组时，可采用双母线单分段接线；当发电厂装有4台机组时，可采用双母线双分段接线。3）对于220kV配电装置，若采用双母线双分段接线在布置上有困难时，可考虑采用双母线单分段接线。第二节发电厂电气主接线(6)当配电装置选用SF6全封闭组合电器(GIS)时，不应设置旁路设施。二、发电厂电气主接线示例第三节高压电力网络接线方式一、无备用接线无备用接线的特点是：简单、经济、运行方便灵活，但供电可靠性低，而且当线路较长时，线路末端的电压往往偏低。为了提高这类电网的供电可靠性，除了加强检查与维护外，通常是在适当的地点装设继电保护装置，以便使故障线路的切断，保证有一定的选择性，从而尽可能地缩小停电范围。第三节高压电力网络接线方式二、有备用接线有备用接线有备用接线是指客户可以从两个或两个以上路径取得电源的接线方式。它包括双回路的放射式网络、干线式网络、树干式网络，还有环式网络和两端供电网络。第四节变电站电气主接线一、35～110kV变电站电气主接线当能满足运行要求时，变电站高压侧宜采用断路器较少或不用断路器的接线。线路为2回及以下时，宜采用桥形、线路变压器组或线路分支接线；超过2回时，宜采用扩大桥形、单母线或分段单母线接线。35～63kV线路为8回及以上时，也可采用双母线接线。110kV线路为6回及以上时，宜采用双母线接线。在采用单母线、分段单母线或双母线的35～110kV主接线中，当不允许停电检修断路器时，可设置旁路设施。当有旁路母线时，首先宜采用分段断路器或母联断路器兼作旁路断路器的接线。当110kV线路为6回及以上，35～63kV线路为8回及以上时，可装设专用的旁路断路器。主变压器35～110kV回路中的断路器，有条件时也可接入旁路母线。采用SF6断路器的主接线不宜设旁路设施。当变电站装有两台主变压器时，6～10kV侧宜采用分段单母线。线路为12回及以上时，也可采用双母线。当不允许停电检修断路器时，可设置旁路设施。当6～35kV配电装置采用手车式高压开关柜时，不宜设置旁路设施。第四节变电站电气主接线二、10kV及以下配电所主接线10kV及以下配电所母线绝大部分为单母线或单母线分段。一般配电所出线回路较少，母线和设备检修或清扫可趁全厂停电检修时进行。此外，由于母线较短，事故很少，因此，对一般工业企业和民用建筑的配电所，采用单母线或单线分段的接线方式已能满足供电要求。只有供电连续性要求很高，对母线和断路器难以停电检修的配电所或有特殊要求时，可采用分段单母线带旁母线或双母线的接线。配电所专用电源线的进线开关宜采用断路器或带熔断器的负荷开关。当无继电保护和自动装置要求，且出线回路少无需带负荷操作时，可采用隔离开关或隔离触头。近年来，供电局要求用电单位即使专线也要装进线断路器，目的是企业内部有故障或停电时不要动作供电局的断路器。此外，企业本身也希望装电源进线开关，这样停电、检修都比较灵活安全。配电所的10kV或6kV非专用的电源线一般为树干式供电，当发生事故时为避免扩大停电面，应在进线侧装设带保护的开关设备。第四节变电站电气主接线10kV或6kV母线的分段处宜装设断路器，这样可以方便地带负荷进行转换操作，当不需带负荷操作且无继电保护和自动装置要求时，可装设隔离开关或隔离触头。两配电所之间的联络线，应在供电侧的配电所装设断路器，另侧装设隔离开关或负荷开关；当两侧的供电可能性相同时，应在两侧均装设断路器。配电所的引出线宜装设断路器。采用带熔断器的负荷开关代替断路器可降低造价。因此，对不太重要负荷供电的引出线，在满足断流容量和保护选择性能配合的情况下，可以采用熔断器负荷开关。操作频繁的高压用电设备供电的出线开关兼作操作开关时，应采用具有频繁操作性能的断路器。10kV或6kV固定式配电装置的出线侧，在架空出线回路或有反馈可能的电缆出线回路中，应装设线路隔离开关。采用10kV或6kV熔断器负荷开关固定式配电装置时，应在电源侧装设隔离开关。这样在检修出线回路上的断路器或负荷开关时，能有明显的断开点，以确保维修人员的安全。由地区电网供电的配电所电源进线处，宜装设供计费用的专用电压、电流互感器。第五节工厂供电系统的主接线一、工厂总降变电站的主接线（一）一台变压器的总降变电站主接线主接线主接线一次侧无母线，二次侧为单母线。这种接线方式如果进线检修(故障)或是变压器检修(故障)均会导致整个厂区停电，因此只适用于对供电可靠性要求不高的三级负荷的工厂。第五节工厂供电系统的主接线（二）两台主变压器的总降变电站主接线1一次侧采用内桥接线，二次侧采用单母线分段2一次侧采用外桥式接线，二次侧采用单母线分段3一、二次侧均采用单母线分段接线第五节工厂供电系统的主接线二、车间变电站电气主接线车间变电站的功能是将电源电压降为低压设备的工作电压。要根据负荷情况确定变压器的数量和容量。一般有一、二级负荷时要采用两台变压器互为备用，可以接成桥形接线。如果只有三级负荷，可只设置一台变压器，但也要根据实际情况选定。三、小型工厂变电站的电气主接线小型工厂负荷一般较小，所以通常只设一个降压变电站，将10kV进线电压降为低压设备工作电压。如果负荷中有一、二级负荷，则必须两路电源进线，变压器也应该设置两台。条件不允许时，也可以在低压侧采用联络线与其他电源相连，来满足可靠性的要求。小型工厂如果负荷不大于160kVA，一般采用低压电源进线，直接从低压电网取电，工厂只需设置一个配电所即可。小型工厂的主接线也要根据安全、可靠、优质、经济的原则来确定，并不是功能越全、可靠性越高越好，而是要根据实际情况来确定合适的主接线方案。第四章电力系统等值电路和潮流计算第一节电力线路的参数及等值电路第二节变压器及电抗器的等值电路及参数第三节发电机和负荷的参数及等值电路第四节电力网络的等值电路第五节电力系统潮流分布与计算第一节电力线路的参数及等值电路一、电力线路结构概述电力网的参数一般分为两类：由元件结构和特性所决定的参数,称为网络参数,如电阻、电抗、电导、电纳等;外加电压、通过元件的电流、功率等,称为运行参数。本章讨论网络参数.二、电力线路单位长度电气参数（一）电阻

式中，

——为导线的电阻率（Ω

·mm2/km）；铜材料导线取18.8Ω

·mm2/km，铝材料导线取31.5Ω

·mm2/km，S——为导线载流部分的标称截面积（mm2）。第一节电力线路的参数及等值电路在实际应用中，也可以直接从产品目录或手册中查得r1的值。一般从手册中所查得的r1值，均为20℃环境温度下的值，计算精度要求较高时，要求对实际电阻值做温度的修正：分别为t℃，20℃时的电阻，Ω/km；——电阻温度系数，对于铜=0.00382

，对于铝=0.0036（二）电抗（1）单导线线路每相单位长度的电抗为第一节电力线路的参数及等值电路水平排列三角形排列Deq=1.26D、、分别为输电线路三相相间距离（2）分裂导线线路每相单位长度的电抗（3）同杆线路的电抗同杆线路指的是在同一杆塔上布置两回输电线。每一回输电线的电抗仍按前述各式计算。因为两回线间的互感并不大，可略去。第一节电力线路的参数及等值电路式中——导线单位长度的电导，S／km；

——实测三相电晕损耗的总功率，kW／km；（三）电抗（四）电纳（S/km）

（F/km）第一节电力线路的参数及等值电路三、电力线路的等值电路（一）短电力线路的等值电路（二）中等长度电力线路的等值电路所谓中等长度线路，是指长度在100~300km之间的架空线路和不超过100km的电缆线路。这种线路的电纳B一般不能略去。这种线路的等值电路有型等值电路和T型等值电路，如图所示第一节电力线路的参数及等值电路（三）长电力线路的等值电路一般将300km及以上的架空线和超过100km的电缆线路称为长电力线路。它的等值电路不能用集中参数表示，必须考虑其分布特性。Π形等值电路和T形等值电路的参数为第二节变压器及电抗器的等值电路及参数一、双绕组变压器1.等值电路2.阻抗参数电阻RT：变压器的短路损耗Pk近似等于额定电流流过时，高低压绕组总电阻的三相有功损耗Pr。第二节变压器及电抗器的等值电路及参数所以电抗XT：

短路实验时，变压器上通过额定电流，其阻抗上电压降的百分比所以

（Ω）

3.电导和电纳第二节变压器及电抗器的等值电路及参数所以（S）

电导GT：变压器的电导是用来表示铁心损耗的（空载实验）电纳BT：变压器的电纳是用来表征变压器的励磁特性的。所以(S)由得：因此(S)第二节变压器及电抗器的等值电路及参数二、三绕组变压器1.电导和电纳空载试验同双绕组变压器，只是在一侧加额定电压，另两侧开路，测得空载损耗P0及空载电流百分比I0%。同样P0、I0%为三绕组变压器铭牌参数。由式(4-16)和式(4-17)即可求得励磁支路电导和电纳。将该两式中的UN用U1N、U2N、U3N代换，即得分别归算至一、二、三次侧的等效导纳参数。第二节变压器及电抗器的等值电路及参数2.阻抗三绕组变压器容量比有三种不同类型：100/100/100：三个绕组的容量均等于变压器的额定容量；100/100/50：第三个绕组的容量为变压器额定容量的50%；100/50/100：第二个绕组的容量为变压器额定容量的50%。通过短路试验可得到任两个绕组的短路损耗、、，则每一个绕组的短路损耗为对100/100/100的变压器：第二节变压器及电抗器的等值电路及参数由得：

所以

第二节变压器及电抗器的等值电路及参数短路试验时只能使容量小的绕组达到它的额定电流（有两组数据是按50%容量的绕组达到额定容量时测量的值）。而式中的SN指的是100%绕组的额定容量。因此，应先将各绕组的短路损耗按变压器的额定容量进行折算，然后再计算电阻。如对容量比为100/100/50的变压器，其折算公式为式中，、为未折算的绕组间短路损耗（铭牌数据）；、为折算到变压器额定容量下的绕组间短路损耗。对100/100/50和100/50/100的变压器：第二节变压器及电抗器的等值电路及参数三、自耦变压器

自耦变压器和普通变压器的短路试验、参数的求法和等值电路的确定完

全相同。三绕组自耦变压器的短路试验中，短路损耗Pk未归算，甚至短路电压百分

比Uk(%)也未归算。因此其归算式为第二节变压器及电抗器的等值电路及参数、表示未归算值，即出厂时的原始数据SN3：第三绕组的额定容量。

四、利用变压器最大损耗求变压器参数最大短路损耗是指两个100%额定容量的绕组通过额定电流IN(额定功率SN)，而另一个100%或50%额定容量的绕组空载时的有功损耗。第二节变压器及电抗器的等值电路及参数式中容量为100%绕组的电阻容量为50%绕组的电阻

归算至基准侧的额定电压

第三节发电机和负荷的参数及等值电路一、发电机的电抗和电动势1.发电机的电抗制造厂一般给出以发电机额定容量为基准的电抗百分值式中，UN为发电机的额定电压（kV）；SN为发电机的额定视在功率

（MVA）；PN为发电机的额定有功功率（MW）；为发电机的额定功率因数。第三节发电机和负荷的参数及等值电路2.发电机的电动势和等值电路发电机的等值电路（a）以电压源表示；（b）以电流源表示第三节发电机和负荷的参数及等值电路二、负荷的功率、阻抗和导纳1.负荷的功率

感性负荷的单相复数功率为2.负荷的阻抗和导纳对单相负荷欧姆定律得第三节发电机和负荷的参数及等值电路作出以阻抗表示的感性负荷的等值电路又由于，于是可得感性负荷的导纳表示式为感性负荷的等值电路（a）以阻抗表示；（b）以导纳表示第三节发电机和负荷的参数及等值电路对于容性负荷，相电压滞后相电流，按照类似的推导，得容性负荷的等值电路（a）以阻抗表示；（b）以导纳表示第四节电力网络的等值电路进行电力系统计算时，采用有单位的阻抗、导纳、电压、电流、功率等进行运算的，称为有名制。一、以有名制表示的等值网络在变压器联系的多级电压网络的计算中，必须将不同电压级的各元件参数归算到同一电压等级—基本级。有名值归算时按下式计算第四节电力网络的等值电路相应地K1、K2、…Kn为变压器的变比；R、X、G、B、U、I为归算后的有名值。变压器的变比取值为基本级电压和待归算级电压之比，即变比K的分子为基本级一侧的电压，分母为待归级一侧的电压。例如图中，若需将10kV的L3的参数和变量归算至220kV侧，则变压器T2，TA1-2的变比K2、K1-2应分别取110/11、220/121。第四节电力网络的等值电路二、以标幺值表示的等值网络进行电力系统计算时，采用没有单位的阻抗、电压、电流、功率等的相对值进行运算，称为标幺制。标幺值的定义为1.标幺值的定义2.基准值的选取（1）基准值选取的原则1）基准值的单位应与有名值的单位相同。2）阻抗、导纳、电压、电流、功率的基准值之间应符合电路的基本关系第四节电力网络的等值电路（2）选取基准值的具体方法5个基准值，其中两个可任意选定，并由此可以确定其余三个基准值。通常是选定三相功率和线电压的基准值SB、UB后，再依求出线电流、相阻抗和相导纳的基准值。3.标幺值等值电路的制定（1）途径1：将电力系统元件的阻抗、导纳及系统中各点电压、电流的有名值都归算至同一电压等级——基本级，然后除以与基本级相对应的基准值（2）途径2：将参数的基准值由基本级归算至各元件所在电压级，然后将未归算的各元件的阻抗、导纳、电压、电流的有名值除以由基本级归算到这些量所在电压级的相应基准值第四节电力网络的等值电路三、等值网络的使用和简化对于电力系统稳态运行的分析和计算，一般可用精确的以有名值表示的等值网络。网络较大时，较多采用精确的以标幺值表示的等值网络。电力系统故障的分析和计算，一般多用近似的以标幺值表示的等值网络。在电力系统计算中，由于计算内容和要求不同，有时可将某些元件的参数略去而简化等值网络。一般可略去发电机定子绕组的电阻；变压器的电阻和导纳有时也可以略去；电力线路的电导通常可以略去，当其电阻小于电抗的1/3时，一般可以略去其电阻，100km以下架空电力线路的电纳也可略去；电抗器的电阻通常都略去；有时整个元件，甚至部分系统都可能不包括在等值电路中。第五节电力系统潮流分布与计算一、电力线路和变压器的功率损耗和电压降（1）电力线路阻抗中的功率损耗当电力线路阻抗支路末端流出的单相功率为

，末端电压为时，线路阻抗中的一相功率损耗为（一）电力线路的功率损耗第五节电力系统潮流分布与计算同理，电力线路阻抗中的功率损耗也可以用流入电力线路阻抗支路始端的单相功率

及始端的相电压，求出电力线路阻抗中一相功率损耗的有功功率和无功功率分量为（2）电力线路导纳支路中的功率损耗由图所示电路可以导出电力线路末端导纳支路中的单相功率损耗为于是有第五节电力系统潮流分布与计算而电力线路始端导纳支路中的单相功率损耗为于是有一般电力线路的电导G=0则有第五节电力系统潮流分布与计算（3）电力线路中的功率计算电力线路阻抗支路末端流出的功率为而流入电力线路阻抗始端的功率为则电力线路始端的功率为第五节电力系统潮流分布与计算（二）电力线路的电压降落设末端相电压为则线路首端相电压为式中——电压降落；第五节电力系统潮流分布与计算（三）变压器的功率损耗和电压降变压器的功率损耗和电压降的计算与电力线路的不同之处在于：(1)变压器以Г形等值电路表示，电力线路以Π形等值电路表示。(2)变压器的导纳支路为电感性，电力线路的导纳支路为电容性。(3)近似计算中，取U1≈U2≈UN，可将变压器的导纳用不变的负荷代替。因此，变压器的功率损耗计算时，阻抗支路的损耗可以按式(4-46)、式(4-47)计算，导纳支路在首端按式(4-49)计算，变压器的电压降则可以按式(4-52)、式(4-54)计算。（四）运算负荷和运算功率在电力系统潮流计算中，为简化计算，往往会用到运算负荷和运算功率的概念，结合图4-16所示的电力系统接线图与等值网络，根据图中所标功率及负荷情况说明以下概念：第五节电力系统潮流分布与计算图4-16电力系统接线图与等值网络(a)接线图；(b)等值网络第五节电力系统潮流分布与计算(1)负荷功率。是指降压变压器低压侧末端负荷的功率。(2)等值负荷功率。是在变电站高压母线上负荷从网络中吸取的功率。(3)运算负荷。是从电力线路阻抗中流出的功率。(4)电源功率。是发电机电压母线送至系统的功率。(5)等值电源功率。是发电机高压母线向系统送出的功率，也是节点2向系统里注入的功率。(6)运算功率。是流入电力线路阻抗中的功率。第五节电力系统潮流分布与计算二、开式网络的潮流计算（一）简单开式网络的潮流计算1、计算网络元件参数按精确计算方法用变压器实际变比，用有名值时，算出网络元件参数，归算到基本级的有名值；用标幺值时，将网络元件参数化为标幺值。作出等值网络图，并进行简化，将计算出的元件参数标于图中。2、计算网络潮流分布（1）已知末端负荷及末端电压。（2）已知末端负荷及始端电压。第五节电力系统潮流分布与计算（二）变电站较多的开式网络的潮流分布变电站较多的开式网络的潮流计算的步骤和内容如下：(1)按精确计算方法计算网络元件参数。(2)用电力线路额定电压求变电站的运算负荷和发电厂的运算功率(对固定出力的发电厂)。(3)作出具有运算负荷或运算功率的等值网络。(4)潮流计算。当已知末端电压时，可以用已知末端电压及末端功率的方法逐段推算至始端，从而算出各支中功率及各点电压。当已知始端电压时，就相当于已知始端电压和末端负荷的情况，通常还进一步采取如下简化计算步骤：开始由末端向始端推算时，设全网电压都为网络的额定电压，仅计算各元件中的功率损耗而不用计算电压，从而求出全网的功率分布；然后由始端电压及计算所得的始端功率向末端逐段推算出电压降落，从而求出各点电压。此时不必重新计算功率损耗与功率分布。第五节电力系统潮流分布与计算三、环式网络的潮流计算1、力矩法求环式网络的功率分布应用回路电流法列回路方程式，由图4-17(b)可有设全网电压为网络额定电压UN，并将

代入式(4-57)中第五节电力系统潮流分布与计算则得解得相似地，流经阻抗Z13的功率为图4-18等值两端供电网络对于具有n个节点的环式网络，式（4-58）、式（4-59）可进一步推广为第五节电力系统潮流分布与计算上式与力学中梁的反作用力计算公式相似，故称为力矩法公式。2、两端供电网中的潮流分布第五节电力系统潮流分布与计算由电压方程可解得流经阻抗Z12的三相功率为由电压方程可解得流经阻抗Z34的三相功率为如图4-20所示的环形网络中，当网络为空载时，断开QF1，断口外AB为外电路，BCA为内电路，由上述方法可判断

的正方向。第五节电力系统潮流分布与计算3、循环网络的潮流分布环形网络的潮流计算包括以下两个内容：(1)已知功率分点电压。由功率分点将环形网络解开为两个开式网络。由于功率分点一般为网络电压最低点，可从该点分别由两侧逐段向电源端推算电压降落和功率损耗，因此所进行的潮流计算，完全与已知开式网络的末端电压和负荷时的潮流计算相同。(2)已知电源端电压。这种情况一般较多。此时仍由功率分点将环形网络解开为两个开式网络，且假设全网电压均为网络的额定电压，求取各段的功率损耗，并由功率分点往电源端逐段推算。求得电源端功率后，再运用已知电源电压和求得的首端功率向功率分点逐段求电压降，并计算出各点电压。这与已知末端负荷和始端电压的开式网络的潮流计算完全相同。第五节电力系统潮流分布与计算图4-20第五节电力系统潮流分布与计算4、环形网络中的经济功率分布在上述的分析计算中，环形网络中潮流为功率的自然分布，是不加任何控制的。功率自然分布时，有可能不能满足安全、优质、经济供电的要求。通过对自然功率分布情况下系统损耗的计算，为了满足经济性，要求系统的有功损耗最小，进而利用数学极值的概念分析，容易求出，有功功率损耗最小时的功率分布应按线段的电阻分布而不是按阻抗分布。我们称这种功率分布为经济功率分布。为了降低网络的功率损耗，可采用的调整控制潮流的手段主要有以下三种：(1)串联电阻。其作用是以其容抗抵偿线路的感抗。将其串联在环式网络中阻抗相对过大的线段上，可起转移其他重载线段上流通功率的作用。(2)串联电抗。其作用与串联电容相反，主要是限流。将其串联在重载线段上可避免该线段过载。但由于其对电压质量和系统运行的稳定性有不良影响，这一手段未曾推广。(3)附加串联加压器。其作用在于不但可以调节电压大小，还可调节电压的相位角，使环网产生一环流或强制循环功率，从而使强制循环功率与自然分布功率的叠加达到理想值。第五章电力系统短路故障及分析

本章主要介绍了短路的基本概念，并介绍了三相短路及不对称短路的计算方法，同时还分析了感应电机对电路的影响。第一节：短路的基本概念第二节：电力系统三相短路电流计算第三节：感应电机对短路电流的影响第四节：对称分量法及序阻抗的参数计算第五节：电力系统简单不对称短路计算第一节短路的基本概念一、短路的原因、类型及后果产生短路的原因很多，主要有以下几个方面：（1）电力系统设备的损坏、和老化（2）恶劣的自然条件（3）操作人员的违规操作（4）其他原因短路的故障分为三相短路、两相接地短路、两相短路及单相接地短路。其中三相短路为对称短路，其余三类统称为不对称短路，见表5-1。第一节短路的基本概念短路类型示意图短路代表符号短路类型示意图短路代表符号三相短路k(3)两相短路k(2)两相接地短路k(1,1)单相接地短路k(1)表5-1各种短路示意图和代表符号

短路对电力系统的正常运行和电气设备有很大的危害，主要表现在以下几个方面：第一节短路的基本概念（1）发生短路后，回路中的电流大大的增加，导体间将产生很大的机械应力，可能使导体和他们的支架遭到破坏，另外，短路电流使设备发热，设备可能由于过热引起导体和绝缘的破坏。（2）短路引起电网电压大幅度下降，使客户供电受到影响，用电设备不能正常工作。（3）短路可能造成系统不稳定。（4）不对称短路引起的不平衡电流，将产生不平衡磁通，会在邻近的电路中感应电动势，造成通信系统的干扰。二、短路计算的目的计算短路电流主要目的如下：（1）为选择有足够动稳定性和热稳定性的电气设备提供依据。（2）合理配置各种继电保护和自动装置并正确整定参数的需要。（3）为设计和选择发电厂和变电站的主接线提供必要的依据。第二节电力系统三相短路电流计算一、短路的暂态过程如图5-1所示为一简单的三相RL电路，电路由恒定幅值和恒定的频率的三相对称电势源供电，由于短路前三相对称，则其中一相（a相）电动势、电流为：

其中图5-1恒定电动势源供电系统三相对称短路

第二节电力系统三相短路电流计算当f