电力系统经典培训教材

珠海拓普智能电气股份电力系统根底知识引见―让工业消费更平安―1、电力根本概念2、常见一次设备3、常接线图4、变电站统引见5、厂用电介绍主要引见内容1、电力系统根底知识-根本概念电力系根底知识-根本概念电荷：是构成物质的根本离子。如金属中的电子。电场：对电荷产生作用力的空间称为电场V=µE[m/s]电压：物体中流过的电流电压力。导体两端加上电压就会产生电场。电流：电荷的定向挪动构成电流焦耳热：电流流过电阻，电子将与电阻中的原子发生碰撞，电子的动能大部分由于碰撞而变成热。电能以热能方式耗费电能。电磁力：磁极磁场与电流构成的磁场间相互作用负极正极1.1根本概念1.2法拉第电磁感应定律：电力系根底知识-根本概念---磁链----由于磁通随时间变化感应的电势----由于运动切割磁场而感应的电势磁景象电景象电磁感应电动势的大小，与交链的磁通变换率成正比。原理分析：当线圈中通入电流Ij时，产生磁通Φj〔Fdc〕→Mdz使衔铁有转动的趋势。是一种电控制器件，是当输入量的变化到达规定要求时，输出电路中使被控量发生预定的阶跃变化的一种电器制造的控制开光吸引衔铁式—制动力矩：MzMthMδWjMdzIjIj电力系根底知识-根本概念1.3电磁式继电器：将机械能转变成电能的电机。通常由汽轮机、水轮机或内燃机驱动。直流发电机，交流发电机，转换电能的机械t电力系根底知识-根本概念1.4电能发动机：1>交流发电机定子中三相对称绕组〔空间上互差120度〕三相交流电可以在定子中产生旋转磁场，具有固定的旋转方向2>一样尺寸的三相发电机比单向发电机发出的功率更大，三相负载发电机的转矩恒定，有利于发电3>三相电传输比单向系统更节省传输线〔传输一路功率需求两条线路〕三相变压器比单向更经济4>用电方面：三相电容易产生旋转磁场使三相电动机平稳转动，电磁转矩稳定。电力系根底知识-根本概念1.5三相制电力系统的诞生电力网：电力系统中各种电压的变电所及输配电线路组成的一致体。电力系统：由发电厂中的电气部分、各类变电所及输电、配电线路及各种类型的用电设备组成的一致体，称为电力系统。详细组成如下：发电厂：消费电能。电力网：变换电压、传送电能。由变电所和电力线路组成。配电系统：将系统的电能传输给电力用户。电力用户：高压用户额定电压在1kV以上，低压用户额定电压在1kV以下。用电设备：耗费电能。动力系统：在电力系统的根底上，把发电厂的动力部分〔例如火力发电厂的锅炉、汽轮机和水力发电厂的水库、水轮机以及核动力发电厂的反响堆等〕包含在内的系统。通常，将发电厂电能送到负荷中心的线路叫输电线路。负荷中心至各用户的线路叫配电线路。负荷中心普通设变电站。电力系根底知识-根本概念1.6电力系统的系统概念输电网：普通是电力系统中最高电压等级的电网，是电力系统的主要网络。同时，输电线路还有联络相邻电力系统和联络相邻枢纽变电所的作用。配电网：是将电能从枢纽变电所分配到配电变电所后，再向用户供电的电力网络。1.6电力网：输电网和配电网按电压等级分：低压网：电压等级在1kV以下；中压网：1～10kV；高压网：高于10kV、低于330kV；超高压网：低于750kV；特高压网：交流1000kV及直流±800kv供电范围的大小的分类地方电力网：电压等级在35kV及以下，供电半径在20~50km以内区域电力网：等级在35kV以上，供电半径超越50km，联络较多发电厂的网络超高压远间隔输电网：电压等级为330kV~750kV的网络，其主要义务是把远处发电厂消费的电能保送到负荷中心，同时还联络假设干区域电力网构成跨省、跨地域的大型电力系统特高压输电：骨干网络，用于骨干网〔三纵三横〕电网传输功率P=U*I,电压等级越高,高压传输线中的电流越小;传输线耗费功率P=I*I*R,传输线中的电流越小,线损越低;P=U1U2/XsinδQ=(U1-U2)U2/X高压输电中有功功率的流向主要有两端电压的相位决议，有超前端流向滞后端。无功功率的流向有两端电压的幅值决议。1.7电力网分类：1.8额定电压:由国家规定的一种规范电压，是电气设备设计时所根据的电压值。电力系根底知识-根本概念有功功率：一个周期内电路耗费电能的平均速度，又叫平均功率P无功功率：不耗费电能，只和电源进展能量交换。主要用于建立交变磁场。用无功功率Q.与电源进展能量交换是任务所需。感性无功：电感元件能量交换，表示能量交换的规模Q=UI=XLI2容性无功：电容元件能量交换，表示Q=-UI=-XCI2视在功率：电路中所占用电源的容量。电压有效值和电流有效值的乘积VA功率因数：交流电路中有功功率与视在功率的比值：工频：电网的规范频率50HZ有效值：从从电流的热效应来规定监测丈量：任务在电路正常形状，经过丈量电气量来监视电路的运转情况。通常允许过载1.2倍。我公司产品：电压电流为0.2级，功率为0.5级，电能为1.0级计量等级：丈量等级较高，用于计费运用，常有0.2级，0.2S级维护等级：任务在电路异常形状，有较较宽的输入范围：20倍范围内5%误差〔5P20〕电力系根底知识-根本概念1.9电气量概念发电用电输电变电配电RTURTURTU数据采集和传输运用效力器电网调度1.10电力系统任务分工电力系根底知识-根本概念1.11电网电力系根底知识-根本概念1.13对电力系统运转的根本要求〔1〕保证供电可靠性〔2〕保证电能质量〔3〕提高电力系统运转的经济性〔4〕环境维护问题电力系根底知识-根本概念1、过渡过程非常短暂：控制操作自动化程度高。必需借助自动安装对电力系统进展控制：继电维护安装、远动安装、减载安装、同期安装、励磁安装、2、不能大量存储：电能的消费、变换、保送、分配和运用是同时进展的。P发>P用＋P频率f频率表征电力系统有功功率的平衡Q发>Q用＋Q电压V电压那么表征该处无功功率的平衡1.12电力系统运转1.14衡量电能质量的目的：电力系根底知识-根本概念根据电力系统在不同运转条件下的系统与设备的任务情况，分为三种1>正常任务形状2>不正常任务形状3>缺点形状ΣPGI−ΣPLj−ΣΔPS=0ΣQGI−ΣQLj−ΣΔQS=0PGI，QGI发电机发出的或其他电源发出的有功功率和无功功率PLJ，QLJ负荷运用的有功功率和无功功率ΔPSΔQS电力系统中有功功率和无功功率的损耗1.15电力系统运转形状：1>不等式成立2>满足额定参数

1.15.1正常任务形状电力系根底知识-根本概念一切的等式约束条件均满足，部分的不等式约束条件不满足但又不是缺点的任务形状称为不正常运转形状。常见的不正常形状及其危害：过负荷：因负荷超越电气设备的额定值呵斥的电流增大；危害：呵斥载流导体的熔断或加速绝缘资料的老化和损坏从而导致缺点；频率降低：系统中出现有功功率缺额而引起；危害：1〕影响产质量量；2〕降到47～48HZ以下会引起频率解体；3〕使电压下降能够引发电压解体。过电压：发电机忽然甩负荷而产生；危害：呵斥绝缘击穿导致短路。系统振荡：因系统遭到扰动而失去功率平衡。危害：系统振荡时，电流和电压周期性摆动，严重影响系统的正常运转1.15.2不正常任务形状电力系根底知识-根本概念1.15.2.1常见的不正常任务景象电力系根底知识-根本概念1、过载2、堵转维护3、过压维护4、绕组接地abc三相短路两相短路单相接地短路一相断开二相断开abcabcabcabc短路的危害1>数值很大的短路电流经过短路点将燃起电弧，使缺点设备损坏；2>短路电流经过缺点设备和非缺点设备时，致使其绝缘遭到损坏或缩短使寿命；3>电力系统中大部分地域的电压下降，电能用户的正常任务遭到破坏或产生废品；4>破坏电力系统并列运转的稳定性，引起系统振荡，甚至呵斥整个电力系统瓦解。1.15.3缺点形状电力系根底知识-根本概念短路-是指一切不正常的相与相之间或相与地发生通路的情况。1.15.3.1电力系统中的短路〔线路〕电力系根底知识-根本概念1.15.3.2变压器短路事故电力系根底知识-根本概念1.15.3.3负荷开关电弧电力系根底知识-根本概念〔1〕元件损坏，例如绝缘资料的自然老化，设计、安装及维护不良所带来的设备缺陷开展成短路等；〔2〕气候条件恶化，例如雷击呵斥的闪络放电或避雷器动作，山火引起线路对地短路缺点，架空线路由于大风或导线覆冰引起电杆倒塌等；〔3〕违规操作，例如运转人员带负荷拉刀闸，线路或设备检修后未撤除接地线就加上电压等；〔4〕其它，例如挖沟损伤电缆，鸟兽跨接在裸露的载流部分等。电力系根底知识-根本概念1.16.缺点形状发生的缘由：2电力系统根底知识-一次设备2.1一次设备及二次概念一次设备：直接与消费电能和输配电有关的设备称为一次设备。包括各种高压断路器、隔分开关、母线、电力电缆、电压互感器、电流互感器、电抗器、避雷器、消弧线圈、并联电容器及高压熔断器等电力系根底知识-一次设备2.2发电机：电力系根底知识-一次设备将机械能经过电磁感应转变成电能。通常由汽轮机、水轮机。2.3变压器任务原理:干式变压器1>向电力系统或用户保送功率;2>两种电压等级之间交换功率;3>降压和升压电力系根底知识-一次设备E1=4.44fN1BmS利用电磁感应原理改动电压2.4电动机任务原理:利用电磁感应原理，产生电磁力进展能量转换：1>定子上加交变电压，差生旋转磁场2>经过转子旋转将电能转换为机械能。如水泵,磨煤机,引风机,输煤机等电力系根底知识-一次设备对系统的无功功率的补偿,用以提高功率因数和进展电压调理,为减少谐波的影响,通常在电容器组的一次回路中串入串联电抗器电力系根底知识-一次设备2.5电容器：2.6电缆和母排电缆：传输电能的载体母排：配电供电安装主供电线路〔铜排、铝排叫母排〕,各分支线〔支排〕由母排上引下。普通用在开关柜中总制开关与各分路电路中的开关的衔接铜排或铝排主要作用是做导线用.电力系根底知识-一次设备2.7断路器：1>完成电路的接通或切断．到达电路的转换、控制和维护的目的.2>既能在正常情况下,也能在事故情况下任务.电力系根底知识-一次设备用变压器原理〔即电磁感应原理〕来变换电压和电流，丈量电流和电压的大小和变化,从而及时报告电力系统的运转情况.电力系根底知识-一次设备2.8互感器：1>电力系统中的一次信号很大，如10KV的电压，5KA的电流等等，这种大信号是无法输入维护安装及丈量回路的，需求把这些大信号按比例变换到小信号，用以分别是向丈量仪表,自动安装等供应信号。流规定普通为5A或1A。

2>一次系统和二次系统是经过互感器联络的，这样它就起到了隔离作用。二次设备的绝缘程度按低电压一致的规范进展设计，以降低本钱和价钱，而且运用方便。电力系根底知识-一次设备2.8.1电流互感器：1>一次绕组串接在高压回路2>二次侧的额定电压为100V3>二次回路不允许开路。4>CT二次回路必需有一点直接接地，防止一、二次绕组绝缘击穿后产生对地高电压，但仅一点接地。二次端子贯穿孔实验用端子TALMZJ1-0.51250/5-I2=I1.W1/W图形及文字符号图形及文字符号TVJDZJ-66000/100U1+-AVI2U2=U1.W2/W1+-2.8.2电压互感器：电压互感器的特点和要求：1〕

一次绕组与高压电路并联。2〕二次绕组不允许短路〔短路电流烧毁PT〕，装有熔断器。3〕二次绕组有一点直接接地。2.9开关柜根据电气主接线的要求，将一次设备和二次设备按照一定的顺序安装在开启式或封锁式的金属壳体内，作接受和分配电能之用的安装。电力系根底知识-一次设备常用低压开关柜GGD、GCK、GCS、MNS开关柜GGD是固定柜，GCK、GCS、MNS是抽屉柜。GCK柜和GCS、MNS柜抽屉推进机构不同；2.10低压柜电力系根底知识-一次设备电力系根底知识3.电力系统根底知识-一次接线图3.1电气主接线图：电力系根底知识-一次接线发电厂和变电所中的一次设备，按照一定规律衔接而成的电路，也称电气一次接线或一次系统。3.2电气主接线种类：1、单母线接线2、单母分段。3、单母线分段加装旁路母线接线4双母线接线QFQSQSWL4QFQSQSWL3QFQSQSWL2QFQS～GQF1QS1～GQF2QS3QS2WL1QS4W3.2.1单母线接线特点简单、明晰、设备少。当母线缺点或检修或母线隔分开关检修时，整个系数全部停电。断路器检修期间也必需停顿该回路的供电。适用范围单电源的发电厂和变电所，且出线回路数少，用户对供电可靠性要求不高的场所。电力系根底知识-一次接线3.2.2单母线分段接线QF1分段断路器～GWL1WL2WL3WL4～G特点减少母线缺点或检修时的停电范围。断路器检修期间必需停顿该回路的供电。母线分段的数目，通常以2～3分段为宜，分段太多添加了分段断路器。适用范围6~10kV配电安装出线6回及以上；35kV出线数为4~8回；110~220kV出线数为3~4回。电力系根底知识-一次接线44旁路母线的作用不停电检修进出线断路器。操作方式〔检修QF4，且WL4不停电〕如A、B段经QF1和QS1、QS2并列运转，那么闭合QS5断开QF1断开QS1闭合QS3闭合QF1使W3带电〔不要首先闭合QS8〕。此时假设W3隐含缺点，那么由继电维护安装动作断开QF1。假设W3充电正常，操作可以继续进展：合上QS8断开QF4。这时WL4由母线BQS2QF1QS3W3QS8WL4供电。并由QF1替代断路器QF4。QF4检修前，应把QS6、QS7断开。适用范围中小型发电厂和35~110kV的变电所。～G～GWL1WL4WL3WL2QS7QS6QF4WABQS8W3QS5QF1QS1QS3QS2QS4 〔分段断路器QF1兼旁母断路器〕3.2.3单母线分段加装旁路母线接线电力系根底知识-一次接线453.2.4双母线接线接线图 具有两组母线W1，W2。每一回路经一台断路器和两组隔分开关分别与两组母线衔接，母线之间经过母线联络断路器QF〔简称母联〕衔接。运转方式母联QF断开，一组母线任务，另一组母线备用，全部进出线接于运转母线上。母联QF断开，进出线分别接于两组母线，两组母线分裂运转。母联QF闭合，电源和馈线平均分配在两组母线上。优点检修一组母线，可使回路供电不中断；一组母线缺点，部分进出线会暂时停电。供电可靠，调度灵敏，又便于扩建。QFQS2QS1W1W2电源1电源2电力系根底知识-一次接线二次设备及二次系统二次设备包括监察丈量仪表、控制及信号器具、继电维护安装、自动安装、远动安装等。这些设备通常是由电流互感器、电压互感器、蓄电池组或厂〔所〕用低压电源供电。阐明二次设备相互衔接关系的电路称为二次接线或二次系统。二次接线图：原理接线图、展开接线图和安装接线图。3.3二次系统接线图47原理接线图：是用来表示继电维护、丈量仪表和自动安装等任务原理的一种二次接线图。特点：二次回路中的元件及设备以整体方式表示，同时将相互联络的电气部件和连线画在同一张图上，给人以明确的整体概念。阐明：QS-隔分开关、QF-断路器、KA-电流继电器、KT-时间继电器、KS-信号继电器。