电力系统的基本知识（电气设备运行维护课件）

中性点的运行方式01中性点不接地系统01中性点不接地系统12什么是电力系统的中性点？泛指运行中星形连接的发电机和变压器的中性点。电力系统的中性点方式？中性点不接地运行方式。中性点经消弧线圈接地方式中性点直接接地运行方式01中性点不接地系统中性点不接地系统正常运行情况分析：IC0IA0IB0a)电路图

b)相量图a)电路图

b)相量图01中性点不接地系统正常运行结论：电源中性与地同电位，各相的相电压等于各相的对地电压各相对地电容电流的大小相等ＩC0＝Ｕx／Ｘc，它们的相量和为零，地中没有电容电流。单相接地故障：假定C相发生单相金属性接地。01中性点不接地系统发生单相接地时的电压电流变化情况：a)电路图

b)相量图01中性点不接地系统发生单相接地结论：接地点流过的电容电流是正常每相对地电容电流的３倍，即Ｉc＝３Ｉco

架空线路──Ｉc＝ＵＬ／350

＝(2.7～3.3)ＵＬ×10-3(A)电缆线路──Ｉc＝0.1ＵＬ(A)总接地电容电流：

01中性点不接地系统发生单相接地危害：⑴接地电流产生的弧光接地： ①Ｉc＜５A：瞬时性→自然熄灭； ②Ｉc＞30A：稳定性→烧毁设备→多相短路； ③Ｉc＞５～10A：间歇性→串联谐振过电压,高达2.5～３～3.5Ｕx。

01中性点不接地系统发生单相接地处理要求：一般要求：发电机内部小于Ｉc＜５A，10kV网络Ｉc＜30A，35kV网络Ｉc＜10A。运行要求：可以继续工作不超过二小时，但应采取必要措施。用户承受的线电压正常；系统按线电压绝缘；一次绕组为额定相电压的电压互感器饱和，超过二小时易烧毁。

02中性点直接接地系统02中性点直接接地系统发生单相接地时的电压电流变化情况：中性点直接接地系统

中性点始终为地的零电位不位移，形成接地短路，巨大的短路电流使保护动作断路器迅速切除接地故障部分，避免接地点的电弧持续。

02中性点直接接地系统特点：中性点直接接地系统供电可靠性差，通过ＺＣＨ来纠正Ｉd(1)可能大于Ｉd(3)且单相磁场对弱电干扰；不产生过电压，设备绝缘水平低20％，造价低。02中性点直接接地系统不同接地方式的应用范围：直接接地系统：380／220V三相四线制系统110kV及以上的系统不接地系统380V三相三线制系统60kV及以下高压系统10kV系统20～60kV系统发电机电压侧系统03中性点经消弧线圈接地系统03中性点经消弧线圈接地系统a)电路图b)相量图发生单相接地时的电压电流变化情况：03中性点经消弧线圈接地系统接地点流过的电容电流是正常每相对地电容电流的３倍，即Ｉc＝３Ｉco发生单相接地结论：超过允许值？如果对地电容电流03中性点经消弧线圈接地系统单相接地故障：在习惯规定方向下,ＩL和ＩC在接地处相互抵消而实现补偿。

正常运行（理想）情况：Ｕ0＝０→ＩL＝０，消弧线圈不起作用。03中性点经消弧线圈接地系统完全补偿ＩL＝ＩC即１／ωＬ＝３ωＣ；串联谐振过电压危及绝缘。欠补偿ＩL＜ＩC；切除线路或频率下降可能谐振。过补偿ＩL＞ＩC≯10A；补偿方式：Ｑh.e≥1.35ＩcＵx补偿容量的选择

计算短路电流01短路的基础知识01短路的基础知识电力系统运行有三种状态：正常运行状态、非正常运行状态和短路故障。短路就是指不同电位导电部分之间的不正常短接。短路：系统中各种类型不正常的相与相之间或相与地之间的短接。01短路的基础知识1.设备原因指电气设备、元件的损坏。如设备绝缘部分自然老化或设备本身有缺陷，正常运行时被击穿导致短路；设计、安装、维护不当所造成的设备缺陷最终发展成短路等。2.自然原因由于气候恶劣，如大风、低温、导线覆冰等引起架空线倒杆断线；因遭受直击雷或雷电感应，导致设备过电压或绝缘被击穿等。3.人为原因工作人员违反操作规程，带负荷拉闸造成相间弧光短路；违反电业安全工作规程，带接地刀闸合闸造成金属性短路；人为疏忽接错线造成短路；运行管理不善，造成小动物进入带电设备内形成短路事故等。短路故障产生的原因01短路的基础知识短路故障的危害短路电流的热效应短路电流的电动力效

短路时系统电压下降

不对称短路的磁效应短路时的停电事故

破坏系统稳定性，造成系统瓦解123456危害01短路的基础知识两相接地短路短路对称短路不对称短路单相短路两相短路单相接地短路单相接中性点短路两相短路两相短路接地三相短路用表示，二相短路表示，单相短路用表示，两相接地短路用表示。只有三相短路，属对称短路。短路形式01短路的基础知识短路种类01短路的基础知识短路电流计算的目的1.电气主接线比选短路电流计算可为不同方案进行技术经济比较，并为确定是否采取限制短路电流措施等提供依据。2.确定中性点接地方式对于35kV、10kV供配电系统，根据单相短路电流可确定中性点接地方式。01短路的基础知识短路电流计算的目的3.选择导体和电器如选择断路器、隔离开关、熔断器、互感器、母线、绝缘子、电缆、架空线等。其中包括计算三相短路冲击电流、冲击电流有效值以校验电气设备电动力稳定度，计算三相短路电流稳态有效值用以校验电气设备及载流导体的热稳定性，计算三相短路容量以校验断路器的开断能力等。01短路的基础知识短路电流计算的目的4.验算接地装置的跨步电压和接触电压。5.选择继电保护装置和整定计算在考虑正确、合理地装设保护装置和校验保护装置灵敏度时，不仅要计算短路故障支路内的三相短路电流值，还需知道其他支路短路电流分布情况；不仅要算出最大运行方式下电路可能出现的最大短路电流值，还应计算最小运行方式下可能出现的最小短路电流值；不仅要计算三相短路电流，而且也要计算两相短路电流，或根据需要计算单相接地电流等。01短路的基础知识短路电流计算的内容（1）短路点的选取短路点为各级电压母线、各级线路末端。（2）短路时间的确定根据电气设备选择和继电保护整定的需要，确定计算短路电流的时间。（3）短路电流的计算包括最大运行方式下最大短路电流、最小运行方式下最小短路电流以及各级电压中性点不接地系统的单相接地短路电流，计算的具体项目及其计算条件取决于计算短路电流的目的。01短路的基础知识短路电流计算条件1.基本假定短路电流计算中，为简化分析，通常采用以下基本假定：（1）正常运行时，三相系统对称运行。（2）所有电源的电动势相位角相同。（3）系统中所有同步和异步电动机均为理想电机，即不考虑电机磁饱和、磁滞、涡流及导体集肤效应等影响，转子结构完全对称，定子三相绕组空间位置相差120°电气角度。01短路的基础知识短路电流计算条件（4）电力系统中各元件的磁路不饱和，即带铁芯的电气设备电抗值不随电流大小发生变化。（5）同步电机都具有自动调整励磁装置。（6）不考虑短路点的电弧电阻。（7）不考虑变压器的励磁电流。（8）除计算短路电流的衰减时间常数和低压电网的短路电流外，元件的电阻略去不计。（9）输电线路的电容略去不计。（10）元件的计算参数取额定值。01短路的基础知识短路电流计算条件2.一般规定（1）验算导体和电器动稳定、热稳定以及电器开断电流所用的短路电流应按本工程的规划容量计算，并考虑电力系统的远景规划（一般为本工程预期投产后5～10年的发展规划考虑）。确定短路电流时，应按可能发生最大短路电流的正常接线方式计算，不应按仅在切换过程中可能并列运行的接线方式计算。01短路的基础知识短路电流计算条件2.一般规定（2）验算导体和电器用的短路电流，在电气连接的网络中，应考虑具有反馈作用的异步电动机的影响和电容补偿装置放电电流的影响。02短路电流计算方法02短路电流计算方法标幺制法标幺制是一种相对单位制，标幺值是一个无单位的量，为任一参数对其基准值的比值。标幺制法就是将电路元件各参数均用标幺值表示。在短路电流计算中通常涉及四个基准量，即基准电压Ud、基准电流Id、基准视在功率Sd和基准阻抗Zd。在高压系统中，由于回路电抗一般远大于电阻，为了方便，在工程上一般可忽略电阻，直接用电抗代替各元件的阻抗，这样Zd≈Xd。由于电力系统有多个电压等级的网络组成，采用标幺制法可以省去不同电压等级间电气参量的折算。在高压系统中宜采用标幺制法进行短路电流计算。02短路电流计算方法有名值法有名值法就是以实际有名单位给出电路元件参数，这种方法通常用于1kV以下低压供配电系统短路电流的计算02短路电流计算方法标幺制1.标么值的概念有名值：用实际有名单位表示物理量的方法标么值：采用其实际值（有名单位值）与某一选定的基准值的比值来表示标幺值＝

02短路电流计算方法标幺制2.基值采用标幺值进行计算时，第一步的工作是选取各物理量的基准值。电力系统的各电气量基准值的选择必须符合电路(三相）基本关系，即式中SB——三相功率的基准值；UB、IB——线电压、线电流的基值；ZB——每相阻抗的基值。02短路电流计算方法标幺制2.基值习惯上只选定SB和UB02短路电流计算方法3.标么值基值选定以后便可计算各物理量的标幺值，其值分别为:由上式可见，、、是同一个基准值；、、也是同一个基准值。02短路电流计算方法有名值基准值三相电路各标幺值间的关系同单相电路。02短路电流计算方法不同基值间标幺制的换算在电力系统的实际计算中，对于直接电气联系的网络，在制订标幺值的等值电路时，各元件的参数必须按统一的基准值进行归算。然而，从手册或产品说明书中查得的电机和电器的阻抗值，一般都是以各自的额定容量（或额定电流）和额定电压为基准的标幺值（额定标幺阻抗）。由于各元件的额定值可能不同，因此，必须把不同基准值的标幺阻抗换算成统一基准值的标幺值。02短路电流计算方法不同基值间标幺制的换算有名制02短路电流计算方法发电机和变压器的标幺电抗的换算变压器:02短路电流计算方法对于系统中用来限制短路电流的电抗器，它的额定标幺电抗是以额定电压和额定电流为基准值来表示的。因此，它的换算公式为:()02短路电流计算方法一些设备的参数是以百分值给出的，如变压器的短路电压、电抗器的电抗等，此时先将百分值化为以额定参数为基准值的标幺值，然后再进行标幺值的换算。显然，同一基准的标幺值与百分值之间的关系为：标幺值=百分值/10002短路电流计算方法标幺制的优点2.采用标幺制，能够简化计算公式3.采用标幺制，能在一定程度上简化计算工作1.易于比较电力系统各元件的特性及参数02短路电流计算方法标幺制的优点只要基准选得恰当，许多物理量的标幺值就处在某一定的范围内。用有名值表示时有些数值不等的量，在标幺制中其数值却相等。例如，在对称三相系统中，线电压和相电压的标幺值相等；当电压等于基准值时，电流的标幺值和功率的标幺值相等；变压器的阻抗标幺值不论归算到哪一侧都一样并等于短路电压的标幺值:电弧的形成与熄灭01电弧的形成电弧：是一种气体游离放电现象什么是电弧？游离：是指中性质点转化为带电质点的过程。01电弧的形成电弧是一种气体自持放电现象，触头间只要有电弧存在，电路就没有断开；维持电弧稳定燃烧的电压很低，在大气中一厘米长直流电弧的弧柱电压只有15～30V；电弧是一束游离的电子（和带电质点）流，质量极轻，容易变形。电弧温度极高，可能烧坏触头及触头附近的其它部件；电弧有什么特点？01电弧的形成

电弧的存在延长了开关电器（尤其指断路器）开断故障电路的时间，加重了电力系统短路故障的危害。

电弧产生的高温，将使触头表面熔化和蒸化，烧坏绝缘材料。

由于电弧在电动力、热力作用下能移动，很容易造成飞弧短路和伤人，或引起事故的扩大。电弧有什么危害？01电弧的形成强电场发射（起因）碰撞游离（重要因素）电弧的形成？击穿（量变到质变）热游离（主