1、1 11-1 电力系统的基本概念电力系统的基本概念电力系统电力系统：统一整体统一整体 第一章第一章 电力系统基础电力系统基础l 发电厂；发电厂；l 变电所；变电所；l 输配电线路；输配电线路；l 电力用户电力用户2 2 发电厂发电厂 电力网电力网 电力用户电力用户发电厂、电力网和电力用户构成整个电力系统。发电厂、电力网和电力用户构成整个电力系统。l电力系统电力系统:指完成电能生产、输送、分配和消耗的统一整体。指完成电能生产、输送、分配和消耗的统一整体。电力系统的基本概念电力系统的基本概念3 3运行的安全可靠性运行的安全可靠性电能质量电能质量供电经济降低成本提高经济效益供电经济降低成本提高经济效
2、益 a.发电厂发电厂经济运行；b.输配电过程输配电过程降低能量损耗；c.电力系统电力系统合理调度；l 电力系统的基本要求电力系统的基本要求 电力系统的基本概念电力系统的基本概念4 4用电设备的额定电压：用电设备的额定电压：与同级电网的额定电压相同。与同级电网的额定电压相同。发电机的额定电压：发电机的额定电压：比比同级电网的额定电压高同级电网的额定电压高出出5%，用于补偿线路，用于补偿线路上的电压损失。上的电压损失。电力网的额定电压：电力网的额定电压：我国高压电网的额定电压等级有我国高压电网的额定电压等级有3kV、6 kV、10 kV、35 kV、63 kV、110 kV、220 kV、330
3、kV、500 kV等。等。图图1-6 供电线路上的电压变化示意图供电线路上的电压变化示意图电力系统额定电压电力系统额定电压供电线路上的电压供电线路上的电压变化示意图变化示意图5 5变压器的变压器的二次绕组：二次绕组：对于用电设备而言，相当于电源。对于用电设备而言，相当于电源。变压器的额定电压变压器的额定电压我国公布的三相交流系统的额定电压见我国公布的三相交流系统的额定电压见表表1-1。变压器的变压器的一次绕组：一次绕组：相当于是用电设备，其额定电压应相当于是用电设备，其额定电压应与电网的额定电压相同。与电网的额定电压相同。注意：注意：当变压器一次绕组直接与发电机相连时，其额定电压应与发电机当变
4、压器一次绕组直接与发电机相连时，其额定电压应与发电机的额定电压相同。的额定电压相同。u当变压器二次侧供电线路较长时：应比同级电网额定当变压器二次侧供电线路较长时：应比同级电网额定电压高电压高10%u当变压器二次侧供电线路较短时：应比同级电网额定当变压器二次侧供电线路较短时：应比同级电网额定电压高电压高5%其中其中5%用于补偿变压器满用于补偿变压器满载供电时一、二次绕组上的载供电时一、二次绕组上的电压损失；电压损失；另外另外5%用于补用于补偿线路上的电压损失，用于偿线路上的电压损失，用于35kV及以上线路。及以上线路。可以不考虑线路上的电可以不考虑线路上的电压损失，只需要补偿满压损失，只需要补偿
5、满载时变压器绕组上的电载时变压器绕组上的电压损失即可，用于压损失即可，用于10kV及以下线路。及以下线路。电力系统额定电压电力系统额定电压6 6发电机发电机G的额定电压：的额定电压：UNG=1.0510=10.5（kV）变压器变压器T1的额定电压：的额定电压：U1N=10.5（kV）U2N=1.1110=121（kV）变压器变压器T1的变比为：的变比为：10.5/121kV变压器变压器T2的额定电压：的额定电压：U1N=110（kV）U2N=1.056=6.3（kV）变压器变压器T2的变比为：的变比为：110/6.3kV例例1-1 已知下图所示系统中电网的额定电压，试确定发电机已知下图所示系统
6、中电网的额定电压，试确定发电机和变压器的额定电压。和变压器的额定电压。T1GT2110kV10kV6kV变压器变压器T1的一次绕组与的一次绕组与发电机直接相连，其一发电机直接相连，其一次侧的额定电压应与发次侧的额定电压应与发电机的额定电压相同电机的额定电压相同变压器变压器T1的二次侧的二次侧供电距离较长，其供电距离较长，其额定电压应比线路额定电压应比线路额定电压高额定电压高10%变压器变压器T2的二次侧供的二次侧供电距离较短，可不考电距离较短，可不考虑线路上的电压损失虑线路上的电压损失电力系统额定电压电力系统额定电压7 7 我国电力系统中性点有三种运行方式：我国电力系统中性点有三种运行方式：二
7、、中性点不接地的电力系统二、中性点不接地的电力系统正常运行时，系统的三相电压对称，三相导线对地电容电正常运行时，系统的三相电压对称，三相导线对地电容电流也对称，其电路图和相量图如流也对称，其电路图和相量图如图图1-8所示所示。当系统发生当系统发生A相接地故障时相接地故障时，A相对地电压降为零，相当相对地电压降为零，相当于在中性点叠加上一个电压于在中性点叠加上一个电压。其电路图和相量图如。其电路图和相量图如图图1-9所示所示。l中性点不接地中性点不接地l中性点经消弧线圈接地中性点经消弧线圈接地l中性点直接（或经低电阻）接地中性点直接（或经低电阻）接地1.4 电力系统中性点运行方式电力系统中性点运
8、行方式 小电流接地系统小电流接地系统大电流接地系统大电流接地系统一、概述一、概述8 8中性点对地电压中性点对地电压 图图1-8 中性点不接地系统正常运行时的电路图和相量图中性点不接地系统正常运行时的电路图和相量图a）电路图）电路图 b）相量图）相量图9 9三、中性点经消弧线圈接地的电力系统三、中性点经消弧线圈接地的电力系统（图图1-10）图图1-10 中性点经消弧线圈接地系统发生单相接地故障时的电路图和相量图中性点经消弧线圈接地系统发生单相接地故障时的电路图和相量图a）电路图）电路图 b）相量图）相量图消弧线圈消弧线圈中性点对地电压中性点对地电压 1010特点：特点：运行可靠性高，但绝缘投资大
9、。运行可靠性高，但绝缘投资大。补偿度与脱谐度补偿度与脱谐度消弧线圈的补偿容量：消弧线圈的补偿容量：适用范围：适用范围：单相接地电流大于单相接地电流大于30A的的310kV电力网；电力网；单相接地电流大于单相接地电流大于10A的的35kV电力网。电力网。补偿度（调谐度）：补偿度（调谐度）：脱谐度：脱谐度：在电力系统中一般采在电力系统中一般采用过补偿运行方式用过补偿运行方式消弧线圈的补偿方式消弧线圈的补偿方式全补偿全补偿:欠补偿欠补偿:过补偿过补偿:1111特点：中性点始终保持零电位。特点：中性点始终保持零电位。优点优点 节约绝缘投资。节约绝缘投资。发生发生单相短路时，非故障相对单相短路时，非故障
10、相对地电压不变，电气设备绝地电压不变，电气设备绝缘水平可按相电压考虑。缘水平可按相电压考虑。因此，我国因此，我国110kV及以上及以上的电力系统基本上都采用的电力系统基本上都采用中性点直接接地的方式中性点直接接地的方式。四、中性点直接接地的电力系统四、中性点直接接地的电力系统 图图1-11 中性点直接接地系统的电力系统示意图中性点直接接地系统的电力系统示意图1212针对缺点应采取的措施针对缺点应采取的措施加装自动重合闸装置，以提高供电可靠性。加装自动重合闸装置，以提高供电可靠性。适用范围适用范围110kV及以上电网和及以上电网和380/220V电力网。电力网。说明：说明：110kV及以上电网采
11、用中性点直接接地方式是为了降低及以上电网采用中性点直接接地方式是为了降低工程造价，而在工程造价，而在380/220V低压电网中是为了保证人身安全。低压电网中是为了保证人身安全。缺点缺点 供电可靠性不高。供电可靠性不高。单相短路时，接地相短路电流很大，单相短路时，接地相短路电流很大，保护装置迅速跳闸，因此系统不能继续运行。保护装置迅速跳闸，因此系统不能继续运行。1313 一、电力负荷的分级及其对供电的要求一、电力负荷的分级及其对供电的要求 供电方式供电方式:由由两个两个独立电源独立电源供电供电。1一级负荷：中断供电将造成人身伤亡，重大设备损坏，重一级负荷：中断供电将造成人身伤亡，重大设备损坏，重
12、大产品报废，或在政治、经济上造成重大损失。大产品报废，或在政治、经济上造成重大损失。2二级负荷：中断供电将造成主要设备损坏，大量产品报二级负荷：中断供电将造成主要设备损坏，大量产品报废，重点企业大量减产，或在政治、经济上造成较大损失。废，重点企业大量减产，或在政治、经济上造成较大损失。供电方式供电方式:由由双回路双回路供电供电。3三级负荷：所有不属于一、二级负荷的电力负荷。三级负荷：所有不属于一、二级负荷的电力负荷。供电方式供电方式:对供电电源无特殊要求。对供电电源无特殊要求。2.1 电力负荷与负荷曲线1414 通过负荷的统计计算求出的、用以按发热条件选择导体和通过负荷的统计计算求出的、用以按
13、发热条件选择导体和电气设备的一个假想的持续负荷值，称为计算负荷，用电气设备的一个假想的持续负荷值，称为计算负荷，用Pc（或（或Qc、Sc、Ic）表示。）表示。一、计算负荷的意义一、计算负荷的意义 通常把根据通常把根据半小时平均负荷半小时平均负荷所绘制的负荷曲线上的所绘制的负荷曲线上的“最最大负荷大负荷”称为称为计算负荷计算负荷，并作为按发热条件选择电气设备的依，并作为按发热条件选择电气设备的依据，因此据，因此2.2 计算负荷及有关系数一一般般中中小小截截面面导导体体的的发发热热时时间间常常数数为为10min以以上上，而而导导体体通通过过电电流流达达到到稳稳定定温温升升的的时时间间大大约约为为3
14、4，即即载载流流导导体体大大约约经经半半小小时时（30min）后后可可达到稳定温升值达到稳定温升值 1515 二、确定计算负荷的系数二、确定计算负荷的系数1需要系数需要系数Kd：负荷曲线中的最大有功计算负荷负荷曲线中的最大有功计算负荷Pmax与全部与全部用电设备额定功率用电设备额定功率 之比值，即之比值，即 2利用系数利用系数Ku：负荷曲线中的平均计算负荷负荷曲线中的平均计算负荷Pav与全部用电与全部用电设备额定功率设备额定功率 之比值，即之比值，即 2.2 计算负荷及有关系数表表2-3 各用电设备的需要系数各用电设备的需要系数Kd及功率因数及功率因数16164多个用电设备组多个用电设备组的计
15、算负荷的计算负荷式中，式中，为同时系数为同时系数。当车间配电干线上有多组用电设备时，各组用电设备的最当车间配电干线上有多组用电设备时，各组用电设备的最大负荷不同时出现，此时应再计入一个大负荷不同时出现，此时应再计入一个同时系数（同时系数（0.85-0.95）。2.3 确定计算负荷的方法1717例例2-1（P31）某机械加工车间某机械加工车间380V线路上，接有流水作业的金属切线路上，接有流水作业的金属切削机床电动机削机床电动机30台共台共85kW（其中较大容量有（其中较大容量有11kW 1台，台，7.5kW3台，台，4kW6台），通风机台），通风机3台，共台，共5kW，吊车，吊车1台，台，3k
16、W（暂载率（暂载率=40%）。试用需要系数法确定此线路上的计）。试用需要系数法确定此线路上的计算负荷。算负荷。解：解：先求各组的计算负荷先求各组的计算负荷 (式式2-21)（1）金属切屑机床）金属切屑机床查表查表2-3，取，取Kd=0.16，=0.5，=1.73，故，故P30(1)=0.1685kW=13.6kWQ30(1)=1.7313.6kW=23.53kW2.3 确定计算负荷的方法1818（2）通风机组）通风机组查表查表2-3，取，取Kd=0.85，=0.85，=0.62，故，故P30(2)=0.855kW=4.25kWQ30(2)=0.854.25kW=2.635kW（3）吊车组（）吊
17、车组（断续周期工作制断续周期工作制）查表查表2-3，取，取Kd=0.15，=0.5，=1.73，=40%，故故P30(3)=0.153.795kW=0.569kWQ30(3)=0.5691.73kW=0.984kW2.3 确定计算负荷的方法Pe=23 kW=3.795kW (式式2-10)19192.3 确定计算负荷的方法因此：因此：取取K=0.9P30=0.9(13.6+4.25+0.569)kW=16.58kWQ30=0.9(23.53+2.635+0.984)kvar=24.43kvarS30=I30=20202.5 无功功率补偿无功功率补偿一、功率因数低的不良影响一、功率因数低的不良影
18、响1使供电网络中的功率损耗和电能损耗增大。使供电网络中的功率损耗和电能损耗增大。2使供电网络的电压损失增大，影响负荷端的电压质量。使供电网络的电压损失增大，影响负荷端的电压质量。3使供配电设备的容量不能得到充分利用，降低了供电能力。使供配电设备的容量不能得到充分利用，降低了供电能力。4使发电机的出力下降，发电设备效率降低，发电成本提高。使发电机的出力下降，发电设备效率降低，发电成本提高。因为功率因数越低，在保证输送同样的有功功率时，系统中输送的因为功率因数越低，在保证输送同样的有功功率时，系统中输送的总电流越大，从而使输电线路上的功率损耗和电能损耗增加。总电流越大，从而使输电线路上的功率损耗和
19、电能损耗增加。由于发电机、变压器都有一定的额定电压和额定电流，在正常情况下不允由于发电机、变压器都有一定的额定电压和额定电流，在正常情况下不允许超过额定值，根据许超过额定值，根据 ，功率因数越低，输出的有功功，功率因数越低，输出的有功功率越小，使设备的容量不能得到充分利用，降低了供电能力。率越小，使设备的容量不能得到充分利用，降低了供电能力。当有功功率保持不变时，功率因数越低，无功电流越大，对发电机当有功功率保持不变时，功率因数越低，无功电流越大，对发电机转子的去磁效应越大，端电压越低，发电机就达不到预定的出力。转子的去磁效应越大，端电压越低，发电机就达不到预定的出力。由于由于 ，当，当P、R
20、、X 一定时，功率因数越低，一定时，功率因数越低，Q越大，则越大，则 越大。越大。2121四、电容器并联补偿的工作原理四、电容器并联补偿的工作原理 在工业企业中，绝大部分电气设备的等值电路可视为电阻在工业企业中，绝大部分电气设备的等值电路可视为电阻R和电感和电感L的串联电路，其功率因数可表示为：的串联电路，其功率因数可表示为：当在当在R、L电路中并联接入电容器电路中并联接入电容器C后，如图后，如图2-9a）所示）所示，回路电流为：回路电流为：图图2-9 电容器无功补偿原理图电容器无功补偿原理图2222 可见，并联电容器后可见，并联电容器后 与与 之间的夹角变小了，因此，之间的夹角变小了，因此，
21、供电回路的功率因数提高了。供电回路的功率因数提高了。欠补偿欠补偿：补偿后电流：补偿后电流 落后电压落后电压 ，如图如图2-9b）所示。所示。过补偿过补偿：补偿后电流：补偿后电流 超前电压超前电压 ，如图如图2-9c）所示。所示。五、电容器的接线方式与装设位置五、电容器的接线方式与装设位置一般都不采用过补偿，因为这将引起变压器一般都不采用过补偿，因为这将引起变压器二次侧电压的升高，会增大电容器本身的损二次侧电压的升高，会增大电容器本身的损耗，使温升增大，电容器寿命降低，同时还耗，使温升增大，电容器寿命降低，同时还会使线路上的电能损耗增加。会使线路上的电能损耗增加。电容器的接线方式电容器的接线方式
22、低压电容器一般接成三角形。高压电容器组宜接成星形，低压电容器一般接成三角形。高压电容器组宜接成星形，但容量较小（但容量较小（450kvar及以下）时可接成三角形。及以下）时可接成三角形。2323六、补偿容量的计算六、补偿容量的计算电容器的补偿容量可用下式确定（图电容器的补偿容量可用下式确定（图2-11）:式中，式中，P30为最大有功计算负荷（为最大有功计算负荷（kW）；）；和和 分别为补偿前、后的功率因分别为补偿前、后的功率因数角的正切值；数角的正切值；称为补偿称为补偿率或比补偿功率（率或比补偿功率（kvar/kW）。图图2-11 功率因数与无功功功率因数与无功功率和视在功率的关系率和视在功率
23、的关系提高功率因数，减少供电网络的功率损耗；提高功率因数，减少供电网络的功率损耗；减小供电网络的电压损失；减小供电网络的电压损失；提高供电能力，降低电能成本。提高供电能力，降低电能成本。意义：意义：2424七、无功补偿的效益分析七、无功补偿的效益分析1.线路损耗下降百分值线路损耗下降百分值 设补偿前线路电流为设补偿前线路电流为I，功率因数为，功率因数为cos ，补偿后线路，补偿后线路电流降为电流降为 ，功率因数为，功率因数为，由于负荷有功功率不变，由于负荷有功功率不变，故故 或或 由于线路的功率损耗与电流平方成正比，所以补偿后功由于线路的功率损耗与电流平方成正比，所以补偿后功率损耗下降百分数为
24、率损耗下降百分数为（补偿前为（补偿前为100%）2.7 无功功率补偿25252.变压器铜耗下降百分值变压器铜耗下降百分值 设额定电流时的铜耗为设额定电流时的铜耗为100%，在补偿前通过电流，在补偿前通过电流I时，时，变压器铜耗的百分值为（相对额定电流而言）变压器铜耗的百分值为（相对额定电流而言）则补偿后变压器的铜耗下降百分值为：则补偿后变压器的铜耗下降百分值为：2.7 无功功率补偿26263.减少变压器容量值减少变压器容量值 由于负荷有功功率不变，故补偿后存在由于负荷有功功率不变，故补偿后存在所以所以2.7 无功功率补偿提高功率因数减少供电网络的功率损耗；提高功率因数减少供电网络的功率损耗；减
25、小供电网络的电压损失；减小供电网络的电压损失；提高供电能力，降低电能成本。提高供电能力，降低电能成本。意义：意义：27273.1 概述概述电力网电力网输电网输电网配电网配电网多采用闭式多采用闭式电力网接线方式电力网接线方式既有开式，又有闭式既有开式，又有闭式电力网接线方式电力网接线方式职能不同职能不同2828输电线路导线截面的选择输电线路导线截面的选择 一、导线截面选择的基本原则一、导线截面选择的基本原则1发热条件：发热条件：导线在通过正常最大负荷电流（计算电流）导线在通过正常最大负荷电流（计算电流）时产生的发热温度不超过其正常运行时的最高允许温度。时产生的发热温度不超过其正常运行时的最高允许
26、温度。2电压损失条件：电压损失条件：导线或电缆在通过正常最大负荷电流时产导线或电缆在通过正常最大负荷电流时产生的电压损失应小于电压损失，以保证供电质量。生的电压损失应小于电压损失，以保证供电质量。3机械强度条件：机械强度条件：在正常工作条件下，导线应有足够的机械在正常工作条件下，导线应有足够的机械强度以防止断线，故要求导线截面不应小于最小允许截面。强度以防止断线，故要求导线截面不应小于最小允许截面。29293.4 输电线路导线截面的选择输电线路导线截面的选择5电晕条件：电晕条件：高压输电线路产生电晕时，不仅会引起电晕高压输电线路产生电晕时，不仅会引起电晕损耗，而且还产生噪声和无线电干扰，为了避
27、免电晕的发生，损耗，而且还产生噪声和无线电干扰，为了避免电晕的发生，导线的外径不能过小。导线的外径不能过小。4 经济条件：经济条件：选择导线截面时，即要降低线路的电能损耗选择导线截面时，即要降低线路的电能损耗和维修费等年运行费用，又要尽可能减少线路投资和有色金和维修费等年运行费用，又要尽可能减少线路投资和有色金属消耗量，通常可按国家规定的经济电流密度选择导线截面。属消耗量，通常可按国家规定的经济电流密度选择导线截面。3030根据设计经验，导线截面选择的原则如下：根据设计经验，导线截面选择的原则如下：对区域电力网：对区域电力网：先按先按经济电流密度经济电流密度按选择导线截面，然按选择导线截面，然
28、后再校验机械强度和电晕条件。后再校验机械强度和电晕条件。对地方电力网：对地方电力网：先按允许先按允许电压损失电压损失条件选择导线截面，条件选择导线截面，以保证用户的电压质量，然后再校验机械强度和发热条以保证用户的电压质量，然后再校验机械强度和发热条件。件。对低压配电网：对低压配电网：通常先按通常先按发热条件发热条件选择导线截面，然后选择导线截面，然后再校验机械强度和电压损失。再校验机械强度和电压损失。31313.4 输电线路导线截面的选择输电线路导线截面的选择例例3-1 某丝绸炼染厂某丝绸炼染厂10kV厂区配电网络导线截面选择计算实例。厂区配电网络导线截面选择计算实例。该厂供电电源由距该厂该厂
29、供电电源由距该厂2km的的35kV地区变电所，以一回地区变电所，以一回路路10kV架空线供电。由于架空线供电。由于供电线路不长，应按允许电压损失供电线路不长，应按允许电压损失选择导线截面选择导线截面，然后按发热条件和机械强度进行校验。，然后按发热条件和机械强度进行校验。解：（解：（1）按允许电压损失选择导线截面）按允许电压损失选择导线截面已知：已知：P30=1111.2kW，Q30=524.6kvar，S30=1229kVA其允许电其允许电压损失为压损失为5%，设，设x1=0.4/kmV32323.4 输电线路导线截面的选择输电线路导线截面的选择所以所以初步选初步选LJ-16型铝绞线。型铝绞线
30、。（2）按发热条件进行校验）按发热条件进行校验线路的计算电流为：线路的计算电流为：当地最热月平均最高气温为当地最热月平均最高气温为35，查附表，查附表A-8 和和A-10知，知，LJ-16型铝绞线的允许载流量为型铝绞线的允许载流量为 A71A，故满足发热条件。故满足发热条件。（3）按机械强度进行校验）按机械强度进行校验 查表查表3-2知，知，10kV架空铝绞线的最小截面为架空铝绞线的最小截面为25 mm2，不满足，不满足机械强度条件。因此，该厂机械强度条件。因此，该厂10kV进线应采用进线应采用LJ-25型铝绞线。型铝绞线。33333.4 输电线路导线截面的选择输电线路导线截面的选择 四、按经
31、济电流密度选择导线截面四、按经济电流密度选择导线截面1经济电流密度的概念经济电流密度的概念导线截面越大，线路的功率损耗和电能损耗越小（即年运导线截面越大，线路的功率损耗和电能损耗越小（即年运行费用越小），但是线路投资和有色金属消耗量都要增加；反行费用越小），但是线路投资和有色金属消耗量都要增加；反之，导线截面越小，线路投资和有色金属消耗量越少，但是线之，导线截面越小，线路投资和有色金属消耗量越少，但是线路的功率损耗和电能损耗却要增大（即年运行费用越大）。路的功率损耗和电能损耗却要增大（即年运行费用越大）。综合以上两种情况，综合以上两种情况，使年运行费用达到最小、初投资费用使年运行费用达到最小、
32、初投资费用又不过大又不过大而确定的符合总经济利益的导线截面，称为经济截面，而确定的符合总经济利益的导线截面，称为经济截面，用用Aec表示。表示。对应于经济截面的导线电流密度，称为对应于经济截面的导线电流密度，称为经济电流经济电流密度密度，用，用jec表示。表示。34343.4 输电线路导线截面的选择输电线路导线截面的选择2按经济电流密度选择导线截面的方法按经济电流密度选择导线截面的方法我国现行的经济电流密度见书中表我国现行的经济电流密度见书中表3-3。则。则例例3-2 有一条长有一条长15km的的35kV架空线路，计算负荷为架空线路，计算负荷为4850kW，功率因数为功率因数为0.8，年最大负
33、荷利用小时数为，年最大负荷利用小时数为4600h。试按经济电。试按经济电流密度选择其导线截面，并校验其发热条件和机械强度。流密度选择其导线截面，并校验其发热条件和机械强度。解：（解：（1）按经济电流密度选择导线截面）按经济电流密度选择导线截面说明：说明：计算出经济截面计算出经济截面Aec后，应选后，应选最接近而又偏小最接近而又偏小一点的标准截面。一点的标准截面。35353.4 输电线路导线截面的选择输电线路导线截面的选择 线路的计算电流为：线路的计算电流为：由表由表3-3，查得，查得jec=1.15A/mm2,因此，导线的经济截面为因此，导线的经济截面为选选LGJ-70型铝绞线。型铝绞线。（2
34、）校验发热条件：）校验发热条件：查附录表查附录表A-8得得LGJ-70的允许载流量（室外的允许载流量（室外25）A，因此发热条件满足要求。因此发热条件满足要求。（3）校验机械强度：）校验机械强度：查表查表3-2得，得，35kV钢芯铝绞线的最小允许截钢芯铝绞线的最小允许截面为面为25mm2，因此所选，因此所选LGJ-70满足机械强度要求。满足机械强度要求。36365.1 概述概述 三、电气设备概述三、电气设备概述 n一次系统（一次回路）一次系统（一次回路）：n二次系统（二次回路）二次系统（二次回路）：担负电能的输送和分担负电能的输送和分配任务的系统。配任务的系统。对一次系统进行监视、对一次系统进
35、行监视、控制、测量和保护作用的系统。控制、测量和保护作用的系统。一次系统中的所有电气设备，称为一次设备。一次系统中的所有电气设备，称为一次设备。二次系统中的所有电气设备，称为二次设备。二次系统中的所有电气设备，称为二次设备。3737一次设备一次设备按其功能按其功能可分为以下几类可分为以下几类：变换设备：变换设备：如电力变压器、电流互感器、电压互感如电力变压器、电流互感器、电压互感器等。器等。开关设备：开关设备：如断路器、隔离开关、负荷开关等。如断路器、隔离开关、负荷开关等。保护设备：保护设备：如熔路器、避雷器、电抗器等。如熔路器、避雷器、电抗器等。无功补偿设备：无功补偿设备：如电力电容器、静止
36、补偿器等。如电力电容器、静止补偿器等。成套配电装置：成套配电装置：如高压开关柜、低压配电屏等。如高压开关柜、低压配电屏等。5.1 概述概述38385.2 高低压开关电器高低压开关电器 一、高压断路器一、高压断路器1.高压断路器的用途高压断路器的用途2.对高压断路器的基本要求对高压断路器的基本要求绝缘应安全可靠；绝缘应安全可靠；有足够的动稳定性和热稳定性；有足够的动稳定性和热稳定性；有足够的开断能力；有足够的开断能力；动作速度快，熄弧时间短。动作速度快，熄弧时间短。u结构特点：具有结构特点：具有相当完善的灭弧结构。相当完善的灭弧结构。不仅能通断正常负荷电流，而且能通断一定的短路电流，不仅能通断正
37、常负荷电流，而且能通断一定的短路电流，并能在保护装置作用下自动跳闸，切除短路故障。并能在保护装置作用下自动跳闸，切除短路故障。3939 二、高压隔离开关（俗称刀闸）二、高压隔离开关（俗称刀闸）1.隔离开关的用途隔离开关的用途u结构特点：结构特点：没有灭弧装置。没有灭弧装置。隔离电压：隔离电压：隔离开关断开后在电路中可以造成一明显可见隔离开关断开后在电路中可以造成一明显可见的断开点，建立可靠的绝缘间隙，保证检修人员的安全。的断开点，建立可靠的绝缘间隙，保证检修人员的安全。倒闸操作：倒闸操作：合闸时，先合上隔离开关，后合上断路器；跳合闸时，先合上隔离开关，后合上断路器；跳闸时，先断开断路器，后断开
38、隔离开关。闸时，先断开断路器，后断开隔离开关。分、合小电流：分、合小电流：可以接通或断开电流较小的回路（如电压可以接通或断开电流较小的回路（如电压互感器、避雷器、空载母线、励磁电流不超过互感器、避雷器、空载母线、励磁电流不超过2A的空载变压的空载变压器、电容电流不超过器、电容电流不超过5A的空载线路等）的空载线路等）。5.2 高低压开关电器高低压开关电器4040 三、高压负荷开关三、高压负荷开关n结构特点：结构特点：有简单的灭弧装置。有简单的灭弧装置。n功能：功能：可以接通或断开正常的负荷电流，但不能切断短路可以接通或断开正常的负荷电流，但不能切断短路电流；多与高压熔断器配合使用。与隔离开关一
39、样，具有明电流；多与高压熔断器配合使用。与隔离开关一样，具有明显的断开间隙，也具有隔离电源，保证安全检修的功能。显的断开间隙，也具有隔离电源，保证安全检修的功能。n负荷开关的分类：负荷开关的分类：按安装地点分：户内式和户外式；按安装地点分：户内式和户外式；按结构不同分：油负荷开关、真空负荷开关、按结构不同分：油负荷开关、真空负荷开关、SF6负荷开负荷开关、产气式负荷开关、压气式负荷开关；关、产气式负荷开关、压气式负荷开关；按操作方式分：手动操作和电动操作。按操作方式分：手动操作和电动操作。5.2 高低压开关电器高低压开关电器4141 四、低压开关四、低压开关1低压刀开关低压刀开关按极数分：按极
40、数分：有单极、双极和三极三种有单极、双极和三极三种;按用途分：按用途分：有单投和双投两种；有单投和双投两种；按操作方式分：按操作方式分：直接手柄操作和连杆操作两种；直接手柄操作和连杆操作两种；按灭弧结构分按灭弧结构分:有不带灭弧罩和带灭弧罩两种。有不带灭弧罩和带灭弧罩两种。n低压刀开关的分类低压刀开关的分类说明：说明：不带灭弧罩的刀开关只能在无负荷下操作，可作低压隔离开关不带灭弧罩的刀开关只能在无负荷下操作，可作低压隔离开关使用；带灭弧罩的刀开关能通断一定的负荷电流。使用；带灭弧罩的刀开关能通断一定的负荷电流。5.2 高低压开关电器高低压开关电器4242 五、低压断路器（低压自动开关或空气开关
41、）五、低压断路器（低压自动开关或空气开关）u功能：功能：既能带负荷通断电既能带负荷通断电路，又能在线路发生路，又能在线路发生短路、短路、过负荷、低电压（或失压）过负荷、低电压（或失压）等故障时自动跳闸。等故障时自动跳闸。1低压断路器的工作原理低压断路器的工作原理 低压断路器的动作原理低压断路器的动作原理可用图可用图5-20表示。表示。图图5-20 低压断路器的动作原理图低压断路器的动作原理图1主触头主触头 2跳钩跳钩 3锁扣锁扣 4分励脱扣器分励脱扣器5失压脱扣器失压脱扣器 6过流脱扣器过流脱扣器 7热脱扣器热脱扣器8加热电阻加热电阻 9、10脱扣按钮脱扣按钮5.2 高低压开关电器高低压开关电
42、器43435.5 互感器互感器一、概述一、概述互感器在供配电系统中的作用是：互感器在供配电系统中的作用是：使测量仪表、继电器等二次设备与主电路隔离；使测量仪表、继电器等二次设备与主电路隔离；使测量仪表、继电器等标准化，有利于大批量生产；使测量仪表、继电器等标准化，有利于大批量生产；使测量仪表、继电器等二次设备的使用范围扩大。使测量仪表、继电器等二次设备的使用范围扩大。二、电流互感器二、电流互感器1.电流互感器的工作原理电流互感器的工作原理2一次绕组：一次绕组：匝数很少，导线很粗，串联一次回路中；匝数很少，导线很粗，串联一次回路中；2二次绕组：二次绕组：匝数很多，导线很细，与测量仪表、继电器匝数
43、很多，导线很细，与测量仪表、继电器等的电流线圈串联。等的电流线圈串联。4444电流互感器的极性与接线方式电流互感器的极性与接线方式n电流互感器的极性电流互感器的极性：采用：采用“减极性减极性”原则。原则。通常，一次绕组的出线端子标为通常，一次绕组的出线端子标为L1和和L2，二次绕组的，二次绕组的出线端子标为出线端子标为K1和和K2，其中，其中L1和和K1为同名端，为同名端，L2和和K2为同为同名端。如果名端。如果一次电流从极性端流入一次电流从极性端流入时，则时，则二次电流应从同极二次电流应从同极性端性端流出流出。减极性：减极性：在一次绕组和二次绕组的同极性端（同名端）同时加入某一同相在一次绕组
44、和二次绕组的同极性端（同名端）同时加入某一同相位电流时，两个绕组产生的磁通在铁心中同方向。位电流时，两个绕组产生的磁通在铁心中同方向。n电流互感器的接线方式电流互感器的接线方式（见（见图图5-39）一相式接线：一相式接线：用于负荷平衡的三相电路中。用于负荷平衡的三相电路中。5.5 互感器互感器4545两相两继电器接线：两相两继电器接线：用于中性点不接地的三用于中性点不接地的三相三线制系统中。相三线制系统中。两相一继电器接线：两相一继电器接线：用于中性点不接地的三用于中性点不接地的三相三线制系统中。相三线制系统中。三相三继电器接线：三相三继电器接线：用于三相四线制或三相用于三相四线制或三相三线制
45、系统中。三线制系统中。又叫两相不完又叫两相不完全星形接线或全星形接线或两相两相V形接线形接线 又叫两相电又叫两相电流差接线流差接线又叫三相完又叫三相完全星形接线全星形接线 图图5-43 电流互感器的接线方式电流互感器的接线方式a）一相式接线）一相式接线 b）两相两继电器接线）两相两继电器接线 c）两相一继电器接线）两相一继电器接线 d）三相三继电器接线）三相三继电器接线5.5 互感器互感器46465.电流互感器的使用注意事项电流互感器的使用注意事项电流互感器在工作时二次侧绝对不允许开路；电流互感器在工作时二次侧绝对不允许开路；电流互感器的二次侧必须有一端接地。电流互感器的二次侧必须有一端接地。
46、6.电流互感器的电流互感器的10%误差曲线误差曲线 电流互感器的电流互感器的10%误差曲线，误差曲线，是指电流互感器的误差为是指电流互感器的误差为10%时，时，一次电流倍数一次电流倍数 与二次负与二次负荷阻抗最大允许值的关系曲线，如荷阻抗最大允许值的关系曲线，如图图5-44所示。所示。用于用于继电保护回路继电保护回路的电流互感的电流互感器，应按器，应按10%误差曲线误差曲线进行校验。进行校验。图图5-44 电流互感器的电流互感器的10%误差曲线误差曲线5.5 互感器互感器4747三、电压互感器三、电压互感器1.电压互感器的工作原理电压互感器的工作原理2一次绕组：一次绕组：匝数很多，并联在供电系
47、统的一次电路中；匝数很多，并联在供电系统的一次电路中；图图5-45为电压互感器的原理接线图。为电压互感器的原理接线图。电压互感器的一次电压电压互感器的一次电压U1与二次电压与二次电压U2之之间的关系为间的关系为2二次绕组：二次绕组：匝数很少，与电压表、继电器匝数很少，与电压表、继电器的电压线圈等并联。的电压线圈等并联。式中，式中，Ku为电压互感器的变压比，为电压互感器的变压比，。5.5 互感器互感器4848图图5-50 JDC6-110型型 电压互感器电压互感器电压互感器的极性与接线方式电压互感器的极性与接线方式n电电压压互感器的极性互感器的极性：采用：采用“减极性减极性”原则。原则。通常，单
48、相电压互感器一次绕组的出线端子标为通常，单相电压互感器一次绕组的出线端子标为A和和X，二次绕组的出线端子标为，二次绕组的出线端子标为a和和x，其中，其中A和和a为同名端，为同名端，X和和x为同名端。如果一次电压的方向由为同名端。如果一次电压的方向由A指向指向X，则二次，则二次电压的方向由电压的方向由a指向指向x。n电电压压互感器的互感器的接线方式（见接线方式（见图图5-51）JDC6-110（原（原JCC6-110）型单相三绕组串级）型单相三绕组串级式电压互感器：式电压互感器：其外形结构如图其外形结构如图5-50所示。所示。5.5 互感器互感器49495.7 电气主接线电气主接线一、概述一、概
49、述 电气主接线，又叫电气主接线，又叫一次接线一次接线，是由各种开关电器、变压，是由各种开关电器、变压器、互感器、线路、电抗器、母线等按一定顺序连接而成的器、互感器、线路、电抗器、母线等按一定顺序连接而成的接受和分配电能的总电路。接受和分配电能的总电路。对主接线的基本要求是：对主接线的基本要求是：2安全：安全：保证在进行任何切换操作时人身和设备的安全。保证在进行任何切换操作时人身和设备的安全。2可靠：可靠：应满足各级电力负荷对供电可靠性的要求。应满足各级电力负荷对供电可靠性的要求。2灵活：灵活：应能适应各种运行方式的操作和检修、维护需要。应能适应各种运行方式的操作和检修、维护需要。2经济：经济：
50、在满足以上要求的前提下，主接线应力求简单，尽在满足以上要求的前提下，主接线应力求简单，尽可能减少一次性投资和年运行费用。可能减少一次性投资和年运行费用。5050第六章第六章 电力系统继电保护电力系统继电保护基本任务基本任务 变电所一次系统变电所一次系统：变压器，配电装置等二次系统二次系统：控制与信号设备，继电保护装置继电保护装置等6-1 6-1 概述概述自动、迅速、有选择地将故障元件从电力系统中切除，使自动、迅速、有选择地将故障元件从电力系统中切除，使其他非故障部分迅速恢复正常运行。其他非故障部分迅速恢复正常运行。能正确反应电气设备的不正常运行状态，并根据要求发出能正确反应电气设备的不正常运行
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