武汉大学_电气工程基础课件(上).ppt

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1、HUST_CEEE一、关于电气工程基础一、关于电气工程基础1.课程背景2.课程特点、前修课程、后续课程特点：工程思想前修课程：电路理论、电机学后续课程：电力系统分析、继电保护、电力系统自动化、高电压技术3.教材：熊信银，张步涵电气工程基础（第二版）华中科技大学出版社，20104.学习方式、要求：5.考核方式：笔试80%平时成绩20%6.教学录像：配合HUST_CEEE二、教学内容及学时安排二、教学内容及学时安排第一章绪论（4 4）电力系统、电力网、变电站的定义与分类；大系统联网的技术经济效益简介；电力系统的特点；对电力系统的要求；电能质量指标；电力系统和电气设备额定电压及其规定；电压等级与传输

2、功率及传输距离的关系；接地的基本概念和类型；各种工作接地方式的技术特点、适用电压等级第二章发电系统（2）能源的概念与分类，我国的（发电）能源分布和能源政策发电厂的能量转换；各类发电厂的分类及特点第三章输变电系统（4）一次系统和一次设备的基本概念；一次设备的类型；母线、断路器、隔离开关、输电线路、TA、TV等一次设备；各类电气主接线的接线方式、运行特点、检修特点、适用场合（注意各类主接线之间的比较）；配电装置的基本概念及分类，安全净距的概念及ABCDE值简介；保护接地的基本概念、实现原理及分类。第四章配电系统（1）配电网基本概念；保护接零的基本概念、原理及分类。第五章电力系统负荷（1）负荷的基本

3、概念及分类；负荷曲线的基本概念及分类；最大负荷利用小时数Tmax HUST_CEEE二、教学内容及学时安排二、教学内容及学时安排第六章电力网的稳态计算张步涵（6 6）电力线路结构、架空输电线路的参数计算和等值电路、变压器的等值电路及参数计算、元件的电压和功率分布计算、开式电力网（同一电压级、不同电压级）潮流计算第七章电力系统的短路计算（10）短路故障、标幺制、无限大功率电源供电网络的三相短路、网络简化与转移电抗的计算、有限容量系统供电网络三相短路电流的实用计算、各元件的负序与零序参数、各序网络的建立、不对称短路的计算第八章电气主接线的设计与设备选择（4）载流导体的发热和电动力；电气设备选择的一

4、般步骤及计算公式；短路计算点的基本概念和选择方法；断路器、电抗器的选择 第九章现代电力系统的运行（6）有功功率与频率的关系；电力系统无功功率平衡及其与电压的关系；电力系统调压的基本思路，中枢点电压管理；电力系统各种调压措施的原理、计算和应用；电网运行经济性简介（网损概念及计算、最大负荷损耗时间、降损措施）；电力系统稳定性基本概念。第十章电力系统继电保护（4）继电保护的基本概念、作用、基本原理；继电保护装置的构成，动作电流、返回电流、返回系数的基本概念；继电保护的“四性”要求；三段式相间短路电流保护的实现原理 HUST_CEEE二、教学内容及学时安排二、教学内容及学时安排第十一章发输变配电系统的

5、二次系统（4）二次系统和二次设备的基本概念；原理接线图、展开接线图和安装接线图的基本概念和绘制原则；对断路器控制的基本要求，控制开关，断路器控制回路的实现第十二章电力系统内部过电压（6）过电压的基本概念和分类；操作过电压产生的基本原理，切除空载变压器、切除空载长线路、合闸空载线路、电弧接地等产生过电压的机理、过电压倍数及其影响因素、限制过电压的措施；三种谐振过电压产生的机理、特点、过电压倍数及其影响因素、限制过电压的措施，电力系统中常见谐振过电压及其防治；工频电压升高基本概念及原理简介第十三章电力系统防雷保护（2）雷电的放电过程和雷电参数；防雷装置的外特性第十四章电力系统绝缘配合（1）绝缘配合

6、的基本概念；绝缘配合方法第十五章现代电力系统的管理（0）HUST_CEEE第一章第一章绪论绪论第一节第一节电力系统发展概况及前景电力系统发展概况及前景第二节第二节电力系统基本概念电力系统基本概念第三节第三节电能质量指标电能质量指标第四节第四节电力系统的电压等级及其选择电力系统的电压等级及其选择第五节第五节电力系统中性点接地电力系统中性点接地HUST_CEEE第一节第一节电力系统发展概况及前景电力系统发展概况及前景一一、电力工业发展概况、电力工业发展概况u电力工业发展史上的第一电力工业发展史上的第一：火电火电：1882年上海电气公司；年上海电气公司；水电水电：1912年云南石龙坝年云南石龙坝22

7、40kW；核电核电：1991年浙江秦山年浙江秦山300MW；输电线路输电线路：1974年甘肃刘家峡水电站陕西关中地区年甘肃刘家峡水电站陕西关中地区330kV交流；交流；1981年河南姚孟火电厂到武汉年河南姚孟火电厂到武汉500kV交流；交流；1988年葛州坝水电站到上海南桥变电站年葛州坝水电站到上海南桥变电站500kV直流；直流；2005年青海官厅年青海官厅甘肃兰州东甘肃兰州东750kV交流；交流；2008年晋东南年晋东南南阳南阳荆州荆州1000kV交流交流2010.06.18：云南省楚雄云南省楚雄广东省广州广东省广州800kV直流输电工程直流输电工程HUST_CEEEu电力系统之最：电力系统

8、之最：最大单机：最大单机：火电：火电：1000MW（玉环（玉环061128、邹县、邹县061204）水电：水电：700MW（三峡）（三峡）核电：核电：1000MW（岭澳核电厂）（岭澳核电厂）最大发电厂：最大发电厂：水水电电：三三峡峡工工程程，3270万万kW，年年均均发发电电量量846亿亿kWh，比全世界，比全世界70万万kW机组的总和还多，机组的总和还多，世界最大世界最大发电厂发电厂火电：火电：500万万kW（北仑电厂，（北仑电厂，5602100万万kW）核电：核电：200万万kW（岭澳核电厂，（岭澳核电厂，2100万万kW）抽水蓄能：抽水蓄能：830万万kW（广蓄，世界最大）（广蓄，世界最

9、大）HUST_CEEEu我国电力系统的发展：我国电力系统的发展：我国发电装机容量的几大跨越：我国发电装机容量的几大跨越：1987年年，突突破破1亿亿kW(105年年)；1995年年3月月，突突破破2亿亿kW；2000年年4月月，突突破破3亿亿kW；2004年年5月月，以以三三峡峡电电站站7号号机机组组投投产产发发电电为为标标志志，我我国国发发电电装装机机突突破破4亿亿kW；2005年年10月月突破突破5亿亿kW；2006年突破年突破6亿亿kW；2007年更突破了年更突破了7亿亿kW；2008年末年末7.9253亿亿kW。HUST_CEEEv2007年国家年国家/地区人均发电量排名地区人均发电量

10、排名HUST_CEEE二、电力系统发展前景二、电力系统发展前景1.做好电力规划，加强电网建设做好电力规划，加强电网建设 加强电力规划，确定合理的电源结构和加强电力规划，确定合理的电源结构和布局，留有足够的容量和能量的备用，建成布局，留有足够的容量和能量的备用，建成容量充足、结构合理、运行灵活的联合电力容量充足、结构合理、运行灵活的联合电力系统系统 2.电力工业现代化电力工业现代化u高电压、大系统高电压、大系统u大电厂、大机组大电厂、大机组u智能电网智能电网HUST_CEEE3.联合电力系统联合电力系统v效益效益u各系统间电负荷的错峰各系统间电负荷的错峰效益效益u提高供电可靠性、减少提高供电可靠

11、性、减少系统备用容量系统备用容量u有利于安装单机容量较有利于安装单机容量较大的机组大的机组u进行电网的经济调度进行电网的经济调度u进行水电跨流域调度进行水电跨流域调度u调峰能力互相支援调峰能力互相支援v支出支出u增加联络线和电网内部增加联络线和电网内部加强所需投资以及联络加强所需投资以及联络线的运行费用线的运行费用u当系统间联系较弱时，当系统间联系较弱时，有可能引起调频的复杂有可能引起调频的复杂性和出现低频振荡性和出现低频振荡u增加了系统短路容量，增加了系统短路容量，并可能导致增加或调换并可能导致增加或调换已有设备已有设备u增加联合电网的通讯和增加联合电网的通讯和高度自动化的复杂性高度自动化的

12、复杂性HUST_CEEE4.电力市场电力市场u基本特征：基本特征：开放、竞争、计划、协调开放、竞争、计划、协调u基本原则：基本原则：公平、公开、公正公平、公开、公正5.绿色能源的开发和利用（风能、太阳能等）绿色能源的开发和利用（风能、太阳能等）6.节能、减排、低碳节能、减排、低碳HUST_CEEE第二节第二节 电力系统基本概念电力系统基本概念一、什么是电力系统一、什么是电力系统三、电力系统的特点三、电力系统的特点四、对电力系统的要求四、对电力系统的要求二、电力系统的形成二、电力系统的形成HUST_CEEE水库 GMM电力网电力系统动力系统发电厂水轮机 发电机变电所升压变压器输电线路变电所降压变

13、压器用户用电设备一、什么是电力系统？一、什么是电力系统？v电力网电力网：由：由变电所变电所和不同电压等级和不同电压等级输电线路输电线路组成的网络。组成的网络。v电电力力系系统统：由由发发电电机机、变变压压器器、输输电电线线路路以以及及用用电电设设备备（或或发发电电厂厂、变变电电所所、输输配配电电线线路路以以及及用用户户），按按照照一一定定的的规规律律连接而组成的统一整体。连接而组成的统一整体。v动力系统动力系统：在电力系统的基础上，把发电厂的动力部分包含：在电力系统的基础上，把发电厂的动力部分包含在内的系统。在内的系统。HUST_CEEE水力发电厂水力发电厂火力发电厂火力发电厂超高压远距超高压

14、远距离输电网离输电网地方电力网地方电力网区域电力网区域电力网110kV35kV35kV500kV220kV110kV10kV变电所变电所A：枢纽：枢纽变电所变电所C：地方：地方变电所变电所D：终端：终端变电所变电所B：中间中间v电力网电力网：按电压等级的高低、供电范围大小的分类：按电压等级的高低、供电范围大小的分类u超高压远距离输电网超高压远距离输电网：电压等级为：电压等级为330kV500kV的网络的网络u区域电力网区域电力网：电压等级在：电压等级在35kV以上（一般为以上（一般为110kV220kV）u地方电力网地方电力网：电压等级在：电压等级在35kV及以下及以下v变变电电所所：按按其其

15、在在电电力力系系统统中的地位分类中的地位分类枢纽变电所枢纽变电所中间变电所中间变电所地区变电所地区变电所终端电站所终端电站所HUST_CEEE二、电力系统的形成二、电力系统的形成 电电力力系系统统规规模模越越大大，给给人人们们带带来来的的技技术术经经济济效益越大：效益越大：1.1.可以提高供电可靠性可以提高供电可靠性 2.2.可以减少备用容量可以减少备用容量 3.3.可以减少系统装机容量可以减少系统装机容量 4.4.可合理利用能源，充分发挥水电在系统中的作用可合理利用能源，充分发挥水电在系统中的作用 5.5.采用高效率大容量的火电机组采用高效率大容量的火电机组 6.6.可以提高系统运行的经济性

16、可以提高系统运行的经济性 HUST_CEEE三、电力系统的特点三、电力系统的特点v电电能能不不能能大大量量存存储储：电电能能的的生生产产、变变换换、输输送送、分分配和使用是同时进行的。配和使用是同时进行的。P发发 P用用 P频率频率fQ发发 Q用用 Q电压电压Vv过渡过程十分短暂过渡过程十分短暂：控制操作自动化程度高。：控制操作自动化程度高。必必须须借借助助自自动动装装置置对对电电力力系系统统进进行行控控制制：继继电电保保护护装置、远动装置、减载装置、同期装置、励磁装置装置、远动装置、减载装置、同期装置、励磁装置v电电能能生生产产与与国国民民经经济济各各部部门门和和人人民民生生活活有有着着极极

17、为为密密切的关系切的关系：社会政治经济影响巨大。：社会政治经济影响巨大。负荷分类：负荷分类：一类负荷、二类负荷、三类负荷一类负荷、二类负荷、三类负荷v电力系统的地区性特点较强电力系统的地区性特点较强：发展各具特色。：发展各具特色。电电力力系系统统的的规规划划设设计计、运运行行等等不不能能盲盲目目搬搬用用其其它它系统的经验。系统的经验。HUST_CEEE四、对电力系统的要求四、对电力系统的要求v保证供电可靠保证供电可靠v保证良好的电能质量保证良好的电能质量v提高电力系统运行经济性提高电力系统运行经济性Exa：一一台台1000MW火火电电机机组组，年年利利用用小小时时5000h，煤煤耗耗率率290

18、g/kW.h，煤价：，煤价：600元元/吨。吨。Sol：年发电量：年发电量：1000000kW5000h50亿亿kW.h需标煤：需标煤：50亿亿kW.h290g/kW.h145万吨标煤万吨标煤燃料费：燃料费：145万吨万吨600元元/吨吨87000万元万元1%节约：燃料：节约：燃料：1.45万吨标煤万吨标煤燃料费：燃料费：870万元万元HUST_CEEE第三节第三节电能质量指标电能质量指标电能的质量指标：电能的质量指标：电电压压频频率率波波形形HUST_CEEE140120100806080 90 100 110 120寿命光通量发光效率电流电压/%寿命光通量发光效率电流/%140120100

19、806080 90 100 110 120电压/%效率cos电流/%电流效率cos图图1-3 1-3 照明负荷（白炽灯）的电压特性照明负荷（白炽灯）的电压特性 图图1-4 1-4 异步电动机的电压特性异步电动机的电压特性（图中的100%表示额定值）（图中的100%表示额定值）v电压：电压：u必要性：必要性：HUST_CEEEu电压质量标准：电压质量标准：HUST_CEEEv频率频率：u频率偏差：频率偏差：0.2Hz（3000MW系统）系统）0.5Hz（3000MW系统）系统）国外：国外：(0.10.2)Hz或或0.5Hzu电钟时偏：电钟时偏：30s（3000MW系统）系统）1min（3000M

20、W系统）系统）u额定频率：额定频率：50Hz（国外：（国外：50或或60Hz）HUST_CEEEv波形：波形：1.1.谐波电压限值谐波电压限值 表表1-3 1-3 公用电网谐波电压限值公用电网谐波电压限值 电网标准电网标准电压电压(kV)kV)电压总谐电压总谐波畸变率波畸变率（%）各次谐波电压含有率各次谐波电压含有率（%）说说 明明奇次奇次偶次偶次0.385.04.02.01.衡量点为衡量点为PCCPCC，取实测，取实测95%95%概率值；概率值；2.对对用用户户允允许许产产生生的的谐谐波波电电流流，提提供供计算方法；计算方法；3.对对测测量量方方法法和和测测量量仪仪器器作作出出基基本本规规定

21、；定；4.对同次谐波随机性合成提供算法。对同次谐波随机性合成提供算法。6及及10104.03.21.635及及66663.02.41.21102.01.60.8注：注：220kV220kV电网参照电网参照110kV110kV执行。执行。HUST_CEEE2 2谐波电流允许值谐波电流允许值表表1-4 1-4 注入公共连接点的谐波电流允许值（注入公共连接点的谐波电流允许值（A A）标准标准电压电压/kVkV基准基准短路短路容量容量/MVA/MVA谐波次数谐波次数23456789101112131415161718192021222324250.381078623962264419211628132

22、411129.7188.6167.88.97.1146.512610043342134142411118.5167.1136.16.85.3104.79.04.34.93.97.43.66.810100262013208.5156.46.85.19.34.37.93.74.13.26.02.85.42.62.92.34.52.14.13525015127.7125.18.83.84.13.15.62.64.72.22.51.93.61.73.21.51.81.42.71.32.56650016138.1135.49.34.14.33.35.92.75.02.32.62.03.81.83.41.

23、61.91.52.81.42.6110750129.66.09.64.06.83.03.22.44.32.03.71.71.91.52.81.32.51.21.41.12.11.01.9注：注：220kV220kV基准短路容量取基准短路容量取2000MV2000MVA A。HUST_CEEE第四节第四节电力系统的电压等级及其选择电力系统的电压等级及其选择一、电力系统额定电压和最高电压一、电力系统额定电压和最高电压二、电气设备额定电压和最高电压二、电气设备额定电压和最高电压三、电力系统电压等级三、电力系统电压等级四、电压等级选择四、电压等级选择HUST_CEEE一、一、电力系统额定电压和最高电压

24、电力系统额定电压和最高电压 u电力系统的电力系统的额定电压额定电压：由国家根据技术经济条件规：由国家根据技术经济条件规定的电压等级标准，又称电力网的额定电压或线路定的电压等级标准，又称电力网的额定电压或线路的额定电压。的额定电压。u电电力力系系统统的的最最高高电电压压：电电力力系系统统正正常常运运行行时时，在在任任何时间系统中任何一点上所出现的电压最高值。何时间系统中任何一点上所出现的电压最高值。二、二、电气设备额定电压和最高电压电气设备额定电压和最高电压 u电电气气设设备备的的额额定定电电压压：电电气气设设备备制制造造厂厂根根据据所所规规定定的的电气设备工作条件而确定的电压。电气设备工作条件

25、而确定的电压。u电气设备的电气设备的最高电压最高电压：考虑到设备的绝缘性能和与最：考虑到设备的绝缘性能和与最高电压有关的其它性能所确定的允许最高运行电压，高电压有关的其它性能所确定的允许最高运行电压，其数值等于所在电力系统的最高电压值。其数值等于所在电力系统的最高电压值。HUST_CEEE注注：受（用）电设备的额定电压电：受（用）电设备的额定电压电力系统的额定电压。力系统的额定电压。三、电力系统电压等级三、电力系统电压等级1.低于低于3kV系统的额定电压系统的额定电压u直流系统的额定电压直流系统的额定电压v100V以下的额定电压，受电设备与供电设备相同。以下的额定电压，受电设备与供电设备相同。

26、v对对受受电电设设备备为为110V、220V和和440V的的直直流流系系统统，供供电电设备的额定电压分别为设备的额定电压分别为115V、230V和和460V。u低于低于3kV3kV交流三相交流三相/单相单相电力系统额定电压和电电力系统额定电压和电气设备额定电压气设备额定电压HUST_CEEE2、3kV及以上系统的额定电压及以上系统的额定电压u电力线路电力线路额定电压：额定电压：等于电力系统的额定电压等于电力系统的额定电压UNu发电机发电机的额定电压：的额定电压：105%UNu变压器一次绕组变压器一次绕组：相当于用电设备相当于用电设备UNu变压器二次绕组变压器二次绕组：相当于发电设备相当于发电设

27、备110%UN特例特例1：变压器一次绕组变压器一次绕组105%UN特例特例2：变压器二次绕组变压器二次绕组105%UNHUST_CEEE三、电压等级的选择三、电压等级的选择U1I U2SZ电电 力力 系系 统统 额额 定定 电电 压压 为为220kV220kV及及以以上上电电压压等等级级与与其其相相适适应应的的传传输输功功率率和和传传输输距距离离的关系曲线如图的关系曲线如图1-61-6所示。所示。6500600055005000450040003500300025002000150010005000 100 300 500 700 900220kV3305007501000kV传传输输功功率率

28、(MW)传输距离传输距离(km)图图1-6 1-6 220kV220kV及及以以上上电电压压等等级级的传输功率和传输距离的传输功率和传输距离 I（U1U2）/ZSU2(U1U2)/lz010%UN2/lz0u传输功率传输功率S、电压等级、电压等级U、输电距离、输电距离l之间的之间的关系关系SConst，l U 2lConst，S U 2HUST_CEEE第四节第四节电力系统中性点接地电力系统中性点接地一、一、概述概述二、二、中性点不接地系统中性点不接地系统三、三、中性点经消弧线圈接地电力系统中性点经消弧线圈接地电力系统四、四、中性点直接接地的电力系统中性点直接接地的电力系统五、五、中性点经电阻

29、接地的电力系统中性点经电阻接地的电力系统HUST_CEEE一、概述一、概述u接地：接地：为为了了保保证证电电力力网网或或电电气气设设备备的的正正常常运运行行和和工工作作人人员员的的人人身身安安全全，人人为为地地使使电电力力网网及及其其某某个个设设备备的的某某一一特特定定地地点点通通过过导导体体与与大大地地作良好的连接。作良好的连接。u接地分类：接地分类：v工工作作接接地地：为为了了保保证证电电气气设设备备在在正正常常或或发发生生故故障障情情况况下下可可靠靠地地工工作作而而采采取取的接地。的接地。v保保护护接接地地：将将一一切切正正常常工工作作时时不不带带电电而而在在绝绝缘缘损损坏坏时时可可能能

30、带带电电的的金金属属部部分分接地，以保证工作人员接触时的安全。接地，以保证工作人员接触时的安全。v保保护护接接零零：在在中中性性点点直直接接接接地地的的低低压压电电力力网网中中，把把电电气气设设备备的的外外壳壳与与接接地地中中性性线线直直接接连连接接，以以实实现现对对人人身身安安全全的保护作用。的保护作用。v防防雷雷接接地地：为为消消除除大大气气过过电电压压对对电电气气设设备备的的威威胁胁，而而对对过过电电压压保保护护装装置置采采取的接地措施。取的接地措施。v防防静静电电接接地地：对对生生产产过过程程中中有有可可能能积积蓄电荷的设备所采取的接地。蓄电荷的设备所采取的接地。HUST_CEEEu电

31、力系统的电力系统的中性点接地方式中性点接地方式：小接地电流系统小接地电流系统大接地电流系统大接地电流系统u如何确定如何确定电力系统中性点接地方式：电力系统中性点接地方式：应应从从供供电电可可靠靠性性、内内过过电电压压、对对通通信信线线路路的的干干扰扰、继继电电保保护护以以及及确确保保人人身身安全安全诸方面综合考虑。诸方面综合考虑。HUST_CEEE负荷ABCCCCICa.电路图0UAUBUCIB0IC0IA0b.矢量图二、中性点不接地的电力系统二、中性点不接地的电力系统UAUBUC0IAIBIC0u适用范围适用范围3kV60kV的电力系统的电力系统u正常运行时正常运行时结论结论：三三相相电电压

32、压对对称称，三三相相导导线线对对地地电电容容电电流流也也是是对对称称的的，三三相相电电容容电电流流相相量量之之和和为为零零，这这说说明明没没有有电容电流经过大地流动。电容电流经过大地流动。HUST_CEEE0UBUAUC60-UA UCUB -UA ICBICC-ICAICAICAICBICBICCICCIPE负荷ABCCCCUAUBUCu单相金属性接地故障时单相金属性接地故障时(A相相)v故故障障相相对对地地电电压压降降为为零零；非非故故障障相相对对地地电电压压升升高高为为线线电电压压，且且相相位位相相差差600。因因此此，线线路路及及各各种种电电气气设设备备的的绝绝缘缘要要按按线线电电压压

33、设设计计，绝绝缘缘投投资资所所占占比比重重加加大大，显显而而易易见见，电电压压等等级级越越高高绝缘投资越大。绝缘投资越大。v三相线电压仍然对称三相线电压仍然对称。用户用户的三相用电设备仍能照常运行，的三相用电设备仍能照常运行，但允许继续运行的时间不能超过但允许继续运行的时间不能超过2h。HUST_CEEE0UBUAUC60-UA UCUB -UA ICBICC-ICAu接地故障电容电流接地故障电容电流IPEHUST_CEEE中性点不接地系统发生单相接地故障时中性点不接地系统发生单相接地故障时：u接地电流接地电流大于大于30A时，将形成稳定电弧，成为持时，将形成稳定电弧，成为持续性电弧接地，这将

34、烧毁电气设备和可能引起多续性电弧接地，这将烧毁电气设备和可能引起多相相相相间短路。间短路。u如果接地电流如果接地电流大于大于5A10A，而小于，而小于30A，则有可，则有可能形成间歇性电弧；间歇性电弧容易引起弧光接能形成间歇性电弧；间歇性电弧容易引起弧光接地过电压，其幅值可达（地过电压，其幅值可达（2.53）U，将危害整，将危害整个电网的绝缘安全。个电网的绝缘安全。u如果接地电流在如果接地电流在5A以下以下，当电流经过零值时，电，当电流经过零值时，电弧就会自然熄灭。弧就会自然熄灭。Howtodo？HUST_CEEE0UAUBUC-UCUAUBILICICAICB负荷ABCCCCILICICCI

35、CBICAICCICBICAIPEL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u消弧线圈消弧线圈:安安装装在在变变压压器器或或发发电电机机中中性性点点与与大大地地之之间间的的具具有有气气隙隙铁芯的电抗器。铁芯的电抗器。u单相单相(C相相)金属性接地故障金属性接地故障:C相相发发生生接接地地时时，中中性性点点电电压压变变为为-UC，在在消消弧弧线线圈圈作用下，产生电感电流（滞后作用下，产生电感电流（滞后90），其数值为），其数值为:ILUC/XLU/XLHUST_CEEEu消弧线圈的补偿方式消弧线圈的补偿方式v全全补补偿偿方方式式：按按IL=IC选选择择消消弧弧线线圈圈

36、的的电电感感，使使接接地故障点电流为零，此即全补偿方式。地故障点电流为零，此即全补偿方式。v欠欠补补偿偿方方式式：按按ILIC选选择择消消弧弧线线圈圈的的电电感感，此此时时接地故障点有剩余的电感电流流过。接地故障点有剩余的电感电流流过。u消弧线圈容量的选择消弧线圈容量的选择u下述情况，应安装消弧线圈下述情况，应安装消弧线圈HUST_CEEE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 u 特点特点：v供供电电可可靠靠性性不不如如电电力力系系统统中中性性点点不不接接地地和和经经消消弧弧线线圈圈接接地地方方式。式。v为为提提高高供供电电可可靠靠性性，在在线线路路上上广广泛泛安安装装三三

37、相相或或单单相相自自动动重重合合闸装置。闸装置。v电电气气设设备备的的绝绝缘缘水水平平只只需需按按电电力力网网的的相相电电压压考考虑虑，可可以以降降低低工程造价。工程造价。v我我国国380/220V系系统统中中一一般般都都采采用用中中性性点点直直接接接接地地方方式式，主主要要是从人身安全考虑问题。是从人身安全考虑问题。负荷ABCk(1)Ik(1)Ik(1)u适用范围适用范围：v我我国国110kV（国国外外220kV）及以上电压等级电力系统。及以上电压等级电力系统。v380/220V低压系统。低压系统。HUST_CEEE五、中性点经电阻接地的电力系统五、中性点经电阻接地的电力系统 u 特点：特点

38、：v降降低低工工频频过过电电压压，抑抑制制弧弧光过电压；光过电压；v消消除除铁铁磁磁谐谐振振过过电电压压，防防止断线谐振过电压；止断线谐振过电压；v设置零序保护动作跳闸；设置零序保护动作跳闸；v设置零序保护动作跳闸；设置零序保护动作跳闸；v避免发生高压触电事故；避免发生高压触电事故；v供电可靠性有保证。供电可靠性有保证。u适适用用范范围围：配配网网系系统统（与与中中性性点点经经消消弧弧线线圈圈接接地地、不不接接地比较）地比较）v全全电电缆缆出出线线变变电电站站的的单单相相接接地地故故障障电电容容电电流流超超过过30A时时采采用用中中性性点经电阻接地；点经电阻接地；v全全架架空空线线路路出出线线

39、变变电电站站的的单单相相接接地地故故障障电电流流超超过过10A时时，采采用用中中性点经消弧线圈接地；性点经消弧线圈接地；v对对电电缆缆与与架架空空线线混混合合线线路路的的单单相相接接地地故故障障电电容容电电流流超超过过10A时时，可可采采用用中中性性点点经经消消弧弧线线圈圈接接地地或或采用中性点经电阻接地。采用中性点经电阻接地。HUST_CEEE35kV降压变压器HUST_CEEE升压变压器HUST_CEEE110kV输电线路HUST_CEEE北京知春里220kV变电所HUST_CEEE北京新东安110kV地下变电站HUST_CEEE广东新丰江水电站HUST_CEEE水轮机HUST_CEEE世

40、界上最大水轮发电机组：三峡水轮发电机组。HUST_CEEE用户照明HUST_CEEE三峡大坝鸟瞰HUST_CEEEHUST_CEEE第二章第二章 发电系统发电系统第一节第一节 能源及电能能源及电能第二节第二节 火力发电厂火力发电厂第三节第三节核电厂核电厂第四节第四节水电厂水电厂第五节第五节其它发电厂其它发电厂第六节第六节各类发电厂的技术经济特点各类发电厂的技术经济特点HUST_CEEE第一节第一节 能源及电能能源及电能一、能源的分类一、能源的分类二、新能源二、新能源三、我国的能源资三、我国的能源资源及电网特点源及电网特点HUST_CEEE新新能源能源常规常规能源能源一、能源的分类一、能源的分类

41、煤，石油，天然气，核裂变物质水力核聚变物质太阳能，风能，海洋能，地热能非再非再生性生性再生性再生性电力、焦炭、煤气、汽油、煤油、柴油重油、氢能、沼气、酒精、蒸汽、热水等二次二次能源能源一次一次能源能源HUST_CEEE一、能源的分类一、能源的分类HUST_CEEEu太太阳阳能能发发电电：地球表面一年从太阳获得的总能量约达61017kW.h，比全世界目前一年内利用各种能源的总和还大1万倍以上u风风力力发发电电：世界上风能总量约3500亿kW，相当于每年可发电3050亿万kWhu地地热热发发电电：地热资源分为干蒸汽田、湿蒸汽田、地热水和热岩层 沙漠温差发电、风筝发电、重力发电、高跟鞋风电u海海洋洋

42、能能发发电电：大范围有规律的动能（如潮汐、海流）和无规律的动能（如波浪能）以及海洋不同深度的温差（热能）u磁磁流流体体发发电电：它是利用高温等离子体流过与流动方向垂直的强磁场，在与等离子体流向和磁场都垂直的方向上产生了电动势，使回路中产生电流的直接发电方式u核核聚聚变变能能：轻核聚变所释放的能量十分巨大，如氘聚合成一公斤氦，所释放的能量相当于一万吨标准煤完全燃烧放出的能量二、新能源二、新能源HUST_CEEE三、我国的能源资源及电网特点三、我国的能源资源及电网特点能能源源是是一一个个国国家家生生存存和和发发展展的的最最基基本本的的条条件件，电电力是能源的最基本构成之一。力是能源的最基本构成之一

43、。到到2002年底，探明可直接利用的煤炭储量为年底，探明可直接利用的煤炭储量为1886亿亿t，我国煤矿的平均资源综合回收率仅为，我国煤矿的平均资源综合回收率仅为30%，按煤炭产量，按煤炭产量19亿亿t计算，仅使用计算，仅使用30年。年。世界上世界上10大产煤国大产煤国，2004年煤炭产量（年煤炭产量（/亿亿t）分）分别为：中国别为：中国19.56，美国，美国9.32，印度，印度3.62，俄罗斯，俄罗斯2.83，澳大利亚，澳大利亚2.64，南非，南非2.43，印度尼西亚，印度尼西亚1.35，波兰，波兰0，哥伦比亚，哥伦比亚0.52，德国，德国0.29，共计，共计42.56，中国占中国占45.96

44、%。HUST_CEEE煤炭供煤炭供给的的85以上集以上集中在秦岭和淮河以北，中在秦岭和淮河以北，山西和内蒙就占了山西和内蒙就占了50，而煤炭需求多集中在沿而煤炭需求多集中在沿海海经济比比较发达的地区，达的地区，煤炭的平均运煤炭的平均运输成本高成本高于开采成本。于开采成本。华东地区煤炭地区煤炭资源源储量量87%集中在安徽、山集中在安徽、山东，而工而工业主要在上海主要在上海为核核心的心的长江三角洲地区。江三角洲地区。中南地区中南地区72%集中在河集中在河南，而工南，而工业在武在武汉和珠和珠江三角洲地区。西南地江三角洲地区。西南地区区67%集中在集中在贵州，而州，而工工业主要在四川。主要在四川。东北

45、北地区地区52%集中在黑集中在黑龙江，江，而工而工业集中集中在辽宁。宁。煤炭是我国最主要的能源，探明可直接利用的煤炭煤炭是我国最主要的能源，探明可直接利用的煤炭储量量为1886亿吨，但煤炭吨，但煤炭资源的分布很不均匀。源的分布很不均匀。HUST_CEEE我国水能我国水能资源居世界首位源居世界首位理理论蕴藏藏量量6.76亿kW，其其中中，可可开开发装装机机容容量量3.78亿kW（单机机500kW及及以以上上），年年发电量量1.92万万亿kWh。水水能能资源源利利用用率率低低于于世世界界平均水平平均水平:目目前前，水水能能资源源的的开开发利利用用率率以以装装机机计为可可开开发装装机机容容量量的的1

46、8，以以发电量量计约11.56，远低低于于经济发达国家的水平。达国家的水平。水水电是清是清洁、环保和可再生的能源。保和可再生的能源。我国可开我国可开发水能水能资源量，开源量，开发条件条件优越，技越，技术经济指指标良好。良好。HUST_CEEE新疆西藏东北华北西北川渝华中华东华南 14011993050 6910354196 1806743 53023234 3101790煤炭：亿吨标煤煤炭：亿吨标煤水能：水能：万千瓦万千瓦10.黄河上游黄河上游11.黄河中游黄河中游12.东北东北4.长江上游长江上游6.湘西湘西7.闽浙赣闽浙赣1.金沙江金沙江2.雅砻江雅砻江3.大渡河大渡河5.乌江乌江8.澜沧

47、江澜沧江9.南盘江红水河南盘江红水河HUST_CEEE石油，截至石油，截至1996年底，储量约年底，储量约32.87亿亿t，居世界第居世界第9位。位。铀，我国的铀储量可供铀，我国的铀储量可供4000万万kW核发电核发电厂运行厂运行30年。年。风能，可开发的装机容量有风能，可开发的装机容量有2.53亿亿kW。海洋潮汐能，我国沿海的潮汐能量约有海洋潮汐能，我国沿海的潮汐能量约有2亿亿kW。天然气，根据天然气，根据1993年的预测，总资源量达年的预测，总资源量达38万亿万亿m3。HUST_CEEE中国的能源状况：中国的能源状况：n资源相对贫乏，人均占有量更低资源相对贫乏，人均占有量更低。n煤的储量占

48、世界的煤的储量占世界的4.2%n石油为石油为2%(为世界平均水平为世界平均水平1/10）n天然气为天然气为0.5%（为世界平均水平（为世界平均水平1/20）n水能水能15%（世界第一）（世界第一）n分布极为不均匀分布极为不均匀因此，对资源的因此，对资源的合理配置与管理合理配置与管理极其重要。极其重要。HUST_CEEE美科学家宣称盐水在无线电作用下可燃烧美科学家宣称盐水在无线电作用下可燃烧?http:/ 2007年09月12日 08:27 新浪科技北京时间9月12日消息，据国外媒体报道，美国的科学家日前表示，他们发现普通盐水在无线电波的照射下可以燃烧，这很可能是21世纪人类最伟大的发现之一，未

49、来将有望解决人类的能源危机。这个发现是约翰-坎祖斯在研制癌症治疗法的时候偶然发现的，当时他在尝试用一个射频发生器给海水脱盐，结果发现处于无线电频率下的盐水会燃烧。这一发现令科学家们为之兴奋，如此一来，科学家们将可以利用地球上最富足的资源-海水来作为燃料。美宾夕法尼亚州的化学家罗斯坦姆-罗伊在实验室中证实了他的观测，他表示，无线电频率可以降低盐水中所含元素之间的结合力，释放出氢，一旦点火，氢气就会在这种频率下持续燃烧。罗斯坦姆-罗伊说：“这个发现绝对是100年来最神奇的水科学。世界上最丰富的资源就是海水，它无处不在。看着盐水燃烧不禁让我有些寒意。”本周，罗伊将会见美国能源部和国防部官员，以争取获

50、得一些科研资助。科学家们目前希望了解氢燃烧所释放的能量燃烧时温度高达3000多华氏度可以为一辆汽车或者其它重型机械提供足够的能量。罗伊说：“我们将集思广议，看看研究的结果到底如何。可以肯定，它的发展潜力将会是巨大的。”HUST_CEEE美研制高空风车发电应对能源短缺http:/2008年09月28日07:39新浪科技讯北京时间9月28日消息，据美国探索杂志报道，风力早已被认为是一种重要的能量资源。但是，几十年来人们一直不知道风力的实际发电量是多少。最新研究发现，利用高空风车发电，可解决人类的能源短缺问题。三年前，斯坦福大学的大气学家克里斯蒂纳阿彻和马克雅各布森根据空气流动模式作了详细计算。他们