電力系統(tǒng)的基本概念

第一章 電力系統(tǒng)的基本概念,第一節(jié) 電力系統(tǒng)概述,第二節(jié) 電力系統(tǒng)的額定電壓和頻率,第三節(jié) 電力系統(tǒng)的接線方式,第四節(jié) 電力系統(tǒng)的負(fù)荷和負(fù)荷曲線,第五節(jié) 電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)的運(yùn)行方式,第一節(jié) 電力系統(tǒng)概述,一 、 電力系統(tǒng)的基本概念,圖1-1 動力系統(tǒng)、電力系統(tǒng)、和電力網(wǎng)絡(luò)示意圖,.1.1 電力系統(tǒng)的組成,電力系統(tǒng)：是由生產(chǎn)、輸變、分配和消耗電能的電氣設(shè)備（發(fā)電機(jī)、變壓器、電力線路以及各種用電設(shè)備等）聯(lián)系在一起組成的統(tǒng)一整體。,動力系統(tǒng)：是電力系統(tǒng)加上發(fā)電廠動力部分。,電力網(wǎng)絡(luò)：是電力系統(tǒng)中除去發(fā)電機(jī)和用電設(shè)備外的部分，即各種電壓等級的輸配電力線路及升降壓變壓器所成為的部分。,. 1 電力系統(tǒng)概述,（1）電力網(wǎng)分類 按供電范圍、輸送功率和電壓等級分：分為地方電力網(wǎng)和區(qū)域電力網(wǎng)。 按電壓等級分：電力網(wǎng)分為低壓（1kV及以下）、高壓（1330kV）、超高壓（3301000kV）和特高壓（1000kV以上）幾種。其中地方網(wǎng)（110KV) 、遠(yuǎn)距離輸電網(wǎng)（330KV),（2）發(fā)電廠的主要類型 發(fā)電廠主要有火力發(fā)電廠、水力發(fā)電廠、核動力發(fā)電廠和其它能源（太陽能、風(fēng)力、潮汐等）發(fā)電廠。,知識擴(kuò)展：,圖1-1 直流輸電系統(tǒng)示意圖,由于電工技術(shù)的發(fā)展，直流輸電作為一種補(bǔ)充的輸電方式得到實(shí)際應(yīng)用。在交流電力系統(tǒng)內(nèi)或者在兩個交流電力系統(tǒng)之間嵌入直流輸電系統(tǒng)，便構(gòu)成了現(xiàn)代交直流聯(lián)合系統(tǒng)。直流輸電系統(tǒng)由換流設(shè)備、直流線路以及相關(guān)的附屬設(shè)備組成。圖1-1為直流輸電系統(tǒng)的示意圖。,（3）直流輸電,1.1.2 電力系統(tǒng)運(yùn)行的特點(diǎn),連續(xù)性：電能不能大量的廉價的儲存，電能的生產(chǎn)、輸送、分配和使用同時完成。 短暫性：暫態(tài)過程非常短暫，電能以電磁波的形式傳播，傳播速度為300kmms。 密切性：和人民生活及國民經(jīng)濟(jì)各部門間的關(guān)系密切。,1.1.3 電力系統(tǒng)運(yùn)行的基本要求,1、保證供電可靠性 知識拓展:保證供電的可靠性是分級對待的。 類：供電中斷，損害人生安全、巨大損失。 類：供電中斷，大量減產(chǎn)。 類：可停電,（2）電網(wǎng) 六大電網(wǎng)：西北電網(wǎng)、華北電網(wǎng)、東北電網(wǎng)、華中電網(wǎng)、華東電網(wǎng)、南方電網(wǎng)。其中華中電網(wǎng)與除了東北電網(wǎng)外的所有電網(wǎng)互連，華北電網(wǎng)與東北電網(wǎng)互連，其他互不相連。 最高輸電電壓： 交流：西北750KV 直流：500KV 葛洲壩到上海南橋變電站,2、發(fā)展趨勢 （1）特高壓輸電 山西長治-湖北荊門 1000KV 最高運(yùn)行電壓：1100KV （2）新能源發(fā)電 風(fēng)電：全國可開發(fā)風(fēng)能資源：10億KW以上。 太陽能 （3）智能電網(wǎng) 廣義上說：智能電網(wǎng) 可以優(yōu)先使用清潔能源的智能調(diào)度系統(tǒng)； 可以動態(tài)定價的智能計量系統(tǒng)； 可以通過調(diào)整發(fā)電用電設(shè)備功率優(yōu)化負(fù)荷平衡的智能技術(shù)； 5個關(guān)鍵特征：（P7-8）,1-2 電力系統(tǒng)的額定電壓和額定頻率,1.2.1 額定電壓的概念和電網(wǎng)的電壓等級 1、額定電壓（額定頻率）的概念 電氣設(shè)備都是按照指定的電壓和頻率來進(jìn)行設(shè)計制造的，這個指定的電壓和頻率，稱為電氣設(shè)備的額定電壓和額定頻率。當(dāng)電氣設(shè)備在此電壓和頻率下運(yùn)行時，將具有最好的技術(shù)性能和經(jīng)濟(jì)效果。 2、電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)電壓等級 為了進(jìn)行成批生產(chǎn)和實(shí)現(xiàn)設(shè)備的互換，各國都制定有標(biāo)準(zhǔn)的額定電壓和額定頻率。 我規(guī)定的電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)電壓等級（線路額定電壓）：3、6、10、35、60、110、220、330、500、750、1000KV。,122各種主要電氣設(shè)備的額定電壓 1、各種主要電氣設(shè)備額定電壓的規(guī)定 （1）輸電線路的額定電壓,輸電線的首端和末端均可接用電設(shè)備，而用電設(shè)備的端電壓一般容許在額定電壓的 范圍內(nèi)波動，因而沒有調(diào)壓設(shè)備的情況下，輸電線路上可以容許10%的電壓損耗。,若輸電線的首端電壓較用電設(shè)備高5%即為； ；輸電線路的末端電壓較用電設(shè)備低5%，即為 ，則輸電線路的額定電壓為,。,（2）用電設(shè)備的額定電壓 用電設(shè)備的額定電壓=電力網(wǎng)的額定電壓（即相應(yīng)電壓等級電網(wǎng)的額定電壓）,（3）發(fā)電機(jī)的額定電壓 發(fā)電機(jī)作為直接配電的電源，總是接在線路首端，它的額定電壓應(yīng)較同級電網(wǎng)電壓高5（補(bǔ)償電壓損失）即：,（4）變壓器的額定電壓 知識回顧: 變壓器的額定電壓即為變壓器兩側(cè)的額定電壓，以變比表示為,當(dāng)變壓器與發(fā)電機(jī)直接相連時：,，變壓器的一次側(cè)接電源，相當(dāng)于用電設(shè)備，二次側(cè)向負(fù)荷供電，相當(dāng)于電源。 變壓器的額定電壓規(guī)定： 變壓器一次側(cè)： 當(dāng)變壓器直接與電網(wǎng)相連時：,變壓器二次側(cè)： 知識回顧: 電力變壓器的二次繞組的額定電壓是指一次繞組在額定電壓作用下，二次繞組的空載電壓。當(dāng)變壓器滿載時，變壓器的一、二次繞組的阻抗將引起變壓器自身的電壓降（大約相當(dāng)于電網(wǎng)額定電壓的5），從而使二次繞組的端電壓小于空載電壓。 （1）升壓變壓器：,升壓變壓器二次繞組的額定電壓規(guī)定比同級電網(wǎng)額定電壓高10即： （其中5%為變壓器內(nèi)部阻抗上的壓降，另為線路首端高出5%）。,（2）降壓變壓器： 10kv及以下，阻抗電壓小于7%的小容量變壓器或變壓器直接與用戶聯(lián)接或靠近用戶，供電半徑較小時，線路的電壓損失可以忽略不計，這時變壓器的二次繞組的額定電壓應(yīng)高于電網(wǎng)額定電壓5，用以補(bǔ)償變壓器自身的電壓損失。即：,。,長線路時，需要考慮線路的電壓損失，規(guī)定變壓器的二次繞組的額定電壓應(yīng)高于電網(wǎng)額定電壓10即：,。,知識拓展: （1）為適應(yīng)電力系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)節(jié)的需要，變壓器的高壓繞組及中壓繞組，一般都有多個分接頭，且分接頭一般用百分?jǐn)?shù)表示，即分接頭電壓與主抽頭電壓的差值為主抽頭電壓的百分之幾。 （2）對同一電壓級的變壓器，升壓變壓器和降壓變壓器，即使分接頭百分值相同，分接頭的額定電壓也不相同。圖1-2所示為線電壓表示的220kV電壓級具有抽頭 的變壓器的抽頭額定電壓。對于+5%抽頭，升壓變壓器為,，降壓變壓器的則為,。,（a）升壓變壓器 （b）降壓變壓器 圖1-2 用線電壓表示的抽頭額定電壓,2、設(shè)備與系統(tǒng)的額定電壓 我國制定的三相交流3kV及以上設(shè)備與系統(tǒng)的額定電壓的數(shù)值列于表1-1中。,表1-1 3kV以上的額定電壓及電力線路的平均額定電壓（KV）,123 額定頻率 我國電力系統(tǒng)的額定頻率為50HZ，簡稱工頻。 知識拓展:我國規(guī)定電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時，允許的頻率偏移應(yīng)不超過：0.20.5HZ。 一般： (1)電網(wǎng)容量在300萬KW及以上者不超過0.2HZ。 (2)電網(wǎng)容量在300萬KW及以下者不超過0.5HZ。 (3)實(shí)際運(yùn)行中，跨省電力系統(tǒng)保持在0.1HZ的范圍內(nèi)。,1-3 電力系統(tǒng)的接線方式 1.3.1電力系統(tǒng)的電氣接線方式,接線圖 接線方式,接線圖如下：,圖1-4 無備用網(wǎng)絡(luò) （a）放射式網(wǎng)絡(luò)；（b）干線式網(wǎng)絡(luò)；（c）樹狀網(wǎng)絡(luò),圖1-5 幾種常用的有備用網(wǎng)絡(luò) （a）單電源環(huán)形網(wǎng)絡(luò)；（b）環(huán)形網(wǎng)絡(luò)；（c）兩端供電網(wǎng)絡(luò),1、無備用接線方式：負(fù)荷只能從一個電源獲得電能開式接線，主要優(yōu)點(diǎn)在于簡單、經(jīng)濟(jì)、運(yùn)行方便，主要缺點(diǎn)是供電可靠性差。 2、有備用接線方式：負(fù)荷可以從兩個或兩個以上電源獲得電能閉式接線。有兩端供電、環(huán)式、鏈?zhǔn)降?。?yōu)點(diǎn)在于供電可靠性和電壓質(zhì)量高，缺點(diǎn)式可能不夠經(jīng)濟(jì)。 132 容量與輸送距離（P11）,表1-2 電力線路的額定電壓與輸送功率和輸送距離的關(guān)系,1-4 電力系統(tǒng)的的負(fù)荷和負(fù)荷曲線 1.4.1 電力系統(tǒng)的負(fù)荷(P12) 電力系統(tǒng)的負(fù)荷：就是系統(tǒng)中所有用電設(shè)備消耗功率的總和，也稱電力系統(tǒng)綜合用電負(fù)荷。 知識拓展: （1）用電設(shè)備：包括異步電動機(jī)、同步電動機(jī)、電熱爐、整流設(shè)備、照明設(shè)備等。 （2）負(fù)荷有哪些類型（根據(jù)用戶的性質(zhì)分類）,負(fù)荷,工業(yè)負(fù)荷（72%）,農(nóng)業(yè)負(fù)荷（16%）,交通運(yùn)輸業(yè)負(fù)荷（2%）,市政生活用電負(fù)荷（10%）,其它負(fù)荷,1.4.2 電力系統(tǒng)的負(fù)荷曲線 一、負(fù)荷曲線的概念(P12) 負(fù)荷曲線：就是以曲線描述某一時間段內(nèi)負(fù)荷隨時間變化的規(guī)律，負(fù)荷曲線可分為有功功率和無功功率負(fù)荷曲線。 二、幾種主要的負(fù)荷曲線 1、日負(fù)荷曲線（P13） 日負(fù)荷曲線:就是描述一天24小時負(fù)荷的變化情況，曲線的最大值稱為最大負(fù)荷(簡稱峰荷)，最小值稱為最小負(fù)荷(簡稱谷荷)。,說明: (1)虛線表示無功功率日負(fù)荷曲線。由于一天之內(nèi)負(fù)荷的功率因數(shù)是變化的，因此無功負(fù)荷曲線同有功負(fù)荷曲線不完全相似，兩種曲線中相應(yīng)的極值不一定同時出現(xiàn)。 (2)為了便于計算，常把連續(xù)變化的曲線繪制成階梯形，如圖(b)所示。 知識拓展: 1、日負(fù)荷曲線的用途 （1）安排日發(fā)電計劃 （2）確定系統(tǒng)運(yùn)行方式,2、根據(jù)日負(fù)荷曲線計算的幾個量 （1）總耗電量,（2）日平均負(fù)荷,（3）負(fù)荷率,和最小負(fù)荷系數(shù),說明：負(fù)荷率,和最小負(fù)荷系數(shù),這兩個系數(shù)不僅用于日負(fù)荷曲線，也可用于其他時間段的負(fù)荷曲線。 2、有功年負(fù)荷曲線（年最大負(fù)荷曲線）（P14） 年最大負(fù)荷曲線：就是描述一年內(nèi)每月(或每日)最大有功負(fù)荷變化的情況。,是說明負(fù)荷曲線的起伏特性的。,年最大負(fù)荷曲線 年持續(xù)負(fù)荷曲線,知識拓展:年最大負(fù)荷曲線的用途 （1）安排發(fā)電設(shè)備的檢修計劃 （2）制訂發(fā)電機(jī)組或發(fā)電廠的擴(kuò)建或新建計劃 3、年持續(xù)負(fù)荷曲線（P13-14） 年持續(xù)負(fù)荷曲線：按一年中系統(tǒng)負(fù)荷的數(shù)值大小及其持續(xù)小時數(shù)為序排列繪制而成。 知識拓展: 年持續(xù)負(fù)荷曲線的用途 （1）計算全年耗電量（P14） （2）計算最大負(fù)荷利用小時（P14） 三、各類用戶的年最大負(fù)荷利用小時（P14表1-4）,1-5 電力系統(tǒng)中線點(diǎn)的運(yùn)行方式,1.5.1電力系統(tǒng)中線點(diǎn)及其接地方式 一、電力系統(tǒng)的中性點(diǎn) 電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)：星形連接的變壓器或發(fā)電機(jī)的中性點(diǎn)。 知識拓展: 電氣設(shè)備（電力變壓器、電壓互感器或發(fā)電機(jī)）的中性點(diǎn)接地又稱為電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地。,1、為什么接地？ 為了保證電力網(wǎng)或電氣設(shè)備的正常運(yùn)行和工作人員的人身安全，人為地使電力網(wǎng)及其某個設(shè)備的某一特定地點(diǎn)通過導(dǎo)體與大地作良好的連接。 2、接地有哪些類型,二、電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式,（1）工作接地：為了保證電氣設(shè)備在正常或發(fā)生故障情況下可靠地工作而采取的接地。 （2）保護(hù)接地：將一切正常工作時不帶電而在絕緣損壞時可能帶電的金屬部分接地，以保證工作人員接觸時的安全。（接地保護(hù)）,（3）保護(hù)接零：在中性點(diǎn)直接接地的低壓電力網(wǎng)中，把電氣設(shè)備的外殼與接地中性線（也稱零線）直接連接，以實(shí)現(xiàn)對人 身安全的保護(hù)作用。 （4）防雷接地：為消除大氣過電壓對電氣設(shè)備的威脅，而對過電壓保護(hù)裝置采取的接地措施。 （5）防靜電接地：對生產(chǎn)過程中有可能積蓄電荷的設(shè)備所采取的接地。,3、電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)接地方式： 小電流接地： 中性點(diǎn)不接地（中性點(diǎn)絕緣） 中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地 大接地電流： 中性點(diǎn)直接接地 中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地 4、如何確定電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式？ 應(yīng)從供電可靠性、內(nèi)過電壓、對通信線路的干擾、繼電保護(hù)以及確保人身安全諸方面綜合考慮。,1.5.2電力系統(tǒng)中線點(diǎn)不同接地方式的特點(diǎn) 一、中性點(diǎn)不接地 1、中性點(diǎn)不接地方式運(yùn)行分析 （1）正常運(yùn)行時 UAUBUC0 IAIBIC0,結(jié)論： 三相電壓對稱，三相導(dǎo)線對地電容電流也是對稱的，三相電容電流相量之和為零，這說明沒有電容電流經(jīng)過大地流動。 （2）單相金屬性接地故障時(A相),結(jié)論：故障相對地電壓降為零；非故障相對地電壓升高為線電壓，且相位相差600。 2、中性點(diǎn)不接地方式的特點(diǎn) （1）故障相對地電壓降為零；非故障相對地電壓升高為線電壓，且相位相差600。線路及各種電氣設(shè)備的絕緣要按線電壓設(shè)計，絕緣投資所占比重加大，顯而易見，電壓等級越高絕緣投資越大。 （2）三相之間的線電壓仍然對稱，用戶的三相用電設(shè)備仍能照常運(yùn)行，但允許繼續(xù)運(yùn)行的時間不能超過2h。 （3）接地電流在故障處可能產(chǎn)生穩(wěn)定的或間歇性的電弧。 （4）如果接地電流大于30A時，將形成穩(wěn)定電弧，成為持續(xù)性電弧接地，這將燒毀電氣設(shè)備和可能引起多相相間短路。,（5）如果接地電流大于5A-10A，而小于30A，則有可能形成間歇性電?。婚g歇性電弧容易引起弧光接地過電壓，其幅值可達(dá)（2.5-3）U，將危害整個電網(wǎng)的絕緣安全。 （6）如果接地電流在5A以下，當(dāng)電流經(jīng)過零值時，電弧就會自然熄滅。,3、中性點(diǎn)不接地方式的適用范圍 3kV-60kV的電力系統(tǒng) 二、中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地 1、消弧線圈是什么？ 安裝在變壓器或發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)與大地之間的具有氣隙鐵芯的電抗器。 2、中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式的特點(diǎn) 當(dāng)發(fā)生單相接地故障時，接地故障相與消弧線圈構(gòu)成了另一個回路，接地故障相接地電流中增加了一個感性電流，它和裝設(shè)消弧線圈前的容性電流的方向剛好相反，相互補(bǔ)償，減少了接地故障點(diǎn)的故障電流，使電弧易于自行熄滅，從而避免了由此引起的各種危害，提高了供電可靠性 。,3、中性點(diǎn)不接地方式的適用范圍 3kV-60kV的電力系統(tǒng) 二、中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地 1、消弧線圈是什么？ 安裝在變壓器或發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)與大地之間的具有氣隙鐵芯的電抗器。 2、中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式的特點(diǎn) 當(dāng)發(fā)生單相接地故障時，接地故障相與消弧線圈構(gòu)成了另一個回路，接地故障相接地電流中增加了一個感性電流，它和裝設(shè)消弧線圈前的容性電流的方向剛好相反，相互補(bǔ)償，減少了接地故障點(diǎn)的故障電流，使電弧易于自行熄滅，從而避免了由此引起的各種危害，提高了供電可靠性,3、消弧線圈的補(bǔ)償方式 全補(bǔ)償：按IL=IC選擇消弧線圈的電感，使接地故障點(diǎn)電流為零，此即全補(bǔ)償方式。 欠補(bǔ)償：按ILIC選擇消弧線圈的電感，此時接地故障點(diǎn)有剩余的電感電流流過。 一般采用：過補(bǔ)償 知識拓展:什么情況下需要采用中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地 中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)單相電流大，電弧不能熄滅時，中性點(diǎn)需要經(jīng)消弧線圈接地。,三、中性點(diǎn)直接接地 1、中性點(diǎn)直接接地方式的特點(diǎn)： （1）供電可靠性不如電力系統(tǒng)中性點(diǎn)不接地和經(jīng)消弧線圈接地方式。故障時：如發(fā)生接地故障，則構(gòu)成短路回路，接地相電流很大；為提高供電可靠性，在線路上廣泛安裝三相或單相自動重合閘裝置。,（2）對地電壓UN，電氣設(shè)備的絕緣水平只需按電力網(wǎng)的相電壓考慮，可以降低工程造價。 2、適用范圍： （1）我國110kV（國外220kV）及以上電壓等級的電力系統(tǒng) 。 （2）380/220V低壓系統(tǒng)（我國380/220V系統(tǒng)中一般都采用中性點(diǎn)直接接地方式，主要是從人身安全考慮問題）。 三、中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地 1、中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地的特點(diǎn)： （1）降低工頻過電壓，抑制弧光過電壓； （2）消除鐵磁諧振過電壓，防止斷線諧振過電壓； （3）設(shè)置零序保護(hù)動作跳閘； （4）避免發(fā)生高壓觸電事故； （5）供電可靠性有保證。,2、適用范圍：配網(wǎng)系統(tǒng) 知識拓展:在我國城市配網(wǎng)系統(tǒng)中 （1）全電纜出線變電站的單相接地故障電容電流超過30A時采用中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地； （2）全架空線路出線變電站的單相接地故障電流超過10A時，采用中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地； （3）對電纜與架空線混合線路的單相接地故障電容電流超過10A時，可采用中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地或采用中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地。,第二章 電力系統(tǒng)各元件的參數(shù)及等值電路,2.1 架空輸電線路的參數(shù)及等值電路,知識拓展: 電力線路的構(gòu)成,輸電線路,架空線（將裸導(dǎo)線架設(shè)在桿塔上）,電纜線（將電纜敷設(shè)在地下或水底）,（一）架空線路 架空線路是用絕緣子以及相應(yīng)金具將導(dǎo)線及架空地線懸空架設(shè)在桿塔上，連接發(fā)電廠和變電站，以實(shí)現(xiàn)輸送電能為目的的電力設(shè)施。 架空線路的構(gòu)成：主要由導(dǎo)線、避雷線（架空地線）、桿塔（基礎(chǔ)、接地裝置）、絕緣子及金具等元件組成。,1導(dǎo)線：其功能主要是輸送電能。線路導(dǎo)線應(yīng)具有良好的導(dǎo)電性能，足夠的機(jī)械強(qiáng)度，耐振動疲勞和抵抗空氣中化學(xué)雜質(zhì)腐蝕的能力。線路導(dǎo)線目前常采用鋼芯鋁絞線或鋼芯鋁合金絞線。,分裂導(dǎo)線： （1）概念：在高壓及超高壓遠(yuǎn)距離輸電線路中，往往一相導(dǎo)線由多根（有2根、3根、4根）組成型式，稱為分裂導(dǎo)線。它相當(dāng)于加粗了導(dǎo)線的“等效直徑”，改善導(dǎo)線附近的電場強(qiáng)度，減少電暈損失。 （2）作用：對于高壓及超高壓遠(yuǎn)距離輸電線路，為減小線路的電暈損耗及線路電抗，以提高線路的輸送能力，降低對無線電通信的干擾。,電暈現(xiàn)象：在帶電的高壓導(dǎo)線周圍會產(chǎn)生電場，如果電場強(qiáng)度超過了空氣擊穿強(qiáng)度時，就使導(dǎo)線周圍的空氣電離而呈現(xiàn)局部放電現(xiàn)象，這種現(xiàn)象叫電暈現(xiàn)象。,2避雷線（架空地線）：主要作用是防雷。由于架空地線對導(dǎo)線的屏蔽，及導(dǎo)線、架空地線間的藕合作用，從而可以減少雷電直接擊于導(dǎo)線的機(jī)會。當(dāng)雷擊桿塔時，雷電流可以通過架空地線分流一部分，從而降低塔頂電位，提高耐雷水平。架空地線常采用鍍鋅鋼絞線。目前常采用鋼芯鋁絞線，鋁包鋼絞線等良導(dǎo)體，可以降低不對稱短路時的工頻過電壓，減少潛供電流。兼有通信功能的采用光纜復(fù)合架空地線。 3絕緣子：是將導(dǎo)線絕緣地固定和懸吊在桿塔上的物件。送電線路常用絕緣子有：盤形瓷質(zhì)絕緣子、盤形玻璃絕緣子、棒形懸式復(fù)合絕緣子。 4金具 送電線路金具，按其主要性能和用途可分為：線夾類、連接金具類、接續(xù)金具類、防護(hù)金具類、拉線金具類。,5桿塔（P19） 桿塔是支承架空線路導(dǎo)線和架空地線，并使導(dǎo)線與導(dǎo)線之間，導(dǎo)線和架空地線之間，導(dǎo)線與桿塔之間，以及導(dǎo)線對大地和交叉跨越物之間有足夠的安全距離。 導(dǎo)線換位： （1）概念：送電線路的導(dǎo)線排列方式，除正三角形排列外，三根導(dǎo)線的線間距離是不相等。而導(dǎo)線的電抗取決于線間距離及導(dǎo)線半徑，因此，導(dǎo)線如不進(jìn)行換位，三相阻抗是不平衡的，線路愈長，這種不平衡愈嚴(yán)重。因而，會產(chǎn)生不平衡電壓和電流，對發(fā)電機(jī)的運(yùn)行及無線電通信產(chǎn)生不良的影響。送電線路設(shè)計規(guī)程規(guī)定“在中性點(diǎn)直接接地的電力網(wǎng)中，長度超過100km的送電線路均應(yīng)換位”。一般在換位塔進(jìn)行導(dǎo)線換位。 （2）作用：減小三相參數(shù)不平衡,2. 電力系統(tǒng)的發(fā)展概況,1882年，英國建成第一座發(fā)電廠，原始線路輸送的是低壓直 流電。,同年，法國人德普列茨提高了直流輸電電壓，被認(rèn)為是世界 上第一個電力系統(tǒng)。,1891年，第一條三相交流輸電線路在德國運(yùn)行，三相交流輸 電使輸送功率、輸電電壓、輸電距離日益增大。,目前，大電力系統(tǒng)不斷涌現(xiàn)，甚至出現(xiàn)全國性和國際性電力 系統(tǒng)。,我國已建成華東、東北、華中、華北、西北、華南六個跨省 電力系統(tǒng)，獨(dú)立的省屬電力系統(tǒng)還有山東、福建、海南、四 川和臺灣系統(tǒng)。,3. 電力線路接線圖,地理接線圖：按比例顯示電力系統(tǒng)中各發(fā)電廠和變電所 相對地理位置，它反映電力線路的路徑和相互間的聯(lián)接，但不 能完全顯示各電力元件間的連接情況。,電氣接線圖：顯示系統(tǒng)中各電力元件之間的電氣聯(lián)系， 但不能反映發(fā)電廠和變電所的相對地理位置。,2. 保證良好的電能質(zhì)量,良好的電能質(zhì)量有三個指標(biāo)：電壓質(zhì)量、頻率質(zhì)量和波形 質(zhì)量。,電壓偏移：一般不超過用電設(shè)備額定電壓的5%。,頻率偏移：一般不超過0.2 0.5Hz。,波形畸變率：指各次諧波有效值平方和的方根與基波有效值的百分比。,3. 提高系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性,電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)一般是指火電廠的煤耗以及電廠的廠 用電率和電力網(wǎng)的網(wǎng)損率等。,環(huán)境保護(hù)問題也將成為對電力系統(tǒng)運(yùn)行的基本要求。,聯(lián)合電力系統(tǒng)是由若干單一系統(tǒng)互聯(lián)組成，它容易滿足對 電力系統(tǒng)運(yùn)行的基本要求，但同時又必須在技術(shù)上采取措施， 以滿足電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的要求。,1. 電力系統(tǒng)的電壓等級,電力系統(tǒng)電壓等級的確定主要從電力系統(tǒng)輸送電能的經(jīng)濟(jì) 性，生產(chǎn)產(chǎn)品的系列性和經(jīng)濟(jì)性兩個方面考慮。,說明： 用電設(shè)備的容許電壓偏移一般為5% 沿線路的電壓降落一般為10% 在額定負(fù)荷下，變壓器內(nèi)部的電壓降落約為5% 電力線路平均額定電壓，是指電力線路首末端所接電氣設(shè) 額定電壓的平均值，即 Uav=(UN+1.1UN) / 2 = 1.05UN,電力線路額定電壓,三、電力系統(tǒng)的電壓等級和負(fù)荷,表1-1 額定電壓及電力線路的平均額定電壓（KV）,用電設(shè)備的額定電壓：與線路的額定電壓相同。,發(fā)電機(jī)的額定電壓：同步發(fā)電機(jī)往往接在線路始端，因此， 其額定電壓比電力線路的額定電壓高5%。,變壓器的額定電壓：一次側(cè)相當(dāng)于用電設(shè)備，其額定電壓 等于線路的額定電壓；二次側(cè)相當(dāng)于發(fā)電機(jī)，其額定電壓 較線路額定電壓高10%。,注意：當(dāng)一次側(cè)直接和發(fā)電機(jī)相連時，其額定電壓等于 發(fā)電機(jī)額定電壓； 當(dāng)變壓器漏抗較小，或二次側(cè)直接與用電設(shè)備相 連的廠用變壓器，其額定電壓可以只比線路電壓高5%。,表1-2 電力線路的額定電壓與輸送功率和輸送距離的關(guān)系,500、330、220KV一般用于大電力系統(tǒng)的主干線； 110KV用于中、小電力系統(tǒng)的主干線及大電力系統(tǒng)的二次網(wǎng)絡(luò)； 35KV用于大城市或大工企業(yè)內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)，并廣泛用于農(nóng)村網(wǎng)絡(luò)； 10KV是最常用的低一級配電電壓； 6KV用于負(fù)荷中高壓電動機(jī)占很大比重的網(wǎng)絡(luò)； 3KV僅限于工企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)。,2.電力系統(tǒng)的負(fù)荷,電力系統(tǒng)的總負(fù)荷：指系統(tǒng)中各個用電設(shè)備消耗功率的總和。 它們可分為動力負(fù)荷和照明負(fù)荷。,綜合用電負(fù)荷：指工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸、市政生活等各方 面消耗的功率之和。,供電負(fù)荷：指電力系統(tǒng)的綜合用電負(fù)荷加上電力網(wǎng)的功率損 耗，即發(fā)電廠供出的負(fù)荷。,發(fā)電負(fù)荷：指發(fā)電負(fù)荷再加上發(fā)電廠廠用電，即發(fā)電機(jī)發(fā)出 的功率。,電力負(fù)荷曲線：指某一段時間內(nèi)負(fù)荷隨時間變化的規(guī)律的曲 線。,有功功率(無功功率)日負(fù)荷曲線：表明系統(tǒng)有功功率或無功 功率負(fù)荷在一天24小時的變化規(guī)律。 用途：制定各發(fā)電廠發(fā)電負(fù)荷計劃及系統(tǒng)調(diào)度運(yùn)行的依據(jù)。 注意：無功功率與有功功率最大負(fù)荷不一定同時出現(xiàn)。,有功功率年最大負(fù)荷曲線：表示一年內(nèi)每月最大有功功率負(fù) 荷變化的曲線。 用途：作為擴(kuò)建發(fā)電機(jī)組，新建電廠以及安排全年發(fā)電設(shè)備 檢修計劃的依據(jù)。,年持續(xù)負(fù)荷曲線：由一年中系統(tǒng)負(fù)荷按其數(shù)值大小及持續(xù)時 間順序由大到小排列面成的曲線。 用途：可靠性估算和電網(wǎng)規(guī)劃與運(yùn)行的能量損耗計算。,圖1-2 電力系統(tǒng)的日負(fù)荷曲線 （a）有功功率負(fù)荷； （b）無功功率負(fù)荷,根據(jù)年持續(xù)負(fù)荷曲線，計算系統(tǒng)負(fù)荷全年消耗電量W,最大負(fù)荷小時數(shù) Tmax,其中Pmax為最大負(fù)荷,中性點(diǎn)經(jīng)低電抗、中低電阻接地方式,中性點(diǎn)有效接地方式,中性點(diǎn)全接地方式,中性點(diǎn)不接地方式,中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式,中性點(diǎn)經(jīng)高阻抗接地方式,第二節(jié) 電力系統(tǒng)中性點(diǎn)的接地方式,指星形連接的變壓器或發(fā)電機(jī)的中性點(diǎn),（需要斷路器遮斷單 相接地故障電流的）,（單相接地電弧能夠 瞬間熄滅的）,2.電力系統(tǒng)中性點(diǎn)不同接地方式的優(yōu)缺點(diǎn), 大接地電流方式的電力系統(tǒng) 優(yōu)點(diǎn)：快速切除故障，安全性好；經(jīng)濟(jì)性好 缺點(diǎn)：供電可靠性差,(2)小接地電流方式的電力系統(tǒng) 優(yōu)點(diǎn)：供電可靠性高；安全性好 缺點(diǎn)：經(jīng)濟(jì)性差；易出現(xiàn)諧振電壓,目前，在我國電力系統(tǒng)中，中性點(diǎn)接地方式： 330KV和500KV系統(tǒng)中性點(diǎn)全接地方式； 10KV和220KV系統(tǒng)中性點(diǎn)有效接地方式； 60KV以下系統(tǒng)中性點(diǎn)小電流接地方式； 其中3560KV系統(tǒng)經(jīng)消弧線圈接地方式 310KV系統(tǒng)中性點(diǎn)不接地方式 一般認(rèn)為3 60KV系統(tǒng)，當(dāng)單相接地時電容電流超過10A，則中 性點(diǎn)應(yīng)裝消弧線圈。,二、消弧線圈的工作原理,圖1-5 中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的單相接地 （a）電流分布； （b）電壓、電流相量關(guān)系,正常運(yùn)行的電力系統(tǒng)為三相對稱系統(tǒng)，各相對地電壓相量 值分別為 、 、 ，而N對地電位 。那么每 相對地電容電流為 ，其中U為每相對地電壓， 為每相對地電容。 中性點(diǎn)不接地電力系統(tǒng)單相接地時，如圖1-5(a)所示。,此時，相對地電壓的變化及接地電流有以下情況： 當(dāng)A相單相接地時，中性點(diǎn)電壓為 ，則各相對地 電壓變?yōu)?由 、 產(chǎn)生的對地電容電流為 、 ，分別超前其對 地電壓900，而入地總的電容電流為 。以上電壓、電 流的相量圖如圖1-5(b)所示。由此可見，由于A相接地，A相對 地電壓為零，B、C兩相對地電壓的數(shù)值為 （U為相電壓值） 升高為線電壓值。而三相線電壓并未變化。因此中性點(diǎn)不接地 電力系統(tǒng)發(fā)生單相接地時，可以允許繼續(xù)運(yùn)行2小時。那么單相 接地電流的有效值為,即單相接地電流值為正常時一相電容電流值的3倍。,中性點(diǎn)不接地電力系統(tǒng)發(fā)生單相接地時，有接地電流Id從 接地點(diǎn)流過，這是一個純電容電流，而非短路電流，其值不 大。這個接地電流達(dá)到一定值時就要在接地點(diǎn)產(chǎn)生間歇性電 弧，使系統(tǒng)產(chǎn)生過電壓，甚至?xí)龎碾姎庠O(shè)備。為了減少接地 電流，使接地點(diǎn)的電弧易于熄滅，就需要在電力系統(tǒng)某些中性 點(diǎn)處裝設(shè)消弧線圈L，以補(bǔ)償接地電容電流。如圖1-6所示。,圖1-6 中性點(diǎn)經(jīng)消綿線圈接地時的單相接地 （a）電流分布； （b）電壓、電流相量關(guān)系,全補(bǔ)償：當(dāng)IL=Id時，Ijd=0。產(chǎn)生諧振過電壓； 過補(bǔ)償：當(dāng)ILId時，Ijd為純電感性?？梢员苊饣驕p少諧振 過電壓的產(chǎn)生，系統(tǒng)運(yùn)行常采用這種方式； 欠補(bǔ)償：當(dāng)ILId時，Ijd為純電容性。可能出現(xiàn)諧振過電壓 現(xiàn)象。,當(dāng)系統(tǒng)A相單相接地時，則消弧線圈L上的中性點(diǎn)對地電 壓， ，可將L視為純電感線圈，其電流滯后于電壓900， 相量圖如圖1-6所示。 由圖可見 與 方向恰為反相，接地點(diǎn)總電流 ,其絕對值 。由于IL對Id的抵消作用使 接地電流Ijd減少，以利于消弧，這就是消弧線圈的工作原理， 稱為 IL 對Id 的補(bǔ)償作用。,三、消弧線圈的應(yīng)用及自動跟蹤控制,消弧線圈改變電抗的方式： （1）無勵磁式 （2）有載可調(diào)式,消弧線圈自動跟蹤補(bǔ)償控制的核心技術(shù)，是快速、準(zhǔn)確、安 全、在線地測量補(bǔ)償系統(tǒng)的電容電流問題。,