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電力系統分析1.ppt

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第一章 電力系統概述 問題什么是電力系統?電力系統如何組成?如何表示?電力系統運行有何特點和要求?電力系統電壓等級如何規定?電力系統的接線方式有哪些?電力系統中性點接地方式有哪些?§1-1 電力系統的基本概念一、什么是電力系統?二、電力系統運行特點和要求經濟性指標:煤耗、網損率、廠用電率§1-2 電力系統的電壓等級一、電力系統的電壓等級 包括電力系統的額定電壓和最高電壓以及電氣設備的額定電壓和最高電壓。電力系統的額定電壓:由國家根據技術經濟條件規定的電壓等級標準,又稱電力網的額定電壓或線路的額定電壓。電力系統的最高電壓:電力系統正常運行時,在任何時間系統中任何一點上所出現的電壓最高值。電氣設備的額定電壓:電氣設備制造廠根據所規定的電氣設備工作條件而確定的電壓。額定電壓就是某一用電器(電動機、電燈等)、發電機和變壓器等在正常運行時具有最大經濟效益的電壓。電氣設備的最高電壓:考慮到設備的絕緣性能和與最高電壓有關的其它性能(如變壓器的激磁電流及電容器的損耗等)所確定的允許最高運行電壓,其數值等于所在電力系統的最高電壓值。二、額定電壓的規定1. 低于3kV系統的額定電壓低于3kV交流三相/單相電力系統額定電壓和電氣設備額定電壓注:受電設備的額定電壓=電力系統的額定電壓。直流系統的額定電壓:100V以下的額定電壓,受電設備與供電設備相同。對受電設備為110V、220V和440V的直流系統,供電設備的額定電壓分別為115V、230V和460V。2. 3kV及以上系統的額定電壓用電設備的額定電壓 =系統的額定電壓Ue發電機的額定電壓 =105% Ue變壓器一次繞組 相當 于用電設備= Ue變壓器二次繞組 相當 于發電設備=110% Ue特例1:變壓器T直接與發電機相連, 變壓器一次繞組=105% Ue特例2:T與用戶直接連 變壓器二次繞組=105% Ue3.例題:電力系統接線如圖所示,電網各級電壓已在圖中標明。求:發電機、電動機以及變壓器的額定電壓。G:10.5KV M1:3KV M2:6KVT1:10.5/242KV T2:220/121/38.5KVT3:10.5/3.15KV T4:220/121KVT5:35/6.3KV§1-3 電力系統的接線方式 電力系統的接線包括發電廠的主接線、變電所的主接線和電力網的接線。電力系統的接線方式通常按供電可靠性分為無備用和有備用兩類。無備用接線的網絡中,每一個負載只能靠一條線路取得電能,單回路放射式、干線式和鏈式網絡即屬于這一類。(a)放射式網絡(b)干線式網絡(c)鏈式網絡 無備用網絡特點:簡單、設備費用較少、運行方便。但是供電的可靠性比較低,在干線式和和鏈式網絡中,當線路較長時,線路末端的電壓往往偏低。一般是開式網絡。(負荷點只能沿唯一的路徑取得電能的網絡)有備用的接線方式中,有雙回路、環形網絡和兩端供電網絡。(a)雙回路放射式 有備用網絡(c)兩端供電網絡(b)環形網絡雙回路特點:簡單、運行方便、供電可靠性和電壓質量都有明顯的提高,缺點是設備費用增加很多。環形網絡是一類常見的有備用網絡。優點:供電可靠性高,比較經濟。缺點:運行調度比較復雜。兩端供電網絡其供電可靠性相當于有兩個電源的環形網絡。環形網絡和兩端供電網絡又統稱為閉式網絡。電力網按其職能可以分為輸電網絡和配電網絡輸電網絡的主要任務是,將大容量發電廠的電能可靠而經濟地輸送到負荷集中地區。輸電網絡通常由電力系統中電壓等級最高的一級或兩級電力線路組成。系統中的區域發電廠(經升壓站)和樞紐變電所通過輸電網絡相互連接。對輸電網絡接線方式的要求主要是:應有足夠的可靠性,要滿足電力系統運行穩定性的要求,要有助于實現系統的經濟調度,要具有對運行方式變更和系統發展的適應性等。 用于聯接遠離負荷中心地區的大型發電廠的輸電干線和向缺乏電源的負荷集中地區供電的輸電干線常采用雙回路或多回路。位于負荷中心地區的大型發電廠和樞紐變電所一般是通過環形網絡相互連接。輸電網絡的電壓等級要與系統的規模(容量和供電范圍)相適應。 額定電壓 kV 輸送容量 MW輸送距離 km額定電壓 kV輸送容量 MW輸送距離 km 30.1~1.0 1~3 11010~5050~150 60.1~1.2 4~15 220100~500100~300 100.2~2 6~20 330200~800200~600 352~1020~50 5001000~1500150~850 603.5~3030~100 7502000~2500500以上表1-2 各級電壓單回路架空線路輸送功率和輸送距離的適宜范圍。配電網絡的主要任務是分配電能。配電線路的額定電壓一般是0.4~35kV,有些負荷密度較大的大城市也采用110 kV,以至220 kV。配電網絡的電源點是發電廠(或變電所)相應電壓的母線,負荷點則是低一級的變電所或直接為用電設備?!?-4 電力系統中性點接地電力系統的中性點定義:電力系統三相交流發電機、變壓器接成星形連接繞組的公共點,稱為電力系統中性點。如下圖所示的N點: 電力系統中性點接地方式定義: 電力系統中性點與大地間的連接方式,稱為電力系統中性點的接地方式。 電力系統的中性點接地方式:小電流接地: 中性點不接地(中性點絕緣) 中性點經消弧線圈接地大接地電流: 中性點直接接地 中性點經電阻或電感接地注:我國廣泛采用中性點不接地,直接接地和經消弧線圈接地三種接地方式。 如何確定電力系統中性點接地方式 ? 應從供電可靠性、內過電壓、對通信線路的干擾、繼電保護以及確保人身安全諸方面綜合考慮。一、中性點不接地的電力系統 適用范圍3kV~60kV的電力系統 正常運行時負荷ABCCCCICa. 電路圖UA+UB+UC=0IA+IB+IC=0結論: 三相電壓對稱,三相導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過大地流動。0UAUBUCIB0IC0IA0b. 矢量圖 單相金屬性接地故障時(A相)ICAICAICBICBICCICCIPE0UBUAUC60?-UA UC’UB’ -UA I’CBI’CC-I’CA負荷ABCCCCUA’UB’UC’中性點不接地系統單相接地故障的結論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。因此,線路及各種電氣設備的絕緣要按線電壓設計,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。 三相之間的線電壓仍然對稱,用戶的三相用電設備仍能照常運行,但允許繼續運行的時間不能超過2h。0UBUAUC60?-UA UC’UB’ -UA I’CBI’CC-I’CA二、中性點經消弧線圈接地的電力系統 消弧線圈? 安裝在變壓器或發電機中性點與大地之間的具有氣隙鐵芯的電抗器。單相(C相)金屬性接地故障0UAUBUC-UCU’AU’BILICICAICB負荷ABCCCCILICICCICBICAICCICBICAIPEL C相發生接地時,中性點電壓變為-UC ,在消弧線圈作用下,產生電感電流(滯后90°),其數值為 IL=UC / XL=U / XL0UAUBUC-UCU’AU’BILICICAICB負荷ABCCCCILICICCICBICAICCICBICAIPEL 消弧線圈的作用 當發生單相接地故障時,接地故障相與消弧線圈構成了另一個回路,接地故障相接地電流中增加了一個感性電流,它和裝設消弧線圈前的容性電流的方向剛好相反,相互補償,減少了接地故障點的故障電流,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。消弧線圈的補償方式全補償方式:按IL=IC選擇消弧線圈的電感,使接地故障點電流為零,此即全補償方式。 這種補償方式并不好,因為當感抗等于容抗時,電力網將發生諧振,產生危險的高電壓或過電流,影響系統安全運行。0UAUBUC-UCU’AU’BILICICAICB欠補償方式:按ILIC選擇消弧線圈的電感,此時接地故障點有剩余的電感電流流過。 在過補償方式下,即使電力網運行方式改變而切除部分線路時,也不會發展成為全補償方式,致使電力網發生諧振。同時,由于消弧線圈有一定的裕度,今后電力網發展,線路增多、對地電容增加后,原有消弧線圈還可繼續使用。因此,實際上大多采用過補償方式。三、中性點直接接地的電力系統 特點: 供電可靠性不如電力系統中性點不接地和經消弧線圈接地方式。 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。電氣設備的絕緣水平只需按電力網的相電壓考慮,可以降低工程造價。負荷ABCk(1)Ik(1)Ik(1)我國380/220V系統中一般都采用中性點直接接地方式,主要是從人身安全考慮問題。 適用范圍:我國110kV(國外220kV)及以上電壓等級的電力系統 。380/220V低壓系統。第一章作業1-1 動力系統、電力系統和電力網分別是如何構成的?1-2簡述電力系統的特點及運行要求。1-3請回答如圖所示電力系統的兩個問題(1)發電機G、變壓器T1、T2、T3、T4、三相電動機M、單相電燈L等元件的額定電壓。(2)當變壓器T1在+2.5%抽頭處工作,T2在主抽頭處工作,T3在-2.5%抽頭處工作時,求這些變壓器的實際變比。
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