供电系统复习复习课程.docx

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供电系统复习复习课程

供电系统复习

供电技术复习

第一章绪论

1.掌握电力系统的电压等级划分。

1kV以下的为低压,3-330kV为高压，330-1000kV为超高压，1000kV以上为特高压.

2.掌握电网的电压等级和设备的电压等级之间的关系。

相一致

3.掌握供电系统中性点运行方式及使用场合

中性点不接地方式主要特点：

单相接地电流小适用范围：

3-10kV电网。

因为在这类电网中，发生单相接地故障的比例很大。

采用中性点不接地方式可以减少单相接地电流，从而减轻其危害。

中性点经消弧线圈接地范围：

中性点经消弧线圈接地系统与不接地系统同样有着在发生单相接地故障时，可继续供电2小时，提高供电可靠性.电气设备和线路的对地绝缘应按线电压考虑.中性点经消弧线圈接地后，能有效地减少单相接地故障时接地处的电流，迅速熄灭接地处电弧，防止间歇性电弧接地时所产生的过电压，故广泛应用在不适合采用中性点不接地的以架空线路为主的3—60kV系统。

中性点直接接地系统：

范围：

目前我国电压等级为110kV及以上，380/220V三相四线制的系统，广泛采用中性点直接接地的运行方式。

4.了解供电系统的供电质量标准。

电压偏移不超过额定值的±5%、频率偏移不超过±（0.2-0.5）Hz、正弦交流的波形畸变<（3%-5%）

第二章负荷计算

1.了解负荷曲线的概念和种类。

负荷曲线（loadcurve）是指用于表达电力负荷随时间变化情况的函数曲线。

•曲线分类有多种：

有功，无功等；梯形，平滑形；日，季度，年

2.掌握计算负荷、需要系数、利用系数的概念和物理意义。

通常将以半小时平均负荷为依据所绘制的负荷曲线上的“最大负荷”称为计算负荷，并把它作为按发热条件选择电气设备的依据，用Pca（Qca、Sca、Ica）或P30（Q30、S30、I30）表示。

负荷计算就是求计算负荷Pca,Qca,Sca和Ica

用电设备组求计算负荷计算公式:

Pca=KdPN∑设备容量的确定PN∑需用系数Kd

•

一个用电设备组多个用电设备组

3.掌握需要系数法计算负荷的方法和步骤。

4.掌握负荷统计中线路功率损耗和变压器功率损耗的计算方法。

5.掌握负荷统计时用电设备的工作方式分类。

6.掌握负荷计算方法。

7.掌握提供功率因数的意义，及其提高功率因数的方法。

1）提高电力系统的供电能力：

在发电和输、配电设备的安装容量一定时，提高功率因数相应减少了无功，增加有功。

2）降低电网中的功率损耗3）减少电压损失4）降低电能成本。

方法：

（1）提高自然功率因数

提高自然功率因数的方法，即采用降低各用电设备所需的无功功率以改善其功率因数的措施，主要有：

①正确选用感应电动机的型号和容量，使其接近满载运行；

②更换轻负荷感应电动机或者改变轻负荷电动机的接线；

③电力变压器不宜轻载运行；

④合理安排和调整工艺流程，改善电气设备的运行状况，限制电焊机、机床电动机等设备的空载运转；

（2）人工补偿无功功率

•人工补偿无功功率的方法主要有以下三种：

并联电容器补偿、同步电动机补偿、动态无功功率补偿

第三章供电系统

1.掌握电压损失的计算方法

2.了解电压与负荷容量和输送距离之间的关系。

由于受导线截面的限制（≤240mm2）和线路电压损失的要求（≤5％），每一标称电压下线路的输电能力是有限的。

3.了解变压器选择方法。

（一）过负荷能力正常过负荷事故急救过负荷

（二）经济运行传输单位kVA所消耗的有功功率损耗最小

•主变压器的容量应能够满足该变电所供电区内最大负荷时的供电需要，并要考虑五年内负荷的增长。

主变压器的容量确定后，应根据负荷的性质、运行方式和年负荷曲线的特点确定主变压器的台数。

•一般企业变电所以选用两台主变压器为宜。

4.掌握供电系统的主要接线方式。

各种接线方式的优缺点是什么?

重点掌握桥式接线。

•35~110/6~10kV总降压变电所的主接线方式：

线路－变压器组结线

Ø桥式结线

外桥结线优点：

对变压器的切换方便。

缺点：

倒换线路时操作不方便，变电所一侧无线路保护。

范围：

这种结线适用于进线短而倒闸次数少的变电所；或变压器采取经济运行需要经常切换的终端变电所；以及可能发展为有穿越负荷的变电所。

内桥结线优点：

倒换线路时操作方便。

缺点：

操作变压器不如外桥方便。

范围：

适用于进线距离长，变压器切换少的终端变电所。

全桥结线适应性强，对线路、变压器的操作均方便，运行灵活。

缺点：

设备多、投资大，变电所占地面积大。

5.掌握导线截面的选择方法。

按发热选择，按经济电流密度选择，按电压损失选择。

1．按发热选择导线、电缆截面

为保证安全可靠，导线和电缆的正常发热温度不能超过其允许值。

或者说通过导线的计算电流Ic应当小于它的允许载流量，

Ial≥Ic

式中Ial——导线允许载流量；

Ic——导线的计算电流。

按规定，选择导线时所用的环境温度：

Ø室外——取当地最热月平均最高气温；

Ø室内——取当地最热月平均最高气温加5℃。

选择电缆时所用的环境温度：

Ø土中直埋——取当地最热月平均气温；

Ø室外电缆沟、电缆隧道——取当地最热月平均最高气温；

Ø室内电缆沟——取当地最热月平均最高气温加5℃。

2．按经济电流密度选择导线、电缆截面

截面选得越大，电能损耗就越小，但线路投资及维修管理费用就越高；截面选得小，线路投资及维修管理费用虽然低，但电能损耗则增加。

综合考虑这两方面的因素，定出总的经济效益为最好的截面，称为经济截面。

对应于经济截面的电流密度称为经济电流密度Jn。

AJn=Imax/Jn式中AJn——导线的经济截面；

　　Imax——线路最大长期工作电流；

　　Jn——经济电流密度。

3．按电压损耗选择导线和电缆截面

为了保证用电设备端子处电压偏移不超过其允许值，设计线路时，高压配电线路的电压损耗一般不超过线路额定电压的5%，从变压器低压侧母线到用电设备端子处的低压配电线路的电压损耗，一般也不超过线路额定电压的5%（以满足用电设备要求为限）。

如果线路电压损耗超过了允许值，应适当加大导线截面，使之小于允许电压损耗。

第四章供电系统

1.了解短路的类型，短路危害和短路计算的目的。

类型：

三相短路、两相短路、两相接地短路、单相接地短路

危害：

短路电流的热效应使设备急剧发热，可能导致设备过热损坏；短路电流产生很大的电动力，可能使设备永久变形或严重损坏；短路时系统电压大幅度下降，严重影响用户的正常工作；短路可能使电力系统的运行失去稳定；不对称短路产生的不平衡磁场，会对附近的通讯系统及弱电设备产生电磁干扰，影响其正常工作

目的：

选择：

导体和设备；校验：

短路时能承受瞬时冲击及热效应；整定和保护：

出现短路时能迅速和准确地切除故障；确定限流措施：

是否串联电抗器；确定合理的主接线方式：

分列运行和并列运行

2.什么是无限大容量系统，并理解发生短路后短路电流的暂态过程。

工程中，当供电的电力系统容量远大于企业负荷容量，系统阻抗小于短路回路总阻抗的10%时，可以看作无限大容量供电系统。

由于电路中存在电感，而电感中的电流不能突变，则短路前瞬间的电流应该等于短路发生后瞬间）的电流，

3.掌握有名值和标幺值的概念。

标么值法：

将实际值与所选定的基准值的比值来运算。

其特点是在多电压等级系统中计算比较方便。

有名值法：

短路计算中的各物理量均采用有名值（因各阻抗的单位都用欧姆，又有人称之为欧姆法）。

4.掌握电流冲击值的概念，什么情况下短路电流可能出现最大值。

短路电流冲击值（shockvalue），即在发生最大短路电流的条件下，短路发生后约半个周期出现短路电流最大可能的瞬时值。

（1）短路前电路处于空载状态，

（2）短路回路为纯感性回路，即回路的感抗比电阻大得多，可以近似认为阻抗角（3）短路瞬间电源电压过零值，即初始相角

5.掌握供电系统短路计算的方法。

6.掌握不对称短路计算方法。

7.了解电动力效应和热效应的概念。

在空气中平行放置的两根导体中分别通有电流和，导体间距离为a，则两导体之间产生电动力为：

电流通过电气设备和载流导体时，由于电阻损耗、涡流以及磁滞损耗等转变成热能，使电气设备和载流导体的温度升高。

8.掌握高压电气的一般选择方法，熟悉不同电气选择和效验的不同之处。

•电气设备选择的一般原则

Ø按正常工作条件下选择额定电流、额定电压及型号等，

Ø按短路情况下校验开关的开断能力、短路热稳定和动稳定。

第五章供电系统的保护

1.理解继电保护装置的基本要求。

（选择性、灵敏性、可靠性、速动性）

2.掌握电流互感器的接线方法。

电流互感器的接线方式是指作为相间短路的过电流保护用的电流继电器与电流互感器二次线圈之间的连接方式。

分为三种：

三相完全星形接线方式、两相不完全星形接线、两相电流差接线

3.掌握动作值、返回值、返回系数等概念。

动作电流：

能使继电器动作的最小电流称为动作电流，以Iop表示。

返回电流：

能使继电器返回的最大电流为返回电流，以Ire表示。

返回系数：

kre=Ire/Iop

4.掌握三段式保护整定值的计算、灵敏度效验方法，并理解各段保护之间的相互配置关系。

5.熟悉变压器的保护配置。

（瓦斯保护、差动保护或电流速断保护、带时限的过电流保护、过负荷保护、温度信号。

）

6.掌握差动保护、瓦斯保护的工作原理。

瓦斯保护：

油箱内部发生故障（包括匝间短路、经电阻的接地等轻微故障）→故障点电流、电弧→变压器油及其它绝缘材料受热分解→产生气体→流向油枕的上部。

当故障严重时变压器油迅速膨胀产生大量的气体，气体夹杂着油流冲向油枕的上部。

差动保护：

正常运行时，流入继电器的电流为两侧电流之差，即Ir=IⅠ2-IⅡ2=0，继电器不动作，当变压器内部发生故障时，Ir=IⅠ2或Ir=IⅠ2-IⅡ2，其值为短路电流继电器动作，使两侧短路器跳闸。

7.理解差动保护中不平衡电流产生的原因及其消除方法。

（1）由于变压器一、二次侧结线不同引起的不平衡电流

变压器电流互感器备注

Y△两种三角形接法必须相同

△Y

（2）由于变压器分接头改变引起的不平衡电流

通过提高保护动作电流躲过。

按“0”分接头整定，考虑5%的变动。

（3）由于变压器励磁涌流引起的不平衡电流。

减小励磁涌流影响的方法如下：

①采用具有速饱和铁心的差动继电器。

利用BCH-2型差动继电器来实现。

②采用比较波形间断角来鉴别内部故障和励磁涌流的差动保护。

③利用二次谐波制动而躲开励磁涌流。

微机保护装置可实现

8.熟悉各种避雷装置的简单工作原理，了解避雷装置配置。

1.避雷针：

避雷针是防止直击雷的有效措施。

一定高度的避雷针（线）下面，有一个安全区域，此区域内的物体基本上不受雷击。

我们把这个安全区域叫做避雷针的保护范围。

2.避雷线实际上是通过接地引下线和接地极直接接地的架空导线，故又叫架空地线，主要用来防护架空输电线路与建筑物免遭直击雷的危害，其保护原理与避雷针相同。

3.避雷带和避雷网：

避雷带和避雷网用于在建筑物的边缘及凸出部分上加装，通过引下线和接地装置很好地连接。

对建筑物进行保护。

4.避雷器是用来防止线路的感应雷及沿线路侵入的过电压波对变电所内的电气设备造成的损害。

它一般接于各段母线与架空线的进出口处，装在被保护设备的电源侧，与被保护设备并联

9.掌握安全保护接地的概念及其分类和特点。

1）工作接地工作接地是为保证电力系统和电气设备达到正常工作要求而进行的一种接地，例如电源中性点的接地、防雷装置的接地等。

（2）保护接地为了保障人身安全，将电力设备正常情况不带电的外壳与接地体之间作良好的金属连接，称为保护接地。

保护接地可分为三种不同类型，即TN系统、IT系统和TT系统。

第1个字母反映电源中性点接地状态；

T－表示电源中性点工作接地；I－表示电源中性点没有工作接地（或采用阻抗接地）

第2个字母反映负载侧的接地状态；

T－表示负载保护接地，但与系统接地相互独立；N－表示负载保护接零，与系统工作接地相连。

第3个字母C－表示零线（个性线）与保护零线共用一线；

第4个字母S－表示中性线与保护零线各自独立，各用各线

1、IT系统电源小电流接地系统的保护接地方式，电气设备的不带电金属部分直接经接地体接地

3．TT系统TT系统适用于中性点直接接地的三相四线制系统，电气设备的金属外壳均各自单独接地，该接地点与系统接地点无关。

例题

1、有一台10kV/380V的车间变压器，给三组用电设备供电，第一组设备的负荷为：

7.5kW电动机2台，4kW电动机5台，需用系数取0.2，CosΦ=0.5，TanΦ=1.73；第二组设备的负荷为：

10kW电动机4台，5kW电动机6台，需用系数取0.28，CosΦ=0.65，TanΦ=1.17；第三组设备的负荷为：

5.5kW（JC=25%）行车2台，需用系数取0.15，CosΦ=0.5，TanΦ=1.73。

试求该车间变压器低压侧母线的计算负荷（同期系数取0.8）。

答：

1）Kd=0.2，CosΦ=0.5，TanΦ=1.73，PNΣ=35kw，Pca=7kw，Qca=12.11kw

2）Kd=0.28，CosΦ=0.65，TanΦ=1.17，PNΣ=70kw，Pca=19.6kw，Qca=22.9kvar

3）Kd=0.15，CosΦ=0.5，TanΦ=1.73，Pε=2PN（εN）0.5=5.5kw，PNΣ=11kw，Pca=1.65kw，Qca=2.85kw

3）KSi=0.8，Pca=24.13kw，Qca=30.29kvar，Sca=38.73Kva，Ica=58.85A

2、电力系统接线如下图所示，已知各元件参数如下。

发电机G-1：

SN=60MVA，Xd’’=0.15；X2=X1；发电机G-2：

SN=150MVA，Xd’’=0.2；X2=X1；

变压器T-1：

SN=60MVA，VS=12%；变压器T-2：

SN=90MVA，VS=12%；

线路L：

每回路l=80km，X=0.4欧/公里；X0=2X1；负荷LD：

SLD=120MVA，XLD’’=0.35。

计算图中，f点发生A相接地短路时的A相正序电流和故障点对地故障电流的有名值。

答：

取基准容量为SB=100MVA，基准电压为VB=Vav，则各元件的序阻抗等值参数如下。

正负序网络等值电路：

零序网络：

3、某35kV网络中每条线路的断路器均装设有三段式电流保护，示意图如下。

已知电源等效阻抗为Xs.max=12Ω，Xs.min=8Ω；线路阻抗为XAB=9Ω，XBC=21Ω；最大负荷电流为300A；电流互感器采用不完全星型接法，其变比为450/5。

试计算WL1各段保护动作电流及动作时限，效验保护灵敏度。

1）计算k2，k3点最大、最小运行方式下的三相短路电流。

对于k2点：

对于k3点：

2）线路WL1的电流速断保护

一次动作电流：

二次侧电流：

灵敏度校验：

3）线路WL1的限时电流速断保护

WL2电流速断动作电流：

WL1II段保护动作电流：

WL1II段继电器动作电流：

时限为0.5s。

灵敏度校验：

4）线路WL1的定时限电流保护

一次侧动作电流计算：

继电器动作电流：

动作时限配合，时间为2.5+0.5=3（s）

灵敏度校验：