电力系统基础讲解
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电力系统继电保护原理基础知识讲解
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电流保护的接线及特点
. . 电流保护的接线方式：指保护中电流继电器与电流互
感器二次线圈之间的联系方式。 . 三相星形接线方式的保护对各种故障都能动作。两相
星形接线的保护能反应各种相间短路，但B相发生单 相短路时，保护装置不会动作。
电流保护的接线及特点
. (1)三相星形接线需要三个电流互感器、三个电流继 电器和四根二次电缆，相对复杂和不经济。广泛应用于 发电机、变压器等大型贵重设备的保护中，以为它能提 高保护的可靠性和灵敏性。也可用在中性点直接接地电 网中，作为相间短路的保护，同时也可保护单相接地。 . (2)两相星形接线方式较为经济简单，能反应各种类 型的相间短路。主要应用在35千伏及以下电压等级的中 性点直接接地电网和非直接接地电网中，广泛地采用它 作为相间短路的保护。
. 对于相间短路，故障环路为相—相故障环路，取测量 电压为保护安装处两故障相的电压差，测量电流为两 故障相的电流差，称为相间距离保护接线方式。
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距离保护的组成
•
• 1. 启动部分：当被保护线路发生故障时，瞬间启动保 护装置，以判断线路是否发生了故障。
• 2. 测量部分：测量元件用来测量保护安装处至故障点 之间的距离，并判别短路故障的方向。
保护能保护线路全长，但却不能作为下一相邻线路的 后备保护，因此，必须采用定时限过电流保护作为本 条线路和下一段相邻线路的后备保护。 由电流速断保护，限时电流速断保护及定时限过电流 保护相配合构成的一整套保护。
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无时 限电 流速 断
保
限时 护 电流 方 速断
式
过电 流保 护
I ' =K I dz K d.Bmax
不同的电力系统结构不同，电力元件在系统中位置不 同，误动和拒动危害程度不同，因而不同情况下，侧重点 有所不同。
电流保护的接线及特点
. . 电流保护的接线方式：指保护中电流继电器与电流互
感器二次线圈之间的联系方式。 . 三相星形接线方式的保护对各种故障都能动作。两相
星形接线的保护能反应各种相间短路，但B相发生单 相短路时，保护装置不会动作。
电流保护的接线及特点
. (1)三相星形接线需要三个电流互感器、三个电流继 电器和四根二次电缆，相对复杂和不经济。广泛应用于 发电机、变压器等大型贵重设备的保护中，以为它能提 高保护的可靠性和灵敏性。也可用在中性点直接接地电 网中，作为相间短路的保护，同时也可保护单相接地。 . (2)两相星形接线方式较为经济简单，能反应各种类 型的相间短路。主要应用在35千伏及以下电压等级的中 性点直接接地电网和非直接接地电网中，广泛地采用它 作为相间短路的保护。
. 对于相间短路，故障环路为相—相故障环路，取测量 电压为保护安装处两故障相的电压差，测量电流为两 故障相的电流差，称为相间距离保护接线方式。
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距离保护的组成
•
• 1. 启动部分：当被保护线路发生故障时，瞬间启动保 护装置，以判断线路是否发生了故障。
• 2. 测量部分：测量元件用来测量保护安装处至故障点 之间的距离，并判别短路故障的方向。
保护能保护线路全长，但却不能作为下一相邻线路的 后备保护，因此，必须采用定时限过电流保护作为本 条线路和下一段相邻线路的后备保护。 由电流速断保护，限时电流速断保护及定时限过电流 保护相配合构成的一整套保护。
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无时 限电 流速 断
保
限时 护 电流 方 速断
式
过电 流保 护
I ' =K I dz K d.Bmax
不同的电力系统结构不同，电力元件在系统中位置不 同，误动和拒动危害程度不同，因而不同情况下，侧重点 有所不同。
电力系统分析基础讲义1-3章
特色：不同地区的能源结构具有一定的差异导致其对应的电力系统具有很强的地 区性特点。
易错点：选项 D 尤其需要注意。 【例题 3】电力系统部分接线如图 1-1 所示，各电压等级的额定电压和功率 输送方向已标明在图中，试求： （1）发电机及各变压器高、低压绕组的额定电压； （2）各变压器的额定变比； （3）当变压器 T-1 工作在+5%抽头，T-2，T-4 工作于主抽头，T-3 工作于-2.5% 抽头时，各变压器的实际变比是多少？
2.1 本章知识点串讲 【知识点 1】发电机运行极限图及各种约束
【知识点 2】变压器的电阻，电抗，电导和电纳参数及数学模型
【知识点 3】架空线路的组成及整循环换位的目的 架空线路有导线、避雷线、杆塔、绝缘子和金具等组成。 换位的目的：减少三相参数的不平衡 扩径导线：人为地扩大导线直径，但又不增大载流部分截面积的导线。减少 电晕，增大截面积；E 正比于 1/R，场强与半径成反比。 分裂导线：又称复导线，就是将每相导线分成若干根，相互间保持一定距离。 减少电晕和线路电抗，但是也使得线路电容增大。 绝缘子片数与电压等级有关，规程规定如下： 35KV 线路 60KV 线路 110KV 线路 220KV 线路 330KV 线路 500KV 线路
第二章电力系统各元件的特性和数学模型
本章节包括 7 个知识点，包括发电机运行极限图及各种约束，变压器的电阻， 电抗，电导和电纳参数及数学模型，架空线路的组成及整循环换位的目的，电力 线路的电阻、电抗、电导、电纳的求解公式及意义，波阻抗和自然功率的意义， 有功功率日负荷曲线和年负荷曲线的作用，标幺值的归算及等值变压器模型，其 中必须掌握的知识点是 4 个，包括发电机运行极限图及各种约束，电力线路和变 压器的电阻、电抗、电导和电纳参数及数学模型、求解公式和物理意义，标幺值 的归算及等值变压器模型。
电力系统分析基础课程教案
电力系统分析基础课程教案第一章：电力系统概述教学目标：1. 了解电力系统的定义、组成和分类。
2. 掌握电力系统的基本参数和性能指标。
3. 熟悉电力系统的发展历程和未来趋势。
教学内容：1. 电力系统的定义和组成。
2. 电力系统的分类和基本参数。
3. 电力系统的性能指标。
4. 电力系统的发展历程和未来趋势。
教学方法：1. 讲授法：介绍电力系统的定义、组成、分类和性能指标。
2. 讨论法：探讨电力系统的发展历程和未来趋势。
教学资源：1. 教材：电力系统分析基础。
2. 投影仪：用于展示电力系统的图片和图表。
教学活动：1. 引入电力系统的定义和组成，引导学生了解电力系统的基本概念。
2. 通过示例和图表，讲解电力系统的分类和性能指标。
3. 组织学生讨论电力系统的发展历程和未来趋势。
4. 进行课堂小测验，检查学生对电力系统的理解程度。
作业与评估：1. 作业：要求学生编写一篇关于电力系统发展历程和未来趋势的短文。
2. 评估：通过课堂讨论和作业评分，评估学生对电力系统的掌握程度。
第二章：电力系统分析基础教学目标：1. 掌握电力系统分析的基本原理和方法。
2. 熟悉电力系统的状态变量和控制变量。
3. 了解电力系统的稳定性和平衡性分析。
教学内容：1. 电力系统分析的基本原理和方法。
2. 电力系统的状态变量和控制变量。
3. 电力系统的稳定性和平衡性分析。
教学方法：1. 讲授法：介绍电力系统分析的基本原理和方法。
2. 案例分析法：分析电力系统的稳定性和平衡性案例。
教学资源：1. 教材：电力系统分析基础。
2. 投影仪：用于展示电力系统分析的案例和图表。
教学活动：1. 引入电力系统分析的基本原理和方法，引导学生了解电力系统分析的重要性。
2. 通过案例分析，讲解电力系统的状态变量和控制变量。
3. 组织学生进行小组讨论，分析电力系统的稳定性和平衡性。
4. 进行课堂小测验，检查学生对电力系统分析的掌握程度。
作业与评估：1. 作业：要求学生分析一个电力系统的稳定性和平衡性问题，并提出解决方案。
电力系统组成和特点.知识讲解
(2)经济性 对一次能源的合理调度、机组合理起停、负荷合理分配、减
少传输损耗ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ能节约大量能源、产生极大的经济效益。
核电机组和大型火电机组启动代价很高，适合带基本负荷。 水电机组启动很快，适合调频、调峰。 丰水期适合让水电机组尽量满发，少开火电机组。 (3)可靠性 大规模电网一旦发生故障，若处理不及时或误处理，会造成
（二）大规模联合电网运行的重大问题 (1)电能质量 三个评价指标：电压、频率、波形。
波形靠发电机的设计保证。遏制高次谐波的影响。典型的非 线性大功率电器会产生高次谐波，如轧钢机、电弧炉、电气 铁路等。与运行有关的就是电压、频率。按国家规定，正常 运行频率应在49.8~50.2hz间。电压波动不超过10%。
二、电力系统的特点
（一）电能生产的技术特点 1、与工农业生产及人民生活的密切相关性 2、发、输、配电和用电的连续性 3、瞬态过程的非常短暂性
（二）对电力系统生产的基本要求 1、保证供电可靠性 2、保证良好的电能质量 3、提高系统运行的经济性
根据用户本身的重要程度可将负荷分为三类：
第一类负荷：中断供电会造成人身事故、设备损 坏、产品报废，生产秩序长期不能恢复，人民生活 混乱，严重政治影响等的用户划属为第一类负荷， 这是重要负荷。
业用电的标准频率，简称工频。正常运行时频率偏移不超过 士0.2～0.5Hz。 （2）电压 为各类用电设备的额定电压，各类用电设备的额 定电压允许偏移一般为额定电压的士5%，具体要求在以后调 压中介绍。
电压和频率偏移过大，会引起大量减产、产品报废，严重时 会造成人身事故、设备损坏。
甚至会危及整个系统的安全运行。 （3）波形 交流电压的波形为正弦波。正弦波畸变主要有换
流设备和非线性设备造成。波形畸变产生高次谐波，使电气 设备过热，保护误动、通讯干扰。为保证电压质量，对电压 正弦波形畸变率也有限制，波形畸变率是指各次谐波有效值 平方和的方根值对基波的有效值的百分比，对于110kV不超 过2%，对于35kV不超过3%，对于6~10kV供电电压不超过4％， 对于0.38kv供电电压不超过5％。
少传输损耗ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ能节约大量能源、产生极大的经济效益。
核电机组和大型火电机组启动代价很高，适合带基本负荷。 水电机组启动很快，适合调频、调峰。 丰水期适合让水电机组尽量满发，少开火电机组。 (3)可靠性 大规模电网一旦发生故障，若处理不及时或误处理，会造成
（二）大规模联合电网运行的重大问题 (1)电能质量 三个评价指标：电压、频率、波形。
波形靠发电机的设计保证。遏制高次谐波的影响。典型的非 线性大功率电器会产生高次谐波，如轧钢机、电弧炉、电气 铁路等。与运行有关的就是电压、频率。按国家规定，正常 运行频率应在49.8~50.2hz间。电压波动不超过10%。
二、电力系统的特点
（一）电能生产的技术特点 1、与工农业生产及人民生活的密切相关性 2、发、输、配电和用电的连续性 3、瞬态过程的非常短暂性
（二）对电力系统生产的基本要求 1、保证供电可靠性 2、保证良好的电能质量 3、提高系统运行的经济性
根据用户本身的重要程度可将负荷分为三类：
第一类负荷：中断供电会造成人身事故、设备损 坏、产品报废，生产秩序长期不能恢复，人民生活 混乱，严重政治影响等的用户划属为第一类负荷， 这是重要负荷。
业用电的标准频率，简称工频。正常运行时频率偏移不超过 士0.2～0.5Hz。 （2）电压 为各类用电设备的额定电压，各类用电设备的额 定电压允许偏移一般为额定电压的士5%，具体要求在以后调 压中介绍。
电压和频率偏移过大，会引起大量减产、产品报废，严重时 会造成人身事故、设备损坏。
甚至会危及整个系统的安全运行。 （3）波形 交流电压的波形为正弦波。正弦波畸变主要有换
流设备和非线性设备造成。波形畸变产生高次谐波，使电气 设备过热，保护误动、通讯干扰。为保证电压质量，对电压 正弦波形畸变率也有限制，波形畸变率是指各次谐波有效值 平方和的方根值对基波的有效值的百分比，对于110kV不超 过2%，对于35kV不超过3%，对于6~10kV供电电压不超过4％， 对于0.38kv供电电压不超过5％。
电力系统的自动调频与经济调度基础知识讲解
KS
f PN fN
f0
f0 f PN fN
f 0. f PN.
当 f0 > fN 时，Ks > 0； 当 f0 < fN 时，Ks < 0；
当 f0 = fN 时，Ks = 0。
结论：当Ks ≤ 0时，调频（速）器是不能在同一母线并联运行的。 调差系数为正的调频器并联工作时，它们之间的有功负荷分配与调差系数 的大小成反比。
电力系统的自动调频与经济调度基础知识讲解
一、机械式调速器简介
1、工作原理
负荷的有功功率 P↑ → n↓ → 重锤开度↓→ A↓→ A′（C点 没动）→B↓→B′；
D点代表由伺服马达控制的 转速整定元件nRFF,不会应转速而 变动。因B↓ → B′，所以E↓、 F↓→ E′、F′→ Ⅱ（控制器）下 活门打开 → Ⅲ（接力器）→ 活 塞上升 → 汽门开大 → 出力↑→ n↑→ DEF（杠杆）提升，Ⅱ关 闭→结束。
由图可以看出，由于C上 升，A必低于A。调速过程结 束后，出力增加，转速稍有降 低。
2、工作特性
通过伺服马达改变D点的位置，就可以达到将调速器特性上下平移 的目的。
二、频率调差系数
定义式：
Ks
f P
式中：Δf是当有功增量为时ΔP时，相应的频率增量。
用标幺值表示时：
Ks
f P
将空载（f0，P0=0）和额定负载（fPN，PN）代入后得：
有差调节与无差调节的区别，在于是否有新的频率稳定值。
三、失灵区
机械式调速器由于机构上的间隙与摩擦等原因，造成调速器在工 作开始的一个过程中，不能跟随负荷的变动，而调整发电机组的转速 （图7-4a）。
1、2表示调速器的工作特性；
P1、P2表示负荷。 当负荷由P1 → P2时，nN → n1，Δn = nN - n1比较小时，在 失灵区内，调速器不会采取调节
电力系统有功功率的平衡和频率调整基础知识讲解
%=3~5或 KG*=33.3~20 %=2~4或 KG*=50~25
c.负荷的单位调节功率：综合负荷的静态频率特性的斜率。
一般而言：
KL* 1.5
三、 频率的一次调整
1、简述：由于负荷突增，发电机组功率不能及时变动而 使机组减速，系统频率下降，同时，发电机组功率由于调 速器的一次调整作用而增大，负荷功率因其本身的调节效 应而减少，经过一个衰减的振荡过程，达到新的平衡。
2、数学表达式：
KS：称为系统的单位调节功率，单位Mw/Hz。表示原动 机调速器和负荷本身的调节效应共同作用下系统频率下 降或上升的多少。
3、注意： ➢ 取功率的增大或频率的上升为正； ➢ 为保证调速系统本身运行的稳定，不能采用过大的
单位调节功率； ➢ 对于满载机组，不再参加调整。
对于系统有若干台机参加一次调频：
原则（1）充分利用水源。 （2）降低火电机组的单位煤耗，发挥高效机组的作用。 （3）尽量降低火力发电成本。 根据上述原则，在夏季丰水期和冬季枯水期各类电厂在
日负荷曲线中的安排示意图，见图4-2。
图4-2 各类发电厂组合顺序示意图 （a）枯水季节 （b）丰水季节
➢夏季丰水期，水量充足，水电厂应带基本负荷以避免 弃水、节约燃煤。在此期间，可抓紧时间进行火电厂设 备的检修。
2）、发电机组的有功功率—频率静态特性 a.发电机的单位调节功率：发电机组原动机或电源频率特 性的斜率。
标志着随频率的升降发电机组发出功率减少或增加的多寡。
b.发电机是调差系数：单位调节功率的倒数。
发电机的单位调节功率与调差系数的关系：
一般来说发电机的单位调节功率是可以整定的：
• 汽轮发电机组 • 水轮发电机组
➢冬季枯水期，来水较少，应由凝汽式火电厂承担基本 负荷，水电厂则承担尖峰负荷。
第二篇电力系统基础知识
第二篇电力系统基础知识第一章电力系统和发电厂概述第一节电力系统的概念为了提高供电的可靠性和经济性，目前，都尽量将许多发电厂用电网联接起来并列运行。
1、电力系统由发电厂（热力、水动部分除外）、电力网、变电所及电力用户组成的统一整体，称为电力系统。
一、电力系统的基本概念通常，电能由发电厂供给，为了经济起见，发电厂多建立在动力资源丰富的地方。
这样离工业企业就可能相距很远，这样就产生了电能的输送问题；电能输送到工矿企业后，由于生产厂房和车间分布很广，因而产生了电能分配问题。
电力主要来自火力和水利发电厂。
为了是工业布局更加合理，常需要将发电厂建造在动力资源如水、煤、石油丰富的地区。
但由于用电的分散性，或者受地理及历史条件的限值，可能会使负荷中心与动力资源相隔很远，这样就必须将电能经变压器升高电压后，由输电线路输送到遥远的用户处，因此便有必要在发电厂与用户之间建立升压和降压变电所。
此外，为了供电的可靠性性和经济性，还须将各发电厂用电力网联起来并列运行。
电力网是电力系统的一部分，它是有各类变电所和各种不同电压等级的线路联接起来组成的统一网络。
它是联系发电厂和用户的中间环节。
电力网的作用是将电能从发电厂输送并分配到用户处。
通常，把发电厂生产的电能直接分配电能给用户，或由降压变电所分配给用户的10KV及以下电力线路，称为配电线路；而把电压在35KV及以上的高压电力线路称为送电线路。
电力用户在电力系统中，一切消费电能的用电设备均称为电力用户。
用电设备按其用途可分为：动力用电设备（如电动机等）、工艺用电设备（如电解、冶炼、电焊、热处理等设备）、电热用电设备（电炉、干燥箱、空调等）、照明用电设备和试验用电设备等，它们分别将电能转换为机械能、热能和光能等不同形式的适于生产需要的能量。
电力系统是动力系统的一部分，它是由发电厂的发电机及配电装置、升压及降压变电所、输配电线路及用户的用电设备所组成。
电力系统的作用是使个发电厂、变电所并列运行，从而提高整个系统运行的可靠性和经济性。
电力系统运行电压的有关问题基础知识讲解
为了确定末端无功电流补偿容量：
设：Us为参考向量，Ur = Ur（conδ- jsinδ），δ为Ur滞后Us的角度。
由（2-5a）得：
Is
Ur
sin
j(U rcon U sconL) Z0 sin L
送端视在功率为：
Байду номын сангаасSs
Ps
jQs
U
s
I
s
U sU r
sin
j
U
2 s
conL
U
sU
r
con
Z0 sin L
4、正常运行时，对自动调压器的要求 1）、有足够的调整容量
在没有励磁调节的作用下，发 电机端电压延曲线1下降
无载（不是空载）时，Qg=0， Ug=UN；但随着Ir↑→Ug↓低于UN， 此时必须要增发阴影部分的面积， 才能保持UN不变。
ΔUIr.N为励磁系统容量的最小允许值 （1.8～2.0倍）。
励磁系统的调整容量既决定了自动调压器的工作容量，也决定励磁 机的调整容量。
且： sinβL≈βL, Z0sinβL=XL P=UsUrsinδ/XL，其δ<600（日常运行稳定）。
超高压长距离输电，采用按站站接力的形式，δ则可大于900。所以自 动调压器的功能显而易见
2、超高压输电线路基本上不传送无功功率（式中第二项相同）， 即，首端和末端均应向线路送等量的无功，才能确保UN的要求，满足 无功功率应“分区、分级就地平衡” 规定。
电力系统运行电压的有关问题基础知识讲解
一、同步发电机运行电压的有关问题 1、单机运行时
ES是转子绕组， Ig —定子电流， Ie — 转子直流励磁电流， Ed — 感应电动势。
Ie↑→ Ed↑；Ie↓→ Ed↓。
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U AB U BC UCA 0
对称星形负载线电压与相电压关系：
Ia IaN Ib IbN Ic IcN
Ia Ib Ic 0
对称三相电路用一相等值电路进行分析
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30
功率
单相功率
UIaa
Uau Iai
高压侧和低压侧变比 KT
变压器基本参数
电阻R 电抗X 电导G 电纳B
RT
PkU
2 N
S
2 N
103 ()
XT
Uk (%) 100
UN 3I N
103 ()
BT
I0 (%) SN
100
U
2 N
GT
PFe
U
2 N103Fra bibliotekP0
U
2 N
103
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称为电气主接线，也称电气一次接线或一次系统
输变电网络接线
无备用接线方式 可靠性低 用于三级负荷 有备用接线方式 可靠性高 用于重要负荷 一级和二级负荷
无备用接线
有备用接线方式
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输变电系统
电气主接线基本形式
有汇流母线接线 无汇流母线接线
有汇流母线接线
单母线 单母线分段 双母线 双母线分段 一台半短路器接线
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W2 18
输变电系统
双母线接线— 检修一组线路，可使回路供电不中断，一组母线故障，部分进 出线会暂时停电，经母线隔离开关切换，线路供电可迅速恢复
双母线三种运行方式
WL1
WL2
WL3
WL4
母联QF断开，一组母线工作
一组备用
母联QF断开，进出线分别接
入两组母线，两组母线分裂
负荷
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3
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电力网
电力系统基本概念
电力系统中输送和分配电能的部分称为电力网
动力系统
包括发电厂的动力部分在内的整个系统，称为动力系统
发电厂
水轮机 发电机
G
升压变压器
输电线路
变电所
降压变压器
用户
用户设备
电力网 电力系统 动力系统
一次绕组
二次绕组
3及3.15
3.15及3.3
6及6.3
6.3及6.6
10及10.5
10.5及11
13.8
—
15.75
—
18
—
20
—
35
38.5
110
121
220
242
330
363
500
—
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电力系统基本概念
电力系统的中性点是指星形连接的变压器和发电机的中性点
小电流接地
用于电压电流变换，使测量仪表标准化，小型化
使二次设备与一次高压隔离 二次侧必须接地，以保证人身和设备安全
电流互感器 TA
将一次回路大电流转化为小电流（5A或1A）
电流互感器 TV
将一次回路高电压转化为低电压
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输变电系统
电气一次接线 发电厂和变电所中的一次设备，按照一定的规律连接而成的电路
电力系统额定电压 电力设备额定电压 高出或低于系统额定5％－10％
受电设备与电力系统额定 线电压/kV
3 6 10 — — — — 35 110 220 330 500
供电设备额定 电压/kV
3.15* 6.3 10.5 13.8* 15.75* 18* 20* — — — — —
变压器额定线电压/kV
无汇流母线接线
桥形接线 角形接线
单元接线及扩大单元接线
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输变电系统
单母线接线－简单、清晰、设备少、但供电可靠性不高
WL1
WL2
WL3
WL4
送电： QS4 QF2断开 合QS2 QS3
断电： 断QF2 QS3 QS2 合QS4
QS3
QS4
QF2
QF
QS2
QS1
故障录波器在电力系统中的应用
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电力系统
电力系统基本概念
由发电厂内的发电机、电力网内的变压器和输电线路以及用户的各种 用电设备，按照一定的规律连接而组成的统一整体，称为电力系统。
发电厂1
开关站1 500kV
发电厂2
发电机
500kV变电站 110kV
220kV
负荷
发电机
负荷开关—仅用于断开或闭合正常工作电流的开关电器 熔断器—仅用于断开过负荷电流或短路电流的开关电器 断路器—用于断开或闭合正常工作电流、短路电流的开关电器
隔离开关—不要求断开或闭合电流，只用于检修时隔离电压的开关电器
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输变电系统
互感器 工作原理与变压器相似
R j(L 1 ) c
R称为电阻 X称为电抗
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电路基础知识
导纳的定义：阻抗的倒数 Y G jB
G称为电导
B称为电纳
Y
1 Z
I U
I U
i
u
Y
y
YR
G
1 R
对于单个元件R，L，C的导纳为：
YC jC
YL
G1
G2
（a）
G1
G2
（b）
（a）发电机－变压器扩大单元 （b）发电机－分裂绕组变压器扩大单元接线
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电力系统负荷
概念 电力系统负荷是指电力系统在某一时刻各类用电设备消耗功率的总和
按供电可靠性可分为：一类负荷：中断供电会带来人身危险或造成巨大经济损失 二类负荷：中断供电会带来大量减产，或扰乱大部分居民生活 三类负荷：中断供电，造成损失不大
R r0l
电抗 电导 电纳
x0
L (0.1445lg Djp r
0.0157) / km
X
x0l
g0
P U2
b0
C0
2
fC0
7.58 lg Djp /
r
106 S
/
km
B b0l
l－线路的长度
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电力网络等值参数
已知： 短路损耗 Pk ，短路电压Uk (%) ，空载损耗 P0，空载电流百分值 I0(%)
1 j 1
jL L
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27
电路基础知识
阻抗与导纳的串并联关系
对于n个导纳并联而成的电路，等效电纳为：
Yeq Y1 Y2 Yn
对于n个电阻的串联形式，等效电阻为：
Zeq Z1 Z2 Zn
28
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28
电路基础知识
三相电力系统： 三相电源、三相负载、三相输电线路组成
ua ub
Um *sin(t) U0o U a Uar Um *sin(t 120o ) U 120o
jUax Ub Ubr
jUbx
uc Um *sin(t 120o ) U120o Uc Ucr jUcx
不接地 经消弧线圈接地
电力系统中性点接地 大电流接地
中型点直接接地 经电阻接地
不接地
经消弧线圈接地
9
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9
火力发电厂
发电系统
锅炉 汽轮机 发电机
化学能转化为热能 热能转化为机械能 机械能转化为电能
水力发电厂
水轮机 发电机
核电厂
核反应堆 汽轮机 发电机
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电力系统工程基础
培训资料（内部资料）
研发部
2007. 7
陈 述 内容
电力系统定义
电力系统基本概念
电力系统质量指标
电力系统基本组成 电力系统基本算法
电力系统电压等级 发电系统 输变电系统 配电系统 电力系统负荷
电路基础知识 电路网络等值参数 三相电路基本知识
录波分析的基本算法
继电保护基本概念
一类负荷一般应由两个独立电源供电
二类负荷可以采用双回路线供电
电力系统负荷曲线
日负荷曲线 日平均负荷曲线 日负荷持续曲线 年负荷曲线
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电路基础知识
电压电流正弦量的表示：
u Um cos(t u ) i Im cos(t i )
正弦分量三要素
复功率 视在功率
S P jQ U * Iˆ S P2 Q2
P jQ S *cos( ) jS *sin( )
cos1( P ) tan1(Q )
S
P
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架空线路参数 架空线路等值电路
电力网络等值参数
电阻 r0 / s
最大值 初始相位角 角速度
周期电流i与有效值I的关系：
对称星形负载线电压与相电压关系：
Ia IaN Ib IbN Ic IcN
Ia Ib Ic 0
对称三相电路用一相等值电路进行分析
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功率
单相功率
UIaa
Uau Iai
高压侧和低压侧变比 KT
变压器基本参数
电阻R 电抗X 电导G 电纳B
RT
PkU
2 N
S
2 N
103 ()
XT
Uk (%) 100
UN 3I N
103 ()
BT
I0 (%) SN
100
U
2 N
GT
PFe
U
2 N103Fra bibliotekP0
U
2 N
103
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称为电气主接线，也称电气一次接线或一次系统
输变电网络接线
无备用接线方式 可靠性低 用于三级负荷 有备用接线方式 可靠性高 用于重要负荷 一级和二级负荷
无备用接线
有备用接线方式
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15
输变电系统
电气主接线基本形式
有汇流母线接线 无汇流母线接线
有汇流母线接线
单母线 单母线分段 双母线 双母线分段 一台半短路器接线
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W2 18
输变电系统
双母线接线— 检修一组线路，可使回路供电不中断，一组母线故障，部分进 出线会暂时停电，经母线隔离开关切换，线路供电可迅速恢复
双母线三种运行方式
WL1
WL2
WL3
WL4
母联QF断开，一组母线工作
一组备用
母联QF断开，进出线分别接
入两组母线，两组母线分裂
负荷
3
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3
4
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4
5
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5
电力网
电力系统基本概念
电力系统中输送和分配电能的部分称为电力网
动力系统
包括发电厂的动力部分在内的整个系统，称为动力系统
发电厂
水轮机 发电机
G
升压变压器
输电线路
变电所
降压变压器
用户
用户设备
电力网 电力系统 动力系统
一次绕组
二次绕组
3及3.15
3.15及3.3
6及6.3
6.3及6.6
10及10.5
10.5及11
13.8
—
15.75
—
18
—
20
—
35
38.5
110
121
220
242
330
363
500
—
8
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8
电力系统基本概念
电力系统的中性点是指星形连接的变压器和发电机的中性点
小电流接地
用于电压电流变换，使测量仪表标准化，小型化
使二次设备与一次高压隔离 二次侧必须接地，以保证人身和设备安全
电流互感器 TA
将一次回路大电流转化为小电流（5A或1A）
电流互感器 TV
将一次回路高电压转化为低电压
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输变电系统
电气一次接线 发电厂和变电所中的一次设备，按照一定的规律连接而成的电路
电力系统额定电压 电力设备额定电压 高出或低于系统额定5％－10％
受电设备与电力系统额定 线电压/kV
3 6 10 — — — — 35 110 220 330 500
供电设备额定 电压/kV
3.15* 6.3 10.5 13.8* 15.75* 18* 20* — — — — —
变压器额定线电压/kV
无汇流母线接线
桥形接线 角形接线
单元接线及扩大单元接线
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输变电系统
单母线接线－简单、清晰、设备少、但供电可靠性不高
WL1
WL2
WL3
WL4
送电： QS4 QF2断开 合QS2 QS3
断电： 断QF2 QS3 QS2 合QS4
QS3
QS4
QF2
QF
QS2
QS1
故障录波器在电力系统中的应用
2
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2
电力系统
电力系统基本概念
由发电厂内的发电机、电力网内的变压器和输电线路以及用户的各种 用电设备，按照一定的规律连接而组成的统一整体，称为电力系统。
发电厂1
开关站1 500kV
发电厂2
发电机
500kV变电站 110kV
220kV
负荷
发电机
负荷开关—仅用于断开或闭合正常工作电流的开关电器 熔断器—仅用于断开过负荷电流或短路电流的开关电器 断路器—用于断开或闭合正常工作电流、短路电流的开关电器
隔离开关—不要求断开或闭合电流，只用于检修时隔离电压的开关电器
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输变电系统
互感器 工作原理与变压器相似
R j(L 1 ) c
R称为电阻 X称为电抗
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电路基础知识
导纳的定义：阻抗的倒数 Y G jB
G称为电导
B称为电纳
Y
1 Z
I U
I U
i
u
Y
y
YR
G
1 R
对于单个元件R，L，C的导纳为：
YC jC
YL
G1
G2
（a）
G1
G2
（b）
（a）发电机－变压器扩大单元 （b）发电机－分裂绕组变压器扩大单元接线
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电力系统负荷
概念 电力系统负荷是指电力系统在某一时刻各类用电设备消耗功率的总和
按供电可靠性可分为：一类负荷：中断供电会带来人身危险或造成巨大经济损失 二类负荷：中断供电会带来大量减产，或扰乱大部分居民生活 三类负荷：中断供电，造成损失不大
R r0l
电抗 电导 电纳
x0
L (0.1445lg Djp r
0.0157) / km
X
x0l
g0
P U2
b0
C0
2
fC0
7.58 lg Djp /
r
106 S
/
km
B b0l
l－线路的长度
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电力网络等值参数
已知： 短路损耗 Pk ，短路电压Uk (%) ，空载损耗 P0，空载电流百分值 I0(%)
1 j 1
jL L
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电路基础知识
阻抗与导纳的串并联关系
对于n个导纳并联而成的电路，等效电纳为：
Yeq Y1 Y2 Yn
对于n个电阻的串联形式，等效电阻为：
Zeq Z1 Z2 Zn
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电路基础知识
三相电力系统： 三相电源、三相负载、三相输电线路组成
ua ub
Um *sin(t) U0o U a Uar Um *sin(t 120o ) U 120o
jUax Ub Ubr
jUbx
uc Um *sin(t 120o ) U120o Uc Ucr jUcx
不接地 经消弧线圈接地
电力系统中性点接地 大电流接地
中型点直接接地 经电阻接地
不接地
经消弧线圈接地
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火力发电厂
发电系统
锅炉 汽轮机 发电机
化学能转化为热能 热能转化为机械能 机械能转化为电能
水力发电厂
水轮机 发电机
核电厂
核反应堆 汽轮机 发电机
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电力系统工程基础
培训资料（内部资料）
研发部
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陈 述 内容
电力系统定义
电力系统基本概念
电力系统质量指标
电力系统基本组成 电力系统基本算法
电力系统电压等级 发电系统 输变电系统 配电系统 电力系统负荷
电路基础知识 电路网络等值参数 三相电路基本知识
录波分析的基本算法
继电保护基本概念
一类负荷一般应由两个独立电源供电
二类负荷可以采用双回路线供电
电力系统负荷曲线
日负荷曲线 日平均负荷曲线 日负荷持续曲线 年负荷曲线
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电路基础知识
电压电流正弦量的表示：
u Um cos(t u ) i Im cos(t i )
正弦分量三要素
复功率 视在功率
S P jQ U * Iˆ S P2 Q2
P jQ S *cos( ) jS *sin( )
cos1( P ) tan1(Q )
S
P
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架空线路参数 架空线路等值电路
电力网络等值参数
电阻 r0 / s
最大值 初始相位角 角速度
周期电流i与有效值I的关系：