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第一章电力系统基础知识,,第一节电力系统、电力网构成,电力系统的构成,动力系统与电力系统、电力网关系示意图,电能的传输、分配和转换。,电力经过送电、变电和配电分配到各用电场所，通过各种设备再转换成为动力（机械能）、热、光的不同形式的能量。,发电厂将燃料的热能、水流的位能或动能以及核能等转换为电能。,【判断题】发电厂将机械能转换为电能。（）,电力系统是由发电、送电、变电和用电组成的整体。,【判断题】电力系统是由发电、送电、变电和用电组成的整体。（）,【单选题】电力系统是由（）和用电组成的整体。A、送电、变电B.发电、送电、变电,电力系统是由发电、送电、变电和用电组成的整体。,【单选题】电力系统是由发电、（）、变电和用电组成的整体。,【单选题】电力系统是由发电、送电、（）和用电组成的整体。,电力网电力系统中的送电、变电和配电的三个部分称为电力网。,【单选题】电力网由（）A.送电、变电和配电B.发电、变电和配电,【判断题】电力系统中的发电、变电和配电的三个部分称为电力网。（）,电力网是将各电压等级的输电线路和各种类型的变电所连接而成的网络。,【判断题】电力网是将各电压等级的输电线路、和各种类型的用户连接而成的网络。（）,电力网按其在电力系统中的作用不同，分为输电网和配电网。,【判断题】电力网按其在电力系统中的作用不同，分为输电网和配电网。（）,【单选题】电力网按其在电力系统中的（）不同，分为输电网和配电网。A.作用B.地位,输电网是以高压甚至超高电压将发电厂、变电所或变电所之间连接起来的送电网络，所以又称为电力网中的主骨架。,配电网直接将电能送到用户的网络称为配电网。,【判断题】直接将电能送到用户的网络称为配电网。（）,,【单选题】直接将电能送到用户的网络称为（）。A.输电网B.配电网,,,,配电网根据电压等级又为高压配电网、中压配电网、低压配电网。,【判断题】配电网根据（）又为高压配电网、中压配电网、低压配电网。A.容量大小B.电压等级C.重要程度,高压配电网指电压等级在110kV及以上的配电网。,【判断题】电压等级在35kV及以上的配电网称为高压配电网。（）,【单选题】高压配电网是指电压等级在（）的配电网。A.２２0kV及以上B.110kV及以上,中压配电网指电压等级为35kV、10kV、6kV、3kV的配电网。,低压配电网指电压等级为220V、380V的配电网。,【判断题】电压等级为6kV、3kV的配电网称为低压配电网。（）,【判断题】电压等级为220V、380V的配电网称为低压配电网。,一、大型电力系统的优点,1、提高了供电的可靠性。,1）大型电力系统的构成，特别构成环网、双环网，保证对重要用户的供电。,2）改变电力网的运行方式，可在系统局部故障或检修某线路时，保证对用户的供电。,2、减少系统的备用容量。,3、合理的分配负荷。,4、提高了供电质量。,5、形成大的电力系统，便于利用大型动力资源，尤其水电厂。,【多选题】大型电力系统的优点是（）。,A.提高了供电的可靠性。,B.减少系统的备用容量。,D.提供足够的无功负荷。,C.提高了供电质量。,二、电力生产的特点,1、电力生产的特点。,1同时性,电力生产具有发电、供电、用电在同一时间内完成的特点。,电力系统的发电、供电、用电必须时刻保证平衡。,【单选题】电力生产具有发电、供电、用电在（）内完成的特点。的配电网。A.同一时间B.不同时间,【判断题】电力系统的发电、供电、用电无须保证平衡。（）,2集中性,电力生产是高度集中的、统一的。,电力网中的所有发电厂、供电公司必须接受电力网的统一调度，并依据统一质量标准、统一管理办法，在电力技术业务上受电网的统一指挥和领导。,【判断题】电力网中的所有发电厂、供电公司可自行管理，无须接受电力网的统一调度。（）,电能由电网统一分配和销售。,电网设备的启动、检修、停运、发电量和电力的增减。都由电网来决定。,3适用性,电能使用最方便，适用性最广泛。,4先行性,【判断题】电网设备的启动、检修、停运、发电量和电力的增减。都由电网来决定。（）,2、国民经济发展电力必须先行性,电力系统的装机容量、电网容量、发电量增长速度应大于工业总产值的增长。,第二节电力负荷,电力负荷是指用电设备或用电单位所消耗的功率（kW、容量（kVA或电流（A。,一、电力网负荷组成,1、用电负荷,用电负荷是用户在某一时刻对电力系统所需求的功率。,【问题1】用电负荷是用户在（）对电力系统所需求的功率。A.某一时刻B.某一天,2、线路损失负荷,电能从发电厂到用户的输送过程中，会发生功率和能量的损失，与这种损失对应的发电功率，叫线路损失负荷，也称为线损。,3、供电负荷,用电负荷加上同一时刻的线路损失负荷，是发电厂对外供电时所承担的全部负荷，称为供电负荷。,二、按发生时间不同负荷分类,1、高峰负荷,高峰负荷是指电网或用户在单位时间内所发生的最大负荷值。,常以小时用电量作为负荷。,高峰负荷分为日高峰负荷和晚高峰负荷。,在分析某单位的负荷时，选一天24h中最高的一小时的平均负荷作为高峰负荷。,【单选题】高峰负荷是指一天24h中最高的（）平均负荷A.１小时B.２小时,2、低谷负荷,低谷负荷是指电网中或某用户在一天24h内，发生用电量的最少的电量。,3、平均负荷,平均负荷是指电网中或某用户在某一段确定的时间段内平均小时用电量。,日平均负荷即一天的用电量除以一天的用电小时。（分析负荷）安排用电量常用月平均负荷和年平均负荷。,负荷突然中断对供电的影响，用电负荷又分为,1、一类负荷也称一级负荷,一类负荷也称一级负荷，指突然中断供电将会造成人身伤亡或会引起对周围环境严重污染，造成经济上巨大损失；以及突然中断供电将会造成社会秩序严重混乱或政治上的严重影响的用电负荷。,对于一类负荷用电设备，应加两个以上的独立电源供电，并辅之以其他必要的非电力电源的保安措施。,3、三类负荷也称三级负荷,三类负荷也称三级负荷，指不属于一类负荷和二类负荷的其他负荷，对此类负荷，突然中断供电所造成损失不大或不会造成直接损失。,2、二类负荷也称二级负荷,二类负荷也称二级负荷，指突然中断供电将会造成较大的经济损失；以及突然中断供电将会造成社会秩序混乱或政治上的较大影响的用电负荷。,【判断题】一类负荷是指突然中断供电将会造成人身伤亡及经济上巨大损失的用电负荷。（）,【判断】对于一类负荷用电设备，应加两个以上的独立电源供电。（）A.两个以上的独立电源供电B.一个电源供电,【单选题】对于一类负荷用电设备应加（）。A.两个以上的独立电源供电B.一个电源供电,【判断题】二类负荷是指突然中断供电将会造成人身伤亡及经济上巨大损失的用电负荷。（）,【单选题】突然中断供电将会造成较大的经济损失；用电负荷的是。（）A.一类负荷B.二类负荷C.三类负荷,第三节变电所,变电所是联结电力系统的中间环节，用以汇集电源、升降电压和分配电力。通常有高低压配电装置、主变压器、主控知识和相应的设施以及辅助生产建筑物等组成。,类型根据其在系统中的位置、性质、作用及控制方式等，可分为升压变电所、降压变电所、枢纽变电所、地区变电所、有人值班变电所和无人值班变电所。,【判断题】变电所是联结电力系统的中间环节，用以汇集电源、升降电压和分配电力。（）,一、变电所主接线,变电所主接线是电气部分的主体，将变压器、断路器等各种电气设备通过母线、导线有机的联结起来，并配置避雷器、互感器等保护、测量电器，构成变电所汇集和分配电能的一个系统。,1、电气主接线的基本要求,1）保证必要的供电可靠性和电能质量。,2）具有一定的灵活性和方便性。,3）具有经济性。,4）具有发展和扩建的可能性。,【判断题】电气主接线保证必要的供电可靠性和电能质量，因此不需考虑其经济性。（）,2、主接线形式,500kVA及以下变电所主接线,电流互感器,母线,主变压器,断路器,二、变电所一次电气设备,1、主变压器,在降压电所内变压器是将高电压改变为低电压电气设备。,在10kV变电所内，主变压器是将10kV电压变为380220V，供给380220V的负荷。,2、高压断路器,高压断路器是作为保护变压器和高压线路的保护电器，它具有开断正常负荷和过载、短路故障的保护能力。,【单选题】高压断路器（）过载、短路故障。A.不能开断B.能开断,【单选题】高压断路器具有开断正常负荷和（）能力。A.过载、B.过载、短路故障C.短路故障,3、隔离开关,隔离开关是隔离电源用的电器。,4、电压互感器,电压互感器是将系统的高电压转变为低电压。供保护和计量用。,【单选题】隔离开关是隔离（）用的电器。A.负荷B.电源,【单选题】电压互感器是将系统的（）。A.低电压转变为高电压B.高电压转变为低电压,5、电流互感器,电流互感器将高压系统中的电流或低压系统中的大电流转变为标准小电流。供保护和计量用。,【单选题】电流互感器是将高压系统中的电流或低压系统中的大电流转变为（）。A.小电流B.标准小电流,6、熔断器,当电路发生短路或过负荷时，熔断器能自动切断故障电路，从而使电器设备得到保护。,【单选题】当电路发生短路或过负荷时，熔断器（）自动切断故障电路，从而使电器设备得到保护。A.不能B.能,【判断题】熔断器能过接通和断开负荷电流。（）,7、负荷开关,负荷开关是用来不频繁的接通和分断小容量的配电线路和负荷，起到隔离电源的作用。,【判断题】负荷开关是用来频繁的接通和分断小容量的配电线路和负荷，起到隔离电源的作用。（）,第四节供电质量,供电质量指电能质量与供电可靠性。,电能质量包括电压、频率和波形的质量。,供电可靠性是以供电企业对用户停电的时间次数来衡量。,【单选题】电能质量包括（）的质量。A.电压、电流、频率B.电压、频率和波形C.电压、电流、谐波,一、电能质量,电能质量是指供应到用电单位受电端电能品质优劣程度。,电能质量主要包括电压质量、频率质量两部分。,频率质量分为频率允许偏差等项。,电压质量又分为电压允许偏差、电压允许波动与闪边、公用电网谐波、三相电压允许不平衡度。,1、供电电压允许偏差,供电电压允许偏差在某一时段内电压幅值缓慢变化而偏离额定值的程度，以电压实际值和电压额定值之差△U与电压额定值UN之比的百分数△U来表示。,△U,U检测点上电压实际值（V）,UN检测点电网电压额定值（V）,电力网的额定电压使电气设备标准化和规范化电气设备。,电压过高和过低的危害1）过高会损坏设备（导致设备绝缘老化）2）过低会烧坏电动机、电力网损耗增加T∝U2T异步电动机的转矩（U很低，异步电动机不能启动，使异步电动机的定子、转子严重发热）,额定电压能使各种电气设备工作在最佳状态的电压。,我国国家标准规定电压偏差的允许值为,2）10kV及以下三相供电，电压允许偏差为额定电压的7。,1）35kV及以上电压供电，电压允许偏差为额定电压的10。,3）220V单相供电，电压允许偏差为额定电压的7、-10。,对电压有特殊要求用户，供电电压允许偏差有供用电协议确定。,2）10kV及以下三相供电，电压允许偏差为额定电压的7。,【单选题】10kV及以下三相供电，电压允许偏差为额定电压的（）。A.10B.7C.5,【单选题】在正常运行时，10kV电压等级，电压最大允许偏差不应超过额定电压的10。（）,2、电压允许波动和闪动,（1）电压允许波动在某一时段内，电压急剧变化而偏离额定值的现象，称为电压允许波动。用电压最大值和电压最小值之差与额定电压之比的百分数△U来表示。,△U,UN额定电压（V）,Umax、Umix某一时段内电压波动最大值和最小值（V）。,电压波动的危害,产生的原因由于负荷急剧变动,危害如电动机的正常启动，电子设备、计算机、自控设备等无法正常工作。,我国国家标准规定电压波动允许值为,1）220kV及以上为1.6。2）35kV---110kV为2。3）10kV及以下为2.5。,3、公用电网谐波,产生原因电力系统中存在各种非线性元件。,如一部电动机、感应电炉，尤为严重的是大型的晶闸管交流设备和大型电弧炉。,电压的波形1）理想的波形为正弦波（50Hz，基波）2）非正弦波基波叠加一系列的高次谐波3）高次谐波为基波频率的整数倍,谐波危害对设备危害很大，可使变压器、电动机的铁损增大，产生过热，介质老化，缩短寿命。可使变压器噪音增大。电动机的转子振动，影响产品质量。电容易发热击穿。表计不准。系统发生谐振过电压等等,国家对波形质量标准规定要求用户的设备注入电网的谐波电流不得超过国家规定的标准。,4、供电频率允许偏差,供电频率偏差是以实际频率和额定频率之差△f与额定频率fN之比的百分数△f来表示。,△f,f实际供电频率值（Hz）,fN供电网额定频率值（Hz）我国50Hz周/秒,电网中发电机发出的正弦交流电压每一秒钟交变的次数，称为频率。或称供电频率。,2、频率过高过低的危害影响产品的产量和质量危及电力系统的稳定运行,3、频率不合格的原因1）发电容量不足2）用户未使用负控装置、低频减载装置,我国规定对频率变化的允许范围电网装机容量≥300万千瓦0.1Hz,【单选题】我国电力系统的额定频率是（）。A.40HzB.50HzC.60Hz,二、供电可靠性,供电可靠性是指供电企业某一统计期内对用户停电的时间和次数，可直接反映供电企业持续向用电单位的供电能力。,供电可靠性一般利用供电可靠率进行考核。,供电可靠率是指在一年内，对用户有效供电时间总小时数和统计期间。,【判断题】供电可靠性用停电的时间来表示。（）,供电可靠率是指在一年内，对用户有效供电时间总小时数和统计期间。,Rs_----年供电可靠率N----统计用户总数t1----年每次停电时间n1----年每次停电用户数,国家规定供电可靠率不低于99.96。,【单选题】我国规定供电可靠率不低于（）。A.99.66B.99.96C.96.96,第五节电力系统接地中性点是指电力系统的输、配电线路首端所连接的变压器绕组接成星行时的公共点。,工作接地配电变压器或低压发电机中性点通过接地装置与大地相连。,工作接地分为直接接地与非直接接地（不接地或经消弧线圈接地）。,【单选题】工作接地分为（）。A.直接接地、消弧线圈接地、保护接地B.直接接地、非直接接地、保护接地C.直接接地、不接地、消弧线圈接地,【单选题】工作接地的接地电阻一般不超过（）。A.10ΏB.4ΏC.14Ώ,一、系统的接地形式,1、接地保护系统的形式文字代号,第一字母表示电力系统的对地关系,T直接接地；,I所有带电部分与地绝缘，或一点经阻抗接地。,第二字母表示装置的外露可接近导体的对地关系,T外露可接近导体对地直接做电气连接，此接地点与电力系统的接地点无直接关连；,N外露可接近导体通过保护线与电力系统的接地绝缘，或一点经阻抗接地点直接做电气连接。,若后还有字母，则表示中性线与保护线的组合。,S中性线与保护线是分开的。C中性线与保护线是合一的。,2、电力系统中性点接地方式,1）中性点直接接地,中性点直接接地是指电力系统中至少有一个中性点直接或经小阻抗与接地装置相联接。,中性点直接接地作用使中性点经常保持零电位。,中性点直接接地优点,当系统发生一相接地故障时，能限制非故障相对电压的升高，从而保证单相用电设备的安全。,缺点很大，继电保护动作，断路器跳开，造成停电；发生人身一相对地电击时，危险性较大。,中性点直接接地不适用于连续供电要求较高、人身安全、环境安全要求较高场合。,【单选题】中性点直接接地，当系统发生一相接地故障时，非故障相对电压（）。A.升高B.不变C.降低,2）中性点非直接接地（不接地或经消弧线圈接地）,中性点非直接接地是指电力系统中性点不接地或经消弧线圈、电压互感器、高阻抗与接地装置相联接。,1、中性点不接地系统1）正常运行时正常运行时各相对地电压是对称的,,2）一相接地故障时,特点,结论1接地相对地电压降低，最低为零结论2未接地相对地电压升高，最高升至线电压结论3各相间电压的大小和相位仍然不变可以继续运行2小时结论4接地点有电容电流流过，可有电弧形成。,,【单选题】中性点不接地系统发生单相接地故障时，可继续运行（）。A.20小时B.2小时C.12小时,中性点不接地系统特点,当中性点不接地的系统中发生一相接地时，接在相间电压上的受电器的供电并未遭到破坏，它们可以继续运行，但是这种电网长期在一相接地的状态下运行，也是不能允许的，因为这时非故障相电压升高，绝缘薄弱点很可能被击穿，而引起两相接地短路，将严重地损坏电气设备。,在中性点不接地电网中，必须设专门的监察装置，以便使运行人员及时地发现一相接地故障，从而切除电网中的故障部分。,中性点经消弧线圈接地,为什么采用中性点经消弧线圈接地,电缆线路较多,电容电流较大,单相接地故障时,接地点出现电弧,造成过电压。因此，加消弧线圈。,,电容电流电感电流,为防止内、外过电压损害低压电力网的绝缘，有关规程规定配电变压器中性点及各出线终端的相线，均应装设高压击穿保险器。,中性点不接地系统，为安全，规程规定不允许引出中性线供单相用电。,城市配电网接地方式为220、110kV直接接地35kV经消弧线接地10kV经消弧线接地或经小阻抗接地（电缆为主220/380V直接接地,二、低压系统接地形式中性点不接地系统,电力系统有一点直接接地，电气装置的外露可接近导体通过保护线与该接地点连接。,1、TN系统接线,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,电源端接地点,,,外露可接近导体,,,电气装置中的设备,用户的电气装置,,,电源,,,,,,,,TNC系统,L1,L2,L3,PEN,,,重复接地,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,电源端接地点,,,外露可接近导体,,,电气装置中的设备,用户的电气装置,,,电源,,,,,,,,,,,,TNCS系统,L1,L2,L3,N,PE,,,,,,2、TT系统中性点不接地系统,电力系统有一点直接接地，电气装置的外露可接近导体通过保护接地与电力系统接地点无关接地极。,3、IT系统中性点不接地系统,电力系统与大地间不直接接地，电气装置的外露可接近导体通过保护接地与接地极相连。,,电缆线路越来越多,1）线路单相接地电容电流过大，电网安全运行受到威胁，必须断电。,,2、中性点经小电阻接地北京地区（近郊）,以10kV系统为例，每敷设1公里10kV电缆，大约使电网电容电流增加1～1.5A，是架空线路的30倍左右，电容电流剧增，主要因为,,采用中性点经小电阻接地运行方式优点当发生单相接地故障，继电保护装置动作，及时切断故障。,2）线路单相接地电容电流越来越大，消弧线圈的容量亦需要做得越来越大。,10kV系统选择中性点经小电阻接地运行方式。,中性点接地电阻值的选择,1、电阻值选得过小，则接地电流过大，对附近的通信线路干扰较大；2、如电阻选得过大，则接地电流过小，继电保护的动作可靠性降低。,一般来说，10kV电缆配电网的中性点接地电阻值大会多选择10欧姆，此时，发生单相接地流经中性点的电流约为580安培左右。,采用了小电阻接地系统，中性点与大地之间用很小的电阻相连，一旦发生单相接地故障，就会产生高达几百安培的接地电流，必须迅速可靠地将这个电流切断。,必须设置零序电流保护,美国东部时间8月14日16时11分北京时间8月15日4时11分，美国东北部和加拿大联合电网发生大面积停电事故。,这是一起由电网局部故障，扩大到电网稳定破坏，电压崩溃，最后造成电网瓦解，引起大面积停电的严重恶性事故。,从814停电事件本身来看，反映了北美在电网规划、建设、调度和管理等方面存在一些突出问题。,这次事故从局部发生，一个多小时没能及时处理，而扩展成电网瓦解，又经过长达29小时后才得以恢复，表明美国电网事故时的应急处理机制也不健全。,首都机场突然停电20分钟后恢复正常,本网讯4月8日18时50分左右，首都机场2号航站楼突然停电，使得旅客无法办理登记手续，部分旅客暂时滞留在行李托运大厅内，机场紧急启动了临时供电，20分钟后整个供电系统恢复了正常。,记者从北京供电公司了解到，初步判断，是因外力破坏事故而引起孙河变电站向首都机场供电的110千伏线路电压波动0.5秒，造成了首都机场自管的110千伏变电站电压波动，进而引起首都机场断电。,据北京娱乐信报报道，据介绍，运行系统一断电，首都机场紧急启动了临时供电系统，15分钟后，供电系统基本恢复。距停电20分钟后，行李传输设备恢复了正常。,据机场运行保障部有关人士介绍，类似情况在首都机场的历史上从没有出现过。经检查，断电的主要原因是首都机场上游供电系统发生瞬间闪断所致。受此事件影响，有17架航班延误。而整个电力系统直到20分钟后才恢复了正常。对于此次事故，北京供电公司提出，首都机场应吸取此次低压脱扣停电教训，立即采取相应措施，防止因系统电压波动而造成类似事故。,北京发生历史上最严重的电力设施破坏事故2003-8-21,8月15日19时20分左右，一辆牌照为“京A97113”的油罐车在丰台辛店村西一个废品收购站院内爆炸起火，大火把位于正上方的架空输电线路和通信光缆烧毁，造成石景山发电厂至吕村变电站220千伏双回输电线路掉闸，严重危及北京西北部电网的安全。,整个爆炸现场一片狼藉，油罐车已是面目全非，只剩下了一具残骸，整个院子都被熏烤成了黑色，院子里的树都变成了焦炭，几十米外的树叶子也被大火形成的热浪烤得焦黄，可见当时的火势之猛。据事故目击者说，事故发生时，废品收购站院里还有不少油桶。当时，油罐车里装有9吨汽油，先后两次爆炸起火，持续燃烧了近6个小时，火头高达几十米，在消防车前来灭火之前，大火已把位于正上方的高压线烧毁。油罐车司机和回收站内的两人均被烧伤，目前仍在医院救治。,经北京供电公司输电处人员查巡，油罐车正好停在石景山发电厂至吕村变电站双回输电线路下方21、22号铁塔之间，6条输电导线和2条避雷线被烧断后，20、21号铁塔失去平衡折断折弯，19、22号铁塔严重变形，同时造成该输电线下方的两条35千伏输电线被烧断和接触短路掉闸、一条10千伏线路导线被烧断，25台10千伏变压器停止运行，导致长辛店水源基地、八一射击场等9个高压用户及周边地区停电，停电时间最长达23小时。石景山发电厂至吕村的电力调度通讯也中断。,