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1、 房地产 E网 4 电气工程基础 北京建筑工程学院 电气工程与自动化系 李英姿 2004年 3月 全国注册电气工程师考试 专业基础部分 房地产 E网 4.1 电力系统基本知识 考试大纲 1.1 了解电力系统运行特点和基本要求 1.2 掌握电能质量的各项指标 1.3 了解电力系统中各种结线方式及特点 1.4 掌握我国规定的网络额定电压与发电机、
变压器等元件的额定电压 1.5 了解电力网络中性点运行方式及对应的电 压等级 房地产 E网 4.1.1 电力系统运行特点和基本要求 1 电力系统的组成 由发电厂的发电机、升压及降压变电设备、电力网 及电能用户（用电设备）组成的系统统称为电力系统。 （ 1
2、）发电厂：生产电能。 （ 2）电力网：变换电压、传送电能 。 由 变电所和电力线路组成 。 （ 3） 配电系统：将系统的电能传输给电力用户 。 （ 4） 电力用户： 高压用户额定电压在 1kV以上 ， 低 压用户额定电压在 1kV以下 。 （ 5） 用电设备： 消耗电能 。 房地产 E网 4.1.1 电力系统运行特点和基本要求 2电能的特点 （ 1）电能不能储存
电能的生产、输送、分配和使用同时完成。 （ 2）暂态过程非常迅速 电能以电磁波的形式传播，传播速度为 300km ms。 （ 3）和国民经济各部门间的关系密切 。 房地产 E网 4.1.1 电力系统运行特点和基本要求 3对电力系统提出
3、的要求 （ 1）保证供电可靠性 （ 2）保证电能质量 （ 3）提高电力系统运行的经济性 （ 4）环境保护问题 房地产 E网 4.1.2 衡量电能质量的指标 1 电压偏差 （ 移 ） 电压偏差 （ 移 ） 指当供配电系统改变运行方式或负荷 缓慢地变化使供配电系统各点的电压也随之改变 ， 各点 的实际电压与系统额定电压之差 ， 通常用与系统额定电 压的百分比值数表示
。 用公式表示为 （ 4-1-1） 式中 用电设备的额定电压 ， kV； 用电设备的实际端电压 ， kV。 %100% N N U UUU NU U 房地产 E网 4.1.2 衡量电能质量的指标 2 电压波动 一系列的电压变动或电压包
4、络线的周期性变动 ， 电压的最大值与最小值之差与系统额定电压的比 值以百分数表示 ， 其变化速度等于或大于每秒 0.2 时称为电压波动 。 波动的幅值为： （ 4-1-2） 式中 用电设备端电压的最大波动值 ， kV； 用电设备端电压的最小波动值， kV。 %100% m i nm a x NU UUU maxU minU 房地产 E网 4.1.2
衡量电能质量的指标 3 电压闪变 负荷急剧的波动造成供配电系统瞬时电压升 高，照度随之急剧变化，使人眼对灯闪感到不 适，这种现象称为电压闪变。 4不对称度 不对称度是衡量多相负荷平衡状态的指标， 多相系统的电压负序分量与电压正序分量之比 值称为电压
5、的不对称度，电流负序分量与电流 正序分量之比值称为电流的不对称度，均以百 分数表示。 房地产 E网 4.1.2 衡量电能质量的指标 5 正弦波形畸变率 当网络电压波形中出现谐波 （ 有时为非谐波 ） 时网络电压波形就要发生畸变 。 谐波干扰是由于 非线性系统引起的 。 它产生出不同于网络频率的 电压波 ， 或者具有非正弦形的电流波 。 （ 1） n次谐波电压 、
电流含有率 （ 4-1-3） %1 0 0 1 UUH R U nn %100 1 IIH R I nn 房地产 E网 4.1.2 衡量电能质量的指标 5 正弦波形畸变率 （ 2） 电压 、 电流总谐波畸变率 （ 4-1-4） 式中
6、、 n次谐波电压 、 电流的方均根值 ， kV、 A； 、 基波电压 （ 50Hz） 、 电流的方均根值 ， kV、 A。 %100%100 1 2 2 2 2 1 U U U U TH D n n n n u ）（ %100%100 1 2 2 2 2 1 I I I I TH D n n n n i ）（ nU nI 1U 1I 房地产 E网 4.1.2
衡量电能质量的指标 （ 3） 谐波电压的总平均畸变系数 （ 4-1-5） 式中 谐波电压的总平均畸变系数； 变化时间 ， 3s； n次谐波电压的方均根值 ， kV； tt t n n dttUt 2 21 ）（ t t nU 房地产 E网
7、 4.1.2 衡量电能质量的指标 6 频率偏差 频率偏差是指供电的实际频率与电网的额 定频率的差值 。 我国电网的标准频率为 50Hz， 又叫工频 。 频率偏差一般不超过 0.25Hz，当电网容 量大于 3000MW时，频率偏差不超过 0.2Hz。 调整频率的办法是增大或减小电力系统发 电机有功功率。 房地产 E网 4.1.2 衡量电能质量的指标 7 供电可靠性
供电可靠性指标是根据用电负荷的等 级要求制定的。 衡量供电可靠性的指标，用全年平均 供电时间占全年时间百分数表示。 房地产 E网 4.1.3 电网接线方式与特点 电力系统的接线方式大致分为两大类： （ 1） 无备用电源接线 （ 2）
8、有备用电源接线 具体表现型式有 （ 1） 放射式 （ 2） 树干式 （ 3） 混合式 （ 4） 环网式 房地产 E网 4.1.3 电网接线方式与特点 1 无备用接线 （ 开式电力网 ） 方式 无备用接线包括： （ 1） 单回放射式 （ 2） 树干式 （ 3） 链式网络 a）放射式 b）干线式 c）链式 房地产 E网 4.1.3 电网接线方式与特点 2 有备用接线
（ 闭式电力网 ） 方式 有备用接线方式包括 （ 1） 双回放射式 （ 2） 树干式 （ 3） 链式 （ 4） 环式 （ 5） 两端供电网络 a）放射式 b）干线式 c）链式 d）环式 e）两端供电网络 房地产 E网 4.1.3 电网
9、接线方式与特点 有备用接线的双回放射式 、 树干式和 链式网络用于一 、 二级负荷 。 环式接线 ， 供电经济 、 可靠 ， 但运行 调度复杂 ， 线路发生故障切除后 ， 由于 功率重新分配 ， 可能导致线路过载或电 压质量降低 。 两端供电接线方式必须有两个独立的 电源 。 房地产 E网 4.1.4 额定电压 1. 电网的额定电压
线路首末两端电压的平均值应等于电网额定电 压 。 此电压做为确定其他电力设备额定电压的依据 。 2. 用电设备的额定电压 用电设备的额定电压等于电网额定电压。 3. 发电机的额定电压 发电机的额定电压规定比同级电网电压高 5。 补偿电压损失。 房地产 E网 4.1
10、.4 额定电压 4. 电力变压器的额定电压 电力变压器的一次绕组的额定电压根据连接 情况不同分为两种：当变压器直接与发电机相连 时 ， 其一次绕组的额定电压与发电机的额定电压 相同 ， 即高出同级电网额定电压 5 ； 当变压器直接与电网相连时 ， 其一次绕组的 额定电压与电网的额定电压相同 ， 即等于同级电 网额定电压 。 房地产 E网 4.1.4 额定电压
电力变压器的二次绕组的额定电压是指一次绕组在额 定电压作用下，二次绕组的空载电压。 当变压器满载时，变压器的一、二次绕组的阻抗将引 起变压器自身的电压降（大约相当于电网额定电压的 5 ），从而使二次绕组的端电压小于空载电压。为了弥 补线路
11、中的电压损失，变压器的二次绕组的额定电压应 高于电网额定电压 5，因此变压器二次绕组的额定电 压规定比同级电网额定电压高 10； 若变压器靠近用户，供电半径较小时，由于线路较短， 线路的电压损失可以忽略不计，这时变压器的二次绕组 的额定电压应高于电网额定电压 5，用以补偿变压器 自身的电压损失。 房地产 E网 4.1.5 电力系统的中性点运行方式 1
中性点不接地系统 系统中性点不接地是指系统中性点对地绝缘 。 当系统发生单相接地故障后系统的三相对称关系 并未破坏 ， 仅中性点及各相对地电压发生变化 ， 中性点的电压上升到相电压 ， 非故障相对地电压 值增大为倍相电压 ， 故对于该中性点不接地
12、系统 可以带故障继续运行 2小时 。 故障相接地点的对 地故障电流为正常运行时对地电容电流的 3倍 。 在我国配电网电压在 10 35kV之间的架空线路 多采用此接地方式。 房地产 E网 4.1.5 电力系统的中性点运行方式 2 中性点直接接地系统 系统中性点经一无阻抗 （ 金属性 ） 接地 线接地的方式成为中性点直接接地 。 此接地系统一般应用在接有单相负载
的低压 （ 380/220V） 配电系统和电力系 统高压 （ 110kV以上 ） 输电线路上 。 房地产 E网 4.1.5 电力系统的中性点运行方式 3 中性点经阻抗接地系统 在系统中性点与大地之间用一阻抗相连的接地方式 称为中性点经阻
13、抗接地 。 根据接地电阻器电阻值的 大小 ， 接地系统分为高电阻接地和低电阻接地 。 （ 1） 高电阻接地：此种方式接地电流较小 ， 通常 在 5 10A范围内 ， 但至少应等于系统对地的总电容 电流 。 保护方式需要配合接地指示器或警报器 ， 保 证故障时线路立即跳脱 。 （ 2） 低电阻接地：增大接地短路电流 ， 使保护迅 速动作 ， 切除故障线路 。
电阻值的大小 ， 必须使系 统具有足够的最小接地故障电流 （ 大约 400A以上 ） ， 保证接地继电器准确动作 。 目前我国大城市 10kV配电网的接地方式大多采用 经低电阻接地的方式。 房地产 E网 思考题、习题 1-1 电力网 、 电
14、力系统和动力系统的定义是什么 ？ 1-2 对电力系统运行的基本要求是什么 ？ 1-3 电力系统的电气 接线图和地理接线图有何区别 ？ 1-4 何为电力系统的 中性点 ？ 其运行方式如何 ？ 它们有 什么特点 ？ 我国电力系统中性点运行情况如何 ？ 1-5 中性点不接地的电力系统发生单相接地故障时 ， 各 相对地电压有什么变化 ？ 单相接地电流的性质如何 ？ 怎
样计算 ？ 1-6 消弧线圈的工作原理是什么 ？ 补偿方式有哪些 ？ 电 力系统一般采用哪种补偿方式 ？ 为什么 ？ 房地产 E网 思考题、习题 1-7 电力系统的额定电压是如何确定的 ？ 系统各元件 的额定电压如何确定 ？ 1-8 目前我国电力系统的额定电压等级有哪些 ？ 额定 电压等级选择确定原则有哪些 ？ 1-9 电力系统的接线方式有哪些 ？ 各自的优 、
缺点有 哪些 ？ 1-10 联合电力系统的优越性有哪些 ？ 1-11 某一 60kV电力线路长为 100km， 每相导线对地电 容为 0.005F/km， 当电力线路末端发生 单相接地故障 时 ， 试求接地电容电流值 （ 60kV系统中性点经 消弧线 圈接地 ） 。 (解答 Id=16.324 A)
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