电气工程基础培训教材.doc

电气工程基础

13.1电力系统基本知识

要求：了解电力系统运行特点和基本要求；掌握电能质量的各项指标；了解电力系统中各种结线方式及特点；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；了解电力网络中性点运行方式及对应的电压等级。

13.1.1电力系统运行特点和基本要求

1电力系统运行的特点

电能不能大量存储。因而电能的生产、输送、分配和消费实际上是同时进行的。任何时刻发电机所发出的功率等于用电设备所消耗的功率与输送和分配环节中功率损耗之和。

电力系统的暂态过程非常短促。从一种运行状态到另一种运行状态的过渡极为迅速，以毫秒甚至微秒计。

与国民经济与人民生活密切相关。供电的突然中断会造成很大的损失以致严重的后果。

2对电力系统运行的基本要求

保证安全可靠供电。要最大限度地满足用户用电的要求，对负荷按照不同级别分别采取适当的技术措施来满足它们对供电可靠性的要求。

保证电能的质量（电压、频率和谐波）。

要有良好的经济性（降低网损、降低煤耗等）。

电能生产要符合环境保护标准，限制二氧化碳、二氧化硫等污染物的排放量。

13.1.2电能质量各项指标

电压幅值。对于35kV及以上电压级允许变化范围为额定值的±5％，10kV及以下电压级允许变化范围为±7％。电动机：±5％；照明：＋3％～－2.5％;农电：+7.5%～-10%。

（2）频率。我国电力系统的额定频率为50Hz，正常运行时允许的偏移为±0.2～±0.5Hz。

（3）谐波。为保证电压质量，要求电压为正弦波形，但由于某种原因总会产生一些谐波，会造成电压波形的畸变。为此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对基波有效值的百分比），对于110kV及以上供电电压不超过2％，35－60kV供电电压不超过3％，6－10kV供电电压不超过4％，0.38kV电压不超过5％。

13.1.3电力系统中各种结线方式及特点

电力系统的结线包括发电厂、变电所的主结线和电力网络的结线。发电厂、变电所的主结线一般有单母线、单母线分段、双母线、双母线带旁路母线，桥式、角行等结线方式。电力网的结线通常按可靠性分为无备用和有备用两类。

1．无备用结线——每一个负荷只能靠一条线路取得电能。优点是设备费用小，缺点是可靠性差。无备用结线主要有以下三种方式：

（1）放射式（2）干线式（3）树状网络

图13.1－1几种无备用结线

2．有备用结线——负荷可以从两条及以上线路取得电能。优点是可靠性高，缺点是设备费用高。主要有以下三种方式：

（1）双回线（2）环网（3）两端供电

图13.1－2几种有备用结线

13.1.4我国电力系统的额定电压

以下所说的额定电压均指额定线电压。

1网络的额定电压

网络的额定电压等于用户设备的额定电压，也等于母线的额定电压，也等于线路的额定电压，也就是我们通常所说的额定电压。具体数值见表13－1的第一列。

2发电机的额定电压

发电机通常运行在比网络额定电压高5％的状态下，所以发电机的额定电压规定比网络额定电压高5％。具体数值见表13－1的第二列。

3变压器的额定电压

根据功率的流向，规定接受功率的一侧为一次绕组，输出功率的一侧为二次绕组。故双绕组升压变压器，低压绕组为一次绕组，高压绕组为二次绕组；双绕组降压变压器，高压绕组为一次绕组，低压绕组为二次绕组。

变压器一次绕组相当于用电设备，故其额定电压等于网络的额定电压，但当直接与发电机连接时，就等于发电机的额定电压。

变压器二次绕组相当于供电设备，再考虑到变压器内部的电压损耗，故：a）当变压器的短路电压小于7％或直接与用户连接时，则二次绕组额定电压比网络的高5％。

b）当变压器的短路电压大于等于7％时，则二次绕组额定电压比网络的高10％。

变压器二次绕组的额定电压见表13－1的第四列

表13.1－1我国电力系统的额定电压（单位kV）

网络额定电压

发电机额定电压

变压器额定电压

一次绕组

二次绕组

3

6

10

3.15

6.3

10.5

3及3.15

6及6.3

10及10.5

3.15及3.3

6.3及6.6

10.5及11

13.8

15.75

18

20

13.8

15.75

18

20

35

110

220

330

500

35

110

220

330

500

38.5

121

242

363

550

4我国电力系统的平均额定电压

电力系统的平均额定电压，并适当取整，具体为

3.15，6.3，10.5，37，115，230，345，525kV。

5变压器的分接头及其变比

为了调节电压，变压器的高压绕组以及三绕组变压器的中压绕组一般有不同的分接头抽头，用百分数表示，即表示分接头电压与主