注册电气工程师考试电气工程基础精讲.pptx

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1、教教 材材全国勘察设计注册电气工程师全国勘察设计注册电气工程师执业资格考试执业资格考试第1页/共108页辅导班的价值适用工作多年的、希望继续学习的人员。起引领作用。注意：不要抱压题的思想。复习方法（自学者）着重基础（基本概念、基本方法和基本理论）踏实认真适当做题注意：全面前前 言言第2页/共108页 第 4 章 电 气 工 程 基 础第3页/共108页锅炉发电机升压变压器降压变压器电能用户输电线热能用户汽轮机抽汽电力网电力系统动力系统动力系统与电力系统、电力网关系示意图4.1电力系统基本知识电力系统基本知识1、电力系统的组成、电力系统的组成一、一、电力系统运行特点和基本要求电力系统运行特点和基

2、本要求第4页/共108页电力系统是由发电厂发电机、升降压变电设备、输电、配电和电能用户组成的整体。电力网电力系统中的输电、变电和配电的三个部分称为电力网。电能用户消耗电能的场所，电能转换为其他形式能量。第5页/共108页4.1电力系统基本知识电力系统基本知识 2、电能的特点、电能的特点电能生产、输送、分配和使用在同一时刻内完成的。2)暂态过程迅速。3)与国民经济密切相关第6页/共108页4.1电力系统基本知识电力系统基本知识（1）保证供电可靠性）保证供电可靠性3、对电力系统的要求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

3、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。第7页/共108页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。4.1电力系统基本知识电力系统基本知识第8页/共108页 (2)保证电能质量（3）运行的经济性（4）环保问题4.1电力系统基本知识电力系统基本知识第9页/共108页4.1

4、电力系统基本知识电力系统基本知识二、二、电能质量的各项指标电能质量的各项指标电压幅值、频率、波形电压幅值、频率、波形1、电压偏差（移）、电压偏差（移）2、电压波动、电压波动U%U%3、电压闪变、电压闪变 周期性电压急剧波动引起灯光闪烁，周期性电压急剧波动引起灯光闪烁，光通量急剧波动，而造成人眼视觉不舒适的现象。光通量急剧波动，而造成人眼视觉不舒适的现象。n4、不对称度、不对称度 衡量多相负荷平衡状态的指标。衡量多相负荷平衡状态的指标。电压不对称度：电压负序分量与正序分量的比值。电压不对称度：电压负序分量与正序分量的比值。电流不对称度：电流负序分量与正序分量的比值。电流不对称度：电流负序分量与正

5、序分量的比值。电压缓慢变化电压变动电压允许偏差：35kV及以上5%，10kV及以下7%，低压及农业用户+5%-10%第10页/共108页4.1电力系统基本知识电力系统基本知识5、正弦波形畸变率、正弦波形畸变率P2381）n 次谐波电压、电流含有率次谐波电压、电流含有率2）电压、电流总谐波畸变率）电压、电流总谐波畸变率6、频率偏差、频率偏差 一般不超过一般不超过7、供电可靠性：根据用电负荷等级制定。、供电可靠性：根据用电负荷等级制定。三、三、电力系统接线方式及特点电力系统接线方式及特点1、无备用接线（开式电力网）、无备用接线（开式电力网）2、有备用接线（闭式电力网）、有备用接线（闭式电力网）第1

6、1页/共108页电力系统基本知识电力系统基本知识四、电力系统额定电压四、电力系统额定电压额定线电压额定线电压 电电网的额定电压：线路首末端电压的平均值网的额定电压：线路首末端电压的平均值n用户设备的额定电压用户设备的额定电压=电网的额定电压电网的额定电压 n发电机额定电压：比网络的额定电压高发电机额定电压：比网络的额定电压高5%n变压器额定电压：变压器额定电压：1）一次绕组：与发电机直接连接，等于发电）一次绕组：与发电机直接连接，等于发电机的额定电压；与电网直接连接，与电网的机的额定电压；与电网直接连接，与电网的额定电压同。额定电压同。2）二次绕组：相当于供电设备，）二次绕组：相当于供电设备，

7、比，比电网高电网高5%，比电网高，比电网高10%。第12页/共108页4.1电力系统基本知识电力系统基本知识T1T2我国电力网络的额定电压等级：我国电力网络的额定电压等级：3、6、10、35、110、220、330、500kV例例1第13页/共108页4.1电力系统基本知识电力系统基本知识我国电力网络的额定电压等级：我国电力网络的额定电压等级：3、6、10、35、110、220、330、500kV、750kV 电力系统平均额定电压：UavNUN、37、115、230、345、525kV变压器的分接头及其变比变压器的分接头及其变比调压调压额定变比：主抽头额定电压之比额定变比：主抽头额定电压之比实

8、际变比：实际所接分接头的额定电压之比实际变比：实际所接分接头的额定电压之比第14页/共108页例例1：如图，试求：如图，试求：P2404.1电力系统基本知识电力系统基本知识110/11kV1)发电机、变压器的额定电压发电机、变压器的额定电压2)T1：5%抽头，抽头，T2、T5：主抽头，：主抽头，T3：-2.5%抽头抽头,T4：-5%抽头抽头3)各线路的平均额定电压各线路的平均额定电压第15页/共108页例例1：P2414.1电力系统基本知识电力系统基本知识110/11kV2)T1：5%抽头，抽头，T2、T5：主抽头，：主抽头，T3：-2.5%抽头抽头,T4：-5%抽头抽头T1：，：，T2:22

9、0/121/38.5kV T3：110/10.725kV,T4：35/6.27kV T5：第16页/共108页例例1：P2414.1电力系统基本知识电力系统基本知识3)各线路的平均额定电压各线路的平均额定电压第17页/共108页五、中性点接地方式五、中性点接地方式4.1电力系统基本知识电力系统基本知识中性点中性点：是指电力系统发电机、变压器接成星形绕组的节点称为中性点。中性点运行方式分为中性点运行方式分为直接接地单相负载低压（380/220V）、高压110kV以上输电线路。高压系统，接地电流大于500A称为大电流接地系统，小于500A称为小电流接地系统。非直接接地（不接地或经消弧线圈、电阻、电

10、压互感器等接地）。通常1035kV经小电阻接地（电缆线路多）第18页/共108页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。第19页/共108页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UBUA.120120120UC.第20页/共108页2）一相接地故障时AXYZBCeA+eC+eB+特点第21页/共108页 30第22页/共108页中性点不接地系统特点1）发生单相接地故障时，接地相对地电压下降，非故障相对地电压升高，最高可达线电

11、压。对用电设备的绝缘水平应按线电压考虑；2）发生单相接地故障时，三相之间的线电压仍然对称，用户的三相用电设备仍照常运行。可继续运行2小时。3）电容电流较大，接地点可能出现电弧，产生过电压。当电容电流超过一定值时，要求中性点经消弧线圈接地，以减小故障电流。第23页/共108页中性点不接地系统发生单相接地故障时，接地相对地电压（）。A.最高为线电压B.最高为相电压C.最低为零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发生单相接地故障时，未接地相对地电压升高，最高升至（）A.最高为线电压 B.最高为相电压 C.最低为零CBA第24页/共10

12、8页1、线路参数（、线路参数（P247）1）电阻）电阻2）电抗）电抗分裂导线：电抗减小分裂导线：电抗减小4.2电力线路、变压器的参数和等值电路电力线路、变压器的参数和等值电路ZY/2Y/2一、一、输电线路的参数和等值电路输电线路的参数和等值电路第25页/共108页3）电导）电导4）电纳）电纳分裂导线：电纳增加分裂导线：电纳增加4.2电力线路、变压器的参数和等值电路电力线路、变压器的参数和等值电路ZY/2Y/2第26页/共108页2、输电线路的、输电线路的等值电路等值电路1）一字形等值电路：）一字形等值电路：架空线不超过架空线不超过100km、电压不高电压不高4.2电力线路、变压器的参数和等值电

13、路电力线路、变压器的参数和等值电路2）形和形和T形等值电路：形等值电路：架空线为架空线为100-300km、电缆不超过、电缆不超过100km例例4-2P245第27页/共108页二、变压器（二、变压器（P246）4.2电力线路、变压器的参数和等值电路电力线路、变压器的参数和等值电路RTjXTGT-jBT1、双绕组变压器、双绕组变压器第28页/共108页双绕组变压器双绕组变压器4.2电力线路、变压器的参数和等值电路电力线路、变压器的参数和等值电路RTjXTGT-jBT第29页/共108页2、三绕组变压器、三绕组变压器P2474.2电力线路、变压器的参数和等值电路电力线路、变压器的参数和等值电路R

14、T1jXT2GT-jBTRT2RT3jXT3jXT1例例 4-3P249第30页/共108页三、有名值、标幺值参数计算三、有名值、标幺值参数计算1、有名值、有名值2、标幺值：实际值、标幺值：实际值/基准值基准值3、基准值、基准值4.2电力线路、变压器的参数和等值电路电力线路、变压器的参数和等值电路一般选功率一般选功率SB=100MVA，UB=Uav标幺值计算标幺值计算第31页/共108页4、不同基准值的标幺值之间的换算、不同基准值的标幺值之间的换算4.2电力线路、变压器的参数和等值电路电力线路、变压器的参数和等值电路电网等值电路电网等值电路例例4-4 P251第32页/共108页4.3简单电网

15、的潮流计算简单电网的潮流计算电力系统的潮流计算主要包括的内容：电力系统的潮流计算主要包括的内容：1）电力系统各元件的参数计算）电力系统各元件的参数计算2）电力线路和变压器等值电路的计算）电力线路和变压器等值电路的计算3）电力线路和变压器电压损耗的计算）电力线路和变压器电压损耗的计算4）电力线路和变压器功率损耗的计算）电力线路和变压器功率损耗的计算5）电力线路和变压器电能损耗的计算）电力线路和变压器电能损耗的计算6）电力系统无功平衡及优化方案计算）电力系统无功平衡及优化方案计算7）简单电力系统潮流分布计算（解析法）简单电力系统潮流分布计算（解析法）8）复杂电力系统潮流分布计算（计算机计算）复杂电

16、力系统潮流分布计算（计算机计算）9）电力线路导线截面积选择）电力线路导线截面积选择第33页/共108页4.3简单电网的潮流计算简单电网的潮流计算潮流计算的方法：潮流计算的方法：1）解析计算）解析计算2）模拟计算）模拟计算3）计算机计算）计算机计算第34页/共108页4.3简单电网的潮流计算简单电网的潮流计算一、基本概念一、基本概念1、电压降落、电压降落RjXS S1 1S S2 2一般称为电压降落纵分量一般称为电压降落纵分量一般称为电压降落横分量一般称为电压降落横分量第35页/共108页4.3简单电网的潮流计算简单电网的潮流计算一、基本概念一、基本概念2、电压损耗、电压损耗RjXS S1 1S

17、 S2 2第36页/共108页4.3简单电网的潮流计算简单电网的潮流计算一、基本概念一、基本概念3、功率损耗、功率损耗 1 1）线路功率损耗）线路功率损耗公式中的功率和电压 可用首端量S1、U1或末端量S2、U2表示。第37页/共108页4.3简单电网的潮流计算简单电网的潮流计算一、基本概念一、基本概念2）变压器功率损耗）变压器功率损耗第38页/共108页4.3简单电网的潮流计算简单电网的潮流计算二、开式网潮流计算二、开式网潮流计算例例4-5：P254S S1 1S S2 2S S1 1S S2 2S S2 2S S1 1S S1 1U1U2第39页/共108页4.3简单电网的潮流计算简单电网

18、的潮流计算三、已知不同点的电压和功率的潮流计算（三、已知不同点的电压和功率的潮流计算（P259）1、同一电压等级下潮流精确计算、同一电压等级下潮流精确计算2、近似计算、近似计算例例4-6（P258）四、输电线中的功率流向与电压相角和幅值的关系四、输电线中的功率流向与电压相角和幅值的关系五、输电线路的空载与负载运行特性：五、输电线路的空载与负载运行特性：P260P260第40页/共108页4.4无功功率平衡和电压调整无功功率平衡和电压调整2、应就近满足无功需求，尽量减少无功的流动，分区分、应就近满足无功需求，尽量减少无功的流动，分区分级做到无功平衡级做到无功平衡。如超高压电网线路电容产生大量无功

19、，需安装并联电如超高压电网线路电容产生大量无功，需安装并联电抗器予以吸收；配电网却需配置大量的电容器进行无抗器予以吸收；配电网却需配置大量的电容器进行无功补偿。功补偿。一、基本概念一、基本概念1、电压与无功：系统的无功电源充足，运行电压就高；、电压与无功：系统的无功电源充足，运行电压就高；反之，运行电压低。反之，运行电压低。3、系统无功平衡的基本要求：无功电源功率应与负荷的、系统无功平衡的基本要求：无功电源功率应与负荷的无功和无功损耗相平衡，且有一定的无功备用电源。无功和无功损耗相平衡，且有一定的无功备用电源。第41页/共108页4.4无功功率平衡和电压调整无功功率平衡和电压调整二、无功电源的

20、调节特性二、无功电源的调节特性1、发电机：同步发电机可发有功，亦可发无功。、发电机：同步发电机可发有功，亦可发无功。2、同步调相机：只发无功的同步发电机。过励磁时，、同步调相机：只发无功的同步发电机。过励磁时，发无功，欠励磁时，吸无功。宜大量集中使用，常安发无功，欠励磁时，吸无功。宜大量集中使用，常安装在枢纽变电所。装在枢纽变电所。3、静止无功补偿器（、静止无功补偿器（SVC）：电容器与电抗器串联，）：电容器与电抗器串联，配备调节电抗器的电力电子装置。配备调节电抗器的电力电子装置。4、静电电容器：只能发无功。问题：当电压降低时，、静电电容器：只能发无功。问题：当电压降低时，供给的无功成平方比例

21、减少，更恶化了电压水平。不供给的无功成平方比例减少，更恶化了电压水平。不能连续调节。能连续调节。第42页/共108页4.4无功功率平衡和电压调整无功功率平衡和电压调整三、利用电容器补偿电压的原理与方法三、利用电容器补偿电压的原理与方法1、补偿调压原理、补偿调压原理补偿容量与调压要求和降压变压器的变比均有补偿容量与调压要求和降压变压器的变比均有关，在最大负荷时电容器应全部投入，在最小关，在最大负荷时电容器应全部投入，在最小负荷时退出。负荷时退出。按最小负荷没有补偿时确定变压器的分接头，按最小负荷没有补偿时确定变压器的分接头，按最大负荷时调压要求计算补偿量。按最大负荷时调压要求计算补偿量。第43页

22、/共108页13.4无功功率平衡和电压调整无功功率平衡和电压调整三、电容器补偿的原理与方法三、电容器补偿的原理与方法2、并联电容器，可减少线路的电压损耗。、并联电容器，可减少线路的电压损耗。U1U2补偿容量与调压要求补偿容量与调压要求和变比有关。和变比有关。U2第44页/共108页提高功率因数的措施提高功率因数的措施:在感性负载两端并电容+-jcos3、补偿方式、补偿方式就地补偿就地补偿集中补偿集中补偿4.4无功功率平衡和电压调整无功功率平衡和电压调整jj1第45页/共108页4.4无功功率平衡和电压调整无功功率平衡和电压调整四、变压器分接头进行调压时分接头的选择计算四、变压器分接头进行调压时

23、分接头的选择计算有载调压变压器：带负荷切换分接头，调压范围宽。有载调压变压器：带负荷切换分接头，调压范围宽。U1U2无载调压变压器：工作在一个电压等级下。无载调压变压器：工作在一个电压等级下。第46页/共108页1、变压器分接头的确定方法：、变压器分接头的确定方法：P263变压器分接头装设在：变压器分接头装设在：双绕组变压器高压侧双绕组变压器高压侧三绕组变压器高压侧、中压侧三绕组变压器高压侧、中压侧6300kVA以下，有三个分接头，以下，有三个分接头，UN、UN、UN 8000kVA以上，有五个分接头，以上，有五个分接头，UN、UN、UN、UN、UN4.4无功功率平衡和电压调整无功功率平衡和电

24、压调整第47页/共108页4.4无功功率平衡和电压调整无功功率平衡和电压调整2、降压变压器分接头的选择计算：、降压变压器分接头的选择计算：P263（1）最大负荷时分接头电压最大负荷时分接头电压（2）最小负荷时分接头电压最小负荷时分接头电压（3）分接头确定分接头确定例例4-7 P264第48页/共108页4.4无功功率平衡和电压调整无功功率平衡和电压调整l在无功平衡系统中，应优先采用改变变压器变比调压；在无功平衡系统中，应优先采用改变变压器变比调压；l在无功不足系统中，应优先选择装设无功补偿装置，在无功不足系统中，应优先选择装设无功补偿装置，不宜采用改变变压器变比调压。不宜采用改变变压器变比调压

25、。n原因：为增加无功功率，只是改善局部电网的电原因：为增加无功功率，只是改善局部电网的电压水平，却有可能恶化其他地区的电压水平。压水平，却有可能恶化其他地区的电压水平。l例例4-8 P264l例例4-9 P265第49页/共108页 某一降压变电所由双回路110kV，长70km的电力线路供电，导线型号为LGJ-120，计算半径为，三相导线几何均距为5m。变电所有两台变压器并联运行，其参数：SN=31.5MVA,UN为110(122.5%)kV,Uk。最大负荷时变电所二次侧折算到一次侧的电压为100.5 kV,最小负荷时为112.0 kV。变电所二次侧母线上的允许电压偏移在最大、最小负荷时为额定

26、电压的2.5%-7.5%。试根据调压要求，确定变电所二次侧母线上所需补偿的最小容量。4.4无功功率平衡和电压调整无功功率平衡和电压调整第50页/共108页4.4无功功率平衡和电压调整无功功率平衡和电压调整解：电路等值参数解：电路等值参数线路线路L变压器变压器T又知又知第51页/共108页4.4无功功率平衡和电压调整无功功率平衡和电压调整（1）选择电容器的容量）选择电容器的容量1）最小负荷时补偿设备退出计算变压器的分接）最小负荷时补偿设备退出计算变压器的分接头电压头电压选最近分接头为选最近分接头为5%，变压器变比，变压器变比2）补偿设备容量）补偿设备容量取补偿容量取补偿容量QC=22Mvar第5

27、2页/共108页4.5短路电流计算短路电流计算一、基本概念（一、基本概念（P267）1、类型：对称短路、不对称短路。、类型：对称短路、不对称短路。最常见，最常见，情况最严重。情况最严重。2、短路电流计算目的：、短路电流计算目的：l设备选择设备选择l保护配置保护配置l主接线设计主接线设计l暂态稳定计算暂态稳定计算3、近似条件：（、近似条件：（P267）4、无限大功率电源及其特点（、无限大功率电源及其特点（X=0）第53页/共108页4.5短路电流计算短路电流计算一、基本概念一、基本概念5、短路后果：、短路后果：l短路点附近电流增大许多倍，机械应力短路点附近电流增大许多倍，机械应力很大，使导体破坏

28、。很大，使导体破坏。l设备发热增加，损坏。设备发热增加，损坏。l电压下降，电动机停转，废品。电压下降，电动机停转，废品。l发电机失去同步，造成大面积停电。发电机失去同步，造成大面积停电。l通讯受到影响。通讯受到影响。第54页/共108页4.5短路电流计算短路电流计算二、简单系统三相短路电流的实用计算方法二、简单系统三相短路电流的实用计算方法1、思路：线性、对称，由简入繁。、思路：线性、对称，由简入繁。2、恒电势源电路的三相短路分析、恒电势源电路的三相短路分析ZZea=稳态（周期）分量+暂态（非周期）分量第55页/共108页4.5短路电流计算短路电流计算2、恒电势源电路的三相短路分析、恒电势源电

29、路的三相短路分析物物理理意意义义：非非周周期期电电流流的的初初值值越越大大，暂暂态态过过程程中中短短路路电电流流最最大大瞬瞬时时值值越越大大。它它与与短短路路发发生生时时刻刻有有关关，与与短短路发生时电源电势的初始相角（合闸角）路发生时电源电势的初始相角（合闸角）有关。有关。冲冲击击电电流流：短短路路电电流流最最大大瞬瞬时时值值，在在短短路路发发生生后后约约半半个周期出现。用于校验设备的动稳定。个周期出现。用于校验设备的动稳定。=稳态（周期）分量+暂态（非周期）分量第56页/共108页4.5短路电流计算短路电流计算3、短路电流周期分量的实用计算（、短路电流周期分量的实用计算（P267）l计计算

30、算各各元元件件标标么么参参数数、绘绘制制等等值值电电路路，取取SB，UB=Uav 。n系统系统n发电机发电机n变压器变压器n电抗器电抗器n负荷负荷n线路线路第57页/共108页13.5短路电流计算短路电流计算短路点的输入阻抗短路点的输入阻抗 ：故障点：故障点f的阻抗。的阻抗。第58页/共108页4.5短路电流计算短路电流计算3、短路电流周期分量的实用计算（、短路电流周期分量的实用计算（P267）l化简等值电路，求出电源至短路点化简等值电路，求出电源至短路点f的总阻抗的总阻抗 。l计算计算f 点三相短路电流周期分量初值及其他待求量。点三相短路电流周期分量初值及其他待求量。n短路电流基准值短路电流

31、基准值第59页/共108页4.5短路电流计算短路电流计算三、短路容量（三、短路容量（P269）也称短路功率：也称短路功率：说明短路容量标么值等于短路电流标么值。说明短路容量标么值等于短路电流标么值。应用：主要用于校验开关的切断能力。应用：主要用于校验开关的切断能力。第60页/共108页4.5短路电流计算短路电流计算四、冲击电流和最大有效值电流（四、冲击电流和最大有效值电流（P269 P269）冲击电流冲击电流=k*=k*短路电流周期分量短路电流周期分量 最大冲击电流有效值最大冲击电流有效值例例 4-104-10、4-11 P2704-11 P270冲击电流：冲击电流：最大有效值电流：最大有效值

32、电流：第61页/共108页4.5短路电流计算短路电流计算五、对称分量法和序网（五、对称分量法和序网（P272）同步机：同步机：正常运行参数为正序参数。正常运行参数为正序参数。2）旋转元件：发电机、电动机：各序阻抗不等）旋转元件：发电机、电动机：各序阻抗不等1、序分量：正序分量、负序分量、零序分量、序分量：正序分量、负序分量、零序分量2、序阻抗：参数对称时，某序电压与同序电流之比。、序阻抗：参数对称时，某序电压与同序电流之比。1）静止元件：架空线、电缆、变压器）静止元件：架空线、电缆、变压器 三三个个单单相相的的电电抗抗器器、电电容容器器、变变压压器器组组成成的的三三相相电电抗器、电容器、变压器

33、抗器、电容器、变压器第62页/共108页4.5短路电流计算短路电流计算l变压器：变压器：n各序等值电路结构相同。各序等值电路结构相同。n变压器的电阻、漏抗的正序与负序、零序相同。变压器的电阻、漏抗的正序与负序、零序相同。n变压器正序、负序的励磁电抗相同。变压器正序、负序的励磁电抗相同。n变变压压器器零零序序与与其其连连接接方方式式、中中性性点点是是否否接接地地、结结构（单、三相）有关构（单、三相）有关：P274第63页/共108页4.5短路电流计算短路电流计算l变压器：变压器：n零零序序等等值值电电路路与与外外电电路路的的连连接接，取取决决于于零零序序电电流流的的流流通通路路径径，与与绕绕组组

34、的的接接线线方方式式和和中中性性点点是是否否接接地有关。地有关。u零零序序电电压压施施加加在在三三角角形形侧侧和和不不接接地地星星形形侧侧，则则无无论论另另一一侧侧绕绕组组的的接接线线方方式式如如何何，变变压压器器中中都都无无零零序序电电流流流流过。过。u零零序序电电压压施施加加在在接接地地星星形形侧侧，零零序序电电流流经经由由中中性性点点流流入入大大地地，构构成成回回路路。另另一一侧侧绕绕组组的的零零序序电电流流流流通通情情况况取决于该侧绕组的接线方式。取决于该侧绕组的接线方式。第64页/共108页4.5短路电流计算短路电流计算l线路：线路：P274n静止元件，正、负序阻抗与等值电路相同。静

35、止元件，正、负序阻抗与等值电路相同。n零序电抗比正序电抗大。（表零序电抗比正序电抗大。（表4-1）例例 4-12 4-12 序分量序分量 P275第65页/共108页六、绘制各序网等值电路六、绘制各序网等值电路正序：不包括中性点接地正序：不包括中性点接地阻抗、阻抗、和空载线路和空载线路负序：负序：零序：读图零序：读图4.5短路电流计算短路电流计算例：例：P277第66页/共108页13.5短路电流计算短路电流计算13.5短路电流计算短路电流计算七、复合序网七、复合序网l方法：故障边界条件。方法：故障边界条件。第67页/共108页4.5短路电流计算短路电流计算七、复合序网七、复合序网l方法：故障

36、边界条件。方法：故障边界条件。八、不对称短路的电流电压计算八、不对称短路的电流电压计算九、经九、经 变压器后的相位变压器后的相位变换变换第68页/共108页4.5短路电流计算短路电流计算简单短路时的简单短路时的X(n)和和m(n)X(n):附加电抗附加电抗m(n)：不同短路的系数：不同短路的系数If(n)=m(n)Id1(n)Id1(n):正序电流正序电流f(n)X(n)m(n)f(3)01f(2)X2f(1)X2+X03f(1.1)第69页/共108页4.9过电压及绝缘配合过电压及绝缘配合一、基本概念一、基本概念1、过电压：对绝缘有危险的电压升高。、过电压：对绝缘有危险的电压升高。2、分类：

37、、分类：l内部过电压内部过电压 工频工频过过电压电压操作过电压操作过电压谐振过电压谐振过电压l雷电过电压雷电过电压n直接雷过电压直接雷过电压n感应雷过电压感应雷过电压 例例4-16 P324第70页/共108页4.9过电压及绝缘配合过电压及绝缘配合3、工频电压升高：长线的电容效应、不对称短路、工频电压升高：长线的电容效应、不对称短路、甩负荷。甩负荷。4、操作过电压：指电网参数的改变，如切断空载线、操作过电压：指电网参数的改变，如切断空载线路、空载线路合闸、切断空载变压器、断续电弧接路、空载线路合闸、切断空载变压器、断续电弧接地。地。5、绝缘水平：、绝缘水平：l220kV以下系统，由雷电过电压决

38、定绝缘水平。以下系统，由雷电过电压决定绝缘水平。l超高压系统，由内部过电压决定绝缘水平。超高压系统，由内部过电压决定绝缘水平。l严重污秽地区，电网外绝缘水平主要由系统的最大严重污秽地区，电网外绝缘水平主要由系统的最大运行电压决定。运行电压决定。第71页/共108页4.9过电压及绝缘配合过电压及绝缘配合二、雷电过电压特性二、雷电过电压特性1、感应过电压：静电感应、电磁感应、感应过电压：静电感应、电磁感应2、直击雷过电压、直击雷过电压3、雷电波的侵入、雷电波的侵入第72页/共108页4.9过电压及绝缘配合过电压及绝缘配合三、接地和接地电阻、接触电压、跨步电压：三、接地和接地电阻、接触电压、跨步电压

39、：1、接地：与大地等电位。、接地：与大地等电位。3 3、接触电压：人与接地设备之间的电压。距脚处与、接触电压：人与接地设备之间的电压。距脚处与手触摸到处之间的电压。手触摸到处之间的电压。2、接地电阻：与接地装置的形状、尺寸、大地电阻、接地电阻：与接地装置的形状、尺寸、大地电阻率有关，而与金属接地体自身的电阻无关。率有关，而与金属接地体自身的电阻无关。表表4-2不同接地装置的接地电阻不同接地装置的接地电阻 如重复接地电阻如重复接地电阻10。4 4、跨步电压：人的两脚（、跨步电压：人的两脚（步长）之间的电压。步长）之间的电压。35kV35kV及以下的小电流接地系统：及以下的小电流接地系统：第73页

40、/共108页4.9过电压及绝缘配合过电压及绝缘配合四、氧化锌避雷器特点四、氧化锌避雷器特点1、氧化锌避雷器的伏安特性、氧化锌避雷器的伏安特性 P3262、氧化锌避雷器的特点、氧化锌避雷器的特点1）无串联火花间隙，即无灭弧电压、冲击放电电压等特）无串联火花间隙，即无灭弧电压、冲击放电电压等特性参数，体积小。性参数，体积小。2）良好的陡波响应特性：无间隙的放电延时。）良好的陡波响应特性：无间隙的放电延时。3）无续流，可重复动作实施保护。）无续流，可重复动作实施保护。4）通流容量大，可重载，可用于对）通流容量大，可重载，可用于对内部过电压内部过电压进行保护。进行保护。第74页/共108页4.9过电压

41、及绝缘配合过电压及绝缘配合五、避雷针、避雷线的保护范围五、避雷针、避雷线的保护范围1、目的：避免受直击雷击。受雷击概率小于、目的：避免受直击雷击。受雷击概率小于0.1%。2、避雷针一般用于保护发电厂、变电所，避雷线用于、避雷针一般用于保护发电厂、变电所，避雷线用于保护线路。保护线路。3、保护范围、保护范围距地面距地面X高度：高度：避雷针一半高度以上避雷针一半高度以上 避雷针一半高度以下避雷针一半高度以下地面：地面：第75页/共108页4.9过电压及绝缘配合过电压及绝缘配合4、独立避雷针，接地电阻应小于、独立避雷针，接地电阻应小于10欧姆，常用欧姆，常用于配网中。于配网中。5、构架避雷针，经济性

42、好，但在配网中易导致、构架避雷针，经济性好，但在配网中易导致绝缘逆闪络（反击）。故常应用于绝缘逆闪络（反击）。故常应用于110kV及及以上系统中。以上系统中。避雷线作用：保护变电所的电器设备、输电避雷线作用：保护变电所的电器设备、输电线路等免受直击雷过电压。线路等免受直击雷过电压。第76页/共108页4.10断路器断路器一、作用、功能、分类一、作用、功能、分类1、作用、作用l切断切断/闭合负载闭合负载/空载电流空载电流l切断过负荷和短路电流切断过负荷和短路电流2、功能、功能灭弧特点，基本能可靠地开断工作电流和短路电流。灭弧特点，基本能可靠地开断工作电流和短路电流。第77页/共108页4.10断

43、路器断路器三、分类三、分类1 1、多油：以绝缘油为绝缘介质，耗材多，、多油：以绝缘油为绝缘介质，耗材多，占地大占地大。2 2、少油：安全，耗材少，占地小，、少油：安全，耗材少，占地小，大量使用大量使用。3 3、SF6SF6：以以SF6SF6为为绝绝缘缘介介质质，断断口口电电压压高高，允允许许断断路路次次数数多多，开开断断性性好好，占占地地小小，易易维维护护，检检修修周周期期长长，价格高。（价格高。（超高压超高压）4 4、真真空空：以以真真空空为为绝绝缘缘介介质质，距距离离间间隙隙小小，开开断断性性好好，占占地地小小，在在35kV35kV及及以以下下系系统统应应用用广广泛泛。（配配电电网网）5

44、5、压压缩缩空空气气：以以压压缩缩空空气气为为绝绝缘缘介介质质，断断路路能能力力大大，价格高。价格高。第78页/共108页4.10断路器断路器5 5、压压缩缩空空气气：主主要要用用于于110kV110kV及及以以上上有有较较高高要要求求的的系系统统以以及及大大型型发发电电机机出出口口需需要要很很大大额额定定电电流流和和开开断断电路的场合。电路的场合。已被SF6取代6 6、磁磁吹吹：利利用用电电弧弧电电流流通通过过吹吹弧弧线线圈圈产产生生的的磁磁束束吹弧。灭弧效果好，无油，可多次重复使用。吹弧。灭弧效果好，无油，可多次重复使用。7 7、GIS(SF6GIS(SF6全全封封闭闭组组合合电电器器)：

45、不不含含变变压压器器在在内内的的一一次次设设备备的的“气气体体绝绝缘缘变变电电站站”。占占地地小小，可可靠靠性性高，高，价格贵价格贵，主要用于，主要用于110500kV110500kV系统。系统。第79页/共108页4.10断路器断路器4、断路器操作机构断路器操作机构1）手动）手动操作机构（操作机构（CS）：就地操作）：就地操作2）电磁式）电磁式操作机构（操作机构（CD）：远距离控制）：远距离控制 直流电源直流电源3）弹簧储能）弹簧储能操作机构（操作机构（CT）：可进行一次自动重合）：可进行一次自动重合闸，交流或直流电源。闸，交流或直流电源。4）压缩空气）压缩空气操作机构（操作机构（CY）：用

46、于空气断路器。：用于空气断路器。第80页/共108页4.10断路器断路器二、主要参数二、主要参数1、额定电压、额定电压2、额定电流、额定电流 ：200A20000A3、额定开断电流、额定开断电流 ：额定电压下开断的最大电路额定电压下开断的最大电路电流。电流。1.6kA100kA4、额定开断容量、额定开断容量 ：表征开断能力。：表征开断能力。5、额定关合电流、额定关合电流 ：合到已经短路的系统时合到已经短路的系统时断路器能闭合的最大断路器能闭合的最大短路电流。短路电流。6、耐受性能：发热、耐受性能：发热 电动力电动力第81页/共108页4.10断路器断路器7、分闸时间、分闸时间：包括固有分闸时间

47、和燃弧时间，：包括固有分闸时间和燃弧时间，2040ms 合闸时间合闸时间：临时性故障断路器合闸延时断路器跳闸延时：从电弧熄灭到电路重新接通的时间，称为无电延时：从电弧熄灭到电路重新接通的时间，称为无电流间隔时间，一般为。流间隔时间，一般为。永久性故障断路器跳闸延时断路器跳闸断路器合闸强送电：自动重合不成功时，隔强送电：自动重合不成功时，隔180s后手动合闸。后手动合闸。8、自动重合闸时间：第82页/共108页4.10断路器断路器四、断路器常用的灭弧方法四、断路器常用的灭弧方法1、交流电弧的灭弧、交流电弧的灭弧n电流过零点时熄弧。电流过零点时熄弧。n弧隙介质强度恢复与弧隙电压强度的恢复。弧隙介质

48、强度恢复与弧隙电压强度的恢复。n阴极效应。阴极效应。2、常用灭弧方法：、常用灭弧方法：n介质选择介质选择：真空灭弧、油、真空灭弧、油、SF6n吹弧：横吹、纵吹吹弧：横吹、纵吹n多断口多断口n快速分闸快速分闸第83页/共108页五、断路器的运行和维护工作要点1、断路器的操作2、正常运行的操作要求1）断路器的正常操作要求2）断路器操作机构的要求3、故障状态下的操作要求4、高压断路器的异常运行5、真空断路器常见异常运行6、SF6断路器常见异常运行4.10断路器断路器第84页/共108页4.11互感器互感器一、电流、电压互感器的工作原理、一、电流、电压互感器的工作原理、接线形式及负载要求接线形式及负载

49、要求1、电流互感器：将一次大电流变为标准小、电流互感器：将一次大电流变为标准小电流，电流，I2N=5A，供仪表或继电器使用。，供仪表或继电器使用。（1）工作原理：）工作原理：与变压器相似。与变压器相似。第85页/共108页4.11互感器互感器1、电流互感器、电流互感器（2）接线形式：）接线形式：1）三相完全星接：反映每一相电流）三相完全星接：反映每一相电流2）两相不完全星接：无法反映单相接地故障）两相不完全星接：无法反映单相接地故障3）两相差动式接线：各类短路继电器整定值）两相差动式接线：各类短路继电器整定值不同，无法反映单相接地故障不同，无法反映单相接地故障4）单相接线：可用于三相负荷平衡）

50、单相接线：可用于三相负荷平衡5）两相三完全星接：均可反映各类接地故障）两相三完全星接：均可反映各类接地故障第86页/共108页4.11互感器互感器1、电流互感器、电流互感器（3）接线中注意事项）接线中注意事项1）二次侧在使用时绝对不可开路。不允许装熔丝。）二次侧在使用时绝对不可开路。不允许装熔丝。2）二次侧必须有一点接地。）二次侧必须有一点接地。保证人身和设备安全。保证人身和设备安全。3）接线时注意极性）接线时注意极性4）一次侧串接线路，二次侧串接仪表或继电器）一次侧串接线路，二次侧串接仪表或继电器5）负荷要求：）负荷要求：（4）铁磁性质的选择：）铁磁性质的选择：测量要求精度高，继测量要求精度