电力工程基础Word格式.docx
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母分段带旁路母线、桥型接线和3/2接线等。
11单母线形式的主接线当负荷出线母线侧隔离开关检修时将导致全厂或全所停电,供电可靠性较低。
12按是否露天布臵,配电装臵分为室内和室外两种类型。
13室外配电装臵按母线下方设备布臵的特点分为高型、中型和低型,其中中型配电装臵应用较多。
中型配电装臵的母线下方布臵有母线隔离开关,但不布臵断路器。
分析练习:
1单母线接线的特点和典型操作步骤。
(1)单母线接线的结构:
进线回路:
电源进线;
出
线回路:
负荷出线WL;
汇流母线W:
进出线回路
的中间环节,汇集和分配电能;
断路器QF:
开断、
闭合负荷电流和开断故障电流;
隔离开关QS:
1)
母线刀闸/线路刀闸----线路停运后隔开电源,检修
线路或断路器时,形成明显“断点”;
(2)接地刀闸
----在隔开电源后、检修线路或设备前将其合上,使线路与地等电位,以确保检修人员安全。
(2)单母线接线的特点:
接线简单、清晰、设备少;
当母线故障或检修,或母线隔离开关检修时,整个系统全部停电;
断路器检修期间所在回路停电。
(3)典型操作示例:
1)负荷出线WL1送电:
在QS4和断路器QF2断开的前提下,先合QS2和QS3,
再投QF2。
2)负荷出线WL1停修:
依次断开QF2,QS3和QS2,线路对方停电后,合上QS4
第4章配电系统
1配电系统指主要承担分配电能任务的电力网络。
2配电系统运行的主要质量指标包括供电可靠性、网损率和电压合格率等。
3网损率=(电力网电能损耗/总供电量)×
100%
4供电可靠率=(1-用户平均停电时间/统计期间总时间)×
第5章电力系统负荷
1电力系统的典型负荷包括异步电动机、照明灯具、电热设备、电冶炼设备和电力机车等。
2按供电可靠性要求的高低,电力负荷分为一类、二类和三类负荷。
一类负荷----这类负荷供电中断,将带来人身危险,设备损坏,引起生产混乱,
重要交通枢纽受阻,城市水源、通信、广播中断,因而造成巨大经济损失和重大
政治影响。
一类负荷一般应由两个独立电源供电。
二类负荷----对这类负荷中断供电,将造成大量减产、停工,局部地区交通受
阻,大部分城市居民的正常生活被打乱.二类负荷可以采用双回线供电。
三类负荷----指不属于第一类、第二类的其他负荷。
对这类负荷中断供电,造
成的损失不大。
对三类负荷的供电无特殊要求。
3年持续负荷曲线是一种重要的负荷曲线。
它按一年(8760个小时)内系统负荷的
大小及其持续小时数依次排列绘制而成,如图。
按此曲线可以算出系统负荷全年耗电量
为
8760
A
Pdt
假设系统始终保持最大负荷值
Pmax
运
行,经过Tmax小时后所消耗的电能恰好等
于全年的实际耗电量,则称Tmax为年最大
负荷利用小时数:
Tmax
1
A/Pmax
Tmax在一定程度上反映了实际负荷在一年内的变化程度。
如负荷曲线较平坦,Tmax较大;
反之Tmax较小。
各类负荷Tmax值通过实测统计形成。
第6章电力系统个各元件参数及等值电路
1旋转因子:
在对称分量法中,算子(旋转因子)a是一个模等于1的复数运算子,
其定义为
aej120
1120
j3
2
其与给定相量相乘,将使该相量逆时针旋转
120
,故称为旋转因子。
旋转因子a具有以下性质:
a2
ej120
j3,a3
ej0
1,1+a+a2=0
2三序分量:
任意一组不对称的三相相量,可以分解为三组序分量,即正序(图
a)、
负序(图b)、零序(图c)分量。
三相正序分量幅值相等,相序与正常对称运行的三相系统相序相同(a相→b
相→c相→a相,依次滞后120°
);
三相负序分量幅值相等,而相序则与正序的相
反(a相→c相→b相→a相,依次滞后
120°
));
三相零序分量幅值相等且同
相位。
对各序分量,只要知道其a相
量,便可推知另外两相量。
3三序电抗:
电气元件分别流通三序电流时,所呈现的电抗分别称为正序电抗、负序电抗和零序电抗。
同步发电机的三序电抗不相等;
输电线路的正负序电抗相等,零序电抗大于其正负序电抗;
变压器的正负序电抗相等,零序电抗与其绕组接线形式有关。
4在电力系统计算中,三相电气元件采用单相等值电路表示。
当功率采用三相功率
(MVA),电压采用线电压(kV),阻抗采用单相欧姆值,则基于单相等值电路直接可进行三相电路的有名值计算。
5输电线路串联型等值电路如图所示。
设已知其单位
长度电阻r
和电抗x
,线路长度为
l
则等值电路参数为R
r,l
X
x
。
6双绕组变压器的等值电路如图所示,若忽略励磁支路,其简化为电阻-电感串联电路。
变压器等值电路中的的参数电阻RT、电抗XT、电导GT和电纳BT,可根据变压器
铭牌给出的短路损耗
Pk(kW)、短路电压Uk(%)、空载
损耗P0(kW)和空载电流I0(%)
计算,即
PU
3
Uk(%)
U
P
RT
k
N
10(
),XT
10
()
,
GT
10(S),
S
100
I0(%)
SN
(S)
BT
UN2
式中,UN——变压器的额定电压(
kV);
SN——变压器的额定容量(
kVA)。
在以上各式中,根据是取用变压器高压侧额定电压还是取用低压侧额定电压,
则分别得到归算到高压侧或低压侧的等值电路参数。
7在电力系统计算中,为方便,设备参数和运行参数常采用标幺值:
标幺值=实际值(任意单位)/基准值(与实际值相同单位)
标幺值是一种相对值,没有单位。
基准值用下标d表示,标幺值用下标*表示。
例如,电压基准值Ud10kV,实际电压值U10.5kV,则该电压标幺值为
U*U/Ud10.5/101.05
8在电力系统计算中,首先选定功率(包括视在、有功和无功功率)基准值和电压基准值,而阻抗(包括电阻和电抗)基准值和电流基准值则由三相星接电路的电量关系导出。
常用的基准值和单位为:
Sd(MVA),Ud(kV),Zd
Ud
Ud2
(),Id
Sd
(kA)
3Id
3Ud
注意,各基准值的单位必须配套。
9求取多电压级电力系统标幺值参数等值电路,首先要选取统一功率基准值,为方
便计算一般取Sd100(MVA),而各级电压基准值则取其平均额定电压,用
UbUav(kV)
表示。
所谓平均额定电压大约等于该电压级额定电压的
1.05倍,
必须熟记。
例如:
6,10,35,110,220,330,500kV电压级的平均额定电压分
别为6.3,10.5,
37,115,230,345,525kV。
10对于求取多电压级标幺值参数的近似计算,
典型元件在系统统一基准值
Sd、Uav
(注意,不同电压级下的平均额定电压数值不同)下的标幺值计算公式如下:
发电机的电抗标幺值
XG*
XG(N)*
GN
式中,SGN----发电机的额定容量;
XG(N)*----以本机额定参数为基准的发电机标幺
值电抗。
变压器的电抗标幺值
XT*
Uk%
STN
式中,STN----变压器的额定容量;
Uk%----变压器短路电压百分数。
输电线路的电抗标幺值
Xl*Xl
Uav2
式中,Xl----输电线路全长电抗欧姆值;
Uav----线路所在电压级的平均额定电压。
电抗器的电抗标幺值
XL*
X%
ULN
3ILN
式中,X%----电抗器的电抗百分数;
ULN,ILN----电抗器的额定电压和额定电流;
Uav----电抗器安装地点的平均额定电压。
发电机电势标幺值
E
E*
Uav
式中,Uav----发电机的平均额定电压。
计算练习:
1某
110kV
双绕组变压器,额定容量为
20000kVA,变比为
110/11,试验数据为
P0
22kW
=0.8,
Pk
135kW,Uk(%)
10.5,试分别求取变压器的变比及
归算至高压侧的参数,并绘制其等值电路。
解:
(1)变压器变比
KT
110/1110
(2)在变压器等值电路参数算式中带入高压侧(
I侧)额定电压,计算参数:
135
110
4.08(
)
S2
200002
XT
(%)
U2
103
10.5
1102
63.5(
20000
22
1.82
6
10(S)
I0(%)
0.8
13.22
(3)等值电路(见6)
2对图(a)所示具有三个电压等级的输电系统,试用近似计算法计算等值网络中各元
件的标幺值及发电机电势的标幺值,并绘制等值电路。
取Sd100MVA,各段的基准电压为各段的平均额定电压,
即Uav
10.5kV;
Uav115kV;
Uav
6.3kV.
各元件电抗的标幺值分别为
发电机G
X1*XG(N)*
Xd'
*
0.26100
0.87
SGN
30
变压器T1
X2*
Uk1%
0.33
ST1N
31.5
输电线路
X3
0.4
80
0.24
Xl
11
1152
变压器T2
X4*
Uk2%
10.5100
0.7
ST2N
15
电抗器
X5*
5
1.455
3ILN
1003
0.3
6.32
电缆线
X6*
Xl(c)
0.08
2.5
0.504
发电机电势
1.05
Uav1
系统等值电路示于图
(b)。
第7章电力系统的短路与潮流计算
1电力系统短路包括三相短路、单相短路、两相短路、两相短路接地。
三相短路为
对称短路,其余的为不对称短路。
2内阻抗为零、电压恒定的理想交流电压源称为无限大功率电源。
3无限大功率电源供电系统三相短路全电流包括最终衰减到零的非周期自由分量和
幅值恒定的周期分量。
4冲击电流:
短路电流最大可能的瞬时值,称为冲击电流。
短路冲击电流在短路后
约半个周期出现。
冲击电流的算式为
ish
K
sh
2Ip
0.01
式中,Ksh1e
Ta——冲击系数,表示冲击电流对周期分量幅值的倍数,1Ksh
在发电机电压母线短路时,取Ksh
1.9
在发电厂高压侧母线或发电机出线电抗器后
发生短路时Ksh
1.85,在其他地点短路时,Ksh
1.8。
Ta——非周期电流分量衰减时间常数;
Ip——周期分量电流的有效值。
冲击电流主要用于校验电气设备和载流导体在短路时的电动力稳定度。
5最大有效值电流:
短路后第一个周期的电流有效值为最大有效值电流。
最大有效
值电流的算式为:
IshIp12(Ksh1)2
短路电流最大有效值用来校验电气设备的断流能力或耐力强度。
6短路功率:
等于短路电流有效值乘以短路处的正常工作电压(一般用平均额定电
压)。
对无穷大容量系统短路功率为
S3UavIp
短路功率的标幺值与短路电流周期分量的标幺值相等,即
S*Ip*。
7
短路电流的冲击电流大于短路电流的有效值。
8
无限大功率系统的短路电流计算
设无限大功率系统母线对短路点的组合电抗为
*,
无限大功率系统(电源)母线的电压标幺值
U*
UUd1,则短路电流周期分量
的标幺值和有名值分别为
I
p*
*
IpI*p
Id
短路功率的有名值则为
SIp*Sd
9同步发电机三相短路电流主要包括最终衰减到零的非周期分量和幅值随时间衰减到一定稳态值的周期分量。
10同步发电机三相短路0秒时的周期分量电流有效值称为起始次暂态电流I"
。
11对复杂电力系统的三相短路,可先化简网络,求各电源到短路点的转移电抗,各
电源通过转移电抗提供的短路电流之和即等于短路电流。
12正序、负序和零序网络:
当电力系统发生不对称短路,等效地在短路处出现正序、负序和零序电势。
根
据叠加原理,短路处三序电势分别作用于系统,即可得到三序网络。
再结合短路边
界条件,就可形成复合序网。
通过复合序网求取短路处的各序电压和电流,再通过
对称分量合成即得到短路处的三相电压和电流。
求三序网络是不对称短路计算的重
要步骤。
正序网络的特点:
中性点接地阻抗和空载线路不流通正序电流,予以取消,其
余电力系统各元件均应包括在正序网络中;
发电机产生正序电势,正序网络为有源
网络;
结构与计算三相短路时的等值网络结构相同;
元件电抗采用正序电抗;
正序
网络端口(k1,o1)处的电压等于短路点处的正序电压。
负序网络的特点:
网络结构和元件与正序网络完全相同;
由于发电机不产生负
序电势,故所有发电机负序电势为零,为无源网络;
发电机等旋转元件的电抗采用
负序电抗,其他静止元件的负序电抗与正序电抗相同;
负序网络端口(k2,o2)处的
电压等于短路点处的负序电压。
零序网络的特点:
结构和组成元件取决于零序电流的通路,与正、负序网络有
很大差别;
为无源网络;
元件参数采用零序电抗,流过零序电流的中性点接地电抗
采用其3倍值;
零序网络端口(k0,o0)处的电压等于短路点处的零序电压。
构造零序网络可从短路点开始,由近及远地依次观察在短路点零序电势作用下,
零序电流可能流通的途径。
凡是零序电流通过的元件(即使是空载线路),均应列入
零序网络中,而零序电流不能通过的元件,予以舍去。
具体来说,从短路点出发,若向着短路点一侧的变压器绕组为△接法或Y接法,
不论变压器其他侧绕组的接法如何,零序电流都不能流通,则相应部分不是零序网
络;
若向着短路点一侧的变压器绕组为Y0接法时,零序电流才有可能流通,而真正
是否能流通还与变压器另一侧绕组的接法有关:
另一侧绕组也是Y0接法的,零序电
流可以通过此变压器通向另一侧的外电路;
但另一侧为△接法的,零序电流只能在三
角形侧绕组内产生零序环流而不能流向外电路。
13对不对称短路,还可利用正序等效定则简便地求取短路电流。
1如图所示,某变压器由无限大功率电源供电,当在k点发生三相短路时,试计算短
路电流的周期分量,冲击电流及短路功率(取Sd100MVA,Ksh1.8)。
取基准值Sd
100MVA,Ud
Uav。
计算各元件电抗标幺值。
线路电抗标幺值
XL*0.450
0.151
变压器电抗标幺值
00
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