注册电气工程师教程(电气工程基础).ppt
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1、全国勘察设计注册电气工程师执业全国勘察设计注册电气工程师执业资格考试资格考试电气工程基础电气工程基础(不含电机、变压器部分)(不含电机、变压器部分)吕江虹吕江虹20122012年年6 6月月3 3日日全国注册电气工程师考试培训教材全国注册电气工程师考试培训教材2023/3/2注册工程师注册工程师教教 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精讲精练(专业基础)精讲精练(专业基础)陈志新陈志新 主编主编中国电力出版社中国电力出版社2008年年2月月南京安防 http:/ 2023/3/2注册工程师注册工程师l辅导班的价值辅导班的价值n适用工作多年的、希望继
2、续学习的人员。适用工作多年的、希望继续学习的人员。n起引领作用。起引领作用。n注意:不要抱压题的思想。注意:不要抱压题的思想。l复习方法(自学者)复习方法(自学者)n着重基础(基本概念、基本方法和基本理论)着重基础(基本概念、基本方法和基本理论)n踏实认真踏实认真n适当做题适当做题n注意:全面注意:全面前前 言言南京安防 http:/ 2023/3/2注册工程师注册工程师 第第 4 章章 电电 气气 工工 程程 基基 础础南京安防 http:/ 2023/3/2注册工程师注册工程师锅炉锅炉发电机发电机升压升压变压器变压器降压降压变压器变压器电电能能用用户户输电线输电线热热能能用用户户汽轮机汽轮
3、机抽抽汽汽电力网电力网电力系统电力系统动力系统动力系统动力系统与电力系统、电力网关系示意图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l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本要求2023/3/2注册工程师注册工程师电力系统电力系统是由发电厂发电机、升降压变电设是由发电厂发电机、升降压变电设备、备、输电输电、配电和电能用户组成的整体。、配电和电能用户组成的整体。电力网电力网电力系统电力系统中的中的输输电、变电和配电的三电、变电和配电的三个部分称为个部分称为电力网电力网。电能用户电能用户消耗电能的场所,电能转换为消耗电能的
4、场所,电能转换为其他形式能量其他形式能量。南京安防 http:/ 2023/3/2注册工程师注册工程师4.1电力系统基本知识电力系统基本知识l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。电能生产、输送、分配和使用在同一时刻内完成的。暂态过程迅速。暂态过程迅速。与国民经济密切相关与国民经济密切相关2023/3/2注册工程师注册工程师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、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: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一类
5、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,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,造成经济上身伤亡或会引起对周围环境严重污染,造成经济上巨巨大损失大损失;以及突然中断供电将会造成社会秩序严重混;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。乱或政治上的严重影响的用电负荷。2023/3/2注册工程师注册工程师3)三类负荷也称三级负荷)三类负荷也称三级负荷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,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荷的其他负荷,对此类负荷,突然中断供电所造成
6、损失不大或不会造成直接损失。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二二类负荷也称类负荷也称二二级负荷级负荷,指突然中断供电将会造成,指突然中断供电将会造成较较大的经济损失大的经济损失;以及突然中断供电将会造成社会秩序;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。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南京安防 http:/ 2023/3/2注册工程师注册工程师(2)保证电能质量保证电能质量(3)经济性)经济性(4)环保问题)环保问题4.1电力系统基本知识电力系统基本知识2023/3/2注册工程师注册工程师4
7、.1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n1、电压偏差(移)、电压偏差(移)n2、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
8、量与正序分量的比值。电压缓慢变化电压缓慢变化电压变动电压变动南京安防 http:/ 2023/3/2注册工程师注册工程师4.1电力系统基本知识电力系统基本知识n5、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n6、频率偏差、频率偏差 一般不超过一般不超过0.2Hzn7、供电可靠性:根据用电供电可靠性:根据用电负荷等级制定。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)202
9、3/3/2注册工程师注册工程师4.1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 网络的额定电压:线路首末端电压的平均值网络的额定电压: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=网络的额定电压网络的额定电压 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,与网络的机的额定电压;与电网直接连接,与网络的额定电压同。额定电压同。2)二次绕组:相当于供电设备,)二次绕
10、组:相当于供电设备,比,比电网高电网高5%,比电网高,比电网高10%。2023/3/2注册工程师注册工程师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南京安防 http:/ 2023/3/2注册工程师注册工程师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 l电力系统平均额定电压:电力系统平均额定电压:UavN=1.05UN3.15、6.3、10.5、37、115、
11、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2023/3/2注册工程师注册工程师例例1:P2404.1电力系统基本知识电力系统基本知识10.5kV10.5/242kV220/121/38.5kV110/11kV10.5/3.3kV35/6.6kV1)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
12、均额定电压2023/3/2注册工程师注册工程师例例1:P2414.1电力系统基本知识电力系统基本知识10.5kV10.5/242kV220/121/38.5kV110/11kV10.5/3.3kV35/6.6kV2)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T1:10.5/254.1kV,T2:220/121/38.5kV T3:110/10.725kV,T4:35/6.27kV T5:10.5/3.3kV2023/3/2注册工程师注册工程师例例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
13、2023/3/2注册工程师注册工程师中性点接地方式中性点接地方式4.1电力系统基本知识电力系统基本知识中性点中性点:是指电力系统的输、配电线路首端所: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形时的公共点。连接的变压器绕组接成星形时的公共点。中性点运行方式分为中性点运行方式分为直接接地直接接地单相负载低压(单相负载低压(380/220V)、高高压压110kV以上输电线路以上输电线路非直接接地非直接接地(不接地或经消弧线圈、电阻、电(不接地或经消弧线圈、电阻、电压互感器等接地)。通常压互感器等接地)。通常1035kV经小电阻接地经小电阻接地(电缆线路多)(电缆线路多)高压系统,接地电
14、流大于高压系统,接地电流大于500A称为大电流接称为大电流接地系统,小于地系统,小于500A称为小电流接地系统。称为小电流接地系统。2023/3/2注册工程师注册工程师中性点不接地系统发生单相接地故障时,接地相中性点不接地系统发生单相接地故障时,接地相对地电压()对地电压()。A.最高为线电压最高为线电压B.最高为最高为相电压相电压C.最低为零最低为零中性点不接地系统发生单相接地故障时,可继续运中性点不接地系统发生单相接地故障时,可继续运行()行()。A.20小时小时B.2小时小时C.12小时小时中性点不接地系统发生单相接地故障时,未接地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
15、,最高升至()相对地电压升高,最高升至()A.最高为线电压最高为线电压 B.最高为最高为相电压相电压 C.最低为零最低为零CBA2023/3/2注册工程师注册工程师中性点直接中性点直接接地优点:接地优点:当系统发生一相接地当系统发生一相接地故障时,能限制非故故障时,能限制非故障相对电压的升高,障相对电压的升高,从而保证单相用电设从而保证单相用电设备的安全。备的安全。缺点:缺点:很大,继电保护动作,断路器跳开,造成很大,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。停电;发生人身一相对地电击时,危险性较大。2023/3/2注册工程师注册工程师1、中性点不接地系统、中性点
16、不接地系统1)正常运行时)正常运行时正常运行时各相对地电压是对称的正常运行时各相对地电压是对称的UBUA.120120120UC.南京安防 http:/ 2023/3/2注册工程师注册工程师2)一相接地故障时)一相接地故障时AXYZBCeA+eC+eB+特点特点2023/3/2注册工程师注册工程师 302023/3/2注册工程师注册工程师中性点不接地系统特点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)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,最高可达线电压。故障相对地电压升高,最高可达线电压。对用电设备的绝缘水平应按对用电设备的绝缘水平应按线电压线电
17、压考虑;考虑;2)发生单相接地故障时,三相之间的线电压仍然)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。可继续运对称,用户的三相用电设备仍照常运行。可继续运行行2小时。小时。3)电容电流较大,接地点可能出现电弧,产生)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。点经消弧线圈接地,以减小故障电流。2023/3/2注册工程师注册工程师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
18、和等值电路电力线路、变压器的参数和等值电路ZY/2Y/2南京安防 http:/ 2023/3/2注册工程师注册工程师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/22023/3/2注册工程师注册工程师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1
19、00km例例4-2P2452023/3/2注册工程师注册工程师二、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2023/3/2注册工程师注册工程师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-jBT2023/3/2注册工程师注册工程师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RT1jXT2GT-jBTRT2RT3jXT3jXT1例例 4-3P2492023/3
20、/2注册工程师注册工程师三、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=UP标幺值计算标幺值计算2023/3/2注册工程师注册工程师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 P2512023/3/2注册工程师注册工程师4.3简单电网的潮流计算简单电网的潮流计算一、基本概
21、念一、基本概念1、电压降落、电压降落RjXS S1 1S S2 22023/3/2注册工程师注册工程师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 S2 22023/3/2注册工程师注册工程师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公式中的功率和电压压 可用首端量可用首端量S1、U1或末端量或末端量S2、U2表示。表示。2023/3/2注册工程师注册工程师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
22、率损耗)变压器功率损耗2023/3/2注册工程师注册工程师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 1U1U22023/3/2注册工程师注册工程师4.3简单电网的潮流计算简单电网的潮流计算三、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
23、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:P260P2602023/3/2注册工程师注册工程师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,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
24、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。2023/3/2注册工程师注册工程师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,
25、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。2023/3/2注册工程师注册工程师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
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