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
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