16 复习课

1南京航空航天大学《电力工程基础》课件邮箱：[e-mail]密码：e&e123456任小永[e-mail]南京航空航天大学自动化学院电气工程系（A17-304房间）电力工程基础2第一章1、电力系统定义、电力网定义及分类2、电力系统的额定电压•发电机额定电压•变压器一次绕组额定电压•变压器二次绕组额定电压发电机：UF=105%Un变压器一次侧：如直接与UF相连：Un1=UF如与电网相连：Un1=Un二次侧：供电线路长时：110%Un供电线路不长时：105%Un3•用电设备的额定电压：与同级电网的额定电压相同。•发电机的额定电压：比同级电网的额定电压高出5%，用于补偿线路上的电压损失。•电力网的额定电压：我国高压电网的额定电压等级有3kV、6kV、10kV、35kV、63kV、110kV、220kV、330kV、500kV等。图1-6供电线路上的电压变化示意图电力系统额定电压供电线路上的电压变化示意图4变压器的二次绕组：对于用电设备而言，相当于电源。•变压器的额定电压我国公布的三相交流系统的额定电压见表1-1。变压器的一次绕组：相当于是用电设备，其额定电压应与电网的额定电压相同。注意：当变压器一次绕组直接与发电机相连时，其额定电压应与发电机的额定电压相同。当变压器二次侧供电线路较长时：应比同级电网额定电压高10%当变压器二次侧供电线路较短时：应比同级电网额定电压高5%电力系统额定电压5发电机G的额定电压：UN·G=1.05×10=10.5（kV）变压器T1的额定电压：U1N=10.5（kV）U2N=1.1×110=121（kV）变压器T1的变比为：10.5/121kV变压器T2的额定电压：U1N=110（kV）U2N=1.05×6=6.3（kV）变压器T2的变比为：110/6.3kV例1-1已知下图所示系统中电网的额定电压，试确定发电机和变压器的额定电压。~T1GT2110kV10kV6kV变压器T1的一次绕组与发电机直接相连，其一次侧的额定电压应与发电机的额定电压相同变压器T1的二次侧供电距离较长，其额定电压应比线路额定电压高10%变压器T2的二次侧供电距离较短，可不考虑线路上的电压损失电力系统额定电压6§1-6电力系统中性点的运行方式中性点：发电机或变压器绕组星形接线的公共点中性点接地方式：①小接地电流系统－非有效接地系统中性点不接地；经消弧线圈接地②大接地电流系统－有效接地系统中性点直接接地；经低值电抗器接地中性点和地的概念？7电力系统中性点的运行方式我国3～60kV的电力系统多采用正常时：中性点与地等电位各分布电容电流：ICA=ICB=ICC较小一.中性点不接地分布电容发电机或变压器81）接地相电流为原来对地分布电容电流的3倍，其他两相电流改变为√3ICO2）线电压保持对称，负荷仍可继续工作3）非故障相对地电压升高√3倍4）当IPE30A时，形成稳定电弧，烧毁设备当5AIPE30A时，间隙性电弧，形成电弧过电压当IPE5A时，电弧会自行熄灭中性点不接地系统单相接地故障特点9适用于单相接地电流较大电力系统；消弧线圈：具有铁芯的可调电感（补偿电容电流）正常运行时：IL=Ic’=0电力系统中性点的运行方式二、中性点经消弧线圈接地消弧线圈电感电流B相电容电流C相电容电流10非故障相对地电压升高√3倍；三相之间线电压仍然平衡；IPE大小取决于IC和IL关系。电力系统中性点的运行方式二、中性点经消弧线圈接地单相接地故障：谐振接地消弧线圈容量根据系统电容电流值确定111）完全补偿特点：IL=IcIPE=0易引起LC串联谐振（应避免！）2）过补偿：ILIc,IPE≠0（裕度，符合发展趋势）3）欠补偿：ILIc（不宜采用）补偿度：k=IL/Ic≥0.9脱谐度：v=1-k≤10℅消弧线圈抽头调节：过补偿运行适用系统：3～10kV且IPE30A35～60kV且IPE10A中性点经消弧线圈接地系统根据电感电流与电容电流关系12特点：1）短路电流大2）不产生间歇性电弧,也不允许电网继续运行3）非故障相对地电压不变，绝缘要求不变4）适用于110kV以上的系统(－绝缘角度)380/220V系统(－人身安全角度)（有效接地系统）电力系统中性点的运行方式三、中性点直接接地的电力系统13不接地直接接地消弧线圈接地接地电流小，为对地电容电流最大可能达三相短路电流最小，等于残流接地事故时健全相电压大，等于线电压小大，等于线电压变压器等设备绝缘水平最高，全绝缘最低，变压器可采用分级绝缘最高，全绝缘地网和接地设备费用最少无接地设备，但地网建设费大地网费用少，但接地设备投资大电力系统中性点的运行方式14第二章1、注意一些定义：如年最大负荷、年平均负荷、计算负荷、最大负荷利用小时数；151．年最大负荷和年最大负荷利用小时数年最大负荷Pmax：指全年中消耗电能最多的半小时的平均功率，即30maxPP年最大负荷利用小时数Tmax：在此时间内，用户以年最大负荷持续运行所消耗的电能恰好等于全年实际消耗的电能，如图2-4所示。max87600maxmaxdPtpPWTa可见：年负荷曲线越平坦，Tmax越大；年负荷曲线越陡，Tmax越小。Tmax反映用电规律。图2-4年最大负荷与年最大负荷利用小时数2.1电力负荷与负荷曲线162．平均负荷与负荷系数平均负荷Pav：电力负荷在一定时间t内平均消耗的功率，即tWPtav负荷系数（负荷率）KL：平均负荷与最大负荷的比值，即maxavPPKL年平均负荷为（图2-5）:8760avaWPKL越大，负荷曲线越平坦，负荷波动越小。图2-5年平均负荷2.1电力负荷与负荷曲线17二、确定计算负荷的系数N30NmaxPPPPKdNavPPKu1．需要系数Kd：负荷曲线中的最大有功计算负荷Pmax与全部用电设备额定功率之比值，即NP2．利用系数Ku：负荷曲线中的平均计算负荷Pav与全部用电设备额定功率之比值，即NP2.2计算负荷及有关系数表2-3各用电设备的需要系数Kd及功率因数18第二章2、会用需要系数法确定计算负荷；19例2-1（P31）某机械加工车间380V线路上，接有流水作业的金属切削机床电动机30台共85kW（其中较大容量有11kW1台，7.5kW3台，4kW6台），通风机3台，共5kW，吊车1台，3kW（暂载率=40%）。试用需要系数法确定此线路上的计算负荷。解：先求各组的计算负荷(式2-21)（1）金属切屑机床查表2-3，取Kd=0.16，=0.5，=1.73，故costanP30(1)=0.16×85kW=13.6kWQ30(1)=1.73×13.6kW=23.53kW2.3确定计算负荷的方法20（2）通风机组查表2-3，取Kd=0.85，=0.85，=0.62，故costanP30(2)=0.85×5kW=4.25kWQ30(2)=0.85×4.25kW=2.635kW（3）吊车组（断续周期工作制）查表2-3，取Kd=0.15，=0.5，=1.73，=40%，故costanP30(3)=0.15×3.795kW=0.569kWQ30(3)=0.569×1.73kW=0.984kW2.3确定计算负荷的方法Pe=2×3×kW=3.795kW(式2-10)0.4212.3确定计算负荷的方法因此：取KΣ=0.9P30=0.9×(13.6+4.25+0.569)kW=16.58kWQ30=0.9×(23.53+2.635+0.984)kvar=24.43kvarS30=I30=29.52A=44.85A30.382216.58+24.43kVA=29.52kVA22第二章3、电力系统中无功功率大、功率因数低的不良影响有哪些？提高功率因数的意义何在？无功补偿的定义、方法，特别掌握电容器并联补偿的工作原理及相量图、补偿容量计算；P391)引起线路电流增大，使供电网络中的功率损耗和电能损耗增大；2)使供电网络的电压损失增大，影响负荷端的电压质量；3)使供配电设备的容量不能得到充分利用，降低了供电能力；4)使发电机输出能力下降，发电设备效率降低，发电成本提高提高功率因数减少供电网络的功率损耗；减小供电网络的电压损失；提高供电能力，降低电能成本。232.7无功功率补偿四、电容器并联补偿的工作原理在工业企业中，绝大部分电气设备的等值电路可视为电阻R和电感L的串联电路，其功率因数可表示为：SPQPPXRRL2222cos当在R、L电路中并联接入电容器C后，如图2-8(a)所示，回路电流为：RLCIII图2-8电容器无功补偿原理图242.7无功功率补偿可见，并联电容器后与之间的夹角变小了，因此，供电回路的功率因数提高了。UI欠补偿：补偿后电流落后电压，如图2-8（b）所示。IU过补偿：补偿后电流超前电压，如图2-8（c）所示。IU一般都不采用过补偿，因为这将引起变压器二次侧电压的升高，会增大电容器本身的损耗，使温升增大，电容器寿命降低，同时还会使线路上的电能损耗增加。自学书例：2-325第三章1、了解电力网的分类P49；2、掌握输电线路的参数、计算、等效电路P53263.2电力系统元件参数和等值电路二、输电线路的参数计算及等值电路1．输电线路的参数计算电阻：电抗：电纳：电导：273.2电力系统元件参数和等值电路3cabcabavssss注意：为了使三相导线的电气参数对称，应将输电线路的各相导线进行换位，如图3-15所示。图3-14三相导线的布置方式a）等边三角形布置b）水平等距布置图3-15一次整循环换位ssav若三相导线等边三角形排列，则sss26.1233av若三相导线水平等距离排列，则283.2电力系统元件参数和等效电路2．输电线路的等效电路一字型等效电路：用于长度不超过100km的架空线路（35kV及以下）和线路不长的电缆线路（10kV及以下）。π型或T型等效电路：（110～220kV）和长度不超过100km的电缆线路（10kV以上）。用于长度为100～300km的架空线路图3-16一字型等效电路图3-17π型或T型等效电路a）π型b）T型293.2电力系统元件参数和等效电路三、变压器的参数计算及等效电路P581．双绕组变压器双绕组变压器采用Γ型等效电路，如下图所示。35kV及以下的变压器，励磁支路可忽略不计，可用简化等效电路。注意：变压器等值电路中的电纳的符号与线路等值电路中电纳的符号相反，前者为负，后者为正；因为前者为感性，后者为容性。图3-18双绕组变压器的等效电路a）Γ型等效电路b）励磁支路用功率表示的等效电路c）简化等效电路303.2电力系统元件参数和等效电路电阻RT：总铜损32232Cu10103TNNTNkRUSRIPP32210NNkTSUPR由于所以（Ω）电抗XT：短路电压百分数2310100103%NTNNTNkUXSUZIUNkNTSUUX%102所以（Ω）大容量变压器TTZX对小容量变压器，则NkNTSUUZ%10222TTTRZX313.2电力系统元件参数和等效电路电导GT：变压器的电导是用来表示铁心损耗的。320321010NNFeTUPUPG电纳BT：32010NTUQB10010033100%0000NNNNNSQIUIUIIINSIQ100%0052010%NNTUSIB变压器的电纳是用来表征变压器的励磁特性的。所以（S）所以（S）由得：因此（S）说明：以上各式中，U、S、P、Q、的单位分别为kV、kVA、kW和kvar。32第三章3、电力网的电压计算P62电压降落、电压损失的概念、定义，会进行简单的计算比如：放射形线路电压损失主要与三相有功负荷功率、无功负荷功率、线路的电阻和电抗以及额定电压有关。33第三章4、输电线路的导线截面选择（重点掌握）P66343.4输电线路导线截面的选