电力系统基础知识（PPT35页)

南京深科博业电气股份有限公司电力系统基础知识培训2012年7月电力系统基础知识•电力系统的构成•电力系统的额定电压•电气主接线方式•电气一次设备与二次设备•电力系统常识性知识•电气设备故障•继电保护基础知识•变电所综合自动化系统•电力系统的中性点运行方式•供电质量的主要指标•微机常规保护的判断逻辑•电力系统变电所安装试验标准电力系统的构成一个完整的电力系统由以下组成，它们分别完成电能的生产、电压变换、电能的输配及使用。a.分布各地的各种类型的发电厂；b.升压和降压变电所；c.输电线路及电力用户组成。图1－1电力系统的组成示意图(35～110)kV(6～10)kV0.4kV厂用变(6～10)kV降压变电所其他电网发电及升压(110～500)kV电力系统的额定电压电网电压是有等级的，电网的额定电压等级是根据国民经济发展的需要、技术经济的合理性以及电气设备的制造水平等因素，经全面分析论证，由国家统一制定和颁布的。表1－1我国交流电力网和电气设备的额定电压1．用电设备用电设备的额定电压和电网的额定电压一致。实际上，由于电网中有电压损失，致使各点实际电压偏离额定值。为了保证用电设备的良好运行，国家对各级电网电压的偏差均有严格规定。显然，用电设备应具有比电网电压允许偏差更宽的正常工作电压范围。2．发电机发电机的额定电压一般比同级电网额定电压高出5%，用于补偿电网上的电压损失。3．变压器变压器的额定电压分为一次和二次绕组。对于一次绕组，当变压器接于电网末端时，性质上等同于电网上的一个负荷(如工厂降压变压器)，故其额定电压与电网一致，当变压器接于发电机引出端时(如发电厂升压变压器)，则其额定电压应与发电机额定电压相同。对于二次绕组，额定电压是指空载电压，考虑到变压器承载时自身电压损失(按5%计)，变压器二次绕组额定电压应比电网额定电压高5%，当二次侧输电距离较长时，还应考虑到线路电压损失(按5%计)，此时，二次绕组额定电压应比电网额定电压高10%。电气主接线方式主接线图（亦称原理接线图）表示电能由电源分配给用户的主要电路，图中表示出所有的电气设备及其联接关系。1）母线制常用的母线制主要有三种：单母线制、单母线分段制和双母线制，工厂供电系统一般不采用双母线制。2）单母线单母线制如图1所示，一般用于只有一回进线的情况。3）单母线分段制在两回电源进线的情况下，宜采用单母线分段制，母线分段开关如图2所示。4）双母线制主要用在供电部门110Kv以上电压等级的网络变电所，也有用于用户35Kv电压等级的变电所，宜采用单母线分段制，母线分段开关如图3所示电气一次设备与二次设备一.一次设备：变压器（含主变压器、所用变压器、消弧线圈等）；开关（高压断路器、隔离开关、空气开关等）；电抗器；母线、电力电缆、电力线路、瓷瓶、支架等。（一）高压开关柜的分类：（35kV、10Kv、6kV）1、固定柜（GG1）a、由隔离刀闸b、接地刀闸c、高压开关d、支柱瓷瓶e、电流互感器（电压互感器）f、避雷器g、高压母线h、控制小室2、手车柜a、开关小车b、接地刀闸c、高压开关d、支柱瓷瓶e、电流互感器（电压互感器）f、避雷器g、高压母线h、控制小室（二）高压开关的分类：a、多油开关b、少油开关c、真空开关d、SF6开关6）高压开关的组成：a、开关小车b、真空泡c、储能电机d、操作机构（机械部分）e、高压触头f、电流互感器g、分合闸线圈h、二次控制部分｛储能回路、分合闸回路（带防跳功能）｝等等2）二次设备：电压互感器、电流互感器、阻波器、耦合电容器以及“控制”、“测量”、“保护”、“自动装置”、“远动”、“通讯”等设备。a、电流互感器测量级与保护级的区别：以10kV电流互感器的0.5/3两个绕组为例。其0.5级准确度绕组应接电能计量仪表，而3级准确度绕组应接继电保护电路。如果错接则：一是使正常运行中测量的准确度降低，使电能计量不准；二是在发生短路故障时，由于计量绕组铁心设计时保证在短路电流超过额定电流的一定倍数时，铁心饱和，限制了二次电流增长，以保护仪表。而继电保护绕组铁心不饱和，二次电流随短路电流相应增大，以使继电保护准确动作。如果错接，则继电保护动作不灵敏，而计量仪表可能烧坏。总之，两个二次绕级铁心厚薄不同，接线时不可错接。b、电流互感器的准确等级的意义：如，10P15,意思是互感器的一次电流为额定电流的15倍时,误差不超过±10%c、电压互感器与电流互感器工作原理上的区别：1)电流互感器二次可以短路，但不得开路；电压互感器二次可以开路，但不得短路；2)相对于二次侧的负荷来说，电压互感器的一次内阻抗较小以至可以忽略，可以认为电压互感器是一个电压源；而电流互感器的一次却内阻很大，以至可以认为是一个内阻无穷大的电流源。3)电压互感器正常工作时的磁通密度接近饱和值，故障时磁通密度下降；电流互感器正常工作时磁通密度很低，而短路时由于一次侧短路电流变得很大，使磁通密度大大增加，有时甚至远远超过饱和值。3）高压开关柜的五防：①防止误分(合)断路器②防止带负荷误拉(合)隔离开关（开关小车）③防止带电挂接地线④防止带地线送电⑤防止误入带电间隔4）微机电子五防：是集图形编辑、智能开票、传统的“五防功能”的要求,并具有操作方便、安全可靠等特点。常规五防分为两种，指开关柜五防（开关柜生产厂家完成）指微机电子五防，是由软件生产厂家根据用户提供的电气一次系统图，按照电气五防的原则编写程序，再将五防程序输入专用计算机上。变电所值班人员在操作电气设备前，先在专用计算机上进行模拟，再将模拟数据输入至电子钥匙上，变电所值班人员必须找对所要操作电气设备对象，才能打开该电气设备上的电磁锁，操作方可进行。电力系统常识性知识•作为电气工作人员必要清楚，直流负载的端电压就是负载两端的电位差，而直流电源两极间的电动势也是两极间的电位差。•怎样区分中性点、中性线、零点、零线。•中性点------在三相星形连接电路中，其中三个线圈连在一起的一点。•中性线------由中性点引出的线。•零点------中性点接地。•零线------由零点引出的线。•如何识别接地体和接地线：•接地体------埋入地下直接与土壤接触，有一定流散电阻的金属导体或金属导体组。•接地线------连接接地体与电气设备接地部分的金属导线。•如何区分工作接地和重复接地：•工作接地------在正常或故障情况下，为保证电器设备安全可靠工作，即运行需要的接地线。•重复接地------将零线的一处或多处通过接地装置与大地再次连接。•在这里我们要明确什么是保护接地，和保护接零：•保护接地------为防止因电器设备绝缘损坏而使人体有遭受触电的危险，将电器设备的金属外壳与接地体的相连。•保护接零------将电器设备的金属外壳与变压器零线相连。•高压隔离开关不能用来拉、合大于2安培的负荷电流电路。高压隔离开关除了倒母线外，还有隔离电源即用其将检修电气设备与带电的电网可靠隔离，另外还可切除小电流回路，如电压互感器、避雷器和110kV以下空载电流不大于2安培的空载变压器。10kV的隔离开关可动刀片进入插口的深度应≥90%而又不冲击绝缘子的顶端，其可动刀片与固定触头的底闸应保持3~5mm的间隙；合闸时三相各相前后相差不＞3mm。三相负载中，如星形接法，必须三个负载的同名端相连为中点，如三角形接法，必须三个负载的异名端相接成闭合回路。1；1隔离变压器次级不得接地。熔断器通常使用在容量小和不重要负荷上，对熔体的选择，其额定电流是负荷电流的1.5~2.5倍。测量变压器的直流电阻可有效的发现线圈匝间或层间短路，分接开关接触不良和引线焊接头松动等缺陷。二次回路上所用的保险丝，应当符合：长时间能承受规定的额定电流，②当最小电流试验时，其熔断时间＞1小时；当最大电流试验时，其熔断时间在1小时以内。对分散式安装的微机保护开关柜，应装设独立的接地母排，母排不＜2mm*20mm。微机保护装置、电流回路、电压回路及其他装置的接地引下线，导线截面不＜2mm2。对组屏式安装的微机保护屏，应装设接地母排，母排不＜2mm*20mm。保护屏端子排、微机保护装置、电缆蔽层的接地引下线，导线截面不＜2mm2。相互独立的二次回路上的接地引下线，应单独引至接地母排。要求每根电缆蔽层的接地引下线，应独立的引至接地母排。电气设备故障•供电质量的主要指标•微机常规保护的判断逻辑•电力系故障中最常见、危害最大的是各种形式的短路。发生短路时可能造成的危害是：•故障点的很大的短路电流燃起的电弧，使故障设备损坏。•从电流到短路点间流过的短路电流，它们引起的发热和电动力将造成在该路径中有关的非故障元件的损坏。•靠近故障点的部分地区电压大幅度下降，使用户的正常工作遭到破坏或影响产品质量。•破坏电力系统并列运行的稳定性，引起系统振荡，甚至使该系统瓦解和崩溃。统变电所安装试验标准继电保护基础知识继电保护的作用及要求供电系统中常用的保护继电保护的发展趋势微机保护的优点继电保护的作用及要求（一）继电保护广泛应用在电力系统、飞机、机车、舰船、汽车等等各个领域。我们讨论的主要是电力系统的继电保护。电力系统的运行要求安全可靠、电能质量高、经济性好。但是，电力系统的组成元件数量多，结构各异，运行情况复杂，覆盖的地域辽阔。因此，受自然条件、设备及人为因素的影响，可能出现各种故障和不正常运行状态。故障中最常见、危害最大的是各种形式的短路。发生短路时可能造成的危害是：故障点的很大的短路电流燃起的电弧，使故障设备损坏。从电流到短路点间流过的短路电流，它们引起的发热和电动力将造成在该路径中有关的非故障元件的损坏。靠近故障点的部分地区电压大幅度下降，使用户的正常工作遭到破坏或影响产品质量。破坏电力系统并列运行的稳定性，引起系统振荡，甚至使该系统瓦解和崩溃。继电保护的作用是：（1）在过载时，继电保护装置应发出警报信号。（2）在短路故障时，继电保护装置应立即动作，要求准确、迅速地自动将有关的断路器跳闸，将故障部分从系统中断开，确保其他回路的正常运行。（3）为了保证电源不中断，继电保护装置应将备用电源投入或经自动装置进行重合闸。（二）继电保护的基本要求①.选择性基本含义是保护装置动作时，仅将故障元件从电力系统中切除，使停电范围尽量减小，以保证系统中非故障部分继续安全运行。②.速动性速动性是指继电保护装置应以尽可能快的速度断开故障元件。这样就能减轻故障设备的损坏程度，减小用户在低电压情况下工作的时间，提高电力系统运行的稳定性。③.灵敏性保护装置对其保护范围内的故障或不正常运行状态的反应能力称为灵敏性（灵敏度）。灵敏性常用灵敏系数来衡量。它是在保护装置的测量元件确定了动作值后，按最不利的运行方式、故障类型、保护范围内的指定点校验，并满足有关规定的标准。④.可靠性可靠性是指在保护装置规定的保护范围内发生它应该反应的故障时，保护装置应可靠地动作（即不拒动）。而在不属于该保护动作的其他任何情况下，则不应该动作（即不误动）。供电系统中常用的保护（1）电网的电流电压保护：包括：单侧电源网络的相间短路的电流电压保护、电网相间短路的方向性电流保护、大接地电流系统的零序电流保护、中性点不接地单相接地的保护；电网的距离保护输电线路的纵联保护包括：纵联差动保护、高频保护、高频闭锁方向保护、高频闭锁负序方向保护、高频闭锁距离保护和零序保护、高频相差动保护、光纤差动保护；输电线路的自动重合闸包括：三相自动重合闸、综合自动重合闸电力变压器的保护包括：主变压器内部故障的差动保护、主变压器零序保护、主变压器瓦斯保护、高压厂用变压器保护；发电机保护包括：相间短路的纵联差动保护、发电机定子绕组匝间短路保护、发电机定子绕组的单相接地保护、发电机低励失磁保护、励磁回路一点接地保护、励磁回路两点接地保护、转子表层过热（负序电流）保护、发电机的逆功率保护、发电机失步异常运行保护、定子绕组对称过负荷保护、发电机变压器组公用继电