4.1.1 電力系統(tǒng)運(yùn)行特點(diǎn)和基本要求
1.電力系統(tǒng)的組成
由發(fā)電廠的發(fā)電機(jī)、升壓及降壓變電設(shè)備、電力網(wǎng)及電能用戶(用電設(shè)備)組成的系統(tǒng)統(tǒng)稱為電力系統(tǒng)。
(1)發(fā)電廠:生產(chǎn)電能。
(2)電力網(wǎng):變換電壓、傳送電能。
由變電所和電力線路組成。
(3)配電系統(tǒng):將系統(tǒng)的電能傳輸給電力用戶。
(4)電力用戶:高壓用戶額定電壓在1kV以上,低
壓用戶額定電壓在1kV以下。
(5)用電設(shè)備:消耗電能。
4.1.1 電力系統(tǒng)運(yùn)行特點(diǎn)和基本要求
2.電能的特點(diǎn)
(1)電能不能儲(chǔ)存
電能的生產(chǎn)、輸送、分配和使用同時(shí)完成。
(2)暫態(tài)過程非常迅速
電能以電磁波的形式傳播,傳播速度為300km/ms。
(3)和國民經(jīng)濟(jì)各部門間的關(guān)系密切 。
4.1.1 電力系統(tǒng)運(yùn)行特點(diǎn)和基本要求
3.對電力系統(tǒng)提出的要求
(1)保證供電可靠性
(2)保證電能質(zhì)量
(3)提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性
(4)環(huán)境保護(hù)問題
4.1.2 衡量電能質(zhì)量的指標(biāo)
1.電壓偏差(移)
電壓偏差(移)指當(dāng)供配電系統(tǒng)改變運(yùn)行方式或負(fù)荷緩慢地變化使供配電系統(tǒng)各點(diǎn)的電壓也隨之改變,各點(diǎn)的實(shí)際電壓與系統(tǒng)額定電壓之差,通常用與系統(tǒng)額定電壓的百分比值數(shù)表示。用公式表示為
(4-1-1)
式中 ——用電設(shè)備的額定電壓,kV;
——用電設(shè)備的實(shí)際端電壓,kV。
4.1.2 衡量電能質(zhì)量的指標(biāo)
2.電壓波動(dòng)
一系列的電壓變動(dòng)或電壓包絡(luò)線的周期性變動(dòng),電壓的最大值與最小值之差與系統(tǒng)額定電壓的比值以百分?jǐn)?shù)表示,其變化速度等于或大于每秒0.2%時(shí)稱為電壓波動(dòng)。波動(dòng)的幅值為:
(4-1-2)
式中 ——用電設(shè)備端電壓的最大波動(dòng)值,kV;
——用電設(shè)備端電壓的最小波動(dòng)值,kV。
4.1.2 衡量電能質(zhì)量的指標(biāo)
3.電壓閃變
負(fù)荷急劇的波動(dòng)造成供配電系統(tǒng)瞬時(shí)電壓升高,照度隨之急劇變化,使人眼對燈閃感到不適,這種現(xiàn)象稱為電壓閃變。
4.不對稱度
不對稱度是衡量多相負(fù)荷平衡狀態(tài)的指標(biāo),多相系統(tǒng)的電壓負(fù)序分量與電壓正序分量之比值稱為電壓的不對稱度,電流負(fù)序分量與電流正序分量之比值稱為電流的不對稱度,均以百分?jǐn)?shù)表示。
4.1.2 衡量電能質(zhì)量的指標(biāo)
5.正弦波形畸變率
當(dāng)網(wǎng)絡(luò)電壓波形中出現(xiàn)諧波(有時(shí)為非諧波)時(shí)網(wǎng)絡(luò)電壓波形就要發(fā)生畸變。諧波干擾是由于非線性系統(tǒng)引起的。它產(chǎn)生出不同于網(wǎng)絡(luò)頻率的電壓波,或者具有非正弦形的電流波。
(1)n次諧波電壓、電流含有率
(4-1-3)
4.1.2 衡量電能質(zhì)量的指標(biāo)
5.正弦波形畸變率
(2)電壓、電流總諧波畸變率
(4-1-4)
式中 、 ——n次諧波電壓、電流的方均根值,kV、A;
、 ——基波電壓(50Hz)、電流的方均根值,
kV、A。
4.1.2 衡量電能質(zhì)量的指標(biāo)
(3)諧波電壓的總平均畸變系數(shù)
(4-1-5)
式中 ——諧波電壓的總平均畸變系數(shù);
——變化時(shí)間, =3s;
——n次諧波電壓的方均根值,kV;
4.1.2 衡量電能質(zhì)量的指標(biāo)
6.頻率偏差
頻率偏差是指供電的實(shí)際頻率與電網(wǎng)的額定頻率的差值。
我國電網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)頻率為50Hz,又叫工頻。
頻率偏差一般不超過±0.25Hz,當(dāng)電網(wǎng)容量大于3000MW時(shí),頻率偏差不超過±0.2Hz。
調(diào)整頻率的辦法是增大或減小電力系統(tǒng)發(fā)電機(jī)有功功率。
4.1.2 衡量電能質(zhì)量的指標(biāo)
7.供電可靠性
供電可靠性指標(biāo)是根據(jù)用電負(fù)荷的等級要求制定的。
衡量供電可靠性的指標(biāo),用全年平均供電時(shí)間占全年時(shí)間百分?jǐn)?shù)表示。
4.1.3 電網(wǎng)接線方式與特點(diǎn)
電力系統(tǒng)的接線方式大致分為兩大類:
(1)無備用電源接線
(2)有備用電源接線
具體表現(xiàn)型式有
(1)放射式
(2)樹干式
(3)混合式
(4)環(huán)網(wǎng)式
4.1.3 電網(wǎng)接線方式與特點(diǎn)
1.無備用接線(開式電力網(wǎng))方式
無備用接線包括:
(1)單回放射式
(2)樹干式
(3)鏈?zhǔn)骄W(wǎng)絡(luò)
a)放射式 b)干線式 c)鏈?zhǔn)?br />
4.1.3 電網(wǎng)接線方式與特點(diǎn)
2.有備用接線(閉式電力網(wǎng))方式
有備用接線方式包括
(1)雙回放射式
(2)樹干式
(3)鏈?zhǔn)?br /> (4)環(huán)式
(5)兩端供電網(wǎng)絡(luò)
a)放射式 b)干線式 c)鏈?zhǔn)?nbsp; d)環(huán)式 e)兩端供電網(wǎng)絡(luò)
4.1.3 電網(wǎng)接線方式與特點(diǎn)
有備用接線的雙回放射式、樹干式和鏈?zhǔn)骄W(wǎng)絡(luò)用于一、二級負(fù)荷。
環(huán)式接線,供電經(jīng)濟(jì)、可靠,但運(yùn)行調(diào)度復(fù)雜,線路發(fā)生故障切除后,由于功率重新分配,可能導(dǎo)致線路過載或電壓質(zhì)量降低。
兩端供電接線方式必須有兩個(gè)獨(dú)立的電源。
4.1.4 額定電壓
1. 電網(wǎng)的額定電壓
線路首末兩端電壓的平均值應(yīng)等于電網(wǎng)額定電壓。
此電壓做為確定其他電力設(shè)備額定電壓的依據(jù)。
2. 用電設(shè)備的額定電壓
用電設(shè)備的額定電壓等于電網(wǎng)額定電壓。
3. 發(fā)電機(jī)的額定電壓
發(fā)電機(jī)的額定電壓規(guī)定比同級電網(wǎng)電壓高5%。補(bǔ)償電壓損失。
4.1.4 額定電壓
4. 電力變壓器的額定電壓
電力變壓器的一次繞組的額定電壓根據(jù)連接情況不同分為兩種:當(dāng)變壓器直接與發(fā)電機(jī)相連時(shí),其一次繞組的額定電壓與發(fā)電機(jī)的額定電壓相同,即高出同級電網(wǎng)額定電壓5%;
當(dāng)變壓器直接與電網(wǎng)相連時(shí),其一次繞組的額定電壓與電網(wǎng)的額定電壓相同,即等于同級電網(wǎng)額定電壓。
4.1.4 額定電壓
電力變壓器的二次繞組的額定電壓是指一次繞組在額定電壓作用下,二次繞組的空載電壓。
當(dāng)變壓器滿載時(shí),變壓器的一、二次繞組的阻抗將引起變壓器自身的電壓降(大約相當(dāng)于電網(wǎng)額定電壓的5%),從而使二次繞組的端電壓小于空載電壓。為了彌補(bǔ)線路中的電壓損失,變壓器的二次繞組的額定電壓應(yīng)高于電網(wǎng)額定電壓5%,因此變壓器二次繞組的額定電壓規(guī)定比同級電網(wǎng)額定電壓高10%;
若變壓器靠近用戶,供電半徑較小時(shí),由于線路較短,線路的電壓損失可以忽略不計(jì),這時(shí)變壓器的二次繞組的額定電壓應(yīng)高于電網(wǎng)額定電壓5%,用以補(bǔ)償變壓器自身的電壓損失。
4.1.5 電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)運(yùn)行方式
1.中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)
系統(tǒng)中性點(diǎn)不接地是指系統(tǒng)中性點(diǎn)對地絕緣。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障后系統(tǒng)的三相對稱關(guān)系并未破壞,僅中性點(diǎn)及各相對地電壓發(fā)生變化,中性點(diǎn)的電壓上升到相電壓,非故障相對地電壓值增大為倍相電壓,故對于該中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)可以帶故障繼續(xù)運(yùn)行2小時(shí)。故障相接地點(diǎn)的對地故障電流為正常運(yùn)行時(shí)對地電容電流的3倍。
在我國配電網(wǎng)電壓在10~35kV之間的架空線路多采用此接地方式。
4.1.5 電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)運(yùn)行方式
2.中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)
系統(tǒng)中性點(diǎn)經(jīng)一無阻抗(金屬性)接地線接地的方式成為中性點(diǎn)直接接地。
此接地系統(tǒng)一般應(yīng)用在接有單相負(fù)載的低壓(380/220V)配電系統(tǒng)和電力系統(tǒng)高壓(110kV以上)輸電線路上。
4.1.5 電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)運(yùn)行方式
3.中性點(diǎn)經(jīng)阻抗接地系統(tǒng)
在系統(tǒng)中性點(diǎn)與大地之間用一阻抗相連的接地方式稱為中性點(diǎn)經(jīng)阻抗接地。根據(jù)接地電阻器電阻值的大小,接地系統(tǒng)分為高電阻接地和低電阻接地。
(1)高電阻接地:此種方式接地電流較小,通常在5~10A范圍內(nèi),但至少應(yīng)等于系統(tǒng)對地的總電容電流。保護(hù)方式需要配合接地指示器或警報(bào)器,保證故障時(shí)線路立即跳脫。
(2)低電阻接地:增大接地短路電流,使保護(hù)迅速動(dòng)作,切除故障線路。電阻值的大小,必須使系統(tǒng)具有足夠的最小接地故障電流(大約400A以上),保證接地繼電器準(zhǔn)確動(dòng)作。
目前我國大城市10kV配電網(wǎng)的接地方式大多采用經(jīng)低電阻接地的方式。