一、电力网及电力系统.docVIP

电力网及电力系统 电力网 输送和分配电能的设备称为电力网。其中包括各种电压的输电线路、升压变电站和降压变电站。其特点是本身不能产生电能，它只是电能的生产者（电厂）和电能的消费者（电能用户）之间的联系。 电力系统 电厂（发电厂和升压变电站）、电力网和电能用户三者结合成的一个整体称为电力系统，如下图所示。 动力系统 电力系统加上电厂中的动力部分（火电的热力设备或水电的水力设备） 四、电力系统短路 1、短路 短路是相与相或相对地通过电弧或其它较小阻抗的一种非正常联系。如绝缘损坏击穿引起电弧、金属与相间连接与接地。 2、短路的危害 发生短路时，由于网络的总阻抗减小，短路回路中的短路电流可能超过该回路正常工作电流的几倍，十几倍或几十倍，其后果是： 1）短路电流使导体发热，绝缘损坏。 2）短路引起的电动力，使导体变形或损坏。 3）危及人生安全。 4）破坏系统稳定。 3、短路原因 1）绝缘损坏。 2）自然灾害，如断线、倒杆等。 3）鸟害、鼠害或其它动物灾害。 4）人为误操作。 5）产品质量差。 4、短路种类 如下图所示，短路有以下几种： 1）三相短路，用d(3)表示，约占5％。 2）两相短路，用) d(2)表示，约占10-15％。 3）单相接地短路（单相短路），用) d(1)表示，约占65-70％。 4）两相接地短路，用d(1.1)表示，约占10-20％。 5、短路电流计算知识 1）计算的目的 a、选择电气设备。 b、选择限制短路电流的方式。 c、设计和整定继电保护装置。 d、分析电力系统的故障。 2）基本假设 要准确计算短路电流相当复杂，也不可能。实践证明，解决大部分实际问题，并不要求十分精确的计算结果。实用中可采用近似计算方法，这些方法是建立在一些假设基础上，一般误差为10-15％。这些假设是： a、短路过程中发电机无摇摆现象（转速和相位不变）。 b、不考虑磁系统的饱和，即认为短路回路各元件的感抗为一常数。这样计算就大为简化，并可用重叠原理。 c、变压器的励磁电流略去不计。 d、元件电容略去不计（超高压远距离才考虑）。 e、认为三相系统是对称的。 f、元件电阻略去不计(1KV以上高压电器是合理的，很长架空线路和电缆才考虑，即∑R≥时考虑。1KV以下的低压装置R较大，除考虑X外，必须考虑R)。 g、凡接在同一电压等级的所有元件的额定电压，等于其平均额定电压。如10.5KV、37KV、115KV、230KV、525KV。 3）典型计算程序 a、如右图所示绘制电力系统图（即计算电路图）。 b、设置标么值。 一个有名值与另一个作为基准值 的有名值之比称之为标么值，用符号 *表示，如S*等。 用e表示额定参数为基准值，以 额定参数作为基准值的标么值称为标 么额定值，如S*e。 以任意选取的数值作为基准值的标么值，称为标么基准值，如S*j等。 在发电机、变压器和电抗器等元件的电抗、电阻和阻抗等，产品目录中均为标么额定值。 某些情况下，这些参数也用百分值表示，两者关系为X%=100X*。 电抗的标么额定值和基准额定值的关系为 X*j=X*e/=X*e*. 基准值之间的关系为 Ij=和Xj= 其中 Uj—千伏 Ij—千安 Sj—兆伏安 Xj—欧姆 标么值的特点: ⅰ 线电压标么值等于相电压标么值； ⅱ 三相功率标么值等于单相功率标么值； ⅲ 三相电路的欧姆定律公式为U*=I*X* ,S*=U*I*与单相电路相应 的公式形式相同。当U*=1时S*==I* ,即电流的标么值等于功率的标么值。 这些特点方便了短路电流的计算。 c、绘制等值电路图 短路电流是对各短路点分别进行计算，所以计算短路电流的等值电路图必须根据短路点分别作出，即每一个短路点作一个等值电路图。如下图所示等值电路图是根据上述电力系统图（即计算电路图）d、d点三相短路所绘制。各元件用电抗标么值表示，并注明元件顺序号和电抗标么值。分子为元件号， 分母为元件电抗标么值。发电机用 电势串接电抗表示。d点短路电流 不经过变压器和 线路，d点短 路电流不经过 电抗器。 d、电路回 路总电抗的确定 ⅰ 用有名值计算电抗 必须将不同电压级各元件电抗欧姆数折算到同一电压级。 ⅱ 用标么值计算 首先要确定基准功率Sj和基准电压Uj ,Xj=。复杂网络还要进行复杂的网络变换，如△形变Y形或Y形变△形等变换。 4）三相短路电流计算 前面已讲过，三相短路的几率虽少，但电流大、危害大，必须重视。设备选型也要求对三相短路进行计算。从计算方法上应用的是对称分量原理，任何不对称电流，可视为某种假定的三相短路来计算，所以我们这里仅研究三相短路，而且的是金属性短路，即短路点间阻抗忽略不计。 三相短路可分两种情况计算，即无限大电力系统