注册电气工程师专业基础课件讲义.ppt

1、全国勘察设计注册电气工程师执业全国勘察设计注册电气工程师执业资格考试资格考试电气工程基础电气工程基础（不含电机、变压器部分）（不含电机、变压器部分）吕江虹吕江虹20092009年年8 8月月2 2日日全国注册电气工程师考试培训教材全国注册电气工程师考试培训教材教教 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精讲精练（专业基础）精讲精练（专业基础）陈志新陈志新 主编主编中国电力出版社中国电力出版社2019年年2月月l辅导班的价值辅导班的价值n适用工作多年的、希望继续学习的人员。适用工作多年的、希望继续学习的人员。n起引领作用。起引领作用。n注意：不要抱压题的

2、思想。注意：不要抱压题的思想。l复习方法（自学者）复习方法（自学者）n着重基础（基本概念、基本方法和基本理论）着重基础（基本概念、基本方法和基本理论）n踏实认真踏实认真n适当做题适当做题n注意：全面注意：全面前前 言言 第第 4 章章 电电 气气 工工 程程 基基 础础锅炉锅炉发电机发电机升压升压变压器变压器降压降压变压器变压器电电能能用用户户输电线输电线热热能能用用户户汽轮机汽轮机抽抽汽汽电力网电力网电力系统电力系统动力系统动力系统动力系统与电力系统、电力网关系示意图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

3、运行特点和基本要求电力系统运行特点和基本要求电力系统电力系统 是由发电厂发电机、升降压变电设是由发电厂发电机、升降压变电设备、备、输电输电、配电和电能用户组成的整体。、配电和电能用户组成的整体。电力网电力网 电力系统电力系统中的中的输输电、变电和配电的三电、变电和配电的三个部分称为个部分称为电力网电力网。电能用户电能用户 消耗电能的场所，电能转换为消耗电能的场所，电能转换为其他形式能量其他形式能量。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1)电能生产、输送、分配和使用在同一电能生产、输送、分配和使用在同一2)时刻内完成的。时刻内完成的。2)暂态过程迅速。暂态过程迅速

4、。3)与国民经济密切相关与国民经济密切相关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、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：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，指突然中断供电将会造成人身伤亡或会引起对周围环境严重污染，造成经济人身伤亡或会引起对周围环境严重污染，造成经济上上巨大损失巨大损失；以及突然中断供电将会造成社会秩序；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。严重混乱或政

5、治上的严重影响的用电负荷。3）三类负荷也称三级负荷）三类负荷也称三级负荷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，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。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二二类负荷也称类负荷也称二二级负荷级负荷，指突然中断供电将会造成，指突然中断供电将会造成较大的经济损失较大的经济损失；以及突然中断供电将会造成社会；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。秩序混乱或政治上的较大影响的用电

6、负荷。4.1 电力系统基本知识电力系统基本知识 (2)保证电能质量保证电能质量（3）运行的经济性）运行的经济性（4）环保问题）环保问题4.1 电力系统基本知识电力系统基本知识4.1 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n1、电压偏差（移）、电压偏差（移）n2、电压波动、电压波动U%100NN UUUU%100Nminmax UUU3、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

7、、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：电流负序分量与正序分量的比值。电压缓慢变化电压缓慢变化电压变动电压变动电压允许偏差电压允许偏差：35kV及以上及以上5%，10kV及以下及以下7%，低压及农业用户低压及农业用户+5%-10%4.1 电力系统基本知识电力系统基本知识n5、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n6、频率

8、偏差、频率偏差 一般不超过一般不超过0.2Hzn7、供电可靠性：根据用电供电可靠性：根据用电负荷等级制定。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）4.1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%

9、7Uk%7Ukn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，比，比电网高电网高5%，比电网高，比电网高10%。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14.1 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、、10、35、110、220、330、500kV、750kV l 电力系统平均额定电压：电力系统平均额定电压：UavN=1.05UN3.15、6.3、10.5、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10.5kV10.5/242kV220/121/38.5kV110/11kV10.5/3.3kV35/6.6kV1)发电机、变压器的额定

11、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例例1：P2414.1 电力系统基本知识电力系统基本知识10.5kV10.5/242kV220/121/38.5kV110/11kV10.5/3.3kV35/6.6kV2)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T1：10.5/254.1kV，T2:220/121/38.5kV T3：110/10.725kV,T4：35/6.27kV T5：10.5/3.3kV例例

12、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：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。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直接接地 单相负载低压（单相负载低压（380/220V）、高高压压 110kV以上输电线路。以上输电线路。高压系统，接地电流大于高压系统，接地电流大于500A称为大电流接称为大电流接地系统，小于地系统，小于500A称为小电流接地系统。称为小电流接地系统。3

13、/10XX非直接接地非直接接地（不接地或经消弧线圈、电阻、电（不接地或经消弧线圈、电阻、电压互感器等接地）。通常压互感器等接地）。通常1035kV经小电阻接地经小电阻接地（电缆线路多）（电缆线路多）中性点直接中性点直接接地优点：接地优点：当系统发生一相接地当系统发生一相接地故障时，能限制非故故障时，能限制非故障相对电压的升高，障相对电压的升高，从而保证单相用电设从而保证单相用电设备的安全。备的安全。缺点：缺点：很大，继电保护动作，断路器跳开，造成很大，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。停电；发生人身一相对地电击时，危险性较大。1、中性点不接地系统、中性点不

14、接地系统1）正常运行时）正常运行时正常运行时各相对地电压是对称的正常运行时各相对地电压是对称的UBUA.120120120UC.2）一相接地故障时）一相接地故障时AXYZBCeA+eC+eB+ACIACIBCIBCICICI特点特点CYCCCCCBACCBBAANUYYUYYYYUYUYUUCANAAdUUUUUCBNBBdUUUUU 30BU ABUAUCUBUCU AdU BdU BdU 中性点不接地系统特点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）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，最高可达线电压。故障相对地电压升高，最高可达线电压。

15、对用电设备的绝缘水平应按对用电设备的绝缘水平应按线电压线电压考虑；考虑；2）发生单相接地故障时，三相之间的线电压仍然）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。可继续运对称，用户的三相用电设备仍照常运行。可继续运行行2小时。小时。3）电容电流较大，接地点可能出现电弧，产生）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。点经消弧线圈接地，以减小故障电流。中性点不接地系统发生单相接地故障时，接地相中性点不接地系统发生单相接地故障时，接地相对地电压（）对地电压（

16、）。A.最高为线电压最高为线电压 B.最高为最高为相电压相电压 C.最低为零最低为零中性点不接地系统发生单相接地故障时，可继续运中性点不接地系统发生单相接地故障时，可继续运行（）行（）。A.20小时小时 B.2小时小时 C.12 小时小时中性点不接地系统发生单相接地故障时，未接地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（）相对地电压升高，最高升至（）A.最高为线电压最高为线电压 B.最高为最高为相电压相电压 C.最低为零最低为零CBA1、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slR 4.2 电力线路、变压器的参

17、数和等值电路电力线路、变压器的参数和等值电路0157.0lg1445.01 rDxmZY/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32101 UPgg6110lg58.7-rDbmZY/2Y/22、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

18、线为架空线为100-300km、电缆不超过、电缆不超过100km例例 4-2 P245二、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-jBT32210 NNkTSUPR3210100%NNkTSUUX1、双绕组变压器、双绕组变压器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-jBT32010=-NTUPG320_10100%=NNTUSIB2、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RT1j

19、XT2GT-jBTRT2RT3jXT3jXT1例例 4-3P249三、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BBBIUS3=BBBUSI3=BBBBBBBBSUUSUIUZ2=)3(3=3=一般选功率一般选功率SB=100MVA，UB=Uav IUSZIU标幺值计算标幺值计算BBBBBBIUSZIUUISIZU3,33,34、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

20、、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 P251NB2BNNNBBNNBBNNNBNNBSSUUIIUUI3UI3U）（XXXXXXXXX4.3 简单电网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

21、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1U2URjXS S1 1S S2 222222222222221URQXPUUXQRPUURQXPjUXQ

22、RPUUU_ 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1U2URjXS S1 1S S2 2UQXPRUUU_ 21%100%21 NUUUU4.3 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 XUQPQRUQPPjXRUQPjXRUSSZ22222222222222222)()(2_22UBQB 1 1）线路功率损耗）线路功率损耗公式中的功率和电公式中的功率和电压压 可用首端量可用首端量S1、U1或末端量或末端量S2

23、、U2表示。表示。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NTBTGNkTXNkTRSIQPPSSUQSSPP100%100%00222222 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 1U1U24.3 简单电网的潮流计算简单电网的潮流计算三、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、

24、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：P260P2604.4 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，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。无功补偿。RQQQQ 21一

25、、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。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

26、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。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

27、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。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。U1U2221+=UQXPRUU2

28、_21)(+=CCCUXQQPRUU2max22Cmax2Cmax=kkUUXUQC)(_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在感性负载两端并电容在感性负载两端并电容CIC+U-RLI1Ijcos3、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CI1IUIjj14.4 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：

29、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。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，1.05UN、UN、0.95UN 8000kVA以上，有五个分接头，以上，有五个分接头，1.05UN、1.025UN、UN、0.975UN、0.95UN4.4 无功功率平衡和电压调整无功功率平衡和电压调整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

30、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max2maxmax1maxmaxmaxmax1max2maxmaxmax1max2)()(jjjjNjtjtjjjNjjjjjUUUUUUUUUUkUUU例例4-7 P264min2minmin1min)(jjjjNjtUUUUU2minmaxjtjtjtUUU4.4 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

31、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。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 某一降压变电所由双回路某一降压变电所由双回路110kV，长，长70km的的电力线路供电，导线型号为电力线路供电，导线型号为LGJ-120，计算半径为，计算半径为15.2mm，三相导线几何均距为，三相导线几何均距为5m。变电所有两台。变电所有两台变压器并联运行，其参数：变压器并

32、联运行，其参数：SN=31.5MVA,UN为为110(122.5%)kV,Uk%=10.5。最大负荷时变电。最大负荷时变电所二次侧折算到一次侧的电压为所二次侧折算到一次侧的电压为100.5 kV,最小负荷最小负荷时为时为112.0 kV。变电所二次侧母线上的允许电压偏。变电所二次侧母线上的允许电压偏移在最大、最小负荷时为额定电压的移在最大、最小负荷时为额定电压的2.5%-7.5%。试根据调压要求，确定试根据调压要求，确定变电所二次侧母线上所需补变电所二次侧母线上所需补偿的最小容量。偿的最小容量。4.4 无功功率平衡和电压调整无功功率平衡和电压调整4.4 无功功率平衡和电压调整无功功率平衡和电压

33、调整解：电路等值参数解：电路等值参数线路线路 Lkm/263.01205.311Sr423.0015.0lg1445.01rDxm)805.14025.9()(211111jjxrlZl变压器变压器T167.205.311001105.1021100%212NNkTSUUX972.34205.9jjXRZ又知又知kV0.112kV,5.100min2max2UU4.4 无功功率平衡和电压调整无功功率平衡和电压调整kV60.114075.110110.112min2Nmin2UUUUt（1）选择电容器的容量）选择电容器的容量1）最小负荷时补偿设备退出计算变压器的分接）最小负荷时补偿设备退出计算变

34、压器的分接头电压头电压5.1011%)51(110k选最近分接头为选最近分接头为5%，变压器变比，变压器变比2）补偿设备容量）补偿设备容量varM93.21)5.105.10025.10(972.3425.105.10)(2max2max2maxC22CkUUXUkQC取补偿容量取补偿容量 QC=22Mvar4.5 短路电流计算短路电流计算一、基本概念（一、基本概念（P267）1、类型：对称短路、不对称短路。、类型：对称短路、不对称短路。最常见，最常见，情况最严重。情况最严重。2、短路电流计算目的：、短路电流计算目的：l 设备选择设备选择l 保护配置保护配置l 主接线设计主接线设计l 暂态稳定

35、计算暂态稳定计算3、近似条件：（、近似条件：（P267）4、无限大功率电源及其特点（、无限大功率电源及其特点（X=0）)3(f)1(f4.5 短路电流计算短路电流计算一、基本概念一、基本概念5、短路后果：、短路后果：l 短路点附近电流增大许多倍，机械应力短路点附近电流增大许多倍，机械应力很大，使导体破坏。很大，使导体破坏。l 设备发热增加，损坏。设备发热增加，损坏。l 电压下降，电动机停转，废品。电压下降，电动机停转，废品。l 发电机失去同步，造成大面积停电。发电机失去同步，造成大面积停电。l 通讯受到影响。通讯受到影响。4.5 短路电流计算短路电流计算二、简单系统三相短路电流的实用计算方法二

36、、简单系统三相短路电流的实用计算方法1、思路：线性、对称，由简入繁。、思路：线性、对称，由简入繁。2、恒电势源电路的三相短路分析、恒电势源电路的三相短路分析ZZeaappiii+=稳态（周期）分量稳态（周期）分量+暂态（非周期）分量暂态（非周期）分量4.5 短路电流计算短路电流计算2、恒电势源电路的三相短路分析、恒电势源电路的三相短路分析物理意义：非周期电流的初值越大，暂态过程中短路物理意义：非周期电流的初值越大，暂态过程中短路电流最大瞬时值越大。它与短路发生时刻有关，与短电流最大瞬时值越大。它与短路发生时刻有关，与短路发生时电源电势的初始相角（合闸角）路发生时电源电势的初始相角（合闸角）有关

37、。有关。冲击电流：短路电流最大瞬时值，在短路发生后约半冲击电流：短路电流最大瞬时值，在短路发生后约半个周期出现。用于校验设备的动稳定。个周期出现。用于校验设备的动稳定。appiii+=稳态（周期）分量稳态（周期）分量+暂态（非周期）分量暂态（非周期）分量4.5 短路电流计算短路电流计算3、短路电流周期分量的实用计算（、短路电流周期分量的实用计算（P267）l计算各元件标么参数、绘制等值电路，取计算各元件标么参数、绘制等值电路，取SB，UB=Uav 。n系统系统n发电机发电机n变压器变压器n电抗器电抗器n负荷负荷n线路线路GBdGdBSSSXXSSX TBkSSUX100%BNBNkkUISUX

38、X23100%2BBLUSxlX LBSSX35.0=13.5 短路电流计算短路电流计算短路点的输入阻抗短路点的输入阻抗 ：故障点：故障点f的阻抗。的阻抗。ffZ1E2E3E21214+=ZZZZZ221112123+=EZZZEZZZE43+=ZZZff32121+=ZZZZZ4.5 短路电流计算短路电流计算3、短路电流周期分量的实用计算（、短路电流周期分量的实用计算（P267）l化简等值电路，求出电源至短路点化简等值电路，求出电源至短路点f的总阻抗的总阻抗 。l计算计算f 点三相短路电流周期分量初值及其他待求量。点三相短路电流周期分量初值及其他待求量。n短路电流基准值短路电流基准值XavB

39、BUSI3=XIXXXIUIXUIIIktBBBBBBktkt1334.5 短路电流计算短路电流计算三、短路容量（三、短路容量（P269）也称短路功率：也称短路功率：ktNktIUS3 XIIIIUIUSktBktBBktNkt133*说明短路容量标么值等于短路电流标么值。说明短路容量标么值等于短路电流标么值。应用：主要用于校验开关的切断能力。应用：主要用于校验开关的切断能力。4.5 短路电流计算短路电流计算四、冲击电流和最大有效值电流（四、冲击电流和最大有效值电流（P269 P269）冲击电流冲击电流=k=k*短路电流周期分量短路电流周期分量 最大冲击电流有效值最大冲击电流有效值例例 4-1

40、0 4-10、4-11 P2704-11 P270冲击电流：冲击电流：最大有效值电流：最大有效值电流：ktimpmpIKii22121)(impktimpKII4.5 短路电流计算短路电流计算五、对称分量法和序网（五、对称分量法和序网（P272）2dXX 0)6.015.0(=dXX同步机：同步机：正常运行参数为正序参数。正常运行参数为正序参数。2）旋转元件：发电机、电动机：各序阻抗不等）旋转元件：发电机、电动机：各序阻抗不等21ZZ 210ZZZ 1、序分量：正序分量、负序分量、零序分量、序分量：正序分量、负序分量、零序分量2、序阻抗：参数对称时，某序电压与同序电流之比。、序阻抗：参数对称时

41、，某序电压与同序电流之比。1）静止元件：架空线、电缆、变压器）静止元件：架空线、电缆、变压器 三个单相的电抗器、电容器、变压器组成的三相电三个单相的电抗器、电容器、变压器组成的三相电抗器、电容器、变压器抗器、电容器、变压器4.5 短路电流计算短路电流计算l变压器：变压器：n各序等值电路结构相同。各序等值电路结构相同。n变压器的电阻、漏抗的正序与负序、零序相同。变压器的电阻、漏抗的正序与负序、零序相同。n变压器正序、负序的励磁电抗相同。变压器正序、负序的励磁电抗相同。n变压器零序与其连接方式、中性点是否接地、结变压器零序与其连接方式、中性点是否接地、结构（单、三相）有关构（单、三相）有关：P27

42、44.5 短路电流计算短路电流计算l变压器：变压器：n零序等值电路与外电路的连接，取决于零序电流零序等值电路与外电路的连接，取决于零序电流的流通路径，与绕组的接线方式和中性点是否接的流通路径，与绕组的接线方式和中性点是否接地有关。地有关。u零序电压施加在三角形侧和不接地星形侧，则无论另零序电压施加在三角形侧和不接地星形侧，则无论另一侧绕组的接线方式如何，变压器中都无零序电流流一侧绕组的接线方式如何，变压器中都无零序电流流过。过。u零序电压施加在接地星形侧，零序电流经由中性点流零序电压施加在接地星形侧，零序电流经由中性点流入大地，构成回路。另一侧绕组的零序电流流通情况入大地，构成回路。另一侧绕组

43、的零序电流流通情况取决于该侧绕组的接线方式。取决于该侧绕组的接线方式。4.5 短路电流计算短路电流计算l线路：线路：P274n静止元件，正、负序阻抗与等值电路相同。静止元件，正、负序阻抗与等值电路相同。n零序电抗比正序电抗大。（表零序电抗比正序电抗大。（表4-1）例例 4-12 4-12 序分量序分量 P275六、绘制各序网等值电路六、绘制各序网等值电路l 正序：不包括中性点接地正序：不包括中性点接地阻抗、阻抗、l 和空载线路和空载线路l 负序：负序：l 零序：读图零序：读图4.5 短路电流计算短路电流计算)1(f例：例：P27713.5 短路电流计算短路电流计算13.5 短路电流计算短路电流

44、计算七、复合序网七、复合序网l方法：故障边界条件。方法：故障边界条件。)2(f4.5 短路电流计算短路电流计算七、复合序网七、复合序网l方法：故障边界条件。方法：故障边界条件。八、不对称短路的电流电压计算八、不对称短路的电流电压计算九、经九、经 变压器后的相位变压器后的相位变换变换)1,1(f11-Y/4.5 短路电流计算短路电流计算简单短路时的简单短路时的X(n)和和m(n)X(n):附加电抗附加电抗 m(n)：不同短路的系数：不同短路的系数If(n)=m(n)Id1(n)Id1(n):正序电流正序电流)(1)(11nndXXIf(n)X(n)m(n)f(3)01f(2)X2f(1)X2+X

45、03f(1.1)30202XXXX20202)(13XXXX4.9 过电压及绝缘配合过电压及绝缘配合一、基本概念一、基本概念1、过电压：对绝缘有危险的电压升高。、过电压：对绝缘有危险的电压升高。2、分类：、分类：l 内部过电压内部过电压 工频工频过过电压电压操作过电压操作过电压谐振过电压谐振过电压l 雷电过电压雷电过电压n直接雷过电压直接雷过电压n感应雷过电压感应雷过电压 例例4-16 P3244.9 过电压及绝缘配合过电压及绝缘配合3、工频电压升高：长线的电容效应、不对称短路、工频电压升高：长线的电容效应、不对称短路、甩负荷。甩负荷。4、操作过电压：指电网参数的改变，如切断空载线、操作过电压

46、：指电网参数的改变，如切断空载线路、空载线路合闸、切断空载变压器、断续电弧路、空载线路合闸、切断空载变压器、断续电弧接地。接地。5、绝缘水平：、绝缘水平：l 220kV以下系统，由雷电过电压决定绝缘水平。以下系统，由雷电过电压决定绝缘水平。l 超高压系统，由内部过电压决定绝缘水平。超高压系统，由内部过电压决定绝缘水平。l 严重污秽地区，电网外绝缘水平主要由系统的最严重污秽地区，电网外绝缘水平主要由系统的最大运行电压决定。大运行电压决定。4.9 过电压及绝缘配合过电压及绝缘配合二、雷电过电压特性二、雷电过电压特性1、感应过电压：静电感应、电磁感应、感应过电压：静电感应、电磁感应2、直击雷过电压、

47、直击雷过电压3、雷电波的侵入、雷电波的侵入4.9 过电压及绝缘配合过电压及绝缘配合三、接地和接地电阻、接触电压、跨步电压：三、接地和接地电阻、接触电压、跨步电压：1、接地：与大地等电位。、接地：与大地等电位。05.050 jE2.050 kE3 3、接触电压：人与接地设备之间的电压。距脚、接触电压：人与接地设备之间的电压。距脚0.8m0.8m处与手触摸到处与手触摸到1.8m1.8m处之间的电压。处之间的电压。2、接地电阻：与接地装置的形状、尺寸、大地电阻、接地电阻：与接地装置的形状、尺寸、大地电阻率有关，而与金属接地体自身的电阻无关。率有关，而与金属接地体自身的电阻无关。表表4-2不同接地装置

48、的接地电阻不同接地装置的接地电阻 如重复接地电阻如重复接地电阻10。4 4、跨步电压：人的两脚（、跨步电压：人的两脚（步长步长0.8m0.8m）之间的电压。）之间的电压。35kV35kV及以下的小电流接地系统：及以下的小电流接地系统：4.9 过电压及绝缘配合过电压及绝缘配合四、氧化锌避雷器特点四、氧化锌避雷器特点1、氧化锌避雷器的伏安特性、氧化锌避雷器的伏安特性 P3262、氧化锌避雷器的特点、氧化锌避雷器的特点1）无串联火花间隙，即无灭弧电压、冲击放电电压等特）无串联火花间隙，即无灭弧电压、冲击放电电压等特性参数，体积小。性参数，体积小。2）良好的陡波响应特性：无间隙的放电延时。）良好的陡波

49、响应特性：无间隙的放电延时。3）无续流，可重复动作实施保护。）无续流，可重复动作实施保护。4）通流容量大，可重载，可用于对）通流容量大，可重载，可用于对内部过电压内部过电压进行保护。进行保护。4.9 过电压及绝缘配合过电压及绝缘配合五、避雷针、避雷线的保护范围五、避雷针、避雷线的保护范围1、目的：避免受直击雷击。受雷击概率小于、目的：避免受直击雷击。受雷击概率小于0.1%。2、避雷针一般用于保护发电厂、变电所，避雷线用于、避雷针一般用于保护发电厂、变电所，避雷线用于保护线路。保护线路。hr5.1=0hhrxx)25.1(=_hhrxx)(=_3、保护范围、保护范围距地面距地面X高度：高度：避雷

50、针一半高度以上避雷针一半高度以上 避雷针一半高度以下避雷针一半高度以下地面：地面：4.9 过电压及绝缘配合过电压及绝缘配合4、独立避雷针，接地电阻应小于、独立避雷针，接地电阻应小于10欧姆，常用欧姆，常用于配网中。于配网中。5、构架避雷针，经济性好，但在配网中易导致、构架避雷针，经济性好，但在配网中易导致绝缘逆闪络（反击）。故常应用于绝缘逆闪络（反击）。故常应用于110kV及及以上系统中。以上系统中。避雷线作用：保护变电所的电器设备、输电避雷线作用：保护变电所的电器设备、输电线路等免受直击雷过电压。线路等免受直击雷过电压。4.10 断路器断路器一、作用、功能、分类一、作用、功能、分类1、作用、