电力系统基本知识--继电保护(农林大学07级培训-1).ppt

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农林大学实习人员培训课件（农林大学实习人员培训课件（11）电力系统基本知识电力系统基本知识2010.122010.12第一章电力系统基本知识电力系统电力系统是由发电厂、变电站（所）、送电线路、配电线路和电力用户组成的整体。

电力网电力网是联系发电厂与用户的中间环节，主要由电力系统中的送电线路、变电所、配电所和配电线路组成。

电力网按其在电力系统中的作用分为输电网和配电网。

大型电力系统的优点提高供电可靠性减少系统的备用容量降低系统的高峰负荷提高了供电质量便于利用大型动力资源电力生产特点同时性集中性适用性先行性电力系统主要组成部分和电气设备的作用1.发电厂发电厂发电厂是把各种天然能源转换成电能的工厂。

根据使用一次能源的不同，发电厂分为火力发电厂、水力发电厂、风力发电厂等。

2.变电站（所）变电站（所）变电站是电力系统中联系发电厂与用户的中间环节，具有汇集电能和分配电能、变换电压和交换功率等功能，是一个装有多种电气设备的场所。

根据作业分升压变电站和降压变电站；根据设备安装位置分为户外变电站、户内变电站、半户外变电站和地下变电站。

电力系统主要组成部分和电气设备的作用3.输电网输电网输电网是通过高压、超高压输电线将发电厂与变电站、变电站与变电站连接起来，完成电能传输的电力网络，又称为电力网中的主网架。

4.配电网配电网配电网是从输电网或地区发电厂接受电能，通过配电设施将电能分配给用户的电力网。

配电设施包括配电线路、配电变压器、配电设备等。

配电网分类：

按电压等级分为高压配电网（35kV、66kV、110kV）、中压配电网（10kV、20kV）和低压配电网（380/220V）；按地区服务对象分为城市配网和农村配网；按配电线路类型分为架空配电网和电缆配电网。

电力系统主要组成部分和电气设备的作用5.负荷电力负荷是用户的用电设备或用电单位总体所消耗的功率，可以表示为功率（kW）、容量（kVA）或电流（A）。

发电厂对外供电所承担的负荷的总和称为供电负荷，包括这一时刻用电负荷以及能量在传输过程中的功率损失（网损）。

6.变压器变压器利用电磁感应原理，把一种交流电压和电流转换成相同频率的另一种或几种交流电压和电流。

7.断路器断路器是一种开关设备，既能关合、承载、开断运行回路的负荷电流，又能关合、承载、开断短路等异常电流。

断路器形式较多，结构不尽相同，但从原理上看，均由动触头、静触头、灭弧装置、操动机构、绝缘支架等构成。

电力系统主要组成部分和电气设备的作用8.隔离开关隔离开关是将电气设备与电源进行电气隔离或连接的设备，因为没有特殊的灭弧装置，一般只能在无负荷电流的情况下进行分、合操作，与断路器配合使用。

隔离开关由导电回路、绝缘支架、操作系统及底座支架等组成。

9.负荷开关负荷开关是另一种开关设备，既能关合、承载、开断运行线路的正常电流（包括规定的过载电流），又能关合、承载短路等异常电流，但不能开断短路故障电流。

负荷开关可以看成是断路器功能的简化，或隔离开关功能的延伸。

电力系统主要组成部分和电气设备的作用10.主接线主接线是以电源和引出线为基本环节，以母线为中间环节构成的电能通路。

变电站主接线将变压器、断路器、隔离开关、互感器、母线等一次电气设备，按照一定的顺序连接，实现汇集和分配电能，按有无汇流母线分为有母线和无母线接线两类。

11.互感器互感器有电流互感器（TA）和电压互感器（TV）电流互感器是一种变流设备，电压互感器是一种变压设备。

电力系统中性点运行方式电力系统中性点运行方式即中性点接地方式，是指电力系统中发电机或变压器的中性点的接地方式，是一种工作接地。

我国电力系统中性点接地方式分为中性点直接接地与非直接接地两大类，具体有：

中性点不接地、经电阻接地、经电抗接地、经消弧线圈接地和直接接地等。

1、中性点直接接地方式中性点直接接地是指电力系统中至少有一个中性点直接与接地设施相连接，通常应用与500kV、330kV、220kV、110kV电网。

特点：

中性点直接接地系统保持接地中性点零电位，发生单相接地故障时非故障相对地电压数值变化小。

由于高压尤其是超高压电力变压器中性点绝缘水平、电气设备的绝缘水平都相对较低，采用中性点直接接地方式，对保证变压器及其电气设备的安全尤其重要。

但由于中性点直接接地，与短路点构成直接短路通路，故障相电流很大，造成接于故障相的电气设备过电流。

为此需要通过继电保护和断路器动作切断短路电流。

2、中性点不接地方式中性点不接地系统指电力系统中中性点不接地。

通常应用于66kV、35kV电网。

特点：

中性点不接地系统发生单相接地故障时，中性点电压发生位移，但是三相之间的线电压仍然对称，且数值不变；由于没有直接的短路通路，接地故障电流由线路和设备对地分布电容回路提供，是容性电流，通常数值不大，一般不需立即停电，可带故障运行一段时间（一般不超过2h）；但非故障相对地电压升高，数值最大为额定相电压的，因此用电设备的绝缘水平按线电压考虑。

3、中性点经消弧线圈接地方式当电网电容电流超过一定值时，应采用中性点经消弧线圈接地方式，消弧线圈又称消弧电抗器或接地故障补偿装置。

通常应用与35kV电网中接地电流大于10A、610kV电网中接地电流大于30A、发电机直配网络中接地电流大于5A时，中性点经消弧线圈接地。

特点：

中性点经消弧线圈接地系统发生单相接地故障时，在中性点电压作用下，有一感性电流（称为补偿电流）IL流过故障点，补偿故障点的容性电流，使总故障电流数值减小。

所以中性点经消弧线圈接地的主要目的是减小单相接地故障电流，促进电弧自行熄灭，避免发展成相间短路或烧断导线。

4、中性点经电阻接地方式635kV配电网，结构复杂，架空线路与电缆线路并存，且电缆线路较长，当发生单相接地故障时，系统对地的电容电流较大，可采用中性点经低值电阻（小电阻）接地方式，此时发生单相接地故障时，断路器瞬时跳闸切除故障，避免故障扩大和对设备的危害，同时还能避免中性点接消弧线圈带来的谐振过电压等问题。

对于6kV和10kV主要由架空线构成的系统，单相接地故障电流较小时（小于10A），为了防止谐振、间歇性电弧接地过电压等对设备的损害，可以采用中性点经高值电阻接地，此时发生单相接地故障时，不立即跳闸，可运行一段时间。

5、低压配电网接地方式低压配电网指220/380V网络，采用中性点直接接地方式，并且引出中性线（代号N）、保护线（代号PE）或保护中性线（代号PEN）。

保护线是保障人身安全，防止发生触电事故用的中性线；保护中性线则兼有中性线和保护线的功能，通常称为“零线”或“地线”。

按照保护接地形式，低压配网分为TN系统、TT系统和IT系统。

TN系统所有设备的外露可导电部分均接公共保护线PE或接公共保护中线PEN。

TT系统所有设备的外露可导电部分均各自经保护线PE单独接地。

IT系统所有设备的外露可导电部分均各自经保护线PE单独接地，与TT系统不同的是电源中性点不接地或经电抗接地，且通常不引出中性线N。

第二节电力系统短路故障一、短路的一般概念一、短路的一般概念短路短路是指电力系统中相与相之间或相与地之间，通过电弧或其他较小阻抗形成的一种非正常连接。

当发生短路故障时可能破坏电力系统正常运行从而影响用户的生产和生活。

短路的基本类型：

三相短路、两相短路、单相接地短路、两相接地短路等。

第二节电力系统短路故障一、短路的一般概念一、短路的一般概念无限大容量系统无限大容量系统是指容量相对于被供电系统容量大得多的电力系统，其特征是，当被供电系统中负荷变动甚至发生短路故障，电力系统母线电压及频率基本维持不变。

短路电流周期分量短路电流周期分量短路电流的大小由电源电压和短路回路阻抗决定，电源电压是正弦周期分量，产生的是短路电流中的周期分量，即在非周期分量衰减完毕后的稳态短路电流。

短路电流非周期分量短路电流非周期分量由于短路回路存在电感，导致电流不能突变，因此在电流变化的过渡过程中将出现一个随时间衰减的非周期分量电流，即短路电流的非周期分量。

短路冲击电流短路冲击电流短路全电流中的最大瞬时值称为短路冲击电流，其数值约为短路电流周期分量的倍。

第二节电力系统短路故障二、三相对称短路二、三相对称短路在电力系统的各种短路故障中，虽然三相短路发生的几率最小但对电力系统的影响和危害最大。

三相对称短路特征：

三相短路时，三相仍然对称，三相的短路回路完全相同，短路电流相等，相位互差120。

第二节电力系统短路故障三、不对称短路三、不对称短路电力系统不对称短路包括两相短路，两相接地短路和单相接地短路。

序分量的概念两相短路特点：

三相不对称，出现负序电流；只有故障相存在短路电流，且两相的短路电流数值相等，相位相反。

第二节电力系统短路故障三、不对称短路三、不对称短路中性点直接接地系统发生单相接地短路的特点：

三相不对称，出现负序电流和零序电流；故障相存在短路电流，数值为3I0。

中性点不接地系统发生单相接地短路的特点：

故障相对地电压等于零，系统出现零序电压；所有线路出现接地电流（零序电流），接地电流为容性电流，故障点接地电流等于所有线路的对地电容电流之和；故障线路的零序电流等于所有非故障线路的电容电流之和，方向由线路指向母线；非故障线路的零序电流等于本身线路非故障相的对地电容电流，方向由母线流向线路。

第二章电力二次系统概述一、短路对电力系统的影响一、短路对电力系统的影响电力系统在运行中可能发生各种故障和不正常运行状态，最常见同时也是最危险的故障是各种类型的短路。

发生短路时可能产生以下后果：

（1）破坏电力系统并联运行的稳定性，引发电力系统振荡，甚至造成系统瓦解、崩溃。

（2）故障点通过很大的短路电流和燃烧电弧，损坏或烧毁故障设备。

（3）在电源到短路点之间，短路电流流过非故障设备，产生发热和电动力，造成非故障设备损坏或缩短使用寿命；（4）故障点附近部分区域的电压大幅度下降，用户的正常工作遭到破坏或影响产品的质量。

第二章电力二次系统概述一、继电保护一、继电保护电力系统在运行中可能发生各种故障和不正常运行状态，最常见同时也是最危险的故障是各种类型的短路。

发生短路时可能产生以下后果：

（1）破坏电力系统并联运行的稳定性，引发电力系统振荡，甚至造成系统瓦解、崩溃。

（2）故障点通过很大的短路电流和燃烧电弧，损坏或烧毁故障设备。

（3）在电源到短路点之间，短路电流流过非故障设备，产生发热和电动力，造成非故障设备损坏或缩短使用寿命；（4）故障点附近部分区域的电压大幅度下降，用户的正常工作遭到破坏或影响产品的质量。

一继电保护电力中发生不正常运行状态和故障时，都可能引起系统事故。

事故是指系统全部或部分正常运行遭到破坏，电能质量变到不能容许的程度，以致造成对用户的停止供电或少供电，甚至造成人身伤亡和电气设备的损坏或大面积停电等事故。

针对电力系统可能发生的故障和异常运行状态，需要装设继电保护装置。

继电保护装置就是在电力系统故障或异常运行状态情况下动作的一种自动装置，与其它辅助设备及相应的二次回路一起构成继电保护系统。

继电保护系统是保证电力系统和电气设备的安全运行，迅速检出故障或异常情况，并发出信号或向断路器发跳闸命令，将故障设备从电力系统切除或终止异常运行的一整套设备。

系统继电保护继电保护的任务是：

（1）反映电力系统元件和电气设备故障，自动、有选择性、迅速地将故障元件或设备切除，保证非故障部分继续运行，将故障影响限制在最小范围。

（2）反映电力系统的异常运行状态，并根据运行维护的条件（如有无经常值班人员）和设备的承受能力，自动发出信号、减负荷或延时跳闸。

二自动装置电力系统自动装置可分为自动调节装置和自动操作装置。

（1）自动调节装置一般是为了保证电能质量、消除系统异常运行状态等对某些电量实施自动地调节，例如同步发电机励磁自动调节、电力系统频率自动调节。

（2）自动操作装置的作用对象往往是某些断路器，目的是提高电力系统的供电可靠性和保证安全运行，如备自投、线路重合闸、低频减载等；还有提高电力系统自动化程度，如发电机自动并列装置等。

三二次回路发电厂、变电站的电气系统分为一次系统和二次系统。

一次系统是直接生产、传输和分