供电技术-第4章 供电系统的保护

第一章1，工厂供电要求(1) 安全在电能的供应、分配和使用中，不应发生人身事故即连续供电的要求。

和设备事故。

(2) 可靠应满足电能用户对供电可靠性(3) 优质应满足电能用户对电压和频率等的质量要求。

(4) 经济供电系统的投资要少，运行费用要低，并尽可能地节约电能和减少有色金属消耗量。

2.电压与电能质量电力系统中的所有设备，都是在一定的电压和频率下工作的。

电压和频率是衡量电能质量的两个基本参数。

3.电压偏差与电压波动的概念电压偏差是指电气设备的端电压与其额定电压之差，通常以其对额定电压的百分值来表示。

电压偏差又称电压偏移，是指给定瞬间设备的端电压Ｕ与设备额定电压ＵＮ之差对额定电压ＵＮ的百分值，电压波动是指电网电压有效值（方均根值）的快速变动。

电压波动值以用户公共供电点在时间上相邻的最大与最小电压方均根值之差对电网额定电压的百分值来表示。

电压波动的频率用单位时间内电压波动（变动）的次数来表示。

4.工厂供电设备额定电压电网(电力线路)的额定电压(标称电压)等级,是国家根据国民经济发展的需要和电力工业发展的水平，经全面的技术经济分析后确定的.它是确定各类电力设备额定电压的基本依据.因此用电设备的额定电压规定与同级电网的额定电压相同。

5.谐波（harmonic），是指对周期性非正弦交流量进行傅里叶级数分解所得到的大于基波频率整数倍的各次分量，通常称为高次谐波，而基波是指其频率与工频（50Hz）相同的分量。

向公用电网注入谐波电流或在公用电网中产生谐波电压的电气设备，称为谐波源。

6.中性点运行方式有哪几种？会发生什么故障？在三相交流电力系统中，作为供电电源的发电机和变压器的中性点有三种运行方式：(1) 电源中性点不接地；(2) 中性点经阻抗接地；(3) 中性点直接接地。

前两种合称为小接地电流系统，亦称中性点非有效接地系统，或称中性点非直接接地系统。

后一种中性点直接接地系统，称为大接地电流系统，亦称为中性点有效接地系统。

供电技术第一章绪论1.中性点运行方式可分为中性点有效接地系统和中性点非有效接地系统两大类。

2.中性点非有效接地系统包括中性点不接地和中性点经消弧线圈（或电阻）接地。

3.中性点不接地系统发生单相接地故障时，线间电压不变，而非故障相对地电压升高到原来相电压的√3倍，故障相电容电流增大到原来的3倍。

4.中性点经消弧线圈接地系统发生单相接地故障时，非故障相电压仍升高√3倍，三相导线之间的线电压仍然平衡。

5.过补偿方式，消弧线圈的过补偿度一般为5％~10％。

6.中性点接地系统：当发生一相对地绝缘破坏时，即构成单相接地故障，供电中断，可靠性降低。

但由于中性点接地的钳位作用，非故障相对地电压不变。

7.在我国电力系统中，110kV及以上高压系统，为降低设备绝缘要求，多采用中性点直接接地运行方式；6~35kV中压系统中，为提高供电可靠性，首选中性点不接地运行方式；低于1kV的低压配电系统，通常为中性点直接接地运行方式。

8.决定供电质量的主要指标：电压、频率和可靠性。

第二章用户供电系统一．负荷估算：（表格数据卷纸上会给）1.单位产品耗电量法：若已知某企业的产品和产量，查表可得该产品耗电量ω和该类工厂的年最大负荷利用小时T max，进而按下式求出企业年电能需要量W a和计算负荷P c：W a=ωn；P c=W a/T max。

式中ω—单位产品耗电量。

n—年产品数或年产量。

2.负荷密度法：若已知建筑面积A(m2)，并查表得到同类建筑的负荷密度指标ρ(W/m2)，则计算负荷P c可按下式求得：P c=ρA。

3.形状系数法：用形状系数法估算计算负荷步骤如下：(1)将用电设备分组，求出各用电设备组，求出各用电设备组得总安装容量。

(2)查出各用电设备组得利用系数及对应得功率因数，计算平均负荷：P av=∑P av·i=∑(K x·i P n·i)；Q av= ∑Q av·i=∑(P av·i tanφi)；(3) 根据负荷得平稳程度，适当选择形状系数K z的值（一般情况下可取K z=1.15），按下式估计计算负荷：P c≈P e=K z P av；Q c≈Q e=K z Q av；二．负荷计算：考虑用电设备可能在额定工况下运行，单台用电设备的计算负荷就取设备的安装容量。

电力系统实验指导书第四章 电力系统功率特性和功率极限实验一、实验目的1． 初步掌握电力系统物理模拟实验的基本方法；2． 加深理解功率极限的概念，在实验中体会各种提高功率极限措施的作用； 3． 通过对实验中各种现象的观察，结合所学的理论知识，培养理论结合实际及分析问题的能力。

二、原理与说明所谓简单电力系统，一般是指发电机通过变压器、输电线路与无限大容量母线联接而且不计各元件的电阻和导纳的输电系统。

对于简单系统，如发电机至系统d 轴和q 轴总电抗分别为X d ∑和X q ∑，则发电机的功率特性为：δδ2sin 2sin 2∑∑∑∑∑⋅-⨯+=q d q d d q Eq X X X X U X U E P当发电机装有励磁调节器时，发电机电势E q 随运行情况而变化。

根据一般励磁调节器的性能，可认为保持发电机E 'q （或E '）恒定。

这时发电机的功率特性可表示成：δδ2sin 2sin 2∑∑∑∑∑⋅'-'⨯+''='q dq dd qEq X X X X U X U E P或 δ'''='∑sin dq EX U E P这时功率极限为∑'='d EmX UE P随着电力系统的发展和扩大，电力系统的稳定性问题更加突出，而提高电力系统稳定性和输送能力的最重要手段之一是尽可能提高电力系统的功率极限，从简单电力系统功率极限的表达式看，提高功率极限可以通过发电机装设性能良好的励磁调节器以提高发电机电势、增加并联运行线路回路数或串联电容补偿等手段以减少系统电抗、受端系统维持较高的运行电压水平或输电线采用中继同步调相机或中继电力系统以稳定系统中继点电压等手段实现。

三、实验项目和方法（一）无调节励磁时功率特性和功率极限的测定1．网络结构变化对系统静态稳定的影响（改变x）在相同的运行条件下（即系统电压U x、发电机电势保持E q保持不变，即并网前U x=E q），测定输电线单回线和双回线运行时，发电机的功一角特性曲线，功率极限值和达到功率极限时的功角值。

第四章配电线路的保护第一节一般规范第4．1．1条配电线路应装设短路保护、过负载保护和接地故障保护，作用于切断供电电源或发出报警信号。

第4．1．2条配电线路采用的上下级保护电器，其动作应具有选择性；各级之间应能协调配合。

但对于非重要负荷的保护电器，可采用无选择性切断。

第4．1．3条对电动机、电焊机等用电设备的配电线路的保护，除应符合本章要求外，尚应符合现行国家标准《通用用电设备配电设计规范》（ GB50055－94）的规定。

第二节短路保护第4．2．1条配电线路的短路保护，应在短路电流对导体和连接件产生的热作用和机械作用造成危害之前切断短路电流。

第4．2．2条绝缘导体的热稳定校验应符合下列规定：一、当短路持续时间不大于5s时，绝缘导体的热稳定应按下式进行校验：S≥I/K√t (4. 2. 2)式中：S--绝缘导体的线芯截面（mm^2）：I--短路电流有效值（均方根值A）；t--在已达到允许最高持续工作温度的导体内短路电流持续作用的时间（s）；K--不同绝缘的计算系数。

二、不同绝缘、不同线芯材料的K值，应符合表4．2．2的规定。

三、短路持续时间小于0．1s时，应计入短路电流非周期分量的影响；大于5s时应计入散热的影响。

不同绝缘的K值表4．2，2第4．2．3条当保护电器为符合《低压断路器》（JB1284－85 ）的低压断路器时，短路电流不应小于低压断路器瞬时或短延时过电流脱扣器整定电流的1．3倍。

第4．2．4条在线芯截面减小处、分支处或导体类型、敷设方式或环境条件改变后载流量减小处的线路，当越级切断电路不引起故障线路以外的一、二级负荷的供电中断，且符合下列情况之一时，可不装设短路保护：一、配电线路被前段线路短路保护电器有效的保护，且此线路和其过负载保护电器能承受通过的短路能量；二、配电线路电源侧装有额定电流为20A及以下的保护电器；三、架空配电线路的电源侧装有短路保护电器。

第三节过负载保护第4．3．1条配电线路的过负载保护，应在过负载电流引起的导体温升对导体的绝缘、接头、端子或导体周围的物质造成损害前切断负载电流第4．3．2条下列配电线路可不装设过负载保护：一、本规范第4．2．4条一、二、三款所规定的配电线路，已由电源侧的过负载保护电器有效地保护；二、不可能过负载的线路。

第四章供配电系统1. 概述供配电系统是指电力系统中负责电能供应和配电的电力系统，包括电源、馈线、变电、配电与用电，对于建筑物内部的供电、照明和动力等均有至关重要的作用。

在现代建筑设计中，供配电系统设计尤为重要，因此本文将对供配电系统的设计及应用进行深入探究。

2. 供配电系统的构成供配电系统是由如下四个部分组成：2.1 电源系统电源系统主要由供电变压器、母线、断路器、保险丝等组成。

供电变压器将高压电缆通过变压器变为低压电缆供电，母线作为电源的接口，将电能分配给馈线和用电设备，断路器和保险丝则主要用于保护电路。

2.2 馈线系统馈线系统是指连接电源系统和变电系统之间的电缆，包括高压线、中压线和低压线，其中高压线主要用于长距离输送电能，而中压和低压线主要用于短距离输送电能。

2.3 变电系统变电系统是将电能从高压线输送到建筑物内部的电缆，包括变电站、变压器、电缆等。

变电站主要负责将高压线变成中压或低压线并且将电能传送到建筑物内部的电缆上。

变压器则负责将电能从高压电缆中传输出来，使其通过电缆变为低压线供应给建筑物内部的用电设备。

2.4 配电系统配电系统是将电能从变电系统传输到建筑物内部的电缆，包括低压配电系统和照明配电系统。

低压配电系统主要为建筑物内主要用电设备供电，例如电梯、冷却水系统等等。

照明配电系统主要为建筑物内的照明设备供电。

3. 供配电系统的设计供配电系统的设计要考虑很多因素，例如供电方式、电流承受能力、电缆长度等等。

通常会按照如下步骤进行设计：3.1 确定用电负荷在进行供配电系统的设计时，首先需要确定用电负荷的大小，这将有助于决定所需配电系统的容量大小和能力。

3.2 确定供电方式供电方式分为两种：直接供电和间接供电，直接供电是指电源直接通过电缆供电给建筑物内的设备，间接供电是指电源通过变压器、母线、断路器等设备间接供电。

3.3 计算电缆长度电缆长度是供配电系统设计中较为关键的因素之一，因为它将直接影响到供电效率和稳定性。

供配电技术习题集及答案-第四章4-1如何确定⼯⼚的供配电电压?供电电压等级有0.22 KV , 0.38 KV ,6 KV ,10 KV ,35 KV ,66 KV ,110 KV,220 KV配电电压等级有10KV ,6KV ,380V/220V供电电压是指供配电系统从电⼒系统所取得的电源电压.究竟采⽤哪⼀级供电电压,主要取决于以下3个⽅⾯的因素.电⼒部门所弄提供的电源电压.企业负荷⼤⼩及距离电源线远近.企业⼤型设备的额定电压决定了企业的供电电压.配电电压是指⽤户内部向⽤电设备配电的电压等级.有⾼压配电电压和低压配电电压.⾼压配电电压通常采⽤10KV或6KV,⼀般情况下,优先采⽤10KV⾼压配电电压.低压配电电压等级为380V/220V,但在⽯油.化⼯及矿⼭(井)场所可以采⽤660V的配电电压. 4—2 确定⼯⼚变电所变压器容量和台数的原则是什么？答：（1）变压器容量的确定a 应满⾜⽤电负荷对可靠性的要求。

在⼀⼆级负荷的变电所中，选择两台主变压器，当在技术上，经济上⽐较合理时，主变器选择也可多于两台；b 对季节性负荷或昼夜负荷⽐较⼤的宜采⽤经济运⾏⽅式的变电所，技术经济合理时可采⽤两台主变压器c 三级负荷⼀般选择⼀台猪变压器，负荷较⼤时，也可选择两台主变压器。

（2）变压器容量的确定装单台变压器时，其额定容量SN应能满⾜全部⽤电设备的计算负荷Sc,考虑负荷发展应留有⼀定的容量裕度,并考虑变压器的经济运⾏,即SN>=(1.15~1.4)Sc装有两台主变压器时,其中任意⼀台主变压器容量)SN应同时满⾜下列两个条件:a 任⼀台主变压器运⾏时,应满⾜总计算负荷的60%~70%的要求,即SN=(0.6~0.7)Scb 任⼀台变压器单独运⾏时,应能满⾜全部⼀⼆级负荷Sc(I+II)的要求,即SN>=Sc(I+II)4-4 ⾼压少油断路器和⾼压真空断路器各⾃的灭弧介质是什么？⽐较其灭弧性能，各适⽤于什么场合？⾼压少油断路器的灭弧介质是油。

第一章1-4 电力系统中性点运行方式有哪几种各自的特点是什么答：电力系统中性点运行方式有中性点有效接地系统（包括中性点直接接地系统）和中性点非有效接地系统（包括中性点不接地和中性点经消弧线圈或电阻接地）。

1）中性点不接地系统特点：发生单相接地故障时，线电压不变，非故障相对地电压升高到原来相电压的√3倍，故障相电容电流增大到原来的3倍。

2）中性点经消弧线圈接地系统特点：发生单相接地故障时，与中性点不接地系统一样，非故障相电压升高√3倍，三相导线之间的线电压仍然平衡。

3）中性点直接接地系统特点：当发生一相对地绝缘破坏时，即构成单相接地故障，供电中断，可靠性降低。

但由于中性点接地的钳位作用，非故障相对地电压不变。

电气设备绝缘水平可按相电压考虑。

在380/220V低压供电系统中，采用中性点直接接地可以减少中性点的电压偏差，同时防止一相接地时出现超过250V的危险电压。

$1-5简述用户供电系统供电质量的主要指标及其对用户的影响答：决定用户供电质量的主要指标为电压、频率和可靠性。

影响：①当电压出现偏差时会对用电设备的良好运行产生影响；电压波动和闪变会使电动机转速脉动、电子仪器工作失常；出现高次谐波会干扰自动化装置和通信设备的正常工作；产生三相不对称电压会影响人身和设备安全。

②频率偏差不仅影响用电设备的工作状态、产品的产量和质量，而且影响电力系统的稳定运行。

③根据负荷等级来保证供电系统的可靠性。

1-6试分析中性点不接地系统发生单相接地后，系统的电压会发生什么变化此时流经故障点的电流如何确定答：中性点不接地系统发生单相接地故障时，线间电压不变，而非故障相对地电压升高到原来相电压的√3倍，故障相电容电流增大到原来的3倍。

1-7中性点经消弧线圈接地系统中，消弧线圈对容性电流的补偿方式有哪几种一般采用哪一种为什么答：全补偿方式、欠补偿方式、过补偿方式)一般采用过补偿方式，在过补偿方式下，即使系统运行方式改变而切除部分线路时，也不会发展成为全补偿方式，至使系统发生谐振。

电力系统主设备保护概述1. 引言在电力系统中，主设备的保护是确保电力系统平安运行的重要环节。

主设备包括变压器、发电机、母线、断路器等重要组件。

保护措施的有效实施和运行对于系统的可靠性和稳定性至关重要。

本文将对电力系统主设备保护进行概述，并介绍主要的保护设备和功能。

2. 变压器保护变压器是电力系统中非常重要的设备，用于改变电压的大小。

为了保证变压器的平安运行，需要对其进行保护。

常见的变压器保护设备包括差动保护、油温保护、短路保护等。

差动保护是最常用的一种变压器保护装置，通过对变压器两侧电流进行比拟，及时发现并切除故障线路，保护变压器不受损坏。

油温保护通过监测变压器内部油温，当油温超过设定值时，自动切除电源，防止变压器过热。

短路保护用于检测变压器绕组的短路故障，及时切除电源，防止故障扩大。

3. 发电机保护发电机是电力系统中的能量转换设备，其保护同样非常重要。

发电机保护主要包括差动保护、过流保护、欠频保护等。

差动保护是最常见的发电机保护装置，通过对发电机定子电流、励磁电流进行比拟，及时发现并切除故障线路，保护发电机。

过流保护用于检测发电机电流超过额定值的情况，及时切除电源，防止电流过载引起发电机损坏。

欠频保护用于监测发电机输出频率，当频率过低时，自动切除电源，防止发电机超负荷运行。

4. 母线保护母线是电力系统中连接各个主要设备的重要局部，其保护同样重要。

常见的母线保护设备包括差动保护、电压保护、过流保护等。

差动保护通过对母线两侧电流进行比拟，及时切除故障线路，保护母线。

电压保护用于监测母线电压，当电压异常时，自动切除电源，防止电压过高或过低对母线造成损害。

过流保护用于检测母线电流超过额定值的情况，及时切除电源，防止电流过载引起母线损坏。

5. 断路器保护断路器是电力系统中用于控制和保护设备的关键局部，其保护同样至关重要。

常见的断路器保护设备包括过电流保护、短路保护、欠频保护等。

过电流保护用于监测断路器电流，当电流超过额定值时，自动切除电源，防止电流过载引起断路器损坏。