电力工程基础第三版孙丽华主编课件学习资料共46页文档

电力工程基础第三版孙丽华主编课件 学习资料
6、法律的基础有两个，而且只有两个……公平和实用。——伯克 7、有两种和平的暴力，那就是法律和礼节。——歌德
8、法律就是秩序，有好的法律才有好的秩序。——亚里士多德 9、上帝把法律和公平凑合在一起，可是人类却把它拆开。——查·科尔顿 10、一切法律都是无用的，因为好人用不着它们，而坏人又不会因为它们而变得规矩起来。——德谟耶克斯

1、最灵繁的人也看不见自己的背脊。——非洲 2、最困难的事情就是认识自己。——希腊 3、有勇气承担命运这才是英雄好汉。——黑塞 4、与肝胆人共事，无字句处读书。——周恩来 5、阅读使人充实，会谈使人敏捷，写作使人精确。——培根

31、只有永远躺在泥坑里的人，才不会再掉进坑里。——黑格尔 32、希望的灯一旦熄灭，生活刹那间变成了一片黑暗。——普列姆昌德 33、希望是人生的乳母。——科策布 34、形成天才的决定因素应该是勤奋。——郭沫若 35、学到很多东西的诀窍，就是一下子不要学很多。——洛克电力工程基础孙丽华第二版
1、战鼓一响，法律无声。——英国 2、任何法律的根本；不，不成文法本 身就是 讲道理 ……法 律，也 ----即 明示道 理。— —爱·科 克
3、法律是最保险的头盔。——爱·科 克 4、一个国家如果纲纪不正，其国风一 定颓败 。—— 塞内加 5、法律不能使人人平等，但是在法律 面前人 人是平 等的。 ——波 洛克

秦山核电站
大亚湾核电站
核电迅速发展的原因 ➢核电是一种新型的巨大能源。
由双回路系统构成， 两个回路各自独立循 环，不会造成设备的 放射性污染
➢煤、石油等火电燃料储量有限，不可再生。
➢发达国家的水资源已基本殆尽。
➢一些资源贫乏国家“能源危机”，不得不发展核电。
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我国能源发展战略 ➢有序开发水电 ➢优化发展煤电 ➢大力推进核电 ➢适度发展天然气发电 ➢积极发展新能源发电������
二、变电所的类型 变电所：由电力变压器和配电装置所组成，起着 变换电压、交换和分配电能的作用。
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➢枢纽变电所：高压侧电压为330～750kV 。 ➢中间变电所：高压侧电压为220～330kV。 ➢地区变电所：高压侧电压为110～220kV 。 ➢终端变电所：高压侧为10～110kV 。
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➢鼓励热电联产。 ➢加强煤炭基地的矿口电厂建设。 2．水力发电厂 能量转换过程：水的位能→机械能→电能。
水电厂的总发电功率： P 9.8QH
水电厂的分类 坝后式：如三门峡、刘家峡、
堤坝式
丹江口、三峡水电站
引水式 河床式：如葛洲坝水电站
混合式
图1-1 从发电厂到用户的送电过程
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工业企 业
供电系 统
图1-2 电力系统示意图
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➢发电厂：生产电能，将一次能源转换成二次能源， 分为火、水、核、风、太阳、地热等发电厂。

值，以MW、GW计。
4. 额定频率：50Hz
5. 最高电压等级：指系统中最高电压等级线路的额定电压，
以kV计 。
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四、电力系统的特点
1．电能不能大量储存。 2．电力系统的过渡过程十分短暂。 3．与国民经济各部门的关系密切。
五、对电力系统的基本要求
1．保证供电的可靠性。 2．保证良好的电能质量。 3．为用户提供充足的电能。 4．提高电力系统运行的经济性。
全所停电后，将使该地区中断供电；
2终．端工变业电所企：业是供电电网的系末统端变电所，主要由地区变电所供电，其高压侧
为10～110kV，全所停电后，将使用户中断供电。
工厂供配电系统由总降压变电所、高压配电线路、车间变电
所、低压配电线路及用电设备组成。
➢总降压变电所：将35～110kV的供电电压变换为6～10kV的 高压配电电压，给厂区各车间变电所或高压电动机供电。
2．水电厂的总发电功率： P 9.8QH
3．水电厂的分类 ➢堤坝式水电厂 ✓坝后式：如三门峡、刘家峡、丹江口、三峡水电站 ✓河床式：如葛洲坝水电站 ➢引水式水电厂 ➢抽水蓄能电站
4．水电厂的组成：水库、水轮1机4 、电力系统
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1.2 发电厂的生产过程
5．水电厂的生产过程（见图1-4）
图1-6为供电线路上的 电压变化示意图。
24 图1-6 供电线路上的电压变化示意20图20/4/9
1.3 电力系统的电压与电能质量
变压器的额定电压
➢变压器其载的中供一电5%次时用绕一于、组补二：偿次相变绕压当组器于上满的是用电设备，其额定电压应
与电网的电额压定损电失；压另相外同5。%用于补
偿线路上的电压损失，用于

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隔离开关的型号与符号：
符号： QS
隔离开关的操作机构：手动式、电动式和气动式
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四、高压负荷开关
结构特点：有简单的灭弧装置。 功能：能通断正常的负荷电流，但不能断开短路电 流；多与高压熔断器配合使用。具有明显的断开间 隙，也具有隔离电源，保证安全检修的功能。 负荷开关的分类：
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配电用低压断路器按结构分：塑料外壳式和万能式 低压断路器的型号和符号：
符号： QF
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塑料外壳低压断路器（DZ系列） 上接线端子
❖结构特征：全 部机构和导电部 分均装设在一个 塑料外壳内，仅 在壳盖中央露出 操作手柄，供手 动操作之用。 （装置式）
说明：不带灭弧罩的刀开关只能在无负荷下操作，可作低压隔 离开关使用；带灭弧罩的刀开关能通断一定的负荷电流。
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低压刀开关的型号和符号
符号：
QK
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2．低压刀熔开关 HR系列刀熔开关是将HD型刀开关的闸刀换以具
有刀形触头的RT型熔断器的熔管，具有刀开关和熔 断器双重功能。
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图5-1 吹弧方式 a）横吹 b）纵吹 1—电弧 2—触头
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➢狭缝灭弧法（图5-3）； ➢采用多断口灭弧; ➢采用新型介质（SF6、真空）灭弧。
图5-2 长弧切短灭弧原理

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3. 长线路的等值电路 指电压为330kV及以上、长度大于300km的架空线路。 ——应考虑分布参数特性。
图2-9 长线路的均匀分布参数等值电路
单位长度的阻抗和导纳分别为 z1r1 jx1，y1g1 jb1
长线路的基本方程（略去推导）为
cosh x
U
I
sinh
Zc
10
3
U
2 N
思考：变压器的空载试验
如何测试？
电纳BT：变压器的励磁功率 Q0 与电纳相对应，即
电抗XT：变压器的短路电压百分数为
Uk %
3IN ZT 100 UN
3IN XT 100 SN XT 100
UN
U
2 N
所以
XT
UN2Uk % 100SN
说明：UN 、SN的单 位分别为kV和MVA。
电导GT：变压器电导对应的是变压器的铁耗，它近
似等于变压器的空载损耗 P0，于是
GT
P0
2. 中等长度线路的等值电路 指电压为110～220kV、长度在100～300km的架空
线路。 ——采用π型（或T型）等值电路。
Z R jX Y G jB
图2-8 中等长度线路的等值电路
a）π型 b）T型
注意：这两种等值电路都只是电力线路的一种近似等值电路，相互之 间并不等值，因此两者之间不能用 Y 变换公式进行等效变换。
LGJ-400/50型导线，直径27.63mm铝线部分截面
积399.73mm2 ；使用由13片绝缘子组成的绝缘子
串，长2.6m，悬挂在横担端部。试求该线路单位
长度的电阻，电抗和电纳。
计算时取
1.线路电阻
导线额定 面积

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10.3 电光源和灯具
对安装高度较高，并需要大面积照明的场所或震动较大 的场所，一般选用荧光高压贡灯或高压钠灯。 选用光源时还应估计灯具的安装高度。 白炽灯适用6～12m的悬挂高度； 荧光灯适用2～4m的悬挂高度； 高压汞灯和高压钠灯适用5～18m的安装高度； 卤钨灯适用于6～24 m的安装高度。 当采用一种光源不能满足光色或显色性要求时，可采用 两种或多种光源混合照明。
2019/10/2
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10.4 照明质量与照度计算
二、照度计算
1. 利用系数法 利用系数的概念：光源投射到工作面上的光通量与光源发 出的总光通量之比，称为利用系数，用u表示，即
u Φe nΦ
式中，Φe为投射到计算工作面上的光通量；Φ为每盏灯的 光通量；n为灯的数量。
利用系数的大小与灯具的特性（型式、光效和配光曲 线）、灯具悬挂的高度、房间的大小和形状、空间各平面 （墙壁、顶棚及地面）的反射系数等因素有关。
Φ1 100 %
Φ2
灯具的效率一般在0.5～0.9 之间，其大小与灯罩材料与 形状、灯丝的位置有关。
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图10-3 灯具的保护角
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10.3 电光源和灯具
2．灯具的分类 按灯具的配光曲线分类 CIE分类法：根据光通量在灯具上半球与下半球的分配比 例，可以将灯具分为五种类型，见表10-2。
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10.3 电光源和灯具
二、灯具的选用与布置
1．灯具的特性 灯具（照明器）是灯泡和灯罩的总称。灯具的特性可用
配光曲线、保护角和灯具效率三个特征量来描述。
配光曲线（光强分布曲线）：表征灯具在空间各个方向的 光强分布特性。

第一章1-1 什么是电力系统？建立联合电力系统有哪些好处？答：电力系统是由发电厂、变电所、输配电线路和电力用户组成的整体。

建立联合电力系统的优点是：可以减少系统的总装机容量；可以减少系统的备用容量；可以提高供电的可靠性；可以安装大容量的机组；可以合理利用动力资源，提高系统运行的经济性。

1-2 电能生产的主要特点是什么？对电力系统有哪些要求？答：电能生产的主要特点是：电能不能大量存储；过渡过程十分短暂；与国民经济各部门和人民日常生活的关系极为密切。

对电力系统的基本要求是：保证供电的可靠性；保证良好的电能质量；为用户提供充足的电能；提高电力系统运行的经济性。

1-3 我国规定的三相交流电网额定压等级有哪些？用电设备、发电机、变压器的额定电压与同级电网的额定电压之间有什么关系？为什么？答：我国规定的三相交流电网额定压等级，低压有0.22/0.127 kV、0.38/0.22 kV和0.66/0.38kV；高压有3 kV、6 kV、10 kV、35 kV、60 kV、110 kV、220 kV、330 kV、500 kV和750 kV。

用电设备的额定电压规定与同级电网的额定电压相同；发电机的额定电压应比同级电网额定电压高5%；变压器一次绕组的额定电压，对于降压变压器，应等于电网的额定电压，对于升压变压器，应等于发电机的额定电压；变压器二次绕的额定电压，当二次侧供电线路较长时，应比电网额定电压高10%，当变压器二次侧供电线路较短时，应比同级电网额定电压高5%。

1-4 衡量电能质量的主要指标有哪些？简述它们对电力系统的主要影响。

答：衡量电能质量的主要指标有：频率偏差、电压偏差、电压波动与闪变、高次谐波（波形畸变率）、三相不平衡度及暂时过电压和瞬态过电压。

对电力系统的主要影响（略）。

1-5 什么叫小电流接地系统？什么叫大电流接地系统？小电流接地系统发生一相接地时，各相对地电压如何变化？这时为何可以暂时继续运行，但又不允许长期运行？答：中性点不接地和中性点经消弧线圈接地的系统称为小电流接地系统；性点直接接地（或经低电阻接地）的系统称为大电流接地系统。

第一章1-1 什么是电力系统？建立联合电力系统有哪些好处？答：电力系统是由发电厂、变电所、输配电线路和电力用户组成的整体。

建立联合电力系统的优点是：可以减少系统的总装机容量；可以减少系统的备用容量；可以提高供电的可靠性；可以安装大容量的机组；可以合理利用动力资源，提高系统运行的经济性。

1-2 电能生产的主要特点是什么？对电力系统有哪些要求？答：电能生产的主要特点是：电能不能大量存储；过渡过程十分短暂；与国民经济各部门和人民日常生活的关系极为密切。

对电力系统的基本要求是：保证供电的可靠性；保证良好的电能质量；为用户提供充足的电能；提高电力系统运行的经济性。

1-3 我国规定的三相交流电网额定压等级有哪些？用电设备、发电机、变压器的额定电压与同级电网的额定电压之间有什么关系？为什么？答：我国规定的三相交流电网额定压等级，低压有 kV、 kV和；高压有3 kV、6 kV、10 kV、35 kV、60 kV、110 kV、220 kV、330 kV、500 kV和750 kV。

用电设备的额定电压规定与同级电网的额定电压相同；发电机的额定电压应比同级电网额定电压高5%；变压器一次绕组的额定电压，对于降压变压器，应等于电网的额定电压，对于升压变压器，应等于发电机的额定电压；变压器二次绕的额定电压，当二次侧供电线路较长时，应比电网额定电压高10%，当变压器二次侧供电线路较短时，应比同级电网额定电压高5%。

1-4 衡量电能质量的主要指标有哪些？简述它们对电力系统的主要影响。

答：衡量电能质量的主要指标有：频率偏差、电压偏差、电压波动与闪变、高次谐波（波形畸变率）、三相不平衡度及暂时过电压和瞬态过电压。

对电力系统的主要影响（略）。

1-5 什么叫小电流接地系统？什么叫大电流接地系统？小电流接地系统发生一相接地时，各相对地电压如何变化？这时为何可以暂时继续运行，但又不允许长期运行？答：中性点不接地和中性点经消弧线圈接地的系统称为小电流接地系统；性点直接接地（或经低电阻接地）的系统称为大电流接地系统。

2008年底，内蒙古赤峰市成为我国第一
个地市级百万千瓦风电基地。
2020/11/4
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一是作为领导干部一定要树立正确的 权力观 和科学 的发展 观，权 力必须 为职工 群众谋 利益， 绝不能 为个人 或少数 人谋取 私利
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太阳能发电
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一是作为领导干部一定要树立正确的 权力观 和科学 的发展 观，权 力必须 为职工 群众谋 利益， 绝不能 为个人 或少数 人谋取 私利
一是作为领导干部一定要树立正确的 权力观 和科学 的发展 观，权 力必须 为职工 群众谋 利益， 绝不能 为个人 或少数 人谋取 私利
①我国电力工业发展如何？
一、基本概况
据预测
到2010年底，中国发电总装机容量预计为
8.18亿千瓦，“十一五”年均增长9.8%；
到2020年，中国大陆发电总装机容量预计
①我国电力工业发展如何？
二、电源发展情况
“大力发展水电，优化发展火电，适当发展核电，
因地制宜发展新能源发电，开发与节约并重”
2009年，全国发电量36506亿kWh。
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一是作为领导干部一定要树立正确的 权力观 和科学 的发展 观，权 力必须 为职工 群众谋 利益， 绝不能 为个人 或少数 人谋取 私利
①我国电力工业发展如何？
二、电源发展情况
广东省情况：
到2008年，全省电力装机容量达 6007.85万千瓦，比1949年增长1177倍， 占全国目前的7.6％，居全国第一位。
2008年，广东全社会用电量3506.78 亿千瓦时，是1949年的5478倍，占了全国 目前的10.3％，居全国第一位。
2020/11/4
预计到2020年，广东核电装机总容量 将达到2400万千瓦。

2020/5/8
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例2-1（P33）
电力负荷计算表
t 100% t 100%
T
t t0
起重设备：标准暂载率有15%、25%、40%和60% 电焊设备：标准暂载率有50%、65%、75%和100%
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2．设备容量Pe的计算
➢连续运行工作制： Pe PN
➢断续周期工作制：其设备容量是指换算到统一暂
载率下的额定功率。
T1 (t1 t1) 213
2020/5/8
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四、与负荷曲线有关的物理量
1．年最大负荷和年最大负荷利用小时数
➢年最大负荷Pmax ：指全年中消耗电能最多的半小时
的平均功率，即
Pmax P30
➢年最大负荷利用小时数
Tmax：在此时间内，用户 以年最大负荷持续运行所
消耗的电能恰好等于全年
实际消耗的电能。
Tmax
2020/5/8
Wa Pmax
8760
0 pdt
Pmax
图2-4 年最大负荷与年最大负荷利用小时数
可见：年负荷曲线越平坦，Tmax越 大；年负荷曲线越陡，Tmax越小。
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2．平均负荷与负荷系数
➢平均负荷Pav：电力负荷在一定时间t 内平均消耗的
功率，即
2. 年有功负荷曲线
✓年最大负荷曲线（运行年负 荷曲线）
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河北科技大学电气工程学院 图2-2 年最大负荷曲线
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✓全年时间负荷曲线（年负荷持续曲线）
图2-3 全年时间负荷曲线的绘制 a）冬季典型日负荷曲线 b）夏季典型日负荷曲线 c）全年时间负荷曲线

可靠性：指保护装置该动时不能拒动；不该动时 不能误动。
2016/11/27 河北科技大学电气工程学院 7
6.2 常用保护继电器
一、保护继电器的分类 按其反应物理量分：电流继电器、电压继电器、功
电器、信号继电器和中间继电器等； 按其组成元件分：机电型、电子型和微机型等。 机电型：电磁式、感应式等； 电子型继电器（静态继电器）：包括晶体管型和
感器的二次电流I2的比值，即 1．三相完全星形接线方式 特点：可以反映各种形
IK Kw I2
式的故障，其接线系数
Kw=1。
主要用于大电流接地系统及 大型发电机、变压器的相间 短路和单相接地短路的保护
图6-7 三相完全星形接线方式
2016/11/27 河北科技大学电气工程学院 22
2．两相不完全星形接线方式 特点：可以反映除B相单相接地短路以外的所有故 障，其接线系数Kw=1。 3．两相电流差接线方式
集成电路型两类。
优点：动作灵敏、体积小、能耗低、耐震动、无机械惯性、寿命长。
2016/11/27 河北科技大学电气工程学院 8
微机型继电器（数字式继电器）：以微处理器
为核心组成的新型继电保护装置。
优点：保护性能好、可靠性高、灵活性大、调试维护方便。
二、电磁型继电器（DL型） 1. 电磁型电流继电器（KA） 结构：由电磁铁、可动衔铁、线圈、触点和反作 用弹簧等元件组成，如图6-3所示。
动作电流：能使继电器产生动作的最小电流，称为
继电器的动作电流，用Iop.K表示。
返回电流：能使继电器返回到原始位置的最大电流，
称为继电器的返回电流，用Ire.K表示。 返回系数：继电器的返回电流与动作电流的比值， 用Kre表示，即
I re.K K re I op. K

一、选择题1中性点经消弧线圈接地运行方式一般采用（A ）A）过补偿B）欠补偿C）全补偿D）任意2电流互感器在使用过程中必备（A）A ）二次侧不得开路B）二次回路装设熔断器C）对于已安装而没有使用的电流互感器不必做处理D）继电保护和测量使用时合用一只3 低压断路器作电机保护是，其动作电流应大于等于（D）电流A ）正常负荷电流B）最大负荷电流C）过负荷电流D）启动电流4发电机额定电压比线路额定电压（A ）A）高5% B）低5% C）相等D）随意5低压熔断器作电机保护是，其动作电流大于等于（D）电流A ）正常负荷电流B）最大负荷电流C）过负荷电流D）启动电流6下列四个概念中，其中（D）所包含的范围最大A）区域网B）地方网C）工厂供电系统D）电力系统7计算负荷是一个假想的持续性负荷，其热效应与同一时间内实际变动负荷所产生的的最大热效应（B ）A）差别很大B）相等C）不相等D）无法比较8工厂供电系统对第一类负荷供电大要求是（B ）A）要有两个电源供电B）必须有两个独立电源供电C）必须要有一台备用发电机供电D）必须要有两台变压器供电9三级负荷对供电的要求是（D ）A）由一回6KV及以上专用架空线供电B）由两路高压电源供电C ）由两路低压电源供电D）无特殊要求10写出短路电流的名称（B ）A）对称短路电流初始值（有效值）B）稳态短路电流有效值C）短路冲击电流峰值D）次暂态短路电流有效值11电流速断保护的灵敏度是用线路（C ）的短路电流来效验的A）线路首端最小三相短路电流B线路末端最小三相短路电流C）线路首端最小两相短路电流D）线路末端最小两相短路电流12电力线路发生短路时一般会产生危害效应有（C ）A）电磁效应、集肤效应B）集肤效应、热效应13母线是中间环节，起的作用是（D ）A）分开线路B）支撑线路C）过渡电源D）汇总和分配电能14高压断路器的额定开端电流是指断路器（C ）A）开断正常运行的最大负荷电流B）开断最大短路电流C）在规定条件下能开断的最大短路电流有效值D）额定电流的峰值15在车间起重机的额定容量为40KW ,暂载率£=60% ,改起重机的设备容量为（C ）A）40KW B）30.98KW C）61.97KW D）80KW16用电设备台数较多，各台设备容量相差不悬殊时，宜采用（C ）, 一般用于干线，配A）二项式法B）单位产品耗电发C）需要系数法D）利用系数法17三相短路时其最大瞬时冲击值发生在短路后的（A ）时间A）0.01 秒B）0.2 秒C）0.5 秒D）1 秒18三相短路时其短路冲击电流瞬时值是（A ）A）2.55/P B）1.51/P C）1.94/P D）1.09/P19中性点经消弧线圈接地系统称为（A）A）小电流接地系统B）大电流接地系统C）不接地系统20中性点不接地系统，当一相故障接地时，规定可以继续运行（C ）小时A）0.5小时B）1小时C）2小时D）4小时二、判断题1电力系统中最常见最危险的故障是单相接地故障。