《電力工程》

ElectricPowerEngineering

前言－本門課程概述電力專業(yè)的知識結構電力系統(tǒng)的內(nèi)容本門課程的特點與要求10.1電力專業(yè)的知識結構從專業(yè)發(fā)展從行業(yè)發(fā)展結論我國對電氣專業(yè)人才需求仍很大，但對知識結構的要求將發(fā)生變化。經(jīng)濟社會為背景，電氣工程為平臺，電力工程為重點，電力系統(tǒng)為核心。電力電工信息電機電子自動化管理材料社會能源經(jīng)濟0.2電力系統(tǒng)的內(nèi)容電力系統(tǒng)技術電力系統(tǒng)科學一、電力系統(tǒng)技術

硬件空間維電源輸電配電《發(fā)電廠動力部分》《電氣設備》《配電網(wǎng)自動化》二、電力系統(tǒng)科學

軟件時間維電力系統(tǒng)運行分析控制保護穩(wěn)態(tài)暫態(tài)規(guī)劃管理《電力系統(tǒng)規(guī)劃》《電力系統(tǒng)管理》《電力系統(tǒng)調(diào)度自動化》《電力系統(tǒng)繼電保護》《電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析》《電力系統(tǒng)暫態(tài)分析》《電力市場》《電力系統(tǒng)自動裝置》三、電力系統(tǒng)分析1、穩(wěn)態(tài)與暫態(tài)的概念(Steadystate)(Transientstate)RL電路為例

故障或變化穩(wěn)態(tài)暫態(tài)新的穩(wěn)態(tài)或失穩(wěn)穩(wěn)態(tài)是相對的、暫態(tài)是絕對的RL1、穩(wěn)態(tài)與暫態(tài)的概念(Steadystate)(Transientstate)RL電路為例

故障或變化穩(wěn)態(tài)暫態(tài)新的穩(wěn)態(tài)穩(wěn)態(tài)是相對的、暫態(tài)是絕對的RL2、電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)

SteadyStateAnalysis潮流計算經(jīng)濟運行電能質(zhì)量3、電力系統(tǒng)暫態(tài)

TransientAnalysis電磁暫態(tài)故障分析機電暫態(tài)0.3本門課程的特點與要求特點要求參考書一、課程的特點第一專業(yè)課從方案上第一從時間上第一從應用上第一基礎專業(yè)課前期課程為基礎后續(xù)課程的基礎今后工作的基礎學分少、內(nèi)容多。目前5學分，但卻覆蓋以前的《電氣設備》 2學分《電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析》 3學分《電力系統(tǒng)暫態(tài)分析》 3學分既有趣味，又有挑戰(zhàn)二、課程的要求上好課堂，做好作業(yè)（周一交）上課起立，點名1×3踴躍提問，以免被問課后復習，學會自學教材為主，其它為輔平時占分，分期考試三、參考書陳珩：電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析，中國電力出版社李光琦：電力系統(tǒng)暫態(tài)分析，中國電力出版社何仰贊等：電力系統(tǒng)分析(上冊、下冊)，華中理工大學出版社，1985年，武漢[72.18/22]蔡元宇：電力系統(tǒng)故障分析，水利電力出版社，1992年，北京[72.1856/29]B.M.Weedy,B.J.Cory:ElectricPowerSyatems,JohnWiley&Sons,4thEdition,1999

第1章緒論

Chap1AnIntruduction

電力工程的發(fā)展

電力系統(tǒng)概述

電力系統(tǒng)計算的標幺制

1.1電力工程的發(fā)展20世紀是電氣時代電磁感應定律

--法拉第(Faraday),1831年電容的單位1831年10月發(fā)現(xiàn)，當磁鐵和導線有相對運動時，回路中會產(chǎn)生電流電能大規(guī)模生產(chǎn)與應用的基礎不久，發(fā)明了最早的發(fā)電機原型電機的出現(xiàn)--法拉第，1831年

ElectricalMachines電廠的出現(xiàn)

ElectricPowerPlants1875年—巴黎北火車站，第一座火電廠，直流1879年—美國舊金山電廠，最早售電的電廠1882年--美國紐約珍珠街電廠，第一座較正規(guī)的電廠1881年–英國戈德爾明，第一座水電廠1882年–美國福克斯河，第二座水電廠電廠的出現(xiàn)電力系統(tǒng)的出現(xiàn)

ElectricPowerSystems1882年--美國紐約珍珠街電廠發(fā)電機—輸電線—電燈，電力系統(tǒng)的萌芽直流1891年—密勒主持建立了最早的三相交流輸電系統(tǒng)交流與直流？19世紀—電力初期，直流20世紀初至50年代—交流20世紀50年代—高壓大容量整流器成功，但交流輸電系統(tǒng)有穩(wěn)定性問題1954年—瑞典本土和歌德蘭島之間建成第一條高壓直流輸電線路，100千伏。此后，交直流并存

我國電力工業(yè)的發(fā)展1882年第一座火電廠

西北華北東北山東川渝華中華東南方福建海南西藏ACBacktobackorDCBacktobackACACDC3DCACDCACBacktobackDCBacktobackseacable2003.9聯(lián)網(wǎng)中國大區(qū)電網(wǎng)互聯(lián)基本框架新疆

3、市場體制改革宗旨：打破壟斷、引入競爭、提高效率、降低成本、改善質(zhì)量電力市場：模式不同、階段不同對電力系統(tǒng)運行分析與控制帶來一系列新課題：安全性、備用容量等1000kVA.C.國家電網(wǎng)公司南方電網(wǎng)公司±800kVD.C.

目前正在建設特高壓4、特高壓電網(wǎng)1.2電力系統(tǒng)概述電力系統(tǒng)的構成電力系統(tǒng)的基本參量電力系統(tǒng)的電壓等級發(fā)電廠、變電所及負荷的類型電力系統(tǒng)的運行特點與要求21.2.1電力系統(tǒng)的構成

ElectricPowerSystems一、基本組成二、電氣接線圖四、電力設備分類一次設備：發(fā)電、輸電、變電、配電、用電等二次設備：測量、監(jiān)視、控制、繼電保護、自動化、通信等本課程主要介紹一次設備，后續(xù)課程介紹二次設備1.2.2電力系統(tǒng)的基本參量名稱涵義單位（國際/俗稱）總裝機容量發(fā)電機額定容量之和MW/萬kW最大負荷負荷有功之和的最大值MW/萬kW年發(fā)電量所發(fā)電能總和MW.h/億度年用電量所用電能總和MW.h/億度額定頻率規(guī)定的頻率（50Hz/60Hz）Hz額定電壓規(guī)定的電壓kV/萬伏一、參量二、電壓等級電壓等級是國家規(guī)定的標準電壓額定電壓指線電壓電網(wǎng)額定電壓

0.383610351102203305007501000平均額定電壓

3.156.310.5371152303455257881050＜3kV3kV～280kV280kV～800kV≥800kV低壓高壓超高壓特高壓Low-VoltageHigh-VoltageExtra-High-VoltageUltra-High-Voltage

低壓、高壓、超高壓、特高壓三、電壓分布電壓降落：線路上一般為10％，變壓器一般為5％電壓偏移：一般允許±5％線路：始端電壓＝1.05×額定電壓末端電壓＝0.95×額定電壓發(fā)電機：1.05×線路額定電壓變壓器一次側：1.0×額定電壓變壓器二次側：1.10×額定電壓

漏抗小時1.05×額定電壓

各設備額定電壓等級用電設備額定線電壓/kV發(fā)電機線電壓/kV變壓器線電壓/kV一次繞組二次繞組33.153,3.153.15,3.366.36,6.36.3,6.61010.510,10.510.5,11.015.7515.7523.023.0353538.5110110121220220242330330345,363500500525,550750750788,825100010001050,1100四、電壓等級的選擇電壓等級的選擇需要進行技術經(jīng)濟比較1、線損2、設備投資3、輸送容量與距離

架空線路的電壓與輸送功率、輸送距離線路電壓/kV輸送功率/MW輸送距離/km30.1～1.01～360.1～1.24～15100.2～2.06～20352.0～10.020～5011010.0～50.050～150220100.0～500.0100～300330200.0～800.0200～6005001000.0～1500.0150～8507502000.0～2500.0500以上10003000以上1000-1500火電水電核電可再生1.2.3發(fā)電廠的類型

PowerPlant1、火力發(fā)電廠諫壁火電廠場景水電站剖面2、水力發(fā)電廠

朋友，你有興趣了解“核電”嗎？為了滿足您想揭開這神秘“面紗”的欲望,我們很高興地為您推薦周末好去處“大亞灣核電站一日游”。相信參觀旅游后，既能滿足您好奇的欲望，又能讓您了解核電高科技知識，同時還讓您飽覽了深圳市東部自然旅游區(qū)海岸沿線優(yōu)美的景色、百年歷史的古城.....，一舉幾得，何樂而不為呢？歡迎您參加大亞灣游！廣州、惠州至大亞灣核電站路線：廣州--惠州--惠鹽高速公路--龍崗、坪山出口--葵沖--沙漁涌--大鵬--大亞灣核電站核電站剖面3、核能發(fā)電廠（1）世界核電發(fā)展

核電減輕環(huán)境污染，減少溫室氣體排放。

五大核電生產(chǎn)國：美國（98.78GM）、法國（58.49GM）、日本（39.89GM）、德國（22.02GM）和俄羅斯（20.84GM）。

核電發(fā)電量比例最高的國家：立陶宛（85.6%）、法國（76.1%）和比利時（55.5%）。核電朋友，你有興趣了解“核電”嗎？為了滿足您想揭開這神秘“面紗”的欲望,我們很高興地為您推薦周末好去處“大亞灣核電站一日游”。相信參觀旅游后，既能滿足您好奇的欲望，又能讓您了解核電高科技知識，同時還讓您飽覽了深圳市東部自然旅游區(qū)海岸沿線優(yōu)美的景色、百年歷史的古城.....，一舉幾得，何樂而不為呢？歡迎您參加大亞灣游！法國貝爾維核電站（2*130萬千瓦）（2）中國的核電發(fā)展廣東大亞灣核電站2×900MW浙江秦山核電站300MW，2×600MW，

2×700MW廣東嶺澳核電站江蘇連云港核電站2×1000MW其它核電站項目的前期工作核電核電朋友，你有興趣了解“核電”嗎？為了滿足您想揭開這神秘“面紗”的欲望,我們很高興地為您推薦周末好去處“大亞灣核電站一日游”。相信參觀旅游后，既能滿足您好奇的欲望，又能讓您了解核電高科技知識，同時還讓您飽覽了深圳市東部自然旅游區(qū)海岸沿線優(yōu)美的景色、百年歷史的古城.....，一舉幾得，何樂而不為呢？歡迎您參加大亞灣游！秦山核電站4、可再生能源發(fā)電風能廢棄物熱利用地熱潮汐太陽能

風能發(fā)電機組

深圳垃圾電廠

垃圾電廠流程示意

地熱電廠

太陽能電廠5、能源政策大部分國家以火電為主以水電為主的國家是加拿大等（60％以上）以核電為主的國家是法國等（78％以上）

我國能源戰(zhàn)略：有序開發(fā)水電優(yōu)化發(fā)展煤電大力推進核電適度發(fā)展天然氣發(fā)電積極發(fā)展新能源發(fā)電一、按照功能劃分升壓變：發(fā)電廠出口降壓變：配電1.2.4變電所的類型

Substation二、按照地位劃分1、樞紐變電所：至關重要，匯集多個電源，高壓側為330～500kV。2、中間變電所：轉換功率，匯集2～3個電源，高壓側為220～330kV。3、地區(qū)變電所：向地區(qū)用戶供電，高壓側為110～220KV。4、終端變電所：接近負荷點，經(jīng)降壓后向用戶供電。1.2.5電力系統(tǒng)運行的特點和要求

一、電力系統(tǒng)的特點地域廣構成復雜動態(tài)時間短難以儲存不能停電二、電力系統(tǒng)的要求可靠性經(jīng)濟性：客戶、企業(yè)高質(zhì)量高效率環(huán)保表1-11系統(tǒng)頻率允許偏差運行情況允許頻率偏差/Hz正常大容量系統(tǒng)±0.2中小容量系統(tǒng)±0.5事故300min以內(nèi)±115min以內(nèi)±1.5不允許－4表1-12用戶供電電壓及波形畸變率允許變動范圍線路額定電壓電壓允許變化范圍允許波形畸變率35kV及以上±5％10kV±7％4％380/220±7％5％低壓照明(+5～-7)％農(nóng)業(yè)用戶(+5～-10)％1.3電力系統(tǒng)計算的標幺制

(perunitsystem,pu)

一、什么是標幺值？3

比如?標幺值的量綱，pu，下標

人們經(jīng)常采用相對值，比如20％、1/5

標幺值

*＝有名值/基準值B二、如何選取基準值？

目的是要簡化計算

對三相電路，一般使基準值滿足基本關系有4個量，一般先選容量和電壓的基準值，如通常取整數(shù)

由此可得電流和阻抗的基準值

由于有名值和基準值都滿足三相電路關系

所以，標幺值滿足

課堂討論？式

中，各量是相電量還是線電量？？相電量的基準值如何選??？相電量的標幺值的關系？相電量標幺值與線電量標幺值的關系？？幅值的基準值如何選取？幅值標幺值與有效值標幺值的關系？？標幺關系說明什么？

原因：基準值不同原理：有名值不變步驟：（1）原標幺值×原基準值＝有名值（2）新標幺值＝有名值/新基準值＝原標幺值×（原基準值/新基準值）三、如何進行標幺值的換算？

發(fā)電機：已知額定電壓和容量之下的電抗標幺值，需要換算到系統(tǒng)基準之下的標幺值?如果電壓相等，則怎么樣

變壓器：已知額定電壓和容量以及短路電壓百分比，需要換算到系統(tǒng)基準之下的標幺值即短路電壓百分比實際上就是電抗標幺值，故類似于發(fā)電機四、復雜網(wǎng)絡中標幺值如何計算？【例】（雙回）原理：有名值→轉換為標幺值→標幺值計算→有名值

困難：變壓器變比（一）準確計算法——歸一法選定某段作為基本段（如Ⅱ），一般選擇中間段各參數(shù)均向基本段歸算有名值：選擇基本段的基準值計算標幺值發(fā)電機電抗發(fā)電機電勢變壓器T-1輸電線路變壓器T-2電抗器電纜線（二）準確計算法——擴散式將基本段的基準電壓，經(jīng)變壓器變比折算得到各段的電壓基準值：？基準功率是否變化按此可得各段基準電流（及阻抗）：

在各段將額定值下的值轉換為基準值下的標幺值：

（三）近似計算法

準確算法計算量大，對復雜網(wǎng)絡會出現(xiàn)困難主要困難因素是變壓器變比，與兩側額定電壓之比可能不一樣主要計算是電抗的標幺值★近似1：取基本段的電壓基準值均為其平均額定電壓值

電網(wǎng)額定電壓

361035110220330500平均額定電壓

3.156.310.537115230345525★近似2：變壓器變比取平均額定電壓之比采用擴散式方法，則有★近似3：取各段額定電壓均為其平均額定電壓值則電抗標幺值正比于容量，避免了變壓器變比問題，從而簡化了計算（1）歸一式與擴散式方法的結果完全相同，近似法有誤差，但可以接受；（2）近似法計算最簡便（不必考慮變比），擴散式較簡單；（3）電抗標幺值在一個數(shù)量級。參數(shù)號1234567歸一法0.870.330.220.581.090.381.05擴散法0.870.330.220.581.090.381.05近似法0.870.330.240.701.460.5041.05五、頻率、角速度和時間的基準值

六、標幺制的特點（1）易于比較各元件的特性及參數(shù)變壓器（2）有利于比較電氣量5（3）有利于簡化計算（4）標幺值無量綱，因而其物理概念不如有名值明確三相電路習題：p161-4預習：（1）《電路》中下列方程的解（2）《電機學》中同步發(fā)電機的結構、旋轉磁場原理、雙反應原理緒論結束2025/7/30101電力工程

第2章輸電設備河海大學電氣學院2025/7/30102第2章輸電線路

2025/7/301032.1輸電線路2.1.1輸電線路的結構特點2.1.2電纜線路2.1.3架空線路模型2.1.4電力線路的等值電路2.2變壓器2.2.1雙繞組變壓器參數(shù)計算2.2.2三繞組變壓器參數(shù)計算2.2.3自耦變壓器參數(shù)計算2.3互感器2.4直流輸電2.3.1直流輸電概述2.3.2直流輸電系統(tǒng)的工作原理2.3.3直流輸電系統(tǒng)的等值電路2025/7/301042.1輸電線路

2.1.1輸電線路的結構特點

2.1.2電纜線路

2.1.3架空線路模型

2.1.4電力線路的等值電路

※2.1.5輸電線路的覆冰與措施2.1

輸電線路

從結構來分架空線路:將導線通過桿塔露天假設。電纜線路：埋在地下的電纜溝或管道中。兩種方式的優(yōu)缺點？

與電纜相比，架空線路建設費用要低很多，便于架設、維護管理，但是長期置于大自然環(huán)境中，遭受各種氣象條件的侵蝕，出現(xiàn)故障的概率較高。電纜線路占地少，受外界影響小，穩(wěn)定性高，但是建設費用高。敷設在電纜隧道里面的電力電纜線路架空線路架空線路防震錘導線避雷線絕緣子桿塔線夾基礎接地裝置2.1.1架空線路的結構特點架空線路是由導線、避雷線、桿塔、絕緣子、金具等主要元件組成。避雷線導線絕緣子桿塔防震錘線夾1.導線和避雷線1.1導線與避雷線的作用？1.2架空導線和避雷線的主要材料？材料20度時電阻率

抗拉強度價格（噸）銅0.018239029000鋁0.02916012000鋼0.10312005300銅的導電性最好，但價格高，鋁的導電性能僅次于銅，但機械強度差；鋼的導電性能最差，但機械強度很高。

由于單股線路的集膚效應較強，同時考慮材料的特性，目前的架空導線常用鋼芯鋁絞線，既滿足了導電性，也兼顧了機械強度和成本。避雷線一般用鋼線。架空線路的標號

××××—×/×

鋼線部分額定截面積 主要載流部分額定截面積

J表示加強型，Q表示輕型（新標準已經(jīng)不標）

J表示多股絞線 表示材料，其中：L表示鋁、

G表示鋼、T表示銅、HL表示 鋁合金例如：LGJ—400/50

表示載流（鋁線）額定截面積為400、鋼線額定截面積為50的鋼芯鋁線。

當線路電壓超過220KV時，常常會采用擴徑導線或者分裂導線。

擴徑導線是人為的擴大導線直徑，但是又不增加載流部分截面積的導線。分裂導線，又稱復導線，就是將每相導線分為若干根，相互之間保持一定的距離。例如分成2根至4根。為什么要用擴徑導線和分裂導線？2.架空線路的絕緣子作用:使帶電體與桿塔之間保持良好的絕緣。類型：針式絕緣子－－－用于35KV以下線路

我國目前在110KV及以下線路廣泛開始采用瓷橫擔絕緣子。懸式絕緣子：用于35KV及以上線路,通常把它們組裝成串來使用。

電壓等級與桿塔上懸垂絕緣子串中絕緣子數(shù)量的關系

系統(tǒng)電壓（kV）3563110220330500每串絕緣子片數(shù)3571317－1925－28因此，通?？筛鶕?jù)絕緣子串的片數(shù)來判斷線路的電壓等級。3桿塔的作用和分類

桿塔是架空線路的重要組成部分，是架空導線的支柱。桿塔應具有足夠的機械強度，造價要低、使用壽命要長。

按其材質(zhì)可分為木桿、金屬桿和水泥桿。

其在線路中的作用和地位，可分為六種結構型式。

①直線桿(又叫中間桿)。②耐張桿(又叫承力桿)。③轉角桿。④終端桿。⑤跨越桿。⑥換位桿。

轉角塔500kV直線塔220kV直線塔500kV南京長江大跨越鐵塔220kV單回路組合兀型電桿110kV轉角塔110kV直線塔35kV輸電電桿為什么需要進行換位？4.架空線路的金具

架空線路使用的所有金屬部件總稱為金具。金具種類繁多，其中使用廣泛的主要是線夾、連接金具、接續(xù)金具和防震金具。并溝線夾（接續(xù)金具）懸垂線夾耐張線夾聯(lián)結金具（Z型掛板）金具種類（保護）防振錘間隔棒（一）電力電纜（傳輸分配電能的一種特殊電線，防腐蝕、防潮、防損傷，價貴、敷設維護檢修復雜）1.組成：導體、線芯（銅或鋁絞線）；絕緣層（油浸紙、塑料、橡皮）；保護層（聚乙烯護套、內(nèi)外護層等）。2.分類：油浸紙絕緣電纜、橡皮絕緣電纜、聚氯乙烯絕緣電纜、交聯(lián)聚氯乙烯電纜、高壓充油電力電纜2.1.2電纜1）線芯其導體要有好的導電性，以減少輸電時線路上電能的損失。2）絕緣層其作用是將線芯導體和保護層相隔離，必須具有良好的絕緣性能和耐熱性能。油浸紙絕緣電纜以油浸紙作為絕緣層，塑料電纜以聚氯乙烯或交聯(lián)聚乙烯作為絕緣層。3）保護層①內(nèi)護層直接用來保護絕緣層，常用的材料有鉛、鋁和塑料等。②外護層用以防止內(nèi)護層受到機械損傷和腐蝕，通常為鋼絲或鋼帶構成的鋼鎧，外覆瀝青，麻被或塑料護套。（二）電纜的型號

YJV3*400/35KV2.1.3架空線路模型2025/7/30127電阻：線路通過電流時產(chǎn)生的有功功率損失效應，由電場產(chǎn)生。電感(電抗)：載流導線產(chǎn)生磁場效應，由磁場產(chǎn)生。電導：線路帶電時絕緣介質(zhì)中產(chǎn)生泄漏電流及附近空氣游離而產(chǎn)生的有功功率損失。電容(電納)：反映帶電導線周圍電場效應。2025/7/30128一、電阻有色金屬導線架空線路的電阻

有色金屬導線指鋁線、鋼芯鋁線和銅線每相單位長度的電阻：

其中：ρ——電阻率（Ωmm2/km）鋁：31.5；銅：18.8S——導線截面積(mm2)

考慮溫度的影響則：2025/7/30129二、電導線路的電導取決于沿絕緣子串的泄漏和電暈絕緣子串的泄漏很小電暈：強電場作用下導線周圍空氣的電離現(xiàn)象U——線路電壓，kV2025/7/30130減少電暈損耗的措施：增大截面積（受限制）分裂導線（增大等效截面積）2025/7/30131三、電抗1．兩線（單相）輸電線的電感根據(jù)安培環(huán)路定律得出單根導線的單位長度電感

式中

μ0——真空導磁率，；

r——導線的半徑，m；

D——兩導線的幾何軸線距離，m。2025/7/301322、三相架空線路的電抗(完全換位)r——導線半徑Deq——三相導線間的幾何均距，水平布置時：2025/7/30133在近似計算中，可以取架空線路的電抗為：0.4Ω/km2025/7/30134關于換位所謂換位就是輪流改換三相導線在桿塔上的位置。完全換位，各相導線將輪流地占據(jù)A、B、C相的幾何位置，各相的電感(電抗)值相等。改善電力線路對通信線路的干擾110kV以上、100km以上需要進行完全換位2025/7/30135例2-1

某三相單回路輸電線路，采用LGJJ-300型導線，已知導線的相間距離為D=6m。試求：（1）三相導線水平布置且完全換位時，每公里線路的電抗值；（2）三相導線按等邊三角形布置時，每公里線路的電抗值。解：可查得LGJJ-300型導線的計算外徑為25.68mm因而相應的計算半徑為r=25.68/2(mm)=1.284(m)當三相導線水平布置時：由于這時，

代入式得2025/7/30136(2)當三相導線按等邊三角形布置時：由于這時，

代入得，2025/7/301373、分裂導線三相架空線路的電抗分裂導線采用了改變導線周圍的磁場分布，等效地增加了導線半徑，從而減少了導線電抗?？梢宰C明：例：關于d見下例2025/7/30138[例2-2]

某500kV三相架空輸電線路采用三分裂導線，子導體的半徑r＝13.6mm；子導體間距為d=400mm；子導體正三角形布置，三相導線水平布置并經(jīng)完全換位，相間距離D=12m，試求該線路每公里的電抗值。解：已知D=12m，導線水平排列，故又查表2-3知，正三角形布置的三分裂導線的分裂系數(shù)α=1，故d=1*0.4=0.4。2025/7/30139將以上各值代入式(2—15)，即可求得該線路每公里的電抗值為2025/7/301404.電容和電納

三相架空線路的容納架空線路的電納變化不大，一般為：分裂導線電容和電納，把上式中r換成等效半徑req即可例見書例2-32025/7/30141

2.1.4電力線路的等值電路2025/7/30142電力線路的數(shù)學模型是以電阻、電抗、電納和電導來表示線路的等值電路。均勻分布對300km以下架空線路可采用集中參數(shù)簡化圖2-23分布參數(shù)等效電路2025/7/30143一、短線的等值電路(一字形電路)長度小于100km的架空線?？梢院雎訥和B，用串聯(lián)阻抗(集中參數(shù))來表示2025/7/30144

二、一般線路：中等及中等以下長度線路架空線：100~300km

電纜：<100km。不考慮線路的分布參數(shù)特性，集中參數(shù)表示：電導忽略，電容要考慮一般用Π形等效電路

2025/7/30145【例2-4】一條70km長線路，已知受端負荷為20000kW，額定線電壓為60kV，功率因數(shù)為0.8，線路參數(shù)為：=0.1／km，=1.3mH/km，

=0.0095/km。試求送端電壓和電流值。解(一)用Ⅱ形等值電路計算

1．求出線路全長的參數(shù)，并作出等值電路圖

2025/7/30146按此作出Π形等值電路如圖2—49所示。2025/7/301472．將和換算成相電壓和相電流由于等值電路是表示對稱三相系統(tǒng)一相的情況，所以和都應該換算成相電壓和相電流。當以為參考相量時，有2025/7/301483.計算電流 (A)(A)4.計算送端電壓

(kV)2025/7/301495．計算送端電流2025/7/30150（二)※用T形等值電路進行計算T形等值電路如圖2—50所示。計算線路中點電壓(kV)2025/7/301512.計算送端電流(A)3.計算送端電壓(kV)可見兩種計算方法結果基本一致,一般用Π形。2025/7/301522.2變壓器

2025/7/301532.2.1雙繞組變壓器的參數(shù)計算

等值電路2025/7/301541）短路電阻2025/7/301552）短路電抗即經(jīng)折算后一、二次繞組的總漏抗，它可以直接按短路阻抗值求得，對于大中型變壓器而言，可按下式計算2025/7/301563）勵磁電導4）勵磁電納例：書P41例2-5，簡單，自看2025/7/301572.2.2三繞組變壓器的參數(shù)計算按三個繞組容量比的不同有三種不同的類型：

100/100/100、100/50/100、100/100/50按三個繞組排列方式的不同有兩種不同的結構：降壓結構：高壓外，中壓中，低壓內(nèi)升壓結構：高壓外，低壓中，中壓內(nèi)

2025/7/30158短路電阻由兩繞組間的短路損耗求各繞組的等值損耗（由于容量的不同，對所提供的短路損耗要做處理）對于容量比：100/100/1002025/7/30159然后按雙繞組變壓器相似的公式計算各繞組電阻2025/7/30160對于100/50/100或100/100/50

首先，將含有不同容量繞組的短路損耗數(shù)據(jù)歸算為額定電流下的值。 然后，按照100/100/100 計算電阻的公式計算各 繞組電阻。2025/7/30161電抗 根據(jù)變壓器排列不同，對所提供的短路電壓做些處理：2025/7/30162然后按雙繞組變壓器相似的公式計算各繞組電抗：（例：書P44例2-6，自看）2025/7/30163

就端點條件而言，自耦變壓器可完全等值于普通變壓器，但由于三繞組自耦變壓器第三繞組的容量總小于變壓器的額定容量，因此需要進行歸算。(其余自看)2.2.3自耦變壓器（*）的參數(shù)計算

2.3互感器

用途：1.將一次系統(tǒng)的高電壓變成或的低電壓；將一次系統(tǒng)的大電流變成5A或1A的小電流；2.與一次系統(tǒng)的高電壓隔離，保證二次設備和工作人員的安全。3.取得零序電流、零序電壓分量，供反映接地故障的繼電保護裝置使用。原邊串在電路中，副邊同電流線圈相串聯(lián)二次繞組近似在短路狀態(tài)下工作，不能開路運行工作原理及特性

工作原理與升壓變壓器相似，一次繞組匝數(shù)很少，二次繞組匝數(shù)多；一次電流的大小決定于一次電路，二次電流取決于一次電流，一次電流變化范圍大，要求準確度高；二次側近于短路狀態(tài)下運行，二次電路不允許開路。分類及型號：電流互感器的測量誤差比差（電流誤差）：相角差：

與間的夾角影響誤差的因素1.一次電流對誤差的影響

電流互感器在額定一次電流附近運行時誤差較小。2.二次負載阻抗對誤差的影響負載阻抗增大，電流誤差和相角差都增大。負荷功率因數(shù)增加，電流誤差增大，相位差減小。正常條件下的誤差特性短路條件下的誤差特性二次側開路的危害產(chǎn)生高電勢B驟增，燒毀設備產(chǎn)生剩磁使精度下降，誤差增大電流互感器的結構單匝式多匝式LZZB-10型電流互感器（澆注式）一次接線端子

一次繞組和部分二次繞組

二次接線端子

鐵芯二次繞組底座LMZ-0.5型電流互感器（母線型）LB-220W2型電流互感器LVQB-110SF6絕緣電流互感器一次繞組出線端

二次出線盒穿墻式電流互感器結構視頻演示接線方式接線方式注意事項：

二次側不允許開路；二次側必須有一端接地；注意連接的極性。近似空載下運行原邊并聯(lián)在電路中，副邊接電壓表計電磁式電壓互感器電磁式互感器的等值線路圖電磁式電壓互感器的誤差δ電壓誤差ΔU%角度誤差δu：與的夾角誤差分析及減小誤差的措施采用優(yōu)質(zhì)的冷軋硅鋼片設計時B要取小些

措施：誤差來源2：措施：

①采用粗的導線②加強一次繞組和二次繞組的耦合③使用時對負荷的大小和功率因數(shù)做一定的規(guī)定誤差來源1：

在規(guī)定的一次電壓和二次負荷變化范圍內(nèi)，負荷功率因數(shù)為額定值時，電壓誤差的最大值。準確度的選擇的原則

互感器的準確度不低于所供測量儀表的準確級。電壓互感器的準確級裝于重要回路的電能表和計費的電能表常用0.5～1級，互感器準確級不低于0.5級。對測量精度要求高的大容量發(fā)電機、變壓器、系統(tǒng)干線和500kV用0.2級。供運行監(jiān)視、估算電能的電能表和控制盤上的儀表一般為1～1.5，相應的互感器應為0.5～1級。供只需估計電參數(shù)儀表的互感器可用3級。

電壓互感器的接線方式VVV輔助繞組的作用：絕緣檢測和零序保護JDZX3-6Q型澆注互感器

電磁式電壓互感器的分類和結構一次接線端子

高壓絕緣套管

一、二次繞組

鐵芯（殼式）

二次接線端子

1)單相式油浸式電壓互感器結構視頻演示JDCF-220型油浸式電壓互感器瓷套

高壓引出端二次線圈引出端

JDCF-110型電壓互感器JDQX-110W2型SF6電壓互感器復合絕緣外套

JDQHX-110W2型SF6電壓互感器2)三相式

三相三柱式電壓互感器不允許用作絕緣監(jiān)視測量相對地的電壓，其一次繞組中性點不能引出。三相三柱式三相五柱式注意電容式電壓互感器電容分壓器電容電壓互感器原理接線圖優(yōu)缺點

分壓電容還可兼做高頻載波通信的耦合電容沖擊絕緣強度強制造簡單，體積小重量輕，造價低，占地少電壓越高效果越明顯誤差特性和暫態(tài)特性差，輸出容量小注意事項：

二次側不允許短路；二次側必須有一端接地；注意連接的極性。2025/7/301962.4直流輸電（DC）2025/7/301971.直流輸電的特點優(yōu)點(1)線路造價低、年運行費用省(2)不存在一般交流系統(tǒng)那種穩(wěn)定性問題，可以聯(lián)結兩個不同頻率的系統(tǒng)(3)能限制短路電流(4)調(diào)節(jié)速度快，運行可靠(5）沒有充電電流，不需要并聯(lián)電抗器補償

2025/7/30198缺點(1)換流裝置價格昂貴，換流站造價高(2)消耗大量的無功功率(3)產(chǎn)生諧波影響(4)缺乏成熟的高壓直流斷路器2025/7/301992.主要適用范圍（l）遠距離大容量輸電（2）直流線路特別適合于海底或地下電纜輸電（3）交流系統(tǒng)的互聯(lián)（4）配合新能源發(fā)電，需要依靠直流輸電來接入交流系統(tǒng)2025/7/30200

高壓直流輸電系統(tǒng)的電源仍由發(fā)電廠中的交流發(fā)電機供給，經(jīng)換流變壓器將電壓升高后接至整流器，由整流器將高壓交流變?yōu)楦邏褐绷?，?jīng)過直流輸電線路輸送到受端，再經(jīng)過逆變器重新將直流變換成交流，并經(jīng)變壓器降壓后供給用戶使用。整流器和逆變器可總稱為換流裝置。3、直流輸電的基本原理2025/7/30201

2025/7/302024.高壓直流輸電系統(tǒng)的基本方式通常有下列三種：（1）單極直流輸電；（2）雙極直流輸電；（3）背靠背直流輸電。2025/7/30203

2025/7/302045、換流站的工作原理換流站由換流變壓器、換流器、平波電抗器等組成。左圖中的、、為換流變壓器提供的三相交流電源，為電源電感，為減小直流側電壓電流脈動的平波電抗器，為負載電流（直流），K1~K6為起換流作用的晶閘管閥。2025/7/302056.高壓直流輸電系統(tǒng)的構成2025/7/30206本章結束！第一篇電力設備

PartIElectricApparatus

3電力負荷

4同步發(fā)電機

2輸電設備

6其它電力設備

5高壓絕緣與繼電保護（后續(xù)課程）第3章電力負荷

Chap3ElectricLoads負荷曲線負荷分類負荷模型3.1負荷曲線負荷概念負荷曲線負荷特性負荷預測3.1.1負荷概念負荷：電力負荷是電力系統(tǒng)中所有用電設備的總稱，習慣上也指所耗用的功率，簡稱負荷。單位：國際上MW/MVAR/MVA，我國習慣上萬千瓦。電量：指消耗的電能量，用電量或者發(fā)電量。1、日負荷曲線以往24點（每小時）目前開始大都96點（每一刻鐘）3.1.2負荷曲線負荷有功、無功隨時間變化的曲線觀察規(guī)律？2、年（月、周）最大負荷曲線橫坐標（時間）：逐月或者逐日?？v坐標（負荷）：最大（峰值）負荷或者其它（最小負荷、平均負荷）。月、周類似，以往用的不多。3.1.3負荷特性時間特性：負荷功率隨時間變化的特性電壓（頻率）特性：負荷功率與電壓（頻率）之間的關系。周期性相似性增長性隨機性負荷預測3.1.4負荷預測超短期：分鐘級，比如一刻鐘。短期：日級，比如明天。中長期：年級，比如明年。工業(yè)負荷

民用負荷

農(nóng)業(yè)負荷

照明

加熱

空調(diào)

一級二級

三級

3.2負荷分類

按行業(yè)按設備按重要性工業(yè)負荷：量大，比較穩(wěn)定。農(nóng)業(yè)負荷：季節(jié)性強，負荷密度小，功率因數(shù)低，負荷的結構變化大。商業(yè)負荷：很強的時間性，電網(wǎng)峰荷的主要組成部分。市政及居民生活負荷：負荷變化大，負荷同時率高，負荷功率因數(shù)低。

按照行業(yè)分類一級負荷：若中斷供電，可能造成生命危險、重大損失或混亂。二級負荷：若中斷供電，可能造成大量減產(chǎn)、交通停頓、生活受到影響。三級負荷：其它負荷。

按照重要性分類3.3負荷模型概述靜態(tài)負荷模型電動機負荷模型綜合負荷模型6

重要：電力總是負荷消耗的，影響大負荷特性：P、Q與

U、f之間的關系負荷模型：描述關系的方程3.3.1概述Uf電力負荷PQ1、靜態(tài)特性模型【例】某負荷由RL串聯(lián)而成，推導其有功和無功功率的靜態(tài)和動態(tài)特性模型。uRL2、動態(tài)特性模型

難點：整體而非個體個體元件容易整體綜合難簡單實用UfP,Q3.3.2靜態(tài)負荷模型

穩(wěn)態(tài)情況下，負荷功率與電壓、頻率之間的靜態(tài)關系1、多項式（ZIP）模型2、冪函數(shù)模型3、特征系數(shù)（SCC)

類似【課堂討論】模型系數(shù)關系3.3.3

電動機負荷模型(1)

以前常用機械暫態(tài)模型

[《電機學》9-6]

忽略所有電磁暫態(tài)考慮轉子運動方程(2)現(xiàn)在大都采用3階機電暫態(tài)模型

忽略定子電磁暫態(tài)考慮轉子電磁暫態(tài)和運動方程最常用：感應電動機+靜態(tài)負荷

3.3.4綜合負荷模型IMSL整體特性習題：p69,3-1。第3章結束第4章同步發(fā)電機Chap4SynchronousGenerators

這一章是難點，決定今后的學術深度重點講授4.1-4.3

自學4.4節(jié)（勵磁）和4.5節(jié)（調(diào)速）abc坐標系下的方程4.1同步發(fā)電機的基本方程與參數(shù)

派克-戈列夫變換

派克-戈列夫方程1、基本假定——理想電機

轉子、定子繞組對稱磁勢、磁通正弦分布不計飽和74.1.1abc坐標系下的方程++++++++++++????????????？幾個繞組2、正方向的選取++++++++++++????????????Stator

Rotor

DamperΨabc與iabc相反ΨfDQ與ifDQ相同

為da軸之間的夾角

6繞組（Winding）3、同步電機回路圖

uabc與iabc相反

Eabc與uabc相同?阻尼繞組中有無電流4、電壓方程－－電關系

(VoltageEquation)5、磁鏈方程－－磁關系

(FluxLinkagesEquation)

定子定子

變？變？轉子轉子變？

6、電感(Inductance)++++++++++++????????????轉子繞組的自感轉子繞組間互感恒定恒定

垂直時？

(1)轉子繞組自感及互感

(2)定子與轉子繞組間互感??++??+++?+?+?+?？隱極機l2＝？

(3)定子繞組自感+?+?+?+?(4)定子繞組間互感+?+?+?+?+?+?+?+?

電感總結：

恒定一定變可變可不變

變的原因：

轉子旋轉－－主因

動為機，靜為器轉子凸極－－輔因變換概述

空間綜合相量派克變換的導出

4.1.2派克-戈列夫變換

Park’sTransformation

dqoTransformation28

可理解為數(shù)學變換：但應了解物理本質(zhì)。坐標變換，使易分析、易處理

0.變換概述

時變系數(shù)，方程難分析、難計算

abc坐標系方程

華人學者作出貢獻：顧毓秀、高景德。三相對稱繞組中通以對稱電流時，其合成磁勢為一正向旋轉的磁勢。方向：超前電流相滯后相，即轉速：幅值：每相脈動振幅的1.空間綜合相量

旋轉磁場原理

[《電機學》7-2、7-3]

雙反應原理

[《電機學》12-6]三相定子繞組合成的旋轉磁勢可以用直軸分量和交軸分量代替。電氣角空間角2.兩個角度3.派克變換的導出方程兩邊同乘F，則有不對稱：

但可令：

使：

綜合得Park變換：

逆變換為

兩個變換應該記住，如何記？★

注：（1）可理解為線性數(shù)學變換

（2）可用于其他各量，如等；（3）可用于其他函數(shù)，如不對稱、直流等。已知【例4-1】求其中

按Park變換得：

？恒定的條件是什么？

恒定的條件是：①

對稱

②

電速度＝機速度為什么三相不對稱、轉速不相同9習題：p91,4-1

1.磁鏈方程4.1.3dq0坐標系下的方程

Theequationsindqocomponents2．電壓方程3.物理解釋4.標幺值方程5.方程求解1.磁鏈方程？fDQ

變量是否要變換

經(jīng)推導整理得：此處，l,m

均為各電感系數(shù)中常數(shù)。式中：?觀察變化

（1）電感變成常數(shù)（2）之間無互感（3）0分量獨立

（4）軸之間無互感思考：分析原因?變化：3

對定子電壓方程變換，對轉子電壓方程無需變換2.電壓方程因為：等式兩邊都乘10又因為：

所以：

？觀察變化

速度電勢S為新增項，且中為，中為（變壓器電勢）（發(fā)電機電勢）

電壓三項=電阻壓降+脈變電勢+速度電勢

變化

思考：為什么？3.標幺值方程（1）基準值

適當?shù)倪x取定、轉子側的基值，使:①

互感系數(shù)對稱可逆；

②

d軸互感相等；

③

電感與電抗標幺值相等；以下為簡便，標幺值下標*略去。（2）磁鏈方程（3）電壓方程

（1）Park變換數(shù)學上：狀態(tài)量的轉變物理上：觀察點的轉移靜止的以速度旋轉的

abc坐標系dq0坐標系

課堂討論

－Park變換與方程（2）電感為常數(shù)

？為什么（3）d、q軸之間無互感

？為什么？是否就無聯(lián)系（4）0分量獨立

？為什么（5）

電感為繞組的自感，大小關系：？什么時候相等

Park方程有兩組，18個變量為了與外部系統(tǒng)方程相聯(lián)，消去中間變量－磁鏈、轉子側量，建立定子側電壓與電流之間的方程包括穩(wěn)態(tài)、次暫態(tài)、暫態(tài)推導乏味，但后面和工作中需要用到11

標量方程4.2同步發(fā)電機的穩(wěn)態(tài)參數(shù)與方程

Steady-stateequations

相量方程

條件4.2.1穩(wěn)態(tài)條件轉速恒定設恒定對稱分量均為常數(shù)，，同理

，？是否為04.2.2穩(wěn)態(tài)電壓方程

空載電勢

定義：

因為空載時：4.2.2相量方程、相量圖

令（相量）＝（d

分量）＋j（q分量）

即

d軸為實軸，q

軸為虛軸

，則位于虛軸即

q

軸

相量圖已知：、、，求出：、軸及、各分量

①設

②由得及、軸

③將、投到、軸

1、隱極機它是軸與端電壓之間的夾角。

功角功角是電力系統(tǒng)中的重要角度研究之間的關系2、凸極機相量方程寫不成全相量形式，相量圖也就畫不出，各個分量就得不到？

能否構造一個既位于軸，又隱極化的電勢？

、、、、、各分量、位于軸，與同向，相差

①則或可求得②由得軸及軸方向，則可得及③或例4-2

(1)對于凸極機，先求試求穩(wěn)態(tài)時各電勢，忽略電阻。已知發(fā)電機有如下參數(shù)：穩(wěn)態(tài)運行條件為：，，。由解：得

例

(2)計算電壓，電流分量：(3)計算

等值電路隱極機凸極機

次暫態(tài)方程與參數(shù)

暫態(tài)方程與參數(shù)4.3同步發(fā)電機的實用方程與參數(shù)

幾種電抗和電勢之間的關系

穩(wěn)態(tài)方程只適用于穩(wěn)態(tài)，暫態(tài)時不連續(xù) 找一組變量能連續(xù)、不突變穩(wěn)態(tài)時算出暫態(tài)時采用

[《電機學》15-2]54.3.1次暫態(tài)方程與參數(shù)

次暫態(tài)電勢與次暫態(tài)電抗（Sub-transientVoltage&Sub-tr.Reactance）

電壓方程（超瞬態(tài)電抗）1．直軸

直軸次暫態(tài)電抗即、短接時沿看進去的電抗。

具有電壓性質(zhì),也具有電壓性質(zhì)

求從端看進去的戴維南等值電路

直軸(d軸）次暫態(tài)電勢、，不突變

為直軸次暫態(tài)電抗為直軸次暫態(tài)電勢則等效電路為

等效方程為

2．交軸

求從端看進去的戴維南等值電路

交軸次暫態(tài)電抗即短接時沿看進去的電抗。

交軸次暫態(tài)電勢不突變

等效方程為

則等效電路為

3．電壓方程②

令Park電壓方程中：則：①寫成相量形式，令近似地隱極化，令

次暫態(tài)參數(shù)定義時無條件，

次暫態(tài)電壓方程有條件。

或則：

次暫態(tài)電抗后電勢，Voltagebehindsub-tr.reactance4.3.2暫態(tài)方程與參數(shù)

暫態(tài)電抗后電勢

電壓方程

暫態(tài)電勢與暫態(tài)電抗

（TransientVoltage&TransientReactance）

（瞬態(tài)電抗）6令思考：（1）什么情況下如此？（2）等值電路如何變化？1．直軸將原圖中繞組開路不突變

2．交軸無軸暫態(tài)電勢和電抗

或令，3．電壓方程令①②③令相量＝分量＋分量

——無法隱極化類似于穩(wěn)態(tài)時，先求則——

位于軸

求解①先求得軸、、②投影得、、、

③求4．暫態(tài)電抗后電勢

Voltagebehindtr.reactance？是否位于軸

令

由電壓方程得：②

不位于軸，其在軸上投影為；③

與的夾角為，與有一定差異，其差異的大小與成正比，時；

④在早期經(jīng)典模型中，常用模型，以簡化計算。即，。但在現(xiàn)代電力系統(tǒng)定量計算中已很少使用。①可由電壓方程（在穩(wěn)態(tài)時）直接計算；注意：[例6-3]

，，，，。(1)對于凸極機，先求

試求穩(wěn)態(tài)時各暫態(tài)電勢，忽略電阻。已知發(fā)電機有如下參數(shù)：穩(wěn)態(tài)運行條件為：，，。解：例

(2)計算電壓，電流分量：(3)計算(4)計算和例(5)求

，，

例例若按得：

有一定誤差習題:p914-2

課堂討論

－－幾種電抗和電勢之間的關系

1.電勢與電抗是成對使用的關系

2.電路圖從次暫態(tài)暫態(tài)穩(wěn)態(tài)，具有退化關系

暫態(tài)穩(wěn)態(tài)次暫態(tài)3.電抗的大小關系4.電勢的大小關系穩(wěn)態(tài)時

正常時5.電勢和電抗的定義無條件

各電勢和電抗是定義的，不管在穩(wěn)態(tài)、動態(tài)階段均有的，但不一定都能直接測到。6．電壓方程有條件

適用于任何情況

條件由上往下逐步加強，各方程在穩(wěn)態(tài)時均成立適用于穩(wěn)態(tài)

適用于次暫態(tài)起

適用于暫態(tài)起

第4章結束電力工程河海大學

第1篇電力設備

PartIElectricApparatus

輸電設備電力負荷

同步發(fā)電機組

開關類設備

高壓絕緣與保護控制第5章開關類設備目的：了解除輸電線、發(fā)電機、變壓器以外的電力設備（一次設備，二次設備）電力工程河海大學

一、一次設備用于直接生產(chǎn)、輸送、變換電能的設備，包括：生產(chǎn)變換電能的設備：發(fā)電機、變壓器、電動機通斷電路的開關設備：斷路器、隔離開關、接觸器、負荷開關等限制短路電流或過電壓：限流電抗器、熔斷器、避雷器等載流導體及絕緣設備：軟、硬母線，電纜，穿墻套管等互感器類設備：電流互感器、電壓互感器接地裝置電力工程河海大學某熱電廠的電氣主接線示意圖電力工程河海大學電氣主接線設計圖標明各個元件的型號電力工程河海大學某熱電廠的電氣主接線設計圖電力工程河海大學二、二次設備對一次設備和系統(tǒng)的運行狀況進行測量、控制、保護和監(jiān)察、調(diào)節(jié)的設備。包括：1）測量表計：電壓表、電流表、功率表、電度表等

2）繼電保護和自動裝置：繼電裝置、自動裝置等

3）操作電器：控制開關、按鈕等

4）直流電源設備：蓄電池、硅整流裝置等相關知識在繼電保護、電力系統(tǒng)自動裝置等課程中學習。電力工程河海大學互感器二次繞組接線端電力工程河海大學

某發(fā)電廠中控室1、2、3屏——機組LCU屏；4屏——同期屏；5屏——公用屏；6屏——直流屏電力工程河海大學電力工程河海大學110KV變電站二次設備典型配置電力工程河海大學本課程主要介紹一次設備用于直接生產(chǎn)、輸送、變換電能的設備，包括：生產(chǎn)變換電能的設備：發(fā)電機、變壓器、電動機通斷電路的開關設備：斷路器、隔離開關、接觸器、負荷開關等限制短路電流或過電壓：限流電抗器、熔斷器、避雷器等載流導體及絕緣設備：軟、硬母線，電纜，穿墻套管等互感器類設備：電流互感器、電壓互感器接地裝置電力工程河海大學

高壓斷路器隔離開關高壓熔斷器高壓負荷開關接地開關高壓開關電器：通斷電路的開關設備。據(jù)統(tǒng)計，在發(fā)電廠和變電所中，每1萬Kw發(fā)電設備需要100－120臺高壓斷路器，400－500臺隔離開關。電力工程河海大學開關電弧的產(chǎn)生和熄滅

電弧如何產(chǎn)生？觸點電壓大于20V，電流大于100mA,開斷時有電弧產(chǎn)生。5－1電弧與滅弧電力工程河海大學

強電埸發(fā)射、熱發(fā)射下發(fā)射出自由電子，自由電子在強電埸作用下加速向陽極運動，并不斷地碰撞游離，產(chǎn)生更多的帶電質(zhì)點，大量的帶電質(zhì)點在電場力作用下定向運動就形成了電弧。熱游離是維持電弧穩(wěn)定燃燒的主要因素。3.(((

開關電弧的形成

電弧的實質(zhì)是一種氣體游離放電現(xiàn)象。電力工程河海大學電弧的危害（1）電弧的存在延長了開關電器開斷故障電路的時間，加重了電力系統(tǒng)短路故障的危害。（2）電弧產(chǎn)生的高溫，將使觸頭表面熔化和蒸化，燒壞絕緣材料。對充油電氣設備還可能引起著火、爆炸等危險。（3）由于電弧在電動力、熱力作用下能移動，很容易造成飛弧短路和傷人，或引起事故的擴大。電力工程河海大學嚴格按照安規(guī)操作，安全第一！電力工程河海大學如何熄滅電弧？－－去游離>游離

去游離：弧隙中帶電粒子減少的過程。電弧的去游離過程包括復合和擴散兩種形式。1.復合

復合是正、負帶電質(zhì)點相互結合變成不帶電質(zhì)點的現(xiàn)象。由于弧柱中電子的運動速度很快，約為正離子的1000倍，所以電子直接與正離子復合的幾率很小。一般情況下，先是電子碰撞中性質(zhì)點時，被中性質(zhì)點捕獲變成負離子，然后再與質(zhì)量和運動速度相當?shù)恼x子互相吸引而接近，交換電荷后成為中性質(zhì)點。還有一種情況就是電子先被固體介質(zhì)表面吸附后，再被正離子捕獲成為中性質(zhì)點。電力工程河海大學2.擴散

擴散是弧柱中的帶電質(zhì)點逸出弧柱以外，進入周圍介質(zhì)的現(xiàn)象。擴散有三種形式：（1）溫度擴散，由于電弧和周圍介質(zhì)間存在很大溫差，使得電弧中的高溫帶電質(zhì)點向溫度低的周圍介質(zhì)中擴散，減少了電弧中的帶電質(zhì)點；（2）濃度擴散，這是因為電弧和周圍介質(zhì)存在濃度差，帶電質(zhì)點就從濃度高的地方向濃度低的地方擴散，使電弧中的帶電質(zhì)點減少；（3）利用吹弧擴散，在斷路器中采用高速氣體吹弧，帶走電弧中的大量帶電質(zhì)點，以加強擴散作用。如何熄滅電弧？－－去游離>游離電力工程河海大學1.電弧溫度電弧是由熱游離維持的，降低電弧溫度就可以減弱熱游離，減少新的帶電質(zhì)點的的產(chǎn)生。同時，也減小了帶電質(zhì)點的運動速度，加強了復合作用。通過快速拉長電弧，用氣體或油吹動電弧，或使電弧與固體介質(zhì)表面接觸等，都可以降低電弧的溫度。

2.介質(zhì)的特性

電弧燃燒時所在介質(zhì)的特性在很大程度上決定了電弧中去游離的強度，這些特性包括：導熱系數(shù)、熱容量、熱游離溫度、介電強度等。若這些參數(shù)值大，則去游離過程就越強，電弧就越容易熄滅。

影響去游離的因素電力工程河海大學

影響去游離的因素3.氣體介質(zhì)的壓力氣體介質(zhì)的壓力對電弧去游離的影響很大。因為，氣體的壓力越大，電弧中質(zhì)點的濃度就越大，質(zhì)點間的距離就越小，復合作用越強，電弧就越容易熄滅。在高度的真空中，由于發(fā)生碰撞的幾率減小，抑制了碰撞游離，而擴散作用卻很強。因此，真空是很好的滅弧介質(zhì)。

4.觸頭材料觸頭材料也影響去游離的過程。當觸頭采用熔點高、導熱能力強和熱容量大的耐高溫金屬時，減少了熱電子發(fā)射和電弧中的金屬蒸汽，有利于電弧熄滅。除了上述因素以外，去游離還與電場電壓、交流直流等因素的影響。電力工程河海大學

常用熄弧措施－－加強去游離過程降低溫度，降低熱油離！電力工程河海大學

常用熄弧措施－－加強去游離過程在觸頭行程、分閘速度相同的情況下，電弧被拉長的速度成倍增加,拉長電弧，增強復合和擴散！電力工程河海大學▉

采用多斷口

每一相有兩個或多個斷口相串聯(lián)。在熄弧時，多斷口把電弧分割成多個相串聯(lián)的小電弧段。多斷口使電弧的總長度加長，導致弧隙的電阻增加；在觸頭行程、分閘速度相同的情況下，電弧被拉長的速度成倍增加，使弧隙電阻加速增大，提高了介質(zhì)強度的恢復速度，縮短了滅弧時間。采用多斷口時，加在每一斷口上的電壓成倍減少，降低了弧隙的恢復電壓，亦有利于熄滅電弧。在要求將電弧拉到同樣的長度時，采用多斷口結構成倍減小了觸頭行程，也就減小了開關電器的尺寸。電力工程河海大學（2）斷路器的積木組合方式斷路器的積木組合方式示意圖SW2-110型少油斷路器每相單柱雙斷口電力工程河海大學

采用均壓電容電力工程河海大學并聯(lián)均壓電容并聯(lián)電容電力工程河海大學采用多斷口－－拉長電弧吹?。档突∠稖囟忍岣哂|頭的分閘速度—迅速拉長電?。?6m/s）短弧原理滅弧利用固體介質(zhì)的狹縫狹溝滅弧采用耐高溫金屬材料制作觸頭采用絕緣性高介質(zhì)

常用熄弧措施－－加強去游離過程電力工程河海大學電弧的利用15千瓦氙氣燈電弧爐煉鋼利用電弧的光和熱！電力工程河海大學某熱電廠的電氣主接線示意圖斷路器符號QF5－2高壓斷路器電力工程河海大學▉高壓開關電器－高壓斷路器的用途

高壓斷路器是高壓電器中最重要的設備，是一次電力系統(tǒng)中控制和保護電路的關鍵設備。它在電網(wǎng)中的作用有兩方面：

第一是控制作用，即根據(jù)電力系統(tǒng)的運行要求，接通或斷開工作電路；

第二是保護作用，當系統(tǒng)中發(fā)生故障時，在繼電保護裝置的作用下，斷路器自動斷開故障部分，以保證系統(tǒng)中無故障部分的正常運行。電力工程河海大學▉高壓斷路器的基本要求

斷路器在電力系統(tǒng)中承擔著非常重要的任務，不僅能接通或斷開負荷電流，而且還能斷開短路電流。因此，斷路器必須滿足以下基本要求。

（1）工作可靠；（2）具有足夠的開斷短路電流能力－滅弧能力；（3）具有盡可能短的切斷時間－提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性；（4）具有自動重合閘性能；（5）具有足夠的機械強度和良好的穩(wěn)定性能（6）結構簡單、價格低廉電力工程河海大學補充：自動重合閘在電力系統(tǒng)中的作用