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中性点接地电网和中性点不接地电网

中性点接地电网和中性点不接地电网
    13.何为小电流接地系统和大电流接地系统?
    中性点不接地或经消弧线圈接地的系统称为小电流接地系统,一般用于35kV及以下系统。中性点直接接地的系统称为大电流接地系统,一般用于110kV及以上系统。所谓中性点是指线路两端所连接的变压器绕组组成星形接线时的中点。
    14.110kV及以上系统为什么多采用中性点直接接地方式?
    因为中性点直接接地系统的内过电压是在相电压作用下产生的,而中性点不接地系统是在线电作用下产生的,因为前者较后者的内过电压数值要低20%~30%。绝缘水平也降低20%左右。额定电压越高,由降低设备绝缘水平而减少的费用也越多,所以用直接接地是经济的。同时电压越高线路也越可靠,高压线不易断线,线间距离大,不易受鸟害,耐电压水平也高,再辅助于自动重合闸保护,运行可靠性就大有提高,所以在110kV及以上系统中多采用中性点直接接地的方式。
    15.对接地电流不超过10A的35kV系统采用中性点不接地方式的理由是什么?
    凡接地电流不超过10A的35kV电力系统均采用不接地方式,原因是中性点不接地系统正常运行时,线路每相电容电流是均匀分布的,各相电压UA、UB、UC是不对称的,所产生的电容电流IA、IB,IC数值是相等的,相位互差120°,所以流经大地的总电流为0,当一相接地时,故障相电压为0,中性点的电压升高为相电压,非故障相的相电压上升为线电压,即为相电压的 倍,线间电压不变,如接地电流小于5A,闪络很难在闪络点形成稳定电压,所以故障可自动熄灭,不致停电。
    16.中性点直接接地方式有哪些优缺点?
    其优点是:
    (1)系统内过电压小20%,因此可降低设备绝缘水平。
    (2)与同电压线路比较可减少绝缘子数量,减小塔头尺寸。
    (3)接地的继电保护动作可靠。
    缺点是:单相接地电流大,对邻近通信线影响较大,必须在通信线路中采取措施。
    17.35kV系统中性点直接接地运行的优点是什么?
    (1)35kV线路由于线路绝缘水平低,对地间隙小,很容易发生接地故障,采用中性点不接地方式,绝缘水平是按电压考虑的,线路接地时由于接地电流很小,有利于消除故障,减少停电次数。
    (2)接地电流不超过10A,不易发生间隙电弧,不需装设消弧线圈。
    (3)若利用中性点直接接地方式,绝缘水平高一些,但费用降低不明显,而线路接地时停电次数将会明显增加。
    18.在中性点不接地系统中在何种情况下要加装消弧线圈?
    随着电网扩大,电网额定电压升高,在中性点不接地系统中发生金属性接地时,非故障相电压升高为线电压,故障相的接地电流变为3倍于非故障相电容电流,该电流过大时产生电弧将会烧坏电气设备,当电弧间隙性燃烧时,易产生间隙性弧光过电压,危及设备安全,波及电网,所以在电压较高、线路较长、接地电流大于10A时应采用中性点经消弧线圈接地的运行方式,以减少线路的电容电流。
    19.消弧线圈为什么能够消除线路接地时所产生的弧光电压?
    线路接地后,故障点经线路、大地、变压器的中性点流过电容电流,若在中性点加入消弧线圈,消弧线圈中流过电感电流,此电流滞后电压90°,而电容电流超前90°,方向相反,相互抵消,互相补偿,故障点的电流减少,电弧自动熄灭,达到消除故障的目的。
    20.中性点不接地系统适用的范围是什么?
    中性点不接地系统适用于电压在500V以下的三相三线制电网和6~60kV电网,对于6~60kV电网其单相接地电流应符合下列要求:
    (1)6~10kV电网。单相接地电流,IC≤30A;
    (2)10~60kV电网。单相接地电流,IC≤10A。
在上述条件下,单相接地电流产生的电流可自行熄灭。
21.消弧线圈补偿方法有几种?
共有三种补偿方式:全补偿、过补偿及欠补偿。
线路接地故障时,接地电流经消弧线圈、中性点及线路对地电容形成回路,如果IC=IL,即WL=WC,此时流过的电流IL-IC=0(大小相等、方向相反),这种补偿称为全补偿,但因三相对地电容不平衡,正常运行时中性点有电压UO,当XL=XC时,容易发生串联谐振。
    当XL    XL>XC时称为过补偿,此种情况是在线路全负荷情况下考虑的,XC始终小于XL,所以不会发生XL=XC的情况,故得到广泛的采用。
    22.全补偿易引起什么故障?
    在全补偿电路中,消弧线圈电抗等于系统的总容抗,当单相接地时,流过消弧线圈和线路电容的电流大小相等、方向相反,IL-IC=0,形成串联谐振回路,谐振电流将引起中性点残余电压升高,致使设备破坏。
第三节  送电线路参数
    23.研究线路电气参数的意义是什么?它包括哪些内容?
    送电线路参数计算是进行电网电能损失和电压损失计算的基础,也是研究电网各种运行问题的基础。
送电线路的电气参数主要有四个,即电阻ro、电抗xo、电导go和电纳bo。电阻、电抗是导线本身固有的,电抗除导线本身外还与架线方式有关。电导是对应于导线电晕及绝缘漏电而引起的参数,电纳是导线对地电容引起的参数。
    24.送电线路的电阻是如何表示的?
    从电工学可知,导线每公里的电阻计算式为
        ro=ρ/S=1000/γs(Ω/km)
    式中  γ——导线材料的电导率,m/(Ω?mm2);
           S——导线的截面面积,mm2;
            ρ—导线材料的电阻率(Ωmm2/km),在温度t=20°C时,铜的电阻率为18.8Ω?mm2/km,电导率为53m/(Ω?mm2),铝的电阻率为31.5Ω?mm/km2,电导率为32m/(Ω?mm2)。
    因此导线长度计算公式为R=rOL。
    上面讲的实际是直流电阻,因交流有趋肤效应,电流在导线上分布不均,因此导线的实际交流电阻较直流电阻要大一些。
    电阻是引起线路电压降造成线路有功电能损失和电压损失的因素之一。
    25.交流送电线路的电阻除与导线截面有关外还同哪些因素有关?
    (1)在交流电路中,由于集肤效应与邻近效应的影响,交流电阻要较直流电阻大,频率愈高,以上效应愈显著,所以通常情况下,这些效应约使电阻增加O.5%~5%。
    (2)电力线路使用的导线为多股导线,由于导线扭绞实际长度增加2%~3%,所以电阻率也要增大2%~3%。
    (3)计算电阻一般是按导线标称截面计算的,但实际上由于多股扭绞的空隙存在,所以在计算时要将导线电阻适当加大,归算到它的额定截面。
    (4)分裂导线每相电阻值,等于每根导线的电阻除以导线的分裂数。
    26.送电线路电抗的意义是什么?
    当交流电通过三相导线,其中一相周围就存在交变磁场,由于磁通的变化,在导线中便产生感应电动势,即自感电动势,而在其他两相导线上由于自感电动势作用也有电流,此电流构成互感电动势,所以线路的电抗则是由自感、互感组成的。由于自感和互感与导线的材料特性有关,根据此理,线路电抗与三相导线问的距离、导线直径、导线材料的导磁系数等因素有关。
    所以三相对称排列单回送电线路,每公里导线电抗值为
    xo=0.0157μ/N+0.145lgdm/Ds(Ω/km)
    式中  μ——导线相对导磁率;
          dm——三相几何均距,m;
          DS——同相导线组间的几何均距;
          N——每相导线的根数。
    27.线路电导的意义是什么?
    送电线路上有绝缘泄漏和电晕现象,电压越高这种现象表现的越突出,由于电晕的作用,导线表面电场强度超过周围空气击穿强度,造成导线对空气局部放电,即电晕,它导致有功功率损耗,电导一般用gO表示
go=△p/U2(Ω/km)
式中△p——电晕损耗功率,kW/km;
      U——线路电压,kV。
    28.送电线路电纳的意义是什么?
    电纳是线路电容抗的倒数,与电容有关,用公式表示为
bo=1/xo=7.58×10-6/lg(dm/rm)
式中xo——电抗,Ω/km;
        dm——导线几何均距,cm;
        rm——导线等价半径,cm。
    一条线路导线与导线间、导线对大地间都是平行的,都存在着电容。此电容在交变电流的作用下(充放电)出现电流,此电流将影响沿线各点的电压、输送功率和功率因数。
    29.电纳对高压线路有何危害?
    电纳引起的容性功率为
Qb= UIb=U2B(Mvar/km)
式中  B——线路总电纳。
    从式中可以看出电容功率大小与电压平方成正比,所以电压越高电容电流越大,无功损失也越大,在中性点不接地系统中,发生单相接地,不仅烧损导线而且引起弧光过电压,所以一般应装设消弧线圈来限制电容电流。
    在220kV以上系统中,电容功率可补偿系统中感性功率,减少导线中有功损耗,提高电压水平,但在空载情况下,能使末端电压升高。发电机自励磁将有过电压危险,所以应限制电容电流。
    30.什么是线路的分布电容?
    由于导线之问、导线与避雷器、导线与大地之间都是近似平行的,所以在导线之间、导线与避雷器、导线与大地之间都相等于一个电容,这个电容沿着线路全线分布基本上是均匀的,这个电容称为送电线路的分布电容,线路的分布电容与导线的几何均距、导线直径、导线对地的距离有关。
    31.何为线路的充电功率?
    线路在空载运行时,由线路分布电容产生的无功功率称为线路的充电功率,该充电功率相当于在线路上并联一个补偿电容器,因此,空载运行的线路对电网的功率因数有一定的补偿作用。
    32.画出35、110、220kV线路等值电路图
    35kV线路因无电晕,对地电容小,所以不考虑电晕、电纳,所以只有电阻及电抗,其等值电路图如图1—1所示。
    110kV线路可忽略电晕损失,所以电导gO=0,其等值回路图如图1-2所示。
220kV线路四个参数均要考虑,其参数如图1-3所示。
 
 
 
    33.电晕是怎样发生的?怎样避免送电线路上发生电晕?
    电晕是一种放电现象,导线上的强电场使周围自由电子加速运行,碰撞原子,从而撞出电子,产生了新的自由电子和正负离子,正离子被负离子吸引,负离子被电极排斥,飞向远方,这样就形成了电晕。
    电晕与电极表面状况、气象条件、海拔高度有关。  
    避免电晕的措施是加大导线直径,使用分裂导线或表面光洁的导线。
第四节  送电线路功率和损耗
    34.电网经济运行包括哪些内容?
    合理分配各发电厂的有功功率负荷率,在整个系统发电量一定的条件下,使系统一次能源消耗最小,合理配置无功电源,提高有功功率,改进电网的结构和参数,组织变压器经济运行,以降低电力网的电能损耗。
    35.电网损耗包括哪些?
    电网损耗包括电网功率损耗与电能损耗,电网在运行时,在线路上和在变压器中都有功率损耗,电网的电阻和电导作用导致有功功率损耗,电网的电抗、电纳作用导致无功功率损耗。
    36.何为电网的可变损耗和固定损耗?
    可变损耗是指在电力线路电阻上的损耗,输送功率越大,导线上的电流越大,其损耗WO=I2R同电流的平方成正比,其损耗随着功率大小而变化,故称可变损耗,此类损耗约占总损耗的80%。
    固定损耗与线路传递功率无关,主要是电晕和电容引起的损失,因线路中的电晕(电导)和电容(电纳)是不变的,所以此损耗称为固定损耗,此类损耗约占总损耗的20%。
    37.何为管理损耗(又称为管理线损)?
    (1)线路两侧表计(或计量设备)有误差,用电量大,电能表读数小。
    (2)营业管理上有漏抄错算的。
    (3)设备绝缘不良引起损耗。
    (4)无表用电、窃电等引起的损耗。
    38.电力系统无功损耗不直接影响电量,为什么还要予以重视?
    在电能输送中,不仅有有功功率损耗,同时因电抗、电容元件的存在产生无功损耗。无功损耗影响系统功率平衡,要求发电机发无功,同时在系统内要装设调相机及无功设备进行补偿,在输送容量一定情况下,无功功率过大必然会使有功功率受到限制,同时必然会在电力网各元件中产生有功损耗。
    39.线路损失电量及线路线损率如何计算?
    线路损失电量简称线损,是供电部门考核的一项重要指标,简单地说电能表的总供电量与总售电量之差称为实际的损失电量,即损失电量=供电量一售电量,损失电量与总电量之比的百分数称线路损失率,简称线损率。
    40.什么是负荷距?利用负荷距如何计算通过线路的输送功率和输送距离?
    负荷距是指线路的有功负荷与输送距离的乘积。输送容量P= UIcosφ。
    负荷距的计算方法是根据负荷大小、功率因数、导线型号、电压等级、电压损失算得的输送容量和距离的乘积,表l-2中列出了各种导线型号、功率因数、输送电压、电压损失,若已知输送功率,可求得输送距离,若已知输送距离可求得输送功率,即输送功率=负荷距/输送距离。
41.线路电压损失为10%时各类电压等级下的负荷距是多少?
如表1-2所示:
               当线路电压损失为10%时的负荷距              (MW?km)
cosφ
电压等级
及导线型号 0.95 O.90 0.85 0.80 0.75 0.70

U=35kV LGJ-35  115.9 109.3 104.1 99.5 94.5
 LGJ-50  143 134 126.5 120 113.2
 LGJ-70  185.7 17l 159.0 148.7 139
 LGJ-95  234 212 194.5 179 166
 LGJ-120  165 238 216 198 182.3
 LGJ-150  308 271.5 244.5 222 202
U=110kV
 LGJ-95 2570 2250 2025 1835 1705
 LGJ-120 2160 2545 2268 2058 1880
 LGJ-150 2460 2975 2580 2320 2095
 LGJ-185 3960 3285 2860 2540 2275
 LGJ-240  3705 3180 2800 2495
U=220KV LGJ-240 18200 14680 12500 11000 
 LGJ-300  15930 17500 11730 
 LGJ-400  17600 14570 12500 
42.某线路额定电压110kV,导线为LGJ-240,cosφ=O.85如果要求输送距离为50km,求其最大输送功率?
    解:查表1-2负荷距为3180MW?km,则W=3180/50=63.6(MW)。
    43.什么是负荷曲线?
    负荷曲线可分为有功负荷曲线和无功功率负荷曲线,电力系统中的负荷根据用户的需要,时刻在变化,所以电网功率和损耗也随时间变化而变化,这就出现了一个负荷随时问变化的规律,将这个规律以功率为纵坐标、时间为横坐标,以曲线形式记录下来,这个曲线即为负荷曲线。
    负荷曲线记录负荷随时间变化的规律,是计算电能损耗和预测负荷的重要依据。
    44.什么是日负荷曲线?年最大负荷曲线?年持续负荷曲线?
    将一日内每一小时的负荷点在以时间为横坐标、以功率为纵坐标的坐标内,然后将24个点连接而成的曲线称为日负荷曲线。
    把一年12个月中,每月的最大负荷点在坐标中,其连成的曲线称为年最大负荷曲线。
    根据一年8760小时的各个负荷大小的累计持续时间排列出来的曲线称为持续负荷曲线,可计算出全年负荷的用电量。
W= ?t(kW?h)
    45.何为最大负荷利用小时?
    在年持续负荷曲线中,以最大负荷连续运行时间T,它所消耗的电量正好与年负荷曲线中实际消耗的电量相等时,则时间T称为最大负荷利用小时。
    最大负荷利用小时的长短反映了实际负荷一年内变化的程度,如果负荷曲线平坦,说明利用小时大,如果负荷曲线起伏较大,说明该值就小,另一方面也可以用它来衡量用电设备的利用情况。
    根据年最大负荷小时,可算出用户全年的用电量W=PT,各类负荷利用小时如表1-3所示。
    负荷性质 时间T(h) 负荷性质 时间T(h)
照明及生活用电
农业用电
单班制企业用电 2000~3000
2500~3000
1500~2000 双班制企业用电
三班制企业用电 3000~4500
6000~7000

    46.什么叫理论损失电量,为什么要进行线损理论计算?
    在电网实际运行中,电能表总供电量与总售电量之差值称为线损电量,其中有一部分是输、配电无法避免的,如变动损耗和固定损耗,可以通过计算得出,称为理论损失电量,又称为技术线损。但是在技术线损和不明损失电量中,其电网各元件中损失电量各占多少,无法知道,所以必须根据供电设备参数和实际负荷情况进行计算,算出不明损失电量,从而采取措施,减少损耗。
    47.如何用均方根电流法进行线损的理论计算?
    当电流通过电力网时,电力网的电阻为R,电流为I,则电阻的损耗为ΔP=3I2R×10-3(kW),如果电流I为恒定值,则在时间t内该元件的电能损耗为△W=3I2R?t×10-3(kWh)。实际上I并非常数而是随负荷变化的,所以根据日负荷电流曲线(或有功负荷曲线)测t1、t2、t3、…、t24的电流值。则△W=3 。其中If称为日均方根电流。
    48.送电线路各种损耗的计算是如何表示的?
    有功功率损耗ΔP=3I2R×10-3(kW)。
    无功功率损耗△Q=3I2X×10-3(kvar)。
    在时间t时电能损耗△W=RS2/U2τ×10-3(kWh)。
    用均方根电流法计算电能损耗
       ΔW=3R×10-3 (kWh)
    49.为什么说提高电网功率因数可以降低线损?
    在电网中增加并联电容器可以减少线路的无功功率,提高电网的功率因数,无功功率减少后,相应的负荷电流也减少,则有功损耗△P=I2R也相应减少。
    50.降低线损应采取哪些措施?
    (1)提高电网电压运行水平;
    (2)合理确定供电中心,减少线路长度;
    (3)提高功率因数,减少空载、轻载损耗,装设电容器、调相机;
    (4)尽量采用环网供电,减少备用容量。
    51.什么是电力系统潮流?从潮流性质上进行划分可分为哪几种?
    电力系统潮流是描述电力系统运行状态的技术术语,运行中的电力系统带上负荷后,就有潮流或与潮流相对应的功率从电源通过系统各元件流人负荷,并分布于电网各处,称为潮流分布。
    潮流分布从性质上可分为电力系统静态潮流、动态潮流和最佳潮流。
    52.什么叫电网的潮流计算?为什么要进行电网潮流计算?
    电网潮流计算是电网功率分布和电压状况计算的统称。
    电网在某一运行方式下,功率大小及功率方向的分布情况是一定的,通过计算可以明确各变电所母线上功率大小,功率性质,网内功率方向,以及是送电还是受电。
    53.电网功率分布的决定因素是什么?为什么要进行电网功率分布计算?
    电网的功率分布,主要决定于负荷的分布、线路变压器参数和电源间功率分配的关系。
    对电网进行功率分布计算,可以帮助我们了解系统接线方式,在一定的运行方式下,各元件的负荷应保证电网电能质量,使整个电力系统得到最大经济效益。
    54.进行电网功率分布计算要达到的目的是什么?
    (1)根据计算结果来选择电气设备规格及导线规格。
    (2)为继电保护的选型、整定计算提供依据。
    (3)检查电网内各种元件是否过负荷,导线会否发热,导线弛度如何?交叉跨越是否能够满足运行要求。
    (4)检查变电所各母线电压是否满足要求,是否需要调压以保证各变电所的电压水平。
    55.为什么要对电网各点的电压进行计算?
    电压是电能质量的一项重要指标,也是电网内的重要参数,在电网运行中,线路阻抗、变压器阻抗、用户负荷变动及系统运行方式改变时电网各点的电压是不同的。电网事故,如发生短路、断线等时电压将会发生大幅度变化,所以对电网电压的计算是非常重要的。
    56.电网电压的变化可用哪三个名词来说明?
    (1)电压降落。指输电线路首、末端电压向量差。
    (2)电压损耗。指输电线路首、末端的电压代数差。
    (3)电压偏移。电网中某一点的实际电压与电网额定电压之差,一般用百分数来表示。电压偏移百分数等于电网某点电压减去电网电压除以电网电压乘以百分之百。
    57.电压偏移对系统运行有何影响?我国规定的电压偏移的范围是多少?
    电压偏移对电气设备运行有较大影响,电压的正偏高出电气设备额定值,易使设备发热以致老化烧毁,电压负偏影响用户的电压质量。不论正偏、负偏均增大了电网的电压损耗,所以我国规定,电压偏移不超过表1-4所列数字。


变电所类别          最大负荷时(%)        最小负荷时(%)    事故时(%)
变电所无调压           +2.5                 +7.5           -2.5
变电所有调压            +5                   O                 0

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