全国注册电气工程师考试辅导教材-电气工程基础Stillwatersrundeep.流静水深流静水深,人静心深人静心深Wherethereislife,thereishope。有生命必有希望。有生命必有希望4.1 4.1 电力系统基本知识电力系统基本知识 考试大纲1.1 了解电力系统运行特点和基本要求1.2掌握电能质量的各项指标掌握电能质量的各项指标1.3 了解电力系统中各种结线方式及特点1.4掌握我国规定的网络额定电压与发电机、掌握我国规定的网络额定电压与发电机、变压器等元件的额定电压变压器等元件的额定电压1.5 了解电力网络中性点运行方式及对应的电压等级4.1.1 4.1.1 电力系统运行特点和基本要求电力系统运行特点和基本要求 1电力系统的组成 由发电厂的发电机、升压及降压变电设备、电力网及电能用户（用电设备）组成的系统统称为电力系统。 （1）发电厂：生产电能。 （2）电力网：变换电压、传送电能。 由变电所和电力线路组成。 （3）配电系统：将系统的电能传输给电力用户。 （4）电力用户：高压用户额定电压在1kV以上，低 压用户额定电压在1kV以下。 （5）用电设备：消耗电能。 4.1.1 4.1.1 电力系力系统运行特点和基本要求运行特点和基本要求 2电能的特点 （1）电能不能储存 电能的生产、输送、分配和使用同时完成。 （2）暂态过程非常迅速 电能以电磁波的形式传播，传播速度为300kmms。 （3）和国民经济各部门间的关系密切 。4.1.1 4.1.1 电力系力系统运行特点和基本要求运行特点和基本要求 3对电力系统提出的要求 （1）保证供电可靠性 （2）保证电能质量 （3）提高电力系统运行的经济性 （4）环境保护问题 4.1.2 4.1.2 衡量电能质量的指标衡量电能质量的指标 1电压偏差（移） 电压偏差（移）指当供配电系统改变运行方式或负荷缓慢地变化使供配电系统各点的电压也随之改变，各点的实际电压与系统额定电压之差，通常用与系统额定电压的百分比值数表示。用公式表示为 （4-1-1）式中 用电设备的额定电压，kV； 用电设备的实际端电压，kV。4.1.2 4.1.2 衡量电能质量的指标衡量电能质量的指标 2电压波动 一系列的电压变动或电压包络线的周期性变动，电压的最大值与最小值之差与系统额定电压的比值以百分数表示，其变化速度等于或大于每秒0.2时称为电压波动。波动的幅值为： （4-1-2）式中 用电设备端电压的最大波动值，kV； 用电设备端电压的最小波动值，kV。 4.1.2 4.1.2 衡量电能质量的指标衡量电能质量的指标 3电压闪变 负荷急剧的波动造成供配电系统瞬时电压升高，照度随之急剧变化，使人眼对灯闪感到不适，这种现象称为电压闪变。 4不对称度 不对称度是衡量多相负荷平衡状态的指标，多相系统的电压负序分量与电压正序分量之比值称为电压的不对称度，电流负序分量与电流正序分量之比值称为电流的不对称度，均以百分数表示。 4.1.2 4.1.2 衡量电能质量的指标衡量电能质量的指标 5正弦波形畸变率 当网络电压波形中出现谐波（有时为非谐波）时网络电压波形就要发生畸变。谐波干扰是由于非线性系统引起的。它产生出不同于网络频率的电压波，或者具有非正弦形的电流波。 （1）n次谐波电压、电流含有率 （4-1-3）4.1.2 4.1.2 衡量电能质量的指标衡量电能质量的指标 5正弦波形畸变率 （2）电压、电流总谐波畸变率 （4-1-4）式中 、 n次谐波电压、电流的方均根值，kV、A； 、 基波电压（50Hz）、电流的方均根值， kV、A。4.1.2 4.1.2 衡量电能质量的指标衡量电能质量的指标（3）谐波电压的总平均畸变系数 （4-1-5）式中 谐波电压的总平均畸变系数； 变化时间， 3s； n次谐波电压的方均根值，kV；4.1.2 4.1.2 衡量电能质量的指标衡量电能质量的指标 6频率偏差 频率偏差是指供电的实际频率与电网的额定频率的差值。 我国电网的标准频率为50Hz，又叫工频。 频率偏差一般不超过0.25Hz，当电网容量大于3000MW时，频率偏差不超过0.2Hz。 调整频率的办法是增大或减小电力系统发电机有功功率。 4.1.2 4.1.2 衡量电能质量的指标衡量电能质量的指标 7供电可靠性 供电可靠性指标是根据用电负荷的等级要求制定的。 衡量供电可靠性的指标，用全年平均供电时间占全年时间百分数表示。4.1.3 4.1.3 电网接线方式与特点电网接线方式与特点 电力系统的接线方式大致分为两大类： （1）无备用电源接线 （2）有备用电源接线 具体表现型式有 （1）放射式 （2）树干式 （3）混合式 （4）环网式4.1.3 4.1.3 电网接线方式与特点电网接线方式与特点 1无备用接线（开式电力网）方式 无备用接线包括： （1）单回放射式 （2）树干式 （3）链式网络a）放射式 b）干线式 c）链式4.1.3 4.1.3 电网接线方式与特点电网接线方式与特点 2有备用接线（闭式电力网）方式 有备用接线方式包括 （1）双回放射式 （2）树干式 （3）链式 （4）环式 （5）两端供电网络a）放射式 b）干线式 c）链式 d）环式 e）两端供电网络 4.1.3 4.1.3 电网接线方式与特点电网接线方式与特点 有备用接线的双回放射式、树干式和链式网络用于一、二级负荷。 环式接线，供电经济、可靠，但运行调度复杂，线路发生故障切除后，由于功率重新分配，可能导致线路过载或电压质量降低。 两端供电接线方式必须有两个独立的电源。4.1.4额定电压额定电压 1. 电网的额定电压 线路首末两端电压的平均值应等于电网额定电压。 此电压做为确定其他电力设备额定电压的依据。 2. 用电设备的额定电压 用电设备的额定电压等于电网额定电压。 3. 发电机的额定电压 发电机的额定电压规定比同级电网电压高5。补偿电压损失。4.1.4额定电压额定电压 4. 电力变压器的额定电压 电力变压器的一次绕组的额定电压根据连接情况不同分为两种：当变压器直接与发电机相连时，其一次绕组的额定电压与发电机的额定电压相同，即高出同级电网额定电压5； 当变压器直接与电网相连时，其一次绕组的额定电压与电网的额定电压相同，即等于同级电网额定电压。4.1.4额定电压额定电压 电力变压器的二次绕组的额定电压是指一次绕组在额定电压作用下，二次绕组的空载电压。 当变压器满载时，变压器的一、二次绕组的阻抗将引起变压器自身的电压降（大约相当于电网额定电压的5），从而使二次绕组的端电压小于空载电压。为了弥补线路中的电压损失，变压器的二次绕组的额定电压应高于电网额定电压5，因此变压器二次绕组的额定电压规定比同级电网额定电压高10； 若变压器靠近用户，供电半径较小时，由于线路较短，线路的电压损失可以忽略不计，这时变压器的二次绕组的额定电压应高于电网额定电压5，用以补偿变压器自身的电压损失。4.1.5 4.1.5 电力系统的中性点运行方式电力系统的中性点运行方式 1中性点不接地系统 系统中性点不接地是指系统中性点对地绝缘。当系统发生单相接地故障后系统的三相对称关系并未破坏，仅中性点及各相对地电压发生变化，中性点的电压上升到相电压，非故障相对地电压值增大为倍相电压，故对于该中性点不接地系统可以带故障继续运行2小时。故障相接地点的对地故障电流为正常运行时对地电容电流的3倍。 在我国配电网电压在1035kV之间的架空线路多采用此接地方式。 4.1.5 4.1.5 电力系统的中性点运行方式电力系统的中性点运行方式 2中性点直接接地系统 系统中性点经一无阻抗（金属性）接地线接地的方式成为中性点直接接地。 此接地系统一般应用在接有单相负载的低压（380/220V）配电系统和电力系统高压（110kV以上）输电线路上。4.1.5 4.1.5 电力系统的中性点运行方式电力系统的中性点运行方式 3中性点经阻抗接地系统 在系统中性点与大地之间用一阻抗相连的接地方式称为中性点经阻抗接地。根据接地电阻器电阻值的大小，接地系统分为高电阻接地和低电阻接地。 （1）高电阻接地：此种方式接地电流较小，通常在510A范围内，但至少应等于系统对地的总电容电流。保护方式需要配合接地指示器或警报器，保证故障时线路立即跳脱。 （2）低电阻接地：增大接地短路电流，使保护迅速动作，切除故障线路。电阻值的大小，必须使系统具有足够的最小接地故障电流（大约400A以上），保证接地继电器准确动作。 目前我国大城市10kV配电网的接地方式大多采用经低电阻接地的方式。 思考题、习题 1-1电力网、电力系统和动力系统的定义是什么？ 1-2对电力系统运行的基本要求是什么？ 1-3电力系统的电气接线图和地理接线图有何区别？1-4何为电力系统的中性点？其运行方式如何？它们有什么特点？我国电力系统中性点运行情况如何？1-5中性点不接地的电力系统发生单相接地故障时，各相对地电压有什么变化？单相接地电流的性质如何？怎样计算？1-6消弧线圈的工作原理是什么？补偿方式有哪些？电力系统一般采用哪种补偿方式？为什么？思考题、习题 1-7电力系统的额定电压是如何确定的？系统各元件的额定电压如何确定？ 1-8目前我国电力系统的额定电压等级有哪些？额定电压等级选择确定原则有哪些？ 1-9电力系统的接线方式有哪些？各自的优、缺点有哪些？ 1-10联合电力系统的优越性有哪些？1-11某一60kV电力线路长为100km，每相导线对地电容为0.005F/km，当电力线路末端发生单相接地故障时，试求接地电容电流值（60kV系统中性点经消弧线圈接地）。(解答Id=16.324 A)4.2电力线路、变压器的参数与等值电路电力线路、变压器的参数与等值电路 考试大纲2.1 了解输电线路四个参数所表征的物理意义2.2 了解应用普通双绕组、三绕组变压器空载与短路实验数据计算变压器参数机制定其等值电路2.3 了解电网等值电路中有名值和标么值参数的简单计算4.2.1输电线路的参数及等值电路输电线路的参数及等值电路 1电阻 （1）导线的直流电阻 （4-2-1）式中 导线直流电阻，； 导线材料的电阻率，m。 与温度有关， 温度为20时，铜导线 铝导线 导线的长度，m； 导线的截面积，m2。4.2.1输电线路的参数及等值电路输电线路的参数及等值电路 （2）不同温度下的导体电阻 （4-2-2） （4-2-3）式中 温度为时导体电阻，； 0时导线材料的电阻率，m； 是的温度系数，1； 导体的温度，； 导线的长度，m； 导线的截面积，m2。4.2.1输电线路的参数及等值电路输电线路的参数及等值电路 2.电抗 （1）单相导线线路电抗 （4-2-4）式中 导线单位长度的电抗，km； 导线外半径，mm； 交流电的频率，Hz； 导线材料的相对导磁系数； 铜和铝 钢 三根导线间的几何平均距离，简称几何均 距，mm。4.2.1输电线路的参数及等值电路输电线路的参数及等值电路 （2）分裂导线线路电抗 （4-2-7）式中 每一相分裂导线的根数。 分裂导线的等值半径 ，mm； （4-2-8）式中 每根导线的实际半径，mm； 一根分裂导线间的几何均距， mm。例4-2-1 某三相单回路输电线路，采用LGJ-300型导线，计算外径为25.2mm，已知导线的相间距离为 求 （1）三相导线水平布置，且完全换位时，每公里线路的电抗值； （2）三相导线等边三角形布置时，每公里线路的电抗值。解：导线的相应计算半径为 例4-2-1（1）三相导线水平布置时（2）三相导线等边三角形布置时4.2.1输电线路的参数及等值电路输电线路的参数及等值电路 3.电导 当线路实际电压高于电晕临电压时，与电晕相对应的电导为 Skm （4-2-9）式中 导线单位长度的电导，Skm； 实测三相电晕损耗的总功率， kW km； 线路电压，kV。4.2.1输电线路的参数及等值电路输电线路的参数及等值电路 4. 电纳 电力线路的电纳（容纳）是由导线间以及导线与大地间的分布电容所确定的。每相导线的等值电容 Fkm （4-2-10） 当频率为50Hz时，单位长度的电纳为 Skm（4-2-11）4.2.1输电线路的参数及等值电路输电线路的参数及等值电路 5. 线路每相总电阻、总电抗、总电导和总电纳 当线路长度为 时，线路每相总电阻、总电抗、总电导和总电纳为4.2.1输电线路的参数及等值电路输电线路的参数及等值电路 6. 输电线路的等值电路 （1）一字形等值电路 对于线路长度不超过100km的架空线路，线路电压不高时，好天气时不发生电晕，线路电纳的影响不大，可令 。正常情况时，绝缘子泄漏又很小，可令 。4.2.1输电线路的参数及等值电路输电线路的参数及等值电路 6. 输电线路的等值电路 （2）形等值电路和T形等值电路 对于线路长度为100300km的架空线路，或长度不超过100km的电缆线路，电容的影响已不可忽略，需采用形等值电路或形等值电路，图中 为全线路总导纳， ，当 时 。 4.2.2变压器参数及等值电路变压器参数及等值电路 1双绕组变压器 （1）等值电路 a） 形等值电路 b）简化等值电路 反映励磁支路的导纳接在变压器的一次侧。图中所示变压器的四个参数可由变压器的空载和短路试验结果求出。4.2.2变压器参数及等值电路变压器参数及等值电路 （2） 试验参数 1）短路试验 由变压器的短路试验可得变压器的短路损耗 和变压器的短路电压 。 2）空载试验 由变压器的空载试验可得变压器的空载损耗 和空载电流 。 利用这四个量计算出变压器的 、 、 和 。 4.2.2变压器参数及等值电路变压器参数及等值电路 （2） 试验参数 1）电阻 （4-2-12）式中 变压器一次、二次绕组的总电阻， ； 变压器额定短路损耗，kW； 变压器的额定电压，kV； 变压器的额定容量，kVA。 4.2.2变压器参数及等值电路变压器参数及等值电路 （2）试验参数 2）电抗 （4-2-13）式中 变压器一次、二次绕组的总电抗，； 变压器短路电压的百分数； 中的电抗压降百分数，大型变压器； 变压器的额定容量，kVA。 变压器的额定电压，按归算到变压器 某一侧，kV。 4.2.2变压器参数及等值电路变压器参数及等值电路 （2）试验参数 3）励磁电导 （4-2-14）式中 变压器的电导，S； 变压器额定空载损耗，kW； 变压器的额定电压，kV。 4.2.2变压器参数及等值电路变压器参数及等值电路 （2）试验参数 4）励磁电纳 （4-2-15）式中 变压器的电纳，S； 变压器额定空载电流的百分 值； 变压器的额定容量，kVA； 变压器的额定电压，kV。 4.2.2变压器参数及等值电路变压器参数及等值电路 2三绕组变压器 （1）等值电路4.2.2变压器参数及等值电路变压器参数及等值电路 （2）试验参数 1）电阻 变压器三个绕组容量比为100100100（）的三绕组变压器，通过短路试验可以得到任两个绕组的短路损耗 、 、 。由此算出每个绕组的短路损耗 、 、 。 4.2.2变压器参数及等值电路变压器参数及等值电路 （2）试验参数 2）电抗 通常变压器铭牌上给出各绕组间的短路电压 、 、 ，由此可求出各绕组的短路电压：4.2.2变压器参数及等值电路变压器参数及等值电路 （2）试验参数 3）导纳 三绕组变压器导纳的计算方法和求双绕组变压器导纳的方法相同，按式（4-2-14）、式（4-2-15）计算。 4.2.3 4.2.3 标么值计算标么值计算 1标么值 任意一个物理量对基准值的比值称为标么值，它是个无单位的比值。 实际值（具有单位） 标么值 （4-2-20） 基准值（与实际值同单位） 一个物理量的标么值是实际有名值与具有同样单位的一个有名基准值的比值，本身已不再具有单位。标么值实际上是一个相对值。 例4-2-2 某10kV变电站装有一台SJL1-630/10型变压器,其铭牌数据如下: ； ； ； ； ； ，求变压器各项参数。解：短路电压中的有功分量 例4-2-2短路电压中的无功分量 一般计算 时，仍用 例4-2-24.2.3 4.2.3 标么值计算标么值计算 2. 基准值的选取（1）功率基准值的选取 发电机的额定容量； 变压器的额定容量； 电力系统的总容量； 一般选取整数100MVA或1000MVA作基准值。（2）电压基准值的选取 以设备的或电力网的额定电压作为基准值； 以所谓电力网平均电压 作为基准值。4.2.3 4.2.3 标么值计算标么值计算 3不同基准值的标么值之间的变换 发电机、变压器、电抗器等以设备的额定值为基准的标么值或百分值给出。在电力系统计算中采用统一基准值。 若电抗以 表示，用统一基准值表示的电抗标么值为 4.3 4.3 简单电网潮流计算简单电网潮流计算 考试大纲3.1 了解电压降落、电压损耗、功率损耗的定义3.2 了解已知不同点的电压和功率情况下的潮流简单算法3.3 了解输电线路中有功功率、无功功率的流向与功角、电压幅值的关系3.4 了解输电线路的空载与负载运行情况4.3.1 4.3.1 电压降落、电压损耗、电压偏移电压降落、电压损耗、电压偏移 1.电压降落 输电线路始末两端电压的相量差称为电压降落。 2.电压损耗 输电线路首、末端电压有效值之差称为线路的电压损耗。 电压损耗百分值，即是电压损耗与相应线路的额定电压相比的百分值： 4.3.1 4.3.1 电压降落、电压损耗、电压偏移电压降落、电压损耗、电压偏移 3. 电压偏移 由于电力线路中存在电压损耗，线路中各点的实际电压不等，任意一点的实际电压有效值与线路额定电压有效值的差值称为电压偏移。它与额定电压的比值的百分数，称为电压偏移百分值。4.3.2 4.3.2 功率损耗功率损耗 1线路中功率损耗的计算 线路阻抗中的功率损耗包括有功功率损耗及无功功率损耗，其值的大小与流过阻抗的电流平方成正比。4.3.2 4.3.2 功率损耗功率损耗 2变压器中的功率损耗计算 变压器中的功率损耗包括有功功率损耗（也叫铜损、负载损耗）和无功功率损耗（也叫空载损耗，由铁损耗、磁滞损耗、涡流损耗组成）。可以直接利用制造厂给出的短路及空载试验数据求得。 式中的 、 是变压器的短路损耗及短路电压百分值， 、 是空载损耗及空载电流百分值。4.3.3 4.3.3 简单输电系统的潮流计算简单输电系统的潮流计算 简单输电系统一般包括开式网和环网。 开式电力网是一种简单的电力网，可分成无变压器的同一电压等级的开式网与有变压器的多级电压开式网。每一种又包括有分支的开式网与无分支的开式网两种。 开式网的负荷一般以集中负荷表示，并且在计算中总是作为已知量。4.3.3 4.3.3 简单输电系统的潮流计算简单输电系统的潮流计算 1同一电压等级开式网计算 进行开式网的计算首先要给定一个节点的电压，称为已知电压。由于已知电压的节点不同，计算的步骤略有差别。 （1）若已知开式网的末端电压，则由末端逐段向首端推算。 （2）电力网计算中往往已知首端电压及各个集中负荷。此时仅能采用近似计算方法。 4.3.3 4.3.3 简单输电系统的潮流计算简单输电系统的潮流计算 （1）已知末端电压和各负荷点的负荷量，求首端电压 1）设末端电压为参考电压，计算从末端开始的第段线路中末端电纳中的功率损耗。 2）确定电源送往末端的负荷。等于末端负荷与末端电纳功率损耗之和。4.3.3 4.3.3 简单输电系统的潮流计算简单输电系统的潮流计算 3）求第段线路阻抗中的电压降及功率损耗。 4）确定第段线路的首端电压4.3.3 4.3.3 简单输电系统的潮流计算简单输电系统的潮流计算 （2）已知首端电压和各负荷点的负荷量，求末端电压。 1）假定各点电压等于额定电压 。 2）计算各负荷点对地电纳中的功率损耗。 3）将各负荷点对地电纳中的功率损耗与接在同一节点的负荷合并。 4.3.3 4.3.3 简单输电系统的潮流计算简单输电系统的潮流计算 4）从第段线路开始，计算阻抗上的功率损耗以及由前一负荷点送出的功率。 5）电源点的总负荷应是电源点送出的负荷与电源线路首端电纳中功率损耗之和。 6）以电源点为参考电压，由电源线路开始逐段计算线路电压降。4.3.3 4.3.3 简单输电系统的潮流计算简单输电系统的潮流计算 2. 当电力网电压在35kV及以下时，可将线路电纳略而不计。在计算电压时也不考虑线路中功率损耗的影响。 （1）各线路中的功率 （2）各段线路的功率损耗 （3）各段电路电压降的纵分量 4.3.3 4.3.3 简单输电系统的潮流计算简单输电系统的潮流计算 （4）各段线路电压损耗 （5）故末端负荷点的电压 以上的计算方法可以推广到有n段线路和n个集中负荷的开式电力网。 4.3.4 4.3.4 简单电力系力系统的静的静稳定定 1功角特性曲线 系统中的发电机为凸极机，发电机发出的有功功率为 系统中发电机为隐极发电机发电机发出的有功功率为 4.3.4 4.3.4 简单电力系力系统的静的静稳定定 当发电机电势 和受端母线电压 恒定不变时，发电机向受端系统输出的功率仅仅是 与 之间的相角差 的函数。将这一关系绘成图4-3-11所示的曲线，称之为功角特性曲线。对于隐极机系统，它是一条正弦曲线，由于相角差 与功率 密切相关，常常把角 称为功角。4.3.4 4.3.4 简单电力系力系统的静的静稳定定 功角特性曲线图4-3-11 功角特性曲线a）凸极式发电机 b）隐极式发电机 2静态稳定的概念 扰动后功角变化示意图 在曲线的上升部分的任何一点对小干扰的响应都与a点相同，都是静态稳定的，曲线的下降部分的任何一点对小干扰的响应都与b点相同，都是静态不稳定的。4.3.4 4.3.4 简单电力系力系统的静的静稳定定 3静态稳定的判据 功角特性曲线的上升部分，电磁功率增量与功角增量具有相同的符号，在功角特性曲线的下降部分，与总是具有相反的符号，故可以用比值的符号来判断系统给定的平衡点是否是静态稳定的。 一般把判断静态稳定的充要条件称为静态稳定判据。 （4-3-20） 4.3.4 4.3.4 简单电力系力系统的静的静稳定定4.3.5 4.3.5 负荷的静荷的静稳定定 1负荷的静态特性 负荷所取用的有功功率和无功功率是随着电网电压和频率的变化而变化的，反映它们变化规律的曲线或数学表达式称为负荷的静态特性。 所谓静态是把这些特性在稳态条件下是确定的。 当系统频率维持额定值不变时，负荷所取用的功率与电压的关系称为负荷的电压静态特性。 当系统电压维持额定值不变时，负荷所取用的功率与频率的关系，称为负荷的频率静态特性。 4.3.5 4.3.5 负荷的静荷的静稳定定 2负荷的静态稳定 （1）电动机负荷稳定的判据（有功负荷） （2）无功负荷的稳定的判据 4.4 4.4 无功功率平衡和电压调整无功功率平衡和电压调整 4.1 了解无功功率平衡的概念及无功功率平衡的基本要求4.2 了解系统中各无功电源的调节特性4.3 了解利用电容器进行补偿调压的原理与方法4.4 了解变压器分接头进行调压时，分接头的选择计算4.4.1 4.4.1 无功功率平衡无功功率平衡 1.无功功率平衡 电力系统中无功电源所发出的无功功率应与系统中的无功负荷及无功损耗相平衡，同时还应有一定的无功功率备用电源。 2.无功电源 电力系统的无功电源包括同步发电机、调相机、电容器、静止无功补偿器等。 3.无功负荷 电力系统的无功负荷指的是用电设备所吸收的无功功率，以异步电动机需用的无功功率占的比重最大，一般综合负荷的功率因数为0.60.9。 4.4.1 4.4.1 无功功率平衡无功功率平衡 4.无功功率损耗 电力系统的无功功率损耗由两部分组成：电力系统中的线路无功损耗和变压器中的无功损耗。 线路电抗中的无功损耗与线路电流的平方成正比，线路电纳中的无功功率是容性的，又称为充电功率，也可把它看成是无功电源。 变压器的无功损耗包括励磁无功损耗和电抗中的无功损耗两部分。 4.4.1 4.4.1 无功功率平衡无功功率平衡 5.对负荷功率因数的要求 一般高压供电的负荷功率因数应在0.9以上； 低压供电负荷的功率因数应在0.85以上。 无功的备用容量一般取最大无功功率负荷的78。4.4.2 4.4.2 无功电源无功电源 1发电机 同步发电机 不仅是电力系 统的有功电源， 而且是电力系 统的主要的无 功电源。它发 出的功率是可 以调节的。 4.4.2 4.4.2 无功电源无功电源 2同步调相机 同步调相机是专门设计的无功功率发电机。可以过励磁运行，也可以欠励磁运行，运行状态根据系统的要求来调节。 过励磁运行时，向系统输送无功功率；欠励磁运行时，从系统吸取无功功率。所以改变调相机的励磁可以平滑地改变无功功率的大小和方向。 调相机在欠励磁运行时的容量是过励磁运行时容量的5065。它一般装在接近负荷中心处，以减少传输无功功率引起的电能损耗和电压损耗。4.4.2 4.4.2 无功电源无功电源 3静止无功补偿器 静止无功补偿器是由可控硅控制的可调电抗器与电容器并联组成的新型无功补偿装置，具有极好的调节性能，能快速跟踪负荷的变动，改变无功功率的大小，能根据需要改变无功功率的方向，响应速度快，不仅可以作为一般的无功补偿装置，而且是唯一能用于冲击性负荷的无功补偿装置。 4.4.3 4.4.3 静静电电容器容器补偿 1补偿调压原理 采用静电电容器补偿，当将电容器 与感性负载（用电设备）并联后，电感性负载的功率因数 仍然不变，但 和 的相位差减小（ ），补偿后的功率因数比补偿前的功率因数提高（即 ）。 静电电容器进行无功 功率补偿改善的是包括 电容器在内的整个线路 的功率因数。 4.4.3 4.4.3 静静电电容器容器补偿 2补偿方式 采用静电电容器作无功补偿装置时，可以采用就地补偿和集中补偿的补偿方式。 就地补偿是低压部分的无功负荷由低压电容器补偿，高压部分由高压电容器补偿。容量较大、负荷集中且经常使用的用电设备的无功负荷宜单独就地补偿。 集中补偿的电容器组宜在变电所内集中补偿。居住区的无功负荷宜在小区变电所低压侧集中补偿。 4.4.4 4.4.4 变压器分接头调压变压器分接头调压 1变压器的分接头的确定 双绕组变压器的高压侧绕组和三绕组变压器的高、中压侧绕组都设有几个分接头供选择使用。 容量在6300kVA以下的变压器一般设有三个分接头，即1.05 、 、0.95 ，调节范围为5。 容量在8000kVA以上的变压器有五个分接头，分别在1.05 、1.025 、 、0.975 、0.95 几处引出。调压范围为22.5。 4.4.4 4.4.4 变压器分接头调压变压器分接头调压 2.降压变压器分接头的选择计算 （1）最大负荷时，变压器分接头电压 （4-4-3）式中 最大负荷时，变压器电压损耗 ； 变压器低压侧的额定电压； 变压器在最大负荷时，应选择的高压 侧分接头电压； 、 变压器在最大负荷时，高、低压侧 的电压。 4.4.4 4.4.4 变压器分接头调压变压器分接头调压 （2）最小负荷时，变压器分接头电压 上式中各符号分别与最小负荷相对应。 （3）正常运行时变压器分接头，取两者的平均值： 根据计算出的选择一个接近的分接头，然后校验所选的分接头是否能使低压母线电压的要求得到满足。 4.4.4 4.4.4 变压器分接头调压变压器分接头调压 3.升压变压器分接头的选择计算4.4.4 4.4.4 变压器分接头调压变压器分接头调压 4有载调压变压器 有载调压变压器的高压侧有可以调节分接头的调压绕组，能在带有负荷的情况下改变分接头，调压范围也比较大，一般在15以上。 目前我国110kV电压级的有载调压变压器的调压范围为32.5，有七个分接头。 220kV电压级的有载调压变压器的调压范围为42.5，有九个分接头。 对于特殊要求的有载调压变压器还可有更多的分接头。 4.4.4 4.4.4 变压器分接头调压变压器分接头调压 有载调压变压器通常有两种形式，一种是本身有调压绕组，一种是带有附加调压器的加压变压器。 有载调压变压器多采用分级调压的方式，接线方式有线性调压、正反调压、粗细调压三种。4.5 4.5 短路电流计算短路电流计算 考试大纲5.1 了解实用短路电流计算的近似条件5.2 了解简单系统三相短路电流的使用计算方法5.3 了解短路容量的概念5.4 了解冲击电流、最大有效值电流的定义和关系5.5 了解同步发电机、变压器、单回、双回输电线路的正、负、零序等值电路5.6 掌握简单电网的正、负、零序序网的制定方法5.7 了解不对称短路的故障边界条件和相应的复合序网5.8 了解不对称短路的电流、电压计算5.9 了解正、负、零序电流、电压经过YnYn，d11d11 变压器后的相位变化4.5.1 4.5.1 实用短路电流计算的近似条件实用短路电流计算的近似条件 1短路计算的基本假设条件 （1）磁路的饱和、磁滞忽略不计。系统中各元件的参数便都是恒定的，可以运用叠加原理。 （2）系统中三相除不对称故障处以外都可当作是对称的。因而在应用对称分量法时，对于每一序的网络可用单相等值电路进行分析。 （3）各元件的电阻略去不计。如果 ，即 当短路是发生在电缆线路或截面较小的架空线上时，特别在钢导线上时，电阻便不能忽略。此外，在计算暂态电流的衰减时间常数时，微小的电阻也必须计及。 （4）短路为金属性短路。 4.5.1 4.5.1 实用短路电流计算的近似条件实用短路电流计算的近似条件 2无限大功率电源 所谓无限大功率电源，是指当电力系统的电源距短路点的电气距离较远时，由短路而引起的电源输出功率（电流及电压）的变化 （ ），远小于电源所具有的功率 ，即存在如下的关系 ，则称该电源为无限大功率电源，记作 。 无限大功率电源的特点是： （1）由于 ，所以可以认为在短路过程中无限大功率电源的频率是恒定的。 （2）由于 ，所以可以认为在短路过程中无限大功率电源的端电压也是恒定的。 （3）电压恒定的电源，内阻抗必然等于零。因此可以认为无限大功率电源的内电抗 。 4.5.2 4.5.2 简单系统三相短路的实用计算方法简单系统三相短路的实用计算方法 标么值计算法计算短路电流的步骤如下： 1. 选择基准电压和基准容量 基准电压 可以选择短路点所在的电网额定电压。 基准容量 可以选择100MVA或系统短路容量 。4.5.2 4.5.2 简单系统三相短路的实用计算方法简单系统三相短路的实用计算方法 2.求元件的电抗标么值 （1）电力系统的电抗标么值 电力系统的电抗标么值（ ） 或 （4-5-2）式中 基准容量，MVA。 系统高压输电线出口断路器的启断容 量，MVA； 系统短路容量，MVA。 4.5.2 4.5.2 简单系统三相短路的实用计算方法简单系统三相短路的实用计算方法 （2）变压器电抗标么值 （4-5-3）式中 变压器的额定容量，kVA； 变压器的百分阻抗值。 4.5.2 4.5.2 简单系统三相短路的实用计算方法简单系统三相短路的实用计算方法 （3）架空、电缆线路电抗标么值（4-5-4）式中 线路单位长度的电抗值， /km，可查找有关线路参数； 线路长度，km； 线路平均额定电压，kV。4.5.2 4.5.2 简单系统三相短路的实用计算方法简单系统三相短路的实用计算方法 （4）电抗器电抗标么值 电抗器的百分比电抗（ ）是以电抗器额定工作电压和额定工作电流为基准的，它归算到新的基准下的公式为 （4-5-5）式中 电抗器的额定电压，kV； 电抗器的额定电流，kA； 电抗器的百分阻抗值。 4.5.2 4.5.2 简单系统三相短路的实用计算方法简单系统三相短路的实用计算方法 3求短路回路总电抗标么值 从电源到短路点前的总电抗是所有元件的电抗标么值之和。 4求三相短路电流周期分量有效值 在短路计算中，如选短路点所在线路额定电压（ ）为基准电压 ，则三相短路电流周期分量为 （4-5-6）式中 短路点所在线路的额定电压，kV； 基准电压，kV； 从电源到短路点之间的所有电气元件的电抗 和，。4.5.2 4.5.2 简单系统三相短路的实用计算方法简单系统三相短路的实用计算方法 三相短路电流周期分量的标么值为 （4-5-7） 三相短路电流周期分量的有名值为 由上式可以看出，计算短路电流关键在于求出短路回路总电抗标么值。 4.5.3 4.5.3 短路容量短路容量 短路容量数值为 （4-5-8）式中 短路处的额定电压，kV； t时刻短路电流周期分量的有效值， kA。 在标么制中，若取 ，则 （4-5-9） 短路容量的标么值和短路电流的标么值相等。 （4-5-10） 4.5.4 4.5.4 冲击电流和最大有效值电流冲击电流和最大有效值电流 1三相短路最大冲击电流瞬时值 根据产生最大短路电流的条件，短路电流周期分量和非周期分量叠加的结果是在短路后经过半个周期的时刻将会出现短路电流的最大瞬时值，此值称为短路冲击电流的瞬时值。 （4-5-11）式中 短路电流的周期分量，kA； 短路冲击系数。4.5.4 4.5.4 冲击电流和最大有效值电流冲击电流和最大有效值电流 当短路发生在单机容量为12MW及以上的发电机母线上时，短路冲击系数取1.9： （4-5-12） 当短路发生在高压电网的其他各点时，短路冲击系数取1.8： （4-5-13） 在380/220V低压网中，短路冲击系数取1.3： （4-5-14） 冲击电流主要用于校验电气设备和载流导体的电动力稳定度。 4.5.4 4.5.4 冲击电流和最大有效值电流冲击电流和最大有效值电流 2三相短路最大冲击电流有效值 在短路过程中，任一时刻，电流有效值是指以时刻为中心的的一个周期内瞬时电流的均方根值 （4-5-15）式中 短路全电流的瞬时值，kA； 时间时非周期分量电流的瞬时值，kA； 时间时周期分量电流的瞬时值，kA。 4.5.4 4.5.4 冲击电流和最大有效值电流冲击电流和最大有效值电流 如果短路是发生在最恶劣的情况下，短路电流在第一个周期内的有效值将最大，这一有效值称为短路电流的最大有效值，以 表示。 （4-5-16） 短路冲击系数取1.9时 （4-5-17） 短路冲击系数取1.8时 （4-5-18） 短路冲击系数取1.3时 （4-5-19） 短路电流的最大有效值常用于校验某些电气设备的断流能力或耐力强度。 4.5.5 4.5.5 系统元件各序参数和等值网络系统元件各序参数和等值网络 1对称分量法 在一个多相系统中，如果各相量的绝对值相等，且相邻两相间的相位差相等，就构成了一组对称的多相量。 在三相系统中，任意不对称的三相量只可能分为三组对称分量，这三组对称分量分别为 （1）正序分量 （2）负序分量 （3）零序分量4.5.5 4.5.5 系统元件各序参数和等值网络系统元件各序参数和等值网络三相不对称相量所对应的三组对称分量a）正序分量 b）负序分量 c）零序分量 4.5.5 4.5.5 系统元件各序参数和等值网络系统元件各序参数和等值网络 （1）正序分量 三相量大小相等，彼此相位互差120，且与系统在正常对称运行方式下的相序相同，这就是正序分量。此正序分量为一平衡三相系统，正序分量通常又称为顺序分量。 在正序分量中恒有下列关系： （4-5-19）式中 显然存在 （4-5-20） 4.5.5 4.5.5 系统元件各序参数和等值网络系统元件各序参数和等值网络 （2）负序分量 三相量大小相等，彼此相位互差120，且与系统在正常对称运行方式下的相序相反，这就是负序分量。负序分量亦为一平衡三相系统。负序分量通常又称为逆序分量。 在负序分量中恒有下列关系： （3）零序分量 由大小相等，而相位相同的相量组成。 4.5.5 4.5.5 系统元件各序参数和等值网络系统元件各序参数和等值网络 在任意给定的三组对称分量中，分别把各相的三个对称分量叠加起来，组成一个三相系统，即 （4-5-23） 由上式即可得对称分量之值为 （4-5-24）4.5.5 4.5.5 系统元件各序参数和等值网络系统元件各序参数和等值网络 通常简单地把 、 、 称为正序、负序和零序分量，它们都是以 相为参考相（基准相）的各序分量。以后凡不加以说明都是指以 相为参考相。 在许多情况下，还需要求解网络中某些支路上的电流及网络中某些节点上的电压。故在求得故障点的各序电流及各序电压以后，需进一步求出各序网络中各有关支路的各序电流和各有关节点的各序电压。把同一支路的各序电流按相相加，即得该支路的各相电流；将同一节点的各序电压按相相加，即得到该节点的各相电压。4.5.5 4.5.5 系统元件各序参数和等值网络系统元件各序参数和等值网络 应用对称分量法计算系统的不对称故障，其步骤大致如下： （1）计算电力系统各元件的各序阻抗； （2）制订电力系统的各序网络； （3）由各序网络和故障条件列出对应方程； （4）从联立方程组解出故障点电流和电压的各序分量，将相应的各序分量相加，以求得故障点的各相电流和各相电压； （5）计算各序电流和各序电压在网络中的分布，进而求出各指定支路的各相电流和指定节点的各相电压。4.5.5 4.5.5 系统元件各序参数和等值网络系统元件各序参数和等值网络 2序阻抗的基本概念 所谓某元件的正序阻抗，系指仅有正序电流通过该元件（这些元件三相是对称的）时所产生的正序电压降与此正序电流之比。 设正序电流 通过某元件产生的一相的压降为 正序阻抗 负序阻抗 零序阻抗 元件的三序阻抗完全不同。4.5.5 4.5.5 系统元件各序参数和等值网络系统元件各序参数和等值网络 电力系统中任何静止元件只要三相对称，当通入正序和负序电流时，由于其它两相对本相的感应电压是一样的，所以正序阻抗与负序阻抗相等。 在通入零序电流时，由于三相电流同相，相间的互感影响不同（对于变压器来讲，零序阻抗与变压器的结构及绕组的连接方式有关），因而零序阻抗和正序（负序）阻抗不同。 如果各相之间不存在互感，且中线阻抗为零，那么正序（负序）阻抗就和零序阻抗相等。 对于架空输电线、电缆、变压器有 。对于由三个单相电抗器、电容器组成的三相电抗器、电容器以及由三个单相变压器构成的三相变压器组（如果零序电流能够流通）则有 。 4.5.5 4.5.5 系统元件各序参数和等值网络系统元件各序参数和等值网络 对于旋转元件，如发电机和电动机，各序电流分别通过时，将引起不同的电磁过程： 正序电流产生与转子旋转方向相同的旋转磁场； 负序电流产生与转子旋转方向相反的旋转磁场； 零序电流产生的磁场则与转子的位置无关。 因此旋转元件的正序、负序和零序阻抗互不相等。4.5.5 4.5.5 系统元件各序参数和等值网络系统元件各序参数和等值网络 3同步发电机的序阻抗 同步发电机正常对称运行时，只有正序电流存在，电机的参数就是正序参数。稳态时用的同步电机电抗 、 过渡过程中用的 、 以及 、 都属于正序阻抗。 汽轮发电机和有阻尼绕组的凸极电机可按 在近似计算时也可当作 对无阻尼绕组的凸极电机 同步电机零序电流产生的磁链在空气隙中之和等于零，所以零序电抗与转子位置无关，但漏磁与定子形式关系密切，通常情况下 以上参数均忽略电机磁饱和的影响，并认为在短路过程中 、 、 恒定不变。4.5.5 4.5.5 系统元件各序参数和等值网络系统元件各序参数和等值网络 4负荷的序阻抗 在负荷中，异步电动机占较大的比重，因此负荷阻抗可以近似地取异步电动机各序的阻抗。 正常运行时负荷的正序阻抗以额定容量为基准的标么值约为 。在短路时，当计算稳态短路电流时通常可取 ；在计算次暂态电流时次暂态电势可取 ， 。 异步电动机的负序阻抗可取 ，为了简化计算出可以仅取电抗部分 。 因为电动机一般中性点不接地，所以不考虑其零序电抗。 4.5.5 4.5.5 系统元件各序参数和等值网络系统元件各序参数和等值网络 5变压器的序阻抗 变压器的负序电抗与正序电抗相等。 变压器零序电抗则与变压器绕组的连接方式、中性点是否接地、变压器的结构（单相、三相及铁心的结构形式）有关。4.5.5 4.5.5 系统元件各序参数和等值网络系统元件各序参数和等值网络 a）Yn，d联结变压器 由于变压器每组绕相中感应的零序电动势是同相位而且大小相等，所以零序电流在三角形中流通，形成一合回路，在三角形外电路中则没有零序电流，因而在等效电路中零序电流通过绕组的漏抗 ，绕组的漏抗 。等效电路中绕组一端短接只是表明它是零序电流的闭合回路而不是表示绕组的一端接地。零序电流在 中的电压降与变压器励磁电抗 中的电压降相等。 零序电抗为 4.5.5 4.5.5 系统元件各序参数和等值网络系统元件各序参数和等值网络 Yn，yn联结的变压器要在绕组中通过零序电流，其外电路必须要有接地的中性点。如果没有则它的零序等效电路就与Yn，y联结相同。相当于绕组与外电路断开。Yn，y联结变压器的零序电抗为 4.5.5 4.5.5 系统元件各序参数和等值网络系统元件各序参数和等值网络 双绕组变压器两个绕组的漏抗标么值几乎相等，并等于短路电压百分数（或标么值）的一半，一般可以当作励磁电抗支路断开。 对于三相三柱式变压器，由于零序磁通需经过空气隙与油箱外壳，因为磁阻大所以零序电抗较小，通常可认为零序励磁电抗标么值在0.31.0的范围内。4.5.5 4.5.5 系统元件各序参数和等值网络系统元件各序参数和等值网络 Yn，d，y联结三绕组变压器，绕组是开路的，所以零序电抗为 4.5.5 4.5.5 系统元件各序参数和等值网络系统元件各序参数和等值网络 Yn，d，yn联结的变压器。在绕组中若通过零序电流，则在零序网络中必须有外部电流通路。4.5.5 4.5.5 系统元件各序参数和等值网络系统元件各序参数和等值网络 Yn，d，d联结的变压器，绕组和中的电压降相等可以并联，零序电抗为 4.5.5 4.5.5 系统元件各序参数和等值网络系统元件各序参数和等值网络 6输电线路的序阻抗 架空输电线的负序电抗与正序电抗相等，零序电抗与平行线的回路数以及有无架空地线和地线的导电性能等因素有关。 由于零序电流在三相线路中是同方向的，互感很大，因而零序电抗要比正序电抗大。零序电流是通过地及架空地线返回的，所以架空地线会对三相导线产生屏蔽作用，使零序磁链减少，因而使零序电抗减小。4.5.5 4.5.5 系统元件各序参数和等值网络系统元件各序参数和等值网络 7电缆的序阻抗 电缆的负序阻抗与正序相等，由于三相芯线间距离小所以正序电抗比架空输电线路要小得多。 电缆的电阻通常不能忽略。 电缆的零序电抗与电缆的外包皮的接地情况有关，一般由试验决定。在短路电流计算中可以取 4.5.6 4.5.6 系统相序网络的构成系统相序网络的构成 凡属由同一序的相应的电势和阻抗根据电力系统的接线所构成的单相等值电路，称为该序的序网络。 在制订各序网络时，必须先了解系统的接线，接地中性点的分布状况以及各元件的各序参数和等效电路；进而再分别各序，由短路点开始，查明序电流在网络中的流通情况，以确定各序网络的组成元件及其网络的具体连接。 4.5.6 4.5.6 系统相序网络的构成系统相序网络的构成 1正序网络 正序网络就是通常用以计算对称三相短路时的网络，流过正序电流的全部元件的阻抗均用正序阻抗表示。 在不对称短路时短路点的正序电压 、 和 不等于零，所以短路点不能和零电位线相连。正序电势就是发电机的电势。 4.5.6 4.5.6 系统相序网络的构成系统相序网络的构成 2负序网络 负序电流在网络中所流经的元件与正序电流所流经的相同。因此，组成负序网络的元件与组成正序网络的元件完全相同，只是各元件的阻抗要用负序参数表示，其中发电机及各种旋转电机的负序阻抗与正序阻抗不同，而其它静止元件的负序阻抗等于正序阻抗。 因为发电机的负序电势为零，所以负序网络中电源支路负序阻抗的终点不接电势，而与零电位相连，并作为负序网络的起点，短路点就是该网络的终点。短路点的负序电压 不为零。4.5.6 4.5.6 系统相序网络的构成系统相序网络的构成 3零序网络 在零序网络中，不包含电源电势。只在短路点存在有由故障条件所决定的不对称电势源中的零序分量。各元件的阻抗均应以零序参数表示。 零序电流实际上是一个流经三相电路的单相电流，经过地或与地连接的其它导体（例如地线、电缆包皮等），再返回三相电路中。只有当和短路点直接相连的网络中至少具有一个接地中性点时，才可以形成一个零序回路。如果与短路点直接相连的网络中有好几个接地的中性点，那么有几个零序电流的并联支路。 在绘制等值网络时，只能把有零序电流通过的元件包括进去，而不通过零序电流的元件应舍去。作出系统的三线图，在短路处将三相连在一起，接上一个零序电势源，并从这一点开始逐一的查明零序电流可能通行的回路。4.5.6 4.5.6 系统相序网络的构成系统相序网络的构成 变压器绕组的接法对零序电流的通行路径有很大影响。Yn，d接线绕组中，星形侧绕组中的零序电流只能在三角形侧各相绕组中引起零序环流，并不能流到外线路上去。Yn，yn连接的变压器中，当其中一侧的绕组中有零序电流通过时，另一侧的绕组中有否零序电流出现，要看另一侧绕组的外电路中还有其它接地的中性点等。 对于那些有零序电流通过的，连在发电机或变压器等中性点的元件，例如消弧线圈中通过的零序电流为三相的零序电流之和（即每相零序电流的三倍），而零序网络所表示的只是一相的等值网络，为了使零序网络中在这一元件上的电压降与实际值相等，就必须将该元件的阻抗值扩大为3倍而串接在与之相连的流过同一零序电流的支路中。 4.5.6 4.5.6 系统相序网络的构成系统相序网络的构成 平行的线路中有零序电流通过时，平行线路中的零序电流要产生互感作用，在制订零序网络时应计及零序互感的影响。 对于能够找到公共节点并且各支路间互感又一样的情况，可以应用如建立变压器的等值电路时所采用的方法“直接去耦法”，建立无互感的等值网络。 当有互感的支路难于找到连在一起的公共节点时，可以先求出对应这部分网络的节点导纳矩阵，然后再根据节点导纳矩阵中的诸元素来建立与之对应的无互感的等值网络。 4.5.7 4.5.7 简单的不的不对称故障的分析称故障的分析 1等值网络 应用对称分量法分析计算简单不对称故障时，对于各序分量的求解，一般有两种方式： （1）直接的联立求解三个序的电势方程和三个边界条件方程； （2）借助于复合序网图进行求解，即根据不同故障类型所确定的边界条件，将三个序网络进行适当的连接，组成一个复合序网，对复合序网进行计算，便可求出电流、电压的各序对称分量。 4.5.7 4.5.7 简单的不的不对称故障的分析称故障的分析 系统接线图 正、负、零序等值网络图 4.5.7 4.5.7 简单的不的不对称故障的分析称故障的分析 为从正序网络故障口看过去的戴维南等值电势。其值等于故障发生之前故障点的相电压。当计算稳态时，网络中的电势用稳态电势。当计算暂态时网络中的电势用暂态电势或次暂态电势。 假定短路是纯金属性的（短路点弧光电阻及接地电阻均为零），短路是发生在假想的阻抗等于零的引出线上。 电流的正方向规定由电源指向短路点。 电压的正方向规定由故障点的每相对地电压。 计算中均以相作为基准相。4.5.7 4.5.7 简单的不的不对称故障的分析称故障的分析 2两相短路 （1）故障边界条件 假定 两相短路，以相量表示的边界条件方程如下： 两相短路的以序分量表示的三个边界条件是 两相短路时的系统接线图 4.5.7 4.5.7 简单的不的不对称故障的分析称故障的分析 （2）复合序网两相短路时的序网及复合序网图 由于相间故障时不存在零序分量，所以复合序网只包括正序和负序网络。 根据两相短路的边界条件： ； ，图中的正序和负序网络联成一个复合序网络。 4.5.7 4.5.7 简单的不的不对称故障的分析称故障的分析 3单相接地短路 （1）故障边界条件 假定 相接地短路，短路处用相量来示的边界方程为： 用对称分量表示 ： 或单相接地短路时系统接线图 4.5.7 4.5.7 简单的不的不对称故障的分析称故障的分析 （2）复合序网 根据故障处的边界条件：三个序电流相等，三个序电压之和等于零，可以将三个序网串联组成一个复合序网。 单相接地短路时的复合序网图 4.5.7 4.5.7 简单的不的不对称故障的分析称故障的分析 4两相接地短路 （1）故障边界条件 假定两相接地短路，短路处以相量表示的边界条件为： 用对称分量表示 或两相接地短路时的系统接线图 4.5.7 4.5.7 简单的不的不对称故障的分析称故障的分析 （2）复合序网 短路处的各序电压相等，而各序电流之和等于零。 两相接地短路复合序网图 4 4.5.8 .5.8 不对称短路电流、电压的计算不对称短路电流、电压的计算 根据不对称短路的边界方程和复合序网求出的各序电流、电压对称分量及各相电流、电压值，一般都是指起始时或稳态时的基频分量。 不对称短路的电流、电压计算可以根据短路序网的基本方程式和边界条件方程式列出若干个独立方程，针对防城中的未知数，联立求解，即可获得电流、电压的计算值。4 4.5.8 .5.8 不对称短路电流、电压的计算不对称短路电流、电压的计算 1.两相短路 （1）电流的计算 根据bc两相短路故障的边界条件和复合序网的接线图得 故障处的各相电流 4 4.5.8 .5.8 不对称短路电流、电压的计算不对称短路电流、电压的计算 （2）电压计算 根据bc两相短路故障的边界条件和复合序网的接线图得到 故障处的各相电压 或4 4.5.8 .5.8 不对称短路电流、电压的计算不对称短路电流、电压的计算 当在远离发电机的地方发生两相短路时，可以认为整个系统的 ，此时有 式中 在同一点发生三相短路时 的短路电流。 4 4.5.8 .5.8 不对称短路电流、电压的计算不对称短路电流、电压的计算 2单相接地短路 假定a相短路，各序的电气量 或4 4.5.8 .5.8 不对称短路电流、电压的计算不对称短路电流、电压的计算 短路处的各相电流、电压量 4 4.5.8 .5.8 不对称短路电流、电压的计算不对称短路电流、电压的计算 3两相接地短路 假定bc两相发生接地短路，各序的电气量4 4.5.8 .5.8 不对称短路电流、电压的计算不对称短路电流、电压的计算 短路处的各相电流 两相接地短路时，流入地中的电流为 4 4.5.8 .5.8 不对称短路电流、电压的计算不对称短路电流、电压的计算 故障处的各相电压为 4.5.9 4.5.9 对称相量经对称相量经YnYn，d11d11（或（或Y Y，d11d11）变压器后的相位变换）变压器后的相位变换 1.电压变化 Yn，d11（或Y，d11）的变压器，在次侧给以正序电压时，次侧的线电压与次侧的相电压相同，但次侧的相电压都超前于次侧的相电压30。如在次侧给以负序电压时，次侧的相电压都落后于次侧的相电压30。当用标么值表示电流时有 Yn，d11（Y，d11）联接的三相变压器的正序电压和负序电压相量图 4.5.9 4.5.9 对称相量经对称相量经YnYn，d11d11（或（或Y Y，d11d11）变压器后的相位变换）变压器后的相位变换 2.电流变化 对于电流也有类似的情况，次侧的正序线电流超前于次侧线电流30，次侧的负序线电流落后于次侧线电流30 。 当用标么值表示电流时有Yn，d11（Y，d11）联接的变压器的正序电流及负序电流相量图 4.5.9 4.5.9 对称相量经对称相量经YnYn，d11d11（或（或Y Y，d11d11）变压器后的相位变换）变压器后的相位变换 3. 零序变化 对于Yn，d11联接的变压器，当接地故障发生在一次侧时，零序电流和电压都存在，而二次侧的引出线上零序电压和零序电流均为零，因零序电流在二次绕组内自成环流，即零序电压都降落在二次绕组的漏抗上了。对Yn，d11联接的变压器，由于一次侧中性点不接地，故无论哪一侧发生接地故障时，零序电流均为零。 4.5.9 4.5.9 对称相量经对称相量经YnYn，d11d11（或（或Y Y，d11d11）变压器后的相位变换）变压器后的相位变换 电气量经过Yn，d11（Y，d11）接法的变压器时，由星形侧转到三角形侧，正序系统要逆时针转过30，而负序系统要顺时针转过30。零序系统为零。4.10 4.10 断路器断路器 考试大纲10.1 掌握断路器的作用、功能、分类10.2 了解断路器的主要性能与参数的含义10.3 了解断路器常用的灭弧方法10.4 了解断路器的运行和维护工作要点10.1.1 10.1.1 断路器的作用断路器的作用 高压断路器在正常运行时用它接通或切断负荷电流； 在电气设备或线路发生短路故障或严重过负荷时，由继电保护装置控制其自动迅速地切断故障电流，切断发生短路故障的设备或线路，以防止扩大事故范围。 10.1.2 10.1.2 断路器的功能断路器的功能 断路器开断电路时，充分利用交流电弧电流每半周过零一次自然熄弧的特点，加强去游离使电弧不再复燃。其介质强度恢复主要由断路器灭弧装置和介质特性所决定。 系统电压恢复过程可能是周期性的或非同期性的。取决于被开断电路的参数。10.1.3断路器的分类断路器的分类 - / 型号特征 额定断流容量，MVA S少油断路器 额定电流，A D多油断路器 派生标志 K空气断路器 C带有手车装置 Q产气断路器 G改进型 Z真空断路器 D带有电磁操作结构 L六氟化硫断路器 、断流容量 C磁吹断路器 额定电压，kV 安装条件 设计序号 N户内 W户外10.1.3断路器的分类断路器的分类 1多油断路器：利用绝缘油作为灭弧介质、相间及相对地绝缘介质。 2少油断路器：绝缘油只作灭弧介质。载流部分是借空气和陶器绝缘材料或有机绝缘材料来绝缘，灭弧方式多为横向吹动电弧。 3空气断路器：利用压缩空气的吹动来熄灭电弧的。和控制断路器的分合阐动作。 4SF6断路器：用SF6气体作绝缘和灭弧介质。 5磁吹式断路器：当电弧电流通过吹弧线圈以产生磁束来吹弧及消弧。 6真空断路器：利用真空灭弧和绝缘，灭弧时间一般只有半个周波。10.2 10.2 断路器的主要性能与参数断路器的主要性能与参数 1额定电压及额定电流 （1）额定电压 指断路器长期工作的标准电压（对三相系统指线电压）。电力系统在运行中允许有5的波动，断路器必须适应在电压变化范围内能长期工作，为此断路器出厂时都以最高工作电压进行鉴定。如：对3220kV范围内，其最高工作电压较额定电压约高15左右；对330kV以上，规定最高工作电压较额定电压高10%。10.2 10.2 断路器的主要性能与参数断路器的主要性能与参数 （2）额定电流 指在额定频率下长期通过此电流时，断路器无损伤，且各部分发热不超过长期工作时最高允许发热温度。 我国规定额定电流为：200、400、630、（1000）、1250、1600、（1500）、2000、3150、4000、5000、6300、8000、10000、12500、16000、20000A。10.2 10.2 断路器的主要性能与参数断路器的主要性能与参数 2额定开断电流和额定断流容量 （1）断路器在开断操作时，首先起弧的某相电流称为开断电流。在额定电压下，能保证正常开断的最大短路电流称为额定开断电流。它是标志断路器开断能力的一个重要参数。 我国规定额定开断电流为：1.6、3.15、6.3、8、10、12.5、16、20、25、31.5、40、50、63、80、100kA等。10.2 10.2 断路器的主要性能与参数断路器的主要性能与参数 （2）把额定条件下的开断能力称为额定断流容量。三相电路的额定断流容量，以 （MVA）表示。 我国根据国际电工委员会（IEC）的规定，现只把额定开断电流作为表征开断能力的唯一参数，而断流容量仅作为描述断路器特性的一个数值。10.2 10.2 断路器的主要性能与参数断路器的主要性能与参数 3关合能力 说明断路器关合短路故障能力的参数为额定关合电流。其数值以关合操作时，瞬态电流第一个大半波峰值来表示，制造部门对关合电流一般取额定开断电流的 倍即 （4-10-1）式中 额定关合电流，kA； 额定开断电流，kA。 断路器关合短路电流的能力除与灭弧装置性能有关外，还与断路器操动机构的合闸功率的大小有关。10.2 10.2 断路器的主要性能与参数断路器的主要性能与参数 4耐受性能 断路器应具有足够的耐受短时短路电流作用的能力，简称耐受能力。 （1）短时热电流（热稳定电流） 在规定的时间内（规定标准时间为2s，需要大于2s时推荐4s）断路器在合闸位置，可能经受的短时热电流有效值（kA），称为短时热电流（或短时耐受电流），断路器标准中规定 （4-10-2） 短时热电流通过断路器时，各零部件的温度不应超过短时发热最高允许温度，且不致出现触头熔接或软化变形，以及其它妨碍正常运行的异常现象。允许发热最高温度数值随材料而异。10.2 10.2 断路器的主要性能与参数断路器的主要性能与参数 （2）峰值耐受电流 峰值耐受电流亦称动稳定电流，即在规定的使用条件和性能下，断路器在合闸位置时所能经受的电流峰值。它与关合电流不同的是，峰值耐受电流是断路器处于合闸位置时通过的短路电流，而关合电流则是由于断路器关合短路故障所产生的短路电流。峰值耐受电流也是以短路电流的第一个大半波峰值电流来表示，且 （4-10-3） 峰值耐受电流反映了断路器承受由于短路电流产生电动力的耐受性能，它决定断路器的导电部分和绝缘支撑件的机械强度以及触头的结构形式。10.2 10.2 断路器的主要性能与参数断路器的主要性能与参数 5操作性能 （1）全开断时间 是指断路器接到分闸命令瞬间起到电弧熄灭为止的时间间隔。即 （4-10-4）式中 全开断时间，s； 分闸时间，s；从断路器接到分闸命令瞬间到 所有相的触头都分离的时间间隔，亦称为断 路器固有分闸时间； 燃弧时间，s；是指某一相首先起弧瞬间到所 有相电弧全部熄灭的时间间隔。10.2 10.2 断路器的主要性能与参数断路器的主要性能与参数 全开断时间是说明断路器开断过程快慢的主要参数，它直接影响故障对设备的损坏程度、故障范围、传输容量和系统的稳定性。 断路器开断时间示意图 （2）合闸时间 处于分闸位置的断路器，从接到合闸命令瞬间起到所有相的触头均接触为止的时间称为合闸时间。 10.2 10.2 断路器的主要性能与参数断路器的主要性能与参数 6自动重合闸性能 自动重合闸的操作循环：分 合分 合分。 为断路器开断故障电路，从电弧熄灭起到电路重新接通的时间，称为无电流间隔时间，一般为0.3s或0.5s； 为强送电时间，一般为180s。 断路器开断时间与无电流间隔时间之和称为自动重合闸时间。 金属短接时间系指断路器重合闸操作后，触头闭合到第二次触头分开所需用的时间。10.3 10.3 灭弧方法弧方法 当高压断路器开断高压有载电路时之所以产生电弧，原因在于触头本身及其周围的介质中含有大量可被游离的电子。当分断的触头间存在足够大的外施电压条件下，电路电流也达到最小生弧电流时，会因强烈的游离而产生电弧。 工业配电系统主要是交流系统，所以电弧也主要是交流电弧，其性质是半个周期要经过零值一次，而电流过零时，电弧要暂时熄灭。因此，大多数交流开关电器的灭弧方法中，都利用了交流电流过零时电弧暂时熄灭这一特性。 10.3 10.3 灭弧方法弧方法 1速拉灭弧 当交流电流经过零值的瞬间，拉大触头间距离，当触头间所加电压不足以击穿其间距时，电弧就不会重新点燃。触头的分离速度越快，电弧熄灭就越快，通常在高压断路器中装设强力的跳脱弹簧来加快触头分开的速度。 10.3 10.3 灭弧方法弧方法 2吹弧灭弧法 利用外力（如气流、油流或电磁力）来吹动电弧，使电弧加速冷却，同时拉长电弧，降低电弧中的电场强度，加速电弧的熄灭，按吹弧的方向来分，有横吹和纵吹两种。 a）横吹 b）纵吹 10.3 10.3 灭弧方法弧方法 当低压刀开关迅速拉开刀阐时，不仅迅速拉长了电弧，同时使本身回路电流产生的电动力作用于电弧，吹动电弧，使其拉长电弧直到电弧熄灭。 如果开关利用专门吹弧线圈来吹动电弧，使电弧移动，电弧移动的力实际上是电弧电流在线圈磁场中产生的电动力。 也有的开关利用铁磁物质（钢片等），来吸动电弧。10.3 10.3 灭弧方法弧方法 3冷却灭弧法 降低电弧的温度，使正负离子的复合增强，有助于电弧迅速熄灭，这是一种基本的灭弧方法。 4短弧灭弧法 利用金属片将长弧切成若干短弧，则电弧上的压降将近似地增大若干倍。当外施电压小于电弧上的压降时，则电弧就不能维持而迅速熄灭。通常采用钢灭弧栅，让电弧进入钢片，一是利用了电动力吹弧，二是利用了铁磁吸弧，同时钢片对电弧还有冷却作用。10.3 10.3 灭弧方法弧方法 5狭缝灭弧法 电弧在固体介质所形成的窄沟内燃烧，将电弧冷却，同时电弧在狭缝窄沟中燃烧，压力增大，有利于电弧的熄灭。有的熔丝在熔管内充填石英砂，就是利用这种狭沟灭弧原理，还有一种用耐弧的绝缘材料（陶瓷类）制成灭弧栅，也是利用了这种灭弧原理。10.3 10.3 灭弧方法弧方法 6真空灭弧法 真空具有较高的绝缘强度，如果将开关触头装置置于真空容器，则在电流过零时，即能熄灭电弧。为防止产生过电压，应当不使触头分开时，电流突变为零。一般应在触头间产生少量金属蒸汽，形成电弧通道。当交流电流自然下降过零前后，这些等离子态的金属蒸汽便在真空中迅速飞散而熄灭电弧。 10.4.1 10.4.1 高压断路器的操作要求高压断路器的操作要求 1正常操作的要求 （1）新装或大修后的断路器，投运前必须验收合格才能施加运行电压。 （2）断法器的分、合闸指示器应指示正确，且与当时实际运行相符。 （3）断路器接线板的连接处或其它必要的地方应有监视运行温度的措施，如示温蜡片等。 （4）断路器金属外壳接地良好且有明显的接地标志，接地体的截面积符合规程要求。 （5）油断路器的油色应正常，油位应在油位指示的上、下限油位监视线中，绝缘油牌号和性能应满足当地最低气温的要来，油质合格。 （6）六氟化硫断路器，为监视其气体压力，应装有密度继电器或压力表，并附有压力表和压力温度关系曲线，其有SF6气体补气接口。 （7）真空断路器应配有限制操作过电压的保护装置。10.4.1 10.4.1 高压断路器的操作要求高压断路器的操作要求 2. 断路器操作机构的要求 （1）操作机构动作电压应满足：低于额定电压的30时不动作；高于额定电压的65时可靠动作。 （2）机构箱应具有防尘、防潮、防小动物进入及通风措施，液压与气动机构应有加热装置和恒温控制措施。 （3）电磁操作机构的合闸电源应保持稳定。运行中电源电压如有变化，其电压不低于额定电压的80，最高不得高于额定电压的110。 （4）液压操作机构应具有防“失压慢分”装置，并用有防“失压慢分”的机构卡具。所谓“失压慢分”是指液压操作机因某种原因压力降到零，然后重新启动油泵打压时，造成断路器缓慢分闸、采用液压或气动机构时，其工作压力大于1MPa（表压）时，应有压力释放装置。 （5）弹簧操作机构在断路器合闸释放能量后，应能自动再次储能。 10.4.1 10.4.1 高压断路器的操作要求高压断路器的操作要求 3故障状态下的操作要求： （1）断路器在运行中，由于某种原因造成油断路器严重缺油，六氟化硫断路器气体压力异常（如突然降至零等），严禁对断路器进行停、送电操作，应立即断开故障断路器的控制电源，及时采取措施，将故障断路器退出运行。 （2）分相操作的断路器操作时，发生非全相合闸，应立即将已合上相拉开，重新操作合闸一次，如仍不正常，则应拉开合上相后汇报，上级派员处理。当发生非全相分闸时，应立即拉开故障开关控制电源，手动操作将拒动相分闸。 （3）严禁将有拒跳或合闸不可靠的断路器投入运行。 10.4.2 10.4.2 高压断路器的异常运行高压断路器的异常运行 1. 油断路器 （1）油断路器声音异常 （2）油断路器油位异常 （3）油断路器油质发黑 （4）断路器过热 （5）跳合闸线圈冒烟 （6）断路器跳合闸不同期10.4.2 10.4.2 高压断路器的异常运行高压断路器的异常运行 2真空断路器常见异常运行 （1）电动合不上闸 （2）合闸合空 （3）电动不脱扣 （4）分合闸不可靠 （5）合闸线圈烧毁 （6）分闸线圈烧毁 （7）辅助开关烧毁10.4.2 10.4.2 高压断路器的异常运行高压断路器的异常运行 3六氟化硫断路器常见异常运行 （1）泄漏气体 （2）闪络放电。 （3）分合闸不可靠10.4.3高压断路器的故障高压断路器的故障 1应停电处理的情况 （1）严重漏油，油标管中已看不见油位。 （2）本体或连接处过热变色或烧红。 （3）支持绝缘子断裂或套管炸裂。 （4）绝缘子严重放电。 （5）SF6断路器的气体压力值低于闭锁值。 （6）液压机构的压力值低于闭锁值。 （7）弹簧机构和弹簧拉力不够，闭锁信号不能复归。 （8）气动机构的气压低于闭锁值。10.4.3高压断路器的故障高压断路器的故障 21035kV的少油断路器合闸后支持绝缘子断裂 31035kV的少油断路器拉杆绝缘子断裂或拉杆销子脱落 4油断路器严重缺油 5油断路器着火 6断路器误跳闸 7断路器拒绝合闸 8真空断路器真空度下降 9SF6断路器漏气 10操作机构故障10.5低压断路器低压断路器 低压断路器用作交、直流线路的过载、短路保护，被广泛应用于建筑照明、动力配电线路、用电设备作为控制开关和保护设备，也可用于不频繁起动电动机以及操作或转换电路。 10.5低压断路器低压断路器 1种类 （1）万能式断路器 （2）塑料外壳式断路器 （3）电动斥力式限流断路器 （4）剩余电流保护断路器 （5）直流快速断路器 （6）灭磁断路器 10.5低压断路器低压断路器 2低压断路器的选用要点 表示低压断路器性能的主要指标有分断能力和保护特性。 分断能力是指开关在指定的使用和工作条件及在规定的电压下接通和分断的最大电流值（kA）。 保护特性主要分为过电流保护、过载保护和欠电压保护三种。10.5低压断路器低压断路器 （1）额定电压 断路器的额定电压应大于线路额定电压。主要是交流380V或直流220V的供电系统。按线路额定电压进行选择时应满足下列条件： （4-10-5）式中 低压断路器的额定电压，V； 线路的额定电压，V。 10.5低压断路器低压断路器 （2）额定电流 断路器的额定电流与过电流脱扣器的额定电流应大于线路计算负荷电流。当按线路的计算电流选择时，应能满足下式： （4-10-6）式中 低压断路器的额定电流，A； 线路的计算电流或实际电流，A。 如果环境温度低于+40，则电器产品温度每低1，允许电流比额定电流值增加0.5%。但增加总数不得超过20。10.5低压断路器低压断路器 断路器的保护定值 （1）长延时脱扣器的电流整定值，动作时间可以不小于10s；长延时脱扣器只能作过载保护。 （2）短延时脱扣器的电流整定值，动作时间约为0.10.4s；短延时脱扣器可以作短路保护，也可以作过载保护。 （3）瞬时脱扣器的电流整定值，其动作时间约为0.02s。瞬时脱扣器一般用作短路保护。10.5低压断路器低压断路器 （3）瞬时过电流脱扣器的整定电流 瞬时脱扣器的动作时间为0.02s左右。 瞬时或短时过电流脱扣器的整定电流应能躲开线路的尖峰电流。 1）负载是单台电动机，整定电流按下式计算 （4-10-7）式中 瞬时或短时过电流脱扣器整定电流值，A； 可靠系数，对动作时间大于0.02s的断路器，K 取1.35，对动作时间小于0.02s的断路器K取 1.72.0； 电动机的起动电流，A。10.5低压断路器低压断路器 2）当配电线路不考虑电动机的起动电流时，按下式计算整定值 （4-10-8）式中 配电线路的尖峰电流，A； 可靠系数，一般取1.35。 3）当配电线路考虑电动机的起动电流时，按下式计算整定值 （4-10-9）式中 正常工作电流和可能出现的自起动电机 的起动电流的总和，A。10.5低压断路器低压断路器 （3）短时过电流脱扣器的整定电流 确定本级断路器短延时过电流脱扣器动作电流的整定，应与下一级开关整定电流选择性配合。本级动作整定电流应大于或等于下一级低压断路器短延时或瞬时动作整定值的1.2倍。若下一级有多条分支线，则取各分支路低压断路器中最大整定值的1.2倍。10.5低压断路器低压断路器 （4）长延时过电流脱扣器整定电流 长延时过电流脱扣器整定电流应大于线路中计算电流 （4-10-9）式中 过电流脱扣器的长延时动作整定电 流值，A； 可靠系数，一般取1.1； 线路的计算电流，单台电动机是指 电动机的额定电流，A。 10.5低压断路器低压断路器 校验一：长延时过电流脱扣器在配电线路过载时的可靠性。如对电动机进行保护，则电动机在过载 20时应使保护装置动作； 校验二：在配电线路出现尖峰负荷时或在电动机起动时，长延时过电流脱扣器不误动。脱扣器在3倍整定电流值下的可返回时间，取决于线路中尖峰电流的持续时间，也就是线路中最大容量的异步电动机直接起动的持续时间。 一般情况下，电动机的轻载起动时间不超过2.54s，电动机满载起动时间不超过68s，个别电动机重载起动时间达15s。返回时间越小，说明线路电流大于长延时脱扣器整定电流值的倍数越高，保护装置的动作越快。 10.5低压断路器低压断路器 （5）分断能力 1）断路器额定短路分断能力应大于线路中最大短路电流。 2）断路器的额定极限短路分断能力应大于断路器额定运行短路分断能力（对于直流电流线路，两者的数值相同）。分断能力是指低压断路器在规定的试验（如电压、频率、线路其它参数等）条件下，能够接通成切断短路电流的数值。分断能力用电流有效值（kA）表示。 3）断路器额定运行短路分断能力应大于线路中最大短路电流。 4）断路器的额定短时耐受电流（0.5s、3s）应大于线路中短时持续短路电流。10.5低压断路器低压断路器 当分断能力不够，一般的线路，可用有填料式熔断器（RT0）来替代低压断路器。对于特别重要的供电线路，应采用更大容量的低压断路器10.5低压断路器低压断路器 （6）断路器欠电压脱扣器额定电压等于线路额定电压。 （7）直流快速断路器需考虑过电流脱扣器的动作方向（极性）、短路电流上升率。 （8）剩余电流保护断路器需选择合理的剩余电流动作电流和剩余电流不动作电流。注意能否断开短路电流，如不能断开短路电流则需要适当的熔断器配合使用。 （9）灭磁断路器选择时需考虑发电机的强励电压、励磁线圈的时间常数、放电电阻及断开强励电流的能力。4.11 4.11 互感器互感器 考试大纲11.1 掌握电流、电压互感器的工作原理、接线形式及负载要求11.2 了解电流、电压互感器在电网中的配置原则及接线形式11.3 了解各种形式互感器的结构及性能特点4.11 4.11 互感器互感器 互感器是一种特殊的变压器，它被广泛应用于供电系统中向测量仪表和继电器的电压线圈或电流线圈供电。 互感器的作用： （1）将一次回路的高电压和大电流变为二次回路标准的低电压和小电流，使测量仪表和保护装置标准化、小型化，并使其结构轻巧、价格便宜，并便于屏内安装。 （2）隔离高压电路。互感器一次侧和二次侧没有电的联系，只有磁的联系。使二次设备与高电压部分隔离，且互感器二次侧均接地，从而保证了设备和人身的安全。11.1.1 1.1.1 电流互感器电流互感器 电流互感器是将一次侧的大电流，按比例变为适合通过仪表或继电器使用的，额定电流为5A的变换设备。 1电流互感器的工作原理 电力系统中广泛采用的是电磁式电流互感器（以下简称电流互感器）。它的工作原理和变压器相似。 电流互感器一、二次电流之比称为电流互感器的额定互感比。 （4-11-1）式中 一次线圈的额定电流，A； 二次线圈的额定电流，5A。11.1.1 1.1.1 电流互感器电流互感器 电流互感器的特点： 1）一次绕组串联在电路中，并且匝数很少；故一次绕组中的电流完全取决于被测电路的负荷电流，而与二次电流大小无关； 2）电流互感器二次绕组所接仪表的电流线圈阻抗很小，所以正常情况下，电流互感器在近于短路的状态下运行。11.1.1 1.1.1 电流互感器电流互感器 2电流互感器的误差 电流误差为二次电流的测量值乘以额定互感比后与实际一次电流之差，以百分数表示即 （4-11-3） 相位差为旋转180的二次电流相量 与一次电流相量 之间的夹角，并规定 超前于 时，相位差 为正值；反之为负值。 11.1.1 1.1.1 电流互感器电流互感器 3电流互感器的接线形式 电流互感器的接线形式指的是电流互感器与测量仪表或保护继电器之间的连接形式。 三相完全星形接线 两相不完全星形接线 11.1.1 1.1.1 电流互感器电流互感器 （1）三相三完全星形接线可以准确反映三相中每一相的真实电流。该接线方式应用在大电流接地系统中，保护线路的三相短路、两相短路和单相接地短路。 （2）两相两继电器不完全星形接线可以准确反映两相的真实电流。该接线方式应用在610kV中性点不接地的小电流接地系统中，保护线路的三相短路、两相短路。11.1.1 1.1.1 电流互感器电流互感器 （3）两相接差动式接线反映两相差电流。 该接线特点是U、W相电流互感器接成电流差式，通过继电器的电流是U、W相电流互感器二次侧电流差。 该接线方式应用在6 两相差接线 10kV中性点不接地的小电流接地系统中，保护线路的三相短路、两相短路、小容量电动机保护、小容量变压器保护。11.1.1 1.1.1 电流互感器电流互感器 （4）单相接线在三相负荷平衡时，可以用单相电流反映三相电流值，主要用于测量电路。单相接线 11.1.1 1.1.1 电流互感器电流互感器 （5）两相三完全星形接线中流入第三个继电器的电流是 。 该接线方式应用在大电流接地系统中，保护线路的三相短路、两相短路。 两相三完全星形接线11.1.1 1.1.1 电流互感器电流互感器 电流互感器在接线中应注意以下内容： 1）电流互感器的二次侧在使用时绝对不可开路。使用过程中拆卸仪表或继电器时，应事先将二次侧短路。安装时，接线应可靠，不允许二次侧安装熔丝； 2）二次侧必须有一端接地。防止一、二次侧绝缘损坏，高压窜入二次侧，危及人身和设备安全； 3）接线时要注意极性。电流互感器一、二次侧的极性端子，都用字母表明极性。 4）一次侧串接在线路中，二次侧的继电器或测量仪表串接。 11.1.1 1.1.1 电流互感器电流互感器 高压电流互感器多制成两个铁芯和两个副绕组的型式，分别接测量仪表和继电器，满足测量仪表和继电保护的不同要求。 电流互感器供测量用的铁芯在一次侧短路时应该容易饱和，以限制二次侧电流增长的倍数； 供继电保护用的铁芯，在一次侧短路时不应饱和，使二次侧的电流与一次侧的电流成正比例增加。 11.1.1 1.1.1 电流互感器电流互感器 4电流互感器的负载要求 （1）电流互感器的准确级 电流互感器根据测量时误差的大小而划分为不同的准确级。准确级是指在规定的二次负荷范围内，一次电流为额定值时的最大误差。 （2）电流互感器10误差曲线 电流互感器的10误差曲线就是在保证电流互感器误差不超过10的条件下，一次电流的倍数n与电流互感器允许最大二次负载阻抗 的关系曲线。 11.1.1 1.1.1 电流互感器电流互感器 （3）电流互感器的额定容量 电流互感器的额定容量系指电流互感器在额定二次电流和额定二次阻抗下运行时，二次线圈输出的容量。 （4-11-4） 由于电流互感器的二次电流为标准值（5A或1A），故其容量也常用额定二次阻抗来表示。因电流互感器的误差和二次负荷有关，故同一台电流互感器使用在不同准确级时，会有不同的额定容量。 电流互感器对负载的要求就是负载阻抗之和不能超过互感器的额定二次阻抗值。 11.1.2 11.1.2 电压互感器电压互感器 电压互感器是将一次侧的高电压按比例变为适合仪表或继电器使用的额定电压为100V的变换设备。 1电磁式电压互感器 （1）电磁式电压互感器的工作原理和变压器相同。 电压互感器的特点 1）容量很小，类似一台小容量变压器，但结构上要求有较高的安全系数； 2）电压互感器二次绕组所接仪表的电流线圈阻抗很大，正常情况下，电压互感器在近于空载的状态下运行。11.1.2 11.1.2 电压互感器电压互感器 （2）额定变比 电压互感器一、二次绕组电压之比称为电压互感器的额定互感比。 （4-11-5）式中 等于电网的额定电压，kV； 额定电压为100V。 11.1.2 11.1.2 电压互感器电压互感器 （3）电压互感器误差 电压误差为二次电压的测量值 与额定互感比 的乘积与实际一次电压 之差，以百分数表示； （4-11-6） 相位差为旋转180的二次电压相量 与一次电压相量 之间的夹角 ，并规定 超前于 时相位差 为正，反之为负。 电压互感器的误差与二次负载、功率因数和一次电压等运行参数有关。 11.1.2 11.1.2 电压互感器电压互感器 2电容式电压互感器 随着电力系统输电电压的增高，电磁式电压互感器的体积越来越大，成本随之增高，普遍采用电容式电压互感器。 （1）电容式电压互感器的工作原理 电容式电压互感器实质上是一个电容分压器，在被测装置的相和地之间接 电容式电压互感器原理接线图 有电容 和 ，按反比分压， 上的电压为11.1.2 11.1.2 电压互感器电压互感器 （2）电容式电压互感器误差 电容式电压互感器的误差是由空载电流、负载电流以及阻尼器的电流流经互感器绕组产生压降而引起的，其误差由空载误差 、 ，负载误差 、 和阻尼器负载电流产生的误差 、 等几部分组成，即 电容式电压互感器的误差除受一次电压、二次负荷和功率因数的影响外，还与电源频率有关。 电容式电压互感用于110500kV中性点直接接地系统。11.1.2 11.1.2 电压互感器电压互感器 3电压互感器的接线形式 （1）单相接线 该接法仅适用于测量相间电压。如果互感器一次绕组的一端接在线路上，另一端接地，互感器可测量某一相对地电压。单相接线 11.1.2 11.1.2 电压互感器电压互感器 （2）VV接线 由两个单相互感器接线成不完全星形（VV形），用来测量各相间电压，但不能测量相对地电压，它广泛应用在20kV以下中性点不接地或经消弧线图接地的电网中。VV接线 11.1.2 11.1.2 电压互感器电压互感器 （3）YY接线 由三个单相互感器一、二次侧均接成Y形，可供给要求线电压的仪表和继电器以及要求相电压的绝缘监视电压表。YY接线 11.1.2 11.1.2 电压互感器电压互感器 （4）Y0/Y0/接线 用三台单相三绕组电压互感器构成Y0/Y0/接线，该接线方式其二次绕组用来测量相间电压和相对地电压，辅助二次绕组接成开口三角形检测零序电压。用于3220kV系统（110kV及以上无高压熔断器），供接入交流电网络缘监视仪表 和继电器用。 三相五柱式电压 互感器只用于3 15kV系统，其接线 与三台单相三绕组 Y0/Y0/接线 电压互感器构成Y0/Y0/接线基本相同。11.1.2 11.1.2 电压互感器电压互感器 使用电压互感器应注意以下事项： 1）电压互感器的二次侧在工作时不能短路。在正常工作时，其二次侧的电流很小，近于开路状态，当二次侧短路时，其电流很大（二次侧阻抗很小）将烧毁设备。 2）电压互感器的二次侧必须有一端接地，防止一、二次侧击穿时，高压窜入二次侧，危及人身和设备安全。 3）电压互感器接线时，应注意一、二次侧接线端子的极性。以保证测量的准确性。 4）电压互感器的一、二次侧通常都应装设熔丝作为短路保护，同时一次侧应装设隔离开关作为安全检修用。 5）一次侧并接在线路中。11.1.2 11.1.2 电压互感器电压互感器 4电压互感器准确级和容量 电压互感器的准确级，是指在规定的一次电压和二次负荷变化范围内，负荷功率因数为额定值时，电压误差的最大值。 由于电压互感器误差与负荷有关，所以同一台电压互感器对应于不同的准确级便有不同的容量。通常额定容量是指对应于最高准确级的容量。电压互感器按照在最高工作电压下长期工作允许的发热条件，还规定了最大容量。 电压互感器的负载要求就是负载容量之和不能超过互感器的额定二次容量值。 11.2互感器的配置原则互感器的配置原则 互感器在主接线中的配置与测量仪表、同期点的选择、保护和自动装置的要求以及主接线的形式有关。11.2.1 11.2.1 电流互感器的配置电流互感器的配置 （1）为了满足测量和保护装置的需要，在发电机、变压器、出线、母线分段及母联断路器、旁路断路器等回路中均设有电流互感器。对于大接地短路电流系统，一般按三相配置；对于小接地短路电流系统，依具体要求按二相或三相配置。 （2）对于保护用电流互感器应尽量消除主保护装置的不保护区。例如，若有两组电流互感器，且位置允许时应设在断路器两侧，使断路器处于交叉保护范围之中。 （3）为了减轻内部故障对发电机的损伤，用于自动调整励磁装置的电流互感器应配置在发电机定子绕组的出线侧。为便于分析和在发电机并入系统前发现内部故障，用于测量的电流互感器宜装设在发电机中性点侧。 11.2.2 11.2.2 电压互感器的配置电压互感器的配置 （1）母线 除分路母线外，一般工作及备用母线都装有一组电压互感器，用于同期、测量仪表和保护装置。 （2）线路 35kV及以上输电线路，当对端有电源时，为了监视线路有无电压、进行同期和设置重合闸，装有一台单相电压互感器。 （3）发电机 一般装二组电压互感器。一组（D，y接线），用于自动调整励磁装置。另一组供测量仪表、同期和保护装置使用，该互感器采用三相五柱式或三只单相接地专用互感器，其开口三角形供发电机未并列之前检查接地之用。当互感器负荷太大时，可增设一组不完全星形连接的互感器，专供测量仪表使用。20万kW及以上发电机中性点常接有单相电压互感器，用于100静子接地保护。 （4）变压器 变压器低压侧有时为了满足同期或保护的要求，设有一组不完全星形接线的电压互感器。11.3.111.3.1电流互感器类型电流互感器类型 1电流互感器的分类 （1）按安装地点可分为户内式和户外式。20kV以下制成户内式；35kV及以上多制成户外式。 （2）按安装方式可分为穿墙式、支持式和装入式。穿墙式装在墙壁或金属结构的孔中，可节约穿墙套管；支持式则安装在平面或支柱上；装入式是套在35kV及以上变压器或多油断路器油箱内的套管上，故也称为套管式。 （3）按绝缘可分为干式、浇注式、油浸式等。干式用绝缘胶浸渍，适用于低压户内的电流互感器；浇注式利用环氧树脂作绝缘，多用于35kV及以下的电流互感器；油浸式多为户外型。 （4）按一次绕组匝数可分为单匝和多匝式。11.3.111.3.1电流互感器类型电流互感器类型 （5）新型电流互感器按高、低压部分的耦合方式，可分为无线电电磁波耦合、电容耦合和光电耦合式，其中光电式电流互感器性能更佳。新型电流互感器的特点是高低压间没有直接的电磁联系，使绝缘结构大为简化；测量过程中不需要消耗很大能量；没有饱和现象，测量范围宽，暂态响应快，准确度高；重量轻、成本低。11.3.111.3.1电流互感器类型电流互感器类型 2电流互感器的结构 （1）单匝式结构有贯穿式（一次绕组为单根铜管或铜杆）和母线式（以母线穿过互感器作为一次绕组）。 （2）额定电流在400A以下采用多匝式。多匝式接结构可分为线圈式、“ 8”字型和“U”字型。“8”字型绕组结构的电流互感器，只用于35110kV电压级。220kV“U”字型绕组电流互感器，在110kV及以上的高压电流互感器中得到广泛的应用。 在同一回路中，往往需要数量很多的电流互感器，高压电流互感器常由多个没有磁联系的独立铁芯和二次绕组与共用的一次绕组组成同一电流比、多二次绕组的电流互感器。对于110kV及以上的电流互感器，常将一次绕组分成几组，通过切换来改变绕组的串、并联，以获得23种互感比。 11.3.2 11.3.2 电压互感器类型电压互感器类型 1电压互感器的分类 （1）按安装地点分户内和户外； （2）按相数分单相和三相式，只有20kV以下才有三相式； （3）按绕组数分双绕组和三绕组； （4）按绝缘分浇注式、油浸式，浇注式用于335kV，油浸式主要用于110kV及以上的电压互感器。11.3.2 11.3.2 电压互感器类型电压互感器类型 2电压互感器的结构 油浸式电压互感器按其结构可分为普通式和串级式，335kV都制成普通式，它与普通小型变压器相似。110kV及以上的电磁式电压互感器普遍制成串级结构，其特点是：绕组和铁芯采用分级绝缘，以简化绝缘结构；绕组和铁芯放在瓷套中，可减少重量和体积。 在中性点不接地或经消弧线圈接地的系统中，为了测量相对地的电压，电压互感器的一次绕组必须接成星形，且中性点必须接地。在360kV电网中，采用三只单相三绕组（接地专用）电压互感器，而在320kV电网中，常采用三相五柱式电压互感器来测量相对地电压。普通三相三柱式的电压互感器是不允许作这种测量的。 11.3.2 11.3.2 电压互感器类型电压互感器类型 2电压互感器的结构 油浸式电压互感器按其结构可分为普通式和串级式，335kV都制成普通式，它与普通小型变压器相似。110kV及以上的电磁式电压互感器普遍制成串级结构，其特点是：绕组和铁芯采用分级绝缘，以简化绝缘结构；绕组和铁芯放在瓷套中，可减少重量和体积。 在中性点不接地或经消弧线圈接地的系统中，为了测量相对地的电压，电压互感器的一次绕组必须接成星形，且中性点必须接地。在360kV电网中，采用三只单相三绕组（接地专用）电压互感器，而在320kV电网中，常采用三相五柱式电压互感器来测量相对地电压。普通三相三柱式的电压互感器是不允许作这种测量的。 4.12 4.12 电气主接线电气主接线 考试大纲12.1 掌握电气主接线的主要形式及对电气主接线的基本要求12.2 了解各种主接线种主要电气设备的作用和配置原则12.3 了解各种电压等级电气主接线限制短路电流的方法4.12.1 4.12.1 电力系统电气主接线的形式和基本要求电力系统电气主接线的形式和基本要求 1主接线的基本要求 （1）可靠性 电气接线必须保证用户供电的可靠性，应分别按各类负荷的重要性程度安排相应可靠程度的接线方式。保证电气接线可靠性可以用多种措施来实现。 （2）灵活性 电气系统接线应能适应各式各样可能运行方式的要求。并可以保证能将符合质量要求的电能送给用户。 （3）安全性 电力网接线必须保证在任何可能的运行方式下及检修方式下运行人员的安全性与设备的安全性。 （4）经济性 其中包括最少的投资与最低的年运行费。 （5）应具有发展与扩建的方便性 在设计接线方时要考虑到510年的发展远景，要求在设备容量、安装空间以及接线形式上，为510年的最终容量留有余地。 4.12.1 4.12.1 电力系统电气主接线的形式和基本要求电力系统电气主接线的形式和基本要求 2单母线接线 （1）单母不分段 每条引入线和引出线的电路中都装有断路器和隔离开关，电源的引入与引出是通过一根母线连接的。 单母线不分段接线适用于用户对供电连续性要求不高的二、 单母线不分段接线三级负荷用户。4.12.1 4.12.1 电力系统电气主接线的形式和基本要求电力系统电气主接线的形式和基本要求 （2）单母线分段接线 单母线分段接线是由电源的数量和负荷计算、电网的结构来决定的。 单母线分段接线可以分段 单母线分段接线运行，也可以并列运行。 用隔离开关、负荷开关分段的单母线接线，适用于由双回路供电的、允许短时停电的具有二级负荷的用户。 用断路器分段的单母线接线，可靠性提高。如果有后备措施，一般可以对一级负荷供电。4.12.1 4.12.1 电力系统电气主接线的形式和基本要求电力系统电气主接线的形式和基本要求 （3）带旁路母线的单母线接线 当引出线断路器检修时，用旁路母线断路器代替引出线断路器，给用户继续供电。 旁路断路器一般只能代替一台出线断路器工作，旁路母线一般不能同时连接两条及两条以上回路，否则当其中任一回路故障时，会使旁路断路器跳闸。断开多条回路。 通常35kV的系统出线8回以上、 110kV系统出线6回以上，220kV系统出线4回以上，才考虑加设旁路母线。4.12.1 4.12.1 电力系统电气主接线的形式和基本要求电力系统电气主接线的形式和基本要求 （4）单母线分段带旁路 在正常运行时，系统以单母线分段方式运行，旁路母线不带电。如果正常运行的某回路断路器需退出运行进行检修，闭合旁路断路器，使旁路母线带电，合上欲检修回路旁路隔离开关，则该线路断路器可退出运行，进行检修。 这种旁路母线可接至任一段母线，在容量较少的中小型发电厂和 35110kV变电所中获得广泛应用。4.12.1 4.12.1 电力系统电气主接线的形式和基本要求电力系统电气主接线的形式和基本要求 3双母线接线 （1）双母线接线 一组作为工作母线，另一组作为备用母线，在两组母线之间，通过母线联络断路器（简称为母联断路器）进行连接。 把双母线系统形成单母线分段运行方式，即正常运行时，使两条母线都投入工作，母联断路器及其两侧隔离开关闭合，全部进出线均匀分配两条母线。这种运行方式可以有效缩小母线故障时的停电范围。 4.12.1 4.12.1 电力系统电气主接线的形式和基本要求电力系统电气主接线的形式和基本要求 双母线接线主要优点有： 1）检修任一组母线时，不会中断供电。 2）检修任一回路的母线隔离开关时，只需断开该回路，其它回路倒换至另一组母线继续运行。 3）工作母线在运行中发生故障时，可将全部回路换接至备用母线，迅速恢复供电。 4）任一回路断路器检修时，可用母联断路器代替其工作。 5）方便试验。需要对某回路做试验时，只需把此回路单独切换至备用母线即可。4.12.1 4.12.1 电力系统电气主接线的形式和基本要求电力系统电气主接线的形式和基本要求 （2）双母线带旁路接线 在双母线接线方式中，为使线路在出线断路器检修时不中断供电，可采用带旁路接线。 当110kV系统出线6回以上，220kV出线4回以上，可采用专用旁路断路器。旁路母线可接至任一组母线。4.12.1 4.12.1 电力系统电气主接线的形式和基本要求电力系统电气主接线的形式和基本要求 4一个半断路器接线 一个半断路器接线可归属于双母线类接线。在两组母线之间，每三个断路器形成一串。每串连接两条回路。相当于每一个半断路器带一条回路，故称之为一个半断路器接线，也称为32接线。 在一个半接线的每串断路器中，位于中间的断路器称为联络断路器。运行中两母线及全部断路器都投入工作，形成多重环状供电。 4.12.1 4.12.1 电力系统电气主接线的形式和基本要求电力系统电气主接线的形式和基本要求 5双母线单（双）分段带旁路接线 为进一步缩小母线故障的影响范围，对于可靠性要求较高的330500kV超高压系统，当进出线达到6回以上时，可采用双母线单段或双分段带旁路接线。 这种接线是把工作母线分为两段，在两段工作母线之间，两工作母线与备用母线之间都设置有母联断路器。 4.12.1 4.12.1 电力系统电气主接线的形式和基本要求电力系统电气主接线的形式和基本要求 6变压器母线接线 各出线经过断路器分别接在母线上，变压器直接经隔离开关接到母线上，组成变压器母线接线。电源和负荷可以自由调配。由于变压器是高可靠性设备，所以直接接在母线上，对母线的运行并不产生严重影响，一旦变压器故障时，接在母线上的各断路器开断，这时不会影响对用户的供电。在出线数目很多时也可以用一台半断路器接线形式。这种接线在远距离大容量输电系统中应用时，对系统稳定与可靠性均有良好的效果。4.12.1 4.12.1 电力系统电气主接线的形式和基本要求电力系统电气主接线的形式和基本要求 7无母线接线 （1）桥式接线 对于具有双电源进线、两台变压器终端式的总降压变电所，可采用桥式接线。它实质是连接两个35110kV“线路变压器组”的高压侧，其特点是有一条横联跨桥的“桥”。根据跨接桥横连位置不同，分为内桥接线和外桥接线。 4.12.1 4.12.1 电力系统电气主接线的形式和基本要求电力系统电气主接线的形式和基本要求 1）内桥接线的跨接桥靠近变压器侧，桥开关装在线路开关之内，变压器回路仅装隔离开关，不装断路器。采用内桥接线可以提高改变输电线路运行方式的灵活性。 内桥接线适用于：对一、二级负荷供电；供电线路较长；变电所没有穿越功率；负荷曲线较平稳，主变压器不经常退出工作；终端型工业企业总降压变电所。 4.12.1 4.12.1 电力系统电气主接线的形式和基本要求电力系统电气主接线的形式和基本要求 2）外桥接线 跨接桥靠近线路侧，桥开关装在变压器开关之外，进线回路仅装隔离开关，不装断路器。 外桥接线适用于：对一、二级负荷供电；供电线路较短；允许变电所有较稳定的穿越功率；负荷曲线变化大，主变压器需要经常操作；中间型工业企业总降压变电所，宜于构成环网。4.12.1 4.12.1 电力系统电气主接线的形式和基本要求电力系统电气主接线的形式和基本要求 （2）角形接线 当母线闭合成环，断路器数等于进出线回路数，即构成了角形接线，一般应将同名回路相互交替布置。一般不超过六角形。这种接线不利于扩建，适用于最终建设规模比较明确的110kV及以上的发电厂升压站或变电所中。 4.12.1 4.12.1 电力系统电气主接线的形式和基本要求电力系统电气主接线的形式和基本要求 （3）单元接线 将发电机、变压器及线路直接连接成一个单元称为单元接线。单元接线主要有三种形式：即发电机变压器单元、变压器线路单元及发电机变压器线路单元等。 一般应用于下列情况： 1）同一地区有几个大型电厂能源丰富，可以合起来建一个公共的枢纽变电所时。 2）电厂地位狭窄平面布置有困难时。 3）电厂离枢纽变电所较近，直接引线比较方便时。 4.12.2电气设备的作用和配置电气设备的作用和配置 1. 断路器和隔离开关 （1）作用 电源进线与引出线由断路器和隔离开关连接到母线，其中断路器用来接通与切换电路中的负荷电流与故障短路电流。 隔离开关的作用是利用其可见断口隔离电压，使停电设备与带电设备隔离，以保证人身及设备工作的安全。4.12.2电气设备的作用和配置电气设备的作用和配置 （2）配置 1）电气主接线：断路器两侧都有电源，在两侧都装设一组隔离开关。用户侧没有电源，原则上可只装设一组母线隔离开关，也可在线路侧也装设一组隔离开关。 2）电源进线：电源是发电机，只需在母线侧装设一组隔离开关，有时为了发电机停机后做试验方便，在发电机和断路器之间亦可装设一组隔离开关。 电源是双绕组变压器：在断路器的母线侧装设一组隔离开关，如是三绕组变压器需在断路器的两侧各装设一组隔离开关。 3）断路器与隔离开关配合操作：先合隔离开关，后合断路器；先断开断路器，后断开隔离开关。在断路器与隔离开关之间应加装电磁或机械闭锁装置。4.12.2电气设备的作用和配置电气设备的作用和配置 2负荷开关 负荷开关是专门用于接通和切断负荷电路的开关设备，它具有简单的灭弧装置，不能切断短路电路，能通断一定的负荷电流和过负荷电流。 通常负荷开关与熔丝（管形熔断器）串联，借助（管形熔断器的）熔丝切断短路电流。负荷开关断开后，与隔离开关一样具有明显的断开间隙。4.12.2电气设备的作用和配置电气设备的作用和配置 3熔断器 熔断器是一种简单的保护电器。当电路发生过负载或短路故障时，故障电流超过熔体的额定电流，熔体被电流迅速加热熔断，从而切断电流，防止故障扩大。 熔断器的功能主要是对电路及电路中的设备进行短路保护。 4.12.2电气设备的作用和配置电气设备的作用和配置 4. 互感器 1）隔离高压电路。互感器一次侧和二次侧没有电的联系，只有磁的联系，因而使测量仪表和保护电器与高压电路隔开，以保证二次设备和人员的安全。 2）使测量仪表和继电器小型化和标准化。如电流互感器副绕组的额定电流都是5A；电压互感器副绕组电压通常都规定为100V。 3）可以避免短路电流直接流过测量仪表和继电器的线圈，使其不受大电流的损坏。4.12.3限制短路电流的方法限制短路电流的方法 1选择适当的主接线形式和运行方式 （1）对具有大容量机组的发电厂中采用单元接线； （2）在降压变电所中，可采用变压器低压侧分列运行方式，即所谓母线硬分段接线； （3）对具有双回路电路，在负荷允许条件下可按单回路运行； （4）对环形供电网络，可在环网中穿越功率最小处开环运行。4.12.3限制短路电流的方法限制短路电流的方法 2加装限流电抗器 （1）加装普通电抗器 1）出线端加装出线电抗器用来限制电缆馈线支路短路电流。它只能在电抗器后面临近点短路时才有限制短路电流的作用。通常在架空线路上不装设电抗器。 线路电抗器不仅限制短路电流，而且能在母线上能维持较高的剩余残压（大于65UN）。通常线路电抗器的百分电流值为36。 4.12.3限制短路电流的方法限制短路电流的方法 2）母线电抗器装设在母线分段的地方，其目的是让发电机出口断路器、变压器低压侧断路器、母联断路器和分段断路器等都能按各回路额定电流来选择，不因短路电流过大而升级。 一般设计主接线时，为了限制发电机电压母线短路电流，应首先考虑在分段断路器回路或联络断路器回路中以及主变压器回路中安装电抗器，只有经过计算认为限制效果不够时，才考虑装设线路电抗器。一般当电厂和系统容量较大时，两种电抗器都需要安装。为了运行操作方便和减小母线各段之间电压差，母线分段不宜超过三段，母线电抗器的电抗百分值应取812。4.12.3限制短路电流的方法限制短路电流的方法 （2）分裂电抗器 分裂电抗器在结构上与普通电抗器相似，只是线圈中心有一个抽头3，中间抽头一般用来连接电源、两个 a）分裂电抗器接线图 分支（又称两臂）1和 b）分裂电抗器等值电路图2用来连接大致相等的 c）正常运行时的等值电路图 两组负荷。4.12.3限制短路电流的方法限制短路电流的方法 当分裂电抗器的电抗值与普通电抗器的电抗值相同时，两者在短路时的限流作用一样，但正常运行时电压损失只有普通电抗器的一半，而且比普通电抗器多供一倍的出线，减少了电抗器的数目。 运行中当两个分支负荷不等或者负荷变化过大时，将引起两臂电压偏差，造成电压波动，甚至可能出现过电压。所以一般分裂电抗器的电抗百分值取812。 分裂电抗器在主接线中，可以装设在电缆馈线上，每个臂可以接一回出线或几回出线。分裂电抗器串接在发电机回路中，不仅起着出线电抗器的作用，而且也起着母线电抗器的作用。4.12.3限制短路电流的方法限制短路电流的方法 3采用分裂低压绕组变压器 当发电机容量较大时，采用分裂低压绕组变压器组成扩大单元接线。分裂绕组变压器在正常工作和低压侧短路时其电抗值不相同，从而起到限制短路电流效果。 低压分裂绕组正常运行时的电抗值，只相当两分裂绕组短路电抗的1/4。当一个分裂绕组出线（如2）发生短路时，来自系统的短路电流则遇到限制。 对大型容量机组，特别是复式双轴汽轮发电机组或具有双绕组的发电机，接线比较方便。如用于高压厂用变压器，可将两个分裂绕组接至厂用电的两个不同的分段上。