供電技術(shù)第一章

1、供電技術(shù)第一章第1頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)4分，星期一第一章 供電系統(tǒng)基本概念第2頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)4分，星期一 本章重點(diǎn)介紹了供電系統(tǒng)的基本概念；供電系統(tǒng)的組成；線路及變電所的接線方式；供電系統(tǒng)中性點(diǎn)的運(yùn)行方式及單相接地電流的計(jì)算。第3頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)4分，星期一1.1 電力系統(tǒng)組成1.1.1 電力工業(yè)生產(chǎn)特點(diǎn)1、電能不能大量?jī)?chǔ)存-這是電能生產(chǎn)的最大特點(diǎn)。電能生產(chǎn)傳輸消費(fèi)的全過(guò)程，幾乎是同時(shí)進(jìn)行的，而且電能生產(chǎn)過(guò)程的各個(gè)環(huán)節(jié)緊密聯(lián)系、相互影響。電力系統(tǒng)中任一環(huán)節(jié)若設(shè)計(jì)不當(dāng)、保護(hù)不完善、操作失誤、電氣設(shè)備故障，都會(huì)給整個(gè)系統(tǒng)造

2、成不良影響。2、電力系統(tǒng)中的暫態(tài)過(guò)程十分迅速。3、電能供應(yīng)特別重要。電力工業(yè)與國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各部門及人民日常生活有著極為密切的關(guān)系。供電的突然中斷將會(huì)造成重大損失及嚴(yán)重后果。第4頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)4分，星期一1.1.2 電力系統(tǒng)的基本概念1. 電力用戶 在各行各業(yè)中所應(yīng)用的各類用電設(shè)備統(tǒng)稱為電力用戶。在電力系統(tǒng)中，通常將某一個(gè)企業(yè)或由同一線路供電的多個(gè)企業(yè)用電設(shè)備的總和看作一個(gè)電力用戶。2、發(fā)電廠 發(fā)電廠是生產(chǎn)電能的工礦企業(yè)，其作用就是把非電形式的能轉(zhuǎn)換成電能。 發(fā)電廠的種類很多，根據(jù)所利用能源的不同可分為火力發(fā)電廠、水力發(fā)電廠、核能發(fā)電廠、地?zé)岚l(fā)電廠、潮汐發(fā)電廠及風(fēng)力發(fā)電

3、廠等。第5頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)4分，星期一3、變電所變電所是變換電壓和交換電能的場(chǎng)所，由電力變壓器和配電裝置組成。按變壓器的性質(zhì)和作用可分為升壓變電所和降壓變電所兩種。按其在電力系統(tǒng)內(nèi)所處的地位不同，又可分為區(qū)域變電所、企業(yè)變電所及車間變電所等。只有受電和配電開(kāi)關(guān)等控制設(shè)備而無(wú)主變壓器的變電所稱為配電所。4、電力網(wǎng)電力網(wǎng)的作用是將發(fā)電廠生產(chǎn)的電能進(jìn)行輸送、變換和分配，由變電所和各種不同電壓等級(jí)的電力線路所組成。第6頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)4分，星期一5、 電力系統(tǒng)由分布各地的不同類型的發(fā)電廠、升壓和降壓變電所、輸電線路及電力用戶組成的整體。它們之間的相互

4、關(guān)系可以用圖1-1表示。第7頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)4分，星期一 圖1-1 電力系統(tǒng)組成示意圖第8頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)4分，星期一1.1.3 電力系統(tǒng)的電壓等級(jí)1、電網(wǎng)電壓是有等級(jí)的，電網(wǎng)的額定電壓等級(jí)是根據(jù)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要、技術(shù)經(jīng)濟(jì)的合理性以及電氣設(shè)備的制造水平等因素，經(jīng)全面分析論證，由國(guó)家統(tǒng)一制定和頒布的，我國(guó)公布的標(biāo)準(zhǔn)額定電壓如表1-1所。 2、電氣設(shè)備的額定電壓等級(jí)與電網(wǎng)額定電壓等級(jí)相對(duì)應(yīng)。根據(jù)電氣設(shè)備在系統(tǒng)中的作用和位置，其額定電壓簡(jiǎn)述如下：第9頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)4分，星期一用電設(shè)備 用電設(shè)備的額定電壓和電網(wǎng)的額定電壓

5、一致發(fā)電機(jī) 發(fā)電機(jī)的額定電壓一般比同級(jí)電網(wǎng)額定電壓高出5%，用于補(bǔ)償電網(wǎng)電壓損失。變壓器 變壓器的額定電壓分為一次和二次繞組。對(duì)于一次繞組，當(dāng)變壓器接于電網(wǎng)末端時(shí)，性質(zhì)等同電網(wǎng)上的一個(gè)負(fù)荷，故額定電壓與電網(wǎng)一致。對(duì)于二次繞組，額定電壓是指空載電壓，其額定電壓應(yīng)比電網(wǎng)額定電壓高5%；當(dāng)二次側(cè)輸電距離較長(zhǎng)時(shí)，其額定電壓應(yīng)比電網(wǎng)額定電壓高10%。第10頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)4分，星期一表1-1 我國(guó)交流電力網(wǎng)和電氣設(shè)備的額定電壓 第11頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)4分，星期一3、 供電系統(tǒng)電壓等級(jí)的確定 電壓等級(jí)的確定在供電設(shè)計(jì)中是十分重要的，電壓等級(jí)的確定是否合理

6、將直接影響供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)上的合理性。確定電壓等級(jí)時(shí)需要考慮以下主要技術(shù)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)：（1）技術(shù)指標(biāo) 主要包括電能質(zhì)量，供電的可靠性，配電的合理性及適應(yīng)將來(lái)發(fā)展的情況等。（2）經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 主要包括基建投資（線路、變壓器和開(kāi)關(guān)設(shè)備），有色金屬消耗量，年電能損失費(fèi)（包括線路及變壓器的年電能損耗費(fèi)）及年維修費(fèi)等。第12頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)4分，星期一表1-3 各種電壓線路送電容量與距離的參考值在有總降壓變電站（35kV110kV受電）的工礦企業(yè)里，經(jīng)驗(yàn)證明當(dāng)6kV用電設(shè)備的負(fù)荷占企業(yè)總負(fù)荷的30%40%以上時(shí)，企業(yè)內(nèi)部配電電壓采用6kV為適宜。第13頁(yè)，共52頁(yè)，2022年

7、，5月20日，0點(diǎn)4分，星期一1.2 供電系統(tǒng)及接線方式1.2.1 確定供電系統(tǒng)的一般原則 確定供電系統(tǒng)的一般原則是：供電可靠，操作方便、運(yùn)行安全靈活，經(jīng)濟(jì)合理，便于發(fā)展。第14頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)4分，星期一（1）供電可靠性 供電可靠性是指供電系統(tǒng)不間斷供電的可靠程度。應(yīng)根據(jù)負(fù)荷等級(jí)來(lái)保證其不同的可靠性。不可片面強(qiáng)調(diào)供電可靠而造成不應(yīng)有的浪費(fèi)。在設(shè)計(jì)時(shí)，不考慮雙重事故。（2）操作方便、運(yùn)行安全靈活 供電系統(tǒng)的接線應(yīng)保證在正常運(yùn)行和發(fā)生事故時(shí)，操作和檢修方便，運(yùn)行維護(hù)安全靈活。為此，應(yīng)簡(jiǎn)化接線，減少供電層次和操作程序。第15頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)4分，

8、星期一 （3）經(jīng)濟(jì)合理 接線方式在滿足用戶要求和保證供電質(zhì)量的前提下應(yīng)力求簡(jiǎn)單，以減少投資和運(yùn)行費(fèi)用。提高經(jīng)濟(jì)性的有效措施之一就是高壓線路盡量深入負(fù)荷中心。（4）具有發(fā)展的可能性 接線方式應(yīng)保證便于將來(lái)發(fā)展，同時(shí)能適應(yīng)分期建設(shè)的需要。第16頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)4分，星期一1.2.2 供電系統(tǒng)的接線方式 供電系統(tǒng)按系統(tǒng)接線布置方式可分為放射式、干線式、環(huán)式及兩端電源供電式等接線方式；按供電系統(tǒng)的運(yùn)行方式可分為開(kāi)式和閉式接線系統(tǒng)；按對(duì)負(fù)荷供電可靠性的要求可分為無(wú)備用和有備用接線系統(tǒng)。在有備用接線系統(tǒng)中，其中一回線路發(fā)生故障時(shí)，其余線路能保證全部供電的稱為完全備用系統(tǒng)；如果只能

9、保證對(duì)重要用戶供電的，則稱為不完全備用系統(tǒng)。第17頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)4分，星期一1、 無(wú)備用接線方式(a)單回路放射式(b)直接聯(lián)接的干線式(c)串聯(lián)型干線式第18頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)4分，星期一 無(wú)備用系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)是：接線簡(jiǎn)單，運(yùn)行方便，易于發(fā)現(xiàn)故障。缺點(diǎn)是：供電可靠性差。所以這種接線主要用于對(duì)三級(jí)負(fù)荷和一部分次要的二級(jí)負(fù)荷供電。第19頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)4分，星期一2、有備用接線方式QS1QF1QS2QS3QF2QS7QS6QS5QF4QS4圖13 雙回路放射式接線(a)第20頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)4分，星

10、期一QS1QF1QS2QS3QF2QS4QS6QF4QS8QS5QF3QS7QS10QF5QS9圖13 雙回路放射式接線(b)第21頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)4分，星期一第22頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)4分，星期一QF1QF2QF4QF5QF6QF7QF3圖1-5環(huán)式接線第23頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)4分，星期一 有備用系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)是：供電可靠性高。缺點(diǎn)是：接線復(fù)雜，不易于發(fā)現(xiàn)故障。所以這種接線主要用于對(duì)一級(jí)、二級(jí)負(fù)荷負(fù)荷供電。第24頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)4分，星期一1.2.4 變電站的主接線方式 變電站的主接線是由各種電氣設(shè)備

11、（變壓器、斷路器、隔離開(kāi)關(guān)等）及其連接線所組成的，用以接受和分配電能，是供電系統(tǒng)的組成部分。它與電源電壓等級(jí)、進(jìn)線數(shù)目、負(fù)荷大小及級(jí)別、變壓器臺(tái)數(shù)及容量等因素有關(guān)，所以變電站的主接線有多種形式。確定變電站的主接線與變電站電氣設(shè)備的選擇、配電設(shè)備的布置及運(yùn)行的可靠性和經(jīng)濟(jì)性等都有密切的關(guān)系，確定變電站的主接線方式是變電站設(shè)計(jì)的重要任務(wù)之一。下面分別介紹工業(yè)企業(yè)總降壓變電站和車間變電所的主接線方式。第25頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)4分，星期一 圖1-6 線路-變壓器組接線 （a）進(jìn)線為隔離開(kāi)關(guān)；（b）進(jìn)線為跌落式保險(xiǎn)；（c）進(jìn)線為斷路器（1）線路-變壓器組接線方式當(dāng)供電電源只有一回

12、線路，且變電站只裝設(shè)一臺(tái)變壓器時(shí)，采用線路變壓器組接線方式，如圖1-6所示。1、總降壓變電站的主接線第26頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)4分，星期一線路變壓器組接線方式的優(yōu)點(diǎn)是：接線簡(jiǎn)單，使用的設(shè)備少，基建投資省。缺點(diǎn)是：供電的可靠性低，當(dāng)供電線路、變壓器及低壓母線發(fā)生故障或高壓設(shè)備檢修時(shí)全部負(fù)荷都將停止供電。所以這種接線方式只應(yīng)用于三級(jí)或不太重要的二級(jí)負(fù)荷的變電所。第27頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)4分，星期一（2）橋式接線（a）外橋接線； （b）內(nèi)橋接線； （c）全橋接線圖 1-7 橋式接線當(dāng)供電電源只有兩回線路，且變電站裝設(shè)兩臺(tái)變壓器時(shí)，采用橋式，如圖1-7所示

13、。第28頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)4分，星期一 橋式接線方式的優(yōu)點(diǎn)是： 供電的可靠性高，用于對(duì)一、二級(jí)負(fù)荷供電；缺點(diǎn)是接線復(fù)雜，使用的設(shè)備多，基建投資高。第29頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)4分，星期一(3)單母線分段接線 有穿越負(fù)荷的兩回電源進(jìn)線的中間變電所，其受、配電母線以及橋式接線變電所主變壓器二次側(cè)的配電母線，多采用單母線分段接線方式，如圖1-8所示。饋出線L4電源L3電源L2圖18 單母線分段式接線1122第30頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)4分，星期一 單母線分段接線的優(yōu)點(diǎn)：當(dāng)某回受電線路或變壓器故障停止運(yùn)行時(shí)，可通過(guò)母線分段器QFs的聯(lián)絡(luò)，

14、保證繼續(xù)對(duì)兩段母線上的重要負(fù)荷供電，具備一定的可靠性。缺點(diǎn)是當(dāng)其中任一段母線發(fā)生故障時(shí)，接于該段母線的全部進(jìn)出線均停止運(yùn)行。第31頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)4分，星期一(4) 雙母線接線對(duì)于容量大，負(fù)荷要求可靠性高，進(jìn)出線回路多的重要變電所，采用雙母線接線，如圖1-9所示。第32頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)4分，星期一 雙母線接線的優(yōu)點(diǎn)：不論哪一段電源與母線同時(shí)發(fā)生故障，都不影響對(duì)用戶的供電，故可靠性高。缺點(diǎn)是設(shè)備多，接線復(fù)雜，操作安全性差、投資大。第33頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)4分，星期一2.車間變電所的主接線（1）高壓側(cè)無(wú)母線的接線方式（圖1

15、-10 圖1-14）圖 1-10 320kVA及以下車間變電所的接線方式 區(qū)別在于高壓側(cè)開(kāi)關(guān)類型的選擇，主要取決于變壓器的容量及變電所的結(jié)構(gòu)型式。高壓側(cè)開(kāi)關(guān)元件選用隔離開(kāi)關(guān)和高壓熔斷器。在檢修變壓器時(shí)，用隔離開(kāi)關(guān)切斷變壓器與高壓電源的聯(lián)系；用高壓熔斷器切斷短路故障。第34頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)4分，星期一高壓側(cè)開(kāi)關(guān)元件選用跌落式熔斷器，在變壓器故障時(shí)，可作為保護(hù)元件自動(dòng)斷開(kāi)變壓器；在檢修變壓器時(shí)起隔離開(kāi)關(guān)的作用。第35頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)4分，星期一高壓側(cè)開(kāi)關(guān)元件選用負(fù)荷開(kāi)關(guān)和熔斷器。負(fù)荷開(kāi)關(guān)作為正常運(yùn)行時(shí)操作變壓器之用，熔斷器作為變壓器的短路保護(hù)之用

16、。第36頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)4分，星期一高壓側(cè)開(kāi)關(guān)元件選用隔離開(kāi)關(guān)和高壓斷路器。高壓斷路器作為正常運(yùn)行時(shí)接通或斷開(kāi)變壓器之用。隔離開(kāi)關(guān)作為斷路器、變壓器檢修時(shí)隔離電源之用，故要裝設(shè)在斷路器之前。這種接線方式最簡(jiǎn)單、運(yùn)行便利、投資費(fèi)用少，當(dāng)中小型工業(yè)企業(yè)的車間變電所只有一臺(tái)變壓器時(shí)最為適宜。但當(dāng)高壓側(cè)電氣設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，將造成全部停電，因此只適用于三級(jí)負(fù)荷。第37頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)4分，星期一對(duì)一、二級(jí)負(fù)荷或用電量較大的車間變電所，應(yīng)采用兩回路進(jìn)線兩臺(tái)變壓器的接線方式。第38頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)4分，星期一（2）高壓側(cè)單母線的接

17、線 對(duì)供電可靠性要求較高、季節(jié)性負(fù)荷或晝夜負(fù)荷變化較大，以及負(fù)荷比較集中的車間（或中、小企業(yè)），其變電所設(shè)有兩臺(tái)以上變壓器，并考慮今后發(fā)展需要，則應(yīng)采用高壓?jiǎn)文妇€接線方式，如圖1-15所示。第39頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)4分，星期一1.2.5 典型供電系統(tǒng)接線實(shí)例綜合分析1、 線路-變壓器組接線 屬于二級(jí)及三級(jí)負(fù)荷的大型機(jī)械廠等可采用一回路電源進(jìn)線和一臺(tái)變壓器的線路變壓器組接線方式，如圖1-16所示。當(dāng)線路較長(zhǎng)且變壓器容量較大時(shí)，變壓器的電源側(cè)需裝設(shè)隔離開(kāi)關(guān)及斷路器。若線路不長(zhǎng)或變壓器容量不大時(shí)，變壓器的電源側(cè)可不裝設(shè)斷路器，但一般需裝設(shè)跌落式熔斷器，用于變壓器的短路保護(hù)。這

18、種接線的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單、設(shè)備少、基建快、投資費(fèi)用低。但當(dāng)線路或變壓器發(fā)生故障或檢修時(shí)，就需停電，故供電可靠性較差。第40頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)4分，星期一第41頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)4分，星期一2. 橋式接線 屬于一級(jí)及二級(jí)負(fù)荷的大型工業(yè)企業(yè)采用35kV110kV的線路供電時(shí)，一般多采用雙回路電源進(jìn)線和兩臺(tái)主變壓器組成的橋式接線。它的特點(diǎn)是當(dāng)一條電源線路有故障或檢修時(shí)，通過(guò)橋斷路器的聯(lián)絡(luò)，不影響兩臺(tái)變壓器的運(yùn)行。當(dāng)變壓器臺(tái)數(shù)多于兩臺(tái)時(shí)，可采用擴(kuò)大橋式接線方式。如圖1-17所示。第42頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)4分，星期一35kV110kV進(jìn)線

19、 圖1-17 擴(kuò)大橋式接線第43頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)4分，星期一1.3 電網(wǎng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式1.3.1 中性點(diǎn)運(yùn)行方式分析1. 中性點(diǎn)運(yùn)行方式分類在電力系統(tǒng)中，當(dāng)變壓器或發(fā)電機(jī)的三相繞組為星形聯(lián)結(jié)時(shí)，其中性點(diǎn)可有以下幾種運(yùn)行方式：（1)中性點(diǎn)直接接地方式（2)中性點(diǎn)不接地方式（3)中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈（電抗器）接地方式（4)中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地方式第44頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)4分，星期一第45頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)4分，星期一2、中性點(diǎn)接地方式分析 中性點(diǎn)接地方式與電網(wǎng)安全有密切聯(lián)系，在系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，中性點(diǎn)對(duì)地電壓為零，接地方式對(duì)系統(tǒng)沒(méi)有影響。當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，各種接地方式的差別就出現(xiàn)了。第46頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)4分，星期一（1）中性點(diǎn)直接接地 當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，造成的短路電流很大，致使供電中斷，可靠性差。但是，該方式下非故障相對(duì)地電壓不變，電氣設(shè)備的絕緣水平可按相電壓考慮。這對(duì)于110kV及以上的高壓電網(wǎng)降低造價(jià)尤為重要，因此110kV及以上電網(wǎng)普遍采用直接接地方式。第47頁(yè)，共52頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)4分，星期一（2）中性點(diǎn)不接地 當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，若電壓較低、輸電線路較短，電容較小，故障電流很小，瞬時(shí)性故