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第一章供配电系统电力工业是国民经济的重要部门之一．它为工业、农业、商业、交通运输和社会生活提供能源。由于电能能够方便而经济地从其他形式的能量中转换而得，并且方便而经济地传输，以及简便地转换成其他形式的能量（如变换为机械能、光能、热能、化学能等），以广泛应用于社会生产的各个领域和社会生活的各个方面。电力工业也因之而成为国民经济和人们生活现代化的基础。1.1电力系统电力系统是由发电厂、变电站、电力线路和用电设备联系在一起组成的统一整体，各组成部分分别起到生产、转换、分配、输送和使用电能的作用。（1）发电厂它是生产电能的工厂，它将其他的天然能源转换成电能。发电厂的种类很多，根据所利用能源的不同，分为火力发电厂、水力发电厂、原子能发电厂等。（2）变电所它是电压变换以及电能接受和分配的场所。由于发电厂一般建立在一次能源产地附近，而电能用户一般又是远离发电厂的，这样就必须将发电厂生产的电能用高电压输送给电能用户。而发电机发出的电压由于绝缘材料、制造成本等原因，一般为6KV、10KV或15KV，这样就必须将发电厂生产的上述几种电压的电能用变压器升高为35KV、110KV、220KV或500KV的高压电能，输送到电能用户区。所以，在发电厂就必须建立升压变电所。由于我国电能用户的用电设备的额定电压一般为380/220V、3KV或6KV，这样，在电能用户区就需要建立降压变电所，将高压电源降低为用电设备所要求的低电压电源。变电所由电力变压器和配电装置组成。而对于仅装有受、配电设备，没有电力变压器的，则称为配电所。（3）电力线路它是输送、变换和分配电能的装备，是联系发电厂和用户的中间环节。它的任务是将发电厂生产的电能输送、变换和分配到电能用户。由变电所和各种不同电压等级的电力线路所组成。（4）电力用户将电能转换成人们所需要的能量的用电设备（又称负载），统称为电能用户。在电力系统中除去发电厂和用电设备以外的部分称为电力网络，简称电网。1、电力系统的显著特点（1）电力系统中，电能的生产、输送和使用几乎是同时进行的。即发电机在某一时刻发出的电能，经过送电线路立刻送给用电设备，而用电设备立刻将其转换成其他形式的能量，一瞬间就完成了发电—供电—用电的全过程。而且，发电量随着用电量的变化而变化，生产量和消费量是严格平衡的。（2）电力系统中断路器的切换、短路等暂态过程非常迅速，在很短时间（零点几秒）内完成。为了维护电力系统的正常运行，就必须有一套非常迅速和灵敏的保护、监视和测量装置。一般人工操作是不能获得满意效果的，因此必须采用自动装置。近几年，电子计算机已用于电力系统中。2、电力系统的额定电压（1）用电设备额定电压Ur(系统标称电压Un)经线路向用电设备输送电能时，由于用电设备大都为感性负荷，沿线路的电压分布往往是首端高于末端．系统标称电压Un与用电设备的额定电压取值一致,使线路沿线的实际电压与用电设备要求的额定电压之间的偏差不致太大。（2）发电机额定电压Urg考虑发电机出口到受电设备沿线5％的线路损耗，因此，发电机的额定电压为系统标称电压的1.05倍。（3）变压器额定电压Urt变压器一次侧接电源，相当于用电设备，二次侧向负荷供电，又相当与电源．因此变压器一次侧额定电压Urt1应等于用电设备额定电压Ur.由于变压器二次侧额定电压Urt2规定为空载时的电压,额定负载下变压器内部的电压降落约为5%，当供电线路较长时，为使正常运行时变压器二次侧电压10%；只有当变压较系统标称电压高5%，以便补偿线路电压损耗，变压器二次侧额定电压应较用电设备额定电压高器二次侧与用电设备间电气距离很近时，其二次侧额定电压才取为用电设备额定电压的1.05倍。（4）系统平均额定电压Uav由于整个系统电压等级有多个,在进行某些系统运行参数计算的时候,涉及到电压等级归算的问题.而一条线路上的首末端电压是不同的,这就导致归算时的计算麻烦.为简化计算,对每一个电压等级的系统标称电压都规定一个平均额定电压,并认为线路上任何一点的电压都是系统平均额定电压,这样的误差是可以接受的.对于一段电力线路,线路末端的电压与用电设备的额定电压相同;考虑变压器和线路损耗,线路首端供电设备的额定电压为1.1Un，因此，线路的平均额定电压Uav规定为线路首末端供、用电设备的额定电压平均值，即：Uav=1.05U。1.2负荷分级及其供电方式为了使供配电系统达到技术上合理和经济上节约，既能满足供电可靠和运行维修的安全、灵活、方便，又能使供配电系统投资少，在确定供配电系统之前，要正确地划分电力负荷的等级。对于工业与民用供电负荷，根据其重要性和短时中断供电在政治、经济上所造成的经济损失和政治影响，可分为三个等级：（1）一级负荷中断供电将造成人身伤亡者，将在政治上、经济上造成重大损失者，将造成公共场所秩序严重混乱者，属于一级负荷。在工业方面，中断供电将造成人身伤亡、重大设备损坏且难以修复，或给国民经济带来重大损失的电能用户，亦属于一级负荷。（2）二级负荷中断供电将在政治、经济上造成较大损失者，造成公共场所秩序混乱者，属于二级负荷。（3）三级负荷凡不属于一级和二级负荷者，均属于三级负荷。供电系统负荷方式的确定：根据本工程的实际情况，该配电所为高压供电高压计量方式，按一级负荷设计。符合《供配电系统设计规范》GB50052-95中第2.0.2条规定。各级负荷的供电方式，应按照其对供电可靠性的要求、允许停电的时间及用电单位的规模、性质和用电容量，并结合地区的供电条件予以选定。（1）一级负荷的供电方式：应由两个独立电源供电。如一级负荷容量不大时，应优先采用从电力系统或临近单位取得低压第二电源，亦可采用柴油发电机组或蓄电池组作为备用电源；当一级负荷容量较大时，应采用两路高压电源。（2）二级负荷的供电方式：应由两回线路供电，当取得两回线路有困难时，允许由一回专用线路供电。（3）三级负荷对供电方式无特殊要求，但应采取技术措施，尽可能的不断电以保证居民生活用电。尽管我们对一、二级负荷采用了两个独立电源供电，或两回线路供电，仍然存在着中断供电的可能性。当一路供电回路出现故障或停电检修，另一路供电又由于管理不善或超负荷运行时间过长等原因而发生故障，就会造成供电全部中断。特别是对高层建筑的消防控制室、消防水泵、消防电梯、防排烟设施、火灾自动报警、自动灭火装置、火灾事故照明、卷帘、阀们等消防设备，如果供电中断，一旦发生火灾，便会全部处于瘫痪状态，既不能进行火灾报警，又不能有效地灭火，势必造成无可挽回的损失。为满足供电可靠性的要求，应设置自备应急电源：常用的应急电源有以下几种：（1）独立与正常电源的发电机组；（2）不间断电源装置（UPS）；（3）直流电源屏；（4）独立与正常电源的专用馈电线路。供电系统供电方式的确定：根据以上供电方式的分析，结合了本工程的实际情况，我选用了两路高压电源进户，（这两路电源进线是从厂区一次高压开关站引来的），两路电源分列运行的供电方式设计。符合《供配电系统设计规范》GB50052-95中第2.0.2条规定。1.3供配电系统大型工业与民用建筑设施的供电，如某些大型工厂包括若干个中型工厂和民用建筑设施用电，电源进线电压一般为35KV或35KV以上，须经两次降压，先将35KV或以上的电压降为6～10KV，送至各车间（或建筑物）的终端降压变电所，再将电压降至380/220V，送至车间或建筑物的各低压用电设备。1.3.110KV终端变电所的型式10KV终端变电所（车间变电所或建筑物变电所）按变压器安装的位置，一般有以下型：（1）附设变电所变压器室一面或几面墙与生产车间（或建筑物）墙共用，变压器室的大门向生产车间（或建筑物）外开。（2）车间内变电所位于生产车间（或建筑物）内部的单独房间内，变压器室的大门向生产车间（或建筑物）内开。（3）独立变电所离开车间（或建筑物），与生产车间（或建筑物）在建筑上无直接联系的单独建筑物。（4）屋外变电所变压器位于屋外的地面上，周围设围墙或围栅，而低压配电设备装于屋内。（5）杆上变电所（台）将变压器安装在电杆上。1.3.2配电系统的接线网络方式（1）放射式接线由总降压变电所引出单独的线路，直接供电给终端变电所，沿线不支接其它负荷，各终端变电所之间也无联系，特点是：线路敷设简单，操作维修方便，保护简单，但可靠性不高,如果为了提高可靠性，可采用双回路的放射式配电网络。（2）树干式接线方式如果电力负荷分配在总降压变电所的一侧，为节省开关设备，可以总降压变电所引出一条供电干线，并在该线上的不同点分支给数个终端变电所供电，特点是：比较经济，但供电不可靠。（3）环状式接线环状式系统可认为是链串型树干式系统的改进，只要把两路链串型树干式线路联络起来就构成环状式，特点是：运行灵活，供电可靠性较高。（4）低压380/220V配电系统的基本形式仍然是放射式和树干式两种，而实际采用的多数是两种形式的组合，或称为混合式。供电系统接线网络方式的确定：根据以上的分析，再结合本工程的实际情况，我选用了一、二级负荷采用放射式配电网络，其中一级负荷电源为双路电源带末端互投装置供电。根据GB50052-92中第6.0.1---6.0.5条之规定。1.4配电线路对于10KV及以下的输电线路习惯称为配电线路。根据线路电压又可将3~10KV线路称为高压配电线路，1KV以下的配电线路称为低压配电线路。1.4.1架空配电线路1、架空线路的结构架空线路主要由导线、电杆、横担、绝缘子、基础及金属等组成。架空线路的导线一般采用铝绞线2、架空线路路径选择原则确定架空线路路径应综合考虑运行、施工、交通条件和路径长度等因素；应尽量减少与其他设施的交叉和跨越建筑物。在保证架空线路的导线与各种设施间的最小距离要求的条件下，按线路距离最短的原则选择。1.4.2电缆线路1、电缆的结构电缆有线芯、绝缘层和保护层三部分组成。（1）线芯：电缆的线芯主要起传导电流的作用。线芯材料有铜和铝。（2）绝缘层：电缆的绝缘可分为相绝缘和带绝缘两种。相绝缘是每根线芯的绝缘；带绝缘是将多芯电缆的绝缘线芯包合成一起的绝缘层，绝缘层通常采用油浸纸、橡皮、聚氯乙烯、交联聚乙烯等材料。（3）保护层：电缆保护层分内护层和外护层。2、电缆的种类及使用范围目前常用的电力电缆，按其绝缘材料及保护层的不同分为以下几类：（1）油浸纸绝缘铅（铝）包电力电缆；（2）聚氯乙烯绝缘、聚氯乙烯护套电力电缆（简称全塑电缆）；（3）交联聚乙烯绝缘、聚氯乙烯护套电力电缆；（4）油浸纸干绝缘电力电缆；（5）不滴流电力电缆；（6）橡胶绝缘聚氯乙烯护套电力电缆；供电系统电缆线路的确定：根据以上的分析，又结合了本工程的实际情况，我选用了铜芯交联聚氯乙烯绝缘电力电缆（YJL）及硬铜母线（TMY）型号的不同截面积的电缆线路。母线的特性如下表1-1和表1-2所示：表1-1母线的机械性能和电阻率表1-2母线的涂色母线相位涂色母线相位涂色Ａ相Ｂ相Ｃ相黄绿红中性（不接地）中性（接地）紫紫色带黑色条纹母线名称母线型号最小抗拉强度（Ｎ/mm2）最小伸长率（％）20℃最大电阻率（Ωmm２/m）铜母线ＴＭＹ25560.01777第二章变配电所的主结线变电所主接线表示工厂接受和分配电能的路径，由各种电力设备（变压器、避雷器、断路器、互感器、隔离开关等）及其连接线组成，通常用单线表示。变电所主接线对变电所设备的选择和布置，运行的可靠性和经济性，继电保护和控制方式都有密切关系，是供配电设计中的重要环节。1、变配电所主结线基本要求变配电所的主结线（或称一次结线）是指由各种开关电器、电力变压器、母线、电力电缆、并联电容器等电气设备依一定次序相连接的接受和分配电能的电路。主结线的确定，实质上就是规划使用多少设备，前后如何安排，拟采用何种保护与自动装置来实现既经济又安全可靠的供电系统。因此，确定主结线时应满足下列基本要求：（1）可靠性（2）灵活性（3）安全性（4）经济性2、主结线的类型（1）单母线不分段结线在主结线中，单母线不分段电路是比较简单的结线方式，特点是：结构简单，使用设备少，配电装置的建造费用低；供电可靠性和灵活性差，只适用于用户对供电连续性要求