第10章1 供配电技术概论

供配电技术第1章概论第1章概论1.1供配电系统的一般概念1.2电力系统的额定电压1.3电力系统中性点运行方式1.4电力负荷的分类1.5电能的质量指标1.6本课程的特点及学习要求1.1供配电系统的一般概念电力系统（electricalpowersystem）一个完整的电力系统由各种不同类型的发电厂、变电所、输电线路及电力用户组成。1．发电厂（generatingplant）按一次能源介质划分为火力发电厂、水力发电站、核电站等，此外，还有小容量的太阳能发电厂、风力发电厂、地热发电厂和潮汐发电厂等，正在研究的还有磁流体发电和氢能发电等。2．变电所（substation）变电所是变换电能电压和接受分配电能的场所。如果仅用以接受电能和分配电能，则称为配电站，仅用以把交流电能变换成直流电能，则称为变流所。3．电力网（electricalpowernetwork）输电线路和配电线路统称为电力网。通常将220kV及以上的电力线路称为输电线路，110kV及以下的电力线路称为配电线路。配电线路又分为高压配电线路（110kV）、中压配电线路（6～35kV）和低压配电线路（380/220V）。4．电能用户凡取用电能的所有单位均称为电能用户，其中工业企业用电量约占我国全年总发电量的64%，是最大的电能用户。1.1供配电系统的一般概念220～500kV220～500kV35～110kV图1.1.1电力系统示意图区域变电站终端变电站10kV380/220V地区供配电系统工厂供配电系统M总降变电所6～10kV车间变电所380/220V35～110kV220～500kV火力发电厂～～水力发电厂枢纽变电所升压变电所升压变电所工厂供配电系统由总降压变电所、高压配电线路、车间变电所、低压配电线路及用电设备组成。1．总降压变电所总降压变电所负责将35～110kV的外部供电电压变换为6～10kV的厂区高压配电电压，给厂区各车间变电所或高压电动机供电。2．车间变电所车间变电所将6～10kV的电压降为380/220V，再通过车间低压配电线路，给车间用电设备供电。3．配电线路配电线路分为厂区高压配电线路和车间低压配电线路。供配电系统电气设备的额定电压，就是能使电气设备长期运行时获得最好经济效果的电压。用电设备用电设备的额定电压和电网的额定电压一致。发电机发电机的额定电压一般比同级电网的额定电压高出5%，用于补偿线路上的电压损失。1.2电力系统的额定电压变压器的二次绕组对于用电设备而言，相当于供电设备。第一种情况比用电设备额定电压高10%第二种情况比用电设备额定电压高5%1.2电力系统的额定电压变压器变压器的一次绕组：相当于是用电设备，所以规定变压器一次绕组的额定电压与受电设备额定电压相同。注意：但当变压器一次绕组直接与发电机相连时，变压器一次绕组的额定电压与发电机额定电压相等。其中5%用于补偿变压器满载供电时，一、二次绕组上的电压损失；另外5%用于补偿线路上的电压损失，因此适用于变压器供电距离较长时的情况。当变压器供电距离较短时，可以不考虑线路上的电压损失，只需要补偿满载时变压器绕组上的电压损失即可。1.2电力系统的额定电压线路的平均额定电压线路的平均额定电压（averageratedvoltage）指线路始端最大电压（变压器空载电压）和末端用电设备额定电压的平均值。由于线路始端最大电压比电网额定电压高10%，因而线路的平均额定电压比电网额定电压高5%。各级分别为：0.4kV，3.15kV，6.3kV,10.5kV,37kV，63kV，115kV，230kV，346kV，525kV。发电机G的额定电压：UN·G=1.05UN·L1=1.05×10=10.5（kV）变压器T1的额定电压：U1N·T1=UN.G=10.5（kV）U2N·T1=1.1UN·L2=1.1×110=121(kV)变压器T1的变比为：10.5/121kV变压器T2的额定电压：U1N·T2=UN·L2=110（kV）U2N·T2=1.05UN·L3=1.05×6=6.3(kV)变压器T2的变比为：110/6.3kV例1.2.1已知图1.2.1所示系统中电网的额定电压，试确定发电机和变压器的额定电压。10kV图1.2.1例1.2.1图110kVG～6kVT1T2L2L1L3M变压器直接与电动机相连，供电距离较短，可以不考虑线路上的电压损失。变压器T1的一次绕组与发电机直接相连，所以其一次绕组的额定电压取发电机的额定电压1.3电力系统中性点运行方式电力系统中性点有三种运行方式：中性点直接接地中性点不接地中性点经消弧线圈接地小电流接地系统大电流接地系统1中性点直接接地方式中性点直接接地系统发生单相短路时，非故障相对地电压不变，电气设备绝缘水平可按相电压考虑。2中性点不接地方式中性点不接地系统发生单相接地故障时，线电压不变，而非故障相对地电压升高到原来相电压的倍单相接地电流等于正常时单相对地电容电流的三倍。0UKCCCACBCIEICAICBICBAO0UAUBUCUKAUKBU0UCUU0CBICAICIECIIO（a）（b）图1.3.2中性点不接地系统的单相接地（a）电路图；（b）向量图31.3电力系统中性点运行方式3中性点经消弧线圈接地方式KCCCACBCIEICAICBICBAO0UAUBUCUKAUKBU0U0ULICIO（a）（b）图1.3.3中性点经消弧线圈接地电力系统的单相接地（a）电路图；（b）向量图LI消弧线圈消弧线圈对电容电流的补偿可以有三种方式：（1）全补偿；（2）欠补偿；（3）过补偿。在电力系统中一般不采用完全补偿的方式，而采用过补偿运行方式Why?1.4电力负荷的分类级别一级二级三级停电影响人身伤亡，重大设备损坏，政治、经济上重大损失政治、经济造成较大损失，设备局部损坏大量减产等不属于一级、二级的负荷允许停电时间备用电源投入时间，特别重要负荷不允许停电允许短时停电几分钟停电影响不大对供电电源要求两个独立电源供电两回路供电无特殊要求举例炼钢厂的炼钢炉、医院、人民大会堂金融支行，化工厂，地区邮电局电力负荷的分类计算计算的目的：为正确的选择变压器、开关柜和导线的截面积等计算的方法：电力负荷的计算方法很多，这里只介绍需要系数法需要系数法：是根据统计规律，按照不同类别、先分类进行计算（不考虑备用设备的容量）最后计算总的电力负荷。电力负荷的分类计算不对称单相负载的设备负荷计算长期工作制的设备负荷计算长期工作制的设备负荷按同类铭牌上的额定功率求和计算：断续周期工作制的设备负荷计算这类负荷计算时应主要考虑其持续率JC，通常以百分比来表示，312(...)aNNNPPPP113amPP100%=100%+BBotJCtt负载工作时间负载工作时间空载时间1.5电能的质量指标电压1．电压偏差：2．电压波动：频率我国规定，电力系统的额定频率为50Hz，频率的允许偏差不得超过±0.5Hz，容量大于3000MW的用户，频率偏差不得超过±0.2Hz。电压波形电压波形的质量是以正弦电压波形畸变率来衡量的。%100%NNUUUU%100minmaxNUUU1.66—10kV变电所