1、供電技術課程基本內容供電技術課程基本內容第一章第一章 供電系統的基本概念供電系統的基本概念1.1 1.1 電力系統基礎電力系統基礎1.2 1.2 電力系統接線方式電力系統接線方式1.3 1.3 典型企業供電系統典型企業供電系統1.4 1.4 電網中性點運行方式電網中性點運行方式1.1.1 1.1.1 電力系統電力系統1. 1. 系統：系統： 由相互作用、依賴的若干部分組成的具有由相互作用、依賴的若干部分組成的具有特定功能的有機整體，它又從屬于一個更大特定功能的有機整體，它又從屬于一個更大的系統（的系統（系統論系統論）2. 2. 電力系統：電力系統： 完成電能生產、輸送、分配、消費完成電能生產、

2、輸送、分配、消費 的統的統一整體。通常由發電機、變壓器、電力線路一整體。通常由發電機、變壓器、電力線路和負荷等電力設備組成的三相交流系統。和負荷等電力設備組成的三相交流系統。1.1 電力系統基礎電力系統基礎3. 3. 電力系統組成電力系統組成n 一次系統一次系統 在工程實際中，常把電力系統中的發電、在工程實際中，常把電力系統中的發電、輸變電與供配電等環節叫做一次系統。輸變電與供配電等環節叫做一次系統。1.1 電力系統基礎n 二次系統：二次系統： 包括繼電保護、測量和調度等環節。繼包括繼電保護、測量和調度等環節。繼電保護主要是對系統中出現的各種故障，電保護主要是對系統中出現的各種故障，如短路、過

3、電流、斷相、接地等，進行如短路、過電流、斷相、接地等，進行切斷電源或聲響報警等動作；測量是對切斷電源或聲響報警等動作；測量是對電力系統的運行參數進行在線測定和顯電力系統的運行參數進行在線測定和顯示，如電壓、電流、功率、功率因數等；示，如電壓、電流、功率、功率因數等；調度主要包括負荷分配、功率平衡、電調度主要包括負荷分配、功率平衡、電壓調整、線路的投入與切除等工作。壓調整、線路的投入與切除等工作。1.1 電力系統基礎圖圖1 11 1典型的電力系統典型的電力系統1 1 工廠的電力負荷，根據其對供電可靠性的要求及工廠的電力負荷，根據其對供電可靠性的要求及中斷供電造成的損失或影響的程度分為三級中斷供電

4、造成的損失或影響的程度分為三級 。1 1）一級負荷）一級負荷 這類負荷若供電突然中斷將造成對人員的生命危害，或造成重大設備損壞且難以修復，或打亂復雜的生產過程并使大量產品報廢，給國民經濟帶來極大損失。例如冶金企業的爐體冷卻水泵、澆鑄車間、連續軋鋼生產線，礦山企業的主排水泵、主扇風機，化工企業的反應爐、建材行業的水泥回轉窯、醫院以及國家重要的鐵路樞紐、通信樞紐、國防設施等，均屬于一級負荷。 1.1.2 電力負荷及對供電的要求電力負荷及對供電的要求1.1 電力系統基礎2 2）二級負荷）二級負荷 這類負荷若突然斷電，將造成生產設備局部損壞，或生產流程紊亂且恢復較困難，企業內部運輸停頓，或出現大量廢品

5、或大量減產，因而在經濟上造成較大的損失。這類負荷一般允許短時停電幾分鐘，它在工業企業中占的比例最大。3 3）三級負荷）三級負荷 三級負荷為一般的電力負荷.1.1 電力系統基礎2 2 負荷供電要求負荷供電要求 1 1）一級負荷對供電電源的要求）一級負荷對供電電源的要求 應由兩個獨立電源獨立電源供電，當一個電源發生故障時，另一個電源應不致同時受到損壞。 n獨立電源獨立電源是指不受其它電源的影響與干擾的電源。具備下列兩個條件的發電廠或變電所的不同母線段均屬獨立電源： 每段母線的電源來自不同的發電機，且以后的輸、變、配電各環節叉均為分列運行； 母線段之間無聯系，或雖有聯系但當其中一段母線發生故障時，能

6、自動斷開聯系，不影響其余母線段繼續供電。1.1 電力系統基礎n特殊重要的一級負荷通常稱為保安負荷保安負荷。對保安負荷必須備有應急使用的可靠電源。 常用的應急電源有：獨立于正常電源的發電機組，干電池，蓄電池，供電系統中有效地獨立于正常電源的專門供電線路。 1.1 電力系統基礎2 2）二級負荷對供電電源的要求）二級負荷對供電電源的要求 n要求做到當發生供電變壓器故障時不致中斷供電，或中斷后能迅速恢復供電。二級負荷應由兩回線路供電，兩回線路應盡可能引自不同的變壓器或母線段。n當取得兩回線路確有困難時，允許由一回專用架空線路供電。3）三級負荷對供電電源的要求）三級負荷對供電電源的要求 對供電電源無特殊

7、要求，允許較長時間停電，可用單回線路供電。 1.1 電力系統基礎n在大型工業企業中，一、二級負荷約占總負在大型工業企業中，一、二級負荷約占總負荷的荷的6060以上，因此即使是短時停電所造成以上，因此即使是短時停電所造成的損失也是很大的。此外，各級負荷不能孤的損失也是很大的。此外，各級負荷不能孤立地看待，一個企業中只要有一個一級負荷，立地看待，一個企業中只要有一個一級負荷，則該企業的總降壓變電所對于上級供電部門則該企業的總降壓變電所對于上級供電部門來說就是一級負荷。在掌握了負荷分級及其來說就是一級負荷。在掌握了負荷分級及其對供電的要求后，在設計新建企業的供電系對供電的要求后，在設計新建企業的供電

8、系統時可以根據實際情況來進行方案的擬定和統時可以根據實際情況來進行方案的擬定和分析比較，使確定的供電方案在技術經濟上分析比較，使確定的供電方案在技術經濟上最合理。最合理。 1.1 電力系統基礎3 3 用戶對供電的要求用戶對供電的要求l保證供電安全可靠保證供電安全可靠n安全是指不發生人身觸電事故和因電氣故障而引起的爆炸、火災等重大災害事故。n供電的可靠性是指供電系統不間斷供電的可能程度。l保證供電電能質量保證供電電能質量對于用戶，良好的電能質量是指電壓偏移不超過額定值的5，頻率偏移不超過0.20.5Hz，正弦交流的波形畸變極限值在35的允許范圍之內。1.1 電力系統基礎l保證供電系統的經濟性保證

9、供電系統的經濟性 該項要求供電系統的一次投資要少，運行費用要低。在滿足前兩項要求的前提下，盡可能節約電能和減少有色金屬的消耗量。1.1 電力系統基礎1.1.3 1.1.3 電力系統電壓等級電力系統電壓等級1. 1. 電力網為何要采用高電壓？電力網為何要采用高電壓？遠距離大容量輸電的壓降和損耗：遠距離大容量輸電的壓降和損耗：容量：容量：壓降：壓降：損耗：損耗：a.a.截面積與損耗截面積與損耗b.b.絕緣與投資絕緣與投資 兩方面取折衷兩方面取折衷IZVRIPL2UIS 1.1 電力系統基礎電壓等級電壓等級(kV)輸送容量輸送容量 (MVA)輸送距離（輸送距離（km）輸電輸電7502 0 002 5

10、 005 00以上區以上區5001 00015001 50850跨省跨省2201 005 001 00300跨地區跨地區高中壓配電高中壓配電110105050100縣市縣市352102050縣市內縣市內100 .22620市內市內低壓配電低壓配電380/220 樓內、農電樓內、農電l 線路電壓與容量、距離的關系線路電壓與容量、距離的關系1.1 電力系統基礎l 為何要確定額定電壓為何要確定額定電壓? ?n電網電網( (線路線路) )的額定電壓只能使用國家規定的的額定電壓只能使用國家規定的額定電壓。它是確定各類電氣設備額定電壓額定電壓。它是確定各類電氣設備額定電壓的基本依據。的基本依據。n標準化：

11、避免電壓等級數量的無限制擴大，標準化：避免電壓等級數量的無限制擴大，導致互聯困難。導致互聯困難。n最佳的技術經濟性能：電力設備需要在額定最佳的技術經濟性能：電力設備需要在額定電壓下進電壓下進 行優化設計、制造和使用。行優化設計、制造和使用。1.1 電力系統基礎n用電設備的額定電壓用電設備的額定電壓: : 線路首端與末端的平均 電壓即電網的額定電壓。 用電設備的額定電壓規定 與同級電網的額定電壓相 同。如圖中虛線所示。n發電機的額定電壓發電機的額定電壓: : 發電機額定電壓規定高于同級電網額定電壓5用電設備與發電機的額定電壓說明1.1 電力系統基礎n電力變壓器的額定電壓：電力變壓器的額定電壓：

12、（1 1）電力變壓器一次繞組的額定電壓分兩種情況）電力變壓器一次繞組的額定電壓分兩種情況： 當變壓器直接與發電機相聯時，如圖中的變壓器T1，高于同級電網額定電壓5。 電力變壓器額定電壓說明 當變壓器不與發電機相聯而是連接在線路上時，如圖變壓器T2，其一次繞組額定電壓應與電網額定電壓相同。1.1 電力系統基礎（2 2）電力變壓器二次繞組的額定電壓亦分兩種情況：）電力變壓器二次繞組的額定電壓亦分兩種情況： 變壓器二次側供電線路較長，如圖中的變壓器T1，其二次繞組額定電壓應比相聯電網額定電壓高10。電力變壓器額定電壓說明 變壓器二次側供電線路不長時，如圖中的變壓器T2，其二次繞組額定電壓只需高于所聯

13、電網額定電壓5。1.1 電力系統基礎圖 ： 電網額定電壓確定示意圖 1.1 電力系統基礎5 5 平均額定電壓概念平均額定電壓概念l在短路電流計算時，為了簡化計算且使問題的處理在技術上合理，習慣上用線路的平均額定電壓（Uav）來表示電力網的電壓。Uav是指電網始端的最大電壓（變壓器最大空載電壓）和末端受電設備額定電壓的平均值，例如額定電壓為10kV的電網，其平均額定電壓為av11 1010.5kV2U1.1 電力系統基礎55050050036333033024222022012111011038.5353510.5及及1110及及10.510.5106.3及及6.66及及6.36.363.15及

14、及3.33及及3.153.153二次二次一次一次額定電壓額定電壓額定電壓額定電壓變壓器電壓變壓器電壓(kV)發電機發電機(kV)線路線路(電網電網)電力設備電力設備(kV)我國電網額定電壓等級我國電網額定電壓等級1.1 電力系統基礎1 1 電壓質量電壓質量 電壓質量是電能質量的重要指標之一。它以電壓偏差、電壓波動與閃變和電壓波形來衡量。n電壓偏差電壓偏差 電壓偏差是以電壓偏離額定電壓的幅度，一般以百分數表示，即 1.1.4 1.1.4 供電系統電能質量供電系統電能質量NUUV/%1.1 電力系統基礎線路額定電壓線路額定電壓U UN N允許電壓偏差允許電壓偏差35kV35kV及以上及以上 10k

15、V10kV及以下及以下220V220V 5% 5% 7%7%+7%+7%、-10%-10%V%為電壓偏差百分數，為電壓偏差百分數，U為實際電壓，為實際電壓，UN為額定電壓為額定電壓 我國規定了供電電壓允許偏差，見下表，要我國規定了供電電壓允許偏差，見下表，要求供電電壓的電壓偏差不超過允許偏差。求供電電壓的電壓偏差不超過允許偏差。 1.1 電力系統基礎n 電壓波動和閃變電壓波動和閃變電壓波動是指電壓的急劇變化。電壓波動程度電壓波動是指電壓的急劇變化。電壓波動程度以電壓最大值與最小值之差或其百分數表示，以電壓最大值與最小值之差或其百分數表示，即即 U=Umax-Umin 式中，式中，U為電壓波動；

16、為電壓波動；Umax、Umin為為電壓波動的最大值和最小值（電壓波動的最大值和最小值（kV）；）； UN為額為額定電壓（定電壓（kV）。）。 周期性電壓急劇變化引起光源光通量急劇波動周期性電壓急劇變化引起光源光通量急劇波動而造成人眼視覺不舒適的現象，稱為閃變。而造成人眼視覺不舒適的現象，稱為閃變。 1.1 電力系統基礎n 波形波形 波形的質量是以正弦電壓波形畸變率來衡波形的質量是以正弦電壓波形畸變率來衡量的。在理想情況下，電壓波形為正弦波，但量的。在理想情況下，電壓波形為正弦波，但電力系統中有大量非線形負荷，使電壓波形發電力系統中有大量非線形負荷，使電壓波形發生畸變，除基波外，還有各項諧波。生

17、畸變，除基波外，還有各項諧波。 2 頻率頻率 頻率的質量是以頻率偏差來衡量。我國采頻率的質量是以頻率偏差來衡量。我國采用的額定頻率為用的額定頻率為50赫茲，在正常情況下，頻率赫茲，在正常情況下，頻率的允許的允許 偏差，根據電網的裝機容量而定；事故偏差，根據電網的裝機容量而定；事故情況下，頻率允許偏差更大，頻率的允許偏差情況下，頻率允許偏差更大，頻率的允許偏差見下表。見下表。1.1 電力系統基礎 電力系統頻率的允許偏差電力系統頻率的允許偏差運運 行行 情情 況況允許頻率偏差允許頻率偏差H HZ Z正常運行正常運行300300萬千瓦及以上萬千瓦及以上 300300萬千瓦以下萬千瓦以下 0.2 0.

18、2 0.50.5非正常運非正常運行行 1.01.03 3 供電可靠性供電可靠性 供電可靠性是以對用戶停電的時間及次數供電可靠性是以對用戶停電的時間及次數來衡量。它常用供電可靠率來衡量。它常用供電可靠率K Kre1re1表示，即實際表示，即實際供電時間與統計期全部時間的比值的百分數表供電時間與統計期全部時間的比值的百分數表示。示。 1.1 電力系統基礎l供電系統的接線方式按網絡接線布置方式可供電系統的接線方式按網絡接線布置方式可分為放射式、干線式、環式及兩端供電式等分為放射式、干線式、環式及兩端供電式等接線系統；按其網絡接線運行方式可分為開接線系統；按其網絡接線運行方式可分為開式和閉式網絡接線系

19、統；按對負荷供電可靠式和閉式網絡接線系統；按對負荷供電可靠性的要求可分為無備用和有備用接線系統。性的要求可分為無備用和有備用接線系統。在有備用接線系統中，其中一回路發生故障在有備用接線系統中，其中一回路發生故障時，其余回路能保證全部供電的稱為完全備時，其余回路能保證全部供電的稱為完全備用系統；如果只能保證對重要用戶供電的，用系統；如果只能保證對重要用戶供電的，則稱為不完全備用系統。備用系統的投入方則稱為不完全備用系統。備用系統的投入方式可分為手動投入，自動投入和經常投入等式可分為手動投入，自動投入和經常投入等幾種。幾種。 1.2 供電系統的接線方式1.2 供電系統的接線方式l1.2.1 供電系

20、統接線方式的要求供電系統接線方式的要求l（一）安全可靠（一）安全可靠l（二）操作方便，運行靈活（二）操作方便，運行靈活l（三）經濟合理（三）經濟合理l（四）便于發展（四）便于發展1.2 供電系統的接線方式1.2.2 供電系統的接線方式供電系統的接線方式1 無備用系統接線2 有備用系統的接線n雙回路放射式雙回路放射式n環式環式n雙回路干線式雙回路干線式1.2 供電系統的接線方式無備用系統接線雙回路放射式接線環式接線雙回路干線式接線1.2.3 變電所的主接線變電所的主接線 1 線路變壓器組接線 2 橋式接線 3 單母線分段式接線 4 雙母線接線1.2 供電系統的接線方式線路變壓器組接線單母線分段主

21、接線橋式接線雙母線接線1.3 典型企業供電系統系統側要求系統側要求 用戶側要求用戶側要求 1 供配電工作供配電工作: 1）保證工廠生產和生活用電的需要）保證工廠生產和生活用電的需要 2）搞好）搞好“三電三電”-安全用電、節約用電、計安全用電、節約用電、計劃用電劃用電 2 基本要求：安全、可靠、優質、經濟基本要求：安全、可靠、優質、經濟1.3.1 1.3.1 供電系統在電力系統中的地位和作用供電系統在電力系統中的地位和作用1.3 典型企業供電系統1.3.2 1.3.2 供電系統分類供電系統分類l具有高壓配電所的供電系統具有高壓配電所的供電系統 l具有總降壓變電所的供電系統具有總降壓變電所的供電系

22、統 l只有一個變電所或配電所的供電系統只有一個變電所或配電所的供電系統l高壓深入負荷中心的供電系統高壓深入負荷中心的供電系統 1.3 典型企業供電系統1 1 具有高壓配電所的供電系統具有高壓配電所的供電系統 如圖所示是一個比較典型如圖所示是一個比較典型的中型工廠供電系統的系統的中型工廠供電系統的系統圖圖(system diagram(system diagram）?？桑?。可以看出，該廠的高壓配電所以看出，該廠的高壓配電所有兩條有兩條6-l0kV 6-l0kV 的電源進的電源進線，分別接在高壓配電所的線，分別接在高壓配電所的兩段母線上。這兩段母線間兩段母線上。這兩段母線間裝有一個分段隔離開關，形

23、裝有一個分段隔離開關，形成所謂成所謂“單母線分段制單母線分段制”。1.3 典型企業供電系統2 2 具有總降壓變電所的供電系統具有總降壓變電所的供電系統 如圖如圖 總降壓變總降壓變電所高壓兩電所高壓兩回路供電回路供電高低壓均單母高低壓均單母分段接線，分段接線，1.3 典型企業供電系統 對于小型工廠，由于對于小型工廠，由于所需容量一般不大所需容量一般不大于于1000kVA或稍多，或稍多，因此通常只設一個因此通常只設一個降壓變電所，將降壓變電所，將6-l0kV電壓降為低壓電壓降為低壓用電設備所需的電用電設備所需的電壓，如圖所示。壓，如圖所示。 3 3 只有一個變電所或配電所的供電系統只有一個變電所或配電所的供電系統1.3 典型企業供電系統4 4 高壓深入負荷中心的供電系統高壓深入負荷中心的供電系統這種接線方式無總配電所，而是采用T 接形式接入車間變電所1.3 典型企業供電系統1.4 1.4 電網中性點運行方式電網中性點運行方式 1.4.1 中性點運行方式分析分類三相交流電系統的中性點是指星形連接的變壓器或發 電機中性點。中性點的