1、 供電技術供電技術上海大學上海大學趙劍飛趙劍飛機電工程與自動化學院機電工程與自動化學院第第 2 2 章章 用戶供電系統用戶供電系統第二章第二章 用戶供電系統用戶供電系統 用戶供電系統的基本設計目標是為各電力用用戶供電系統的基本設計目標是為各電力用戶的生產活動和人民生活提供一個安全、可靠、戶的生產活動和人民生活提供一個安全、可靠、合理、優質的供電環境。電氣設計的基本要素包合理、優質的供電環境。電氣設計的基本要素包括：括：n電力負荷及其計算；電力負荷及其計算；n供電電壓的選擇與調整；供電電壓的選擇與調整；n電源（包括備用電源和應急電源）的選擇；電源（包括備用電源和應急電源）的選擇；n配電系統（包括

2、變電所和配電網）的設計；配電系統（包括變電所和配電網）的設計；n供電系統的電能節約與電能質量控制；供電系統的電能節約與電能質量控制； 232.1 2.1 計算負荷的意義和計算目的計算負荷的意義和計算目的n意義：科學判斷、準確估算、滿足要求、杜絕浪費。意義：科學判斷、準確估算、滿足要求、杜絕浪費。n計算負荷：根據已知工廠設備安裝容量確定的、預計算負荷：根據已知工廠設備安裝容量確定的、預期不變的最大假想負荷。期不變的最大假想負荷。n負荷計算：求計算負荷的這項工作。負荷計算：求計算負荷的這項工作。第二章第二章 用戶供電系統用戶供電系統4負荷計算的目的負荷計算的目的：n 企業用電總量企業用電總量n 選

3、擇各級變壓器的容量選擇各級變壓器的容量n 架空線和電纜的截面積架空線和電纜的截面積n 繼電保護整定繼電保護整定n 電器設備型號電器設備型號n 選擇無功補償裝置選擇無功補償裝置第二章第二章 用戶供電系統用戶供電系統第二章第二章 用戶供電系統用戶供電系統一、電力負荷與負荷計算一、電力負荷與負荷計算 1.1.關于負荷的基本概念關于負荷的基本概念 1 1）設備安裝容量）設備安裝容量 設備安裝容量（亦稱設備功率）是指連續工設備安裝容量（亦稱設備功率）是指連續工作的用電設備銘牌上的標稱功率。作的用電設備銘牌上的標稱功率。 用電設備工作制分為：連續運行工作制、短用電設備工作制分為：連續運行工作制、短時運行工

4、作制、斷續周期工作制時運行工作制、斷續周期工作制56對于斷續周期工作制用電設備對于斷續周期工作制用電設備n負荷持續率負荷持續率 FCFCn為表征其斷續周期的特點，用整個工作周期里為表征其斷續周期的特點，用整個工作周期里的工作時間與全周期時間之比，即用負荷持續的工作時間與全周期時間之比，即用負荷持續率率(FC)(FC)表示。表示。n 思考思考：從發熱的觀點考慮，怎樣將銘牌功率：從發熱的觀點考慮，怎樣將銘牌功率換算成銘牌負荷持續率下的額定持續功率？換算成銘牌負荷持續率下的額定持續功率？ 即如何從式（即如何從式（2-12-1）得到到式（）得到到式（2-22-2）？）？第二章第二章 用戶供電系統用戶供

5、電系統第二章第二章 用戶供電系統用戶供電系統2 2）負荷與負荷曲線）負荷與負荷曲線 電力負荷電力負荷是指用電設備從電源取用的電功率，是指用電設備從電源取用的電功率，包括有功功率、無功功率和視在功率。包括有功功率、無功功率和視在功率。電力負荷隨時間變化的曲線稱為電力負荷隨時間變化的曲線稱為負荷曲線負荷曲線。7第二章第二章 用戶供電系統用戶供電系統負荷曲線負荷曲線電力負荷的變化規律電力負荷的變化規律記錄電力負荷變化的時間間隔記錄電力負荷變化的時間間隔（負荷變化規律不同得到的曲線亦不同）（負荷變化規律不同得到的曲線亦不同）（同一變化規律的負荷，記錄負荷變化（同一變化規律的負荷，記錄負荷變化的間隔不同

6、，得到的曲線亦不同）的間隔不同，得到的曲線亦不同）8第二章第二章 用戶供電系統用戶供電系統 根據負荷曲線繪制的時間長度分類：根據負荷曲線繪制的時間長度分類：u工作班負荷曲線：工作班負荷曲線：8 8小時工作班內的負荷曲線；小時工作班內的負荷曲線；u日負荷曲線：表示在一天中一定時間間隔日負荷曲線：表示在一天中一定時間間隔 t t內內的平均負荷隨時間的變化情況；的平均負荷隨時間的變化情況；u周負荷曲線周負荷曲線; ;u月負荷曲線月負荷曲線; ;u年負荷曲線：表示全年負荷變動與負荷持續時年負荷曲線：表示全年負荷變動與負荷持續時間關系的曲線，是由不同季節典型日負荷曲線間關系的曲線，是由不同季節典型日負荷

7、曲線推算而來的。推算而來的。 9第二章第二章 用戶供電系統用戶供電系統 a)a)日有功負荷曲線日有功負荷曲線圖圖2-1 2-1 日負荷曲線與年負荷曲線日負荷曲線與年負荷曲線10b)b)年有功負荷曲線年有功負荷曲線11 年負荷持續時間曲線如圖年負荷持續時間曲線如圖a a，反映了全年負，反映了全年負荷變動與對應的負荷持續時間（全年按荷變動與對應的負荷持續時間（全年按8760h8760h計）計）的關系。的關系。 年每日最大負荷曲線如圖年每日最大負荷曲線如圖b b，反映了全年當，反映了全年當中不同時段的電能消耗水平，是按全年每日的中不同時段的電能消耗水平，是按全年每日的最大半小時平均負荷來繪制的。最大

8、半小時平均負荷來繪制的。第二章第二章 用戶供電系統用戶供電系統 第二章第二章 用戶供電系統用戶供電系統 (2-6)(2-6)3 3）平均負荷、最大負荷、有效負荷與計算負荷）平均負荷、最大負荷、有效負荷與計算負荷 (1) (1) 平均負荷平均負荷Pav：指電力負荷在一段時間內的平均值：指電力負荷在一段時間內的平均值： (2) (2) 最大負荷最大負荷Pmax：是指一年中典型日負荷曲線中的：是指一年中典型日負荷曲線中的最大負荷，記作最大負荷，記作Pmax或或P30。 (3) (3) 有效負荷有效負荷Pe：指由典型工作班負荷曲線（工作班：指由典型工作班負荷曲線（工作班時間為時間為T T）按下式計算所

9、得的有效值：）按下式計算所得的有效值： gzaavTWPTdtPTP02e112第二章第二章 用戶供電系統用戶供電系統 (2-7)(2-7)(4) (4) 計算負荷計算負荷P Pc c：是為方便工程設計而假想的一個等：是為方便工程設計而假想的一個等效負荷。（系統實際運行中該負荷是不存在的）。效負荷。（系統實際運行中該負荷是不存在的）。 電力用戶的實際負荷并不等于用戶中所有用電電力用戶的實際負荷并不等于用戶中所有用電設備額定功率之和，因為：設備額定功率之和，因為：n 并非所有的用電設備都同時投入運行；并非所有的用電設備都同時投入運行；n 并非所有的用電設備都能工作在額定狀態；并非所有的用電設備都

10、能工作在額定狀態；n 并非所有的用電設備的功率因數都相同；并非所有的用電設備的功率因數都相同；n 用電設備的效率不完全相同；用電設備的效率不完全相同； 配電設備亦有功率損耗等。配電設備亦有功率損耗等。13第二章第二章 用戶供電系統用戶供電系統 (2-8)(2-8) 在供電系統設計中，考慮上述因素后就需要確在供電系統設計中，考慮上述因素后就需要確定一個定一個最大的、恒定不變的等效負荷最大的、恒定不變的等效負荷來代替來代替實際實際變化的真實負荷變化的真實負荷，作為工程設計的依據。該最大，作為工程設計的依據。該最大的、恒定不變的等效負荷（假想負荷）在供電系的、恒定不變的等效負荷（假想負荷）在供電系統

11、工程設計中稱為計算負荷。統工程設計中稱為計算負荷。 實際負荷實際負荷：真實存在、隨機變化的；：真實存在、隨機變化的； 計算負荷計算負荷：假想最大的、恒定不變的等效負荷；：假想最大的、恒定不變的等效負荷；14第二章第二章 用戶供電系統用戶供電系統 (2-9)(2-9) 根據計算負荷所選擇的配電設備，在實際根據計算負荷所選擇的配電設備，在實際負荷長期作用下，其溫升不超過配電設備在規負荷長期作用下，其溫升不超過配電設備在規定使用年限內所允許的最高溫升。定使用年限內所允許的最高溫升。即：用電設即：用電設備在實際運行中對配電設備所產生的最大熱效備在實際運行中對配電設備所產生的最大熱效應與計算負荷（等效負

12、荷）產生的熱效應相同。應與計算負荷（等效負荷）產生的熱效應相同。 計算負荷是供電系統結構設計、導線及變壓計算負荷是供電系統結構設計、導線及變壓器等配電設備參數選擇的依據。器等配電設備參數選擇的依據。 15第二章第二章 用戶供電系統用戶供電系統 (2-10)(2-10) 4 4）負荷系數、利用系數、需要系數與形狀系數）負荷系數、利用系數、需要系數與形狀系數 (1) (1) 負荷系數負荷系數：負荷系數是指平均負荷與最大負：負荷系數是指平均負荷與最大負荷之比，它反映了負荷的平穩程度。荷之比，它反映了負荷的平穩程度。 (2)(2) 利用系數利用系數 ：定義為用電設備組在最大負荷工：定義為用電設備組在最

13、大負荷工作班內消耗的平均負荷與該設備組的總安裝容量作班內消耗的平均負荷與該設備組的總安裝容量之比。之比。 無功負荷系數）有功負荷系數）(maxmaxQQPPavavNavxPPK16第二章第二章 用戶供電系統用戶供電系統 (2-11)(2-11)(3) (3) 需要系數需要系數：定義為用電設備組的最大負荷與：定義為用電設備組的最大負荷與該設備組的總安裝容量之比。該設備組的總安裝容量之比。 (4) (4) 形狀系數形狀系數：定義為有效負荷與平均負荷之比。：定義為有效負荷與平均負荷之比。形狀系數與負荷的平穩程度有關。當負荷曲線形狀系數與負荷的平穩程度有關。當負荷曲線無間斷時，無間斷時，1 1 K

14、Kz z1.5-斷斷QF1,QS1,QS3 -QF1,QS1,QS3 -斷開斷開QS5QS5 - -閉合閉合QS6QS6 - -合合QS1,QS3 QS1,QS3 ，再合，再合QF1QF1 - -合合QS7,QS8 QS7,QS8 ，再合，再合QF3 QF3 - -向負載供電向負載供電切換線路：切除負載切換線路：切除負載-斷斷QF1,QS3,QS1QF1,QS3,QS1 - -合合QS2,QS4 QS2,QS4 ，再合，再合QF2QF2 - -合合QS8,QS7 QS8,QS7 ，再合，再合QF3QF3 - -向負載供電向負載供電104優點：優點： 內橋結線一次側可設線路保護，倒換線路時操作方

15、內橋結線一次側可設線路保護，倒換線路時操作方便，設備投資與占地面積均較全橋少。便，設備投資與占地面積均較全橋少。缺點：缺點： 操作變壓器和擴建成全橋或單母線分段不如外橋方操作變壓器和擴建成全橋或單母線分段不如外橋方便。便。范圍：范圍： 適用于進線距離長，變壓器切換少的終端變電所。適用于進線距離長，變壓器切換少的終端變電所。105 外橋結線外橋結線倒閘：倒閘：為送電、斷電而按順序對開關為送電、斷電而按順序對開關進行閉合和斷開。進行閉合和斷開。原來線路原來線路WL1WL1通過變壓器通過變壓器T1T1對負載供電對負載供電( (此時假設此時假設WL2WL2、T2T2退出運行退出運行) ) ，假，假設需

16、要：設需要：切換變壓器：切換變壓器： 切除負載切除負載-斷斷QF1,QS5,QS3QF1,QS5,QS3 - -合合QS4,QS6QS4,QS6，再合，再合 QF2QF2 - -合合QS7,QS8QS7,QS8，再合，再合 QF3, -QF3, -向負載向負載供電供電切換線路：切除負載切換線路：切除負載-斷斷QF1,QS5,QS3QF1,QS5,QS3 - -等待上級變電所斷等待上級變電所斷WL1-WL1-斷斷QS1QS1、合合QS2QS2 - -等待上級送電等待上級送電-合合QS7,QS8 QS7,QS8 ，QF3QF3 - -合合QS3,QS5 QS3,QS5 ，QF1 -QF1 -向負載

17、供電向負載供電106優點：優點： 對變壓器的切換方便，繼電保護簡單，易于過渡對變壓器的切換方便，繼電保護簡單，易于過渡到全橋或單母線分段的接線，且投資少，占地面到全橋或單母線分段的接線，且投資少，占地面積小。積小。缺點：缺點： 倒換線路時操作不方便，變電所一側無線路保護。倒換線路時操作不方便，變電所一側無線路保護。范圍：范圍： 這種結線適用于進線短而倒閘次數少的變電所；這種結線適用于進線短而倒閘次數少的變電所；或變壓器采取經濟運行需要經常切換的終端變電或變壓器采取經濟運行需要經常切換的終端變電所；以及可能發展為有穿越負荷的變電所。所；以及可能發展為有穿越負荷的變電所。第二章第二章 用戶供電系統

18、用戶供電系統 (2-74)(2-74)內橋接線內橋接線: 適用于線路較長或不經常切換變壓器的情況；適用于線路較長或不經常切換變壓器的情況；外橋接線外橋接線: 適用于線路較短或需經常切換變壓器的情況；適用于線路較短或需經常切換變壓器的情況； 橋式接線線路復雜，高壓設備多，操作不便，橋式接線線路復雜，高壓設備多，操作不便，在用戶供電系統中應用較少在用戶供電系統中應用較少107108全橋結線n全橋結線適應性強，對線路、變壓器的操作全橋結線適應性強，對線路、變壓器的操作均方便，運行靈活，且易于擴展成單母線分均方便，運行靈活，且易于擴展成單母線分段式的中間變電所（高壓穿越負荷時）。缺段式的中間變電所（高

19、壓穿越負荷時）。缺點是設備多、投資大，變電所占地面積大。點是設備多、投資大，變電所占地面積大。109外橋、內橋和全橋的比較第二章第二章 用戶供電系統用戶供電系統 (2-75)(2-75)4 4、10(6)kV10(6)kV配電所的主接線配電所的主接線 1) 1) 電源進線方式電源進線方式 電源進線的常用接線方式電源進線的常用接線方式如圖。如圖。 圖圖a a 適用于外來電源進線適用于外來電源進線或引自總降壓變壓器的二次側，或引自總降壓變壓器的二次側，用于需帶負荷操作或繼電保護用于需帶負荷操作或繼電保護和自動裝置有要求的情況；和自動裝置有要求的情況； 圖圖b b 僅設一個隔離開關，僅設一個隔離開關

20、，適用于專線供電，且繼電保護適用于專線供電，且繼電保護和自動裝置無要求的情況。和自動裝置無要求的情況。 配電所配電所10(6)kV10(6)kV電源進線的接線方式電源進線的接線方式 110第二章第二章 用戶供電系統用戶供電系統 (2-76)(2-76)2) 10(6)kV2) 10(6)kV饋出線饋出線 饋出線的常用接線方式如圖所示。饋出線的常用接線方式如圖所示。配電所配電所10(6)kV10(6)kV饋出線的接線方式饋出線的接線方式 111第二章第二章 用戶供電系統用戶供電系統 (2-77)(2-77)5 5、10(6)kV10(6)kV變電所的主接線變電所的主接線 10(6)kV10(6)

21、kV變電所供電線路常采變電所供電線路常采用電纜，典型的主接線如圖所示。用電纜，典型的主接線如圖所示。 圖圖a a在變壓器高壓側不設開在變壓器高壓側不設開關，變壓器的操作和保護在總降關，變壓器的操作和保護在總降壓變電所或總配電所饋出線處實壓變電所或總配電所饋出線處實現。當需要在車間變電所操作空現。當需要在車間變電所操作空載變壓器時，可選用圖載變壓器時，可選用圖b b或圖或圖c c所所示方案，其中，圖示方案，其中，圖b b 適用于變壓適用于變壓器容量不大于器容量不大于630kVA630kVA的變電所。的變電所。由由電纜電纜供電的供電的10(6)kV10(6)kV變電所典型主接線變電所典型主接線 1

22、12第二章第二章 用戶供電系統用戶供電系統 (2-78)(2-78) 10(6)kV 10(6)kV變電所由架變電所由架空線供電時，其典型方空線供電時，其典型方案如圖所示。通常，跌案如圖所示。通常，跌落式熔斷器安裝在變壓落式熔斷器安裝在變壓器室外墻上或架空線終器室外墻上或架空線終端桿上。端桿上。由由架空線架空線供電的供電的10(6)kV10(6)kV變電所典型主接線變電所典型主接線 113第二章第二章 用戶供電系統用戶供電系統 (2-79)(2-79) 10(6)kV 10(6)kV變電所低壓饋出線的接線方式如圖。變電所低壓饋出線的接線方式如圖。圖圖a a、b b、c c適用于對非頻繁操作的線

23、路、動力設備和照明適用于對非頻繁操作的線路、動力設備和照明配電箱配電，圖配電箱配電，圖d d、e e、f f用于對由交流接觸器操作的電動用于對由交流接觸器操作的電動機、要求頻繁操作的用電設備等配電。機、要求頻繁操作的用電設備等配電。變電所低壓饋出線變電所低壓饋出線的典型接線方式的典型接線方式 114第二章第二章 用戶供電系統用戶供電系統 (2-80)(2-80) 6 6、變電所主接線的繪制、變電所主接線的繪制 變電所主接線中各支路的開關設備及其聯接關系通常變電所主接線中各支路的開關設備及其聯接關系通常作成標準高壓開關柜和低壓配電屏以供選用，故而主接線作成標準高壓開關柜和低壓配電屏以供選用，故而

24、主接線圖的繪制應與柜、屏的實際布局相對應。繪制變電所主接圖的繪制應與柜、屏的實際布局相對應。繪制變電所主接線圖時，所有電氣設備均表示處于不帶電狀態。線圖時，所有電氣設備均表示處于不帶電狀態。 變電所主接線圖應說明：電源電壓、電源進線回路變電所主接線圖應說明：電源電壓、電源進線回路數和線路結構；變電所的接線方式和運行方式；高壓數和線路結構；變電所的接線方式和運行方式；高壓開關柜和低壓配電屏的類型和電路方案；高低壓電氣設開關柜和低壓配電屏的類型和電路方案；高低壓電氣設備的型號及規格；各條饋出線的回路編號、名稱及容量等。備的型號及規格；各條饋出線的回路編號、名稱及容量等。 115第二章第二章 用戶供

25、電系統用戶供電系統 (2-81)(2-81)某某35kV35kV變電所系統主接線圖變電所系統主接線圖 116第二章第二章 用戶供電系統用戶供電系統 (2-82)(2-82)10kV10kV變電所低壓配電系統圖變電所低壓配電系統圖117第二章第二章 用戶供電系統用戶供電系統 (2-83)(2-83) 五、變電所的二次接線五、變電所的二次接線q工廠變電所中，設備常分為一次設備和二次設備，工廠變電所中，設備常分為一次設備和二次設備，q一次設備：主電路中的設備一次設備：主電路中的設備q二次設備：測量表計、控制及信號設備、繼電保護二次設備：測量表計、控制及信號設備、繼電保護設備、自動裝置和遠動裝置設備、

26、自動裝置和遠動裝置q二次接線：表示二次設備互相連接關系的電路，稱二次接線：表示二次設備互相連接關系的電路，稱為二次接線或二次回路為二次接線或二次回路118第二章第二章 用戶供電系統用戶供電系統 (2-83)(2-83) 五、變電所的二次接線五、變電所的二次接線 變電所設有大量二次設備，實現電能的監測與控制、變電所設有大量二次設備，實現電能的監測與控制、供電系統的監視與保護等。根據測量、控制、保護和信號供電系統的監視與保護等。根據測量、控制、保護和信號顯示的要求，表示二次設備互連關系的電路稱二次接線或顯示的要求，表示二次設備互連關系的電路稱二次接線或二次回路。變電所二次系統與一次系統的關系如圖所

27、示。二次回路。變電所二次系統與一次系統的關系如圖所示。 變電所二次系統與一次系統的關系變電所二次系統與一次系統的關系 119120變電所二次接線的分類q二次接線按電源性質分：交流回路、直流回路二次接線按電源性質分：交流回路、直流回路q按用途分：操作電源回路、測量表計回路、斷路按用途分：操作電源回路、測量表計回路、斷路控制器回路、信號回路、中央信號回路、繼電保控制器回路、信號回路、中央信號回路、繼電保護和自動裝置回路護和自動裝置回路第二章第二章 用戶供電系統用戶供電系統 (2-84)(2-84)1 1、電氣測量儀表及測量回路、電氣測量儀表及測量回路 為保證供電系統一次設備安全、可靠、經濟的運為保

28、證供電系統一次設備安全、可靠、經濟的運行，需要在變電所中裝設電氣測量儀表，用以監視系行，需要在變電所中裝設電氣測量儀表，用以監視系統的運行情況。統的運行情況。 一般測量儀表應滿足：一般測量儀表應滿足： 1) 1) 測量精度應滿足測量要求，并不受環境溫度、測量精度應滿足測量要求，并不受環境溫度、濕度和外磁場等外界條件的影響。濕度和外磁場等外界條件的影響。 2) 2) 儀表本身消耗的功率應越小越好。儀表本身消耗的功率應越小越好。 3) 3) 儀表應有足夠的絕緣強度、耐壓和短時過載能儀表應有足夠的絕緣強度、耐壓和短時過載能力，以保證安全運行。力，以保證安全運行。 4) 4) 應有良好的讀數裝置。應有

29、良好的讀數裝置。 121第二章第二章 用戶供電系統用戶供電系統 (2-85)(2-85)6 610kV10kV高壓線路電氣測量儀表接線原理圖高壓線路電氣測量儀表接線原理圖 122第二章第二章 用戶供電系統用戶供電系統 (2-86)(2-86) 6 610kV10kV母線的電壓測量及絕緣監視接線原理圖母線的電壓測量及絕緣監視接線原理圖 TVTV電壓互感器電壓互感器 S S聯鎖開關聯鎖開關 Q Q電壓切換開關電壓切換開關 KVKV電壓繼電器電壓繼電器 KSKS信號繼電器信號繼電器 123第二章第二章 用戶供電系統用戶供電系統 (2-87)(2-87)斷路器的控制與信號回路斷路器的控制與信號回路 2

30、 2、斷路器的操作控制與信號回路、斷路器的操作控制與信號回路斷路器的控制與信號回路一般分為控制保護回路、合斷路器的控制與信號回路一般分為控制保護回路、合閘回路、事故信號回路和預告信號回路等。閘回路、事故信號回路和預告信號回路等。LW2-ZLW2-Z型控制開關觸點表型控制開關觸點表124125斷路器的控制回路和信號回路斷路器的控制回路和信號回路n 在變電所內對斷路器的控制在變電所內對斷路器的控制按控制地點可分為按控制地點可分為集中控制與就地控制。所謂集中控制就是集中在控集中控制與就地控制。所謂集中控制就是集中在控制室內進行控制；就地控制就是在斷路器安裝地點制室內進行控制；就地控制就是在斷路器安裝

31、地點進行控制。進行控制。n 在控制室內對高壓配電裝置中的斷路器進行控制在控制室內對高壓配電裝置中的斷路器進行控制稱為距離控制稱為距離控制。這種控制主要由控制開關、控制電。這種控制主要由控制開關、控制電纜和操作機構等組成。纜和操作機構等組成。第二章第二章 用戶供電系統用戶供電系統 (2-88)(2-88)控制斷路器的分合閘過程分析參閱控制斷路器的分合閘過程分析參閱P P38383939 (1) (1)手動合閘手動合閘 (2)(2)自動合閘自動合閘 (3)(3)手動跳閘手動跳閘 (4)(4)自動跳閘自動跳閘 (5)(5)閃光電源裝置閃光電源裝置 (6)(6)防跳裝置防跳裝置126第二章第二章 用戶

32、供電系統用戶供電系統 (2-89)(2-89)3 3、信號裝置、信號裝置 變電所裝設的中央信號裝置，主要用來示警和顯變電所裝設的中央信號裝置，主要用來示警和顯示電氣設備的工作狀態，以便運行人員及時采取措施。示電氣設備的工作狀態，以便運行人員及時采取措施。 中央信號裝置按中央信號裝置按形式形式來分有來分有燈光信號燈光信號和和音響信號音響信號。按按用途用途分有分有事故信號事故信號、預告信號預告信號和和位置信號位置信號。n事故信號事故信號 系統故障，保護動作跳閘發出的信號；系統故障，保護動作跳閘發出的信號；n預告信號預告信號 系統發生異常，但未中斷運行的信號（變壓器系統發生異常，但未中斷運行的信號（

33、變壓器 過負荷、中性點不接地系統的單相絕緣損壞）過負荷、中性點不接地系統的單相絕緣損壞）n位置信號位置信號 電氣設備的工作狀態信號（斷路器的分合閘位電氣設備的工作狀態信號（斷路器的分合閘位 位置、有載調壓變壓器分接頭位置等）位置、有載調壓變壓器分接頭位置等）127第二章第二章 用戶供電系統用戶供電系統 (2-90)(2-90) 變電所的控制、信號、保護及自動裝置以及其變電所的控制、信號、保護及自動裝置以及其他二次回路的工作電源稱為操作電源。為了保證他二次回路的工作電源稱為操作電源。為了保證供電系統的安全可靠運行，操作電源應滿足如下供電系統的安全可靠運行，操作電源應滿足如下基本要求：基本要求：

34、1) 1) 正常情況下，提供信號、保護、自動裝置、斷正常情況下，提供信號、保護、自動裝置、斷路器跳合閘以及其他二次設備的操作控制電源。路器跳合閘以及其他二次設備的操作控制電源。 2) 2) 在事故狀態下，當電網電壓下降甚至消失時，在事故狀態下，當電網電壓下降甚至消失時，應能提供繼電保護跳閘和應急照明電源，避免事應能提供繼電保護跳閘和應急照明電源，避免事故擴大。故擴大。 4 4、操作電源、操作電源128第二章第二章 用戶供電系統用戶供電系統 (2-91)(2-91) 變電所中的操作電源有變電所中的操作電源有直流電源直流電源和和交流電源交流電源兩種。重要用戶或變壓器總容量超過兩種。重要用戶或變壓器

35、總容量超過5000kVA5000kVA的變電所，宜選用直流操作電源；小型配電所的變電所，宜選用直流操作電源；小型配電所中斷路器采用彈簧儲能合閘和去分流跳閘的全中斷路器采用彈簧儲能合閘和去分流跳閘的全交流操作方式時，宜選用交流操作電源。交流操作方式時，宜選用交流操作電源。129第二章第二章 用戶供電系統用戶供電系統 (2-92)(2-92)單母線直流系統接線圖單母線直流系統接線圖 直流操作電源直流操作電源 用戶變電所的直流操用戶變電所的直流操作電源多采用單母線接線作電源多采用單母線接線式，并設有一組儲能蓄電式，并設有一組儲能蓄電池。交流電源正常時，整池。交流電源正常時，整流裝置通過直流母線向直流

36、裝置通過直流母線向直流負荷供電，同時向蓄電流負荷供電，同時向蓄電池浮充電；當交流電源故池浮充電；當交流電源故障消失時，蓄電池通過直障消失時，蓄電池通過直流母線向直流負荷供電。流母線向直流負荷供電。130第二章第二章 用戶供電系統用戶供電系統 (2-93)(2-93) 直流系統整流設備的交流電源來自于變電所所用變直流系統整流設備的交流電源來自于變電所所用變壓器。壓器。根據對操作電源的可靠性要求和是否采用蓄電池根據對操作電源的可靠性要求和是否采用蓄電池電源，所用變壓器可接于不同的位置，如圖所示：電源，所用變壓器可接于不同的位置，如圖所示：所用變壓器的接線方式所用變壓器的接線方式 131第二章第二章

37、 用戶供電系統用戶供電系統 (2-94)(2-94) 交流操作電源交流操作電源 交流操作電源從所用變壓器、電壓互感器或電流互感交流操作電源從所用變壓器、電壓互感器或電流互感器獲取。所用變壓器、電壓互感器器獲取。所用變壓器、電壓互感器交流電壓型操作電源交流電壓型操作電源提供給：信號、控制、斷路器的合閘回路、斷路器分勵提供給：信號、控制、斷路器的合閘回路、斷路器分勵脫扣器線圈跳閘回路脫扣器線圈跳閘回路; ; 電流互感器電流互感器交流電流型操作電源交流電流型操作電源提供給：斷路器電流提供給：斷路器電流脫扣器線圈跳閘回路脫扣器線圈跳閘回路; ; 由于交流操作電源取自于供電系統電壓，系統故障，由于交流操

38、作電源取自于供電系統電壓，系統故障，則操作電源消失，故可靠性較低。則操作電源消失，故可靠性較低。（增設（增設UPSUPS可提高可靠性）可提高可靠性）132第二章第二章 用戶供電系統用戶供電系統 (2-95)(2-95)交流操作電源下斷路器保護跳閘原理接線圖交流操作電源下斷路器保護跳閘原理接線圖a)a)直接動作方式直接動作方式 b)b)跳閘線圈去分流方式跳閘線圈去分流方式 c)c)中間繼電器去分流方式中間繼電器去分流方式 交流操作電源比直流操作電源更簡單，保護交流操作電源比直流操作電源更簡單，保護跳閘可以采用直接動作式繼電器或跳閘線圈跳閘可以采用直接動作式繼電器或跳閘線圈去分流的方式去分流的方式

39、133第二章第二章 用戶供電系統用戶供電系統 (2-96)(2-96)六、六、 高低壓配電網高低壓配電網1 1、配電網的接線方式、配電網的接線方式 用戶供電系統的配電網主要是用戶供電系統的配電網主要是10(6)kV10(6)kV高壓配電網和高壓配電網和380V380V低壓配電網。典型配電方式分為放射式、樹干式和低壓配電網。典型配電方式分為放射式、樹干式和環式。環式。 1 1）放射式）放射式a a）單回路放射式）單回路放射式; ;b b）雙回路放射式）雙回路放射式; ;c c）帶有公共備用線）帶有公共備用線路的放射式路的放射式; ;134第二章第二章 用戶供電系統用戶供電系統 (2-97)(2-

40、97) 放射式的優點放射式的優點：供電可靠性高，故障發生后：供電可靠性高，故障發生后影響范圍小；繼電保護裝置簡單且易于整定；影響范圍小；繼電保護裝置簡單且易于整定；便于實現自動化；運行簡單，切換操作方便。便于實現自動化；運行簡單，切換操作方便。 放射式的缺點放射式的缺點：配電線路和高壓開關柜數量：配電線路和高壓開關柜數量多，投資大。多，投資大。135第二章第二章 用戶供電系統用戶供電系統 (2-98)(2-98)2 2） 樹干式樹干式優點：優點：變配電所的饋出變配電所的饋出 線回路數少、投線回路數少、投 資小、結構簡單。資小、結構簡單。缺點：缺點：可靠性差、線路可靠性差、線路 故障影響范圍大。

41、故障影響范圍大。單樹干式接線圖單樹干式接線圖a)a)架空線架空線 b)b)電纜電纜 136第二章第二章 用戶供電系統用戶供電系統 (2-99)(2-99) 為滿足二級負荷的供電要求，可采用圖示的為滿足二級負荷的供電要求，可采用圖示的雙回路樹干式。若低壓系統加裝自動切換的備用雙回路樹干式。若低壓系統加裝自動切換的備用聯絡線，還可提高供電可靠性。聯絡線，還可提高供電可靠性。雙回路樹干式接線圖雙回路樹干式接線圖 137第二章第二章 用戶供電系統用戶供電系統 (2-100)(2-100) 3 3） 環式環式 若將兩條樹干式配電線路在末端用開關連接起來，若將兩條樹干式配電線路在末端用開關連接起來，就構成

42、環式接線，如圖所示。環式接線的供電可靠性就構成環式接線，如圖所示。環式接線的供電可靠性較高，運行方式靈活，可用于對二、三級負荷供電。較高，運行方式靈活，可用于對二、三級負荷供電。 環式接線圖環式接線圖 n環式配電系統保環式配電系統保護裝置及整定配護裝置及整定配合較復雜一般采合較復雜一般采用開環運行。用開環運行。138第二章第二章 用戶供電系統用戶供電系統 (2-101)(2-101) 低壓配電系統的接線方式低壓配電系統的接線方式有放射式、樹干式和鏈式等。有放射式、樹干式和鏈式等。放射式配電放射式配電 適宜對容量較大、適宜對容量較大、負荷性質重要或環境惡劣的車負荷性質重要或環境惡劣的車間的用電設

43、備。間的用電設備。 樹干式配電樹干式配電 應用于正常環境應用于正常環境下，大部分用電設備容量較小下，大部分用電設備容量較小又無特殊要求的時候。又無特殊要求的時候。 采用鏈式配電采用鏈式配電 應用于對某些應用于對某些距供電點較遠、彼此相距又很距供電點較遠、彼此相距又很近、容量也很小的次要用電設近、容量也很小的次要用電設備。備。 低壓配電系統的接線方式低壓配電系統的接線方式 139第二章第二章 用戶供電系統用戶供電系統 (2-102)(2-102) 低壓配電系統配電方式直接影響著各個設備的供低壓配電系統配電方式直接影響著各個設備的供電可靠性和用電質量。低壓配電系統設計中應遵循以電可靠性和用電質量。

44、低壓配電系統設計中應遵循以下基本原則：下基本原則：n 低壓配電系統應滿足用電設備對供電可靠性和電能低壓配電系統應滿足用電設備對供電可靠性和電能質量的要求，注意簡化接線，操作安全方便，并能適質量的要求，注意簡化接線，操作安全方便，并能適應生產和使用上的變化及設備檢修的需要。應生產和使用上的變化及設備檢修的需要。n 合理選擇配電方式。合理選擇配電方式。n 對于平行的生產流水線上或互為備用的用電設備組，對于平行的生產流水線上或互為備用的用電設備組， 宜由不同的配電母線或線路配電；但對于同一生產宜由不同的配電母線或線路配電；但對于同一生產線上的用電設備，宜由同一母線或線路配電。線上的用電設備，宜由同一

45、母線或線路配電。n 對于單相用電設備，應盡量平衡地分配于三相中。對于單相用電設備，應盡量平衡地分配于三相中。 為減小干擾，對沖擊性負荷宜采用放射式單獨配電。為減小干擾，對沖擊性負荷宜采用放射式單獨配電。 140第二章第二章 用戶供電系統用戶供電系統 (2-103)(2-103)2 2、配電網的結構、配電網的結構 用戶供電系統高低壓配電網的結構是架空線和電纜。用戶供電系統高低壓配電網的結構是架空線和電纜。 架空線的主要特點：架空線的主要特點： 設備簡單，造價低。利用空氣絕緣，建造比較容易。設備簡單，造價低。利用空氣絕緣，建造比較容易。故障時易于發現、檢修和維護，需占一定的空間，線路故障時易于發現

46、、檢修和維護，需占一定的空間，線路縱橫交錯，占地較大。影響廠區環境美化縱橫交錯，占地較大。影響廠區環境美化 電纜線路的主要特點：電纜線路的主要特點： 敷設方式相對復雜，造價高，故障時較難尋找故障敷設方式相對復雜，造價高，故障時較難尋找故障點，修復工作量大。但埋于地下，不占地面上的空間，點，修復工作量大。但埋于地下，不占地面上的空間，易于廠區環境美化。易于廠區環境美化。141第二章第二章 用戶供電系統用戶供電系統 (2-104)(2-104) 按照供電電壓和用戶的重要程度，架空線路可分為三級。按照供電電壓和用戶的重要程度，架空線路可分為三級。架空線路的等級架空線路的等級架空線路等級架 空 電 力

47、 線 路額定電壓kV電力用戶級別I超過11035110所有等級一級和=級II35110120三 級所有各級III1所有各級導線結構 導線材料線 路 等 級I單股線銅 青銅 鋼 鋁及其合金 不允許10mm23.5mm3.5mm不允許6mm22.5mm2.75mm10mm2多股線銅 青銅 鋼 鋁及其合金 16 mm216 mm216 mm225 mm210 mm210 mm210 mm216 mm26 mm26 mm210 mm216 mm2允許的導線最小截面積或直徑允許的導線最小截面積或直徑142第二章第二章 用戶供電系統用戶供電系統 (2-105)(2-105) 電纜的導電部分和絕緣部分都在一

48、個整體中，電纜的導電部分和絕緣部分都在一個整體中，所以電纜線路的結構問題實際上就是電纜的敷設方所以電纜線路的結構問題實際上就是電纜的敷設方法。電纜戶外敷設有三種類型：法。電纜戶外敷設有三種類型：直接埋地直接埋地 敷設在混凝土管中敷設在混凝土管中敷設在電纜溝中敷設在電纜溝中143第二章第二章 用戶供電系統用戶供電系統 (2-106)(2-106)電纜敷設電纜敷設在混凝土管中在混凝土管中 電纜敷設在電纜溝中電纜敷設在電纜溝中a)a)戶內戶內 b)b)戶外戶外 c)c)廠區廠區1-1-蓋板蓋板 2-2-電纜支架電纜支架 3-3-預埋鐵件預埋鐵件電纜直接埋地電纜直接埋地 144第二章第二章 用戶供電系

49、統用戶供電系統 (2-107)(2-107)Ar0lrR03 3、供電線路的電阻和電抗、供電線路的電阻和電抗2 2）電抗）電抗 導線電抗與導線的幾何尺寸，三相導線的排列導線電抗與導線的幾何尺寸，三相導線的排列方法及相間距離有關。方法及相間距離有關。4rav0105 . 0lg6 . 42rDfxlxX01 1）電阻）電阻D Davav 三相導線的幾何均距；三相導線的幾何均距；r r 材料的相對導磁率，有色金屬材料的相對導磁率，有色金屬r r1 13CABCABavDDDD145第二章第二章 用戶供電系統用戶供電系統 (2-108)(2-108) 在三相電纜中，由于相間距離小，其電抗值在三相電纜

50、中，由于相間距離小，其電抗值遠比架空線小。導線的電阻隨著截面的增大而顯著遠比架空線小。導線的電阻隨著截面的增大而顯著降低，但電抗值隨導線截面積的變化并不顯著。降低，但電抗值隨導線截面積的變化并不顯著。 在工程設計計算中，一般在工程設計計算中，一般 架空線路架空線路 x0（0.350.350.40.4） /km/km 電纜線路電纜線路 x00.080.08 /km/km 146第二章第二章 用戶供電系統用戶供電系統 (2-109)(2-109)4 4、導線截面的選擇、導線截面的選擇 從導線本身安全的角度出發，導線截面的選擇從導線本身安全的角度出發，導線截面的選擇應滿足下列要求：應滿足下列要求：n

51、導線的機械強度要求；導線的機械強度要求；n導線的允許最高溫度要求（導線的允許最高溫度要求（允許載流量允許載流量）；）；n線路允許的電壓損失要求；線路允許的電壓損失要求；n線路運行的經濟性；線路運行的經濟性；架空導線截面的選擇不同等級的架空線路，應滿足架空導線截面的選擇不同等級的架空線路，應滿足 最小截面的約束要求。最小截面的約束要求。147第二章第二章 用戶供電系統用戶供電系統 (2-110)(2-110) 按照發熱（允許載流量）選擇導線截面按照發熱（允許載流量）選擇導線截面 按照發熱要求，所選截面為按照發熱要求，所選截面為A A的導線在實際介質的導線在實際介質溫度下的載流量必須滿足下式所示關

52、系：溫度下的載流量必須滿足下式所示關系：calII計算電流導線的允許載流量根據計算電流根據計算電流I Ic c查表查表 求相應的求相應的I Ialal且滿足且滿足I IalalIIc c則則I Ialal所對應的導線截面即為按發熱所求導線截面所對應的導線截面即為按發熱所求導線截面 148第二章第二章 用戶供電系統用戶供電系統 (2-111)(2-111)當實際環境溫度當實際環境溫度 不是標稱溫度不是標稱溫度 時，導時，導線的允許載流量線的允許載流量 可按下式修正可按下式修正: :al1212alII注意：注意：載流導體（導線）載流導體（導線） 的發熱的發熱導體中流過的電流導體中流過的電流（載流

53、量）（載流量）導體敷設的環境溫度導體敷設的環境溫度 （散熱條件）（散熱條件）2 2導線允許最高溫度；導線允許最高溫度；I Ialal環境溫度為環境溫度為1 1時對應的載流量時對應的載流量11alI149第二章第二章 用戶供電系統用戶供電系統 (2-112)(2-112) 按經濟電流密度選擇導線截面按經濟電流密度選擇導線截面電網線路建設的投資費用可表示如下：電網線路建設的投資費用可表示如下： bAZlZ0電網線路的年運行費用可表示為：電網線路的年運行費用可表示為：AlIbAZlRIbAZlFFFFFsgxz2max02max03)(1003)(100年電能損耗費管理費維修費折舊費150第二章第二

54、章 用戶供電系統用戶供電系統 (2-113)(2-113) 根據年運行費最少的方法可求得經濟導線截面根據年運行費最少的方法可求得經濟導線截面為：為：ncJIJIA/nmaxJn式中式中 I Imaxmax線路中流過的最大電流，設計時可取：線路中流過的最大電流，設計時可取：310nbJJnJn：經濟電流密度。：經濟電流密度。cIImax151第二章第二章 用戶供電系統用戶供電系統 (2-114)(2-114)上述推導表明：上述推導表明：n 經濟截面與最大電流成正比，在求取導線經濟截經濟截面與最大電流成正比，在求取導線經濟截面時，經濟電流密度面時，經濟電流密度J Jn n被視為常數。被視為常數。n

55、 由于由于正比于正比于T Tmaxmax ，故，故T Tmaxmax越大，則越大，則J Jn n應越小。應越小。n 經濟電流密度經濟電流密度J Jn n與電價與電價成反比，電價越高，電能成反比，電價越高，電能損耗在總費用中所占比例越大，則電流密度應取得損耗在總費用中所占比例越大，則電流密度應取得小些。小些。 經濟電流密度法主要用于電能損耗量較大的電源經濟電流密度法主要用于電能損耗量較大的電源進線和電弧爐的短網等截面的計算，經濟電流密度進線和電弧爐的短網等截面的計算，經濟電流密度J Jn n的值可查相關手冊。的值可查相關手冊。 152第二章第二章 用戶供電系統用戶供電系統 (2-115)(2-1

56、15)%100)()(al2N00UUlxQlrPlQxUUPlr0al2N0%1 按電壓損失要求選擇導線截面按電壓損失要求選擇導線截面 設線路允許電壓損失為設線路允許電壓損失為 Ual%（該值（該值通常不超過通常不超過5 5），則：則：（架空線路初取（架空線路初取x0=0.40.4 /km/km，電纜初取，電纜初取x0=0.080.08 /km/km）則：則：故：滿足電壓損失要求的導線截面故：滿足電壓損失要求的導線截面A A為：為：)()%(202mmlQxUUPlAalN153第二章第二章 用戶供電系統用戶供電系統 (2-116)(2-116)小結：小結：n不論采用哪種方法選擇導線截面，均

57、應滿足機械強不論采用哪種方法選擇導線截面，均應滿足機械強度要求。度要求。n經濟電流密度法選出的導線截面若不是標稱截面，經濟電流密度法選出的導線截面若不是標稱截面，應向下一級選。應向下一級選。n按允許的電壓損失法選出的導線截面若不是標稱截按允許的電壓損失法選出的導線截面若不是標稱截面，應向上一級選。面，應向上一級選。按允許的電壓損失法一般用于輸電距離長、電流較按允許的電壓損失法一般用于輸電距離長、電流較大或低壓照明線路導線的選擇。大或低壓照明線路導線的選擇。154第二章第二章 用戶供電系統用戶供電系統 (2-117)(2-117)例例2-12-1 設有一回設有一回10kV LJ10kV LJ型架

58、空線路向兩個負荷點供電，型架空線路向兩個負荷點供電，線路長度和負荷情況如圖所示。已知架空線線間距為線路長度和負荷情況如圖所示。已知架空線線間距為lmlm，空氣中最高溫度為空氣中最高溫度為3737，允許電壓損失，允許電壓損失 U Ualal%=5%=5%，試選，試選擇導線截面。擇導線截面。155第二章第二章 用戶供電系統用戶供電系統 (2-118)(2-118)解：設線路解：設線路ABAB段和段和BCBC段選取同一截面段選取同一截面LJLJ型鋁絞線，型鋁絞線， 初取初取x0 0=0.4=0.4 /km/km，則：，則： %5%100103 . 023 . 05 . 034 . 08 . 028

59、. 013%100)()(%202N22022021102110ACrUqlxplrqqlxpplrUkm/54. 00r220mm4 .58mm54. 07 .31rA于是可得：于是可得：故：故：156第二章第二章 用戶供電系統用戶供電系統 (2-119)(2-119)%5%252. 4%ACUA114A1033005008001000322N221221ABUqqppIu 選取選取LJ-70LJ-70鋁絞線，查附錄表鋁絞線，查附錄表1111可得：可得：r0 0=0.46=0.46 /km/km， x0 0=0.344=0.344 /km/km。將參數代入上式校驗：。將參數代入上式校驗： 可

60、見，可見，LJ-70LJ-70導線滿足電壓損失要求。導線滿足電壓損失要求。u 按發熱條件進行校驗按發熱條件進行校驗。 導線導線ABAB段承載最大負荷電流，其值為：段承載最大負荷電流，其值為：查附錄表查附錄表6 6，得，得LJ-70LJ-70導線在導線在4040 C C條件下載流量為條件下載流量為215A215A，大于導線最大負荷電流大于導線最大負荷電流114A114A，滿足發熱條件。，滿足發熱條件。157第二章第二章 用戶供電系統用戶供電系統 (2-120)(2-120)七、七、 用戶供電系統的電能損耗與節約用戶供電系統的電能損耗與節約 1 1、電能節約的途徑、電能節約的途徑 電能消費的形式包