1、供配電技術(jsh)蘇州大學城市(chngsh)軌道交通學院 范臻第1章 電力系統概論共一百一十九頁第1章 電力系統(din l x tn)概論1.1 電力系統和供配電系統概述1.2 電力系統的額定電壓1.3 電力系統中性點運行(ynxng)方式1.4 電能的質量指標1.5 電力負荷的分類1.6 城市軌道交通供配電系統組成簡介共一百一十九頁1.1 電力系統(xtng)和供配電系統(xtng)概述 概述: 電力是一種應用廣泛的能源(nngyun)。 電力生產具有與其它工業產品生產所不同的特點 ： 同時性 集中性 快速性 適用性 先行性 1.1.1電力系統（electrical power sys

2、tem） 一個完整的電力系統是由各種電壓等級的電力線路，將各發電廠、變電所和電能用戶連在一起而構成的發電、輸電、變電、配電和用電的統一整體。 共一百一十九頁1發電廠（generating plant） 是將自然界蘊藏的各種天然能源(nngyun)（一次能源(nngyun)）轉換成電能（二次能源(nngyun)）的工廠。 按照所利用的一次能源介質不同，發電廠分為水力發電廠、火力發電廠、核能發電廠、地熱發電廠、風力發電廠、太陽能發電廠和海洋能（潮汐）發電廠等，正在研究的還有磁流體發電和氫能發電等。我國目前主要是以火力發電廠、水力發電廠和核能發電廠為主。共一百一十九頁 水力發電(shu l f di

3、n)廠 水力發電廠簡稱“水電廠”或“水電站”。它利用水流的位能來生產電能。水電站的能量(nngling)轉換過程水流位能機械能電能水輪機發電機共一百一十九頁 火力發電廠和熱電廠 火力發電廠簡稱(jinchng)“火電廠”或“火電站”。 火電廠的能量轉換(zhunhun)過程 機械能電能熱能燃料化學能汽輪機發電機鍋爐共一百一十九頁 核能發電廠 核能發電廠又稱“核電站”。是利用(lyng)原子核的裂變能（即“核能”）來生產電能的電站。它的生產過程與火電廠基本相同。 核電站的能量(nngling)轉換過程 核裂變能核反應堆機械能電能熱能汽輪機發電機共一百一十九頁共一百一十九頁9共一百一十九頁10共一

4、百一十九頁11熱電廠共一百一十九頁1232臺單機容量(rngling)70萬千瓦的水輪發電機組，總裝機容量2,250萬千瓦共一百一十九頁13福建安砂水電廠寬縫重力壩共一百一十九頁14水 電 站共一百一十九頁15核 電 廠共一百一十九頁16風力(fngl)發電站共一百一十九頁17共一百一十九頁18共一百一十九頁19潮汐發電(cho x f din)站共一百一十九頁20太陽能發電 以地熱、風力、潮汐、太陽能等為一次能源的發電廠（站）容量較小，分布在離這些一次能源較近的區域(qy)，發電量占總發電量的極小一部分。地熱能發電共一百一十九頁212變電所（substation）和配電所（distribut

5、ion station)變電所： 接受電能、變換電壓、分配電能的場所，是聯系發電廠和電能用戶的中間樞紐(shni)。配電所：只接受電能、分配電能，不承擔變換電壓的場所。變流所（換流站）：將交流電能轉換成直流電能，或進行相反轉換的變電場所。 對于用戶來說，電源來自變配電所。 共一百一十九頁22 變電所有升壓和降壓變電所。升壓變電所一般和大型發電廠結合(jih)在一起，把電能電壓升高后，再進行長距離輸送；降壓變電所多設在用電區域，將電壓適當降低后，對某地區或某用戶供電。降壓變電所按其所處的地位和作用，分為樞紐變電所、中間變電所、區域變電所、終端變電所以及工業企業的總降壓變電所和車間變電所等。共一百

6、一十九頁231） 樞紐(shni)變電所 樞紐變電所位于電力系統的樞紐點，電壓等級高，連接電力系統高壓和中壓的幾個部分(b fen)，匯集著多個電源，出線回路多，變電容量大， 供電范圍廣，在系統中處于舉足輕重的地位。全所停電后，將引起系統解列，造成大區域停電，甚至造成電力系統瓦解，使供電系統的運行處于癱瘓狀態。樞紐變電所的電壓等級一般有三個（三圈變壓器），500kV/220kV/110kV。共一百一十九頁24樞紐(shni)變電所共一百一十九頁252） 中間(zhngjin)變電所 中間變電所位于電力系統主干環行線路或系統主要干線的接口處，電壓等級一般為330220kV，匯集23個電源和若干線

7、路，高壓側以交換功率為主，或使長距離輸電線路分段，且同時降壓向地區用戶供電。這樣的變電所全所停電后，將引起區域網絡(wnglu)的解列，造成大面積停電。 共一百一十九頁26中間(zhngjin)變電所共一百一十九頁273） 區域(qy)變電所 區域變電所是以對地區用戶供電為主的變電所，是一個地區和一個中、小城市(chngsh)的主要變電所，區域變電所的電壓等級一般也有三個（三圈變壓器），220kV/110kV/35KV或110KV/35KV/10KV。共一百一十九頁28區域(qy)變電所共一百一十九頁29 4） 終端(zhn dun)變電所 終端變電所位于配電線路的終端，接近負荷點，經降壓后向

8、用戶直接供電(n din)，大多為兩個電壓等級（雙圈變壓器），110KV/10KV或35KV/10KV。共一百一十九頁30終端(zhn dun)變電所共一百一十九頁315） 企業(qy)總降壓變電所 企業總降壓變電所是大、中型工礦企業的專用變電所，負責將35110kV的外部供電電壓變換為610kV的廠區高壓配電(pi din)電壓，給廠區各車間變電所或高壓電動機供電。 共一百一十九頁326） 車間(chjin)變電所 車間(chjin)變電所將610kV的電壓降為380/220V，再通過車間低壓配電線路，給車間用電設備供電。共一百一十九頁33 3電力網（electrical power net

9、work） 簡稱電網，是電力系統中不包括(boku)發電廠及負荷的電力輸送與分配網絡，是連接發電廠和用戶的中間環節，由各種電壓等級的輸配電線路和變配電所組成，起到輸送、變換和分配電能的作用。 習慣上，電網或系統往往以電壓等級來區分，如說10KV電網或10KV系統。這里所指的電網或系統，實際上是指某一電壓級的相互聯系的整個電力線路。共一百一十九頁34共一百一十九頁35動力系統：指電力系統加上發電廠的“動力部分”。所謂“動力部分”，包括水力發電廠的水庫(shuk)、水輪機，火力電廠的鍋爐、汽輪機，以及核電廠的反應堆等。 所以，電力網是電力系統的一個組成部分，而電力系統又是動力系統的一個組成部分，這

10、三者的關系見下圖：共一百一十九頁36共一百一十九頁37 按電壓等級的高低，電力網可分為：1KV及其以下的低電壓網，3330KV的高電壓網，330KV1000KV的超高電壓網和1000KV以上的特高電壓網。 通常又將220KV及以上的電力線路稱為輸電線路，110KV及以下的電力線路稱為配電線路。配電線路又分為高壓配電線路（110KV、66KV、35KV）、中壓配電線路（20KV、10KV、6KV）和低壓配電線路（380/220V） 按電力網接線方式或結構，電力網可分為：開式網（一端電源供電的電力網）和閉式網（兩端及多端電源供電的電力網）。 按供電范圍，電力網可分為：區域電網（220KV及以上，輸

11、送功率大，傳輸距離長，范圍廣，主要供電給大型(dxng)區域性變電所）和地方電網（最高電壓一般不超過110KV，輸送功率小，傳輸距離短，范圍小，主要供電給地方負荷。工廠供電系統就屬于地方電網的一種）。共一百一十九頁38 4電能用戶 凡取用電能的所有單位均稱為電能用戶 ，是電力系統中應用電能的最終環節，如工業用戶、農業用戶和居民用戶等。其中工業企業用電量約占我國全年總發電量的64%，是最大的電能用戶。從供電的角度講，總供電容量不超過1000kVA的為小型用戶；超過1000kVA而少于10000kVA的為中型(zhngxng)用戶；超過10000kVA的為大型用戶。 共一百一十九頁39 下圖是某電

12、力系統示意圖，此系統中有一個水力發電廠和一個火力發電廠，水電廠發出的電經升壓變壓器升壓到500KV，再用500KV超高壓輸電線路遠距離輸電至樞紐變電所（a）；火力發電廠發出的電經升壓變壓器升壓到220KV，再用220KV高壓輸電線路輸電至中間變電所（b），三條220KV的電力網構成(guchng)環形，提高了供電可靠性。共一百一十九頁40共一百一十九頁41 供配電系統是電力系統的一個重要組成部分，是電力系統中110KV及以下電壓等級(dngj)，對某地區或某工業企業進行供配電的系統。 電能的使用主要集中在工業用電、商業用電和居民用電，通常將向工業企業供電的供配電系統稱為工廠供配電系統，將向商業

13、和居民供電的供配電系統稱為民用供配電系統。以下主要介紹下圖所示工廠供配電系統的組成。 1.1.2 供配電系統(xtng)共一百一十九頁42共一百一十九頁43 工廠供配電系統由總降壓變電所、高壓配電線路、車間變電所、低壓配電線路及用電設備組成。 1總降壓變電所 總降壓變電所負責(fz)將35110kV的外部供電電壓變換為610kV的廠區高壓配電電壓，給廠區各車間變電所或高壓電動機供電。 2車間變電所 車間變電所將610kV的電壓降為380/220V，再通過車間低壓配電線路，給車間用電設備供電。 3配電線路 配電線路分為廠區高壓配電線路和車間低壓配電線路。廠區高壓配電線路將總降壓變電所、車間變電所

14、和高壓用電設備連接起來。車間低壓配電線路主要用以向低壓用電設備供應電能。共一百一十九頁44 額定電壓是指能使電氣設備長期運行時獲得最好經濟效果的電壓。它是根據國民經濟發展的需要，考慮經濟技術上的合理以及電機、電器制造水平和發展趨勢等因素，經全面分析研究而制定的。 電力系統的額定電壓包括電力系統中各種發電、供電、用電設備的額定電壓。 GB/T156-2007標準電壓規定了我國三相交流系統的標稱電壓和高于1000V三相交流系統的最高電壓。標稱電壓是系統設計選定的電壓，又稱額定電壓；系統最高電壓是指在正常運行條件下,在系統的任何時間(shjin)和任何點上出現的電壓的最高值。它不包括電壓瞬變，比如，

15、由于系統的開關操作及暫態的電壓波動所出現的電壓值。1.2 電力系統的額定( dng)電壓共一百一十九頁表1-1 我國三相交流(jioli)系統的標稱電壓、最高電壓和電力設備的額定電壓(kV)分類 系統標稱電壓(額定電壓) 系統最高電壓 發電機額定電壓 電力變壓器額定電壓 一次繞組 二次繞組 低壓 0.380.661（1.14）0.40.69 0.22/0.380.38/0.66 0.23/0.40.4/0.69 高壓 3（3.3）610203566110220330500 75010003.67.2122440.572.5126(123)252(245)36355080011003.156.3

16、10.513.8，15.75 ， 1820，22 ，24，26 3，3.156，6.310，10.513.8，15.75 ，18，20，22 ，24，26203566110220330500 75010003.15，3.36.3，6.610.5，1121，2238.572.6121242363550 82011001額定( dng)電壓的國家標準(GB/T156-2007)共一百一十九頁46 2電力系統各部分(b fen)額定電壓的規定（1）電力線路（或電網）的額定電壓: 電網額定電壓等級是國家根據國民經濟發展的需要和電力工業的水平，經全面經濟分析后確定的。它是確定各類電力設備額定電壓的基本依

17、據。 根據城市電力網規劃設計導則規定，我國電力網各級額定電壓（標稱電壓）為：輸電網： 500KV、330KV、220KV高壓配電網：（220KV）、110KV、66KV、35KV中壓配電網：（35KV）、20KV、10KV、6KV低壓配電網：0.38KV、0.22KV共一百一十九頁47（2）用電設備的額定電壓 用電設備的額定電壓規定與同級電力線路（電網）的額定電壓相同。 由于電網中有電壓損失，致使電網各點實際電壓偏離額定值。因此通常用線路首端與末端的算術平均值作為用電設備的額定電壓，這個電壓也是電網的額定電壓。為了(wi le)保證用電設備的良好運行，國家對各級電網電壓的偏差均有嚴格規定。顯然

18、，用電設備應具有比電網電壓允許偏差更寬的正常工作電壓范圍。共一百一十九頁48（3）發電機的額定電壓 由于(yuy)電力線路允許的電壓偏差一般為5%，即整個線路從首端至末端允許有10%的電壓損耗。為了維持線路的平均電壓為額定值，首端（電源端）的電壓應較線路額定電壓高5%，而末端則可較線路額定電壓低5%，所以發電機的額定電壓應高于同級線路額定電壓的5%，用于補償線路上的電壓損失。 共一百一十九頁49（4）電力(dinl)變壓器的額定電壓： 電力變壓器一次繞組是接受電能的，相當于用電設備；二次繞組是送出電能的，相當于發電機，因此(ync)對其額定電壓的規定有所不同。共一百一十九頁501）電力變壓器一

19、次繞組的額定電壓 : 有兩種情況：A、當電力變壓器直接與發電機相連，如上圖中的變壓器T1，一次繞組的額定電壓應與發電機額定電壓相同，即高于同級(tn j)線路額定電壓5%。B、當變壓器不與發電機相連，而是連接在線路上，如上圖中的變壓器T2，則可將變壓器看作是線路上的用電設備，因此其一次繞組的額定電壓應與線路額定電壓相同。共一百一十九頁512）變壓器二次繞組的額定電壓 變壓器二次繞組的額定電壓，是指變壓器一次繞組接上額定電壓而二次繞組開路時的電壓，即空載(kn zi)電壓。 而變壓器在滿載運行時，二次繞組內約有5%的阻抗電壓降。 因此分兩種情況討論：共一百一十九頁52A、變壓器二次側供電線路很長

20、（例如較大容量的高壓線路），如上圖中的變壓器T1，變壓器二次繞組額定電壓(diny)要比線路額定電壓(diny)高10%。原因：一方面要考慮補償變壓器二次繞組本身5%的阻抗電壓降，另一方面還要考慮變壓器滿載時輸出的二次電壓要滿足線路首端應高于線路額定電壓的5%，以補償線路上的電壓損耗。B、變壓器二次側供電線路不長（例如為低壓線路或直接(zhji)供電給高、低壓用電設備的線路），如上圖中變壓器T2，變壓器二次繞組的額定電壓，只需高于其所接線路額定電壓5%。原因：僅考慮補償變壓器內部5%的阻抗電壓降，不必考慮線路上的電壓損耗。 共一百一十九頁53發電機G的額定( dng)電壓：UNG=1.05UN

21、L1=1.0510=10.5（kV） 變壓器T1的額定電壓： U1NT1=UN.G=10.5（kV） U2NT1=1.1UNL2=1.1110=121(kV)變壓器T1的變比為：10.5/121kV變壓器T2的額定電壓：U1NT2=UNL2=110（kV） U2NT2=1.05UNL3=1.056=6.3(kV)變壓器T2的變比為：110/6.3kV例1.2.1 已知圖1.2.1所示系統中電網的額定( dng)電壓，試確定發電機和變壓器的額定( dng)電壓。變壓器直接與電動機相連，供電距離較短，可以不考慮線路上的電壓損失。變壓器T1的一次繞組與發電機直接相連，所以其一次繞組的額定電壓取發電機

22、的額定電壓共一百一十九頁541.3 電力系統(din l x tn)中性點運行方式 電力系統的中性點是指發電機或變壓器的中性點。 當變壓器或發電機的三相(sn xin)繞組為星形連接時，其中性點有四種運行方式：中性點不接地中性點經消弧線圈接地中性點直接接地 中性點經低電阻接地小電流接地系統大電流接地系統共一百一十九頁551.中性點不接地的電力系統 指系統中電源的中性點對地絕緣(juyun)。我國366kV系 統，一般采用中性點不接地的運行方式。圖1.7正常運行時中性點不接地的電力系統a） 電路圖 b） 相量圖共一百一十九頁56 圖1.3.1為電源中性點不接地的電力系統在正常運行時的電路圖和相量

23、圖。為了討論問題簡化起見，假設圖示三相(sn xin)系統的電源電壓和線路參數R、L、C 都是對稱的，而且將相線與大地之間存在的分布電容用一個集中電容C 來表示，而相線之間存在的電容因對討論的問題沒有影響則予以略去。 (1)系統正常運行時，三個相的相電壓 、 、 是對稱的，三個相的對地電容電流 也是平衡的，如圖所示。因此三個相的電容電流的相量和為零，地中沒有電流流過。各相的對地電壓，就是各相的相電壓。共一百一十九頁57(2)當系統發生單相接地故障時，假設(jish)是C相接地，如下圖a所示。這時C相對地電壓為零，即 ，而A相對地電壓 ，B相對地電壓 ，如下圖b所示。由該相量圖可知，C相接地時，

24、完好的A、B兩相對地電壓都由原來的相電壓升高到線電壓，即升高為原對地電壓的 倍。但系統線電壓無論是相位還是量值均未發生變化，其三相線電壓仍然是對稱的，系統中的三相設備仍能照常運行。共一百一十九頁58（3）當C相接地時，系統的接地電流（電容電流） 應為A、B兩相對(xingdu)地電容電流之和，即 。由圖b的相量圖可知，在相位上 超前 90；而在量值上，由于 ，而 ，因此 ， 即單相接地電容電流為系統正常運行時相線對地電容電流的3倍。共一百一十九頁59 確定中性點不接地系統的單相接地電容電流的經驗公式：式中, 為系統的單相接地電容電流（A）； 為系統的額定電壓（kV）; 為同一電壓 具有電氣聯系

25、的架空線路總長度（km）； 為同一電壓 的具有電氣聯系的電纜線路總長度（km）。共一百一十九頁60（5）中性點不接地系統一般都裝有單相接地保護裝置或絕緣監測裝置，在系統發生接地故障時，會及時發出警報，提醒工作人員盡快排除故障。同時，在可能的情況下，應把負荷轉移(zhuny)到備用線路上去。 注意：A,中性點不接地系統中，電氣設備對地絕緣要求必須按線電壓數值來考慮。B,中性點不接地系統發生單相接地時，因其線電壓仍然對稱，故可繼續運行，但為了防止非故障相中再有一相發生接地，造成兩相短路，我國電力規程規定，中性點不接地的電力系統發生單相接地故障時，單相接地運行時間(shjin)不應超過2小時。Why

26、?共一百一十九頁612.中性點經消弧線圈接地(jid)的電力系統 消弧 線圈(xinqun) 中性點不接地的電力系統有一種故障情況比較危險，即在發生單相接地故障時如果接地電流較大，將在接地故障點出現斷續電弧。由于電力線路既有電阻、電感，又有電容，因此在發生單相弧光接地時，可形成一個的串聯諧振電路，從而使線路上出現危險的過電壓（可達相電壓的2.53倍），這可能導致線路上絕緣薄弱地點的絕緣擊穿。為了防止單相接地時接地點出現斷續電弧，引起諧振過電壓，在單相接地電容電流大于一定值時(310KV系統中，接地電流大于30A；20KV及以上系統中，接地電流大于10A)，電力系統中性點必須采取經消弧線圈接地的

27、運行方式。共一百一十九頁62 當中心點經消弧線圈接地系統發生單相接地時，消弧線圈產生的電感電流與接地電容電流方向相反(xingfn)，適當調節這個電感電流可使其與接地點的電容電流互相補償，使得總的接地電流變小或接近于零，從而有利于消除接地點的電弧以及由此引起的其他危害，消弧線圈也因此得名。 中性點經消弧線圈接地系統，發生單相接地故障時的特點與中性點不接地系統相同。共一百一十九頁633.中性點直接接地(jid)的電力系統 圖1.3.4一相接地時的中性點直接接地系統 指系統中電源的中性點經一無阻抗(zkng)（金屬性）接地線直接與大地連接，中性點電位為地電位，正常運行時中性點沒有電流通過。共一百一

28、十九頁64 當系統發生單相接地時，就構成單相短路(dunl)，短路(dunl)電流很大，會使線路上的保護裝置動作，切除故障。其它兩完好相的對地電壓不會升高，因此，該系統中的供電設備的絕緣只需按相電壓考慮，而無需按線電壓考慮。 我國采用中性點直接接地的電力系統有：（1）110KV及以上(yshng)的超高壓系統（2）380/220V低壓配電系統 共一百一十九頁654. 中性點經低電阻(dinz)接地的電力系統（1）中性點經低電阻接地系統產生的背景 現代化大、中型城市在電網改造中大量采用電纜線路代替架空線路，而電纜線路的單相接地電容電流遠比架空線路的大（由前述單相接地電容電流經驗公式可看出）。因此

29、，即使采用中心點經消弧線圈接地的方式往往也無法在發生接地故障時完全消除故障點的電弧；而間歇性電弧及諧振引起的過電壓會損壞供配電設備和線路，從而導致供電的中斷。因此我國一些大城市的10kV系統采用了中性點經低電阻接地的方式。該方式具有切除單相接地故障快、過電壓水平(shupng)低的優點。例如，北京市四環路以內地區的變電站，10kV系統中性點均采用經低電阻接地方式。 共一百一十九頁66（2）中性點經低電阻接地系統的作用介紹 它接近于中性點直接接地的運行方式，必須裝設動作于跳閘的單相接地故障保護。在系統發生單相接地時，保護裝置會迅速動作，切除故障線路，通過備用電源的自動投入，恢復(huf)對重要負

30、荷的供電。由于這類城市電網，通常都采用環網供電方式，而且保護裝置完善，因此供電可靠性是相當高的。適用于以電纜線路為主，不容易發生瞬時性單相接地故障且系統電容電流比較大的城市電網、發電廠用電系統及企業配電系統。 共一百一十九頁67 小結：電力系統的中性點運行方式，對于供電可靠性、過電壓、絕緣配合、短路電流、繼電保護(j din bo h)、系統穩定性以及對弱電系統的干擾等諸方面都有不同程度的影響，特別是在系統發生單相接地故障時，有明顯的影響。因此，電力系統的中性點運行方式，應依據國家的有關規定，并根據實際情況而確定。共一百一十九頁68 頻率的質量是以頻率偏差(pinch)來衡量。我國采用的額定頻

31、率為50赫茲。在正常情況下，頻率的允許偏差，根據電網的裝機容量而定；事故情況下，頻率允許偏差更大。頻率的允許偏差見下表：運 行 情 況允許頻率偏差HZ正常運行 3000MW及以上 3000MW以下 0.2 0.5非正常運行 1.0 衡量(hng ling)電能質量的基本指標：電壓、頻率和波形1.4.1 頻率1.4 電能的質量指標 共一百一十九頁69 電壓(diny)質量對各類用電設備的工作性能、使用壽命、安全及經濟運行都有直接的影響。 頻率的調整主要依靠發電廠來調節發電機的轉速，對于工業與民用建筑供電系統來說，提高電能質量(zhling)主要是提高電壓質量的問題。1.4.2 電壓質量 電壓質量

32、不只是指對額定電壓來說就是電壓偏高或偏低，即電壓偏差的問題，而且包括電壓波動以及電壓波形是否畸變，即所含高次諧波是否超過規定標準的問題。共一百一十九頁70 1，電壓偏差 電壓偏差又稱電壓偏移，是指用電設備端電壓U與用電設備額定電壓UN之差對額定電壓UN的百分數，即 設備在線路上工作地點的不同、供配電系統運行方式的改變(gibin)以及負荷緩慢地變化都會使供配電系統各點的實際電壓發生變化，從而引起電壓偏差。共一百一十九頁71 對感應電動機的影響：由于電動機轉矩與電壓的平方成正比，當電壓出現正偏差(pinch)時，電動機接線端電壓升高，激磁電流和溫升增加，絕緣受到過電壓和過熱的威脅；當電壓出現負偏

33、差(pinch)時，轉矩下降轉速降低，同時負荷電流會增加，都將影響電動機的使用壽命。 對照明設備的影響：照明設備的發光效率與電壓的關系極大，當電壓降低時會引起照明設備的效率降低，造成照度不足，影響照明效果，同時還會導致氣體放電光源的照明器不能正常點燃；當電壓偏高時，光源壽命縮短很多。電壓偏差對系統和用戶(yngh)的影響 共一百一十九頁72 對電子設備的影響：對于大規模自動控制系統計算中心來說，電壓偏差會造成系統的工作紊亂，數據損壞；對于精密機床、機器人等，電壓偏差可能造成無法保持(boch)對其驅動過程的精確控制。 對無功補償的影響: 電壓過低會引起補償電容器組輸出無功減少，不能滿足補償要求

34、。共一百一十九頁73 電壓偏差允許值 GB/T12325-2008電能質量 供電電壓偏差規定了我國供電電壓偏差的限值為： 35KV及以上電壓供電電壓正負偏差絕對值之和不超過(chogu)額定電壓的10%20KV及以下三相供電電壓允許偏差為額定電壓的7%220V單相供電電壓允許偏差為+7%、-10% 共一百一十九頁74 GB50052-2009供配電系統(xtng)設計規范規定： 正常運行情況下，用戶設備端子處電壓偏差允許值應符合下列要求： 電動機:5% 照明燈:一般場所5%；在視覺要求較高的場所+5%，-2.5%；對于遠離變電所的小面積一般工作場所，難于(nny)滿足上述要求時，可為+5%、-

35、10%；應急照明、道路照明和警衛照明等為+5%、-10% 其它用電設備:無特殊規定時5%共一百一十九頁75 電壓調整措施 為了減小電壓偏差，保證用電設備在最佳狀態下運行，供配電系統(xtng)必須采用相應的電壓調整措施： 合理選擇變壓器的電壓分接頭或采用有載調壓變壓器。 降低系統阻抗 盡量使系統的三相負荷均衡，以減小電壓偏移。 合理地改變供配電系統的運行方式，以調整電壓偏移。 采用無功功率補償裝置，提高功率因數，降低電壓損耗，縮小電壓偏移范圍。 共一百一十九頁762，電壓波動和閃變 電網電壓在短時間內急劇變化而偏離額定值的現象，稱為電壓波動。 周期性電壓急劇變化引起電光源光通量急劇波動而造成(

36、zo chn)人的視覺感官不舒適的現象，稱為閃變。 共一百一十九頁77 電壓波動是指電網電壓有效值的連續快速變動，即每秒電壓有效值的變化大于或等于0.2% UN 。 電壓波動值，以用戶公共供電(n din)點在時間特性曲線上相鄰的最大與最小的電壓有效值U max與U min之差，與電網額定電壓UN的百分值來表示，即共一百一十九頁78 電壓波動是由于負荷急劇變動的沖擊性負荷引起的。負荷的急劇變動，使電網的電壓損耗也相應變動，從而使用戶公共供電點的電壓出現波動現象。例如電動機的起動，電焊機的工作，特別是大型電弧爐和大型軋鋼機等沖擊性負荷的投入運行，均會引起電網電壓的波動。 電壓波動可影響電動機的正

37、常起動，甚至使電動機無法起動；會引起同步電動機的轉子振動；使電子設備和電子計算機無法正常工作；可使照明燈光發生明顯的閃變，嚴重影響視覺，使人無法正常工作和學習。因此，國家標準GB123262008電能質量電壓波動和閃變規定了電力系統不同(b tn)電壓等級下的電壓波動和閃變的限值。（教材表1-4、表1-5、表1-6）共一百一十九頁79 電壓波動和閃變的限制措施： 對負荷變動劇烈的大型電氣設備，采用專用線路或專用變壓器單獨供電 增大供電容量，降低共用配電線路阻抗 提高供電電壓 增加短路容量 采用靜止型無功功率補償(bchng)裝置（SVC)，吸收隨機變化的沖擊無功功率和動態諧波電流 共一百一十九

38、頁803，波形畸變 電壓波形的質量主要是以正弦電壓波形畸變率來衡量的。 在電力負荷中，有很大一部分沖擊性負荷和整流性負荷（如軋鋼機、可控硅整流裝置等）以及容量很大的單相負荷，它們不但引起電壓的偏差和波動，而且造成電壓波形畸變，使電壓不對稱性和非正弦性更加嚴重，對電網的供電電能質量影響很大。 電壓波形的畸變是因為電網中除了基波電壓外，還存在著其他各次諧波分量。諧波污染已成為現代電力系統的一大公害(gnghi)。國家標準對公共電網諧波電壓及電網中公共連接點的注入諧波電流分量均有嚴格的規定范圍。共一百一十九頁81 波形的改善措施： 加強(jiqing)系統承受諧波的能力； 提高供、用電設備抗諧波干擾

39、的能力； 限制諧波的產生； 裝設交流濾波器吸收諧波。共一百一十九頁824，三相電壓不平衡度 在三相供電系統中，如果三相的電壓或電流的幅值或有效值不等，或者三相的電壓或電流相位差不為120時，則稱此三相電壓或電流不平衡。 三相供電系統在正常運行方式下出現三相不平衡的主要原因，是三相負荷不平衡所引起的。 三相不平衡電壓或電流，按對稱分量法可分解為正序分量、負序分量和零序分量。 三相電壓不平衡度是指三相供電系統中三相電壓的不平衡程度(chngd)，用電壓負序分量的方均根值U2 與電壓正序分量的方均根值U1的百分比值來表示，即共一百一十九頁83 三相電壓不平衡（即存在負序分量），會使系統中的三相感應電

40、動機在產生正向轉矩的同時，還產生一個反向轉矩，從而降低電動機的輸出轉矩，并使電機繞組電流增大，溫升增高，縮短電機壽命。對三相變壓器來說，由于三相電流不平衡，當最大相電流達到變壓器額定電流時，其他兩相卻低于額定值，使變壓器容量不能得到充分利用。對多相整流(zhngli)裝置而言，三相不平衡將嚴重影響多相觸發脈沖的對稱性，使整流(zhngli)裝置產生較大的諧波，進一步影響電能質量。 GB/T 155432008電能質量三相電壓不平衡度規定： 電力系統公共連接點電壓不平衡度正常允許值為2%，短時不得超過4% 接入公共連接點的每個用戶引起該點正常電壓不平衡度允許值一般不得超過1.3%，短時不得超過2

41、.6% 短時允許值是指任何時刻均不能超過的限制值，以保證繼電保護正確動作。共一百一十九頁841.5 電力(dinl)負荷的分類 保證(bozhng)供電系統的可靠性是電力系統運行的基本要求。所謂供電的可靠性，是指確保用戶能夠隨時得到供電。它是衡量供電質量的重要指標，一般以全年平均供電時間占全年時間（全年8760小時）的百分比來衡量供電可靠性的高低。不同的用戶對供電可靠性的要求是不一樣的。在滿足負荷必要的供電可靠性的前提下，為了盡量節約投資，降低運營成本，根據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，將電力用戶負荷分為三級。 共一百一十九頁851） 一級負荷一級負荷是指中斷供電將造成人

42、身傷亡危險，或造成重大設備損失且難以修復，或給國民經濟帶來重大損失，或在政治上造成重大影響的電力負荷。如火車站、大會堂、重要賓館、通信交通樞紐、重要醫院的手術室、煉鋼爐、國家級重點文物保護場所等。在一級負荷中，當中斷供電將發生中毒、爆炸和火災等情況的負荷，以及特別重要場所不允許中斷供電的負荷，應視為特別重要的負荷。 一級負荷要求由兩路獨立電源供電，當其中一路電源發生故障時，另一路電源應不致同時受到損壞。對一級負荷中特別重要的負荷，除上述兩路電源外，還必須增設應急電源。常用的應急電源有：獨立(dl)于正常電源的發電機組、專門的供電線路、 蓄電池、干電池等。 共一百一十九頁862） 二級負荷 二級

43、負荷是指中斷供電將在政治、經濟上造成較大損失的電力負荷，如主要設備損壞、大量產品報廢、連續生產過程被打亂需較長時間才能恢復、重點企業大量減產等。 二級負荷要求由雙回路供電，供電變壓器也應有兩臺(這兩臺變壓器不一定在同一變電所)，當其中有一條回路或一臺變壓器發生常見故障時，二級負荷應不致(bzh)中斷供電，或中斷供電后能迅速恢復供電。 共一百一十九頁873） 三級負荷三級負荷為一般電力負荷，所有不屬于上述一、二級負荷者均為三級負荷。由于三級負荷為不重要的一般負荷， 因而它對供電(n din)電源無特殊要求。 共一百一十九頁88級別一 級二 級三 級停電影響 人身傷亡，重大設備損壞，政治、經濟上重

44、大損失 政治、經濟造成較大損失，設備局部損壞大量減產等 不屬于一級、二級的負荷 允許停電時間 備用電源投入時間，特別重要負荷不允許停電 允許短時停電幾分鐘 停電影響不大 對供電電 源要求 兩個獨立電源供電 兩回路供電 無特殊要求 舉 例 煉鋼廠的煉鋼爐、醫院、人民大會堂等 紡織廠，化工廠等 共一百一十九頁1，城市軌道交通供配電系統功能 城市軌道交通供配電系統需滿足以下能源供應：1）電動車組運行所需的電能供應：牽引用電。2）機電設備(shbi)運轉所需的電能供應：風機、水泵、空調、自動扶梯、加工設備(shbi)等。3）城市軌道交通通信信號設備運行所需的電能供應。4）照明及其他生產生活用電供應。1

45、.6 城市(chngsh)軌道交通供配電系統組成簡介 共一百一十九頁2，城市軌道交通牽引供電制式 城市軌道交通采用直流供電，因為直流電適合于電氣牽引的調速要求，而且直流牽引接觸網結構簡單，建設投資少，電壓質量高。 世界各國地鐵牽引供電電壓一般都是在直流550V1500V之間，但期間檔次很多，這是由各種不同交通形式和不同歷史發展時期造成的。 現在國際電工委員會(IEC)規定的直流牽引供電電壓標準為直流750V、1500V、3000V三種. 我國國家標準采用DC750V和DC1500V兩種。通常根據車輛(chling)、線路結構、電氣設備水平等因素來決定采用何種電壓等級。共一百一十九頁直流制：采用

46、IEC國際電工委員會標準(biozhn)，見表，如上海地鐵為1500V、北京地鐵為750V。直流系統電壓V標準最低最高750500900150010001800300020003600交流(jioli)制：一般多用于電氣化鐵路牽引供電方式（距離遠、需裝車載整流裝置）共一百一十九頁DC 750 VDC 1500V牽引網電流大(7000-10000A)小(3600-5000A)電損耗大小雜散電流大小供電距離較短(2km)較長(3.5km)牽引變電所數目多少設備要求較低較高兩種主流供電(n din)電壓等級技術比較共一百一十九頁933，城市軌道交通供配電系統(xtng)組成共一百一十九頁共一百一十九

47、頁供電系統(n din x tn)結構AC 35kV(10kV)AC 220KV(110kV) 牽引供電系統(降壓(jin y)、整流)DC 1.5kV高壓供電系統(降壓）共一百一十九頁 對于直接從國家供電系統高壓電網獲得電力的城市軌道交通系統，往往需要(xyo)設置一級主降壓變電所，將系統輸電電壓如110220KV降低到1035KV以適應直流牽引變電所的需要。 從發電廠經升壓、高壓輸電網、區域變電所至主降壓變電所部分通常被稱為牽引供電系統的“外部（或一次）供電系統”。 把主降壓變電所及其以后部分統稱為“牽引供電系統”。包括：主降壓變電所、直流牽引變電所、饋電線、接觸網、走行軌及回流線等。直流

48、牽引變電所將高壓交流電能變成適合電動車輛應用的低壓直流電能。饋電線將牽引變電所的直流電送到接觸網上。接觸網是沿列車走行軌架設的特殊輸電線路，電動車輛通過其受流器與接觸網的直接接觸而獲得電能。共一百一十九頁（1）主變電所 城市軌道交通主變電所的功能是連接城網高壓電壓（如110kV或220kV），經降壓后以中高壓電壓等級（如35kV或10kV）為牽引變電所、降壓變電所供電。城市軌道交通是一個重要的用電部門，其供電系統定為一級負荷(fh)，按規定需由兩路獨立的電源供電，當其中一路電源發生故障時，另一路應能保證一級負荷的全部用電需要。因此，城市軌道交通主變電所的電源進線來自兩個區域變電所或來自一個區域

49、變電所的兩路獨立電源，當一路電源失壓時，另一路電源立即自動切入，使軌道交通系統能獲得不間斷的電源。 為保證軌道交通牽引負荷一級用電需要，需設置2座或2座以上主變電所；兩路電源進線配置兩臺相應的變壓器。共一百一十九頁 主變電所以不同電壓等級向附近牽引變電所、降壓變電所供電，主變壓器可采用三相三線(sn xin)有載調壓變壓器。結構如圖共一百一十九頁99（2）牽引變電所 由區域變電所或主變電所引入兩個獨立的中壓交流電源，經降壓與整流，變換為可供列車牽引用的直流電，承擔向電動列車提供直流牽引電能的功能。 牽引變電所的關鍵設備是整流機組，其中的整流元件由于較長時間流過超出允許值的電流而導致元件溫度過高

50、時，容易引起元件損壞(snhui)和整流機組停止工作，為此需采取有效的過電流保護和降溫冷卻保護。 主流方案：由兩臺牽引整流變壓器和四組六脈波二極管整流橋組成。 共一百一十九頁牽引(qinyn)變電所共一百一十九頁101（3）降壓變電所 降壓變電所將區域(qy)變電所或主變電所所輸出的中壓電能降壓變成低壓交流電，并通過配電所（室）向車站、區間、車輛段（停車場）、控制中心等所有低壓用電負荷提供電源。 降壓變電所一般設在車站附近，既可對車站較集中(jzhng)的電氣設備供電，也可方便向車站兩側區間的用電設備供電。 牽引變電所和降壓變電所同等重要。共一百一十九頁F1、F2城市電網發電廠 L1L9傳輸線

51、 B1城市電網區域變電所 B2、B3地鐵主變電所 B4、B5地鐵牽引(qinyn)變電所 B6地鐵降壓變電所共一百一十九頁4，城市(chngsh)軌道交通供電系統劃分（1）牽引供電系統：地鐵牽引(qinyn)供電系統示意圖共一百一十九頁1）主變電所：連接城網高壓電壓，經降壓后為牽引變電所、降壓變電所提供中壓電源。2）牽引變電所：供給地鐵一定區域內牽引電能的變電所。 3）接觸網（或接觸軌）：經過電動列車的受電器向電動列車供給電能的導電網（北京、天津地鐵采用接觸軌方式，上海地鐵采用架空接觸網方式）。 4）饋電(ku din)線：從牽引變電所向接觸網輸送牽引電能的導線。5）軌道電路：列車行走時，利用

52、走行軌作為牽引電流回流的電路。 6）回流線：用以供牽引電流返回牽引變電所的導線。 共一百一十九頁 接觸網（軌）、饋電(ku din)線、軌道、回流線總稱為牽引網。牽引供電系統由主變電所、牽引變電所和牽引網組成。 在各種牽引供電系統中，根據電流形式可分為直流制和交流制兩種。我國已建成通車的北京、天津地鐵和上海地鐵等均采用直流制供電。 共一百一十九頁（2）動力(dngl)照明供電系統地鐵動力照明(zhomng)供電系統示意圖共一百一十九頁1）降壓變電所：將三相電源進線電壓（10kV）降壓為三相380V交流電，提供機電設備如風機、水泵等動力(dngl)用電和照明、信號、通信、防災、報警等設備用電，也可稱為動力(dngl)變電所。2）配電所：配電所（室）起電能分配作用，將降壓變電所引入的三相交流380V和單相220V交