第一章供變電緒論

1、第一章 緒 論第一節(jié) 電力系統(tǒng)的基本概念第二節(jié) 電力系統(tǒng)的電壓第三節(jié) 電力系統(tǒng)的中性點接地方式第四節(jié) 用戶供配電系統(tǒng)及供電要求第五節(jié) 供電工程設(shè)計的主要內(nèi)容和程序本章小結(jié)第一節(jié) 電力系統(tǒng)的基本概念一、電力系統(tǒng)的構(gòu)成 電力系統(tǒng)發(fā)電、輸電及配電的所有裝置和設(shè)備的組合。（一）發(fā)電廠（站） 發(fā)電廠（站）由建筑物、能量轉(zhuǎn)換設(shè)備和全部必要的輔助設(shè)備組成的生產(chǎn)電能的工廠?；鹆Πl(fā)電站由燃煤或碳氫化合物獲得熱能的熱力發(fā)電站(將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿陌l(fā)電站)。 發(fā)電過程為：燃料充分燃燒后，使鍋爐內(nèi)的水變成高溫高壓的蒸汽，推動汽輪機轉(zhuǎn)動，帶動與之聯(lián)軸的發(fā)電機旋轉(zhuǎn)發(fā)電。水電站將水流能量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿碾娬尽?發(fā)電過程為：有落差

2、的水流沖動水輪機，帶動與之連軸的發(fā)電機旋轉(zhuǎn)發(fā)電。核電站由核反應(yīng)獲得熱能的熱力發(fā)電站。 發(fā)電過程為：反應(yīng)堆中的核燃料發(fā)生核裂變時釋放出的能量， 使水變成高溫高壓的蒸汽，推動汽輪機轉(zhuǎn)動，帶動與之聯(lián)軸的發(fā)電機旋轉(zhuǎn)發(fā)電。 其他：太陽能電站、風(fēng)力電站 、地?zé)犭娬?、潮汐電站 等。 其他：太陽能電站、風(fēng)力電站 、地?zé)犭娬?、潮汐電站 等。（二）電力網(wǎng) 電力網(wǎng)輸電、配電的各種裝置和設(shè)備、變電站、電力線路的組合。 電力線路電力系統(tǒng)兩點間用于輸配電的導(dǎo)線、絕緣材料和附件組成的設(shè)施。 變電站電力系統(tǒng)的一部分，它集中在一個地方，主要包括輸電或配電線路的終端、開關(guān)設(shè)備及控制設(shè)備、變壓器和建筑物，通常還包括電力系統(tǒng)安全

3、和控制所需的設(shè)施（例如保護裝置）。（三）電力用戶一般由配電網(wǎng)供電的電能使用者稱為電力用戶。（四）電力系統(tǒng)的構(gòu)成圖二、電力系統(tǒng)運行的特點與要求電力系統(tǒng)影響重要電力系統(tǒng)的地區(qū)性特色明顯電力系統(tǒng)的暫態(tài)過程十分迅速電力系統(tǒng)發(fā)電與用電之間處于動態(tài)平衡運行特點發(fā)展趨勢三、現(xiàn)代電力系統(tǒng)的發(fā)展趨勢運行要求：安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟 能源結(jié)構(gòu)的多樣性和互補性 控制和調(diào)度手段的先進性 輸電方式的新穎性 第二節(jié) 電力系統(tǒng)的電壓一、標準電壓 GB/T 1562007標準電壓（一）電力系統(tǒng)標稱電壓標稱電壓用以標志或識別系統(tǒng)電壓的給定值。 系統(tǒng)最高電壓在正常運行條件下，在系統(tǒng)任何時間和任何地點上出現(xiàn)的電壓的最高值。表1-1

4、 我國電力系統(tǒng)的標稱電壓分 類系統(tǒng)標稱電壓設(shè)備最高電壓系統(tǒng)最高電壓備注標稱電壓220V1000V之間的交流三相四線或三相三線系統(tǒng)220/380380/6601000（1140）1. 表中數(shù)值為相電壓/線電壓，V2.1140V僅用于某些行業(yè)內(nèi)部系統(tǒng)使用 標稱電壓1kV以上至35kV之間的交流三相系統(tǒng)3（3.3）61020353.67.2122440.51.表中數(shù)值為線電壓，kV 2.括號中的數(shù)值為用戶有要求時使用 3.表中前兩組數(shù)值不得用于公共配電系統(tǒng) 標稱電壓35kV以上至220kV之間的交流三相系統(tǒng)6611022072.5126（123）252（245）1.表中數(shù)值為線電壓，kV2.括號中的

5、數(shù)值為用戶有要求時使用 標稱電壓220kV以上至1000kV之間的交流三相系統(tǒng)33050075010003635508001100表中數(shù)值為線電壓，kV 高壓直流輸電系統(tǒng)500800（二）電氣設(shè)備額定電壓 額定電壓通常由制造廠家確定，用以規(guī)定元件、 器件或設(shè)備的額定工作條件的電壓。設(shè)備最高電壓表示設(shè)備絕緣及其他特性的電壓。1.用電設(shè)備的額定電壓 用電設(shè)備的額定電壓Ur與所連接系統(tǒng)的標稱電壓Un一致。2.發(fā)電機的額定電壓 發(fā)電機的額定電壓Ur.G比所連接電網(wǎng)的系統(tǒng)標稱電壓Un高5%。用于補償線路的電壓損失。UnGMMM+5%-5%-10%3.電力變壓器的額定電壓T2T1G二次繞組額定電壓：（空載

6、電壓） 一次繞組額定電壓： a、直接接于發(fā)電機出線端，則其額定電壓應(yīng)與 發(fā)電機額定電壓相同。b、當(dāng)接于電網(wǎng)時，則等于電網(wǎng)標稱電壓。a、當(dāng)二次側(cè)線路較短時，比電網(wǎng)標稱電壓高5%。b、當(dāng)二次側(cè)輸電線路較長時，考慮線路電壓損 失，則應(yīng)比電網(wǎng)標稱電壓高10%。線路長線路長線路短線路短U1r.T=UGU1r.T=U1nU1nU2nUGU2r.T=1.1U1nU2r.T=1.05U2nUn-5%-5%-5%-5%+5%Un 線路傳輸功率越大，傳輸距離越遠，則所選擇的電壓等級也應(yīng)越高。3301000kV電壓等級主要用于長距離輸電網(wǎng)；110220kV電壓等級主要用于區(qū)域配電網(wǎng)；10110kV為一般電力用戶的高

7、壓供電電壓；220/380V為低壓配電電壓（工礦企業(yè)亦可采用380/660V）。 二、電力系統(tǒng)中各種標稱電壓的適用范圍第三節(jié) 電力系統(tǒng)的中性點接地方式中性點不接地中性點經(jīng)消弧線圈接地有效接地系統(tǒng)非有效接地系統(tǒng) 中性點接地方式指電力系統(tǒng)電源中性點（變壓器或發(fā)電機的三相繞組星形連接時的中性點）與（局部）地的連接方式。 電力系統(tǒng)的中性點接地方式是一個綜合的技術(shù)問題，它與系統(tǒng)的供電可靠性、人身安全、設(shè)備安全、過電壓保護、繼電保護、通信干擾及接地裝置等問題有密切的關(guān)系。中性點直接接地中性點經(jīng)低電阻接地AUBUCUO電源電源負荷負荷AUBUCU 一、中性點不接地系統(tǒng) 正常運行時，系統(tǒng)三相電壓對稱，三相對地

8、電容電流平衡，電源中性點對地電壓為零。0ABCUUUAUBUCUC0.CIC0.BIC0.AIC0.AIC0.BIC0.CIC 中性點不接地系統(tǒng)除保護或測量用途的高阻抗接地以外，中性點不接地的系統(tǒng)。AUBUCUO電源負荷CA1UB1UAUBUCU中性點不接地的電力系統(tǒng)一相（如C相）接地時： 中性點對地電壓上升為相電壓，非故障相對地電壓上升為線電壓，因此，電氣設(shè)備對地絕緣應(yīng)按線電壓考慮。 故障后線電壓保持不變（見相量圖），因而三相電氣設(shè)備可以繼續(xù)運行。但不能長期運行，以免故障擴大。0A1B1C13UUUU出現(xiàn)零序電壓A1UB1UC10U0UA1UB1UAUBUCU0UAUBUCUA1UB1UC1

9、0UOC估算： nohcabC1(35)350UllI150C1C1.AC1.BAC1C0()33jIIICU eII 接地電容電流電纜線路對地電容電流比架空線路大。 當(dāng)IC超過一定值時，會產(chǎn)生斷續(xù)電弧致使電網(wǎng)出現(xiàn)操作過電壓，危及電氣設(shè)備安全。零序電流C1IC1.AIC1.BIC1.BIC1.AIC1IAUBUCUA1UB1UC10UOCC1.BIC1.AIC1IL1IL1I二、中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng) LA1UC1IB1UAUBUCU0UL1I 中性點消弧線圈接地系統(tǒng)一個或多個中性點通過具有感抗的器件接地的系統(tǒng)。這些器件在單相對地短路時能大體上補償線路的電容效應(yīng)。中性點消弧線圈接地系統(tǒng)也稱中

10、性點諧振接地系統(tǒng)。消弧線圈是電阻很小，感抗很大的空心線圈。 為減少正常工作時中性點的位移，消弧線圈一般工作在稍微過補償?shù)臓顟B(tài)，使經(jīng)消弧線圈補償后的故障點接地殘余電流（感性電流）不超過10A。 現(xiàn)代的電力系統(tǒng)已應(yīng)用微機作為控制器來實現(xiàn)自動跟蹤補償。 需要指出，與電源中性點不接地的電力系統(tǒng)類似，電源中性點經(jīng)消弧線圈接地的電力系統(tǒng)，在發(fā)生單相接地故障后，非故障相的對地電壓也將升至正常工作時對地電壓的1.732倍，即為線電壓，同時，為避免發(fā)生兩相以上的短路，也只允許暫時繼續(xù)運行2小時，需在此時間內(nèi)排除故障，否則需要切除此供電電源。RIRI三、中性點經(jīng)電阻接地的電力系統(tǒng) 優(yōu)點： 能減少電弧接地過電壓的危

11、險性； 可實現(xiàn)靈敏而有選擇性的接地保護； 對鄰近通信線路的干擾也就較弱。 缺點：采用低電阻時，供電連續(xù)性因接地故障而受到影響。RAUBUCUA1UB1UC10UOCC1.BIC1.AIC1I 中性點電阻接地系統(tǒng)系統(tǒng)中至少有一個中性點通過具有電阻的器件接地以限制接地故障電流的系統(tǒng)。 中性點電阻接地系統(tǒng)在發(fā)生單相接地故障后要求迅速切斷故障線路。為了獲得快速選擇性繼電保護所需的足夠動作電流，就必須降低電阻器的電阻值，一般選擇的中性點接地電阻的值較小。但電流越大，電阻器的功率要求越大，同時，也會帶來電氣安全方面的一些問題。當(dāng)10（20）kV系統(tǒng)中性點采用低電阻接地方式時，接地電阻值一般取為10（20）

12、，并保證系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時能可靠斷開故障線路。AUBUCUOC四、中性點直接接地系統(tǒng) n 特 別 有 利 于110kV及以上電氣設(shè)備降低絕緣成本； 對于低壓系統(tǒng)（引出中性線）也有利于接入使用相電壓的單相設(shè)備。dIdI 缺點：供電可靠性因接地故障而中斷。優(yōu)點：非故障相對地電壓仍為相電壓。 中性點直接接地系統(tǒng)系統(tǒng)中至少有一個中性點直接接地的系統(tǒng)。 五、低壓配電系統(tǒng)導(dǎo)體的配置與系統(tǒng)接地 （一）載流導(dǎo)體的配置 低壓配電系統(tǒng)中，除相導(dǎo)體（或稱線導(dǎo)體，三相代號分別為L1、L2、L3）外，還有中性導(dǎo)體（代號N），保護導(dǎo)體（代號PE）或保護接地中性導(dǎo)體（代號PEN）。 相導(dǎo)體是正常運行時帶電并用于輸電或配

13、電的導(dǎo)體，但不是中性導(dǎo)體； 中性導(dǎo)體是電氣上與中性點連接并能用于配電的導(dǎo)體； 保護導(dǎo)體是為安全目的，如電擊防護中設(shè)置的導(dǎo)體。在電氣裝置中，保護導(dǎo)體通常也被當(dāng)作保護接地導(dǎo)體。 中性導(dǎo)體與相導(dǎo)體一起統(tǒng)稱為帶電導(dǎo)體，保護導(dǎo)體不是帶電導(dǎo)體。PEN導(dǎo)體按慣例也不是帶電導(dǎo)體，只是承載正常工作電流的導(dǎo)體。 低壓配電系統(tǒng)導(dǎo)體的配置a) 單相二線制 b) 單相三線制 c) 二相三線制 d）三相三線制 e）三相四線制 （二）系統(tǒng)接地的型式 低壓配電系統(tǒng)的接地型式有TN系統(tǒng)、TT系統(tǒng)和IT系統(tǒng)。 1.TN系統(tǒng) TN系統(tǒng)在電源端處一點（中性點）直接接地，而裝置的外露可導(dǎo)電部分是利用保護導(dǎo)體連接到那個接地點上。 按照中

14、性導(dǎo)體與保護導(dǎo)體的配置，TN系統(tǒng)又有三種類型： （1）TN-S系統(tǒng) 整個系統(tǒng)中，全部采用單獨的保護導(dǎo)體。 （2）TN-C系統(tǒng) 在整個系統(tǒng)中，中性導(dǎo)體的功能與保護導(dǎo)體的功能合并在一根導(dǎo)體中（PEN導(dǎo)體）。 TN-C系統(tǒng)不適用于對抗電磁干擾和安全要求較高的場所。 （3）TN-C-S系統(tǒng) 在系統(tǒng)中一部分中，中性導(dǎo)體的功能與保護導(dǎo)體的功能合并在一根導(dǎo)體中。 對TN系統(tǒng)，在同一電源供電的范圍內(nèi)，所有的PE導(dǎo)體或PEN導(dǎo)體都是連通的，其上的故障電壓可在各個裝置間互竄，對此需要采取等電位聯(lián)結(jié)措施加以防范。 2TT系統(tǒng) TT系統(tǒng)電源只有一點（中性點）直接接地，而電氣裝置的外露可導(dǎo)電部分則是被接到獨立于電源系統(tǒng)

15、接地的接地極上。 在無等電位聯(lián)結(jié)作用的戶外裝置，如路燈裝置，應(yīng)采用TT系統(tǒng)來供電。 優(yōu)點：不存在TN系統(tǒng)中的故障蔓延現(xiàn)象。 缺點：須裝設(shè)高靈敏的接地故障保護電器。 3. IT系統(tǒng) IT系統(tǒng)電源的所有帶電部分都與地隔離，或有一點（中性點）通過阻抗接地，電氣裝置的外露可導(dǎo)電部分被單獨地或集中地接地。 IT系統(tǒng)適宜于人身電擊、電氣爆炸和火災(zāi)等電氣危險大的特殊場所，也適用于對供電不間斷要求高的電氣裝置，如醫(yī)院手術(shù)室、礦井下等。第四節(jié) 用戶供電系統(tǒng)及供電要求一、用戶供電系統(tǒng)組成 一般大型電力用戶的供電系統(tǒng)，采用的外部電源進線供電電壓等級為35110kV（特大型企業(yè)已采用220kV），需要經(jīng)用戶總降壓變電

16、所和配電變電所（車間變電所）兩級變壓。35110kV電源總降壓變電所10kV高壓配電線路220/380V車間變電所220/380V車間變電所220/380V高壓用電設(shè)備M補償裝置高壓無功C 中型電力用戶一般采用10kV的外部電源進線供電電壓，經(jīng)高壓配電所和10kV用戶內(nèi)部高壓配電線路饋電給各配電變電所。 一般的小型電力用戶也為10kV外部電源進線電壓，通常只設(shè)有一個相當(dāng)于配電變電所的降壓變電所。10kV電源配電所220/380V高壓配電線路配電變電所220/380V高壓配電線路220/380V配電變電所二、用電負荷分級及供電要求負荷分級負荷性質(zhì)供電要求一級負荷 二級負荷 三級負荷 中斷供電將造

17、成人身傷害時；在經(jīng)濟上造成重大損失時；影響有重要用電單位的正常工作。特別重要的負荷指當(dāng)中斷供電將造成人身傷亡時或造成重大設(shè)備損壞；發(fā)生中毒、爆炸和火災(zāi)等情況的負荷；特別重要場所的不允許中斷供電的負荷。中斷供電將在經(jīng)濟上造成較大損失時；影響較重要用電單位的正常工作。應(yīng)由雙重電源供電：來自兩個發(fā)電廠來自兩個地區(qū)變電所1路市電自備發(fā)電機還應(yīng)增設(shè)應(yīng)急電源：獨立于正常電源的發(fā)電機組獨立于正常電源的專用饋電線路蓄電池、UPS或EPS裝置宜由兩回路電源供電。在負荷較小或地區(qū)供電條件困難時，可由一回6kV及以上專用的架空線路供電。 對供電方式無特殊要求 不屬于一、二級負荷者三、分布式電源的應(yīng)用 當(dāng)用戶設(shè)置自備

18、電源時，應(yīng)首推環(huán)保、高效、靈活的分布式電源。 分布式電源（DR）或分布式發(fā)電（DG)是相對于傳統(tǒng)的集中式供電電源而言，通常指為滿足用戶需求的，發(fā)電功率在數(shù)千瓦至數(shù)十兆瓦，小型模塊化且分散布置在用戶附近的，能源利用率高、與環(huán)境兼容、安全可靠的發(fā)電設(shè)施。 分布式電源的一次能源包括風(fēng)能、太陽能和生物質(zhì)能等可再生能源，也包括天然氣等不可再生的清潔能源；二次能源可為分布在用戶端的熱電冷聯(lián)產(chǎn)，實現(xiàn)以直接滿足用戶多種需求的能源梯級利用，提高了能源的綜合利用效率。第五節(jié) 供電工程設(shè)計的主要內(nèi)容和程序一、用戶供電工程設(shè)計的主要內(nèi)容 用戶供電工程的設(shè)計應(yīng)嚴格按照現(xiàn)行的國家標準規(guī)范和有關(guān)技術(shù)經(jīng)濟政策的要求，力爭使設(shè)計方案技術(shù)先進、電能質(zhì)量穩(wěn)定、安全性能可靠和經(jīng)濟指標合理。用戶變配電所設(shè)計用戶高低壓配電線路設(shè)計二、用戶供電工程設(shè)計的程序簡介方案設(shè)計（可行性研究）初步設(shè)計施工圖設(shè)計 本章重