供電技術(shù)第一章

供電技術(shù)第一章第一頁，共五十二頁，2022年，8月28日第一章供電系統(tǒng)基本概念第二頁，共五十二頁，2022年，8月28日本章重點介紹了供電系統(tǒng)的基本概念；供電系統(tǒng)的組成；線路及變電所的接線方式；供電系統(tǒng)中性點的運行方式及單相接地電流的計算。第三頁，共五十二頁，2022年，8月28日1.1電力系統(tǒng)組成1.1.1電力工業(yè)生產(chǎn)特點1、電能不能大量儲存--這是電能生產(chǎn)的最大特點。電能生產(chǎn)—傳輸—消費的全過程，幾乎是同時進行的，而且電能生產(chǎn)過程的各個環(huán)節(jié)緊密聯(lián)系、相互影響。電力系統(tǒng)中任一環(huán)節(jié)若設(shè)計不當、保護不完善、操作失誤、電氣設(shè)備故障，都會給整個系統(tǒng)造成不良影響。2、電力系統(tǒng)中的暫態(tài)過程十分迅速。3、電能供應(yīng)特別重要。電力工業(yè)與國民經(jīng)濟的各部門及人民日常生活有著極為密切的關(guān)系。供電的突然中斷將會造成重大損失及嚴重后果。第四頁，共五十二頁，2022年，8月28日1.1.2電力系統(tǒng)的基本概念1.電力用戶

在各行各業(yè)中所應(yīng)用的各類用電設(shè)備統(tǒng)稱為電力用戶。在電力系統(tǒng)中，通常將某一個企業(yè)或由同一線路供電的多個企業(yè)用電設(shè)備的總和看作一個電力用戶。2、發(fā)電廠發(fā)電廠是生產(chǎn)電能的工礦企業(yè)，其作用就是把非電形式的能轉(zhuǎn)換成電能。發(fā)電廠的種類很多，根據(jù)所利用能源的不同可分為火力發(fā)電廠、水力發(fā)電廠、核能發(fā)電廠、地?zé)岚l(fā)電廠、潮汐發(fā)電廠及風(fēng)力發(fā)電廠等。第五頁，共五十二頁，2022年，8月28日3、變電所變電所是變換電壓和交換電能的場所，由電力變壓器和配電裝置組成。按變壓器的性質(zhì)和作用可分為升壓變電所和降壓變電所兩種。按其在電力系統(tǒng)內(nèi)所處的地位不同，又可分為區(qū)域變電所、企業(yè)變電所及車間變電所等。只有受電和配電開關(guān)等控制設(shè)備而無主變壓器的變電所稱為配電所。4、電力網(wǎng)電力網(wǎng)的作用是將發(fā)電廠生產(chǎn)的電能進行輸送、變換和分配，由變電所和各種不同電壓等級的電力線路所組成。第六頁，共五十二頁，2022年，8月28日5、電力系統(tǒng)由分布各地的不同類型的發(fā)電廠、升壓和降壓變電所、輸電線路及電力用戶組成的整體。它們之間的相互關(guān)系可以用圖1-1表示。第七頁，共五十二頁，2022年，8月28日

圖1-1電力系統(tǒng)組成示意圖第八頁，共五十二頁，2022年，8月28日1.1.3電力系統(tǒng)的電壓等級1、電網(wǎng)電壓是有等級的，電網(wǎng)的額定電壓等級是根據(jù)國民經(jīng)濟發(fā)展的需要、技術(shù)經(jīng)濟的合理性以及電氣設(shè)備的制造水平等因素，經(jīng)全面分析論證，由國家統(tǒng)一制定和頒布的，我國公布的標準額定電壓如表1-1所。

2、電氣設(shè)備的額定電壓等級與電網(wǎng)額定電壓等級相對應(yīng)。根據(jù)電氣設(shè)備在系統(tǒng)中的作用和位置，其額定電壓簡述如下：第九頁，共五十二頁，2022年，8月28日用電設(shè)備用電設(shè)備的額定電壓和電網(wǎng)的額定電壓一致發(fā)電機發(fā)電機的額定電壓一般比同級電網(wǎng)額定電壓高出5%，用于補償電網(wǎng)電壓損失。變壓器變壓器的額定電壓分為一次和二次繞組。對于一次繞組，當變壓器接于電網(wǎng)末端時，性質(zhì)等同電網(wǎng)上的一個負荷，故額定電壓與電網(wǎng)一致。對于二次繞組，額定電壓是指空載電壓，其額定電壓應(yīng)比電網(wǎng)額定電壓高5%；當二次側(cè)輸電距離較長時，其額定電壓應(yīng)比電網(wǎng)額定電壓高10%。第十頁，共五十二頁，2022年，8月28日表1-1我國交流電力網(wǎng)和電氣設(shè)備的額定電壓

第十一頁，共五十二頁，2022年，8月28日3、供電系統(tǒng)電壓等級的確定

電壓等級的確定在供電設(shè)計中是十分重要的，電壓等級的確定是否合理將直接影響供電系統(tǒng)設(shè)計的技術(shù)、經(jīng)濟上的合理性。確定電壓等級時需要考慮以下主要技術(shù)、經(jīng)濟指標：（1）技術(shù)指標

主要包括電能質(zhì)量，供電的可靠性，配電的合理性及適應(yīng)將來發(fā)展的情況等。（2）經(jīng)濟指標

主要包括基建投資（線路、變壓器和開關(guān)設(shè)備），有色金屬消耗量，年電能損失費（包括線路及變壓器的年電能損耗費）及年維修費等。第十二頁，共五十二頁，2022年，8月28日

表1-3各種電壓線路送電容量與距離的參考值在有總降壓變電站（35kV~110kV受電）的工礦企業(yè)里，經(jīng)驗證明當6kV用電設(shè)備的負荷占企業(yè)總負荷的30%~40%以上時，企業(yè)內(nèi)部配電電壓采用6kV為適宜。第十三頁，共五十二頁，2022年，8月28日1.2供電系統(tǒng)及接線方式1.2.1確定供電系統(tǒng)的一般原則確定供電系統(tǒng)的一般原則是：供電可靠，操作方便、運行安全靈活，經(jīng)濟合理，便于發(fā)展。第十四頁，共五十二頁，2022年，8月28日（1）供電可靠性

供電可靠性是指供電系統(tǒng)不間斷供電的可靠程度。應(yīng)根據(jù)負荷等級來保證其不同的可靠性。不可片面強調(diào)供電可靠而造成不應(yīng)有的浪費。在設(shè)計時，不考慮雙重事故。（2）操作方便、運行安全靈活

供電系統(tǒng)的接線應(yīng)保證在正常運行和發(fā)生事故時，操作和檢修方便，運行維護安全靈活。為此，應(yīng)簡化接線，減少供電層次和操作程序。第十五頁，共五十二頁，2022年，8月28日

（3）經(jīng)濟合理

接線方式在滿足用戶要求和保證供電質(zhì)量的前提下應(yīng)力求簡單，以減少投資和運行費用。提高經(jīng)濟性的有效措施之一就是高壓線路盡量深入負荷中心。（4）具有發(fā)展的可能性接線方式應(yīng)保證便于將來發(fā)展，同時能適應(yīng)分期建設(shè)的需要。第十六頁，共五十二頁，2022年，8月28日1.2.2供電系統(tǒng)的接線方式

供電系統(tǒng)按系統(tǒng)接線布置方式可分為放射式、干線式、環(huán)式及兩端電源供電式等接線方式；按供電系統(tǒng)的運行方式可分為開式和閉式接線系統(tǒng)；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(tǒng)。在有備用接線系統(tǒng)中，其中一回線路發(fā)生故障時，其余線路能保證全部供電的稱為完全備用系統(tǒng)；如果只能保證對重要用戶供電的，則稱為不完全備用系統(tǒng)。第十七頁，共五十二頁，2022年，8月28日1、無備用接線方式(a)單回路放射式(b)直接聯(lián)接的干線式(c)串聯(lián)型干線式第十八頁，共五十二頁，2022年，8月28日無備用系統(tǒng)優(yōu)點是：接線簡單，運行方便，易于發(fā)現(xiàn)故障。缺點是：供電可靠性差。所以這種接線主要用于對三級負荷和一部分次要的二級負荷供電。第十九頁，共五十二頁，2022年，8月28日2、有備用接線方式QS1QF1QS2QS3QF2QS7QS6QS5QF4QS4圖1–3雙回路放射式接線(a)第二十頁，共五十二頁，2022年，8月28日QS1QF1QS2QS3QF2QS4QS6QF4QS8QS5QF3QS7QS10QF5QS9圖1–3雙回路放射式接線(b)第二十一頁，共五十二頁，2022年，8月28日第二十二頁，共五十二頁，2022年，8月28日QF1QF2QF4QF5QF6QF7QF3圖1-5環(huán)式接線第二十三頁，共五十二頁，2022年，8月28日有備用系統(tǒng)優(yōu)點是：供電可靠性高。缺點是：接線復(fù)雜，不易于發(fā)現(xiàn)故障。所以這種接線主要用于對一級、二級負荷負荷供電。第二十四頁，共五十二頁，2022年，8月28日1.2.4變電站的主接線方式

變電站的主接線是由各種電氣設(shè)備（變壓器、斷路器、隔離開關(guān)等）及其連接線所組成的，用以接受和分配電能，是供電系統(tǒng)的組成部分。它與電源電壓等級、進線數(shù)目、負荷大小及級別、變壓器臺數(shù)及容量等因素有關(guān)，所以變電站的主接線有多種形式。確定變電站的主接線與變電站電氣設(shè)備的選擇、配電設(shè)備的布置及運行的可靠性和經(jīng)濟性等都有密切的關(guān)系，確定變電站的主接線方式是變電站設(shè)計的重要任務(wù)之一。下面分別介紹工業(yè)企業(yè)總降壓變電站和車間變電所的主接線方式。第二十五頁，共五十二頁，2022年，8月28日

圖1-6線路-變壓器組接線（a）進線為隔離開關(guān)；（b）進線為跌落式保險；（c）進線為斷路器（1）線路-變壓器組接線方式當供電電源只有一回線路，且變電站只裝設(shè)一臺變壓器時，采用線路—變壓器組接線方式，如圖1-6所示。1、總降壓變電站的主接線第二十六頁，共五十二頁，2022年，8月28日線路—變壓器組接線方式的優(yōu)點是：接線簡單，使用的設(shè)備少，基建投資省。缺點是：供電的可靠性低，當供電線路、變壓器及低壓母線發(fā)生故障或高壓設(shè)備檢修時全部負荷都將停止供電。所以這種接線方式只應(yīng)用于三級或不太重要的二級負荷的變電所。第二十七頁，共五十二頁，2022年，8月28日（2）橋式接線（a）外橋接線；

（b）內(nèi)橋接線；

（c）全橋接線圖1-7橋式接線當供電電源只有兩回線路，且變電站裝設(shè)兩臺變壓器時，采用橋式，如圖1-7所示。第二十八頁，共五十二頁，2022年，8月28日橋式接線方式的優(yōu)點是：供電的可靠性高，用于對一、二級負荷供電；缺點是接線復(fù)雜，使用的設(shè)備多，基建投資高。第二十九頁，共五十二頁，2022年，8月28日(3)單母線分段接線

有穿越負荷的兩回電源進線的中間變電所，其受、配電母線以及橋式接線變電所主變壓器二次側(cè)的配電母線，多采用單母線分段接線方式，如圖1-8所示。饋出線L4電源L3電源L2圖1–8單母線分段式接線Ⅰ1Ⅱ1Ⅰ2Ⅱ2第三十頁，共五十二頁，2022年，8月28日單母線分段接線的優(yōu)點：當某回受電線路或變壓器故障停止運行時，可通過母線分段器QFs的聯(lián)絡(luò)，保證繼續(xù)對兩段母線上的重要負荷供電，具備一定的可靠性。缺點是當其中任一段母線發(fā)生故障時，接于該段母線的全部進出線均停止運行。第三十一頁，共五十二頁，2022年，8月28日(4)雙母線接線對于容量大，負荷要求可靠性高，進出線回路多的重要變電所，采用雙母線接線，如圖1-9所示。第三十二頁，共五十二頁，2022年，8月28日雙母線接線的優(yōu)點：不論哪一段電源與母線同時發(fā)生故障，都不影響對用戶的供電，故可靠性高。缺點是設(shè)備多，接線復(fù)雜，操作安全性差、投資大。第三十三頁，共五十二頁，2022年，8月28日2.車間變電所的主接線（1）高壓側(cè)無母線的接線方式（圖1-10～圖1-14）圖1-10320kVA及以下車間變電所的接線方式區(qū)別在于高壓側(cè)開關(guān)類型的選擇，主要取決于變壓器的容量及變電所的結(jié)構(gòu)型式。高壓側(cè)開關(guān)元件選用隔離開關(guān)和高壓熔斷器。在檢修變壓器時，用隔離開關(guān)切斷變壓器與高壓電源的聯(lián)系；用高壓熔斷器切斷短路故障。第三十四頁，共五十二頁，2022年，8月28日高壓側(cè)開關(guān)元件選用跌落式熔斷器，在變壓器故障時，可作為保護元件自動斷開變壓器；在檢修變壓器時起隔離開關(guān)的作用。第三十五頁，共五十二頁，2022年，8月28日高壓側(cè)開關(guān)元件選用負荷開關(guān)和熔斷器。負荷開關(guān)作為正常運行時操作變壓器之用，熔斷器作為變壓器的短路保護之用。第三十六頁，共五十二頁，2022年，8月28日高壓側(cè)開關(guān)元件選用隔離開關(guān)和高壓斷路器。高壓斷路器作為正常運行時接通或斷開變壓器之用。隔離開關(guān)作為斷路器、變壓器檢修時隔離電源之用，故要裝設(shè)在斷路器之前。這種接線方式最簡單、運行便利、投資費用少，當中小型工業(yè)企業(yè)的車間變電所只有一臺變壓器時最為適宜。但當高壓側(cè)電氣設(shè)備發(fā)生故障時，將造成全部停電，因此只適用于三級負荷。第三十七頁，共五十二頁，2022年，8月28日對一、二級負荷或用電量較大的車間變電所，應(yīng)采用兩回路進線兩臺變壓器的接線方式。第三十八頁，共五十二頁，2022年，8月28日（2）高壓側(cè)單母線的接線

對供電可靠性要求較高、季節(jié)性負荷或晝夜負荷變化較大，以及負荷比較集中的車間（或中、小企業(yè)），其變電所設(shè)有兩臺以上變壓器，并考慮今后發(fā)展需要，則應(yīng)采用高壓單母線接線方式，如圖1-15所示。第三十九頁，共五十二頁，2022年，8月28日1.2.5典型供電系統(tǒng)接線實例綜合分析1、線路-變壓器組接線 屬于二級及三級負荷的大型機械廠等可采用一回路電源進線和一臺變壓器的線路—變壓器組接線方式，如圖1-16所示。當線路較長且變壓器容量較大時，變壓器的電源側(cè)需裝設(shè)隔離開關(guān)及斷路器。若線路不長或變壓器容量不大時，變壓器的電源側(cè)可不裝設(shè)斷路器，但一般需裝設(shè)跌落式熔斷器，用于變壓器的短路保護。這種接線的優(yōu)點是簡單、設(shè)備少、基建快、投資費用低。但當線路或變壓器發(fā)生故障或檢修時，就需停電，故供電可靠性較差。第四十頁，共五十二頁，2022年，8月28日第四十一頁，共五十二頁，2022年，8月28日2.橋式接線

屬于一級及二級負荷的大型工業(yè)企業(yè)采用35kV～110kV的線路供電時，一般多采用雙回路電源進線和兩臺主變壓器組成的橋式接線。它的特點是當一條電源線路有故障或檢修時，通過橋斷路器的聯(lián)絡(luò)，不影響兩臺變壓器的運行。當變壓器臺數(shù)多于兩臺時，可采用擴大橋式接線方式。如圖1-17所示。第四十二頁，共五十二頁，2022年，8月28日35kV～110kV進線

圖1-17擴大橋式接線第四十三頁，共五十二頁，2022年，8月28日1.3電網(wǎng)中性點運行方式1.3.1中性點運行方式分析1.中性點運行方式分類在電力系統(tǒng)中，當變壓器或發(fā)電機的三相繞組為星形聯(lián)結(jié)時，其中性點可有以下幾種運行方式：（1)中性點直接接地方式（2)中性點不接地方式（3)中性點經(jīng)消弧線圈（電抗器）接地方式（4)中性點經(jīng)電阻接地方式第四十四頁，共五十二頁，2022年，8月28日第四十五頁，共五十二頁，2022年，8月28日2、中性點接地方式分析

中性點接地方式與電網(wǎng)安全有密切聯(lián)系，在系統(tǒng)正常運行時，中性點對地電壓為零，接地方式對系統(tǒng)沒有影響。當發(fā)生單相接地故障時，各種接地方式的差別就出現(xiàn)了。第四十六頁，共五十二頁，2022年，8月28日（1）中性點直接接地 當發(fā)生單相接地故障時，造成的短路電流很大，致使供電中斷，可靠性差。但是，該方式下非故障相對地電壓不變，電氣設(shè)備的絕緣水平可按相電壓考慮。這對于110kV及以上的高壓電網(wǎng)降低造價尤為重要，因此110kV及以上電網(wǎng)普遍采用直接接地方式。第四十七頁，共五十二頁，2022年，8月28日（2）中性點不接地當發(fā)生單相接地故障時，若電壓較低、輸電線路較短，電容較小，故障電流很小，瞬時性故障往往自動消除；因此中性點不接地方式適合低電壓、短距離輸電。但此時，非故障相對地電壓升高到