供配電系統(tǒng)(1-6).ppt

1、供配電技術(shù),本章要求： 1.了解和掌握電力系統(tǒng)和供配電系統(tǒng)的概念 2. 掌握電力系統(tǒng)的額定電壓 3. 掌握電力系統(tǒng)中性點(diǎn)的運(yùn)行方式 4. 掌握電能的質(zhì)量指標(biāo)和電力負(fù)荷的基本知識(shí),第1章 電力系統(tǒng)概論,1.1 電力系統(tǒng)和供配電系統(tǒng)概述,1.1.1 電力系統(tǒng) 一、電力系統(tǒng)定義 由發(fā)電廠、變電所、電力線路和電力用戶連接起來 的一個(gè)發(fā)電、輸電、變電、配電和用電的整體。如示意 圖 所示。,電力是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動(dòng)力，是現(xiàn)代文 明的物質(zhì)技術(shù)基礎(chǔ)；是工業(yè)現(xiàn)代化，國(guó)民經(jīng)濟(jì)的現(xiàn)代化 的基礎(chǔ)；是信息化和網(wǎng)絡(luò)化的基礎(chǔ)。,電力系統(tǒng)的示意圖,升壓變電所,220kV,地區(qū)樞紐所,10kV,至用戶,配電所,10kV

2、,10kV,升壓 變電所,220kV,220kV,220kV,輸電線路,220kV,10kV,為保證供電的可靠性和安全連續(xù)性，電力系統(tǒng)將各地區(qū)、各種類型的發(fā)電機(jī)變壓器、輸電線、配電和用電設(shè)備等連成一個(gè)環(huán)形整體。,二、電力的生產(chǎn)和輸送過程,2、變電所：變電所的功能是接受電能、變換電 壓和分配電能。,1、發(fā)電廠：發(fā)電廠將一次能源轉(zhuǎn)換成電能。,3、電力線路：電力線路將發(fā)電廠、變電所和電 力用戶連接起來，完成輸送電能和分配電能的任務(wù)。,4、電力用戶：所有消耗電能的用電設(shè)備或用電 單位稱為電力用戶。按行業(yè)可分為工業(yè)用戶、農(nóng)業(yè)用 戶、市政商業(yè)用戶和居民用戶。,發(fā)電機(jī)組發(fā)出的電壓一般為 6 10 KV。,1

3、.1.2 供配電系統(tǒng),供配電系統(tǒng)由總降壓變電所、配電線路、車間變電所或建筑物變電所和用電設(shè)備組成。如下圖所示,HSS,STS,工廠供配電系統(tǒng)圖,1.1.3 供配電的要求和課程任務(wù),1、基本要求 (1) 安全在電力的供應(yīng)、分配和使用中，不應(yīng)發(fā)生人身事故和設(shè)備事故。 (2) 可靠應(yīng)滿足電力用戶對(duì)供電可靠性即連續(xù)供電的要求。 (3) 優(yōu)質(zhì)應(yīng)滿足電力用戶對(duì)電壓質(zhì)量和頻率質(zhì)量等方面的要求。 (4) 經(jīng)濟(jì)應(yīng)使供配電系統(tǒng)的投資少，運(yùn)行費(fèi)用低，并盡可能地節(jié)約電能和減少有色金屬消耗量。 應(yīng)合理地處理局部與全局、當(dāng)前與長(zhǎng)遠(yuǎn)的關(guān)系。,額定電壓是能使電氣設(shè)備長(zhǎng)期運(yùn)行在經(jīng)濟(jì)效果最好的電壓，是國(guó)家根據(jù)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，

4、電力工業(yè)的水平和發(fā)展趨勢(shì)，經(jīng)全民技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析后確定的。我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GBl561993標(biāo)準(zhǔn)電壓規(guī)定的三相交流電網(wǎng)和電力設(shè)備(含用電設(shè)備和發(fā)電機(jī)、電力變壓器)的額定電壓，如表1-1所示（見書P4頁）,1.2 電力系統(tǒng)的額定電壓,講述工廠供配電系統(tǒng)電能供應(yīng)和分配的基本知識(shí)和理論，使學(xué)生掌握供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和計(jì)算方法，管理和運(yùn)行技能，為學(xué)生今后從事工廠供配電技術(shù)工作奠定基礎(chǔ)。,2、本課程的任務(wù),1.電網(wǎng)（線路）的額定電壓,該電壓UN只能選擇國(guó)家規(guī)定的額定電壓,如表 1-1 所示。它是確定各類電氣設(shè)備電壓的基本依據(jù)。,2. 用電設(shè)備的額定電壓UM,UM=UN,用電設(shè)備和發(fā)電機(jī)的額定電壓說明,3. 發(fā)電機(jī)

5、的額定電壓UG UG=1.05UN,（2）變壓器二次繞組的額定電壓 1) UN2T=1.05UN(連接線路短) 2) UN2T=1.1UN(連接線路長(zhǎng)) 如下圖所示:,4. 變壓器的額定電壓,（1） 變壓器一次繞組的額定電壓 1）UN1T=1.05UN(與發(fā)電機(jī)直接相聯(lián)) 2）UN1T=UN(連接在線路上),例1: 已知下圖所示系統(tǒng)中線路的額定電壓，試求發(fā)電機(jī)和變壓器的額定電壓。,UG=UN11T=1.056KV=6.3KV； UN21T=1.1110KV=121KV； UN12T =110KV UN22T=1.110KV=11KV,1.3 電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)運(yùn)行方式,1.3.1 中性點(diǎn)不接地的

6、電力系統(tǒng)(小接地電流系統(tǒng)）,1、系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)的電路圖和相量圖,由圖知：,因此沒有電流在地中流過，各相對(duì)地電壓均為相電壓。,2、系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)的電路圖和相量圖,假設(shè) C 相接地，即,由圖知：,系統(tǒng)的接地電流（電容電流）為：,由于,而,因此,由于線路對(duì)地電容 C 難于準(zhǔn)確確定，所以IC0和IE 也不好根據(jù) C 來準(zhǔn)確計(jì)算，在工程中通常采用下列經(jīng)驗(yàn)公式來計(jì)算：,1.3.2 中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的電力系統(tǒng),當(dāng)單相接地電容電流 IC 大于一定值時(shí)(310KV系統(tǒng)Ic 30A，20KV及以上系統(tǒng) IC 10A 時(shí))，電力系統(tǒng)中性點(diǎn)就應(yīng)改為經(jīng)消弧線圈接地的運(yùn)行方式,由圖知，消弧線圈對(duì)電容電流有補(bǔ)償

7、作用,1.3.3 中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地的電力系統(tǒng),1.中性點(diǎn)經(jīng)高電阻接地 該方式一線直接低電流為目的，電阻值一般為數(shù)百至數(shù)千歐姆，中性點(diǎn)經(jīng)高電阻接地可以消除大部分諧振過電壓，對(duì)單相間隙弧光接地過電壓有一定的限制作用，但對(duì)系統(tǒng)絕緣水平要求較高，主要用于發(fā)電及回路。,2.中性點(diǎn)經(jīng)低電阻接地 城市635KV配電網(wǎng)絡(luò)主要有電纜線路構(gòu)成，其單相接地故障電流較大，可達(dá)1001000A，若采用中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式，無法完全消除接地故障點(diǎn)的電弧和抑制諧振過電壓，可采用中性點(diǎn)經(jīng)低電阻接地方式，該方式具有切除單相接地故障快，過電壓水平低的優(yōu)點(diǎn)。 該方式適用于以電纜線路為主，不容易發(fā)生瞬時(shí)性單相接地故障且系統(tǒng)電容電

8、流比較大的城市電網(wǎng)，發(fā)電廠廠用電系統(tǒng)及企業(yè)配電系統(tǒng)。,1.3.4 中性點(diǎn)直接接地的電力系統(tǒng),中性點(diǎn)直接接地的電力系統(tǒng)中發(fā)生單相接地時(shí)，相間電壓的對(duì)稱關(guān)系被破壞，但未發(fā)生接地故障的兩完好相的對(duì)地電壓不會(huì)升高，仍維持相電壓，因此中性點(diǎn)直接接地的系統(tǒng)中供用電設(shè)備的相絕緣只需按相電壓來考慮，所以 110kv及以上的電力系統(tǒng)通常都采取中性點(diǎn)直接接地的運(yùn)行方式。,4、低壓配電系統(tǒng)的接地型式,（3）IT 系統(tǒng),（1）TN 系統(tǒng),（2）TT 系統(tǒng),1.4 電能的質(zhì)量指標(biāo),1.4.1 電壓質(zhì)量指標(biāo),1、電壓偏差：指電壓離額定電壓的幅度，用,（允許偏差值見表1-2）,2、電壓波動(dòng)與閃變,1）電壓波動(dòng)：指電壓的急劇

9、變化，用,（允許波動(dòng)值見表1-3、4）,電壓偏差的危害與調(diào)節(jié)見P268273,2）閃變：指周期性電壓急劇變化應(yīng)其光源光通量急劇波動(dòng)而造成人眼視覺不舒適的現(xiàn)象。,電壓波動(dòng)、閃變與抑制見P273276,3、電壓波形：波形的質(zhì)量是以正弦波形畸變率來衡量的。,公用電網(wǎng)諧波電壓（相電壓）限值見表1-5,1.4.2 頻率質(zhì)量指標(biāo),頻率的質(zhì)量是以頻率偏差來衡量的，在正常情況下，頻率的允許偏差師根據(jù)電網(wǎng)的裝機(jī)容量而定的，事故情況下，頻率允許偏差更大。頻率允許的偏差見表1-6,1.4.3 供電可靠性指標(biāo),供電可靠性是以對(duì)用戶停電的時(shí)間及次數(shù)來衡量的，常用供電可靠率表示,諧波與抑制見P276282,1.5 電力負(fù)

10、荷,電力負(fù)荷又稱電力負(fù)載，有兩種含義：一是指耗用電能的 用電設(shè)備或用戶，一是指用電設(shè)備或用戶耗用的功率或電流大 小。,一、工廠電力負(fù)荷的分級(jí)及其對(duì)供電電源的要求,(一) 工廠電力負(fù)荷的分級(jí),(1) 一級(jí)負(fù)荷：重要負(fù)荷或特別重要的負(fù)荷,(2) 二級(jí)負(fù)荷：比較重要負(fù)荷,(3) 三級(jí)負(fù)荷：一般電力負(fù)荷，所有不屬于上述一、,二級(jí)負(fù)荷者均屬三 級(jí)負(fù)荷。,(二) 各級(jí)電力負(fù)荷對(duì)供電電譚的要求,(1) 一級(jí)負(fù)荷對(duì)供電電源的要求：要求由兩路電源供電，對(duì)特別重要的負(fù)荷，除上述兩路電源外，還必須增設(shè)應(yīng)急電源為保證對(duì)特別重要負(fù)荷的供電，嚴(yán)禁將其他負(fù)荷接入應(yīng)急供電系統(tǒng)。,(2) 二級(jí)負(fù)荷對(duì)供電電源的要求：一般要求由兩

11、回路供電，特殊情況下可采用一回路 6kv及以上的專用架空線路供電。,(3) 三級(jí)負(fù)荷對(duì)供電電源的要求：由于三級(jí)負(fù)荷為不重要的一般負(fù)荷，因此它對(duì)供電電源無特殊要求。,二、工廠用電設(shè)備的工作制,(1) 連續(xù)工作制,(2) 短時(shí)工作制,(3) 斷續(xù)周期工作制,斷續(xù)周期工怍制的設(shè)備，可用 “負(fù)荷持續(xù)率”來表示，其定義如下：,本章要求： 1. 了解符荷曲線的概念及其有關(guān)物理量 2. 掌握各類設(shè)備容量的確定方法 3. 學(xué)會(huì)負(fù)荷計(jì)算、尖峰電流計(jì)算的方法 4. 掌握功率損耗和電能損耗的計(jì)算方法 5. 學(xué)會(huì)功率因數(shù)和無功功率補(bǔ)償?shù)?第2章 負(fù)荷計(jì)算,負(fù)荷曲線是表征電力負(fù)荷隨時(shí)間變動(dòng)情況的一種圖形，反映了用戶用電

12、的特點(diǎn)和規(guī)律。它繪在直角坐標(biāo)系上，縱坐標(biāo)表示負(fù)荷 ，橫坐標(biāo)表示對(duì)應(yīng)的時(shí)間 。,2.1 負(fù)荷曲線,二 、負(fù)荷曲線的分類,2 、實(shí)際負(fù)荷遠(yuǎn)小于設(shè)備總?cè)萘俊?三 、負(fù)荷曲線的繪制,1、一班制工廠的日有功負(fù)荷曲線,一、工廠電力負(fù)荷的特點(diǎn)：,1 、負(fù)荷的大小是時(shí)刻在變的；,1）依點(diǎn)連成的負(fù)荷曲線（即折線形）,2）階梯形負(fù)荷曲線,2、年負(fù)荷曲線,1 ）年負(fù)荷持續(xù)時(shí)間曲線，按負(fù)荷大小依次排列，全 年按 8760h計(jì)。,2 ）年每日最大負(fù)荷曲線,年負(fù)荷持續(xù)時(shí)間曲線,年每日最大負(fù)荷曲線,四、負(fù)荷曲線的有關(guān)物理量,1、年最大負(fù)荷和年最大負(fù)荷利用小時(shí),1) 年最大負(fù)荷Pmax,Pmax是指全年中負(fù)荷最大的 工作半內(nèi)

13、（為防偶然性，這樣的 工作半至少要在最大的月份出現(xiàn) 23次）30分鐘平均功率的最大 值，故又稱30分鐘最大負(fù)荷P30。,Tmax是一個(gè)假想時(shí)間，在此時(shí)間內(nèi)，電力負(fù)荷按年最大負(fù)荷 Pmax (或 P30) 持續(xù)運(yùn)行所消耗的電能，恰好等于該電力負(fù)荷全年實(shí)際消耗的電能。,2) 年最大負(fù)荷利用小時(shí) Tmax,即,年最大負(fù)荷和年最大負(fù)荷利用小時(shí),Tmax是反映工廠負(fù)荷是否均勻的一個(gè)重要參數(shù),2 平均負(fù)荷和負(fù)荷系數(shù),1）平均負(fù)荷 Pav : Pav就是電力負(fù)荷在一定時(shí)間 t 內(nèi)平均消耗的功率。,即：,年平均負(fù)荷是指電力負(fù)荷在年內(nèi)平均消耗的功率。如用Wa 表示全年實(shí)際消耗的電能，則年平均負(fù)荷為：,2) 負(fù)荷

14、系數(shù)KL: KL又稱負(fù)荷率，它是用電設(shè)備的平均負(fù)荷 Pav 與其最大負(fù)荷 P 最大的比值。,即,負(fù)荷系數(shù)又稱負(fù)荷率或負(fù)荷充填稀疏，它表征負(fù)荷曲線不平坦的程度。,對(duì)用電設(shè)備來說，負(fù)荷系數(shù)就是設(shè)備的輸出功率 P 與設(shè)備額定容量 PN 的比值。,即,它表征該設(shè)備或設(shè)備組的容量是否被充分利用。,2.2 用電設(shè)備的設(shè)備容量,一、設(shè)備容量的定義,不同工作條件下，用電設(shè)備銘牌上的額定功率經(jīng)過換算至統(tǒng)一規(guī)定的工作制下的“額定功率”，用Pe表示。,二、設(shè)備容量的確定,1 、長(zhǎng)期工作制和短時(shí)工作制的用電設(shè)備,對(duì)單臺(tái)設(shè)備：,對(duì)多臺(tái)設(shè)備：,2、反復(fù)短時(shí)工作制的用電設(shè)備,(1) 電焊機(jī)和電焊機(jī)組,要求統(tǒng)一換算到=100

15、 是的額定功率，即,(2) 起重機(jī)（吊車電動(dòng)機(jī)）,要求統(tǒng)一換算到=25 是的額定功率，即,3、電爐變壓器組,設(shè)備容量是指在額定視在功率下的有功功率，即,4、照明設(shè)備,（1）不用鎮(zhèn)流器的照明設(shè)備（如白熾燈、碘鎢燈）,（2）用鎮(zhèn)流器的照明設(shè)備（如熒光燈等）,對(duì)熒光燈：,對(duì)高壓汞燈、金屬鹵化物燈：,（3）照明設(shè)備的容量還可按建筑物的單位面積容量法估算：,2.3 負(fù)荷計(jì)算的方法,一、定義：計(jì)算負(fù)荷是指導(dǎo)體中通過一個(gè)等效負(fù)荷時(shí)，導(dǎo)體的最高溫升正好和通過實(shí)際的變動(dòng)負(fù)荷時(shí)其產(chǎn)生最高溫升的相等，該等效負(fù)荷就稱為計(jì)算負(fù)荷。,實(shí)際上，Pc與30min最大負(fù)荷（亦即年最大負(fù)荷）基本相當(dāng)，因此有以下定義：,三、計(jì)算負(fù)

16、荷的方法：,二、計(jì)算負(fù)荷的目的和意義： 為供配電設(shè)計(jì)選擇提供基本依據(jù)。,1、估算法,（1）單位產(chǎn)品耗電量法,（2）負(fù)荷密度法,有功計(jì)算負(fù)荷為：,企業(yè)全年電能,單位耗電量,年產(chǎn)量,年最大負(fù)荷小時(shí),a、Tmax、 值可查表2-1、2-2、2-3或相關(guān)表格,2、需要系數(shù)法,需要系數(shù)的概念：,需要系數(shù)表達(dá)式：,同時(shí)系數(shù),負(fù)荷系數(shù),由此可見，影響需要系數(shù)的因素為： 1 ）與用電設(shè)備組的工作性質(zhì)、設(shè)備臺(tái)數(shù)、設(shè)備效率和線路損耗等因素有關(guān)； 2 ）與操作人員的技能和生產(chǎn)組等多種因素有關(guān) 3 ）與用電設(shè)備的類別和工作狀態(tài)關(guān)系極大 如果為一臺(tái)三相電動(dòng)機(jī)，則可認(rèn)為 Kd=1 ，于是 P30=Pe= PN/， Q30

17、、 S30、I30 均隨之改變。,（1）單組用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷,基本公式：,應(yīng)考慮各組用電設(shè)備的最大負(fù)荷不同時(shí)出現(xiàn)的因素，需結(jié)合具體情況對(duì)其有功負(fù)荷和無功負(fù)荷分別計(jì)入一個(gè)同時(shí)系數(shù)。即：,（2）多組用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的確定,注意：由于各組設(shè)備的功率因數(shù)不一定相同，因此總的視在計(jì)算負(fù)荷和計(jì)算電流一般不能用各組的視在計(jì)算負(fù)荷或計(jì)算電流之和來計(jì)算。,對(duì)車間干線，取,(1) 由用電設(shè)備組計(jì)算負(fù)荷直接相加來計(jì)算時(shí)，取,(2) 由車間干線計(jì)算負(fù)荷直接相加來計(jì)算時(shí)，取,對(duì)低壓母線，分兩種情況,例 ：某機(jī)修車間 380V線路上，接有金屬切削機(jī) 床電動(dòng)機(jī) 20 臺(tái)共 50kw（其中較大容量電動(dòng)機(jī)有 7.5 kw

18、l臺(tái)， 4kw3臺(tái)， 2.2kw7臺(tái))，通風(fēng)機(jī) 2 臺(tái)共 3kw， 電阻爐 1 臺(tái)2kW試確定此線路上的計(jì)算負(fù)荷。 解：先求各組的計(jì)算負(fù)荷,(1) 金屬切削機(jī)床組： 查表A-1 ， 取 故,(2) 通風(fēng)機(jī)組：查表A-1 ， 取 故,(3) 電阻爐組：查表A-1 ， 取 故,因此總的計(jì)算負(fù)荷為,在實(shí)際工程設(shè)計(jì)說明書中，為了使人一目了然，便于審核，常采用計(jì)算表格的形式，如下表所示。,3、二相式法,用二相式法進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算時(shí)，既考慮了用電設(shè)備組的平均負(fù)荷，又考慮了幾臺(tái)最大用電設(shè)備引起的附加負(fù)荷。,基本公式,（1）單組用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷,（2）多組用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的確定,4、單相負(fù)荷計(jì)算,單相設(shè)備接在

19、三相線路中，應(yīng)盡可能均衡分配，使三相負(fù)荷盡可能均衡。如果三相線路中單相設(shè)備的總?cè)萘坎怀^三相設(shè)備總?cè)萘康?5，則不論單相設(shè)備如何分配，單相設(shè)備可與三相設(shè)備綜合按三相負(fù)荷平衡計(jì)算。如果單相設(shè)備容量超過三相設(shè)備容量的15時(shí)，則應(yīng)將單相設(shè)備容量換算為等效三相設(shè)備容量，再與三相設(shè)備容量相加。,(一）概述,接有較多單相設(shè)備的三相線路中，不論單相設(shè)備接于相電壓還是線電壓，只要三相負(fù)荷不平衡，就應(yīng)以最大負(fù)荷相有功負(fù)荷的 3 倍作為等效三相有功負(fù)荷，以滿足安全運(yùn)行的要求。,（二）單相設(shè)備組等效三相負(fù)荷的計(jì)算,C、單相設(shè)備分別接于線電壓和相電壓時(shí),a) 將接于線電壓的單相設(shè)備換算為接于相電壓的設(shè)備容量,b) 分

20、相計(jì)算各相的設(shè)備容量和計(jì)算負(fù)荷,將接于線電壓的單相設(shè)備容量換算為接于相電壓的設(shè)備容量按下列換算公式進(jìn)行換算(換算系數(shù)見表2-4）：,c) 計(jì)算總的等效三相有功計(jì)算負(fù)荷,d) 計(jì)算總的等效三相無功計(jì)算負(fù)荷,2.4 功率損耗和電能損耗,（1）有功功率損耗,式中，電阻 RWLR0L ，其中L為線路長(zhǎng)度，R0為線路單位長(zhǎng)度的電阻值，可查有關(guān)手冊(cè)或產(chǎn)品樣本，附錄A-16 是電力電纜和導(dǎo)線的R0值供參考。,（2）無功功率損耗,電抗 XWL X0L ，其中L 為線路長(zhǎng)度， X0 為線路單位長(zhǎng)度的電抗值，也可查有關(guān)手冊(cè)或產(chǎn)品樣本，附錄表A-16 列出電力電纜和導(dǎo)線的X0值供參考。一般對(duì)架空線路，X00.4/k

21、m；對(duì)電纜線路， X00.08/km,1、線路的功率損耗,一、功率損耗,2、變壓器的功率損耗,（1）有功功率損耗=鐵損+銅損,（2）無功功率損耗=Q0+QN,即,即,對(duì)低損耗變壓器（如S9、SL7等） PT=0.015Sc,對(duì)低損耗變壓器（如S9、SL7等） QT=0.06Sc,二、供配電系統(tǒng)的電能損耗,在供配電系統(tǒng)中，因負(fù)荷隨時(shí)間不斷變化，其電能損耗計(jì)算困難，通常用年最大負(fù)荷損耗小時(shí)來近似計(jì)算線路和變壓器的有功電能損耗。,1、線路的電能損耗,2、變壓器的電能損耗,（1）由鐵損引起的電能損耗,（2）由銅損引起的電能損耗,故變壓器全年的電能損耗為,2.5 用戶負(fù)荷計(jì)算,按逐級(jí)計(jì)算法確定用戶,計(jì)算

22、負(fù)荷，供配電示意圖如右所示，計(jì)算如下以有功功率為例：,Pc（6）=KdPe Pc（5）= K pPc（6) Pc（4）= Pc（5）+PWL2 Pc（3）= K pPc（4) Pc（2） = Pc（3）+PT+ PWL1 Pc（1）= K pPc（2),2.6 尖峰電流的計(jì)算,一、概述,尖峰電流(peak current)是指持續(xù)時(shí)間12s的短,時(shí)最大負(fù)荷電流。主要用來選擇熔斷器和低壓斷路器、整定繼電保護(hù)裝置及檢驗(yàn)電動(dòng)機(jī)自起動(dòng)條件等。,二、用電設(shè)備尖峰電流的計(jì)算,1、單臺(tái)用電設(shè)備尖峰電流的計(jì)算,2、多臺(tái)用電設(shè)備尖峰電流的計(jì)算,2.7 功率因數(shù)和無功率補(bǔ)償,一、功率因數(shù)的計(jì)算,若用戶在電費(fèi)計(jì)量點(diǎn)

23、裝設(shè)感性和容性的無功電度表來分別計(jì)量感性無功電能（WrL)和容性無功電能（Wrc)，則,二、功率因數(shù)對(duì)供配電系統(tǒng)的影響及提高功率因 數(shù)的方法,所有具有電感特性的用電設(shè)備都需要從供配電系統(tǒng)中吸收無功功率，從而降低功率因數(shù)。功率因數(shù)太低將會(huì)給供配電系統(tǒng)帶來電能損耗增加、電壓損失增大和供電設(shè)備利用率降低等不良影響。,1、功率因數(shù)對(duì)供配電系統(tǒng)的影響,在供電營(yíng)業(yè)規(guī)則中規(guī)定：“用戶在當(dāng)?shù)毓╇娖髽I(yè)規(guī)定的電網(wǎng)高峰負(fù) 荷時(shí)的功率因數(shù)應(yīng)達(dá)到下列規(guī)定： l00kV A及以上高壓供電的用戶功率因數(shù)為 0.90 以上，其他電力用戶和大、中型電力排灌站、躉購轉(zhuǎn)售電企業(yè)，功率因數(shù)為 0.85 以上”并規(guī)定，凡功率因數(shù)未達(dá)到

24、上述規(guī)定的，應(yīng)增添無功補(bǔ)償裝置，通常采用并聯(lián)電容器進(jìn)行補(bǔ)償。,主要方法有：,(2) 人工補(bǔ)償功率因數(shù), 并聯(lián)電容器人工補(bǔ)償：這是目前用戶、企業(yè)內(nèi)廣泛采用的一種補(bǔ)償裝置，具有以下優(yōu)點(diǎn),可按系統(tǒng)需要，增加或減少安裝容量和改變安裝地點(diǎn)；,有功損耗小，約為0.250.5，而同步調(diào)相機(jī)約為1.53；,無旋轉(zhuǎn)部分，運(yùn)行維護(hù)方便；,個(gè)別電容器損壞不影響整個(gè)裝置運(yùn)行；,短路時(shí)，同步調(diào)相機(jī)增加短路電流，增大了用戶開關(guān) 的斷流容量，電容器無此缺點(diǎn)。,缺點(diǎn)：如只能有級(jí)調(diào)節(jié)，而不能隨無功變化進(jìn)行平滑的自動(dòng)調(diào)節(jié)，當(dāng)通風(fēng)不良及運(yùn)行溫度過高時(shí)易發(fā)生漏油、鼓肚、爆炸等故障。, 同步電動(dòng)機(jī)補(bǔ)償, 動(dòng)態(tài)無功功率補(bǔ)償,三、并聯(lián)電容

25、器補(bǔ)償,1、并聯(lián)電容器的型號(hào),并聯(lián)電容器的型號(hào)由文字和數(shù)字 兩部分組成，型號(hào)各部分所表示的 意義見書P37,2補(bǔ)償容量和電容器臺(tái)數(shù)的確定,無功功率補(bǔ)償前后的變化（如圖所示）,要使功率因數(shù)由 提高到 必須裝設(shè)無功補(bǔ)償裝置(并聯(lián)電容器) ，其容量為,在確定并聯(lián)電容器的容量后，根據(jù)產(chǎn)品目錄(見表A-2)就可以選擇并聯(lián)電容器的型號(hào)規(guī)格，并確定并聯(lián)電容器的數(shù)量為,對(duì)于由上式計(jì)算所得的數(shù)值，應(yīng)取相近偏大的整數(shù)，如果是單相電容器，還應(yīng)取為3的倍 數(shù)，以便三相均衡分配，實(shí)際工程中，都選用成套電容器補(bǔ)償柜(屏)。,單個(gè)電容器的額定容量,四、并聯(lián)電容器的裝設(shè)與控制,1、并聯(lián)電容器的接線,（3）、 Y接線的優(yōu)缺點(diǎn),

26、2、并聯(lián)電容器的裝設(shè)地點(diǎn),并聯(lián)電容器在供配電系統(tǒng)中的裝設(shè)位置和補(bǔ)償效果,（1）高壓集中補(bǔ)償,（2）低壓集中補(bǔ)償,（3）單獨(dú)就地補(bǔ)償,高壓集中補(bǔ)償電容器組的接線,低壓集中補(bǔ)償電容器組的接線,五、補(bǔ)償后用戶的負(fù)荷計(jì)算和功率因數(shù)計(jì)算,1、負(fù)荷計(jì)算,若補(bǔ)償裝置裝設(shè)地點(diǎn)在變壓器一次側(cè)，則,若補(bǔ)償裝置裝設(shè)地點(diǎn)在變壓器二次側(cè)，如圖所示,則,補(bǔ)償后總的是在計(jì)算負(fù)荷為：,2、功率因數(shù)計(jì)算,（1）固定補(bǔ)償,一般計(jì)算其平均功率因數(shù)，補(bǔ)償后平均功率因數(shù)為,（2）自動(dòng)補(bǔ)償,一般計(jì)算其最大負(fù)荷時(shí)的功率因數(shù)，補(bǔ)償后功率因數(shù)為,本章要求： 1. 了解無限大容量供電系統(tǒng)的概念 2. 掌握三相短路的有關(guān)物理量 3. 學(xué)會(huì)無限大容

27、量供電系統(tǒng)三相短路兩相 短路和單相短路電流的計(jì)算 4. 掌握短路電流的效應(yīng)及其計(jì)算,第3章 負(fù)荷計(jì)算,3.1 短路概述,短路故障的原因，主要是以下三個(gè)方面：(1)電氣絕緣損壞；(2)誤操作；(3) 鳥獸害,一、短路的原因,短路是指不同電位的導(dǎo)體之間的電氣短接，這是電力系統(tǒng)中最常見的一種故 障，也是最嚴(yán)重的一種故障。,二、短路的后果,(1) 短路的電動(dòng)效應(yīng)和熱效應(yīng),(2) 電壓驟降,(3) 造成停電事故,(4) 影響系統(tǒng)穩(wěn)定,(5) 產(chǎn)生電磁干擾,三、短路的形式,3.2 無限大容量供電系統(tǒng)三相短路分析,一、無限大容量供電系統(tǒng)的概念,1、定義：無限大容量供電系統(tǒng)就是供電系統(tǒng)的容量相對(duì)于用戶內(nèi)部供電

28、系統(tǒng)容量(S2)大得多(S150S2倍）的電力系統(tǒng)。,2、特點(diǎn)：在無限大容量供電系統(tǒng)中，用戶的負(fù)荷 不論如何變動(dòng)甚至發(fā)生短路時(shí)，電力系統(tǒng)變電所饋電母線的電壓能基本維持不變。,二、無限大容量的供電系統(tǒng)三相短路暫態(tài)過程,1、無限大容量系統(tǒng)的三相短路圖,無限大容量系統(tǒng)的三相短路圖,2、短路前后分析（t=0時(shí)發(fā)生短路）,（1）正常運(yùn)行時(shí),式中,（2）三相短路時(shí)，電壓不變,短路回路 阻抗角,短路電流非周 期分量初值,短路電流,（3）最嚴(yán)重三相短路時(shí)的短路電流,三相短路時(shí)的向量圖,三相短路時(shí)的向量圖如右圖所示，由分析可知，最嚴(yán)短路電流的條件為：,短路前電路空載或cos=1,短路瞬間電壓過零，即t=0時(shí),=

29、0o或180o,短路回路純電感，即k=90o,當(dāng)Im=0， k=90o時(shí)，,短路電流周期分量有效值,三、三相短路的有關(guān)物理量,1、短路電流周期分量有效值,式中,2、次暫態(tài)短路電流,次暫態(tài)短路電流是短路周期分量在短路后第一個(gè)周期的有效值，用I/表示。,3、短路全電流有效值,4、短路沖擊電流和沖擊電流有效值,短路沖擊電流ish是短路全電流的最大瞬時(shí)值，改制出現(xiàn)在短路后半個(gè)周期，即t=0.01s時(shí),式中， 為短路電流沖擊系數(shù)。對(duì)于純電阻性電路，ksh=1；對(duì)于純電感性電路，ksh=2；因此，1ksh 2。,（1）短路沖擊電流,（2）沖擊電流有效值,或,該值是短路后第一個(gè)周期的短路全電流有效值。即,為

30、計(jì)算方便，在高壓系統(tǒng)發(fā)生三相短路時(shí)，一般取 Ksh1.8，因此,在低壓系統(tǒng)發(fā)生三相短路時(shí)，一般取Ksh1.3，因此,3.3 無限大容量供電系統(tǒng)三相短路電流的計(jì)算,一、標(biāo)幺制,用相對(duì)值表示元件的物理量，成為標(biāo)幺制。,任意一個(gè)物理量的有名值與基準(zhǔn)值的比值稱為標(biāo)幺值，標(biāo)幺值沒有單位。即,1、容量、電壓、電流、阻抗的標(biāo)幺值,2、基準(zhǔn)值的選定,（2）基準(zhǔn)電壓：通常取元件所在處的短路平均額定電壓，即取Ud = Uav=1.05UN 。,（1）基準(zhǔn)容量：工程設(shè)計(jì)中通常取Sd=100MVA。,（3）基準(zhǔn)電流：則按下式計(jì)算：,（4）基準(zhǔn)電流：則按下式計(jì)算：,由于基準(zhǔn)容量從一個(gè)電壓等級(jí)換算到另一個(gè)電壓等級(jí)時(shí)，其值

31、不變，而基準(zhǔn)電壓從一個(gè)電壓等級(jí)換算到另一個(gè)電壓等級(jí)時(shí)，其數(shù)值就是另一個(gè)電壓等級(jí)的基準(zhǔn)電壓。,二、短路回路元件的標(biāo)幺值阻抗,1、線路的電阻標(biāo)幺值和電抗標(biāo)幺值,2、電抗器的電抗標(biāo)幺值,3、變壓器的電抗標(biāo)幺值,5、電力系統(tǒng)的電抗標(biāo)幺值,若 時(shí)，可忽略電阻，即 。通常 高壓系統(tǒng)的短路計(jì)算中，由于總電抗遠(yuǎn)大于總電阻， 故只計(jì)及電抗而忽略電阻；在計(jì)算低壓系統(tǒng)短路時(shí)往 往需計(jì)及電阻。,三、三相短路電流計(jì)算,1、三相短路電流周期分量有效值,2、沖擊短路電流,3、三相短路容量,或,短路電流計(jì)算的步驟：,（1）繪出計(jì)算電路圖；,（3）按所選擇的短路計(jì)算點(diǎn)繪出等效電路圖，并計(jì)算電路中各主要元件的阻抗。在等效電路圖上

32、，只需將所計(jì)算的短路電流所流經(jīng)的一些主要元件表示出來，并標(biāo)明其序號(hào)和阻抗值，一般是分子標(biāo)序號(hào)，分母標(biāo)阻抗值(既有電阻又有電抗時(shí)，用復(fù)數(shù)形式R+jX表示)；,（5）計(jì)算短路電流和短路容量,（4）將等效電路化簡(jiǎn)。一般只需采用阻抗串并聯(lián)的方法即可將電路化簡(jiǎn)，求出其等效總阻抗；,（2）在計(jì)算電路圖上，將短路計(jì)算所需考慮的各元件的主要參數(shù)都表示出來，并將各元件依次編號(hào)，然后確定短路計(jì)算點(diǎn)；,四、電動(dòng)機(jī)對(duì)三相短路電流的影響,供配電系統(tǒng)發(fā)生三相短路時(shí)，接在短路點(diǎn)附近運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)的反電勢(shì)可能大于電動(dòng)機(jī)所在處系統(tǒng)的殘壓，此時(shí)電動(dòng)機(jī)將和發(fā)電機(jī)一樣，向短路點(diǎn)饋送短路電流。同時(shí)電動(dòng)機(jī)迅速受到制動(dòng)，它所提供的短路電流很

33、快衰減，一般只考慮電動(dòng)機(jī)對(duì)沖擊短路電流的影響，如下圖所示。,電動(dòng)機(jī)對(duì)沖擊短路電流的影響示意圖,電動(dòng)機(jī)提供的沖擊短路電流可按下式計(jì)算,式中，ksh.M為電動(dòng)機(jī)的短路電流沖擊系數(shù)，低壓電動(dòng)機(jī)取1.0，高壓電動(dòng)機(jī)取1.41.6； 為電動(dòng)機(jī)的次暫態(tài)電勢(shì)標(biāo)幺值； 為電動(dòng)機(jī)的次暫態(tài)電抗標(biāo)幺值； 為電動(dòng)機(jī)的次暫態(tài)短路電流標(biāo)幺值；IN.M為電動(dòng)機(jī)額定電流， 和 數(shù)值見表3-2。,實(shí)際計(jì)算中，只有當(dāng)高壓電動(dòng)機(jī)單機(jī)或總?cè)萘看笥趌000kW，低壓電動(dòng)機(jī)單機(jī)或總?cè)萘看笥?00kW，在靠近電動(dòng)機(jī)引出端附近發(fā)生三相短路時(shí)，才考慮電動(dòng)機(jī)對(duì)沖擊短路電流的影響因此，考慮電動(dòng)機(jī)的影響后，短路點(diǎn)的沖擊短路電流為,3.4 兩相和單相

34、短路電流的計(jì)算,一、兩相短路電流的計(jì)算,在無限大容量系統(tǒng) 中發(fā)生兩相短路時(shí)的 電路如右圖所示。,1、基本公式,2、兩相短路電流與三相短路電流的關(guān)系,二、單相短路電流的計(jì)算,在大接地電流的電力系統(tǒng)或三相四線制配電系統(tǒng)中發(fā)生單相短路時(shí)，單相短路電流為,式中，Uav為短路點(diǎn)的額定平均電壓； Ud為短路點(diǎn)所在電壓等級(jí)的基準(zhǔn)電壓；Zp.o為單相短路回路相線與大地或中線的阻抗。,式中，RT、XT分別為變壓器單相的等效電阻和電抗；R p.o、X p.o分別為相線與N線或與PE線、PEN線的短路回路電阻和電抗；可查有關(guān)手冊(cè)或產(chǎn)品樣本。,3.5 短路電流的效應(yīng),一、短路電流的電動(dòng)力效應(yīng),導(dǎo)體通過電流時(shí)相互間電磁

35、作用產(chǎn)生的力，稱為電動(dòng)力。,1、兩平行載流導(dǎo)體間的電動(dòng)力,如下圖所示，兩導(dǎo)體間,大小相等，由下式?jīng)Q定,由電磁作用產(chǎn)生的電動(dòng)力,的方向由左手定則決定，,兩平行導(dǎo)體間的電動(dòng)力,矩形導(dǎo)體的形狀系數(shù),2、三相平行載流導(dǎo)體間的電動(dòng)力,三相平行的導(dǎo)體中流過的電流對(duì)稱，且分別為iA，iB， iC ，每?jī)蓪?dǎo)體間由電磁作用產(chǎn)生電動(dòng)力，A相導(dǎo)體受到的電動(dòng)力為FAB、FAC，B相導(dǎo)體受到的電動(dòng)力為FBC、FBA ，C相導(dǎo)體受羽動(dòng)力為FCA、FCB ，如下圖所示。經(jīng)分析可知，中相導(dǎo)體受到的電動(dòng)力最大，并可按下算：,三相平行導(dǎo)體間的電動(dòng)力,3、短路電流的電動(dòng)力,（1）計(jì)算三相短路產(chǎn)生的最大電動(dòng)力為,（2）計(jì)算兩相短路產(chǎn)

36、生的最大電動(dòng)力為,（3）兩相短路和三相短路產(chǎn)生的最大電動(dòng)力關(guān)系,因,故,2、短路熱平衡方程,短路發(fā)熱可近似為絕熱過程，短路時(shí)導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生的能量等于導(dǎo)體溫度升高吸收的能量，導(dǎo)體的電阻率和比熱也隨溫度而變化，其熱平衡方程為,將 代入上式，得,整理后得,短路和正常的發(fā)熱系數(shù),3、短路產(chǎn)生的熱量,設(shè)導(dǎo)體通過I所產(chǎn)生的熱量，恰好與實(shí)際短路電流ik或Ik(t)在實(shí)際短路時(shí)間tk內(nèi)所產(chǎn)生的熱量相等。這一假定的時(shí)間，稱為短路發(fā)熱的假想時(shí)間或熱效時(shí)間用tima表示，tima可按下式計(jì)算,（1）短路發(fā)熱假想時(shí)間定義,短路發(fā)熱的假想時(shí)間,繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)間,斷路器斷路時(shí)間，查閱有關(guān)產(chǎn)品手冊(cè)可得,在無限大容量系統(tǒng)中發(fā)生短

37、路，由于I=I，因此,（2）熱量計(jì)算,4、導(dǎo)體短路發(fā)熱溫度,為使導(dǎo)體短路發(fā)熱溫度 計(jì)算簡(jiǎn)便，工程上一般利 用導(dǎo)體發(fā)熱系數(shù)A與導(dǎo)體 溫度的關(guān)系曲線A=f() 來確定短路發(fā)熱溫度K， 如右圖所示,-A關(guān)系曲線,由L求K的步驟如下,(1)由導(dǎo)體正常運(yùn)行時(shí)的溫度L從A曲線查出導(dǎo)體正常發(fā)熱系數(shù)A。,(2)計(jì)算導(dǎo)體短路發(fā)熱系數(shù),(3)由AK從A=f()曲線查得短路發(fā)熱溫度K,5、短路熱穩(wěn)定最小截面計(jì)算,(1)由L和K.al從A曲線分別查出AL和Ak.al,(2)計(jì)算短路熱穩(wěn)定最小截面Smin,本章要求： 1. 掌握供配電系統(tǒng)的電壓選擇 2. 了解變電所位置的確定方法 3. 認(rèn)識(shí)變電所的一次設(shè)備和主接線 4

38、.了解變電所的布置和結(jié)構(gòu),第4章 供配電系統(tǒng),4.1 電壓的選擇,一、供電電壓確定,(2)企業(yè)負(fù)荷大小及距離電源線路遠(yuǎn)近,供電電壓是指供配電系統(tǒng)從電力系統(tǒng)所取得的電源電壓。主要取決于以下因素,(1)電力部門所能提供的電源電壓,(3)企業(yè)大型設(shè)備的額定電壓決定了企業(yè)的供電電壓,導(dǎo)線的截面積、負(fù)荷的功率因數(shù)、電價(jià)制度等也是影響供電電壓的因素,各級(jí)電壓電力線路合理的輸送功率和輸送距離見表4-1（P70頁）,配電電壓是指用戶內(nèi)部向用電設(shè)備配電的電壓等級(jí)。分為高壓配電電壓和低壓配電電壓。,二、配電電壓,1高壓配電電壓,用戶內(nèi)部的高壓配電電壓通常采用l0kV或6kV，一般情況下，優(yōu)先采用l0kV高壓配電電

39、壓。如果用戶環(huán)境條件允許，也可采用35kV。,高壓電壓有：500kV，220kV ，10kV，6kV。,2低壓配電電壓,低壓電壓有：660V，380V，220V。,我國(guó)規(guī)定低壓配電電壓等級(jí)為380V220V。,一、變電所的類型,4.2 變電所的配置,變電所是接受電能、變換電壓、分配電能的環(huán)節(jié)，是供配電系統(tǒng)的重要組成部分。變電所按其在供配電系統(tǒng)中的地位和作用，分為以下幾種類型。,1、總降壓變電所：由地區(qū)供電電源的電壓等級(jí)和用戶負(fù)荷的大小及分布情況而設(shè)置。,2、車間變電所,車間變電所主要有以下兩種類型的變電所。,車間變電所的類型,車間附設(shè)變電所適合生產(chǎn)面積比較緊湊和生產(chǎn)流程要經(jīng)常調(diào)整、設(shè)備也要相應(yīng)

40、變動(dòng)的生產(chǎn)車間。,(2) 車間內(nèi)變電所 (如上圖中的5)： 適合負(fù)荷較大、且負(fù)荷中心在廠房中央的多跨廠房。,6、露天(或半露天)變電所 (如上圖中的6)。適合周圍環(huán)境條件正常，無腐蝕性、爆炸性氣體和粉塵的場(chǎng)所。,3、獨(dú)立變電所 (如上圖中的7)。一般電力系統(tǒng)中的大型變配電所和工廠的總變配電所采用獨(dú)立式。,4、地下變電所 (如上圖中的9)。適合高層建筑、地下工程和礦井中。,5、樓上變電所 (如上圖中的10)。適合高層建筑。變電所一律采用干式變壓器，真空斷路器或六氟化硫斷路器。,7、桿上變電臺(tái) (如上圖中的8)。適合用于容量在315kVA及以下的變壓器，而且多用于生活區(qū)供電。,9、移動(dòng)式變電所 整

41、個(gè)變電所裝設(shè)在可移動(dòng)的車上。主要用于坑道作業(yè)及臨時(shí)施工現(xiàn)場(chǎng)供電。,8、成套變電所 由電器制造廠按一定接線方案成套制造、現(xiàn)場(chǎng)裝配的變電所。適合高層建筑等。,二、變電所的位置選擇,1、變電所位置選擇的原則：P73頁,負(fù)荷指示圖是將電力負(fù)荷（Pc）按一定比例(例如以lmm2面積代表若干kW)用負(fù)荷圓的形式，標(biāo)示在企業(yè)或車間的平面圖上。,2、負(fù)荷中心確定：負(fù)荷中心可以用負(fù)荷指示圖或負(fù)荷功率矩的計(jì)算法近似確定。,(1) 負(fù)荷指示圖,負(fù)荷圓的半徑r，由車間的計(jì)算負(fù)荷 推得：,式中，K為負(fù)荷圓的比例(kWmm2)。,右圖是某企業(yè)的負(fù)荷指示圖。由負(fù)荷指示圖可以直觀和概略地確定企業(yè)或車間的負(fù)荷中心，再結(jié)合上述變

42、配電所所址選擇的其他條件全面考慮，分析比較幾個(gè)方案，最后擇其最佳方案來確定變配電所所址。,(2) 按負(fù)荷功率矩法確定負(fù)荷中心,有負(fù)荷P1，P2，P3。它們?cè)谌芜x的直角坐標(biāo)系中的坐標(biāo)如下圖所示，經(jīng)推導(dǎo)可得負(fù)荷中心的坐標(biāo),負(fù)荷分布與公式推導(dǎo),(3) 按負(fù)荷電能矩法確定負(fù)荷中心,按負(fù)荷指示圖確定負(fù)荷中心比較粗略。要比較精確地確定負(fù)荷中心，則可用負(fù)荷矩法。,按負(fù)荷電能矩法確定負(fù)荷中心的公式為：,3、變電所位置的確定,根據(jù)上述兩種方法，綜合考慮變電所位置選擇的原則可確定變電所的位置。但大多數(shù)工廠變電所的位置都是靠近負(fù)荷中心且偏向電源側(cè)。,一、變壓器型號(hào)選擇,4.3 變壓器的選擇,變壓器的型號(hào)表示及含義如

43、下：,變壓器常用的型號(hào)有油浸自冷電力變壓器（S9、SL7等）；干式電力變壓器（ SC、SCZ、SG3等）。,二、變壓器臺(tái)數(shù)和容量的確定 1總降壓變電所主變壓器臺(tái)數(shù)和容量的確定 (1)變壓器臺(tái)數(shù)的確定 應(yīng)滿足用電負(fù)荷對(duì)可靠性的要求。在有一、二級(jí)負(fù)荷的變電所中，選擇兩臺(tái)主變壓器，當(dāng)在技術(shù)、經(jīng)濟(jì)上比較合理時(shí)，主變壓器選擇也可多于兩臺(tái)； 對(duì)季節(jié)性負(fù)荷或晝夜負(fù)荷變化較大的宜采用經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式的變電所，技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理時(shí)可選擇兩臺(tái)主變壓器； 三級(jí)負(fù)荷一般選擇一臺(tái)主變壓器，負(fù)荷較大時(shí)，也可選擇兩臺(tái)主變壓器。,2車間變電所變壓器臺(tái)數(shù)和容量的確定,車間變電所變壓器臺(tái)數(shù)和容量的確定原則和總降壓變電所基本相同。,對(duì)于二、

44、三級(jí)負(fù)荷，變電所只設(shè)置一臺(tái)變壓器，其容量可根據(jù)計(jì)算負(fù)荷決定。 對(duì)一、二級(jí)負(fù)荷較大的車間，采用兩回獨(dú)立進(jìn)線，設(shè)置兩臺(tái)變壓器，其容量確定和總降壓變電所相同。當(dāng)負(fù)荷分散時(shí)，可設(shè)置兩個(gè)各有一臺(tái)變壓器的變電所。,車間變電所中單臺(tái)變壓器容量不宜超過1000kVA， （一般情況）或1250(或1600)2000kVA （采用新型斷路器），對(duì)裝設(shè)在二層樓以上的干式變壓器，其容量不宜大于630kVA。,三、變壓器的容量和過負(fù)荷能力,1變壓器的實(shí)際容量,電力變壓器的額定容量(銘牌容量)，是指它在規(guī)定的環(huán)境溫度條件下，室外安裝時(shí)，在規(guī)定的使用年限(一般為20年)內(nèi)所能連續(xù)輸出的最大視在功率(kVA)。,我國(guó)國(guó)標(biāo)規(guī)定

45、，變壓器正常使用的最高年平均氣溫為+200C。若變壓器安裝地點(diǎn)的年平均氣溫0.av200C，則每升高l0C，變壓器的容量就要減少1%。因此變壓器的實(shí)際容量ST，應(yīng)按下式計(jì)算：,2電力變壓器的正常過負(fù)荷,由于夏季欠負(fù)荷而在冬季考慮的過負(fù)荷，夏季每低1，可在冬季過負(fù)荷1，但不得超過15。,其允許的過負(fù)荷系數(shù)KOL可按下式計(jì)算,以上兩部分過負(fù)荷需同時(shí)考慮，即,式中，系數(shù)1.2適于戶內(nèi)變壓器；系數(shù)1.3適于戶外變壓器。 干式電力變壓器一般不考慮正常過負(fù)荷。,電力變壓器在事故情況下允許短時(shí)間較大幅度地過負(fù)荷運(yùn)行，而不論故障前的負(fù)荷情況如何，但這種事故過負(fù)荷運(yùn)行的時(shí)間不得超過下表所規(guī)定的時(shí)間。,3電力變壓

46、舉的事故過負(fù)荷,4.4 變電所主要電氣設(shè)備,一、概述 變電所中承擔(dān)輸送和分配電能任務(wù)的電器，稱為一次電路或稱主電路、主接線。一次電路中的所有設(shè)備，稱為一次設(shè)備或一次元件。 一次設(shè)備按功能可分為以下幾類： 1、變換設(shè)備，如電力變壓器、電壓互感器、電流互感器、變頻機(jī)等。 2、控制設(shè)備，如各種高低壓開關(guān)設(shè)備。 3、保護(hù)設(shè)備，如熔斷器和避雷器等。 4、補(bǔ)償設(shè)備，如并聯(lián)電容器等。 5、成套設(shè)備，如高壓開關(guān)柜、低壓配電屏、動(dòng)力和照明配電箱等。,二、高壓熔斷器 1、熔斷器的功能：主要是對(duì)電路及電路設(shè)備進(jìn)行短路保護(hù)，有的熔斷器還具有過負(fù)荷保護(hù)的功能。 2、工廠供電系統(tǒng)中常用的高壓熔斷器： 1）室內(nèi)采用RNl、

47、RN2等型高壓管式熔斷器， 2）室外采用RW410、RWl0(F)10等型高壓跌開式熔斷器和RWl0-35等型高壓限流熔斷器。 3、高壓熔斷器全型號(hào)的表示和含義如下：,(一) RNl和RN2型戶內(nèi)高壓熔斷器 1、基本結(jié)構(gòu)：RNl型與RN2型的結(jié)構(gòu)基本相同， 都是瓷質(zhì)熔管內(nèi)充石英砂填料的密閉管式熔斷器。其 外形結(jié)構(gòu)如4-9所示，內(nèi)部結(jié)構(gòu)如4-10所示。,2、功能： RNl型主要用作高壓線路和設(shè)備的短路保護(hù)，也能起過負(fù)荷保護(hù)的作用. RN2型只用作電壓互感器一次側(cè)的短路保護(hù)，其熔體額定電流一般為0.5A。 3、工作原理：冶金效應(yīng) 4、性能：限流特性，熔斷器能在短路后不到半個(gè)周期(0.01s)就能熄

48、滅電弧，即能在短路電流達(dá)到?jīng)_擊值之前熔斷，切除短路，從而使裝有這種熔斷器保護(hù)的電路和設(shè)備。,(二) RW4和RWl0(F)型戶外高壓跌開式熔斷器 1、基本結(jié)構(gòu)：圖4-11是RW4-10(G)型跌開式熔斷器的基本結(jié)構(gòu)。這種跌開式熔斷器串接在線路上。 2、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：直接用高壓絕緣鉤棒(俗稱“令克棒”)來操作熔管的分合。且為“逐級(jí)排氣”。 3、 性能： “非限流”特性 4、功能： 1）作610kV線路和設(shè)備的短路保護(hù)； 2）作隔離開關(guān)，以隔離電源，保護(hù)安全檢修。 5、操作注意事項(xiàng)：,6、 RW4和RWl0(F)的區(qū)別： RW4-10(G)型跌開式 熔斷器只能無負(fù)荷下操作， 或通斷小容量的空載變壓 器

49、和空載線路等。 RWl0-10(F)型跌開式 熔斷器則能帶負(fù)荷操作， 但只能通過負(fù)荷電流或過 負(fù)荷電流。,三、高壓隔離開關(guān) 1、基本結(jié)構(gòu)：見圖,2、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： 1）沒有專門的滅弧裝置； 2）斷開后有明顯可見的斷開間 隙，而且斷開間隙的絕緣及相間 絕緣都是足夠可靠的，能充分保 障人身和設(shè)備的安全。 3、功能： 1）隔離高壓電源，以保證 其設(shè)備和線路的安全檢修。 2）可通斷一定的空載電流。 4、操作注意事項(xiàng)：不許帶負(fù)荷操作。 5、配套的操作機(jī)構(gòu)型號(hào)及功用： CS6(見右圖4-13），能手動(dòng)和遠(yuǎn) 距離分閘，但只能手動(dòng)閘。,6、圖形文字符號(hào)： 7、高壓隔離開關(guān)全型號(hào)的表示和含義如下：,四、高壓負(fù)荷開關(guān)

50、 1、基本結(jié)構(gòu)：見圖(見圖4-14） 2、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： 1）具有簡(jiǎn)單的滅弧裝置（開關(guān)上端的絕緣子）； 2）可與高壓熔斷器串聯(lián)使用， 3）斷開后有明顯可見的斷開間隙 3、功能： 1）可通斷一定的負(fù)荷電流和過負(fù)荷電流； 2）隔離高壓電源，以保證其設(shè)備和線路的安全檢修。,4、操作注意事項(xiàng)：可帶負(fù)荷操作。但負(fù)荷開關(guān)的滅弧能力不足以熄滅短路電弧，因此負(fù)荷開關(guān)不能配以保護(hù)短路的繼電保護(hù)來自動(dòng)跳閘。但可配以熱脫扣器，當(dāng)發(fā)生過負(fù)荷時(shí)，使負(fù)荷開關(guān)自動(dòng)跳閘。 5、配套的操作機(jī)構(gòu)型號(hào) 及功用：CS2(見右圖4-16）， 能手動(dòng)和遠(yuǎn)距離分閘，但只 能手動(dòng)閘。 6、圖形文字符號(hào)：,7、高壓負(fù)荷開關(guān)全型號(hào)的表示和含義如下：

51、,五、高壓斷路器 （一）功能：能通斷正常負(fù)荷電流，也能通斷一定的短路電流，并能在保護(hù)裝置作用下自動(dòng)跳閘，切除短路故障。 （二）高壓斷路器全型號(hào)的表示和含義如下：,（三）圖形文字符號(hào)： （四）分類： 1、油斷路器 多油：油即作滅弧介質(zhì)，又作（相對(duì)地或相）絕緣介質(zhì)； 少油：油只作滅弧介質(zhì)，其外殼通常是帶電的。 2、真空斷路器：利用真空（氣壓為10210 6Pa)作滅弧介質(zhì)。 3、六氟化硫（SF6）斷路器：利用SF6氣體作滅弧和絕緣介質(zhì)。,1、SN10-10型高壓斷路器 1）基本結(jié)構(gòu)：由框架、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和油箱等三各主要部分組成。見下圖(見圖4-17、18） 2）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：油箱中部裝有滅弧室， 該滅弧室

52、具有較大的斷流能力。,3）工作原理：斷路器跳閘時(shí)，導(dǎo)電桿(動(dòng)觸頭)向下運(yùn)動(dòng)。當(dāng)導(dǎo)電桿離開靜觸頭時(shí)，產(chǎn)生電弧，使油分解，形成氣泡，導(dǎo)致靜觸頭周圍的油壓驟增，迫使逆止閥(鋼珠)向上堵住中心孔。這時(shí)電弧在近乎封閉的空間內(nèi)燃燒，從而使滅弧室內(nèi)的油壓迅速增大。當(dāng)導(dǎo)電桿繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng)，相繼打開一、二、三道滅弧溝及下面的油囊時(shí)，油氣流強(qiáng)烈地橫吹和縱吹電弧，同時(shí)由于導(dǎo)電桿向下運(yùn)動(dòng)，在滅弧室形 成附加油流射向電弧。 由于油氣流的橫吹和縱 吹以及機(jī)械運(yùn)動(dòng)引起的油 吹等綜合作用，使電弧迅 速熄滅。而且這種斷路器 跳閘時(shí)，導(dǎo)電桿是向下運(yùn) 動(dòng)的，導(dǎo)電桿端部的弧根 部分總與下面新鮮的冷油 接觸，進(jìn)一步改善了滅弧 條件，因此

53、它具有較大的 斷流容量。,4）配套的操作機(jī)構(gòu)型號(hào)及功用： CS2：能手動(dòng)和遠(yuǎn)距離分閘， 但只能手動(dòng)閘。 (見前圖4-16）。 CD10 能手動(dòng)和遠(yuǎn)距離分、 合閘，但須用直流操作。外形圖 和剖面圖見圖4-21；分、合閘傳 動(dòng)原理圖見圖4-22。, CT7能手動(dòng)和遠(yuǎn)距離分、合閘，并可很方便地實(shí)現(xiàn)一次自動(dòng)重合閘，且可交流操作。操動(dòng)機(jī)構(gòu)外形尺寸圖見圖4-23；內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖見圖4-24,2、高壓六氟化硫（ SF6）斷路器 1）結(jié)構(gòu)分類： 雙壓式：有兩個(gè)氣壓系統(tǒng)，壓力低的作為絕緣，壓力高的作為滅弧。 單壓式：有一個(gè)氣壓系統(tǒng)，滅弧時(shí)，SF6的氣流靠壓氣活塞產(chǎn)生。 SF6斷路器的外形圖如圖4-27，滅弧室工作示

54、意圖如圖4-28。 2）工作原理：斷路器跳閘時(shí)， 裝有動(dòng)觸頭和絕緣噴嘴的氣缸由 斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)通過連桿帶動(dòng)， 離開靜觸頭，造成氣缸與活塞的 相對(duì)運(yùn)動(dòng)，壓縮SF6，使之通過 噴嘴吹弧，從而使電弧迅速熄滅。 3）SF6斷路器具有下列優(yōu)點(diǎn)： 見P91頁 4）SF6斷路器主要用于需頻繁 操作及有易燃易爆危險(xiǎn)的場(chǎng)所， 特別是用作全封閉組合電器。 5）SF6斷路器配用CDl0等型電 磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)或CT?等型彈簧操動(dòng)機(jī) 構(gòu)。,3、高壓真空斷路器 1) 真空斷路器的外形圖如圖4-25，滅弧室工作示意圖如圖4-26。 2) 工作原理：滅弧室的中部，有一對(duì)圓盤狀的觸頭。在觸頭剛分離時(shí)，由于高電場(chǎng)發(fā)射和熱電發(fā)射而使觸

55、頭間發(fā)生電弧。電弧的溫度很高，可使觸頭表面產(chǎn)生金屬蒸氣。隨著觸頭的分開和電弧電流的減小，觸頭間的金屬蒸氣密度也越來越小。當(dāng)電弧電流 過零時(shí)，電弧暫時(shí)熄滅，觸 頭周圍的金屬離子迅速擴(kuò)散， 凝聚在四周的屏蔽罩上，以 致在電流過零后幾個(gè)微秒的 極短時(shí)間內(nèi)，觸頭間隙實(shí)際 上又恢復(fù)了原有的高真空度。 因此當(dāng)電流過零后雖然很快 又加上高電壓，觸頭間隙也 不會(huì)再次擊穿，即真空電弧 在電流第一次過零時(shí)就能完 全熄滅。 3）真空斷路器的優(yōu)點(diǎn) 4）主要適用場(chǎng)所。 5）配套操作機(jī)構(gòu)：CD10 或CT7,六、互感器 互感器是電流互感器和電壓互感器的合稱。互感器實(shí)質(zhì)上是一種特殊的變壓器，其基本結(jié)構(gòu)和工作原理與變壓器基本

56、相同。 互感器有三個(gè)功能： 1、將高壓變?yōu)榈蛪海?00V），大電流變?yōu)樾‰娏鳎?A或1A），供測(cè)量?jī)x表及繼電器的線圈； 2、可使測(cè)量?jī)x表、繼電氣等二次設(shè)備與一次主電路隔離，保證測(cè)量?jī)x表、繼電器和工作人員的安全； 3、可是儀表和繼電器標(biāo)準(zhǔn)化。,電流互感器 (一)電流互感器的結(jié)構(gòu)原理和結(jié)線方案 1、結(jié)構(gòu)原理圖如圖4-13所示。 1）接入電路的方式 2）結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 3）一次電流I1與二次電流I2之間有下列關(guān)系： 式中，N1、N2為電流互感器一、二次繞組匝數(shù)；Ki 為電流互感器變流比，一般表示為額定一次電流與二次電流之比，即KiIlNI2N。 2、四種常見的結(jié)線方案如圖所示,(二)電流互感器的類型和型號(hào)

57、 1、類型： 按一次繞組的匝數(shù)分: 單匝式(包括母線式、芯柱式、套管式等) 多匝式(包括線圈式、線環(huán)式、串級(jí)式等) ， 按一次電壓分:高壓 低壓 按絕緣和冷卻方式分:油浸式：主要用于戶外 干式：環(huán)氧樹脂澆注絕緣 按用途分:測(cè)量用 保護(hù)用 按準(zhǔn)確級(jí)分: 0.l、0.2、0.5等級(jí); 保護(hù)用： 5P 1、3、5等級(jí) 10P,2、型號(hào)： 常用的高壓電流互感器：LA-10、LQJ-10、LAJ-10、LCJ-35等 常用的低壓電流互感器：LMZJ-0.5、LMZ1-0.5、LQJ-0.5、LMZB6-0.38等 3、圖形文字符號(hào)：,3、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： 1）圖2-11是戶內(nèi)高壓LQJ-10型電流互感器的外形

58、圖。它有兩個(gè)鐵芯和兩個(gè)二次繞組，準(zhǔn)確級(jí)有0.5級(jí)和3級(jí)，0.5級(jí)用于測(cè)量，3級(jí)用于繼電保護(hù)。 2）圖2-12是戶內(nèi)低壓LMZJ1-0.5型電流互感器的外形 圖。它不含一次繞組，穿過其鐵心的母線就是其一次繞組(相 當(dāng)于1匝)。它用于500V及以下的低壓配電裝置中。,4、 電流互感器全型號(hào)的表示和含義如下：,（三）電流互感器的使用注意事項(xiàng):P81,電壓互感器 (一) 電壓互感器的結(jié)構(gòu)原理和結(jié)線方案 1、結(jié)構(gòu)原理圖如圖4-17所示。P81 1）接入電路的方式 2）結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 3）一次電壓U 1與二次電壓U 2之間有下列關(guān)系： 式中，N1、N2為電壓互感器一、二次繞組匝數(shù)；KU為電壓互感器變壓比，一般表示為額定一次電壓與二次電壓之比，即KU UlN U2N。,2、電壓互感器的接線方案,(二) 電壓互感器的類型和型號(hào) 1、類型： 單相 按相數(shù)分 三相 有油浸 按絕緣和冷卻方式分 干式(含環(huán)氧樹脂澆注式)