配套課件-《供配電技術(shù)》

1、供配電技術(shù)本次課，通過(guò)對(duì)供配電系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)，要求：國(guó)內(nèi)外供配電技術(shù)的發(fā)展概況及電力系統(tǒng)的組成掌握電力系統(tǒng)電壓的確定原則和依據(jù)熟悉電力用戶對(duì)電能質(zhì)量的要求和電能質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)的運(yùn)行方式及特點(diǎn)學(xué)習(xí)目標(biāo)電力系統(tǒng)的額定電壓了解1.1 電力系統(tǒng)概述電力相當(dāng)于現(xiàn)代工業(yè)社會(huì)得以正常運(yùn)轉(zhuǎn)的的血液，其發(fā)展水平是反應(yīng)一個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)程度的重要標(biāo)志。 我國(guó)的電力建設(shè)多年保持快速增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)?？傃b機(jī)容量和總用電量均已超過(guò)美國(guó)位居世界第一。截至2018年底，全國(guó)人均年用電量4956千瓦時(shí)，全國(guó)發(fā)電裝機(jī)容量19.0億千瓦，同比增長(zhǎng)6.5%。全年發(fā)電設(shè)備平均利用小時(shí)數(shù)為3862小時(shí)，同比增加73小時(shí)。風(fēng)電

2、、水電、光伏裝機(jī)容量已越居世界第一，我國(guó)電力供應(yīng)已從緊張短缺轉(zhuǎn)向?qū)捤蛇^(guò)剩。截至2018年底，全國(guó)電網(wǎng)220千伏及以上輸電線路回路長(zhǎng)度73萬(wàn)千米；220千伏及以上變電設(shè)備容量40億千伏安。糯扎渡水電站送廣東800千伏特高壓直流工程全部建成投運(yùn)，“西電東送”形成“八交八直”輸電大通道。隨著我國(guó)最長(zhǎng)的特高壓交流工程 -榆橫濰坊1000千伏特高壓交流輸變電工程正式開(kāi)工，列入我國(guó)大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃的四條特高壓交流工程已經(jīng)全部開(kāi)工。電力行業(yè)發(fā)展概述1.1.1 電力系統(tǒng)的組成電力系統(tǒng)是由發(fā)電廠、輸電網(wǎng)、配電網(wǎng)和電力用戶組成的整體，是將一次能源轉(zhuǎn)換成電能并輸送和分配到用戶的一個(gè)統(tǒng)一系統(tǒng)。發(fā)電廠將一次能源轉(zhuǎn)換

3、成電能，經(jīng)過(guò)電網(wǎng)將電能輸送和分配到電力用戶的用電設(shè)備，從而完成電能從生產(chǎn)到使用的整個(gè)過(guò)程。輸電網(wǎng)和配電網(wǎng)統(tǒng)稱為電網(wǎng)，是電力系統(tǒng)的重要組成部分。到目前為止電能依然不能大量存儲(chǔ)，電能的生產(chǎn)、輸送、分配和消費(fèi)必須在同一時(shí)間完成。電力系統(tǒng)還包括保證其安全可靠運(yùn)行的繼電保護(hù)裝置、安全自動(dòng)裝置、調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)和電力通信等相應(yīng)的輔助系統(tǒng)（一般稱為二次系統(tǒng)）。1.1.1 電力系統(tǒng)的組成圖1-1 動(dòng)力系統(tǒng)、電力系統(tǒng)、和工廠供配電系統(tǒng)示意圖1.1.2 發(fā)電廠發(fā)電廠負(fù)責(zé)電力生產(chǎn)，將各種一次能源轉(zhuǎn)化為電能，是電網(wǎng)的心臟。圖1-2 2020年我國(guó)的電源生產(chǎn)結(jié)構(gòu)目標(biāo)能源總生產(chǎn)量或總消費(fèi)量中各類一次能源、二次能源的構(gòu)成及其

4、比例關(guān)系稱為能源結(jié)構(gòu)。我國(guó)的能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃制訂了壓煤、穩(wěn)氣、增風(fēng)光的發(fā)展戰(zhàn)略?！笆濉逼陂g我國(guó)電力工業(yè)投資規(guī)模將達(dá)到7.17萬(wàn)億元，以2020年非化石能源消費(fèi)比重達(dá)到15%為硬指標(biāo)，提出全國(guó)煤電裝機(jī)規(guī)模力爭(zhēng)控制在11億千瓦以內(nèi)，穩(wěn)步發(fā)展核電、天然氣，優(yōu)先發(fā)展新能源，棄風(fēng)、棄光率控制在5%左右的合理水平。1.1.3 電力網(wǎng)絡(luò)在電力系統(tǒng)中，電網(wǎng)是聯(lián)系發(fā)電和用電的設(shè)施和設(shè)備的統(tǒng)稱。屬于輸送和分配電能的中間環(huán)節(jié)，它主要由聯(lián)結(jié)成網(wǎng)的送電線路、變電所、配電所和配電線路組成。圖1-3 電力系統(tǒng)及電力網(wǎng)輸電網(wǎng)配電網(wǎng)配電所變電所1.1.2 發(fā)電廠 利用水的流量和落差使水輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。水能機(jī)械能電能水 電

5、站利用燃煤(或石油、天然氣)燃燒使汽輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)?；瘜W(xué)能熱能機(jī)械能電能核 電 站利用原子能在反應(yīng)堆的核裂變使汽輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)核裂變能熱能機(jī)械能電能。風(fēng)能機(jī)械能電能太陽(yáng)能發(fā)電光能電能1.1.3 電力網(wǎng)絡(luò)變電站是電網(wǎng)的重要節(jié)點(diǎn)，起著接受電能、變換電壓和分配電能的作用，是聯(lián)系發(fā)電廠和電力用戶的的中間環(huán)節(jié)。變電所有升壓和降壓之分。升壓變電所多建在發(fā)電廠內(nèi)，降壓變電所多設(shè)在用電區(qū)域。樞紐變電所樞紐變電所位于電力系統(tǒng)的樞紐點(diǎn)，電壓等級(jí)一般為330kV及以上，聯(lián)系多個(gè)電源，出線回路多，變電容量大；全站停電后將造成大面積停電，或系統(tǒng)瓦解，樞紐變電站對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定和可靠性起到重要作用。不同電網(wǎng)通過(guò)樞紐變電所實(shí)現(xiàn)互聯(lián)

6、。2. 中間變電所中間變電所一般位于系統(tǒng)的主要環(huán)路線路中或系統(tǒng)主要于線的接口處，匯集有2-3個(gè)電源。高壓側(cè)以交換潮流為主，同時(shí)又降壓供給當(dāng)?shù)赜脩?，主要起中間環(huán)節(jié)作用，電壓為220kv-330kV。全所停電時(shí)，將引起區(qū)域電網(wǎng)解列。3. 地區(qū)變電所地區(qū)變電所以對(duì)地區(qū)用戶供電為主，是一個(gè)地區(qū)或城市的主要變電所，電壓一般為110-220kv。全所停電時(shí)，僅使該地區(qū)中斷供電。4. 終端變電所終端變電所位于輸電線路終端，接近負(fù)荷點(diǎn)，率轉(zhuǎn)送任務(wù)，電能經(jīng)降壓后直接向用戶供電，不承擔(dān)功率轉(zhuǎn)送任務(wù)，電壓為110kv以下。全所停電時(shí)，僅使其所供的用戶中斷供電。根據(jù)變電站在系統(tǒng)中的地位和作用，可分為以下幾類：1.1.

7、4 電力用戶用戶對(duì)供電的基本要求體現(xiàn)在四方面：安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)。我國(guó)將電力負(fù)荷按其對(duì)供電可靠性的要求及中斷供電在政治上、經(jīng)濟(jì)上造成的損失或影響的程度劃分為三級(jí)：一、符合下列情況之一時(shí)，應(yīng)為一級(jí)負(fù)荷： 中斷供電將造成人身傷亡時(shí)。例如：醫(yī)院的手術(shù)室 中斷供電將在政治、經(jīng)濟(jì)上造成重大損失時(shí)。例如：大規(guī)模冶煉車(chē)間中斷供電將影響有重大政治、經(jīng)濟(jì)意義的用電單位的正常工作。 例如：重要交通樞紐、重要通信樞紐、重要賓館、大型體育場(chǎng)館、經(jīng)常用于國(guó)際活動(dòng)的大量人員集中的公共場(chǎng)所二、符合下列情況之一時(shí)，應(yīng)為二級(jí)負(fù)荷： 中斷供電將在政治、經(jīng)濟(jì)上造成較大損失時(shí)。 中斷供電將影響重要用電單位的正常工作。例如：交通樞

8、紐、通信樞紐等用電單位中的重要電力負(fù)荷，以及中斷供電將造成大型影劇院、大型商場(chǎng)等較多人員集中的重要的公共場(chǎng)所秩序混亂。三、不屬于一級(jí)和二級(jí)負(fù)荷者應(yīng)為三級(jí)負(fù)荷。1.1.4 電力用戶一級(jí)負(fù)荷：要求由兩路電源供電，當(dāng)其中一路電源發(fā)生故障時(shí)，另一路電源應(yīng)不致同時(shí)受到損壞。一級(jí)負(fù)荷中特別重要的負(fù)荷，除上述兩路電源外，還必須增設(shè)應(yīng)急電源。常用的應(yīng)急電源有：獨(dú)立于正常電源的發(fā)電機(jī)組，供電網(wǎng)絡(luò)中獨(dú)立于正常電源的專門(mén)供電線路， 蓄電池，干電池。各級(jí)負(fù)荷對(duì)供電電源的要求：二級(jí)負(fù)荷：二級(jí)負(fù)荷也屬于重要負(fù)荷，要求由兩回路供電，供電變壓器也應(yīng)有兩臺(tái)，但這兩臺(tái)變壓器不一定在同一變電所。在其中一回路或一臺(tái)變壓器發(fā)生常見(jiàn)故障

9、時(shí)，二級(jí)負(fù)荷應(yīng)不致中斷供電，或中斷后能迅速恢復(fù)供電。三級(jí)負(fù)荷：三級(jí)負(fù)荷對(duì)供電電源沒(méi)有特殊要求，一般由單回電力線路供電。電力系統(tǒng)由那幾部分組成，分別起什么作用？你能回答嗎？ 一次能源包括哪些？說(shuō)一說(shuō)電能屬于一次能 源嗎？問(wèn)題與思考為什么要對(duì)電力負(fù)荷進(jìn)行分級(jí)？課下網(wǎng)上查一下丹麥、日本、德國(guó)、法國(guó)等國(guó)家的能源結(jié)構(gòu)和發(fā)展規(guī)劃，對(duì)比我國(guó)的。第一類：100V以下額定電壓，用于蓄電池和安全照明 用具等電氣設(shè)備。 國(guó)家規(guī)定：線路首端與末端的平均電壓確定為電網(wǎng)的額定電壓。同一電壓的線路允許電壓差為5%。即線路的電壓損耗不允許超過(guò)10%。通常選用線路首末端的電壓平均值作為電力系統(tǒng)的額定電壓。1.2 電力系統(tǒng)的電壓

10、和電能質(zhì)量第二類：大于100V、小于1000V的額定電壓，用于一般 工業(yè)和民用電氣設(shè)備。 第三類：1000V以上的額定電壓，用于高壓電氣設(shè)備。1.2.1電網(wǎng)的額定電壓分類電網(wǎng)和用電設(shè)備額定電壓/kV發(fā)電機(jī) 額定電壓/kV電力變壓器額定電壓/kV一次繞組二次繞組接電網(wǎng)接發(fā)電機(jī)低壓0.380.400.380.400.400.660.690.660.690.69高壓33.1533.153.15, 3.366.36 6.36.3, 6.61010.510 10.510.5， 11_13.8,15.75,1820,22,24,2613.8,15.75,1820,22,24,26_35_35_38.566

11、_66_72.5110_110_121220_220_242330_330_363500_500_550750_750_825特高壓1000_1000_1100表1-1 我國(guó)三相交流電網(wǎng)和電力設(shè)備的額定電壓1.2.1電網(wǎng)的額定電壓（一）電力變壓器的額定電壓（二）發(fā)電機(jī)的額定電壓發(fā)電機(jī)處于電網(wǎng)首端，規(guī)定其額定電壓比電力網(wǎng)的電壓高5。（三）用電設(shè)備的額定電壓用電設(shè)備的額定電壓規(guī)定與同級(jí)電網(wǎng)的額定電壓相同。1.2.1電網(wǎng)的額定電壓1.2.2 電能質(zhì)量理想的電能應(yīng)該是以額定電壓、額定頻率的完美對(duì)稱的正弦波。衡量電能質(zhì)量的主要指標(biāo)是交流電的電壓和頻率，除此之外還有三相不平衡、諧波、電壓波動(dòng)和閃變等指標(biāo)。

12、這些指標(biāo)間接的表征了供配電系統(tǒng)工作的優(yōu)略。 電壓電壓波動(dòng)的危害：電壓波動(dòng)對(duì)電動(dòng)機(jī)、照明設(shè)備、電熱設(shè)備都有不利影響。允許電壓偏差：GB/T 12325-2008電能質(zhì)量 供電電壓偏差中規(guī)定：35kV及以上供電電壓正、負(fù)偏差的絕對(duì)值之和不超過(guò)標(biāo)稱電壓的10%；20kV及以下三相供電電壓偏差為標(biāo)稱電壓的土7%；220V單相供電電壓偏差為標(biāo)稱電壓的+7%，-10%。電壓偏差對(duì)系統(tǒng)和用戶的影響 電壓偏差過(guò)大會(huì)對(duì)供配電系統(tǒng)的正常運(yùn)行產(chǎn)生以下不利影響：1對(duì)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的影響：由于電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩與電壓的平方成正比，當(dāng)電壓出現(xiàn)正偏差時(shí)，電動(dòng)機(jī)機(jī)端電壓升高，激磁電流和溫升增加，絕緣受到過(guò)電壓和過(guò)熱的威脅；當(dāng)電壓出現(xiàn)負(fù)偏

13、差時(shí)，轉(zhuǎn)矩下降轉(zhuǎn)速降低，同時(shí)負(fù)荷電流會(huì)增加，都將影響電動(dòng)機(jī)的使用壽命。2對(duì)照明設(shè)備的影響：照明設(shè)備的發(fā)光效率與電壓的關(guān)系極大，當(dāng)電壓降低時(shí)會(huì)引起照明設(shè)備的效率降低，造成照度不足，影響照明效果，同時(shí)還會(huì)導(dǎo)致氣體放電光源的照明器不能正常點(diǎn)燃；當(dāng)電壓偏高時(shí)，光源壽命縮短很多。3對(duì)電子設(shè)備的影響：對(duì)于大規(guī)模自動(dòng)控制系統(tǒng)計(jì)算中心來(lái)說(shuō)，電壓偏差會(huì)造成系統(tǒng)的工作紊亂，數(shù)據(jù)損壞；對(duì)于精密機(jī)床、機(jī)器人等，電壓偏差可能造成無(wú)法保持對(duì)由其驅(qū)動(dòng)過(guò)程的精確控制。4電壓偏差對(duì)無(wú)功補(bǔ)償?shù)挠绊戨妷哼^(guò)低會(huì)引起補(bǔ)償電容器組輸出無(wú)功減少，不能滿足補(bǔ)償要求。1.2.2 電能質(zhì)量二 頻率1. 頻率波動(dòng)的原因我國(guó)電力系統(tǒng)的標(biāo)稱頻率為50

14、Hz，頻率的穩(wěn)定與否反映了電力系統(tǒng)當(dāng)前的供、用電量是否平衡。發(fā)電量大于用電負(fù)荷時(shí)或有部分線路跳閘時(shí)，系統(tǒng)頻率會(huì)升高，當(dāng)負(fù)荷突增或發(fā)電機(jī)跳閘時(shí)，系統(tǒng)頻率會(huì)下降。2. 頻率波動(dòng)的危害1）頻率變化將引起電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化2）電容器對(duì)電壓的支持作用受到削弱，不利于系統(tǒng)電壓的調(diào)整3）電力系統(tǒng)頻率降低，會(huì)對(duì)發(fā)電廠和系統(tǒng)的安全運(yùn)行帶來(lái)影響。3. 允許頻率偏差 GB/T15945-2008電能質(zhì)量 電力系統(tǒng)頻率偏差中規(guī)定：電力系統(tǒng)正常運(yùn)行條件下頻率偏差限值為0.2Hz，當(dāng)系統(tǒng)容量較小時(shí)，偏差限值可放寬到0.5Hz。全國(guó)供用電規(guī)則中規(guī)定“供電局供電頻率的允許偏差：電網(wǎng)容量在300萬(wàn)千瓦及以上者為0.2Hz；電網(wǎng)容

15、量在300萬(wàn)千瓦以下者，為0.5Hz”。實(shí)際運(yùn)行中，全國(guó)各大電力系統(tǒng)都保持在不大于0.1Hz范圍內(nèi)。你能回答嗎？ 用戶電能的頻率是通過(guò)什么環(huán)節(jié)進(jìn)行調(diào)整的？在供配電系統(tǒng)中頻率可調(diào)嗎？問(wèn)題與思考 怎么電能評(píng)價(jià)指標(biāo)里沒(méi)提到電流呢？電流的大小和什么有關(guān)系呢？ 衡量電能質(zhì)量的兩個(gè)重要指標(biāo)是什么？ 1.3 工廠供配電系統(tǒng) 工廠供配電電壓的高低，對(duì)電能質(zhì)量及降低電能損耗均有重大的影響。在輸送功率一定的情況下，若提高供電電壓，就能減少電能損耗，提高用戶端電壓質(zhì)量。從另一方面講，電壓等級(jí)越高，對(duì)設(shè)備的絕緣性能要求也越高，投資費(fèi)用相應(yīng)增加。因此，供配電電壓的選擇主要取決于用電負(fù)荷的大小和供電距離的長(zhǎng)短。 線路電壓

16、/kV線路結(jié)構(gòu)輸送功率/kW 輸送距離/km 0.38 0.38 6 6 10 10 35 66 110 220架空線電纜架空線電纜架空線電纜架空線架空線架空線架空線100175100030002000500020001000035003000010000500001000005000000.250.35108 620 10 2050 30100 50150 200300表1-2 各級(jí)電壓電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)輸送距離1.5.1 供電電壓的選擇 （一）工廠供電電壓的選擇用戶對(duì)供電電壓的選擇，一般規(guī)律是用戶所需的功率越大，供電電壓等級(jí)應(yīng)相應(yīng)提高；輸電線路越長(zhǎng)，供電電壓等級(jí)越高，以降低線路的電能損耗。（1）對(duì)

17、于一般沒(méi)有高壓用電設(shè)備的小型工廠，設(shè)備容量在100kW以下，輸送距離在600m以內(nèi)，可選380/220電壓供電。（2）對(duì)于中、小型工廠，設(shè)備容量在1002000kW，輸送距離在420km 以內(nèi)的，可采用610kV 電壓供電。（3）對(duì)于大型工廠，設(shè)備容量在200050000 kW，輸送距離在20150 km以內(nèi)，采用35110 kV 電壓供電。1.5.1 供電電壓的選擇 （二）工廠配電電壓的選擇 工廠的高壓配電電壓一般選用6-10kV。6kV與10kV比較，變壓器、開(kāi)關(guān)設(shè)備、投資差不多，傳輸距離相同的情況下，10kV線路可以減少投資，節(jié)約有色金屬，減少線路電能和電壓損耗，所以選用10kV配電的工

18、廠較多。如果工廠的供電電壓就是6kV，或者6kV的電動(dòng)機(jī)多而且分散，選用6kV的配電電壓就比較經(jīng)濟(jì)。 工廠的低壓配電電壓，除因安全所規(guī)定的的特殊電壓外，一般采用220/380V。對(duì)礦山化工等部門(mén)，因其負(fù)荷中心離變電所較遠(yuǎn)，為了減少線路的電能和電壓損耗，提高負(fù)荷端的電壓水平，也有采用660V配電電壓的。1.4電力系統(tǒng)中性點(diǎn)的運(yùn)行方式 電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)是指星形聯(lián)結(jié)的變壓器或發(fā)電機(jī)的中性點(diǎn)。中性點(diǎn)的運(yùn)行方式有三種：中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)和中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)。前兩種為小接地電流系統(tǒng)，后一種為大接地電流系統(tǒng)。 目前，我國(guó)電力系統(tǒng)中，366kV系統(tǒng)，為了提供高供電可靠性，一般采用中性點(diǎn)

19、不接地運(yùn)行方式；當(dāng)310kV系統(tǒng)接地電流大于30A，2063kV系統(tǒng)接地電流大于10A時(shí)，采用中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的運(yùn)行方式。110kV及以上系統(tǒng)，為了降低對(duì)設(shè)備的絕緣要求，采用中性點(diǎn)直接接地的運(yùn)行方式。380/220V的低壓配電系統(tǒng)廣泛采用中性點(diǎn)直接接地運(yùn)行方式。1.4.1 中性點(diǎn)直接接地1.4電力系統(tǒng)中性點(diǎn)的運(yùn)行方式 中性點(diǎn)直接接地方式就是把電源中性點(diǎn)直接與“地”相接，我國(guó)110kV及以上電壓等級(jí)的電力系統(tǒng)均屬于這種大接地電流系統(tǒng)。 該系統(tǒng)運(yùn)行中若發(fā)生一短路，立即造成系統(tǒng)中流過(guò)很大的單相接地電流。 依靠系統(tǒng)中繼電保護(hù)裝置跳閘可迅速切除故障。再用重合閘恢復(fù)正常供電。 優(yōu)點(diǎn)：中性點(diǎn)始終是零電位

20、。相對(duì)地絕緣按相電壓考慮 。缺點(diǎn)：發(fā)生單相對(duì)地短路時(shí)，電流非常大，危險(xiǎn)性大，對(duì)通信干擾大。 366kV系統(tǒng)，為了提供高供電可靠性，一般采用中性點(diǎn)不接地運(yùn)行方式。 該接地方式在運(yùn)行中若發(fā)生單相接地故障，流過(guò)故障點(diǎn)電流僅為電網(wǎng)對(duì)地電容中通過(guò)的電流，其值是正常運(yùn)行的單相對(duì)地電容電流的3倍，稱為小接地電流系統(tǒng)。1.3.2 中性點(diǎn)不接地方式 優(yōu)點(diǎn)：中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)由于故障時(shí)接地電流很小，瞬時(shí)故障一般可自動(dòng)熄弧，非故障相電壓升高不大，不會(huì)破壞系統(tǒng)的對(duì)稱性，故可帶故障連續(xù)供電2h，供電的可靠性相對(duì)提高。 缺點(diǎn)：1.3.3 中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式 當(dāng)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的單相接地電流超過(guò)規(guī)定值時(shí)，電弧不能自行熄

21、滅。一般采用經(jīng)消弧線圈接地的措施來(lái)減小接地電流。這種接地方式稱為中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的運(yùn)行方式。此方式也是小接地電流系統(tǒng)。 通過(guò)對(duì)線路的對(duì)地電容計(jì)算后選擇合適的消弧線圈，可以使故障時(shí)的接地電流完全消失或很小。中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)，發(fā)生單相接地時(shí)，各相對(duì)地電壓和對(duì)地電容電流的變化情況與中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)相同，也允許帶故障運(yùn)行2小時(shí)。你能回答嗎？ 電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式有哪幾種？分別適用于什么樣的系統(tǒng)？ 問(wèn)題與思考中性點(diǎn)不接地和中性點(diǎn)直接接地的系統(tǒng)各有什么優(yōu)缺點(diǎn)？ 供配電電壓的選擇主要取決于什么？本次課的主要內(nèi)容是電力負(fù)荷計(jì)算，電力負(fù)荷計(jì)算是選擇電力系統(tǒng)中的一次設(shè)備容量，確定導(dǎo)線截面積和保護(hù)設(shè)備

22、電流整定的基礎(chǔ)。掌握掌握根據(jù)運(yùn)行數(shù)據(jù)對(duì)用電單位的負(fù)荷進(jìn)行分析的能力；掌握對(duì)用電單位的負(fù)荷進(jìn)行計(jì)算的能力；掌握無(wú)功補(bǔ)償容量的計(jì)算能力；掌握選擇導(dǎo)線截面積的能力。熟悉學(xué)習(xí)目標(biāo)電力負(fù)荷分級(jí)2.1工廠的電力負(fù)荷與負(fù)荷曲線 一. 工廠電力負(fù)荷的分級(jí)及其對(duì)供電電源的要求 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，如說(shuō)重要負(fù)荷、一般負(fù)荷、動(dòng)力負(fù)荷、照明負(fù)荷等。另一是指用電設(shè)備或用戶耗用的功率或電流大小，如說(shuō)輕負(fù)荷（輕載）、重負(fù)荷（重載）、空負(fù)荷（空載）、滿負(fù)荷（滿載）等。電力負(fù)荷的具體含義視具體情況而定。(一) 工廠電力負(fù)荷的分級(jí) 工廠的電力負(fù)荷，按GB50052-1995供配電系統(tǒng)

23、設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，根據(jù)其對(duì)供電可靠性的要求及中斷供電造成的損失或影響的程度分為三級(jí)： (1) 一級(jí)負(fù)荷 一級(jí)負(fù)荷為中斷供電將造成人身傷亡者，或者中斷供電將在政治、經(jīng)濟(jì)上造成重大損失者，如重大設(shè)備損壞、重大產(chǎn)品報(bào)廢、用重要原料生產(chǎn)的產(chǎn)品大量報(bào)廢、國(guó)民經(jīng)濟(jì)中重點(diǎn)企業(yè)的連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程被打亂需要長(zhǎng)時(shí)間才能恢復(fù)等。 在一級(jí)負(fù)荷中，當(dāng)中斷供電將發(fā)生中毒、爆炸和火災(zāi)等情況的負(fù)荷，以及特別重要場(chǎng)所不允許中斷供電的負(fù)荷，應(yīng)視為特別重要的負(fù)荷。 (2) 二級(jí)負(fù)荷 二級(jí)負(fù)荷為中斷供電將在政治、經(jīng)濟(jì)上造成較大損失者，如主要設(shè)備損壞、大量產(chǎn)品報(bào)廢、連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程被打亂需較長(zhǎng)時(shí)間才能恢復(fù)、重點(diǎn)企業(yè)大量減產(chǎn)等。 (3) 三級(jí)負(fù)荷

24、三級(jí)負(fù)荷為一般電力負(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)供電電源的要求 (1) 一級(jí)負(fù)荷對(duì)供電電源的要求 由于一級(jí)負(fù)荷屬重要負(fù)荷，如果中斷供電造成的后果將十分嚴(yán)重，因此要求由兩路電源供電，當(dāng)其中一路電源發(fā)生故障時(shí)，另一路電源應(yīng)不致同時(shí)受到損壞。 一級(jí)負(fù)荷中特別重要的負(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)。 常用的應(yīng)急電源有：1) 獨(dú)立于正常電源的發(fā)電機(jī)組；2) 供電網(wǎng)絡(luò)中獨(dú)立于正常電源的專門(mén)供電線路；3) 蓄電池；4) 干電池。 (2) 二級(jí)負(fù)荷對(duì)供電電源的要求 二級(jí)負(fù)荷也屬于重要負(fù)荷，要求由兩回路

25、供電，供電變壓器也應(yīng)有兩臺(tái)，但這兩臺(tái)變壓器不一定在同一變電所。在其中一回路或一臺(tái)變壓器發(fā)生常見(jiàn)故障時(shí)，二級(jí)負(fù)荷應(yīng)不致中斷供電，或中斷后能迅速恢復(fù)供電。只有當(dāng)負(fù)荷較小或者當(dāng)?shù)毓╇姉l件困難時(shí)，二級(jí)負(fù)荷可由一回路6kV及以上的專用架空線路供電。這是考慮架空線路發(fā)生故障時(shí)，較之電纜線路發(fā)生故障時(shí)易于發(fā)現(xiàn)且易于檢查和修復(fù)。當(dāng)采用電纜線路時(shí)，必須采用兩根電纜并列供電，每根電纜應(yīng)能承受全部二級(jí)負(fù)荷。 (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(wú)特殊要求。 三. 負(fù)荷曲線及有關(guān)物理量(一) 負(fù)荷曲線的概念 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，它繪在直角坐標(biāo)紙

26、上。縱坐標(biāo)表示負(fù)荷（有功或無(wú)功功率），橫坐標(biāo)表示對(duì)應(yīng)的時(shí)間（一般以小時(shí)h為單位）。 負(fù)荷曲線按負(fù)荷對(duì)象分，有工廠的、車(chē)間的或某類設(shè)備的負(fù)荷曲線。按負(fù)荷性質(zhì)分，有有功和無(wú)功負(fù)荷曲線。按所表示的負(fù)荷變動(dòng)時(shí)間分，有年的、月的、日的或工作班的負(fù)荷曲線。 圖2-1是一班制工廠的日有功負(fù)荷曲線，其中圖2-1a是依點(diǎn)連成的負(fù)荷曲線，圖2-1b是依點(diǎn)繪成梯形的負(fù)荷曲線。為便于計(jì)算，負(fù)荷曲線多繪成梯形，橫坐標(biāo)一般按半小時(shí)分格，以便確定“半小時(shí)最大負(fù)荷”（將在后面介紹）。圖2-1 日有功負(fù)荷曲線a) 依點(diǎn)連成的負(fù)荷曲線 b) 依點(diǎn)繪成梯形的負(fù)荷曲線 年負(fù)荷曲線，通常繪成負(fù)荷持續(xù)時(shí)間曲線，按負(fù)荷大小依次排列，如圖2

27、-2c所示 。全年按8760h計(jì)。圖2-2 年負(fù)荷持續(xù)時(shí)間曲線的繪制a) 夏日負(fù)荷曲線 b) 冬日負(fù)荷曲線 c) 年負(fù)荷持續(xù)時(shí)間曲線年運(yùn)行負(fù)荷曲線可根據(jù)全年日負(fù)荷曲線間接制成；年持續(xù)負(fù)荷曲線的繪制，要借助一年中有代表性的冬季日負(fù)荷曲線和夏季日負(fù)荷曲線。通常用年持續(xù)負(fù)荷曲線來(lái)表示年負(fù)荷曲線，繪制方法如圖2-2所示。其中夏季和冬季在全年中占的天數(shù)視地理位置和氣溫情況而定。一般在北方，近似認(rèn)為冬季200天，夏季165天；在南方，近似認(rèn)為冬季165天，夏季200天。圖2-2是南方某用戶的年負(fù)荷曲線，圖中P1在年負(fù)荷曲線上所占的時(shí)間計(jì)算為T(mén)1=200t1+165t2。二 和負(fù)荷曲線有關(guān)的物理量分析負(fù)荷曲

28、線可以了解負(fù)荷變動(dòng)的規(guī)律，對(duì)供電設(shè)計(jì)人員來(lái)說(shuō)，可從中獲得一些對(duì)設(shè)計(jì)有用的資料；對(duì)運(yùn)行來(lái)說(shuō)，可合理地、有計(jì)劃地安排用戶、車(chē)間、班次或大容量設(shè)備的用電時(shí)間，降低負(fù)荷高峰，填補(bǔ)負(fù)荷低谷，這種“削峰填谷”的辦法可使負(fù)荷曲線比較平坦，從而提高企業(yè)供配電系統(tǒng)建設(shè)、運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。從負(fù)荷曲線上可求得以下一些參數(shù):1 年最大負(fù)荷max 年最大負(fù)荷是指全年中負(fù)荷最大的工作班內(nèi)（為防偶然性，這樣的工作班至少要在負(fù)荷最大的月份出現(xiàn)23次）30分鐘平均功率的最大值，因此年最大負(fù)荷有時(shí)也稱為30分鐘最大負(fù)荷P30。2 年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)max年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)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

29、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，如圖2-4所示。陰影部分即為全年實(shí)際消耗的電能。如果以Wa表示全年實(shí)際消耗的電能，則有：Tmax與企業(yè)類型及生產(chǎn)班制有較大關(guān)系，其數(shù)值可查閱有關(guān)參考資料或到同類型的企業(yè)去調(diào)查。該值越大，則負(fù)荷越平穩(wěn)。例如一班制工廠，Tmax約為18003000h，兩班制工廠，Tmax約為35004800h，三班制工廠，Tmax約為50007000h，居民用戶Tmax約為12002800h。3 平均負(fù)荷平均負(fù)荷（Pav）就是指電力負(fù)荷在一定時(shí)間內(nèi)消耗的功率的平均值。如在t這段時(shí)間內(nèi)消耗的電能為Wt，則t時(shí)間的平均負(fù)荷為：年平均負(fù)荷是

30、指電力負(fù)荷在一年內(nèi)消耗的功率的平均值。如用Wa表示全年實(shí)際消耗的電能，則年平均負(fù)荷為：4 負(fù)荷系數(shù)2.2 負(fù)荷計(jì)算一 計(jì)算負(fù)荷的概念通過(guò)負(fù)荷的統(tǒng)計(jì)計(jì)算求出的、用來(lái)按發(fā)熱條件選擇供電系統(tǒng)中各元件的負(fù)荷值，稱為計(jì)算負(fù)荷。根據(jù)計(jì)算負(fù)荷選擇的電氣設(shè)備和導(dǎo)線電纜，如果以計(jì)算負(fù)荷連續(xù)運(yùn)行，其發(fā)熱溫度不會(huì)超過(guò)允許值。 由于導(dǎo)體通過(guò)電流達(dá)到穩(wěn)定溫升的時(shí)間大約需(34)，為發(fā)熱時(shí)間常數(shù)。截面在16mm2 及以上的導(dǎo)體，其10min，因此載流導(dǎo)體大約經(jīng)30min（半小時(shí)）后可達(dá)到穩(wěn)定溫升值。由此可見(jiàn)，計(jì)算負(fù)荷取從負(fù)荷曲線上查得的半小時(shí)最大負(fù)荷P30（即年最大負(fù)荷Pmax）是有物理依據(jù)的。所以，一般用半小時(shí)最大負(fù)荷

31、P30 來(lái)表示有功計(jì)算負(fù)荷，無(wú)功計(jì)算負(fù)荷、視在計(jì)算負(fù)荷和計(jì)算電流則分別表示為Q30 、S30 和30 。我國(guó)目前普遍采用的確定用電設(shè)備組計(jì)算負(fù)荷的方法，有需要系數(shù)法和二項(xiàng)式法。需要系數(shù)法是國(guó)際上普遍采用的確定計(jì)算負(fù)荷的基本方法，最為簡(jiǎn)便。二項(xiàng)式法的應(yīng)用局限性較大，但在確定設(shè)備臺(tái)數(shù)較少而容量差別較大的分支干線的計(jì)算負(fù)荷時(shí)，采用二項(xiàng)式法較之需要系數(shù)法合理，且計(jì)算也比較簡(jiǎn)便。二 設(shè)備容量的確定如前所述，進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算，應(yīng)首先確定設(shè)備容量。設(shè)備容量的確定與設(shè)備的工作制有關(guān)，工廠的用電設(shè)備，按其工作制分以下三類： (1) 連續(xù)工作制設(shè)備 這類工作制設(shè)備在恒定負(fù)荷下運(yùn)行，且運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)到足以使之達(dá)到熱平衡狀態(tài)

32、，如通風(fēng)機(jī)、水泵、空氣壓縮機(jī)、電動(dòng)發(fā)電機(jī)組、電爐和照明燈等。機(jī)床電動(dòng)機(jī)的負(fù)荷，一般變動(dòng)較大，但其主電動(dòng)機(jī)一般也是連續(xù)運(yùn)行的。這類設(shè)備設(shè)備容量Pe等于銘牌功率Pn。 (2) 短時(shí)工作制設(shè)備 這類工作制設(shè)備在恒定負(fù)荷下運(yùn)行的時(shí)間短（短于達(dá)到熱平衡所需的時(shí)間），而停歇時(shí)間長(zhǎng)（長(zhǎng)到足以使設(shè)備溫度冷卻到周?chē)橘|(zhì)的溫度），如機(jī)床上的某些輔助電動(dòng)機(jī)（例如進(jìn)給電動(dòng)機(jī)）、控制閘門(mén)的電動(dòng)機(jī)等。這類設(shè)備設(shè)備容量Pe也按銘牌功率Pn計(jì)算。 (3) 斷續(xù)周期工作制設(shè)備 這類工作制設(shè)備周期性地時(shí)而工作，時(shí)而停歇，如此反復(fù)運(yùn)行，而工作周期一般不超過(guò)10min，無(wú)論工作或停歇，均不足以使設(shè)備達(dá)到熱平衡，如電焊機(jī)和吊車(chē)電動(dòng)機(jī)等

33、。斷續(xù)周期工作制設(shè)備，可用“負(fù)荷持續(xù)率”（又稱暫載率）來(lái)表示其工作特征。負(fù)荷持續(xù)率為一個(gè)工作周期內(nèi)工作時(shí)間與工作周期的百分比值，用表示，即斷周期工作制設(shè)備的額定容量（銘牌容量）Pn，是對(duì)應(yīng)于某一標(biāo)稱負(fù)荷持續(xù)率 的。吊車(chē)用電動(dòng)機(jī)：電焊機(jī)：（4）照明設(shè)備的設(shè)備容量Pe換算如下： Pe=（1.11.3）PN （5）單相用電設(shè)備等效三相計(jì)算負(fù)荷的確定1. 單相設(shè)備接于相電壓時(shí)，在盡量使三相負(fù)荷平衡后，取單相最大負(fù)荷乘以3，便可求得其等效三相設(shè)備容量。 2. 單相設(shè)備接于線電壓時(shí)，在盡量使三相負(fù)荷平衡后，進(jìn)行電力負(fù)荷計(jì)算的目的和意義是什么？你能回答嗎？ 如何從負(fù)荷曲線上找到計(jì)算負(fù)荷？問(wèn)題與思考為什么要對(duì)

34、電力負(fù)荷進(jìn)行分級(jí)？1.3 負(fù)荷計(jì)算的需要系數(shù)法一、需要系數(shù)的引出如一組用電設(shè)備共有n臺(tái)電動(dòng)機(jī)，其設(shè)備額定容量的總和為Pe，而Pe不可能全部作為這組電動(dòng)機(jī)的計(jì)算負(fù)荷P30。因?yàn)椋河捎赑e是設(shè)備的總輸出容量，它與輸入容量存在一個(gè)效率；所有設(shè)備一般不會(huì)同時(shí)運(yùn)行，所以存在一個(gè)同時(shí)系數(shù)K；這些設(shè)備不可能一直滿負(fù)荷出力，存在一個(gè)負(fù)荷系數(shù)KL；供電線路有損耗，存在一個(gè)供電效率WL。這組設(shè)備的用功計(jì)算負(fù)荷為：令則Kd即為用電設(shè)備組的需要系數(shù)，即用電設(shè)備組在最大負(fù)荷時(shí)的功率與其設(shè)備總?cè)萘康谋戎?。?計(jì)算基本過(guò)程先確定計(jì)算范圍(單臺(tái)設(shè)備或多臺(tái)設(shè)備)，然后將不同的工作制下用電設(shè)備的額定功率PN換算到同一工作制下，經(jīng)

35、換算后的額定功率稱為設(shè)備容量Pe。再將工藝性質(zhì)相同的設(shè)備合并成組，算出每一組用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷，最后計(jì)算總的計(jì)算負(fù)荷。2.1 單臺(tái)用電設(shè)備的負(fù)荷計(jì)算：2.2 單組用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷單組用電設(shè)備是指用電設(shè)備性質(zhì)相同的一組設(shè)備，即Kd相同。式中:Pe設(shè)備容量總和(備用設(shè)備不計(jì))；Kd設(shè)備組的需要系數(shù)(查附表1)；tg該設(shè)備組的功率因數(shù)角正切值， (查附表1)。將各組有功計(jì)算負(fù)荷、無(wú)功計(jì)算負(fù)荷分別相加，得到總的有功計(jì)算負(fù)荷P30和無(wú)功計(jì)算負(fù)荷Q30。確定視在計(jì)算負(fù)荷S30和計(jì)算電流I30. 式中: P30(i)和Q30(i) 表示D層面各用電設(shè)備組的有功和無(wú)功的計(jì)算負(fù)荷; KP，KQ是引入的同時(shí)系數(shù)

36、, KP取0.850.95， KQ取0.90.97；。計(jì)算出各組(如機(jī)床組、風(fēng)機(jī)組等)的計(jì)算負(fù)荷：D層面2.3 多組用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷（低壓干線C點(diǎn)的計(jì)算負(fù)荷）2.4車(chē)間低壓母線上（B點(diǎn)）計(jì)算負(fù)荷的求取對(duì)車(chē)間低壓母線上（B點(diǎn)）計(jì)算負(fù)荷的求取，與求多組用電設(shè)備負(fù)荷的方法類似，同時(shí)系數(shù)的確定分兩種情況：（1）由用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷直接相加來(lái)計(jì)算時(shí)， KP取0.80.9， KQ取0.850.95；（2）由車(chē)間干線的計(jì)算負(fù)荷直接相加來(lái)計(jì)算時(shí)，取 KP取0.900.95， KQ取0.930.97。 【例2-1】某機(jī)修車(chē)間380V線路上，接有金屬切削機(jī)床電動(dòng)機(jī)30臺(tái)共150kW (容量差別不太大)；通風(fēng)機(jī)

37、6臺(tái)共9kW； 點(diǎn)焊機(jī)3臺(tái)，共10.5kW（每臺(tái)參數(shù)相同=65，cos=0.55）；吊車(chē)電動(dòng)機(jī)兩臺(tái)互為備用，N =15時(shí)銘牌容量為18kW、cos=0.7。試確定此線路上的計(jì)算負(fù)荷。負(fù)荷計(jì)算表三 全廠計(jì)算負(fù)荷的確定 工廠計(jì)算負(fù)荷是選擇工廠電源進(jìn)線及主要電氣設(shè)備包括主變壓器的基本依據(jù)，也是計(jì)算工廠功率因數(shù)和無(wú)功補(bǔ)償容量的基本依據(jù)。確定工廠計(jì)算負(fù)荷的方法很多，可按具體情況選用。 (一) 按需要系數(shù)法確定工廠計(jì)算負(fù)荷 將全廠用電設(shè)備的總?cè)萘縋e（不計(jì)備用設(shè)備容量）乘上一個(gè)需要系數(shù)Kd，即得全廠的有功計(jì)算負(fù)荷，即 Kd可以直接查表得到，其他量參考前面公式。 (二) 按年產(chǎn)量估算工廠計(jì)算負(fù)荷 將工廠年產(chǎn)

38、量A乘上單位產(chǎn)品耗電量 ，就可得到工廠全年耗電量各類工廠的單位產(chǎn)品耗電量可由有關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)或根據(jù)實(shí)測(cè)資料確定，亦可查有關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)。在求得工廠的年耗電量W后，除以工廠的年最大負(fù)荷利用小時(shí)Tmax，就可求出工廠的有功計(jì)算負(fù)荷(三) 逐級(jí)計(jì)算法確定工廠計(jì)算負(fù)荷如右圖所示的工廠的計(jì)算負(fù)荷(以有功負(fù)荷為例) ，應(yīng)該是高壓母線上所有高壓配電線計(jì)算負(fù)荷之和，再乘上一個(gè)同時(shí)系數(shù)。高壓配電線的計(jì)算負(fù)荷 ，應(yīng)該是該線所供車(chē)間變電所低壓側(cè)的計(jì)算負(fù)荷 ，加上變壓器的功率損耗 和高壓配電線的功率損耗 ，如此逐級(jí)計(jì)算。2.電力變壓器的功率損耗在工程設(shè)計(jì)中可用下式估算 普通變壓器 PT0.02S30 QT0.08S30 低損

39、耗變壓器PT0.015S30 QT0.06S301.線路功率損耗的計(jì)算式中30線路的計(jì)算電流； RwL線路的每相電阻，RWL=R0L，L為線路長(zhǎng)度, R0為線路單位長(zhǎng)度的電阻，見(jiàn)附表13、14; XwL線路的每相電抗，XWL=X0L，X0為線路單位 長(zhǎng)度的電抗值，見(jiàn)附表13、14。 (四) 工廠的功率因數(shù)、無(wú)功補(bǔ)償及補(bǔ)償后工廠的計(jì)算負(fù)荷工廠的功率因數(shù)瞬時(shí)功率因數(shù)可由相位表（功率因數(shù)表）直接測(cè)出，或由功率表、電壓表和電流表的讀數(shù)通過(guò)下式求得（間接測(cè)量）(2) 功率因數(shù)對(duì)供配電系統(tǒng)的影響所有感性用電設(shè)備都需要從供配電系統(tǒng)中吸收無(wú)功功率，從而降低系統(tǒng)功率因數(shù)，過(guò)低的功率因數(shù)會(huì)給系統(tǒng)帶來(lái)如下影響：一是

40、電能損耗增加，當(dāng)用電設(shè)備的有功功率一定時(shí)，功率因數(shù)愈低，其供電線路的電流愈大，線路的電力損耗隨之增加。二是電壓損失加大，功率因數(shù)低，通過(guò)線路的電流就大，線路電壓降亦隨之增加，從而影響用電設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。三是供電設(shè)備利用率低，發(fā)電機(jī)發(fā)出的功率是有限的，當(dāng)無(wú)功功率增加時(shí)，有功功率下降，發(fā)電機(jī)的效率降低。四是降低供電線路的有功功率輸送能力。供電部門(mén)對(duì)不同用電企業(yè)的平均功率因數(shù)，有不同的要求。全國(guó)供用電規(guī)則規(guī)定如下：除電網(wǎng)有特殊要求的用戶外，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： 100千伏安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

41、購(gòu)轉(zhuǎn)售電企業(yè)，功率因數(shù)為0.85以上。 農(nóng)業(yè)用電，功率因數(shù)為0.80以上。 （3）無(wú)功補(bǔ)償提高功率因數(shù)，通常有兩個(gè)途徑，一是提高自然功率因數(shù)，二是采用人工補(bǔ)償。優(yōu)先采用提高自然功率因數(shù)的方式，即提高電動(dòng)機(jī)、變壓器等設(shè)備的負(fù)荷率，采用科學(xué)措施減少用電設(shè)備的無(wú)功功率的需要量。當(dāng)提高自然功率因數(shù)的措施仍達(dá)不到要求時(shí)，就要采用人工補(bǔ)償?shù)姆绞?。在電力用戶的母線上并聯(lián)電力電容器是最常用的一種補(bǔ)償方式，如圖2-7所示由圖2-8可知，要使功率因數(shù)由提高到裝設(shè)無(wú)功補(bǔ)償裝置（并聯(lián)電容器）的容量為：qc= tgtg稱為無(wú)功補(bǔ)償率，見(jiàn)附表3，可利用補(bǔ)償前后的功率因數(shù)直接查得。加設(shè)補(bǔ)償裝之后，在用戶需用的有功功率P30

42、不變的條件下，無(wú)功功率將由Q30 減小到Q30，視在功率將由S30 減小到S30 相應(yīng)地負(fù)荷電流I30 也將有所減小，這將使系統(tǒng)的電能損耗和電壓損耗相應(yīng)降低，既節(jié)約了電能，又提高了電壓質(zhì)量，而且可選擇較小容量的供電設(shè)備和導(dǎo)線電纜，因此提高功率因數(shù)對(duì)供電系統(tǒng)大有好處。【例2-7】某工廠有功計(jì)算負(fù)荷為650 kW，無(wú)功計(jì)算負(fù)荷為800 kvar。為使工廠的功率因數(shù)不得低于0.9，現(xiàn)要在工廠變電所低壓側(cè)裝設(shè)并聯(lián)電容器進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，問(wèn)需要裝設(shè)多少補(bǔ)償容量的并聯(lián)電容器？補(bǔ)償前工廠變電所主變壓器的容量選擇為1250kV.A，則補(bǔ)償后工廠變電所主變壓器的容量有何變化?解： (1)補(bǔ)償前變壓器二次側(cè)的視在計(jì)算

43、負(fù)荷變電所二次側(cè)的功率因數(shù)（2）按相關(guān)規(guī)定，補(bǔ)償后變電所高壓側(cè)的cos 0.9?？紤]到變壓器的無(wú)功損耗遠(yuǎn)大于有功損耗，所以低壓側(cè)補(bǔ)償后的功率因數(shù)應(yīng)略高于0.9，取0.92。因此，在低壓側(cè)需要裝設(shè)的并聯(lián)電容器容量為（3）變壓器功率損耗（4）變壓器高壓側(cè)計(jì)算負(fù)荷（5）補(bǔ)償后高壓側(cè)的功率因數(shù)為選800KV.A變壓器滿足要求 無(wú)功補(bǔ)償前后進(jìn)行比較S N（前）S N（后）=1250-800=450KV.A 補(bǔ)償后變壓器的容量減小了450kV.A，功率因數(shù)提高。 電業(yè)部門(mén)對(duì)工業(yè)用戶實(shí)行 “三部電費(fèi)制”：一部分叫基本電費(fèi)，按所裝的主變壓器容量來(lái)計(jì)費(fèi)的；一部分叫電度電費(fèi)，按每月實(shí)際耗電來(lái)計(jì)費(fèi)的；另一部分根據(jù)月

44、平均功率因數(shù)調(diào)整收費(fèi)，平均功率因數(shù)高減收電費(fèi)，低要加收電費(fèi)。 可見(jiàn)提高功率因數(shù)即對(duì)電力系統(tǒng)帶來(lái)好處，又可以少交基本電費(fèi)和電度電費(fèi)。學(xué)習(xí)目標(biāo)理解變配電所的功能和類型；掌握高、低壓一次設(shè)備的作用；掌握變壓器的工作原理及接線組別；掌握互感器的原理及使用中的注意事項(xiàng)；理解電氣設(shè)備的選擇及校驗(yàn)方法任務(wù)一 變配電所的任務(wù)和類型工廠變配電所是工廠供配電系統(tǒng)的核心，在工廠中占有特別重要的地位。工廠變配電所按其作用可分為工廠變電所和工廠配電所。 變電所的作用是：從電力系統(tǒng)接受電能，經(jīng)過(guò)變壓器降壓（通常降為0.4kV），然后按要求把電能分配到各車(chē)間供給各類用電設(shè)備。 配電所的作用是：接受電能，然后按要求分配電能。

45、兩者所不同的是，變電所中有配電變壓器，而配電所中沒(méi)有配電變壓器。 1、2內(nèi)附式 3、4外附式 5車(chē)間內(nèi)式 6露天（半露天）式 7獨(dú)立式圖3-1 車(chē)間變電所的類型任務(wù)二 變配電所的主要電氣設(shè)備子任務(wù)一 工廠供配電電氣設(shè)備的分類及電弧問(wèn)題一、電氣設(shè)備的分類工廠供配電系統(tǒng)中擔(dān)負(fù)輸送、變換和分配電能任務(wù)的電路，稱為“主電路”，也叫“一次電路”。用來(lái)控制、指示、監(jiān)測(cè)和保護(hù)主電路（一次電路）及其主電路中設(shè)備運(yùn)行的電路，稱為“二次電路”（二次回路）。一次電路中的所有電氣設(shè)備，稱為“一次設(shè)備”或“一次元件”，二次電路中的所有電氣設(shè)備，稱為“二次設(shè)備”或“二次元件”。一次設(shè)備可分為以下幾類：(1) 變換設(shè)備 例

46、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 其功能控制一次電路的通、斷，例如各種高低壓開(kāi)關(guān)設(shè)備。(3) 保護(hù)設(shè)備 例如熔斷器和避雷器等。(4) 補(bǔ)償設(shè)備 例如并聯(lián)電容器等。 (5) 成套設(shè)備 例如高壓開(kāi)關(guān)柜、低壓配電屏、動(dòng)力和照明配電箱等。 子任務(wù)二 電力變壓器變壓器（T）的作用 作用：將電力系統(tǒng)中的電壓升高或降低，以利于電能的合理輸送、分配和使用。（1）工作原理一次繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效值為：E1=4.44fN1m 二次繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效值為：E2=4.44fN2m 一. 變壓器的工作原理K為變壓器的變比 可見(jiàn)，變壓器一、二次繞組的匝數(shù)不同，導(dǎo)致一、二次繞組的電壓

47、不等，改變變壓器的變比就可以改變變壓器的輸出電壓。二 變壓器的分類按相數(shù)分：三相變壓器和單相變壓器。按繞組分：雙繞組、三繞組和自耦變壓器。按調(diào)壓方式分：無(wú)載調(diào)壓和有載調(diào)壓。按繞組材質(zhì)分：銅繞組和鋁繞組。按繞組絕緣及冷卻方式分：油浸式、干式和充氣式(SF6).按用途分：普通型、全封閉型和防雷型。按容量系列分：R8系列和R10系列。R8系列指容量等級(jí)按 1.33倍遞增。R10系列指容量等級(jí)按1.26倍數(shù)遞增。電力變壓器的型號(hào)和含義 例如：S9-800/10，為三相銅繞組油浸式電力變壓器，設(shè)計(jì)序號(hào)9，額定容量800 kVA，高壓繞組額定電壓10 kV。三 變壓器的主要結(jié)構(gòu)（12） 鐵芯：變壓器的磁路

48、。 鐵芯由硅鋼片疊壓制成，變壓器的一次繞組和二次繞組都繞在鐵芯上。 要求鐵芯有一點(diǎn)接地 。（13）繞組：變壓器的電路。 低壓繞組放在靠近鐵心的里面，高壓繞組放在外面.（11）油箱：變壓器的外殼。 箱內(nèi)充滿變壓器油。變壓器油對(duì)鐵芯和繞組起絕緣和散熱作用。 （3）吸濕器：吸收儲(chǔ)油柜上部空氣中的水分。 由一根鐵管和玻璃容器組成，內(nèi)裝可吸收潮氣的硅膠。（6）防爆管：釋放變壓器內(nèi)部的壓力。 防爆管口裝有玻璃片密封，當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生故障時(shí)，油產(chǎn)生氣體，箱內(nèi)壓力劇增，玻璃片破碎，氣體和油從管口噴出，防止了油箱爆炸起火或變形。 （8）絕緣套管：起到變壓器引出線與外殼絕緣和固定引出線的作用。（4）儲(chǔ)油柜：保證變

49、壓器油箱內(nèi)充滿油，減少了油與空氣的接觸面積，適應(yīng)絕緣油在溫度升高或降低時(shí)體積的變化。 通過(guò)彎管及閥門(mén)等與變壓器的油箱相聯(lián)。其他各部件為：1-信號(hào)溫度計(jì) 2-銘牌 5-油標(biāo) 7-氣體繼電器 8-高壓套管9-低壓套管 10-分接開(kāi)關(guān) 14-放油閥 15-小車(chē) 16-接地螺栓 分接開(kāi)關(guān)一般有三個(gè)分接位置：-5%、0%、+5%。對(duì)降壓變壓器而言，調(diào)壓方法：低往低調(diào)，高往高調(diào) 。對(duì)升壓變壓器而言，調(diào)壓方法：低往高調(diào)，高往低調(diào) 。變壓器調(diào)壓原理：變壓器的主磁通是保證輸出電壓高低的關(guān)鍵。電力變壓器型號(hào)的表示和含義如下：四、變壓器的連接組別 聯(lián)接組別是指變壓器一、二次繞組因聯(lián)結(jié)方式不同而形成一、二次側(cè)對(duì)應(yīng)的線

50、電壓之間的不同相位關(guān)系。 采用“時(shí)鐘表示法”表示連接組別，即把一次繞組的線電壓作為時(shí)鐘的分針，并固定在“12”上，二次繞組的線電壓作為時(shí)鐘的時(shí)針，短針?biāo)笖?shù)字即為三相變壓器的聯(lián)接組別的標(biāo)號(hào)。 Y, yn0（Y/Y0-12）聯(lián)結(jié)組別D, ynl l（/Y0-11）聯(lián)結(jié)聯(lián)結(jié)組別（一）變壓器容量的確定1單臺(tái)變壓器容量的確定 SN.TS30 低壓為0.4kV的單臺(tái)主變，容量不宜大于1250kVA。 車(chē)間變電所，單臺(tái)容量不宜超過(guò)1000kV.A。 裝設(shè)在樓上的干式變壓器，容量不宜大于630 kV.A。2兩臺(tái)主變壓器容量的確定 每臺(tái)主變的S N.T應(yīng)同時(shí)滿足： （1）當(dāng)任一臺(tái)變壓器單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，應(yīng)滿足總計(jì)算

51、負(fù)荷的60%70%，即SN.T （0.60.7）S30 （2）當(dāng)任一臺(tái)變壓器單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，應(yīng)滿足一、二級(jí)負(fù)荷總?cè)萘康男枨?，即：SN.TS 30（+）五、變壓器的選擇（一）電力變壓器臺(tái)數(shù)的選擇 首選S9或S10系列的低損耗節(jié)能變壓器。 室內(nèi)安裝：通常選干式變壓器； 室外安裝：在多塵或有腐蝕性氣體的場(chǎng)所，選擇密閉型或防腐型變壓器。 臺(tái)數(shù)選擇原則：（1）對(duì)于三級(jí)負(fù)荷，裝設(shè)一臺(tái)，但負(fù)荷較重且集中可裝兩臺(tái)，以降低單臺(tái)變壓器的容量。（2）對(duì)于有一、二級(jí)負(fù)荷的變電所，選用兩臺(tái)。（3）對(duì)于季節(jié)或晝夜負(fù)荷變動(dòng)較大的變電所，可裝兩臺(tái).【例3-2】某車(chē)間（10/0.4）變電所總計(jì)算負(fù)荷為1350 kV.A。其中一、二

52、級(jí)負(fù)荷750kVA，試選擇其主變的臺(tái)數(shù)和容量。 解：有一、二級(jí)負(fù)荷，選兩臺(tái)主變。 按兩臺(tái)主變同時(shí)運(yùn)行選擇每臺(tái)容量。 SN.T=(0.60.7)S30=(0.60.7)1350=(810945)kVA SN.T=S30(I+II)=750kVA 綜合上述條件，選兩臺(tái)低損耗變壓器(如S9-100010型) . 1聯(lián)結(jié)組別標(biāo)號(hào)相同:標(biāo)號(hào)不同會(huì)燒毀 如一臺(tái)Y.yn0聯(lián)結(jié)與一臺(tái).yn11聯(lián)結(jié)的變壓器并聯(lián)運(yùn)行，則它們的二次線電壓有30的相位差，會(huì)產(chǎn)生環(huán)流燒毀變壓器。2電壓比相等：允許差值范圍為5%。3短路阻抗相等：允許差值范圍為士10。 并列運(yùn)行的變壓器負(fù)荷是按其阻抗電壓成反比分配的。如阻抗電壓不同，將導(dǎo)

53、致阻抗電壓較小的變壓器過(guò)負(fù)荷。 此外，并列運(yùn)行的變壓器容量之比不宜超過(guò)3:1。否則性能變化易造成容量小的變壓器過(guò)負(fù)荷。 六 變壓器的并聯(lián)運(yùn)行條件你認(rèn)為會(huì)出現(xiàn)連接組別是Y/yn11連接組別的變壓器嗎？你能回答嗎？ 變壓器主要由那幾部分構(gòu)成，這些的功能分別是什么？問(wèn)題與思考變壓器的調(diào)壓開(kāi)關(guān)的調(diào)壓規(guī)律是什么？子任務(wù)二 電壓和電流互感器互感器是電力系統(tǒng)中用來(lái)變換高電壓、大電流的特殊變壓器。利用互感器使測(cè)量?jī)x表與高電壓、大電流隔離，保證儀表和人身的安全，便于儀表和繼電器的標(biāo)準(zhǔn)化?；ジ衅鞅粡V泛應(yīng)用于交流電壓、電流、功率的測(cè)量和各種繼電保護(hù)、控制電路中。電流互感器也稱為儀用變流器，它將大電流變成標(biāo)準(zhǔn)的小電流

54、（5A或1A）；電壓互感器也稱為儀用變壓器，它將高電壓變成標(biāo)準(zhǔn)的低電壓（100V）。二 電壓互感器1. 電壓互感器的結(jié)構(gòu)與原理規(guī)定：二次線圈的額定電壓為100V。 接線：一次繞組并接在高壓電路中，二次繞組與測(cè)量?jī)x表和繼電器的電壓線圈并聯(lián)。單相三繞組、戶內(nèi)電壓互感器JDZJ-10型電壓互感器1-一次接線端子；2-高壓絕緣套管；3-一、二次繞組；4-鐵心(殼式)；5-二次接線端子 三相三繞組、戶外電壓互感器一 電壓互感器2. 電壓互感器的接線方式 一個(gè)單相電壓互感器的接線:供儀表、繼電器接于一個(gè)線電壓。 兩個(gè)單相電壓互感器VV接成:適用于工廠變配電所的610kV高壓配電裝置中，供儀表、繼電器接于三

55、個(gè)線電壓。 2. 電壓互感器的接線方式 三個(gè)單相電壓互感器Y0Y0接線:供儀表、繼電器測(cè)量、監(jiān)視三相三線制系統(tǒng)中的線電壓和相電壓。 Y0Y0接線：其接成Y0的二次繞組，與圖相同；接成開(kāi)口三角形的二次繞組，系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，由于三個(gè)相電壓對(duì)稱，開(kāi)口三角形兩端的電壓為零。當(dāng)某一相接地時(shí)，兩端將出現(xiàn)近100V的電壓，電壓繼電器KV動(dòng)作，發(fā)出單相接地信號(hào)。 3. 使用注意事項(xiàng)（1）電壓互感器的原邊必須并聯(lián)連接于被測(cè)電路，副邊的負(fù)載也必須并聯(lián)連接。（2）電壓互感器二次側(cè)不能短路。其一、二次側(cè)均應(yīng)加熔斷器保護(hù)，以防止發(fā)生短路時(shí)燒毀互感器或影響一次電路正常運(yùn)行。（3）電壓互感器二次繞組及外殼均應(yīng)接地，以防止其

56、一、二次繞組擊穿時(shí)，高壓竄入二次側(cè)，危及設(shè)備和人身安全。（4）接線時(shí)，電壓互感器的極性一定要連接正確，否則將影響正確測(cè)量，甚至引起事故。電壓互感器原邊接線端子用A、N，副邊星型接線端子用a、n表示，開(kāi)口三角形接線端子用da、dn表示。（5）電壓互感器的準(zhǔn)確度為：在規(guī)定的一次電壓和二次負(fù)荷變化范圍內(nèi)，負(fù)荷功率等于額定值時(shí)的最大誤差。通常電壓互感器根據(jù)誤差的大小分為0.2、0.5、1.0、3.0四個(gè)儀表級(jí)和3P、5P兩個(gè)保護(hù)級(jí)。級(jí)數(shù)表示互感器在規(guī)定使用條件下的最大引用誤差的百分值。一般0.2級(jí)用于精密測(cè)量，0.51.0級(jí)用于電度表，3.0級(jí)用于指示性測(cè)量，3P、5P級(jí)用于繼電保護(hù)。二 電流互感器1

57、. 電流互感器的結(jié)構(gòu)與原理N1N2ABCAP1P2S2S1電流互感器工作原理一次繞組匝數(shù)少、導(dǎo)線粗、電流大，一次繞組串接在一次電路中；二次繞組匝數(shù)多、導(dǎo)線細(xì)、電流小，儀表、繼電器等負(fù)載串聯(lián)在二次繞組中。規(guī)定：二次側(cè)額定電流為5A.ki為變比。例如 ki 為100A5A或200 5A.二 電流互感器2. 電流互感器的分類按一次繞組匝數(shù)分：?jiǎn)卧咽胶投嘣咽?；按用途分：測(cè)量用和保護(hù)用；按絕緣介質(zhì)分：油浸式和干式；按準(zhǔn)確度等級(jí)分：測(cè)量用（ 0.1、0.2、0.3、1、3、5級(jí)）和保護(hù)用（ 5P和10P ）。 戶內(nèi)高壓LQJ-10 戶內(nèi)低壓LMZJ1-0.5型 2. 電流互感器的接線方式二 電流互感器在三

58、相電路中，電流互感器接線方式如圖3-14所示。其中圖3-14a為星形接線，用于中性點(diǎn)接地的三相三線和三相四線制電路的電流測(cè)量和繼電保護(hù)。圖3-14b為不完全星形接線，用于三相電路的電流測(cè)量和繼電保護(hù)，其中公共線上的電流為其它兩相電流的相量和，即未接互感器那一相的電流。AAAABCP1S1P1S1S1P1AAABCP1S1S1P1（a）（b）圖3.14 電流互感器的常用接法（a）星形接法；（b）不完全星形接法3. 使用注意事項(xiàng)（1）電流互感器的原邊串聯(lián)連接于被測(cè)電路，副邊的負(fù)載也串聯(lián)連接。（2）電流互感器二次側(cè)不得開(kāi)路，如果閑置不用，要把副邊短路。（3）電流互感器二次繞組及外殼均應(yīng)接地，以防止其

59、一、二次繞組擊穿時(shí)，高壓竄入二次側(cè)，危及設(shè)備和人身安全。（4）接線時(shí)，電流互感器的極性一定要連接正確，否則將影響正確測(cè)量，甚至引起事故。（5）電流互感器的兩個(gè)副邊分為儀表用和保護(hù)用，接線時(shí)要特別注意儀表用副邊和保護(hù)用副邊不能混用和錯(cuò)用。1S1、1S2為儀表用，2S1、2S2為保護(hù)用。（6）電流互感器的準(zhǔn)確度指二次負(fù)荷在規(guī)定范圍內(nèi)，對(duì)一次電流測(cè)量所產(chǎn)生的最大誤差。根據(jù)測(cè)量時(shí)誤差的大小，電流互感器的準(zhǔn)確度等級(jí)分為，0.2、0.5、1.0、3.0、10級(jí)和保護(hù)級(jí)5P、10P。 一般0.2級(jí)用于精密測(cè)量，0.51級(jí)用于計(jì)量電度表，3級(jí)、10級(jí)用于監(jiān)視性測(cè)量或繼電保護(hù)，5P、10P級(jí)用于繼電保護(hù)。二 電

60、流互感器三 零序電流互感器零序電流保護(hù)的基本原理是用零序電流互感器作為取樣元件，在線路與電氣設(shè)備正常的情況下，各相電流在鐵芯中產(chǎn)生的磁通之和為零。因此，零序電流互感器的二次側(cè)繞組無(wú)信號(hào)輸出，執(zhí)行元件不動(dòng)作。當(dāng)發(fā)生接地故障時(shí)的各相電流在鐵芯中產(chǎn)生的磁通之和不為零，零序電流互感器的二次側(cè)感應(yīng)電流使繼電器動(dòng)作，帶動(dòng)斷路器的脫扣機(jī)構(gòu)，使斷路器跳閘切斷電源，達(dá)到接地和漏電保護(hù)的目的。K2K2K2KK2K2K2K2K2K2K2K2K2K2K2在中性點(diǎn)接地系統(tǒng)中，檢測(cè)的是 ，叫作剩余電流。電流互感器在使用中有什么注意事項(xiàng)？你能回答嗎？ 電壓互感器使用中有什么注意事項(xiàng)？問(wèn)題與思考零序電流互感器檢測(cè)到的電流是怎