供電技術(shù)第一章

供電技術(shù)第一章第一頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日第一章供電系統(tǒng)基本概念第二頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日本章重點(diǎn)介紹了供電系統(tǒng)的基本概念；供電系統(tǒng)的組成；線(xiàn)路及變電所的接線(xiàn)方式；供電系統(tǒng)中性點(diǎn)的運(yùn)行方式及單相接地電流的計(jì)算。第三頁(yè)，共五十二頁(yè)，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(diǎn)1、電能不能大量?jī)?chǔ)存--這是電能生產(chǎn)的最大特點(diǎn)。電能生產(chǎn)—傳輸—消費(fèi)的全過(guò)程，幾乎是同時(shí)進(jìn)行的，而且電能生產(chǎn)過(guò)程的各個(gè)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(jì)不當(dāng)、保護(hù)不完善、操作失誤、電氣設(shè)備故障，都會(huì)給整個(gè)系統(tǒng)造成不良影響。2、電力系統(tǒng)中的暫態(tài)過(guò)程十分迅速。3、電能供應(yīng)特別重要。電力工業(yè)與國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各部門(mén)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(huì)造成重大損失及嚴(yán)重后果。第四頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日1.1.2電力系統(tǒng)的基本概念1.電力用戶(hù)

在各行各業(yè)中所應(yīng)用的各類(lèi)用電設(shè)備統(tǒng)稱(chēng)為電力用戶(hù)。在電力系統(tǒng)中，通常將某一個(gè)企業(yè)或由同一線(xiàn)路供電的多個(gè)企業(yè)用電設(shè)備的總和看作一個(gè)電力用戶(hù)。2、發(fā)電廠(chǎng)發(fā)電廠(chǎng)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(chǎng)的種類(lèi)很多，根據(jù)所利用能源的不同可分為火力發(fā)電廠(chǎng)、水力發(fā)電廠(chǎng)、核能發(fā)電廠(chǎng)、地?zé)岚l(fā)電廠(chǎng)、潮汐發(fā)電廠(chǎng)及風(fēng)力發(fā)電廠(chǎng)等。第五頁(yè)，共五十二頁(yè)，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(chǎng)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(chē)間變電所等。只有受電和配電開(kāi)關(guān)等控制設(shè)備而無(wú)主變壓器的變電所稱(chēng)為配電所。4、電力網(wǎng)電力網(wǎng)的作用是將發(fā)電廠(chǎng)生產(chǎn)的電能進(jìn)行輸送、變換和分配，由變電所和各種不同電壓等級(jí)的電力線(xiàn)路所組成。第六頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日5、電力系統(tǒng)由分布各地的不同類(lèi)型的發(fā)電廠(chǎng)、升壓和降壓變電所、輸電線(xiàn)路及電力用戶(hù)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(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日

圖1-1電力系統(tǒng)組成示意圖第八頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日1.1.3電力系統(tǒng)的電壓等級(jí)1、電網(wǎng)電壓是有等級(jí)的，電網(wǎng)的額定電壓等級(jí)是根據(jù)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要、技術(shù)經(jīng)濟(jì)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(guó)家統(tǒng)一制定和頒布的，我國(guó)公布的標(biāo)準(zhǔn)額定電壓如表1-1所。

2、電氣設(shè)備的額定電壓等級(jí)與電網(wǎng)額定電壓等級(jí)相對(duì)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(jiǎn)述如下：第九頁(yè)，共五十二頁(yè)，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(jī)發(fā)電機(jī)的額定電壓一般比同級(jí)電網(wǎng)額定電壓高出5%，用于補(bǔ)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(duì)于一次繞組，當(dāng)變壓器接于電網(wǎng)末端時(shí)，性質(zhì)等同電網(wǎng)上的一個(gè)負(fù)荷，故額定電壓與電網(wǎng)一致。對(duì)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(dāng)二次側(cè)輸電距離較長(zhǎng)時(shí)，其額定電壓應(yīng)比電網(wǎng)額定電壓高10%。第十頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日表1-1我國(guó)交流電力網(wǎng)和電氣設(shè)備的額定電壓

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

電壓等級(jí)的確定在供電設(shè)計(jì)中是十分重要的，電壓等級(jí)的確定是否合理將直接影響供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)上的合理性。確定電壓等級(jí)時(shí)需要考慮以下主要技術(shù)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)：（1）技術(shù)指標(biāo)

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(lái)發(fā)展的情況等。（2）經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

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

表1-3各種電壓線(xiàn)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(yàn)證明當(dāng)6kV用電設(shè)備的負(fù)荷占企業(yè)總負(fù)荷的30%~40%以上時(shí)，企業(yè)內(nèi)部配電電壓采用6kV為適宜。第十三頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日1.2供電系統(tǒng)及接線(xiàn)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(yùn)行安全靈活，經(jīng)濟(jì)合理，便于發(fā)展。第十四頁(yè)，共五十二頁(yè)，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(fù)荷等級(jí)來(lái)保證其不同的可靠性。不可片面強(qiáng)調(diào)供電可靠而造成不應(yīng)有的浪費(fèi)。在設(shè)計(jì)時(shí)，不考慮雙重事故。（2）操作方便、運(yùn)行安全靈活

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

（3）經(jīng)濟(jì)合理

接線(xiàn)方式在滿(mǎn)足用戶(hù)要求和保證供電質(zhì)量的前提下應(yīng)力求簡(jiǎn)單，以減少投資和運(yùn)行費(fèi)用。提高經(jīng)濟(jì)性的有效措施之一就是高壓線(xiàn)路盡量深入負(fù)荷中心。（4）具有發(fā)展的可能性接線(xiàn)方式應(yīng)保證便于將來(lái)發(fā)展，同時(shí)能適應(yīng)分期建設(shè)的需要。第十六頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日1.2.2供電系統(tǒng)的接線(xiàn)方式

供電系統(tǒng)按系統(tǒng)接線(xiàn)布置方式可分為放射式、干線(xiàn)式、環(huán)式及兩端電源供電式等接線(xiàn)方式；按供電系統(tǒng)的運(yùn)行方式可分為開(kāi)式和閉式接線(xiàn)系統(tǒng)；按對(duì)負(fù)荷供電可靠性的要求可分為無(wú)備用和有備用接線(xiàn)系統(tǒng)。在有備用接線(xiàn)系統(tǒng)中，其中一回線(xiàn)路發(fā)生故障時(shí)，其余線(xiàn)路能保證全部供電的稱(chēng)為完全備用系統(tǒng)；如果只能保證對(duì)重要用戶(hù)供電的，則稱(chēng)為不完全備用系統(tǒng)。第十七頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日1、無(wú)備用接線(xiàn)方式(a)單回路放射式(b)直接聯(lián)接的干線(xiàn)式(c)串聯(lián)型干線(xiàn)式第十八頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日無(wú)備用系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)是：接線(xiàn)簡(jiǎn)單，運(yùn)行方便，易于發(fā)現(xiàn)故障。缺點(diǎn)是：供電可靠性差。所以這種接線(xiàn)主要用于對(duì)三級(jí)負(fù)荷和一部分次要的二級(jí)負(fù)荷供電。第十九頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日2、有備用接線(xiàn)方式QS1QF1QS2QS3QF2QS7QS6QS5QF4QS4圖1–3雙回路放射式接線(xiàn)(a)第二十頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日QS1QF1QS2QS3QF2QS4QS6QF4QS8QS5QF3QS7QS10QF5QS9圖1–3雙回路放射式接線(xiàn)(b)第二十一頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日第二十二頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日QF1QF2QF4QF5QF6QF7QF3圖1-5環(huán)式接線(xiàn)第二十三頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日有備用系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)是：供電可靠性高。缺點(diǎn)是：接線(xiàn)復(fù)雜，不易于發(fā)現(xiàn)故障。所以這種接線(xiàn)主要用于對(duì)一級(jí)、二級(jí)負(fù)荷負(fù)荷供電。第二十四頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日1.2.4變電站的主接線(xiàn)方式

變電站的主接線(xiàn)是由各種電氣設(shè)備（變壓器、斷路器、隔離開(kāi)關(guān)等）及其連接線(xiàn)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(jí)、進(jìn)線(xiàn)數(shù)目、負(fù)荷大小及級(jí)別、變壓器臺(tái)數(shù)及容量等因素有關(guān)，所以變電站的主接線(xiàn)有多種形式。確定變電站的主接線(xiàn)與變電站電氣設(shè)備的選擇、配電設(shè)備的布置及運(yùn)行的可靠性和經(jīng)濟(jì)性等都有密切的關(guān)系，確定變電站的主接線(xiàn)方式是變電站設(shè)計(jì)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(chē)間變電所的主接線(xiàn)方式。第二十五頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日

圖1-6線(xiàn)路-變壓器組接線(xiàn)（a）進(jìn)線(xiàn)為隔離開(kāi)關(guān)；（b）進(jìn)線(xiàn)為跌落式保險(xiǎn)；（c）進(jìn)線(xiàn)為斷路器（1）線(xiàn)路-變壓器組接線(xiàn)方式當(dāng)供電電源只有一回線(xiàn)路，且變電站只裝設(shè)一臺(tái)變壓器時(shí)，采用線(xiàn)路—變壓器組接線(xiàn)方式，如圖1-6所示。1、總降壓變電站的主接線(xiàn)第二十六頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日線(xiàn)路—變壓器組接線(xiàn)方式的優(yōu)點(diǎn)是：接線(xiàn)簡(jiǎn)單，使用的設(shè)備少，基建投資省。缺點(diǎn)是：供電的可靠性低，當(dāng)供電線(xiàn)路、變壓器及低壓母線(xiàn)發(fā)生故障或高壓設(shè)備檢修時(shí)全部負(fù)荷都將停止供電。所以這種接線(xiàn)方式只應(yīng)用于三級(jí)或不太重要的二級(jí)負(fù)荷的變電所。第二十七頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日（2）橋式接線(xiàn)（a）外橋接線(xiàn)；

（b）內(nèi)橋接線(xiàn)；

（c）全橋接線(xiàn)圖1-7橋式接線(xiàn)當(dāng)供電電源只有兩回線(xiàn)路，且變電站裝設(shè)兩臺(tái)變壓器時(shí)，采用橋式，如圖1-7所示。第二十八頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日橋式接線(xiàn)方式的優(yōu)點(diǎn)是：供電的可靠性高，用于對(duì)一、二級(jí)負(fù)荷供電；缺點(diǎn)是接線(xiàn)復(fù)雜，使用的設(shè)備多，基建投資高。第二十九頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日(3)單母線(xiàn)分段接線(xiàn)

有穿越負(fù)荷的兩回電源進(jìn)線(xiàn)的中間變電所，其受、配電母線(xiàn)以及橋式接線(xiàn)變電所主變壓器二次側(cè)的配電母線(xiàn)，多采用單母線(xiàn)分段接線(xiàn)方式，如圖1-8所示。饋出線(xiàn)L4電源L3電源L2圖1–8單母線(xiàn)分段式接線(xiàn)Ⅰ1Ⅱ1Ⅰ2Ⅱ2第三十頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日單母線(xiàn)分段接線(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)：當(dāng)某回受電線(xiàn)路或變壓器故障停止運(yùn)行時(shí)，可通過(guò)母線(xiàn)分段器QFs的聯(lián)絡(luò)，保證繼續(xù)對(duì)兩段母線(xiàn)上的重要負(fù)荷供電，具備一定的可靠性。缺點(diǎn)是當(dāng)其中任一段母線(xiàn)發(fā)生故障時(shí)，接于該段母線(xiàn)的全部進(jìn)出線(xiàn)均停止運(yùn)行。第三十一頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日(4)雙母線(xiàn)接線(xiàn)對(duì)于容量大，負(fù)荷要求可靠性高，進(jìn)出線(xiàn)回路多的重要變電所，采用雙母線(xiàn)接線(xiàn)，如圖1-9所示。第三十二頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日雙母線(xiàn)接線(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)：不論哪一段電源與母線(xiàn)同時(shí)發(fā)生故障，都不影響對(duì)用戶(hù)的供電，故可靠性高。缺點(diǎn)是設(shè)備多，接線(xiàn)復(fù)雜，操作安全性差、投資大。第三十三頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日2.車(chē)間變電所的主接線(xiàn)（1）高壓側(cè)無(wú)母線(xiàn)的接線(xiàn)方式（圖1-10～圖1-14）圖1-10320kVA及以下車(chē)間變電所的接線(xiàn)方式區(qū)別在于高壓側(cè)開(kāi)關(guān)類(lèi)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(kāi)關(guān)元件選用隔離開(kāi)關(guān)和高壓熔斷器。在檢修變壓器時(shí)，用隔離開(kāi)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(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日高壓側(cè)開(kāi)關(guān)元件選用跌落式熔斷器，在變壓器故障時(shí)，可作為保護(hù)元件自動(dòng)斷開(kāi)變壓器；在檢修變壓器時(shí)起隔離開(kāi)關(guān)的作用。第三十五頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日高壓側(cè)開(kāi)關(guān)元件選用負(fù)荷開(kāi)關(guān)和熔斷器。負(fù)荷開(kāi)關(guān)作為正常運(yùn)行時(shí)操作變壓器之用，熔斷器作為變壓器的短路保護(hù)之用。第三十六頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日高壓側(cè)開(kāi)關(guān)元件選用隔離開(kāi)關(guān)和高壓斷路器。高壓斷路器作為正常運(yùn)行時(shí)接通或斷開(kāi)變壓器之用。隔離開(kāi)關(guān)作為斷路器、變壓器檢修時(shí)隔離電源之用，故要裝設(shè)在斷路器之前。這種接線(xiàn)方式最簡(jiǎn)單、運(yùn)行便利、投資費(fèi)用少，當(dāng)中小型工業(yè)企業(yè)的車(chē)間變電所只有一臺(tái)變壓器時(shí)最為適宜。但當(dāng)高壓側(cè)電氣設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，將造成全部停電，因此只適用于三級(jí)負(fù)荷。第三十七頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日對(duì)一、二級(jí)負(fù)荷或用電量較大的車(chē)間變電所，應(yīng)采用兩回路進(jìn)線(xiàn)兩臺(tái)變壓器的接線(xiàn)方式。第三十八頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日（2）高壓側(cè)單母線(xiàn)的接線(xiàn)

對(duì)供電可靠性要求較高、季節(jié)性負(fù)荷或晝夜負(fù)荷變化較大，以及負(fù)荷比較集中的車(chē)間（或中、小企業(yè)），其變電所設(shè)有兩臺(tái)以上變壓器，并考慮今后發(fā)展需要，則應(yīng)采用高壓?jiǎn)文妇€(xiàn)接線(xiàn)方式，如圖1-15所示。第三十九頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日1.2.5典型供電系統(tǒng)接線(xiàn)實(shí)例綜合分析1、線(xiàn)路-變壓器組接線(xiàn) 屬于二級(jí)及三級(jí)負(fù)荷的大型機(jī)械廠(chǎng)等可采用一回路電源進(jìn)線(xiàn)和一臺(tái)變壓器的線(xiàn)路—變壓器組接線(xiàn)方式，如圖1-16所示。當(dāng)線(xiàn)路較長(zhǎng)且變壓器容量較大時(shí)，變壓器的電源側(cè)需裝設(shè)隔離開(kāi)關(guān)及斷路器。若線(xiàn)路不長(zhǎng)或變壓器容量不大時(shí)，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(hù)。這種接線(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單、設(shè)備少、基建快、投資費(fèi)用低。但當(dāng)線(xiàn)路或變壓器發(fā)生故障或檢修時(shí)，就需停電，故供電可靠性較差。第四十頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日第四十一頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日2.橋式接線(xiàn)

屬于一級(jí)及二級(jí)負(fù)荷的大型工業(yè)企業(yè)采用35kV～110kV的線(xiàn)路供電時(shí)，一般多采用雙回路電源進(jìn)線(xiàn)和兩臺(tái)主變壓器組成的橋式接線(xiàn)。它的特點(diǎn)是當(dāng)一條電源線(xiàn)路有故障或檢修時(shí)，通過(guò)橋斷路器的聯(lián)絡(luò)，不影響兩臺(tái)變壓器的運(yùn)行。當(dāng)變壓器臺(tái)數(shù)多于兩臺(tái)時(shí)，可采用擴(kuò)大橋式接線(xiàn)方式。如圖1-17所示。第四十二頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日35kV～110kV進(jìn)線(xiàn)

圖1-17擴(kuò)大橋式接線(xiàn)第四十三頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日1.3電網(wǎng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式1.3.1中性點(diǎn)運(yùn)行方式分析1.中性點(diǎn)運(yùn)行方式分類(lèi)在電力系統(tǒng)中，當(dāng)變壓器或發(fā)電機(jī)的三相繞組為星形聯(lián)結(jié)時(shí)，其中性點(diǎn)可有以下幾種運(yùn)行方式：（1)中性點(diǎn)直接接地方式（2)中性點(diǎn)不接地方式（3)中性點(diǎn)經(jīng)消弧線(xiàn)圈（電抗器）接地方式（4)中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地方式第四十四頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日第四十五頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日2、中性點(diǎn)接地方式分析

中性點(diǎn)接地方式與電網(wǎng)安全有密切聯(lián)系，在系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，中性點(diǎn)對(duì)地電壓為零，接地方式對(duì)系統(tǒng)沒(méi)有影響。當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，各種接地方式的差別就出現(xiàn)了。第四十六頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日（1）中性點(diǎn)直接接地 當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，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(duì)地電壓不變，電氣設(shè)備的絕緣水平可按相電壓考慮。這對(duì)于110kV及以上的高壓電網(wǎng)降低造價(jià)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(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日（2）中性點(diǎn)不接地當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，若電壓較低、輸電線(xiàn)路較短，電容較小，故障電流很小，瞬時(shí)性故障往往自動(dòng)消除；因此中性點(diǎn)不接地方式適合低電壓、短距離輸電。但此時(shí)，非故障相對(duì)地電壓升高到