第二節(jié)供電電壓與電源的選擇

第二節(jié)供電電壓與電源的選擇第1頁，共34頁，2023年，2月20日，星期一五、變電所的主要電氣設備（續(xù)）（3）三個單相電壓互感器接成Y0/Y0形，如圖c所示。供電給要求線電壓的儀表和繼電器；在小接地電流系統(tǒng)中，供電給接相電壓的絕緣監(jiān)視電壓表，在這種接線方式中電壓表應按線電壓選擇。常用于三相三線和三相四線制線路。（4）三相三芯式的Y/Y0接法，P29圖b所示，這種聯(lián)結方式可用來測量三相相間電壓，也可接電度表和功率表，但不能測量相對地電壓（Why？）。（5）三相五芯三繞組的Y0/Y0/接法，P29圖c所示第2頁，共34頁，2023年，2月20日，星期一第四節(jié)變電所的電氣主接線

一、主接線圖及要求：表示電能由電源分配給用戶的主要電路。1、組成：由電力變壓器、高壓斷路器、隔離開關、母線、電流互感器及電壓互感器等主要電氣設備以及連接導線所組成，用以接受和分配電能。2、要求：安全、可靠、靈活、經(jīng)濟、擴展性。3、分類：主接線圖根據(jù)其作用的不同，有兩種形式：系統(tǒng)式主接線圖和裝置式主接線圖。按照電能輸送和分配的順序、用規(guī)定的電氣符號和文字說明來表示和安排其主要電氣設備相互連接關系的主接線圖為系統(tǒng)式主接線圖。這種圖能全面系統(tǒng)地反映主接線中電力電能的傳輸過程，即相對電氣連接關系，但不能反映電路中各電氣設備和成套設備之間的相互排列位置即實際位置；它一般在運行和教材中使用，如變配電所運行值班用的模擬電路盤上就用它模擬演示供配電系統(tǒng)的運行狀況，或用來分析、計算和選擇電氣設備等。

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裝置式主接線圖是按照高、低壓成套配電裝置之間的相互連接和排列位置繪制的主接線圖。在裝置式主接線圖中，各成套配電裝置的內部設備和接線及各成套配電裝置之間的相互連接和排列位置一目了然，因此這種圖多用作施工圖，便于配電裝置的采購和安裝施工。T－主變壓器QL－負荷開關

F－閥式避雷器FU－熔斷器QK－低壓刀開關QF－斷路器QKF－刀熔開關

系統(tǒng)式主接線圖

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二、母線制母線：從配電變壓器或電源進線到各饋出線之間的電氣主干線。用以接受和分配電能。母線制：變壓器或電源進線與各饋線之間的連接方式。分類：單母線制、單母線分段和雙母線制。1、單母線：用于一回進線的情況。供電可靠性和靈活性都較低。如下圖中a。這種接線適用于對供電可靠性和連續(xù)性要求不高的中、小型三級負荷用戶，或有備用電源的二級負荷用戶。2、單母線分段制：適用于兩回電源進線。

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2.雙母線制：母線B1為工作母線、B2為備用母線，每一進出線經(jīng)一個斷路器和兩個隔離開關接于雙母線上其中的兩段母線可互為備用，運行可靠性和靈活性都得到很大提高，但開關設備的數(shù)量大大增加，從而其投資較大。因此雙母線結線在中、小型變配電所中很少采用，主要用于負荷大且重要的樞紐變電站等場所。優(yōu)、缺點：見教材P31。

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三、總降壓變電所的主接線兩類：線路—變壓器組；橋形接線。1.線路—變壓器組：1）單回線—變壓器組適于二、三級負荷供電。

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2）雙回線—變壓器組—單母線分段：適合一、二級負荷供電。某一回線路L或變壓器T任一元件發(fā)生故障，則該回路中另一元件也不能投入工作。（元件不能得到充分利用）

第9頁，共34頁，2023年，2月20日，星期一第10頁，共34頁，2023年，2月20日，星期一第四節(jié)變電所的電氣主接線（續(xù)）

四、10（6）KV配電所的主接線：接受來自電源或總降壓變壓器的電能并分配給各饋出線用戶。每個配電所的饋出線不少于4～5回。配以單母線或單母線分段制。（1）10（6）KV電源進線：a)圖：用于需帶負荷操作或繼電保護和自動裝置有要求的情況。b)圖：用于專線供電，且繼電保護和自動裝置無要求的情況。（2）10（6）KV饋出線：

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a)圖：適于負荷較大或需頻繁操作的下一級配電所或高壓用電設備配電b)圖：適于無倒送電可能的線路。c)圖：適于電壓互感器、所用變等容量很小的設備，熔斷器作為過流和短路保護裝置，隔離開關兼作正常操作開關。d)圖：適于小容量線路和設備，當滿足保護和操作要求時，可用帶熔斷器的負荷開關代替斷路器。

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五、10（6）KV變電所的主接線1.當10（6）KV變電所為電纜供電時：a)圖：變壓器的操作和保護在總降壓變電所或總配電所饋出線處實現(xiàn)。b)圖：適于操作容量小于630KVA的空載變壓器c)圖:適于操作容量大于630KVA的空載變壓器2.當10（6）KV變電所為架空線供電時：a)、b)圖：適于變壓器容量小于630KVA變電所。c)圖:適于變壓器容量較大的變電所。

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3.10（6）KV變電所低壓饋出線接線方式：比較靈活，但應滿足安全隔離、短路及過流保護。a)、b)、c)圖：適于對非頻繁操作的線路、動力設備和照明配電箱配電。d)、e)、f)圖：適于對由交流接觸器操作的電動機、要求頻繁操作的的用電設備等配電。六、變電所主接線的繪制

第14頁，共34頁，2023年，2月20日，星期一第六節(jié)高低壓配電網(wǎng)一、配電網(wǎng)的接線方式：用戶供電系統(tǒng)的配電網(wǎng)主要是10（6）kV高壓配電網(wǎng)和380V低壓配電網(wǎng)。配電網(wǎng)常用的接線方式有放射式、樹干式和環(huán)形三種。放射式放射式接線是指電能在高壓母線匯集后向各高壓配電線路輸送，每個配電回路直接向一個用戶供電，沿線不分接其它負荷。（配電線路常采用電纜）如圖（a）所示為單回路放射式接線。優(yōu)點是接線清晰，操作維護方便各供電線路互不影響，供電可靠性較高，還便于裝設自動裝置，保護裝置也簡單，但高壓開關設備用的較多，投資高，而且某一線路發(fā)生障或需檢修時，該線路供電的全部負荷都要停電。因此單回路放射式接線只能用于二、三級負荷或容量較大的專用設備。

第15頁，共34頁，2023年，2月20日，星期一第六節(jié)高低壓配電網(wǎng)（續(xù)）對二級負荷供電時，為提高供電的可靠性，可根據(jù)具體情況增加公共備用線路，如圖b所示，是采用公共備用干線的放射式接線。該接線的供電可靠性得到提高，但開關設備的數(shù)量和導線材料的消耗量也有所增加，一般用于供電給二級負荷。如果備用干線采用獨立電源供電且分支較少，則可用于一級負荷。第16頁，共34頁，2023年，2月20日，星期一第六節(jié)高低壓配電網(wǎng)（續(xù)）

圖c為雙回路放射式接線。該接線方式采用兩路電源進線，然后經(jīng)分段母線用雙回路對用戶進行交叉供電。其供電可靠性高，可供電給一、二級的重要負荷，但投資相對較大。

圖d所示為采用低壓聯(lián)絡線路作備用干線的放射式接線。該方式比較經(jīng)濟、靈活，除了可提高供電可靠性以外，還可實現(xiàn)變壓器的經(jīng)濟運行。

第17頁，共34頁，2023年，2月20日，星期一第六節(jié)高低壓配電網(wǎng)（續(xù)）樹干式接線

樹干式接線是指由變配電所高壓母線上引出的每路配電干線上均沿線連接了（T接了）數(shù)個負荷點的接線方式。圖a為單回路樹干式接線。該接線方式較之單回路放射式，變配電所的出線大大減少，高壓開關柜數(shù)量也相應減少，同時可節(jié)約有色金屬的消耗量。但因多個用戶采用一條公用干線供電，各用戶之間互相影響，當某條干線發(fā)生故障或需檢修時，將引起干線上的全部用戶停電，所以供電可靠性差。且不容易實現(xiàn)自動化控制。一般用于對三級負荷配電，而且干線上連接的變壓器不得超過5臺，總容量不應大于3000kV·A。這種接線在城鎮(zhèn)街道應用較多。

為提高供電可靠性，可采用如圖b所示的單側供電的雙回路樹干式接線方式。該接線方式可供電給二、三級負荷，但投資也相應有所增加。

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圖c為兩端供電的單回路樹干式接線。若一側干線發(fā)生故障，可采用另一側干線供電，因此供電可靠性也較高，和單側供電的雙回路樹干式相當。正常運行時，由一側供電或在線路的負荷分界處斷開，發(fā)生故障時要手動切換，但尋查故障時也需中斷供電。所以，只可用于對二、三級負荷供電。圖d是兩端供電的雙回路樹干式接線。它的供電可靠性比單側供電的雙回路樹干式有所提高，主要用于對二級負荷供電；當供電電源足夠可靠時，亦可用于一級負荷。而且其投資不比單側供電的雙回路樹干式增加很多，關鍵是要有雙電源供電的條件。

第19頁，共34頁，2023年，2月20日，星期一第六節(jié)高低壓配電網(wǎng)（續(xù)）環(huán)形接線

高壓環(huán)形接線實際上是將兩條樹干式配電線路在末端用開關連接起來就構成了環(huán)形接線。如右圖所示，這種接線運行靈活，供電可靠性高。線路檢修時可切換電源；故障時可切除故障線段，縮短停電時間?？晒┒?、三級負荷，在現(xiàn)代化城市電網(wǎng)中應用較廣泛。

由于閉環(huán)運行時繼電保護整定較復雜，同時也為避免環(huán)形線路上發(fā)生故障時影響整個電網(wǎng)，因此，為了限制系統(tǒng)短路容量，簡化繼電保護，大多數(shù)環(huán)形線路采用“開環(huán)”運行方式，即環(huán)形線路中有一處開關是斷開的。通常采用以負荷開關為主開關的高壓環(huán)網(wǎng)柜作為配電設備。開環(huán)點選擇：正常配電時，開環(huán)點的電壓差為最小。

第20頁，共34頁，2023年，2月20日，星期一低壓配電系統(tǒng)設計

低壓配電系統(tǒng)設計的基本原則：見教材P44低壓配電方式：放射式、樹干式、混合式、鏈式。

1.放射式：適用于容量大、負荷性質重要或環(huán)境惡劣的車間用電設備。2.樹干式：無需在變電所低壓側設置配電盤，結構簡單，減少電氣設備需要量但極少單獨使用。適用于正常環(huán)境下大部分設備容量小又無特殊要求時。3.樹干式—放射式（混合式）：4.鏈式：適用于距供電點較遠、彼此相距又很近、容量又很小的次要用電設備。

第21頁，共34頁，2023年，2月20日，星期一二、配電網(wǎng)的結構

電網(wǎng)的結構：普通的兩種戶外結構為架空線和電纜。1.架空線與電纜的特點比較。見P452.架空線按供電電壓和用戶的重要程度分為三級。（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級）表2-73.為保證在運行中有足夠的機械力，導線截面不應太小，并規(guī)定了不同等級線路和不同材料的導線的最小截面。（見表2—8）（線路通過居民區(qū)，跨越鐵路、公路時還應適當放大，銅、鋁線截面分別為16、35mm2)4.架空線為加強鋁線的機械強度多采用多股線或絞線。根據(jù)AL與AG的比例不同，分為三種類型：

LG普通型鋼芯鋁絞線

LGJ加強型鋼芯鋁絞線（鋁芯為7根）

LGQ輕型鋼芯鋁絞線（鋁芯為24根）第22頁，共34頁，2023年，2月20日，星期一二、配電網(wǎng)的結構（續(xù)）5.電纜的敷設方式：敷設方法對散熱又很大影響，會影響到它的載流能力，實際載流能力根據(jù)敷設方式乘以必要的修正系數(shù)。

戶外的敷設方式：直接埋地、敷設在混疑土管中、電纜溝中、隧道中（電纜數(shù)量≥30根時）車間內敷設方式：沿墻、沿梁、電纜穿管埋地、匯線橋架。三、供電線路的電阻和電抗1.電阻：

R的取值，應考慮到如下因素：

1）電路中的集膚效應和近距效應。

2）絞線中的實際長度要較導線長度大2%～3%3)線路的實際截面略小于標稱截面。

4）環(huán)境溫度（標準為200C）改變，電阻率的大小也要改變。T：18.7;L:31.7

第23頁，共34頁，2023年，2月20日，星期一三、供電線路的電阻和電抗（續(xù)）2.電抗：電抗與導線幾何尺寸、三相導線排列方式及相間距離有關。導線單位長度電抗：

三相導線間幾何平均距離相對磁導率外半徑

對有色金屬則

導線電抗為注意：1）當導線排列不對稱時，則三相中各相導線電抗實際數(shù)值不等，導致各相電壓降不等，為消除此現(xiàn)象，架空線各相應換位。

2）在三相電纜中，由于相間距離小，其電抗值遠比架空線小。

3）導線電阻隨截面增大而顯著降低，但其電抗隨導線截面積的變化并不顯著。架空線路單位電抗電纜可取

第24頁，共34頁，2023年，2月20日，星期一四、導線截面的選擇

應從如下幾方面考慮：機械過載能力、導線最高允許工作溫度、經(jīng)濟電流密度、線路電壓損失。1.按發(fā)熱條件選擇導線截面當在實際工程設計中，通常用導線和電纜的允許載流量不小于通過相線的計算電流來校驗其發(fā)熱條件，即

周圍介質溫度按下述條件確定：（1）空氣溫度按最熱月份下午1點的平均溫度確定。（2）地下溫度按0.8m深處的土壤月平均最高溫度考慮，若電纜穿管按空氣溫度考慮。當實際介質溫度與導線允許載流量所規(guī)定的基準溫度不同時，則導線的允許載流量應予以修正。

第25頁，共34頁，2023年，2月20日，星期一四、導線截面的選擇（續(xù)）其計算公式為：

實際介質溫度下導線允許通過的電流。表中所列基準介質溫度下導線允許通過的電流；實際介質溫度導線允許最高溫度2.按經(jīng)濟電流密度選擇導線截面（適用于電能損耗量大的工廠電源進線和電弧爐的短網(wǎng)等截面的計算）建設電網(wǎng)，從經(jīng)濟上分為：初投資+年運行費用初投資費應包括：1）線路的設計勘探、桿塔、絕緣子、開關設備等與截面無關的費用（Z0）。2）與導線截面有關的費用，截面越大則投資費用越大。投資費線路造價與導線截面間的關系系數(shù)；導線截面（mm2);線路長度（km)

第26頁，共34頁，2023年，2月20日，星期一四、導線截面的選擇（續(xù)）電網(wǎng)的年運行費用F應包括：1）為更新設備，每年需提取的設備折舊費（元/年）2）網(wǎng)路的維護管理費（元/年）3）管理費（元/年）以上三項用初投資的百分數(shù)來衡量：

反映以上三項費用的系數(shù)，可在手冊中查出。4）電網(wǎng)中年電能損耗費（設計階段）電價（元/kw.h)經(jīng)濟電流密度是根據(jù)年運行費最少的方法求得。年運行費與導線截面的關系為令則經(jīng)濟電流截面式中

第27頁，共34頁，2023年，2月20日，星期一四、導線截面的選擇（續(xù)）3.按電壓損失要求選擇導線截面（適用于輸電距離長或負荷電流較大的線路）為保證電壓質量，導線上的電壓損失通常不超過5%

設線路允許電壓損失為，則由式（3-3）得由于導線截面對導線電抗影響不大，對架空線可初取對電纜可初取因此由上式求出

于是可求出滿足電壓損失要求的導線截面A：根據(jù)上式所得A值選出導線標稱截面后，再根據(jù)線路布置情況得出實際r0和x0代入上式進行校驗。（查表）若導線截面按電壓損失來選擇，則還必須按發(fā)熱條件進行校驗。

第28頁，共34頁，2023年，2月20日，星期一第七節(jié)用戶供電系統(tǒng)的電能損耗與節(jié)約一、電能節(jié)約的途徑電能消費的形式：電能損耗（變壓器、線路的損耗）、電能消耗（轉化為其它形式的能量、發(fā)熱等浪費）。節(jié)電的途徑：1、降低供電系統(tǒng)的電能損耗，提高供電效率。2、降低生產(chǎn)中的電能消耗，提高電能的生產(chǎn)利用率。二、供電系統(tǒng)中的電能損耗與節(jié)約1、變壓器的電能損耗與經(jīng)濟運行（1）變壓器的功率損耗：見P52，式2-52、2-53（2）變壓器的電能損耗：見P53，式2-56（3）變壓器的經(jīng)濟運行：首先應選擇低能耗高效變壓器，然后再考慮變壓器的經(jīng)濟運行方式。第29頁，共34頁，2023年，2月20日，星期一（3）變壓器的經(jīng)濟運行(續(xù))經(jīng)濟運行條件：傳輸單位kVA所消耗的有功功率損耗歸算值最小。為此可求得經(jīng)濟負荷率KL.e，通常，變壓器的經(jīng)濟負荷率約在70%左右。多臺并聯(lián)運行的變壓器在負荷相同的條件下，變壓器總有功損耗歸算值最小的運行方式稱為經(jīng)濟運行。兩臺等容量同參數(shù)的變壓器，在單臺和兩臺并列運行方式下，變壓器的損耗隨負荷的變化曲線如圖2-47，兩曲線的交點為單臺與兩臺并列運行方式相互切換的臨界容量。其它經(jīng)濟運行的條件：變壓器運行效率最高或年有功和無功電能綜合效率最高。第30頁，共34頁，2023年，2月20日，星期一2、線路的電能損耗與經(jīng)濟運行（1）線路的電能損耗（2）線路的經(jīng)濟運行：P54，四點

3、供電系統(tǒng)的節(jié)電措施當變壓器和線路確定后，電能損耗還與負荷的變化情況及負荷功率因數(shù)有關。從上式和式2-60、2-56可以看