供配電系統(tǒng)課件

第二章 供配電系統(tǒng)負荷分級及供電要求負荷分級原則關鍵詞：供電可靠性；中斷供電后果。一級負荷-1

人身傷亡。

-2

重大損失。

-3

重大意義單位；大量人員集中。特別重要負荷：災難性后果。（IEC稱安全電源，NEC稱應急電源。）二級負荷-1

較大損失。

-2

重要單位；較多人員集中

。三級負荷不屬于一級和二級的負荷。2.1.2

負荷分級示例見表2-1和2-2。122.2.3

各級負荷的供電要求一級負荷不能同時損壞的兩個電源；必要時設自備電源。特別重要負荷兩個電源，再加應急電源。應急電源：獨立的發(fā)電機組，獨立的專用線路，蓄電池，干電池。二級負荷兩回線路；條件困難時，可由一回6kV及以上專用架空線或電纜（兩根組成）供電。三級負荷無特殊要求。2.2.4

負荷分級的歷史意義和存在問題-1意義：協(xié)調(diào)關系；控制投資。-2問題：不適應市場經(jīng)濟；與國際標準不接軌；缺乏可操作性。-3前瞻：規(guī)范正在修訂。（關鍵負荷、重要負荷、一般負荷？）32.2

供配電系統(tǒng)設計的基本原則根據(jù)GB50052-1995《供配電系統(tǒng)設計規(guī)范》，歸納為5個方面。-1電源選擇a、優(yōu)先由地區(qū)電網(wǎng)取得。b、四種情況下可設自備電源。c、一定條件下可從鄰近單位接第二電源。-2

電壓選擇供電電壓：取決于地區(qū)電網(wǎng)條件和線路的送電能力（表2-4）。a、多路進線宜采用同級電壓，但不排除不同電壓。b、小負荷宜接低壓電網(wǎng)。配電電壓：取決于配電范圍、負荷大小及分布、用電設備電壓。

a、配電電壓優(yōu)先采用10kV；有大量6kV電動機時可考慮用6kV。b、技術經(jīng)濟合理時，一級配電電壓可用35kV（包括直降0.4kV）或110kV。c、低壓配電電壓應采用220/380V。4供配電系統(tǒng)設計的基本原則(續(xù)）-3

供電可靠性a、應滿足負荷對供電連續(xù)性的要求，多路供電線路之一中斷時，其余線路應滿足全部一級和二級負荷的需要。b、不考慮檢修、故障疊加和罕見故障。c、主接線應簡單可靠。-4

經(jīng)濟性和靈活性a、總降/配電所宜靠近負荷中心。b、設低壓聯(lián)絡線。c、適當考慮發(fā)展，遠近結(jié)合，近期為主。-5

電能質(zhì)量a、電壓偏差；b、沖擊性負荷；

c、非線性負荷；

d、單相負荷。52.3

供配電系統(tǒng)的接線2.3.1

變配電所的主接線231.1

接線方式-1

基本形式及其適用范圍單母線：6~10kV出線≤5回；35~63kV出線≤3回；110kV出線≤2回。分段單母線：6~10kV出線≥6回；35~63kV出線4~8回；110kV出線3~4回。雙母線：6~10kV出線帶電抗器時；35~63kV出線＞8回；110kV出線≥5回。分段雙母線、帶旁路母線的接線：大型重要變電所，企業(yè)少見。-2

其他形式內(nèi)橋和外橋、線路—變壓器組、變壓器—電動機組。6變配電所的主接線（續(xù)）變壓器的臺數(shù)和容量選擇35(110)kV主變壓器：一般為兩臺;有充分理由時可為一臺或三臺以上。容量按一臺退出時，其余變壓器能帶全部一級和二級負荷考慮。10kV配電變壓器（不包括專用變）：每一變電所以兩臺為宜，負荷密度很高時，可為四臺或更多。只裝一臺者應為負荷小、可靠性要求低或有低壓聯(lián)絡線。專用變壓器：照明（負荷大；IT系統(tǒng)）；沖擊性負荷；非線性負荷；季節(jié)性負荷；單相負荷很大時；3~6kV電動機。關于變壓器負荷率問題：主要偏向是偏低，負荷計算方法仍不合理。按5—10年預期負荷問題，適用于公用變電所，用戶變要具體分析，以近期為主。對經(jīng)濟負荷率應進一步討論。要考慮負荷計算誤差和年利用小時。TOC法可試用。7變配電所的主接線（續(xù)）231.3

設備配置所用變壓器的配置（P56~57）中性點接地設備（P220~223)無功補償設備（P23）避雷器的配置（P847~851）電壓互感器的配置：滿足測量、保護、自動裝置的要求。（如每組母線上、出線外側(cè)、電容器泄能等。）電流互感器的配置：滿足測量、保護、自動裝置的要求。（如直接接地系統(tǒng)按三相配置，非有效接地系統(tǒng)可兩相或三相配置。）隔離開關的配置：斷路器的兩側(cè)均配置；母線上的避雷器和電壓互感器合用一組；變壓器中性點上的避雷器可不配；跨條上宜兩組串聯(lián)。接地開關的配置：每組母線上1~2組（通常在母聯(lián)處、PT處）；斷路器兩側(cè)，線路隔離開關外側(cè)等。2.3.2

高壓系統(tǒng)中性點接地方式-1

概述電力網(wǎng)中性點接地方式是一個綜合性問題：直接影響電網(wǎng)的過電壓水平和絕緣水平、系統(tǒng)供電的可靠性和連續(xù)性、繼電保護配置、對通訊線路的干擾等。見表2-5。-2

中性點接地方式的比較-3

中性點接地方式的選擇a、110kV及以上系統(tǒng)應采用有效接地方式（X0≤3X1，R0

≤X1

），通常為直接接地。b、3~10kV不直接連接發(fā)電機的系統(tǒng)和所有35kV、66kV系統(tǒng)，當單相接地故障電流不超過下列數(shù)值時，應采用不接地方式；超過時，應采用消弧線圈接地方式：3~10kV導電電桿架空線路構成的系統(tǒng)和所有35kV、66kV系統(tǒng)，10A；3~10kV非導電電桿架空線路構成的系統(tǒng)：10kV，20A；3和6kV，30A；3~10kV電纜線路構成的系統(tǒng)，30A。c、6~35kV主要由電纜線路構成的送、配電系統(tǒng)，單相接地故障電流較大時，可采用低電阻接地方式[（

R0

/X0）≥2

]。d、6~10kV配電系統(tǒng)以及廠用電系統(tǒng)，單相接地故障電流較小時，為防止諧振、間歇性電弧接地過電壓，可采用高電阻接地方式[R0

≤Xc0

（每相對地電容）]。8高壓系統(tǒng)中性點接地方式（續(xù)）…-4

主變壓器110kV側(cè)接地的實施中、低壓側(cè)有電源時，至少應有一臺主變壓器直接接地。終端變電所的主變壓器一般不接地，但應裝設接地用隔離開關。92.3.3

高壓配電方式放射式、樹干式、環(huán)式；組合式。舉例說明10112.3.4

低壓配電系統(tǒng)的接線方式低壓系統(tǒng)設計要點-1

配電電壓應采用220/380；帶電導體系統(tǒng)宜采用單相二線制、兩相三線制、三相三線制、三相四線制。-2

低壓配電方式：樹干式：正常環(huán)境的室內(nèi)，大部分用電設備為中小容量，無特殊要求。放射式：用電設備為大容量，或負荷性質(zhì)重要，或在有特殊要求環(huán)境。分區(qū)樹干式：高層建筑內(nèi)向各樓層供電。鏈式：容量很小的次要用電設備。（每路不宜超過5臺、10kW。）-3

電力配電系統(tǒng)應與工藝流程密切配合。同一流水線與平行流水線或互為備用機組，宜不同處理。-4

照明配電系統(tǒng)應處理好正常、備用、疏散照明的關系。-5

盡可能減少配電級數(shù)，以利保護的上下級配合。-6

便于運行維護：分路與空間對應；適當設置電源開關，如建筑物進線點附近。-7

在TN及TT系統(tǒng)中，宜選用D，yn11結(jié)線的三相變壓器。常用低壓配電系統(tǒng)接線見表2-24、25。2.4

電能質(zhì)量要求及改善措施2.4.1

概述見P253之（1）。2.4.2

電壓偏差242.1

基本概念-1

電壓偏差：在正常運行方式下，系統(tǒng)各點的實際電壓對系統(tǒng)標稱電壓的偏差δU

，以系統(tǒng)標稱電壓的百分數(shù)表示。-2

產(chǎn)生原因：電流在元件阻抗上的電壓損失隨負荷變化。-3

電壓降和電壓損失：電壓降為矢量差；電壓損失為代數(shù)差。在工程上作近似計算時，只取電壓降的橫向分量DE，略去EF。ΔU

=DE=IRcosф+

IXsinф

（最基本的計算式！）-4

系統(tǒng)各點電壓偏差的計算應計入變壓器等的電壓提升（p257）。-5

系統(tǒng)各點的電壓偏差，由電源向用電設備，逐級加大（P258）。1213電壓偏差

（續(xù)）對用電設備的影響見p256

表6-2。電壓偏差允許值-1

供電部門與用戶分界處的允許值：見表6-4。-2

用電設備端子的允許值：見表6-3。上述二者難以兼顧，設計中常采用分段控制電壓損失的辦法。-3

線路電壓損失允許值：見

p259

表6-6、表6-7。改善措施-1

合理選擇變壓器分接頭。-2

降低系統(tǒng)阻抗。-3

補償無功功率。-4

三相負荷平衡。-5

下列情況之一，應采用有載調(diào)壓變壓器(包括逆調(diào)壓方式):直接向35kV、10（6）kV電網(wǎng)送電的變壓器。35kV降壓變電所主變壓器，在電壓偏差不能滿足要求時。（

10（6）kV配電變壓器不宜有載調(diào)壓，特殊情況例外。）142.4.3

電壓波動和閃變基本概念-1

定義電壓變動特性d(t)：電壓方均根值變動的時間函數(shù)，以系統(tǒng)標稱電壓的百分數(shù)表示。電壓變動d：電壓變動特性d(t)上，相鄰兩個極值電壓之差。電壓變動頻度r：單位時間內(nèi)電壓變動的次數(shù)（由大到小或由小到大各算一次）。同一方向的若干次變動，如間隔時間小于30ms，則算一次變動。電壓波動：電壓方均根值一系列變動或連續(xù)的改變。閃變：燈光照度不穩(wěn)定造成的視感。短時間閃變值Pst：衡量短時間（若干分鐘）內(nèi)閃變強弱的一個統(tǒng)計量值。Pst＝1

為閃變引起視感刺激性的通常限值。長時間閃變值Plt：由短時間閃變值Pst推算出，反映長時間（若干小時）閃變強弱的量值。15電壓波動和閃變（續(xù)）-2

產(chǎn)生原因電壓波動和閃變由波動負荷引起。常見的波動負荷有：煉鋼電弧爐、整流電源與直流傳動、交-交變頻傳動、電弧焊機與電阻焊機、X光機等。危害-1

燈光閃爍，引起視覺疲勞、刺激。-2

電動機轉(zhuǎn)速不均勻，影響產(chǎn)品質(zhì)量。-3

干擾電子設備的工作。限值見表6-9~表6-12

。改善措施-1

將沖擊性負荷接入較高電壓系統(tǒng)。-2

改進電弧爐的運行（爐料破碎、錯開熔化期）。-3

裝設靜補裝置（自飽和電抗器、相控電抗器、晶閘管投切電容器型）。-4

電焊機由專線或?qū)Ｓ米儔浩鞴╇姟?3

裝設分相調(diào)節(jié)的靜補裝置。162.4.4

三相電壓不平衡度基本概念-1

定義三相電壓不平衡度：三相電壓的負序分量方均根值與正序分量方均根值之比，以百分數(shù)表示。-2

產(chǎn)生原因煉鋼電弧爐、單相電機車等。危害-1

在發(fā)電機轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生附加損耗。-2

在電動機中產(chǎn)生制動轉(zhuǎn)矩、脈動轉(zhuǎn)矩。-3

繼電保護和自動裝置誤動作。244-3

允許值公共連接點：2%，短時不超過4%；每個用戶引起的，一般為1.3%。244.4

改善措施-1

平衡分配，分散接入。-2

接入較高電壓系統(tǒng)。2.4.5

高次諧波基本概念-1

定義諧波含有率：第h次諧波分量有效值與基波分量有效值之比，以百分數(shù)表示。諧波含量（電壓或電流）：所有各次諧波分量有效值的方均根值?？傊C波畸變率：諧波含量與其基波分量有效值之比，百分數(shù)表示。-2

諧波源煉鋼電弧爐：含2、3、4、5、6、7等次諧波。整流電源：特征諧波

h＝kP±1；諧波電流

Ih≤I1

/

h。交-交變頻器：除產(chǎn)生整數(shù)次諧波外，還有非整數(shù)倍的旁諧波、低于基波頻率的次諧波。鐵心設備：變壓器勵磁電流中含大量奇次諧波。氣體放電燈：產(chǎn)生奇次諧波，特別是3次諧波。245.2

諧波電流的危害-1

電動機中產(chǎn)生附加損耗、脈動轉(zhuǎn)矩。-2

電容器過載，甚至發(fā)生并聯(lián)諧振。-3

變壓器中產(chǎn)生附加損耗。17高次諧波（續(xù)）-4

增大測量儀表的誤差。-5

干擾信息裝置、電子設備、繼電保護的工作。-6

干擾通信線路。245.3

諧波電壓限值和諧波電流允許值見表6-33、34式6-38。245.4

抑制諧波的措施-1

增加變流器的脈動數(shù)。-2

非線性負荷集中供電（利用諧波源的相位差）。-3

采用較高電壓級供電。-4

裝設濾波器，包括用靜補裝置的容性部分。-5

電容器組串聯(lián)電抗器，抑制對諧波的放大作用。參見[62]

p290。2.4.6

頻率偏差-1

電力系統(tǒng)正常頻率偏差的允許值為±0.2Hz，系統(tǒng)較小時，可放寬到±0.5Hz。-2

頻率偏差基本上由電力系統(tǒng)控制。182.5

應急電源系統(tǒng)應急電源的種類選擇-1

靜止型不間斷電源UPS：用于允許中斷供電時間為毫秒級的負荷。-2

機械貯能電機型不間斷電源：同上，且啟動、沖擊電流較大的負荷。-3

應急電源EPS：用于允許中斷供電時間為0.25秒以上的負荷。-4

獨立于正常電源的專用饋電線路：用于自投裝置的動作時間（如1.5s）能滿足允許中斷供電時間的負荷。-5

快速自起動的發(fā)電機組：用于允許中斷供電時間為15秒以上，包括啟動、沖擊電流較大的負荷。-6

蓄電池：用于允許中斷供電時間為毫秒級的直流負荷，或用作UPS和EPS能源。-7

干電池：用于零散的直流負荷。注：EPS尚未列入設計規(guī)范，也無GB和行標。應急電源的接線-1

與正常電源完全分開，嚴禁其他負荷接入。-2

應有可靠的聯(lián)鎖（電氣+機械），防止與正