建筑供配電第1章.ppt

1、2020/10/8,工業(yè)與民用供電,1,工業(yè)與民用供電課程多媒體課件,NEXT,2020/10/8,工業(yè)與民用供電,2,第一章 概論,1.1電力系統(tǒng)與供電系統(tǒng) 1.2電力系統(tǒng)的額定電壓 1.3電力供應(yīng)的質(zhì)量指標(biāo) 1.4電力負(fù)荷的等級分類 1.5系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)知識,HOME,BACK,NEXT,2020/10/8,工業(yè)與民用供電,3,1.1 電力系統(tǒng)與供電系統(tǒng),1.1.1 電力系統(tǒng)簡介 電力系統(tǒng)：由各種電壓的電力線路將一些發(fā)電廠、變電所和電力用戶聯(lián)系起來的一個發(fā)電、輸電、變電、配電和用電的整體，稱為電力系統(tǒng)。,HOME,BACK,NEXT,2020/10/8,工業(yè)與民用供電,4,輸配電的概念,輸

2、配電是電力系統(tǒng)中發(fā)電廠( 生產(chǎn)者) 與電力用戶( 消費者) 之間的輸送電能與分配電能的組成部分。輸電是從發(fā)電廠或發(fā)電廠群向供電區(qū)輸送大量電力的主干渠道或不同電網(wǎng)之間互送大量電力的聯(lián)網(wǎng)渠道。 配電是在供電區(qū)之內(nèi)將電能分配至用戶的分配手段, 并直接為用戶服務(wù)。,2020/10/8,工業(yè)與民用供電,5,輸電設(shè)施包括輸電線路、變電所、開關(guān)站、換流站等。 配電設(shè)施包括配電線路、配電變電所等。若干輸電工程設(shè)施組成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu), 形成輸電網(wǎng)。 輸電主干線及其送端與受端的同一電壓等級的電網(wǎng), 包括途中連接的同級電壓電網(wǎng), 均屬于輸電網(wǎng)范圍。 從輸電網(wǎng)到用戶之間, 都屬于配電網(wǎng)范圍。輸電網(wǎng)與配電網(wǎng), 有時也分別稱為

3、輸電系統(tǒng)與配電系統(tǒng)。輸電系統(tǒng)與配電系統(tǒng)再加上發(fā)電廠與用電設(shè)備總稱為電力系統(tǒng)。輸電網(wǎng)與配電網(wǎng)均不包括發(fā)電廠。,2020/10/8,工業(yè)與民用供電,6,輸電與配電的功能,輸電的主要功能是大容量、遠距離輸送電能。配電的功能是在電力系統(tǒng)中接受發(fā)電基地或輸電網(wǎng)的大量電能, 并分配到不同的負(fù)荷區(qū)直至用戶, 從而完成電能的最終消費。 配電的具體功能是按照不同的需要以不同的方式實現(xiàn)的: （1）分配電能到城市、郊區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)和農(nóng)村等供電區(qū)（2） 將電能分配和供給農(nóng)業(yè)、工業(yè)、商業(yè)、居民住宅以及特殊需要的用戶等供電區(qū); （3） 采用一系列技術(shù)手段, 保證電能不間斷的供應(yīng)和合格的質(zhì)量。,2020/10/8,工業(yè)與民用供電

4、,7,1.發(fā)電電源 將其他形式的能轉(zhuǎn)換成電能。 2.輸電網(wǎng)絡(luò) 為有效地進行大功率電能的輸送，需要更高的輸電電壓。 輸電線路：閉環(huán)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu) “閉環(huán)結(jié)構(gòu)，閉環(huán)運行” 3.供電網(wǎng)絡(luò) 逐級降低電壓，110/10/6、35/106V 電磁環(huán)流 開環(huán)結(jié)構(gòu) 4.配電網(wǎng)絡(luò) 直接與用電設(shè)備連接的線路及開關(guān)設(shè)備構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò) “開環(huán)結(jié)構(gòu)，開環(huán)運行”,2020/10/8,工業(yè)與民用供電,8,我國電力系統(tǒng)發(fā)展?fàn)顩r,2020/10/8,工業(yè)與民用供電,9,2020/10/8,工業(yè)與民用供電,10,2020/10/8,工業(yè)與民用供電,11,2020/10/8,工業(yè)與民用供電,12,1、供電系統(tǒng)的定義 典型供電系統(tǒng)包括6-1

5、10kV線路與6-110kV變電站。 如圖所示是一個比較典型的中型工廠供電系統(tǒng)的系統(tǒng)圖(system diagram）?？梢钥闯?，該廠的高壓配電所有兩條6-l0kV 的電源進線，分別接在高壓配電所的兩段母線上。這兩段母線間裝有一個分段隔離開關(guān)，形成所謂“單母線分段制”。,1.1.2 供電系統(tǒng),HOME,BACK,NEXT,2020/10/8,工業(yè)與民用供電,13,2、設(shè)計及運行目標(biāo) 安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟 3、供電系統(tǒng)的要求 正常狀態(tài)、非常狀態(tài)、故障狀態(tài) 保證正常供電、進行系統(tǒng)保護、滿足異常需求,2020/10/8,工業(yè)與民用供電,14,對于小型工廠，由于所需容量一般不大于 1000kVA或稍

6、多，因此通常只設(shè)一個降壓變電所，將6-l0kV電壓降為低壓用電設(shè)備所需的電壓，如圖所示。,只設(shè)一個降壓變電所的工廠供電系統(tǒng),HOME,BACK,NEXT,2020/10/8,工業(yè)與民用供電,15,如果工廠所需容量不大于 160kV A時，一般采用低壓電源進線，因此工廠只需設(shè) 一低壓配電間，如圖所示。,低壓電源進線的小型工廠系統(tǒng),HOME,BACK,NEXT,2020/10/8,工業(yè)與民用供電,16,4.一次與二次設(shè)備,一次設(shè)備：承受電網(wǎng)電壓承載負(fù)荷電流的主設(shè)備。如變壓器、線纜、開關(guān)等 二次設(shè)備：不承受電網(wǎng)電壓、承載負(fù)荷電流的輔助設(shè)備。測量、保護、控制等,2020/10/8,工業(yè)與民用供電,17

7、,1.2 電力系統(tǒng)的額定電壓,電氣設(shè)備的額定頻率和額定電壓：是其正常工作且能獲得最佳經(jīng)濟效果的頻率和電壓。頻率和電壓是衡量電能質(zhì)量的兩個基本參數(shù)。 一般交流電力設(shè)備的額定頻率為50Hz,此頻率通稱為“工頻”。 對工廠供電系統(tǒng)來說，提高電能質(zhì)量主要是提高電壓質(zhì)量的問題。,1、概述,HOME,BACK,NEXT,2020/10/8,工業(yè)與民用供電,18,2、三相交流電網(wǎng)和電力設(shè)備的額定電壓,系統(tǒng)及線路額定電壓： 線路首端與末端的平均 電壓即電網(wǎng)的額定電壓。 供用電設(shè)備的額定電壓: 用電設(shè)備的額定電壓規(guī)定 與同級電網(wǎng)的額定電壓相 同。如圖中虛線所示。 發(fā)電機的額定電壓: 發(fā)電機額定電壓規(guī)定高于同級電

8、網(wǎng)額定電壓5。,用電設(shè)備與發(fā)電機的額定電壓說明,HOME,BACK,NEXT,2020/10/8,工業(yè)與民用供電,19,電力變壓器的額定電壓： （1）電力變壓器一次繞組的額定電壓分兩種情況： 當(dāng)變壓器直接與發(fā)電機相聯(lián)時，如圖中的變壓器T1，高于同級電網(wǎng)額定電壓5。,電力變壓器額定電壓說明,HOME,BACK,NEXT,當(dāng)變壓器不與發(fā)電機相聯(lián)而是連接在線路上時，如圖的變壓器T2，此其一次繞組額定電壓應(yīng)與電網(wǎng)額定電壓相同。,2020/10/8,工業(yè)與民用供電,20,（2）電力變壓器二次繞組的額定電壓亦分兩種情況： 變壓器二次側(cè)供電線路較長（35kV及以上），如圖中的變壓器T1，其二次繞組額定電壓應(yīng)

9、比相聯(lián)電網(wǎng)額定電壓高10。,電力變壓器額定電壓說明,HOME,BACK,NEXT,2020/10/8,工業(yè)與民用供電,21,變壓器二次側(cè)供電線路不長時（10kV及以下），如圖中的變壓器T2，其二次繞組額定電壓只需高于所聯(lián)電網(wǎng)額定電壓5。,電力變壓器額定電壓說明,HOME,BACK,NEXT,2020/10/8,工業(yè)與民用供電,22,1.3電力供應(yīng)的質(zhì)量指標(biāo),1.3.1 頻率質(zhì)量指標(biāo) 我國 50Hz 正常運行0.2Hz 故障運行1.0Hz 調(diào)整各發(fā)電機出力，維持系統(tǒng)頻率,1.3.2 電壓質(zhì)量指標(biāo),1.電壓的偏差,2020/10/8,工業(yè)與民用供電,23,2.電壓的波動 1S內(nèi)電壓幅值的變化,3.

10、電壓的諧波 疊加在50Hz正弦電壓（基波）波形之上的各高次諧波。,諧波總含量：各高次諧波有效值Uj的均方根,電壓總諧波畸變率：,2020/10/8,工業(yè)與民用供電,24,第j次諧波含有率：,可靠率指標(biāo)：,1.3.3供電可靠指標(biāo),2020/10/8,工業(yè)與民用供電,25,1.4 電力負(fù)荷的等級分類,一般將電力用戶負(fù)荷劃分為三級。 10110kV供電負(fù)荷的可靠性按負(fù)荷性質(zhì)劃分，0.46kV配電負(fù)荷的可靠性按用電設(shè)備性質(zhì)劃分。 1.4.1供電負(fù)荷等級（高壓負(fù)荷） 1.一級供電負(fù)荷 一級負(fù)荷是指中斷供電將造成人身傷亡，或?qū)p壞主要設(shè)備且長期難以修復(fù)，或?qū)窠?jīng)濟帶來巨大損失。如大型醫(yī)院，煉鋼廠，石油提

11、煉廠或礦井等。 對一級負(fù)荷，要求供電系統(tǒng)當(dāng)線路發(fā)生故障停電時，仍保證其連續(xù)供電，即我們常說的雙回路供電。 配備兩路獨立電源與兩條獨立回路。,2020/10/8,工業(yè)與民用供電,26,2.二級供電負(fù)荷 （1）中斷供電將造成較大政治影響者。（2）中斷供電將造成較大經(jīng)濟損失者。（3）中斷供電將造成公共場所秩序混亂者。 雙電源雙回路 3.三級供電負(fù)荷 單電源單回路,2020/10/8,工業(yè)與民用供電,27,1.4.2 配電負(fù)荷等級（低壓負(fù)荷） 1.一級配電負(fù)荷 雙電源雙回路 2.二級配電負(fù)荷 雙電源雙回路 3.三級配電負(fù)荷 單電源單回路,2020/10/8,工業(yè)與民用供電,28,1.5 系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)

12、知識,1.5.1 對稱分量法分析 三相系統(tǒng)的電源電壓、負(fù)荷阻抗及線路阻抗的各相參數(shù)相等時，三相電流也相等，并稱為三相對稱。當(dāng)三相負(fù)荷不相等，特別是非對稱短路（見第三章）發(fā)生時，三相電流不對稱，稱為三相非對稱。 進行非對稱系統(tǒng)分析的基本方法則是運用對稱分量法與疊加原理。對稱分量方法是先將非對稱三相系統(tǒng)分解為正序、負(fù)序和零序三個對稱系統(tǒng)，對各序的對稱系統(tǒng)分別進行分析計算后，再將各序計算量進行疊加合成，即可得到非對稱三相系統(tǒng)的分析結(jié)果。,2020/10/8,工業(yè)與民用供電,29,1.5.1 對稱分量法分析,1.用對稱三序電流合成不對稱三相電流,任取同頻率的正序、負(fù)序和零序三個對稱電流： 正序電流為

13、（三相等幅、相位差120o、相序A B C） 負(fù)序電流為 （三相等幅、相位差120o、相序A C B） 零序電流為 （三相等幅、相位相同） 在三相電路中，任意一組不對稱的三相相量（電壓或電流），可以分解為三相對稱的相量分量，以電流為例，有：,2020/10/8,工業(yè)與民用供電,30,1.用對稱三序電流合成不對稱三相電流,2020/10/8,工業(yè)與民用供電,31,2.非對稱三相電流分解成對稱三序電流,首先引入復(fù)數(shù)算子,且,2020/10/8,工業(yè)與民用供電,32,則有：,因此有各相實際電流與A相各序電流間的關(guān)系如下：,（1-10-1）,（1-10-2）,（1-10-3）,2020/10/8,工業(yè)

14、與民用供電,33,（1-10-1）式 +（1-10-2）式 +（1-10-3）式則有 （1-10-1）式 + （1-10-2）式 + （1-10-3）式則有 （1-10-1）式 + （1-10-2）式 + （1-10-3）式則有,2020/10/8,工業(yè)與民用供電,34,還可用于非對稱電壓的分析,任意一個非對稱三相電流，總可以分解為正序、負(fù)序及零序的三序?qū)ΨQ電流。,2020/10/8,工業(yè)與民用供電,35,1.5.2 變壓器等值參數(shù),RT+jXT,GT,-jBT,RTjXT：一、二次繞組漏抗 GTjBT：勵磁支路,型等值電路,2020/10/8,工業(yè)與民用供電,36,兩類試驗：,變壓器 型等值

15、電路中的各參數(shù)均可根據(jù)變壓器空載與負(fù)載試驗參數(shù)進行折算。 空載試驗：高壓側(cè)開路，低壓側(cè)加額定電壓 低壓側(cè)電流為空載電流I0， 變壓器損耗為空載損耗P0 負(fù)載試驗：低壓側(cè)短路，高壓側(cè)加額定電流 高壓側(cè)電壓為短路電壓Uk， 變壓器損耗為負(fù)載損耗Pk,2020/10/8,工業(yè)與民用供電,37,負(fù)載試驗所得參數(shù)1.等值電阻,變壓器的電阻參數(shù)表征變壓器一、二次繞組的等值電阻。 負(fù)載試驗外加電壓較低時，鐵損很小，Pk近似為一、二次繞組電阻的功率損耗（銅損）， 則,2020/10/8,工業(yè)與民用供電,38,變壓器的電抗參數(shù)表征變壓器一、二次繞組的等值電抗。因RTXT, 則負(fù)載試驗條件下，,2.等值電抗,20

16、20/10/8,工業(yè)與民用供電,39,變壓器的電導(dǎo)參數(shù)表征變壓器的鐵心損耗，空載時，空載電流遠小于額定電流，銅損很小，空載損耗P0 PFe。,空載試驗所得參數(shù)3.等值電導(dǎo),2020/10/8,工業(yè)與民用供電,40,4.等值電納,變壓器的電納表征變壓器的勵磁電流。變壓器的空載電流的無功分量遠大于有功分量，故近似認(rèn)為空載電流I0就是無功電流。,2020/10/8,工業(yè)與民用供電,41,1.5.3 線纜的等值參數(shù),2020/10/8,工業(yè)與民用供電,42,1.5.3 線纜的等值參數(shù),供電線路分為架空線與地埋電纜兩種。 1.線路電阻 反映電流在導(dǎo)線上的功耗，導(dǎo)線在溫度t下的電阻計算公式,2020/10

17、/8,工業(yè)與民用供電,43,2.線路電抗,線路電感反映電流流過導(dǎo)線時在其內(nèi)部及周圍產(chǎn)生的磁場效應(yīng)。單值等效電感為,單相線路電抗,其中，DS導(dǎo)線的自幾何均距, DS=(0.70.9)r mm 三相導(dǎo)線互幾何均距,2020/10/8,工業(yè)與民用供電,44,3.線路導(dǎo)納,線路各相間電容反映線路帶電時在周圍介質(zhì)中建立的電場效應(yīng)。,架空線單相等值電容：,單相線路電納：,2020/10/8,工業(yè)與民用供電,45,4.對地電納,線路中還存在各相電纜的對地電容。 相對地電納 相對地電容電流,線路電導(dǎo)反映線路帶電時的電流泄漏現(xiàn)象及空氣游離所引發(fā)的有功功率損耗，電纜線路或天氣晴好時的架空線，電流泄漏現(xiàn)象極少發(fā)生，

18、可以忽略電導(dǎo),2020/10/8,工業(yè)與民用供電,46,架空線的電抗遠大于地埋電纜的電抗，相間電容與對地電容遠小于地埋電纜電容。,2020/10/8,工業(yè)與民用供電,47,1.5.4 中性點運行方式,在三相交流電力系統(tǒng)中，作為供電電源的發(fā)電機和變壓器的中性點有四種運行方式： （1）中性點不接地 （2）中性點經(jīng)消弧線圈接地 （3）中性點經(jīng)小電阻接地 （4）中性點直接接地,HOME,BACK,NEXT,2020/10/8,工業(yè)與民用供電,48,大接地電流系統(tǒng)與小接地電流系統(tǒng),根據(jù)系統(tǒng)單相接地時產(chǎn)生電流的大小，供電系統(tǒng)又分為“大接地電流系統(tǒng)”與“小接地電流系統(tǒng)”。,中性點經(jīng)小電阻接地 中性點直接接地

19、 大接地電流系統(tǒng) 中性點經(jīng)消弧線圈接地 中性點不接地 小接地電流系統(tǒng),2020/10/8,工業(yè)與民用供電,49,1、中性點不接地的電力系統(tǒng),HOME,BACK,NEXT,正常運行：電壓、電流對稱。 單相接地：另兩相對地電壓升高為原來的 倍。單相接地電流為正常運行時每相對地電容電流的 3倍。,2020/10/8,工業(yè)與民用供電,50,此時，接地點的接地電流,2020/10/8,工業(yè)與民用供電,51,2020/10/8,工業(yè)與民用供電,52,如果接地電容電流小，（35KV及以下）那么不接地。 如果35KV及以下電容電流偏大，（35KV大于10A，10KV大于30A時），則安裝消弧線圈。 如果電容電

20、流很大，如110KV以上的電網(wǎng)，直接接地。防止單相短路電流過大，加小電阻接地。,2020/10/8,工業(yè)與民用供電,53,2、中性點經(jīng)消弧線圈接地的電力系統(tǒng) 當(dāng)接地電流大于30A的10kV小接地電流系統(tǒng)或接地電流大于10A的35kV小接地電流系統(tǒng)發(fā)生單相接地時，為減小接地電弧，采取經(jīng)消弧線圈接地的運行方式。,HOME,BACK,NEXT,2020/10/8,工業(yè)與民用供電,54,消弧線圈產(chǎn)生的電感電流IL對電容電流IC的補償存在三種方式： 全補償： IL = IC 欠補償： ILIC 過補償： ILIC ILIC 的程度稱為脫諧度 一般，脫諧度取5%10%,2020/10/8,工業(yè)與民用供電,55,