供配电专业知识.ppt
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1、供配电专业知识 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望5负荷分级及计算GB500521995供配电系统设计规范5.1掌握负荷分级的原则及供电要求5.1.1负荷按重要性分级的原则(1)一级负荷,一级负荷中的特别重要负荷。一、符合下列情况之一时,应为一级负荷:1中断供电将造成人身伤亡时。2中断供电将在政治、经济上造成重大损失时。例如:重大设备损坏、重大产品报废、用重要原料生产的产品大量报废,国民经济中重点企业的连续生产过程被打乱需要长时间才能恢复等。(2)二级
2、负荷。3中断供电将影响有重大政治、经济意义的用电单位的正常工作。例如:重要交通枢纽、重要通信枢纽、重要宾馆、大型体育场馆、经常用于国际活动的大量人员集中的公共场所等用电单位中的重要电力负荷。在一级负荷中,当中断供电将发生中毒、爆炸和火灾等情况的负荷,以及特别重要场所的不允许中断供电的负荷,应视为特别重要的负荷。(2)二级负荷1)中断供电将在政治、经济上造成较大损失时。例如:主要设备损坏、大量产品报废、连续生产过程被打乱需较长时间才能恢复、重点企业大量减产等。2)中断供电将影响重要用电单位的正常工作。例如:交通枢纽、通信枢纽等用电单位中的重要电力负荷,以及中断供电将造成大型影剧院、大型商场等较多
3、人员集中的重要的公共场所秩序混乱。(3)三级负荷。不属于一级和二级负荷者应为三级负荷5.1.2一三级负荷供电要求 一级负荷的供电电源应符合下列规定:一级负荷的供电电源应符合下列规定:1)一一级级负负荷荷应应由由两两个个电电源源供供电电;当当一一个个电电源源发发生生故故障障时时,另另一一个个电源不应同时受到损坏。电源不应同时受到损坏。2)一级负荷中特别重要的负荷,除由两个电源供电外,尚应增设应急电源,并严禁将其他负荷接入应急供电系统。二级负荷的供电系统,宜由两回线路供电。在负荷较小或地区供电条件困难时,二级负荷可由一回6kV及以上专用的架空线路或电缆供电。当采用架空线时,可为一回架空线供电;当采
4、用电缆线路时,应采用两根电缆组成的线路供电,其每根电缆应能承受100%的二级负荷。三级负荷对供电无特殊要求,一般按其容量大小决定。5.2掌握负荷的计算方法JGJ/T161992民用建筑电气设计规范工业和民用配电设计手册第二版5.2.1负荷计算的内容和目的5.2.2负荷计算的方法及用途5.2.3设备功率的确定5.2.4需要系数法确定计算负荷5.2.5利用系数法确定计算负荷5.2.6二项式法确定计算负荷5.2.7单位功率法和单位指标法确定计算负荷5.2.8单相负荷计算5.2.9功率损耗计算5.2.1负荷计算的内容和目的设备容量、计算负荷、尖峰电流(1)计算负荷又称需要负荷或最大负荷。(2)尖峰电流
5、指单台或多台用电设备持续1s左右的最大负荷电流。(3)平均负荷为某段时间内用电设备所消耗的电能与该段时间之比。522负荷计算的方法及用途负荷计算的方法有需要系数法、利用系数法、二项式法、单位面积功率法等几种。(1)需要系数法。用设备功率乘以需要系数和同时系数,直接求出计算负荷。(2)利用系数法。采用利用系数求出最大负荷班的平均负荷,再考虑设备台数和功率差异的影响,乘以与有效台数有关的最大系数得出计算负荷。(3)二项式法。将负荷分为基本部分和附加部分,后者考虑一定数量大容量设备影响。(4)单位面积功率法、单位指标法和单位产品耗电量法。5。2。3设备功率的确定进行负荷计算时,需将用电设备按其性质分
6、为不同的用电设备组,然后确定设备功率。对于不同负载持续率下的额定功率或额定容量,应换算为统一负载持续率下的有功功率,即设备功率Pe。(1)连续工作制电动机的设备功率等于额定功率。(2)短时或周期工作制电动机(如起重机用电动机等)的设备功率是指将额定功率换算为统一负载持续率下的有功功率。当采用需要系数法和二项式法计算负荷时,应统一换算到负载持续率为25%下的有功功率。Pe=Prr/0。25=2Prr,kW(521)当采用利用系数法计算负荷时,应统一换算到负载持续率为100%下的有功功率。Pe=Prr,524需要系数法确定计算负荷(1)用电设备组的计算负荷及计算电流:有功功率Pjs=KxPe,kW
7、(525)无功功率Qjs=Pjstg,kvar(526)(2)配电干线或车间变电所的计算负荷:有功功率Pjs=Kp(KxPe)kW(529)无功功率Qjs=Kq(KxPetg)kvar(510)(3)配电所或总降压变电所的计算负荷,为各车间变电所计算负荷之和再乘以同时系数Kp和Kq。对配电所的Kp和Kq分别取0。851和0951,对总降压变电所的Kp和Kq分别取0.80.9和0.930.97。525利用系数法确定计算负荷用利用系数法确定计算负荷时,不论计算范围大小,都必须求出该计算范围内用电设备有效台数及最大系数,而后算出结果。(1)用电设备组在最大负荷班内的平均负荷:有功功率Pp=K1Pek
8、W(5212)无功功率Qp=Pptgkvar(5213)(2)平均利用系数为Klp=Pp/Pe(3)用电设备的有效台数nyx是将不同设备功率和工作制的用电设备台数换算为相同设备功率和工作制的等效值。故nyx=(Pe)/P1e(4)计算负荷及计算电流:有功功率Pjs=KmPpkW(5221)无功功率Qjs=KmQpkvar(5222)Km最大系数3台及以下用电设备的计算有功功率取设备功率总和。3台以上用电设备,而有效台数小于4时,计算有功功率取设备功率总和,再乘以0.9系数。526二项式法确定计算负荷对于单个和多个用电设备组(车间变电所或配电干线)的计算负荷,分别按下述方法进行计算。(1)单个用
9、电设备组的计算负荷:有功功率Pjs=cPn+bPs(5225)无功功率Qjs=Pjstg(5226)(2)多个用电设备组的计算负荷:有功功率Pjs=(cPn)max+bPs(5227)无功功率Qjs=(cPn)maxtgn+(bPstg)用二项式法计算时,应将计算对象的所有用电设备统一分组,然后进行计算,不应逐级计算后代数相加。同时各用电设备组第一、二项分别累加的结果不再乘同时系数。因为二项式法求多组设备计算负荷是由第二项功率bPs加各组第一项(cPn)中的最大值作为其计算负荷值的,这与需要系数法为各用电设备组计算功率的代数和截然不同。后者计算总负荷时应考虑各组计算功率(即各组最大负荷)出现的
10、不同时性,故应乘以同时系数。527单位面积功率法和单位指标法确定计算负荷(略)528单相负荷计算单相用电设备应均衡分配到三相上,使各相的计算负荷尽量相近。1计算原则单相负荷与三相负荷同时存在时,应将单相负荷换算为等效三相负荷,再与三相负荷相加。2单相负荷换算为等效三相负荷的一般方法对于既有线间负荷又有相负荷的情况,计算步骤如下。(1)先将线间负荷换算为相负荷,各相负荷分别为a相Pa=Pabp(ab)a+Pcap(ca)aQa=Pabq(ab)a+Pcaq(ca)a(2)各组负荷分别相加,选出最大相负荷,取其3倍作为等效三相负荷。3单相负荷换算为等效三相负荷的简化方法(1)只有线间负荷时,将各线
11、间负荷相加,选取较大两项数据进行计算。现以PabPbcPca为例进行计算Pd=3Pab+(3-3)Pbc(2)只有相负荷时,等效三相负荷取最大相负荷的3倍。(3)当多台单相用电设备的设备功率小于计算范围内三相负荷设备功率的15%时,按三相平衡负荷计算,不需换算。529功率损耗计算(1)三相线路中有功及无功功率损耗:有功功率损耗l=3I2jsR10,kW无功功率损耗Ql=3I2jsX10,kvar(2)电力变压器的有功及无功功率损耗:有功功率损耗T=0k(Sjs/Sr)kW无功功率损耗QT=QQk(Sjs/Sr)kvar第六章10kV及以下电源及供配电系统GB50053199410kV及以下变电
12、所设计规范GB500541995低压配电设计规范GB502271995并联电容器装置设计规范GB5006019923Kv-110kV高压配电装置设计规范6.1熟悉供配电系统的一般规定(1)符合下列情况之一时,用电单位宜设置自备电源:1)需要设置自备电源作为一级负荷中特别重要负荷的应急电源时或第二电源不能满足一级负荷的条件时。2)设置自备电源较从电力系统取得第二电源经济合理时。3)有常年稳定余热、压差、废气可供发电,技术可靠、经济合理时。4)所在地区偏僻,远离电力系统,设置自备电源经济合理时。(2)应急电源与正常电源之间必须采取防止并列运行的措施。(3)供配电系统的设计,除一级负荷中特别重要的负
13、荷外,不应按一个电源系统检修或故障的同时另一电源又发生故障进行设计。(4)需要两回电源线路的用电单位,宜采用同级电压供电。但根据各级负荷的不同需要及地区供电条件,亦可采用不同电压供电。(5)有一级负荷的用电单位难以从地区电力网取得两个电源而有可能从邻近单位取得第二电源时,宜从该单位取得第二电源。(6)同时供电的两回及以上供配电线路中一回路中断供电时,其余线路应能满足全部一级负荷及二级负荷。(7)供电系统应简单可靠,同一电压供电系统的变配电级数不宜多于两级。(8)高压配电系统宜采用放射式。根据变压器的容量、分布及地理环境等情况,亦可采用树干式或环式。(9)根据负荷的容量和分布,配变电所宜靠近负荷
14、中心。当配电电压为35kV时亦可采用直降至220/380V配电电压。(10)在用电单位内部邻近的变电所之间宜设置低压联络线。(11)小负荷的用电单位宜接入地区低压电网。6.2掌握电能质量要求及电压选择原则6.2.1供电电压确定原则及各级电压输送能力供电电压确定原则。(1)用电单位的供电电压应根据用电容量,用电设备特性、供电距离、供电线路的回路数、当地公共电网现状及其发展规划等因素,经技术经济比较确定。(2)当供电电压为35kV及以上时,用电单位的一级配电电压应采用10kV;当6kV用电设备的总容量较大,选用6kV经济合理时,宜采用6kV。低压配电电压应采用220/380V。(3)当供电电压为3
15、5kV,能减少配变电级数,简化结线,及技术经济合理时,配电电压宜采用35kV。6.2.2电能质量要求电力系统的电能质量是指电压、频率和波形的质量。电能质量主要指标包括电压偏差、电压波动和闪变、频率偏差、谐波(电压谐波畸变率和谐波电流含有率)和电压不对称度。(1)电压、频率和波形的质量。(2)电压偏差,电压波动和闪变,谐波,电压不对称度引起电压偏差、电压波动和闪变以及电压下降的根本原因,都是由网络中电流通过阻抗元件而造成的电压损失,主要是线路和变压器的电压损失。在串联电路中,阻抗元件两端电压相量的几何差称为电压降。电压损失是指串联电路中阻抗元件两端电压的代数差电压偏差是供配电系统在正常运行方式下
16、(即系统中所有元件都按预定工况运行),系统各点的实际电压U对系统标称电压Un的偏差U,常用相对于系统标称电压的百分数表示,U=U-Un/Un100%供电电压偏差允许值供电电压偏差允许值是电力系统在正常运行条件(指电力系统中所有元件都按预定工况运行)下,供电电压对系统标称电压的偏差,不适用于瞬态和非正常运行情况。用电设备端子电压偏差允许值。用电设备端子电压实际值偏差额定值时,其性能将直接受到影响,影响的程度视电压偏差的大小而定。根据设备制造和网络建设的综合考虑,制订用电设备端子的电压偏差允许值还应考虑到设备的某些具体运行状况,例如对于不常使用的用电设备、使用时间短暂且次数很少的用电设备以及少数远
17、离变电所的用电设备等,其电压偏差允许范围可以适当放宽,以免过多地增加线路投资。改善电压偏差的主要措施。1)合理选择变压器的变压比和电压分接头。2)合理减少配电系统阻抗。例如尽量缩短线路长度,采用电缆代替架空线,加大电缆或导线的截面等。3)合理补偿无功功率。4)尽量使三相负荷平衡。5)改变配电系统运行方式。6)采用有载调压变压器。电压波动和闪变电压波动是指电压的快速变化。冲击性功率的负荷引起连续的电压变动或电压幅值包络线的周期性变动,其变动过程中相继出现的电压有效值的最大值Umax与最小值Umin之差称为电压波动,常用相对值(与系统标称电压Un的比值)或百分数表示.ut=Umax-Umin/Un
18、闪变是指照度波动的影响,是人眼对灯闪的生理感觉。闪变电压是冲击性功率负荷造成供配电系统的波动频率大于0.01Hz的闪变的电压波动。人眼对波动频率为10Hz的电压波动值最为敏感,因此可将不同电压波动频率f的闪变电压1min平均值uf1,按式(6212)折合成等效10Hz闪变电压值u10,以系统标称电压的百分数表示,u(afuf1)%电压波动和闪变电压允许值。1)用电设备及配电母线电压波动允许值.)公共供电点(电力系统中两个或更多用户的连接处)由冲击性功率负荷产生的电压波动和闪变电压允许值见表6212、表6213。3)电弧炉引起的配电母线电压波动值如能满足表6211中配电母线电压波动允许值,一般认
19、为能满足公共供电点的电压波动和闪变电压允许值。4)较大功率的电阻焊机引起的配电母线闪变电压可按2.5%考虑,即波动频率小于1Hz。不对称度不对称度是衡量三相负荷平衡状态的指标。由于三相负荷分配不均等,使三相负荷电流不对称,由此产生三相负荷分量。三相电压负序分量与电压正序分量的比值称为电压不对称度。电流负序分量与电流正序分量的比值称为电流不对称度,均以百分数表示。不对称负荷产生的影响。1)三相线路接用单相负荷时的电压损失和功率损耗均要比接用三相负荷时大,而且单相负荷给三相负荷带来三相电压的不对称。2)三相变压器容量利用率降低。3)当三相感应电动机流过负序电流时,产生反转磁场使转矩减少并严重发热。
20、为降低三相低压配电系统的不对称度,设计低压配电系统时常用的措施。1)单相用电设备接入220/380V三相时应尽量使三相负荷平衡。2)由地区公共低压电网供电的220V照明负荷,若线路电流不超过30A可用单相供电,否则应以220/380V三相四线制供电。6.3熟悉供配电系统接线方式及特点高压配电网的接线方式及特点(1)放射式。又称辐射式,其优点是供电可靠性高,便于管理,故障、检修互不影响,但供电线路长、投资大,适于负荷性质特殊,对供电要求较高的用户。(2)树干式。又称干线式,其特点是多个用户共用一条线路,可节约线路投资,但由于线路分布广,故障率高,一旦线路故障或检修,整条线路用户停电,故可靠性较低
21、,仅适于要求不高的一般用户或农村电网。3)环网式:又称环式,环网式又分闭路环和开路环两种,为简化保护,一般采用开路环,其特点是供电可靠性较高,运行比较灵活,当线路故障或检修时,可通过倒闸操作,缩小停电范围和时间,但切换操作较麻烦。此外根据网络情况和不同用户的需要又派生出以下几种接线方式:单侧供电双回路树干式,又称单侧双T;双侧供电双回路树干式,又称双侧双T;单侧供电环式;双侧供电环式。单回路放射式:双回路放射式:线路互为备用,用于配电给二级负荷。电源可靠时,可供电给一级负荷有公共备用干线的放射式:一般用于配电给二级负荷。如公共(热)备用干线电源可靠时,亦可用于一级负荷单回路树干式:单侧供电双回
22、路树干式:供电可靠性稍低于双回路放射式,但投资较省,一般用于二、三级负荷。当供电电源可靠时,也可供电给一级负荷双侧供电双回路树干式:分别由两个电源供电,与单侧供电双回路树干式相比,供电可靠性略有提高,主要用于二级负荷。当供电电源可靠时,也可供电给一级负荷.单侧供电环式:用于对二、三级负荷配电,一般两回电源同时工作开环运行,也可一用一备闭环运行。供电可靠性较高,电力线路检修时可以切换电源,故障时可以切换故障点,缩短停电时间。可对二级负荷配电,但保护装置和整定配合都比较复杂.双侧供电环式:用于对二、三级负荷配电。正常运行时由一侧供电或在线路的负荷分界处断开。配电系统应加闭锁,避免并联,故障后手动切
23、换,寻找故障时要中断供电配电网的接线方式及特点(1)大接地短路电流系统:1kv以上高压系统,单相接地电流或通点两相接地时入地电流大于500A。(2)小接地短路电流系统:1kv以上高压系统,单相接地电流或通点两相接地时入地电流500A及以下。在一般情况下,中性点直接接地电网属于大接地短路电流系统,非直接接地电网属于小接地短路电流系统。配电系统中性点接地方式(1)中性点直接接地电网(直接接地、小阻抗接地),零序与正序阻抗的比值小于3。(2)非中性点直接接地电网(中性点不接地、消弧线圈、电阻、电压互感器接地)。发电机或变压器的中性点不接地或经消弧线圈、电阻和电压互感器等接地的,称为中性点非直接接地。
24、不同电压等级通常采用的接地方式如下:35kV经销弧线圈接地;310kV不接地或经消弧线圈或电阻接地;380/220V直接接地中性点不接地系统:中性点不接地系统属于非直接接地系统的一种,实际上可以看作是经容抗接地系统。该容抗是由电网中的架空线路、电缆线路、电动机和变压器绕组等对地耦合电容所组成。当发生单相接地时,流过故障点的故障电流为单相接地电容电流,并有以下特点:1)当发生单相接地时,仅非故障相对地电压升高而相间电压对称性并未破坏,故不影响三相用电设备的供电。(2)对于单相接地电容电流很小的系统(610kV电网在5A以下),许多瞬时性接地闪络,常能自动消弧,不致于转化为稳定性故障,因而能迅速恢
25、复电网正常运行。(3)单相接地电容电流不大时继电保护灵敏系数高。(4)可能产生异常过电压。产生异常过电压成为中性点不接地系统的主要缺点。(5)适用场所。仅适用于单相接地电容电流较小(对610kV电网为10A及以下)、高压电动机和电缆都较少的电网;对于旧厂改建因设备绝缘已老化,不宜采用。中性点经消弧线圈接地系统:中性点经消弧线圈接地系统必须采用过补偿运行方式,即消弧线圈的感抗小于电网对地的容抗,XLXC,可调节消弧线圈分接头来达到。由于人为地增加了一个比电网接地电容电流略大一些而相位相差180的电感电流,电容电流被电感电流补偿掉,流过接地故障点的接地故障电流,仅为补偿后的数值很小的残余电感电流,
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