第1章---概--述-供配电技术-教学课件.ppt

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1、第一章第一章 概概 述述第一节第一节供配电工作的意义、要求及课程任务供配电工作的意义、要求及课程任务供供配配电电工工作作要要很很好好地地为为工工业业生生产产和和国国民民经经济济服服务务，切切实实保保证证工工业业生生产产和和国国民民经经济济的的需需要要，切切实实搞搞好好安安全全用用电电、节节约约用用电电、计计划划用用电电（合合称称“三三电电”）工作，必须达到以下要求：）工作，必须达到以下要求：（1）安全）安全（2）可靠）可靠（3）优质）优质（4）经济）经济 通过本课程的学习和最后的实验、实习、设计等通过本课程的学习和最后的实验、实习、设计等实践性教学环节的进行使学生能够熟悉国家各项技术实践性教学

2、环节的进行使学生能够熟悉国家各项技术经济政策，掌握有关供电方面的规程、规定；能够正经济政策，掌握有关供电方面的规程、规定；能够正确的选择和使用供电设备，为维护和管理电气设备奠确的选择和使用供电设备，为维护和管理电气设备奠定良好的基础；能够正确合理的分析、设计和确定供定良好的基础；能够正确合理的分析、设计和确定供电方案，选择、计算、整定、试验各类保护装置；能电方案，选择、计算、整定、试验各类保护装置；能够正确合理的确定设备布置方案；能够对设计中的各够正确合理的确定设备布置方案；能够对设计中的各种可行方案进行技术经济指标的分析和比较，确定最种可行方案进行技术经济指标的分析和比较，确定最佳方案。通过

3、本课程的学习，学会如何运用所学知识佳方案。通过本课程的学习，学会如何运用所学知识解决供电设计、运行和管理工作中可能出现的问题；解决供电设计、运行和管理工作中可能出现的问题；使学生具有工矿企业变电所初步设计和简单的施工设使学生具有工矿企业变电所初步设计和简单的施工设计能力，具有电气设备安装、测试、运行维护和常见计能力，具有电气设备安装、测试、运行维护和常见故障分析处理的初步能力故障分析处理的初步能力。第二节第二节供配电系统及发电厂和电力系统基础知识供配电系统及发电厂和电力系统基础知识一、一、用电企业的供配电系统基础知识用电企业的供配电系统基础知识(一一)具有高压配电所的企业供配电系统具有高压配电

4、所的企业供配电系统（二）具有总降压变电所的企业供配电系统（二）具有总降压变电所的企业供配电系统（三）高压深入负荷中心的企业供配电系统（三）高压深入负荷中心的企业供配电系统（四）只有一个变电所或配电所的企业供配电系统（四）只有一个变电所或配电所的企业供配电系统 （二）火力发电站（二）火力发电站“火火电电厂厂”利利用用燃燃料料（煤煤、天天然然气气、石石油油等等）的化学能来生产电能。的化学能来生产电能。图图2火电厂的能量转换过程火电厂的能量转换过程（三）核能发电厂（三）核能发电厂核核能能发发电电厂厂又又称称“原原子子能能发发电电厂厂”简简称称“核核电电站站”，它它是是利利用用原原子子核核的的裂裂变变

5、能能来来生生产产电电能能的的工工厂厂，其其生生产产过过程程与与火火电电厂厂基基本本相相同同，只只是是以以核核反反应应堆堆代代替了燃煤锅炉。替了燃煤锅炉。图图3核电站的能量转换过程核电站的能量转换过程（四）其他类型发电厂（四）其他类型发电厂我我国国确确定定21世世纪纪在在发发展展常常规规能能源源的的同同时时，还还要要发发展展风风能能、地地热热能能、太太阳阳能能和和潮潮汐汐能能等等，以以保持能源与国民经济及环保事业的协调发展。保持能源与国民经济及环保事业的协调发展。三、电力系统基本知识三、电力系统基本知识（一）电力的生产和输送过程（一）电力的生产和输送过程图图4从发电厂到用户的送电过程从发电厂到用

6、户的送电过程（三）电力系统、电力网及动力系统的概念（三）电力系统、电力网及动力系统的概念1、电力系统、电力系统:通过各级电压的电力线路，将发电厂、变通过各级电压的电力线路，将发电厂、变电所和电力用户连接起来的一个发电、输电、电所和电力用户连接起来的一个发电、输电、变电、配电和用电的整体，称为变电、配电和用电的整体，称为“电力系统电力系统”。2、电网、电网:发电厂与电力用户之间的输电、变电和配发电厂与电力用户之间的输电、变电和配电的整体，包括所有变电所饿各级电压线路，电的整体，包括所有变电所饿各级电压线路，称为称为“电力网电力网”或或“电网电网”。3 3、动力系统、动力系统:电力系统加上发电厂的

7、动力部分及热能系电力系统加上发电厂的动力部分及热能系统和热能用户，称为统和热能用户，称为“动力系统动力系统”图图5大型电力系统的系统图大型电力系统的系统图如图所示。由此可见，如图所示。由此可见，C相接地时，完好的相接地时，完好的A、B两相对地电压均由原来的相两相对地电压均由原来的相电压升高到线电压，即升电压升高到线电压，即升高为原对地电压的高为原对地电压的倍。倍。因此要注意这种系统的设备的相绝缘，不能只按因此要注意这种系统的设备的相绝缘，不能只按相电压来考虑，而要按线电压来考虑。相电压来考虑，而要按线电压来考虑。C相接地时，系统的接地电流为相接地时，系统的接地电流为A、B两相对地电两相对地电容

8、电流之和。容电流之和。图图6发生单相接地故障时的中性点不接地电力系统发生单相接地故障时的中性点不接地电力系统为为了了保保证证运运行行安安全全，在在中中性性点点不不接接地地系系统统中中装装有有绝绝缘缘监监视视装装置置或或接接地地保保护护装装置置。当当发发生生单单相相接接地地故故障障时时及及时时发发出出报报警警信信号号，此此时时，值值班班人人员员尽尽快快查查找找并并排排除除故故障障，经经2h故故障障仍仍未未消消除除时时，应应切切除除此此故故障障线线路路。如如有有备备用用线线路路，应应将将负负荷荷转转移移到到备备用用线线路路上上去去。此此外外，当当接接地地电电容容电电流流超超过过一一定定限限度度（3

9、10KV电电网网约约为为30A，35KV电电网网约约为为10A），接接地地点点会会产产生生断断续续电电弧弧。断断续续电电弧弧加加在在电电网网的的电电感感与与接接地地电电容容构构成成的的L、C振振荡荡电电路路中中引引起起谐谐振振，在在系系统统中中产产生生过过电电压压，其其数数值值可可达达正正常常电电压压的的34倍倍，可可能能使使绝绝缘缘薄薄弱弱处处击击穿穿，形形成成短短路路故故障障。为为此此，对对接接地地电电流流超超过过一一定定限限度度的的电电网网，不宜采用中性点不接地的运行方式。不宜采用中性点不接地的运行方式。2、中性点直接接地的电力系统、中性点直接接地的电力系统中性点直接接地的电力系统发生单

10、相接地时即形成单中性点直接接地的电力系统发生单相接地时即形成单相接地短路。单相短路电流比线路正常负荷电流大得多，相接地短路。单相短路电流比线路正常负荷电流大得多，对系统危害很大。对系统危害很大。因此这种系统中装设的短路保护装置动作，因此这种系统中装设的短路保护装置动作，切断线路，切断线路，切除接地故障部分，使系统的其他部分恢复正常运行。切除接地故障部分，使系统的其他部分恢复正常运行。110KV及以上的电力系统通常都采取中性点直接接地的运及以上的电力系统通常都采取中性点直接接地的运行方式。在低压配电系统中，三相四线制的行方式。在低压配电系统中，三相四线制的TN系统和系统和TT系统也都采取中性点直

11、接接地方式。系统也都采取中性点直接接地方式。3、中性点经消弧线圈接地的电力系统、中性点经消弧线圈接地的电力系统单单相相接接地地电电容容电电流流IC大大于于一一定定值值时时电电力力系系统统中中性性点点就就应改为经消弧线圈接地的运行方式，如图应改为经消弧线圈接地的运行方式，如图7所示。所示。消弧线圈实际上就是一种带有铁心的电感线圈，其电消弧线圈实际上就是一种带有铁心的电感线圈，其电阻很小，感抗很大，而且可以调节。当此系统发生单相接阻很小，感抗很大，而且可以调节。当此系统发生单相接地时，流过接地点的总电流是接地电容电流与流过消弧线地时，流过接地点的总电流是接地电容电流与流过消弧线圈的电感电流的相量和

12、。由于超前圈的电感电流的相量和。由于超前90度，而滞后度，而滞后90度（如度（如图图7b）,所以与在接地点互相补偿，可使接地电流小于最所以与在接地点互相补偿，可使接地电流小于最小生弧电流，从而消除接地点的电弧，这样也就不致出现小生弧电流，从而消除接地点的电弧，这样也就不致出现危险的谐振过电压现象了。危险的谐振过电压现象了。TN系统的电源中性点直接接地，并从中性点系统的电源中性点直接接地，并从中性点引出有中性线（引出有中性线（N线）、保护线（线）、保护线（PE线）或将线）或将N线与线与PE线合而为一的保护中性线（线合而为一的保护中性线（PEN线）这种线）这种接地型式，在我国习惯上称为接地型式，在

13、我国习惯上称为“接零接零”。中性线中性线（N线）的功能，一是用来接用额定电压为相电线）的功能，一是用来接用额定电压为相电压的单相用电设备，如照明灯等；二是用来传导压的单相用电设备，如照明灯等；二是用来传导三相系统中的不平衡电流和单相电流；三是用来三相系统中的不平衡电流和单相电流；三是用来减小负荷中性点的电位便移。保护线（减小负荷中性点的电位便移。保护线（PE线）的线）的功能，是为保障人身安全、防止触电事故的公共功能，是为保障人身安全、防止触电事故的公共接地线。系统中的设备外露可导电部分通过接地线。系统中的设备外露可导电部分通过PE线线接地，可在设备发生接地故障时降低触电危险接地，可在设备发生接

14、地故障时降低触电危险 （1）TNC系统系统 其中性点引出其中性点引出PEN线，此线，此种系统由于种系统由于N线与线与PE线合而为一，节约了导线材线合而为一，节约了导线材料，比较经济。但由于料，比较经济。但由于PEN线中有电流通过，可线中有电流通过，可对接对接PEN线的某些设备产生电磁干扰，因此此种线的某些设备产生电磁干扰，因此此种系统不适于对抗电磁干扰要求高的场所。系统不适于对抗电磁干扰要求高的场所。此此外外，如如果果PEN线线断断线线，可可使使接接PEN线线的的设设备备外外露露可可导导电电部部分分带带电电而而造造成成人人身身触触电电危危险险，因因此此TNC系系统统也也不不适适于于安安全全要要

15、求求高高的的场场所所。PEN线线上上不不得得装装设设开开关关和和熔断器，以免熔断器，以免PEN线断开造成事故。线断开造成事故。（2）TNS系系统统 由由于于PE线线与与N线线分分开开，PE线线中中没没有有电电流流通通过过，因因此此不不会会对对设设备备产产生生电电磁磁干干扰扰，所所以以这这种种系系统统适适合合于于对对抗抗电电磁磁干干扰扰要要求求高高的的数数据据处处理理、电电磁磁检检测测等等实实验验场场所所。当当PE线线断断线线时时不不会会使使接接PE线线的的设设备备外外露露可可导导电电部部分分带带电电，因因此此比比较较安安全全，所所以以这这种种系系统统也也适适合合于于安全要求较高的场所安全要求较

16、高的场所。（3）TNCS系系统统此此系系统统比比较较灵灵活活，对对安安全全要要求求较较高高及及对对抗抗电电磁磁干干扰扰要要求求较较高高的的场场所所，采采用用TNS系系统统，而而其其他他情情况况下下则则采采用用TNC系系统统。因因此此TNCS系系统统兼兼有有TNC系系统统和和TNS系系统统的的优优越越性性，经经济济实实用用。这这种种系系统统在在现现代代企企业业中中应应用日益广泛。用日益广泛。2)TT系统系统这这种种系系统统适适于于对对抗抗电电磁磁干干扰扰要要求求较较高高的的场场所所。但但这这种种系系统统若若有有设设备备因因绝绝缘缘不不良良或或损损坏坏使使其其外外露露可可导导电电部部分分带带电电时

17、时，由由于于其其漏漏电电电电流流一一般般很很小小往往往往不不足足以以使使线线路路的的过电流保护装置动作，从而增加了过电流保护装置动作，从而增加了 触电危险，因此为保障人身安全，此种系统中必须触电危险，因此为保障人身安全，此种系统中必须装设灵敏的漏电保护装置。装设灵敏的漏电保护装置。3)IT系统系统此系统各设备之间也不会发生电磁干扰，而且在此系统各设备之间也不会发生电磁干扰，而且在发生一相接地时，设备仍可继续运行，但需装设单相发生一相接地时，设备仍可继续运行，但需装设单相接地保护，以便在发生一相接地故障时发出报警信号。接地保护，以便在发生一相接地故障时发出报警信号。此种此种IT系统主要用于对连续

18、供电要求较高及有易燃易系统主要用于对连续供电要求较高及有易燃易爆的场所，如矿山、井下等地。爆的场所，如矿山、井下等地。第三节第三节供电质量要求及用电企业供配电电压的选择供电质量要求及用电企业供配电电压的选择一、供电质量概述一、供电质量概述供电质量包括电能质量和供电可靠性两方面。供电质量包括电能质量和供电可靠性两方面。电能质量是指电压、频率和波形的质量。电能电能质量是指电压、频率和波形的质量。电能质量的主要指标有：频率偏差、电压偏差、电压波质量的主要指标有：频率偏差、电压偏差、电压波动和闪变、高次谐波（电压波形畸变）及三相电压动和闪变、高次谐波（电压波形畸变）及三相电压不平衡度等。不平衡度等。供

19、电可靠性可用供电企业对用户全年供电小时供电可靠性可用供电企业对用户全年供电小时数与全年总小时数（数与全年总小时数（8760h）的百分比来衡量；也可）的百分比来衡量；也可用全年的停电次数及停电持续时间来衡量。用全年的停电次数及停电持续时间来衡量。二、供电频率、频率偏差及其改善措施二、供电频率、频率偏差及其改善措施（一）供电频率及其允许偏差（一）供电频率及其允许偏差供供电电营营业业规规则则规规定定：供供电电企企业业供供电电的的额额定定频频率为交流率为交流50HZ。在在电电力力系系统统正正常常状状况况下下，供供电电频频率率的的允允许许偏偏差差为为：电电网网装装机机容容量量在在300万万KW及及以以上

20、上的的，为为+0.2HZ；电网装机容量在；电网装机容量在300万万KW以下的，为以下的，为+0.5HZ。在电力系统非正常状况下，供电频率的允许偏差在电力系统非正常状况下，供电频率的允许偏差不应超过不应超过+1.0HZ。（二）频率偏差的影响及其改善措施（二）频率偏差的影响及其改善措施 电力设备只有在额定频率下运行才能获得最佳的电力设备只有在额定频率下运行才能获得最佳的经济效果。经济效果。分分类类电网和用电设备额电网和用电设备额定电压定电压/KV发电机额定电发电机额定电压压/KV电力变压器额定电电力变压器额定电压压/KV一次绕一次绕组组二二 次次 绕绕组组低低压压0.380.660.400.690

21、.380.660.400.69高高压压3610-35661102203305003.156.310.513.8，15.7518，20，2224，26-3，3.156，6.310，10.513.8，15.7518，20，2224，2635661102203305003.15，3.36.3，6.610.5，11-38.572.6121242363550图图7我国三相交流电网和电力设备的额定电压我国三相交流电网和电力设备的额定电压1、电网额定电压、电网额定电压电电网网（线线路路）的的额额定定电电压压（标标称称电电压压）等等级级是是国国家家根根据据国国民民经经济济的的发发展展需需要要和和电电力力工工业

22、业的的发发展展水水平平，经经全全面面技技术术经经济济分分析析后后确确定定的的，它它是是确确定定其其他他电电力力设设备备额额定定电电压压的的基本依据。基本依据。2、用电设备额定电压、用电设备额定电压由由于于用用电电设设备备运运行行时时要要在在线线路路中中产产生生电电压压损损耗耗，因因而而造成线路上各点的电压略有不同。造成线路上各点的电压略有不同。3、发电机额定电压、发电机额定电压由于电力线路一般允许的电压偏差为由于电力线路一般允许的电压偏差为+5%，即整个线，即整个线路允许有路允许有10%的电压损耗，因此为维持线路首端电压与末的电压损耗，因此为维持线路首端电压与末端电压的平均值在额定值，处于线路

23、首端的发电机额定电端电压的平均值在额定值，处于线路首端的发电机额定电压应高于电网额定电压压应高于电网额定电压5%.（二）电压偏差及其允许值（二）电压偏差及其允许值1、电压偏差的定义：、电压偏差的定义：2、电压偏差允许值、电压偏差允许值（1）电动机：规定为）电动机：规定为+5%（2）照明：在一般工作场所为）照明：在一般工作场所为+5%；应急照明、；应急照明、道路照明和警卫照明等为道路照明和警卫照明等为+5%、-10%。3、电压偏差的影响及其调整措施、电压偏差的影响及其调整措施电电力力设设备备也也只只有有在在额额定定电电压压下下运运行行才才能能获获得得最最佳佳的经济效果。的经济效果。为为了了减减小

24、小电电压压偏偏差差值值，供供配配电电系系统统可可采采取取下列措施进行下列措施进行电压调整：电压调整：（1）正正确确选选择择变变压压器器的的电电压压分分接接头头或或采采用用有有载载调调压变压器压变压器.（2）降低系统阻抗）降低系统阻抗（3）尽量使三相负荷平衡）尽量使三相负荷平衡（4）合理地改变系统的运行方式）合理地改变系统的运行方式（5）采用无功功率补偿装置）采用无功功率补偿装置四、电压波动、闪变及其抑制措施四、电压波动、闪变及其抑制措施（一）电压波动和闪变的概念（一）电压波动和闪变的概念 电压波动是由于负荷急剧变动引起的。负荷的急剧电压波动是由于负荷急剧变动引起的。负荷的急剧变动，使系统的电压

25、损耗也相应快速变化，从而使电气变动，使系统的电压损耗也相应快速变化，从而使电气设备的端电压出现波动现象。例如电焊机、电弧炉和轧设备的端电压出现波动现象。例如电焊机、电弧炉和轧钢机等冲击性负荷，都回引起电网电压波动。钢机等冲击性负荷，都回引起电网电压波动。（二）电压波动和闪变的抑制措施（二）电压波动和闪变的抑制措施对电压波动和闪变可采取下列抑制措施对电压波动和闪变可采取下列抑制措施（1）采用专线或专用变压器供电）采用专线或专用变压器供电（2）减小线路阻抗）减小线路阻抗（3）选用短路容量较大或电压等级较高的电网供电）选用短路容量较大或电压等级较高的电网供电（4）采用静止补偿装置）采用静止补偿装置五

26、、高次谐波及其抑制措施五、高次谐波及其抑制措施 (一一)高高次次谐谐波波是是指指一一个个非非正正弦弦波波按按傅傅里里叶叶级级数数分分解解后后所所含含的的频频率率为为基基波波频频率率整整数数倍倍的的所所有有谐谐波波分分量量.但但由由于于系系统统中中有有各各种种非非线线性性元元件件存存在在，因因而而在在系系统统中中和和用用户户处处的的线线路路中中出出现现了了高高次次谐谐波波，使使电电压压或或电电流流波波形形发发生生一一定定程程度度的的畸畸变变.（二）高次谐波的抑制措施（二）高次谐波的抑制措施对系统的高次谐波可采取下列抑制措施：对系统的高次谐波可采取下列抑制措施：（1）三相整流变压器采用）三相整流变

27、压器采用Yd或或Dy结线结线（2）增加整流变压器二次侧的相数）增加整流变压器二次侧的相数（3）使各台整流变压器二次侧互有相角差）使各台整流变压器二次侧互有相角差（4）装设分流滤波器，如图所示。）装设分流滤波器，如图所示。（5）选用）选用Dyn11联结组别的三相配电变压器联结组别的三相配电变压器（6）其他措施）其他措施六、三相电压不平衡度及其补偿措施六、三相电压不平衡度及其补偿措施国国家家标标准准GB/T155431995电电能能质质量量.三三相相电电压压允允许许不不平平衡衡度度规规定定：电电力力系系统统公公共共连连接接点点，正正常常不不平平衡衡度度允允许许值值为为2%，短短时时不不得得超超过过

28、4%；接接于于公公共共连连接接点点的的每用户，电压不平衡度一般不得超过每用户，电压不平衡度一般不得超过1.3%。造造成成系系统统三三相相电电压压不不平平衡衡的的主主要要原原因因，是是单单相相负负荷荷在三相系统中的容量分配和接入位置的不合理、不均衡。在三相系统中的容量分配和接入位置的不合理、不均衡。七、用电企业供配电电压的选择七、用电企业供配电电压的选择（一）用电企业供电电压的选择（一）用电企业供电电压的选择用用电电企企业业供供电电电电压压的的选选择择，主主要要取取决决于于当当地地供供电电企企业业供供电电的电压等级及用户用电设备的电压、容量和供电距离等因素。的电压等级及用户用电设备的电压、容量和

29、供电距离等因素。供供电电营营业业规规则则规规定定：供供电电企企业业供供电电的的额额定定电电压压、低低压压有有单单相相220V，三三相相380V；高高压压10、35（66）、110、220KV。用用户户需需要要的的电电压压等等级级字字110V及及以以上上时时，其其受受电电装装置置应应作作为为终终端变电所设计，其方案需经省电网经营企业审批。端变电所设计，其方案需经省电网经营企业审批。用用户户用用电电设设备备容容量量在在100KW及及以以下下，或或需需用用变变压压器器容容量量在在50KVA及及以以下下时时，一一般般宜宜采采用用低低压压三三相相四四线线制制供供电电，但但特特殊殊情况下也可采用高压供电。

30、情况下也可采用高压供电。（二）用电企业高压配电电压的选择（二）用电企业高压配电电压的选择用用电电企企业业高高压压配配电电电电压压的的选选择择，主主要要取取决决于于该该用用户户高高压压用用电设备的电压、容量和数量等因素。电设备的电压、容量和数量等因素。（三）用电企业低压配电电压的选择（三）用电企业低压配电电压的选择用用电电企企业业（用用户户）低低压压配配电电电电压压，通通常常采采用用220/380V，采采用用较较高高的的电电压压配配电电，不不仅仅可可减减少少线线路路的的电电压压损损耗耗，保保证证远远端端负负荷荷的的电电压压水水平平，而而且且能能减减小小导导线线截截面面和和线线路路投投资资，增增大大供供电电半半径径，减减少少变变电电点点，简简化化供供配配电电系系统统，因因此此提提高高低低压压配配电电电压有其明显的经济效益，电压有其明显的经济效益，第四节第四节用户用电的申请及用户受电工程的建设要求用户用电的申请及用户受电工程的建设要求一、用户用电的申请要求一、用户用电的申请要求（一）新装用电及增加用电的申请（一）新装用电及增加用电的申请（二）变更用电的申请（二）变更用电的申请二、用户受电工程的建设要求二、用户受电工程的建设要求