工厂供电(第二版)重庆大学出版社-李颖峰主编

1、高职高专电气系列教材工厂供电（第二版）李颖峰 主 编工厂供电（第二版）高职高专电气系列教材工厂供电（第二版） 【内容提要】 本章概述用户供配电系统的一些基本知识和基本问题。首先，简要说明电力系统的构成，介绍发电厂、变电所、电力网及电力系统的基本知识，并介绍了电力系统的中性点运行方式及电能生产的特点。其第1章 电力系统与工厂供配电系统高职高专电气系列教材工厂供电（第二版）次，介绍了电力系统的额定电压等级及应用范围。然后，重点论述了用户供配电系统的构成，介绍了不同容量用户的供配电系统接线及特点。最后，简要介绍了有关电能质量的电压、频率和可靠性问题。 【教学目标与要求】 熟悉电力系统的构成； 了解发

2、电厂、变电所的分类和特点； 了解电力系统的中性点运行方式及电能生产的特点；高职高专电气系列教材工厂供电（第二版） 了解电力系统的额定电压等级及应用 范围； 掌握用电设备、发电机及变压器额定电压的规定； 掌握用户供配电系统的构成； 了解不同容量用户的供配电系统接线及 特点； 了解电能质量的主要技术指标。 1.1 电力系统概述 1.1.1 电力系统的组成高职高专电气系列教材工厂供电（第二版） 现代工农业及整个社会生活中所使用的电能，绝大部分是由发电厂发出来的。 (1)发电厂 发电厂是生产电能的工厂，又称发电站。 1)火力发电厂 火力发电厂简称火电厂或火电站。它利用煤、油、天然气等燃料的化学能来生产

3、 电能。 2)水力发电厂 水力发电厂简称水电厂或水电站。它利用水流的位能和动能来生产电能。高职高专电气系列教材工厂供电（第二版）图1.1 电力系统示意图高职高专电气系列教材工厂供电（第二版）图1.2 电力系统的系统图高职高专电气系列教材工厂供电（第二版）图1.3 凝汽式火力发电厂高职高专电气系列教材工厂供电（第二版）图1.4 坝式水力发电厂1上游水位；2下游水位；3大坝；4压力进水管；5检修闸门；6闸门；7吊车；8水轮机蜗壳；9水轮机转子；10尾水管；11发电机；12发电机间；13吊车；14发电机电压配电装置；15升压变压器；16架空线路；17避雷线高职高专电气系列教材工厂供电（第二版） 3)

4、核能发电厂 核能发电厂又称核电站。它是利用原子核的裂变能(即核能)来生产电能。 (2)变电所 变电所又称为变电站，是变换电能电压和接受与分配电能的场所。 1)枢纽变电所 2)地区变电所 3)终端变电所高职高专电气系列教材工厂供电（第二版）图1.5 核电厂生产过程示意图1核反应堆；2稳压器；3蒸汽发生器；4汽轮发电机组；5给水加热器；6给水泵；7主循环泵高职高专电气系列教材工厂供电（第二版） 4)用户变电所及车间变电所 (3)电力网 不同电压等级的电力线路及其所联系的变电所，称为电力网，简称电网。 (4)电能用户 1.1.2 电能生产的特点 1)同时性 2)集中性 3)快速性高职高专电气系列教材

5、工厂供电（第二版） 4)先行性 1.1.3 电力系统中性点运行方式 (1)中性点不接地方式图1.6 中性点不接地系统单相接地 图1.7 相量图高职高专电气系列教材工厂供电（第二版） (2)中性点经消弧线圈接地方式 (3)中性点直接接地方式图1.8 中性点经消弧线圈 接的系统单相接地图1.9 中性点直接接地 系统单相接地高职高专电气系列教材工厂供电（第二版） 1.1.4 电力系统的额定电压 (1)额定电压等级 1)用电设备的额定电压图1.10 用电设备和发电机的额定电压高职高专电气系列教材工厂供电（第二版）高职高专电气系列教材工厂供电（第二版） 2)发电机的额定电压 3)电力变压器的额定电压 电

6、力变压器一次绕组的额定电压 电力变压器二次绕组的额定电压 (2)各种电压等级的适用范围图1.11 电力变压器的额定电压高职高专电气系列教材工厂供电（第二版） 1.2 用户供配电系统概述 1.2.1 对用户供配电系统的要求 1)安全 2)可靠高职高专电气系列教材工厂供电（第二版） 3)优质 4)经济 5)合理 1.2.2 供配电系统的系统图 (1)中型用户 (2)大型用户 (3)小型用户 1.3 供电质量的主要技术指标 1.3.1 频率 高职高专电气系列教材工厂供电（第二版）图1.12 具有高压配电所的用户供电系统图高职高专电气系列教材工厂供电（第二版）图1.13 具有总降压变电所 的用户供电系

7、统图高职高专电气系列教材工厂供电（第二版）图1.14 高压深入负荷中心的用户供电系统图高职高专电气系列教材工厂供电（第二版）图1.15 只有一个降压变电所的用户供电系统图 1.3.2 电压高职高专电气系列教材工厂供电（第二版） 理想的供电电压应该是幅值恒为额定值的三相对称正弦电压。 1)电压偏差 2)电压波动和闪变 3)高次谐波 4)三相不对称 1.3.3 可靠性 (1)一级负荷 1)两个电源来自不同的发电机；高职高专电气系列教材工厂供电（第二版） 2)两个电源间无联系，或虽有联系但能够在任一电源故障时自动断开其联系。 (2)二级负荷 (3)三级负荷高职高专电气系列教材工厂供电（第二版） 【内

8、容提要】 本章介绍了电力负荷的有关概念，主要讲述了用电设备计算负荷和工厂计算负荷的确定方法，电力线路和变压器的功率损耗与电能损耗的计算，最后介绍了工厂功率因数的确定及无功补偿后计算负荷的确定方法。第2章 电力负荷及其计算高职高专电气系列教材工厂供电（第二版） 【教学目标与要求】 了解电力负荷的概念及负荷曲线的绘制 方法； 熟悉与负荷曲线有关的物理量及其计算 方法； 掌握按需要系数法和二项式系数法求计算负荷的方法； 熟练掌握线路和变压器功率损耗的计算； 了解线路和变压器电能损耗的概念；高职高专电气系列教材工厂供电（第二版） 熟练掌握工厂计算负荷的方法； 掌握工厂功率因数的确定方法及无功补偿容量确

9、定方法。 2.1 电力负荷和负荷曲线 2.1.1 电力负荷的概念 电力负荷也称电力负载,是指耗用电能的用电设备或用电单位(用户)，有时也把用电设备或用电单位所耗用的电功率或电流大小称为电力负荷。高职高专电气系列教材工厂供电（第二版） (1)拖动生产机械的电动机 (2)工业用电炉 (3)电焊类设备 (4)照明设备 2.1.2 用户用电设备的工作制 (1)长期连续工作制 (2)短时工作制 (3)断续周期工作制 高职高专电气系列教材工厂供电（第二版） 2.1.3 负荷曲线 (1)负荷曲线的类型及其绘制 负荷曲线是表征电力负荷随时间变动情况的一种图形。 (2)与负荷曲线有关的物理量 1)年最大负荷和年

10、最大负荷利用小时高职高专电气系列教材工厂供电（第二版）图2.1 负荷曲线的绘制(a)折线形负荷曲线;(b)梯形负荷曲线高职高专电气系列教材工厂供电（第二版）图2.2 年负荷持续时间曲线的绘制图2.3 年每日最大负荷曲线 图2.4 年负荷曲线和年最大负荷利用小时数高职高专电气系列教材工厂供电（第二版） 2)平均负荷和负荷系数高职高专电气系列教材工厂供电（第二版） 2.2 电力负荷的计算 2.2.1 计算负荷的概念 2.2.2 按需要系数法确定计算负荷 (1)基本公式高职高专电气系列教材工厂供电（第二版） (2)用电设备组额定容量的确定 1)对一般长期连续工作制和短时工作制的用电设备组高职高专电气

11、系列教材工厂供电（第二版）高职高专电气系列教材工厂供电（第二版）高职高专电气系列教材工厂供电（第二版）高职高专电气系列教材工厂供电（第二版） 2)对断续周期工作制的用电设备组 吊车电动机组 电焊机组 (3)多组用电设备计算负荷的确定高职高专电气系列教材工厂供电（第二版） 2.2.3 按二项式法确定计算负荷 (1)基本公式高职高专电气系列教材工厂供电（第二版）高职高专电气系列教材工厂供电（第二版） (2)多组用电设备计算负荷的确定 2.2.4 单相用电设备计算负荷的确定 (1)单相设备接于相电压时 (2)单相设备接于线电压时高职高专电气系列教材工厂供电（第二版）高职高专电气系列教材工厂供电（第二

12、版） (3)单相设备分别接于相电压和线电压时 2.3 用户供配电系统的功率损耗和电能损耗 2.3.1 用户供配电系统的功率损耗 (1)线路功率损耗的计算高职高专电气系列教材工厂供电（第二版） (2)变压器功率损耗的计算 1)变压器的有功功率损耗 2)变压器的无功功率损耗高职高专电气系列教材工厂供电（第二版） 2.3.2 用户供配电系统的电能损耗 (1)配电线路的电能损耗 (2)变压器的电能损耗高职高专电气系列教材工厂供电（第二版） 2.4 用户计算负荷的确定 2.4.1 用户计算负荷的确定图2.5 f(TM,cos) 的关系曲线高职高专电气系列教材工厂供电（第二版） (1)按逐级计算法确定用户

13、计算负荷 1)车间变电所低压母线上的计算负荷 2)用户变电所引出线端的计算负荷图2.6 全厂计算负荷示意图高职高专电气系列教材工厂供电（第二版） 3)用户变电所低压母线上的计算负荷 4)用户变电所进线上的计算负荷(即用户总的计算负荷) (2)按需要系数法确定用户计算负荷 (3)按估算法确定用户计算负荷 1)单位产品耗电量法高职高专电气系列教材工厂供电（第二版） 2)单位产值耗电量法 2.4.2 工厂的功率因数、无功补偿及补偿后工厂计算负荷的确定 (1)工厂供电系统的功率因数 1)瞬时功率因数 2)平均功率因数高职高专电气系列教材工厂供电（第二版） 3)最大负荷时的功率因数 (2)无功补偿容量的

14、确定高职高专电气系列教材工厂供电（第二版）图2.7 功率因数的提高与无功功率 和视在功率的关系 (3)无功补偿后计算负荷的确定 (4)无功补偿前后变压器容量比较高职高专电气系列教材工厂供电（第二版） 【内容提要】 本章重点讲述供配电系统的一次设备，对一次设备着重介绍其功能、结构特点、基本原理及使用时应注意的事项。本章是从事供配电系统运行、维护必备的基础面军 知识。第3章 用户供配电 系统一次设备高职高专电气系列教材工厂供电（第二版） 【教学目标与要求】 了解供配电系统电气设备的结构； 掌握供配电系统电气设备的作用、基本原理(包括变压器、开关电器、互感器)； 熟悉电气设备的符号、型号含义； 熟悉

15、互感器使用时应注意的事项； 掌握架空线路结构及各部分的作用； 了解电缆线路的结构； 了解电力线路的接线方式。高职高专电气系列教材工厂供电（第二版） 3.1 供配电系统电气设备概述 用户供配电系统中承担输送和分配电能任务的电路，称为一次电路或一次回路，也称为主电路或主接线。 1)变换电能的设备 2)接通或断开电路的开关设备 3)限制过电流和过电压等的保护设备 4)补偿设备 5)载流导体高职高专电气系列教材工厂供电（第二版） 3.2 电力变压器 在电力系统中供输电和配电用的变压器，统称电力变压器。 3.2.1 电力变压器的主要功能和分类 3.2.2 电力变压器的结构和型号高职高专电气系列教材工厂供

16、电（第二版）图3.1 三相油浸式电力变压器1信号温度计；2铭牌；3吸湿器；4油枕(储油柜)；5油标；6防爆管；7瓦斯继电器；8高压套管；9低压套管；10分接开关；11油箱；12铁芯；13绕组及绝缘；14放油阀；15小车；16接地端子高职高专电气系列教材工厂供电（第二版） 3.2.3 电力变压器的联接组别 1) 抑制高次谐波。 2)有利于短路保护动作。 3)承受不平衡负载的能力大。 4)Dyn11联接变压器一次绕组的绝缘强度比Yyn0联接变压器稍高，因而其制造成本也稍高于Yyn0联接变压器。 5)防雷性能好。 3.3 低压开关电器高职高专电气系列教材工厂供电（第二版） 3.3.1 低压熔断器 (

17、1)低压熔断器的功能和型号 (2)低压熔断器的类型和工作原理 1)RM10型低压密闭管式熔断器高职高专电气系列教材工厂供电（第二版） 2)RT0型有填料管式熔断器 3)RZ1型低压自复式熔断器图3.2 RM10型密闭管式熔断器(a)熔管;(b)熔片 1铜帽；2管夹；3纤维熔管；4变截面锌熔片；5触刀高职高专电气系列教材工厂供电（第二版）图3.3 RT0型填料管式熔断器(a)熔体;(b)熔管;(c)熔断器;(d)绝缘操作手柄1栅状铜熔体；2触刀；3瓷熔管；4盖板；5熔断指示器；6弹性触座；7瓷质底座；8接线端子；9扣眼；10绝缘拉手手柄高职高专电气系列教材工厂供电（第二版） 3.3.2 低压刀开

18、关 刀开关(也称刀闸开关)是一种最简单的低压开关，它只能用于手动接通或断开电流较小的电路。图3.4 RZ1型自复式熔断器1接线端子；2云母玻璃；3氧化铍瓷管；4不锈钢外壳；5钠熔体；6氩气；7接线端子高职高专电气系列教材工厂供电（第二版）图3.5 带有灭弧罩的 低压刀开关1上接线端子；2钢片灭弧罩；3闸刀；4底座；5下接线端子；6主轴；7静触头；8传动连杆；9操作手柄高职高专电气系列教材工厂供电（第二版） 3.3.3 低压刀熔开关图3.6 刀熔开关的基本结构1RT0型熔断器的熔管；2弹性触座；3连杆；4操作手柄；5配电屏面板高职高专电气系列教材工厂供电（第二版） 3.3.4 低压负荷开关 3.

19、3.5 低压断路器 (1)低压断路器的功能和型号高职高专电气系列教材工厂供电（第二版） (2)低压断路器的类型和工作原理 1)塑料外壳式低压断路器 塑料外壳式低压断路器，又称装置式自动开关。 2)万能式低压断路器 万能式低压断路器又称框架式自动开关。高职高专电气系列教材工厂供电（第二版）图3.7 低压断路器的原理结构和接线图1主触头；2跳钩；3锁扣；4分励脱扣器；5失压脱扣器； 6过电流脱扣器；7热脱扣器；8加热电阻丝；9，10脱扣按钮高职高专电气系列教材工厂供电（第二版）图3.8 DZ型塑料外壳式低压断路器1牵引杆；2锁扣；3跳钩；4连杆；5操作手柄；6灭弧室；7引入线和接线端子；8静触头；

20、9动触头；10可挠连接条；11电磁脱扣器；12热脱扣器；13引出线和接线端子；14塑料底座高职高专电气系列教材工厂供电（第二版）图3.9 DW10型万能式低压断路器的外形结构图1操作手柄；2自由脱扣器；3失压脱扣器；4过流脱扣器电流调节螺母；5过电流脱扣器；6辅助触点(联锁触点)；7灭弧室高职高专电气系列教材工厂供电（第二版） 3.3.6 低压配电屏 3.4 高压开关电器 3.4.1 高压熔断器 (1)高压熔断器的功能和型号 (2)高压熔断器的类型及工作原理高职高专电气系列教材工厂供电（第二版） 图3.10 RN1,RN2型高压熔断器1瓷熔管；2金属管帽；3弹性触座；4熔断指示器；5结线端子；

21、6瓷绝缘子；7底座高职高专电气系列教材工厂供电（第二版） 1)户内高压熔断器 2)户外高压熔断器 3.4.2 高压断路器 (1)高压断路器的功能和型号图3.11 RN1,RN2型高压熔断器 熔管剖面示意图1管帽；2瓷管；3工作熔体；4指示熔体；5锡球；6石英砂填料；7熔断指示器高职高专电气系列教材工厂供电（第二版）图3.12 RW410(G)型跌开式熔断器1上接线端子；2上静触头；3上动触头；4管帽；5操作环；6熔管；7铜熔丝；8下动触头；9下静触头；10下接线端子 ；11绝缘瓷瓶；12固定安装板高职高专电气系列教材工厂供电（第二版） (2)高压断路器的类型和工作原理 1)油断路器 2)压缩空

22、气断路器 3)六氟化硫断路器高职高专电气系列教材工厂供电（第二版）图3.13 SN1010型少油断路器的外形图1铝帽；2上接线端子；3油标； 4绝缘筒；5下接线端子；6基座； 7主轴；8框架；9断路弹簧高职高专电气系列教材工厂供电（第二版）图3.14 SN1010型少油断路器的一相油箱内部结构图1铝帽；2油气分离器；3上接线端子；4油标； 5插座式静触头；6灭弧室；7动触头(导电杆)；8中间滚动触头；9下接线端子；10转轴；11拐臂； 12基座；13下支柱绝缘子；14上支柱绝缘子； 15断路弹簧；16绝缘筒；17逆止阀；18绝缘油高职高专电气系列教材工厂供电（第二版）图3.15 LN210型高

23、压SF6断路器 1接线端子；2绝缘筒(内有气缸和触头)； 3下接线端子；4操动机构箱；5小车；6断路弹簧图3.16 ZN310型户内式高压真空断路器1上接线端子(后面出线)；2真空灭弧室(内有触头)； 3下接线端子(后面出线)；4操作机构箱；5合闸电磁铁；6分闸电磁铁；7断路弹簧；8底座高职高专电气系列教材工厂供电（第二版） 4)真空断路器 3.4.3 高压隔离开关 (1)高压隔离开关的用途和型号 1)隔离高压电源 2)倒闸操作 3)接通或断开较小电流 (2)高压隔离开关的类型及工作原理 (3)隔离开关应注意事项高职高专电气系列教材工厂供电（第二版）图3.17 GN810/600型户内隔离开关

24、1上接线端子；2静触头；3动触头(刀闸)； 4套管绝缘子；5下接线端子；6框架；7转轴； 8拐臂；9升降绝缘子；10支柱绝缘子高职高专电气系列教材工厂供电（第二版） 3.4.4 高压负荷开关 (1)高压负荷开关的用途和型号 (2)高压负荷开关的类型及结构原理 3.4.5 高压开关柜 (1)高压开关柜的用途和型号高职高专电气系列教材工厂供电（第二版）图3.18 FN310RT型户内压气式高压负荷开关外形图1主轴；2上绝缘子兼气缸；3连杆；4下绝缘子；5框架； 6RN1型高压熔断器；7下触座；8闸刀；9弧动触头； 10绝缘喷嘴(内有弧静触头)；11主静触头；12上触座； 13断路弹簧；14绝缘拉杆

25、；15热脱扣器高职高专电气系列教材工厂供电（第二版） (2)高压开关柜的类型高职高专电气系列教材工厂供电（第二版）图3.19 GG1A(F)07S型高压开关柜(断路器柜)1母线；2母线侧隔离开关(QS1，GN810型) ;3少油断路器(QF，SN1010型);4电流互感器(TA，LQJ10型)；5线路侧隔离开关(QS2，GN610型);6电缆头;7下检修门；8端子箱门；9操作板；10断路器的手动操作机构(CS2型); 11隔离开关的操作机构手柄；12仪表继电器屏；13上检修门；14,15观察窗口高职高专电气系列教材工厂供电（第二版）图3.20 GCD10(F)型高压开关柜外形图1仪表屏；2手车

26、室；3上触头(兼起隔离开关作用)；4下触头(兼起隔离开关作用)；5SN1010型断路器手车高职高专电气系列教材工厂供电（第二版） 3.4.6 高压组合电器 (1)SF6封闭式组合电器(GIS)图3.21 单母线单相单筒式式布置 1隔离开关；2电流互感器；3吸附剂；4断路器灭弧室；5操动机构；6控制柜；7伸缩节；8母线筒；9绝缘子； 10导电杆；11电缆头；12电缆； 13接地开关高职高专电气系列教材工厂供电（第二版）图3.22 双母线三相共筒1操动机构；2断路器；3绝缘子； 4伸缩节；5导电杆；6触头；7接地开关；8隔离开关；9电缆头； 10电缆；11三相母线高职高专电气系列教材工厂供电（第二

27、版） (2)SF6绝缘金属封闭式组合电器(CGIS) (3)户外高压紧凑型组合式开关设备 3.5 电流互感器和电压互感器 电流互感器和电压互感 器 ， 合 称 为 互 感器。图3.23 电流互感器1铁芯；2一次绕组；3二次绕组高职高专电气系列教材工厂供电（第二版） 3.5.1 电流互感器 (1)电流互感器的结构原理和型号 (2)电流互感器的类型和接线方式高职高专电气系列教材工厂供电（第二版） 1)电流互感器的类型图3.24 LQJ10型电流互感器 1 一次接线端子；2 一次绕组(树脂浇注)；3二次接线端子；4铁芯；5二次绕组； 6警告牌(上写“二次侧严禁开路”等字样)高职高专电气系列教材工厂供

28、电（第二版） 2)电流互感器的接线方式图3.25 LMZJ10.5型电流互感器 1铭牌；2 一次母线穿孔；3铁芯；4安装板；5二次接线端子高职高专电气系列教材工厂供电（第二版） 一相式接线 两相V形接线 两相电流差接线 三相星形接线 (3)电流互感器使用注意事项 3.5.2 电压互感器 (1)电压互感器的结构原理和型号 (2)电压互感器的类型和接线方式 1)电压互感器的类型高职高专电气系列教材工厂供电（第二版）图3.26 电流互感器的接线方式(a)一相式接线;(b)两相V形接线;(c)两相电流差接线;(d)三相星形接线高职高专电气系列教材工厂供电（第二版）图3.27 电压互感器1铁芯；2 一次

29、绕组；3二次绕组高职高专电气系列教材工厂供电（第二版） 2)电压互感器的接线方式 一个单相电压互感器的接线 两个单相电压互 感 器 接 成 V/V形 三个单相电压互 感 器 接 成Y0/Y0形图3.28 JDZJ10型电压互感器1 一次结线端子；2高压绝缘套管；3 一、二次绕组、环氧树脂浇注；4铁芯；5二次结线端子高职高专电气系列教材工厂供电（第二版） 三个单相三绕组电压互感器或一个三相五芯柱三绕组电压互感器接成Y0/ Y0/(开口三角形) (3)电压互感器使用注意事项 3.5.3 电子式互感器 电子式互感器主要由传感头、绝缘支柱和光缆三部分组成。 (1)无源电子式互感器 无源电子式互感器分为

30、无源电子式电流互高职高专电气系列教材工厂供电（第二版）图3.29 电压互感器的接线方式(a)一个单相电压互感器;(b)两个单相电压互感器接成V/V形；(c)三个单相电压互感器接成Y0/Y0形；(d)三个单相三绕组电压互感器或一个三相五芯柱三绕组电压互感器接成Y0/ Y0/(开口三角形)高职高专电气系列教材工厂供电（第二版）感器(也称为光学电流互感器)和无源电子式电压互感器(也称为光学电压互感器)。 (2)有源电子式互感器图3.30 无源电子式电流 互感器的传感头 图3.31 无源电子式电压 互感器原理图高职高专电气系列教材工厂供电（第二版） 有源电子式互感器分为有源电子式电流互感器和有源电子式

31、电压互 感器。图3.32 Rogowski线圈的测量原理图图3.33 有源电子式电压互感器原理框图高职高专电气系列教材工厂供电（第二版） 3.6 电力线路 3.6.1 电力线路的任务和形式 电力线路是供电系统的重要组成部分，担负着输送和分配电能的重要任务。 3.6.2 电力线路的接线方式 (1)高压线路的接线方式 高压线路的接线方式有放射式、树干式和环形等基本接线方式。 1)放射式接线高职高专电气系列教材工厂供电（第二版） 2)树干式接线图3.34 高压放射式线路图3.35 高压树干式线路高职高专电气系列教材工厂供电（第二版）图3.36 双干线供电和两端供电的接线方式(a)双干线供电;(b)两

32、端供电 3)环形接线高职高专电气系列教材工厂供电（第二版） (2)低压线路的接线方式图3.37 高压环形接线高职高专电气系列教材工厂供电（第二版） 1)放射式接线 2)树干式接线 3)环形接线 3.6.3 电力线路的结构与敷设 (1)架空线路的结构与敷设 1)架空线路的结构图3.38 低压放射式接线高职高专电气系列教材工厂供电（第二版）图3.39 低压树干式接线(a)低压母线放射式的树干式 ;(b)低压“变压器干线组”的树干式 高职高专电气系列教材工厂供电（第二版）图3.40 低压链式接线(a)连接配电箱;(b)连接电动机图3.41 低压环形接线高职高专电气系列教材工厂供电（第二版）图3.42

33、 架空线路的结构 2)架空线路的敷设高职高专电气系列教材工厂供电（第二版） (2)电缆的结构和敷设 1)电缆的结构 2)电缆的敷设方式图3.43 扇形三芯电缆的构造1导体；2绝缘层；3铅包皮；4黄麻层；5钢带铠甲；6黄麻保护层高职高专电气系列教材工厂供电（第二版） 【内容提要】 本章重点讲述供配电系统电气主接线的形式，对各种主接线形式着重阐述其基本要求，对一些典型接线进行分析。本章是从事供配电系统设计必备的基础知识。第4章 用户供配电系统一次接线高职高专电气系列教材工厂供电（第二版） 【教学目标与要求】 掌握设计电气主接线的基本要求及设计省 原则； 掌握各种主接线形式的优、缺点及使用 场合；

34、掌握工厂变电所常用的主接线形式。 4.1 概 述 用规定的文字符号和图形符号，表示电气设备的元件及其相互间实际联接顺序的图，称为接线图。高职高专电气系列教材工厂供电（第二版） 4.1.1 对电气主接线的基本要求 1)安全 2)可靠 3)灵活 4)经济 4.1.2 电气主接线设计的原则 (1)一般设计原则 1)遵守规程、执行政策高职高专电气系列教材工厂供电（第二版） 2)安全可靠、先进合理 3)近期为主、考虑发展 4)全局出发、统筹兼顾 (2)基本原则 4.2 电气主接线的基本接线形式 4.2.1 单母线接线 所谓母线，就是汇集和分配电能的金属导体，故又称汇流排，在原理上它仅是电路中的一个电气节

35、点。高职高专电气系列教材工厂供电（第二版）高职高专电气系列教材工厂供电（第二版） (1)单母线不分段接线图4.1 单母线不分段接线QF断路器；QS隔离开关；W母线；L出线高职高专电气系列教材工厂供电（第二版） (2)单母线分段接线图4.2 单母线分段接线DQS分段隔离开关；DQF分段断路器高职高专电气系列教材工厂供电（第二版） (3)单母线带旁路母线的接线图4.3 带旁路母线的单母线接线W母线；SW旁路母线；SQF旁路断路器； SQS旁路隔离开关；QF出线断路器；QS隔离开关高职高专电气系列教材工厂供电（第二版） 4.2.2 双母线接线图4.4 双母线接线 CQF母线联络断路器高职高专电气系列

36、教材工厂供电（第二版） (1)双母线接线的优点 (2)双母线接线的缺点 (3)消除上述缺点的措施 (4)适用范围 4.2.3 桥式接线 (1)内桥接线 (2)外桥接线 4.2.4 线路变压器组单元接线高职高专电气系列教材工厂供电（第二版）图4.5 内桥式主接线图4.6 外桥式主接线高职高专电气系列教材工厂供电（第二版） 4.3 用户变配电所的主接线形式 变电所担负着从电力系统受电，经过变压，然后配电的任务。配电所担负着从电力系统受电，然后直接配电的任务。图4.7 线路变压器组单元接线高职高专电气系列教材工厂供电（第二版） 4.3.1 总降压变电所的主接线 (1)只装有一台主变压器的总降压变电所

37、主接线 (2)装有两台主变压器的总降压变电所主接线 4.3.2 总配电所的主接线图4.8 只装有一台主变压器的总降压变电所主接线高职高专电气系列教材工厂供电（第二版）图4.9 一、二次侧均采用单母线分段的总降压变电所主接线高职高专电气系列教材工厂供电（第二版）图4.10 一、二次侧均采用双母线的总降压变电所主接线高职高专电气系列教材工厂供电（第二版） 1)单母线接线 2)单母线分段接线 4.3.3 车间变电所的主接线 (1)高压侧无母线的接线 1)高压侧采用隔离开关熔断器或户外跌开式熔断器的变电所主接线 2)高压侧采用负荷开关熔断器的变电所主接线 3)高压侧采用隔离开关断路器的变电所主接线高职

38、高专电气系列教材工厂供电（第二版）图4.11 高压侧采用隔离开关熔断器或户外跌开式熔断器的变电所主接线图4.12 高压侧采用负荷开关熔断器的变电所主接线高职高专电气系列教材工厂供电（第二版）图4.13 高压侧采用隔离开关断路器的变电所主接线高职高专电气系列教材工厂供电（第二版）图4.14 高压无母线、低压单母线分段的变电所主接线高职高专电气系列教材工厂供电（第二版） (2)高压侧单母线的主接线 1)高压侧采用单母线、低压侧单母线分段的变电所主接线 2)高、低压侧均为单母线分段的变电所主 接线 备用电源 功率因数补偿 电源进线方式 电能计量方式 设备选择原则高职高专电气系列教材工厂供电（第二版）

39、图4.15 高压采用单母线、低压单母线分段的变电所主接线高职高专电气系列教材工厂供电（第二版）图4.16 高、低压侧均为单母线分段的变电所主接线高职高专电气系列教材工厂供电（第二版） 【内容提要】 本章首先简述供配电系统短路的原因、危害、短路种类及短路计算的目的，电力系统中性点的运行方式；其次重点讲述无限大容量系统发生三相短路时的暂态过程、用标幺制法计算短路回路元件阻抗和三相短路电流的方法；同时讲述不对称短路电流的计算。 第5章 短路电流及其计算高职高专电气系列教材工厂供电（第二版） 【教学目标与要求】 了解供配电系统短路的原因、危害、短路种类； 了解短路计算的目的; 熟悉无限大容量系统发生三

40、相短路时的暂态过程; 掌握无限大容量系统发生三相短路时短路电流的计算方法; 熟悉两相短路、单相短路时短路电流的计算方法。高职高专电气系列教材工厂供电（第二版） 5.1 短路的基本概念 5.1.1 短路的原因 工厂供配电系统要求安全、可靠、不间断地供电，以保证生产和生活的需要。 电气设备存在隐患。 运行、维护不当。 自然灾害。 5.1.2 短路的危害 5.1.3 短路电流计算的目的高职高专电气系列教材工厂供电（第二版） 5.1.4 短路的种类 三相短路 两相短路 单相短路 两相接地短路 5.2 无限大容量系统三相短路过程分析 5.2.1 无限大容量电力系统的概念 电力系统的容量即为其各发电厂运转

41、发电机的容量之和。高职高专电气系列教材工厂供电（第二版）图5.1 短路的类型(虚线表示短路电流的路径)高职高专电气系列教材工厂供电（第二版） 5.2.2 短路电流的变化过程图5.2 无限大容量电力系统中发生三相短路(a)三相电路图;(b)等效单相电路图高职高专电气系列教材工厂供电（第二版）高职高专电气系列教材工厂供电（第二版）图5.3 短路时电压、电流相量图及电流波形图(A相)高职高专电气系列教材工厂供电（第二版）图5.4 短路电流为最大值时的相量图及波形图(A相)高职高专电气系列教材工厂供电（第二版） 5.3 三相短路电流的计算 5.3.1 概述 计算短路电流前，应先搜集有关部分的电力系统接

42、线图、运行方式及各元件的技术数据等资料。高职高专电气系列教材工厂供电（第二版） 5.3.2 采用欧姆法进行短路计算 欧姆法，因其短路计算中的阻抗都采用有名单位“欧姆”而得名。高职高专电气系列教材工厂供电（第二版） (1)电力系统的阻抗 (2)电力变压器的阻抗高职高专电气系列教材工厂供电（第二版） (3) 电力线路的阻抗 5.3.3 采用标幺值法进行短路计算高职高专电气系列教材工厂供电（第二版） (1)标幺值的概念高职高专电气系列教材工厂供电（第二版） (2)标幺值法计算的优点 (3)供电系统各主要元件电抗标幺值的计算 1)电力系统的电抗标幺值高职高专电气系列教材工厂供电（第二版） 2)电力变压

43、器的电抗标幺值 3)电力线路的电抗标幺值高职高专电气系列教材工厂供电（第二版） (4)用标幺值法进行短路计算的方法 5.4 两相和单相短路电流的计算 5.4.1 两相短路电流的计算图5.8 无限大容量系统中发生两相短路高职高专电气系列教材工厂供电（第二版） 5.4.2 单相短路电流的计算高职高专电气系列教材工厂供电（第二版） 【内容提要】 本章介绍了短路电流的效应和电气设备的选择及校验原则。首先,介绍了短路电流的效应。当供电系统发生短路时,巨大的短路电流将产生强烈的电动力效应和热效应,可能使电气设备受到破坏。因此,必须对电气设备和载流导体进行动稳定和热稳定校验。其次,介绍了电气设备选择的一般原

44、则:按第6章 电气设备的选择及校验高职高专电气系列教材工厂供电（第二版）正常工作条件选择,按短路条件校验。最后,论述了导线和电缆截面的选择计算。 【教学目标与要求】 了解短路时导体的发热过程； 掌握短路电流的电动力效应和热效应及其计算方法; 掌握电气设备选择及校验的一般原则; 熟悉各种高压电气设备的选择方法; 掌握按经济电流密度选择导线和电缆截面的方法。高职高专电气系列教材工厂供电（第二版） 6.1 短路电流的效应 由于供电系统发生短路时，要有相当大的短路电流通过电器和导体。一方面要产生很高的温度，即热效应；另一方面要产生很大的电动力，即电动效应。 6.1.1 短路电流的热效应 (1)短路时导

45、体的发热过程 (2)短路时导体的发热计算高职高专电气系列教材工厂供电（第二版）图6.1 短路前后导体的温升变化图6.2 短路发热假想时间高职高专电气系列教材工厂供电（第二版）图6.3 用来确定k的曲线高职高专电气系列教材工厂供电（第二版）图6.4 由L查k的步骤说明高职高专电气系列教材工厂供电（第二版） 6.1.2 短路电流的电动效应高职高专电气系列教材工厂供电（第二版） 6.2 电气设备的选择及校验原则 电气设备的选择是供配电系统设计的主要内容之一,是保证电网安全、经济运行的重要条件。 6.2.1 选择电气设备的一般原则 1)选择设备的额定电压和额定电流，按短路电流校验设备的动稳定和热稳定性

46、。 2)按工作环境，运行要求，经济效果等选择设备的型号规格。高职高专电气系列教材工厂供电（第二版） 3)按安装地点的三相短路容量Sk，校验开关电器的断流能力(断流容量)。 6.2.2 按正常工作条件选择电气设备 (1)按工作电压选择电气设备高职高专电气系列教材工厂供电（第二版） (2)按工作电流选择电气设备 6.2.3 按短路电流校验设备的热稳定和动稳定性 (1)短路热稳定度的校验条件高职高专电气系列教材工厂供电（第二版） (2)短路动稳定度的校验条件高职高专电气系列教材工厂供电（第二版）图6.5 水平放置的母线(a)平放;(b)竖放 6.3 高压电气设备的选择 高压电气设备的选择，要满足安全

47、、可靠，运行维护方便和投资经济合理等 要求。高职高专电气系列教材工厂供电（第二版）高职高专电气系列教材工厂供电（第二版） 6.3.1 高压开关设备的选择 (1)高压断路器的选择 1)断路器种类和型式的选择 2)按开断电流选择 (2)隔离开关的选择 (3)高压熔断器的选择 1)按额定电压选择高职高专电气系列教材工厂供电（第二版） 2)按额定电流选择 熔管额定电流的选择。 熔体额定电流选择。 3)熔断器开断电流校验高职高专电气系列教材工厂供电（第二版） 4)熔断器选择性校验图6.6 熔断器的安秒特性曲线1熔体;1特性曲线;2熔体;2特性曲线高职高专电气系列教材工厂供电（第二版） 6.3.2 支持绝

48、缘子和穿墙套管的选择 支持绝缘子的作用是为了支撑母线；穿墙套管的作用是为了保证母线穿墙时的 绝缘。高职高专电气系列教材工厂供电（第二版）图6.7 绝缘子和穿墙套管所受的电动力 6.3.3 电流互感器和电压互感器的选择 (1)互感器的配置原则高职高专电气系列教材工厂供电（第二版）图6.8 绝缘子受力示意图 1)电流互感器配置 2)电压互感器的配置 母线 线路 供电部门指定的计量点，一般装有专用电压互感器。 变压器 (2)电流互感器的选择高职高专电气系列教材工厂供电（第二版） 1)按一次回路额定电压和电流选择 2)电流互感器种类和型式的选择 3)电流互感器的准确度和额定容量的选择高职高专电气系列教

49、材工厂供电（第二版） 4)热稳定校验 5)动稳定校验 (3)电压互感器的选择高职高专电气系列教材工厂供电（第二版） 1)一次回路电压选择 2)二次回路电压选择 3)电压互感器的种类和型式的选择 4)电压互感器的准确度和容量的选择高职高专电气系列教材工厂供电（第二版） 6.4 电力变压器的选择 在各级电压等级的变电所中，变压器是主要的电气设备之一。 6.4.1 电力变压器的容量及过负荷能力 (1)电力变压器的容量高职高专电气系列教材工厂供电（第二版） (2)电力变压器的正常过负荷 1)由于昼夜负荷不均匀而考虑的过负荷 2)由于季节性负荷差异而考虑的过负荷 (3) 电力变压器的事故过负荷高职高专电

50、气系列教材工厂供电（第二版）图6.9 油浸式变压器的允许过负荷系数与日负荷率和最大负荷持续时间T的关系曲线高职高专电气系列教材工厂供电（第二版） 6.4.2 变电所主变压器台数和容量的选择 (1)变电所主变压器台数的选择 (2)变电所主变压器容量的选择 1)只装一台主变压器的变电所高职高专电气系列教材工厂供电（第二版） 2)装有两台主变压器的变电所 3)车间变电所变压器的单台容量上限 4)适当考虑负荷的发展 6.4.3 电力变压器的并联运行 (1)所有并列变压器的额定一次电压及二次电压必须对应相等 高职高专电气系列教材工厂供电（第二版） (2)所有并联变压器的阻抗电压(即短路电压)必须相等 (

51、3)所有并列变压器的联接组别必须相同 6.5 导线和电缆截面的选择计算 (1)发热条件 (2)电压损耗条件 (3)经济电流密度 (4)机械强度 6.5.1 按发热条件选择导线和电缆的截面高职高专电气系列教材工厂供电（第二版） (1)三相系统相线截面的选择 (2)中性线和保护线截面的选择 1)中性线(N)截面的选择 2)保护线(PE线)截面的选择高职高专电气系列教材工厂供电（第二版） 3)保护中性线(PEN线)截面的选择 6.5.2 按经济电流密度选择导线和电缆的 截面 导线的截面越大，电能损耗就越小，而线路投资、维修管理费用和有色金属消耗却要增加。高职高专电气系列教材工厂供电（第二版） 6.5

52、.3 线路电压损耗的计算 由于线路存在着阻抗，所以在负荷电流通过线路时要产生电压损耗。高职高专电气系列教材工厂供电（第二版）图6.10 线路的年运行费用C与导线截面A的关系曲线 (1)集中负荷的三相线路电压损耗计算高职高专电气系列教材工厂供电（第二版）图6.11 带有两个集中负荷的三相线路(a)单线电路图;(b)相量图高职高专电气系列教材工厂供电（第二版）高职高专电气系列教材工厂供电（第二版）图6.12 均匀分布负荷的线路高职高专电气系列教材工厂供电（第二版） 【内容提要】 本章首先介绍继电保护的基本知识及常用保护继电器，其次详细阐述用户高压供配电系统的线路保护、变压器保护、电动机保护的构成原

53、理、接线方案和整定计算，其中重点介绍电流保护；然后介绍了低压配电系统的断路器及熔断器保护；最后对微机保护做了简介。第7章 用户供配电系统的保护装置高职高专电气系列教材工厂供电（第二版） 【教学目标与要求】 熟悉继电保护的任务、对继电保护的基本要求； 掌握继电保护的基本原理； 熟悉常用保护继电器的分类、结构及工作原理； 了解高压配电线路保护的配置原则、保护装置的接线方式； 掌握定时限过电流保护的构成原理、接线方案和整定计算；高职高专电气系列教材工厂供电（第二版） 了解反时限过电流保护的构成原理、接线方案和整定计算； 掌握电流速断保护的构成原理、接线方案和整定计算； 熟悉中性点不接地系统的单相接地

54、保护的构成原理、接线方案和整定计算； 了解变压器的故障分类及保护的配置原则; 掌握变压器瓦斯保护、过电流保护、电流速断保护和过负荷保护的构成原理、接线方案和整定计算；高职高专电气系列教材工厂供电（第二版） 了解高压电动机的故障分类及保护的配置原则； 熟悉高压电动机的过电流、低电压保护的构成原理、接线方案和整定计算； 熟悉低压配电系统的断路器及熔断器保护配置方式和整定计算； 了解微机保护的优点、构成及原理。 7.1 继电保护装置概述 供配电系统中，由于各种原因难免发生各高职高专电气系列教材工厂供电（第二版）种故障和不正常运行状态，其中最常见的就是短路。 7.1.1 继电保护装置的任务 (1)故障

55、时跳闸 (2)异常状态发出报警信号 7.1.2 继电保护装置的基本要求 (1)选择性 继电保护动作的选择性是指在供电系统发生故障时，只使电源一侧距离故障点最近高职高专电气系列教材工厂供电（第二版）的继电保护装置动作，通过开关电器将故障切除，而非故障部分仍然正常运行。 (2)速动性 速动性就是快速切除故障。图7.1 继电保护装置动作选择性示意图 高职高专电气系列教材工厂供电（第二版） (3)可靠性 可靠性指保护装置该动作时就应该动作(不拒动),不该动作时不误动。 (4)灵敏性 灵敏性是指保护装置在其保护范围内对故障和不正常运行状态的反应能力。高职高专电气系列教材工厂供电（第二版） 7.1.3 常

56、用的 保 护 继 电器 (1)保护继电器的分类 (2)常用的保护继电器图7.2 DL10系列电磁式电流继电器的内部结构1电磁铁；2钢舌簧片；3线圈；4转轴；5反作用弹簧；6轴承7标度盘(铭牌)；8启动电流调节转杆；9动触点；10静触点高职高专电气系列教材工厂供电（第二版）图7.3 电磁式电流继电器的定时限特性图7.4 感应式电流继电器的反时限特性高职高专电气系列教材工厂供电（第二版）图7.5 GL11 15 系列感应式电流的电流时间特性曲线图21 25高职高专电气系列教材工厂供电（第二版） 7.2 高压配电网的继电保护 7.2.1 概述 绝缘监视装置，装设在变配电所的高压母线上，动作于信号。

57、有选择性的单相接地保护(零序电流保护)，亦动作于信号，但当危及人身和设备安全时，则应动作于跳闸。 7.2.2 保护装置的接线方式 保护装置的接线方式是指启动继电器与电流互感器之间的连接方式。高职高专电气系列教材工厂供电（第二版）图7.6 两相两继电器式接线图 图7.7 两相一继电器式接线图 (1)两相两继电器式接线(见图7.6)高职高专电气系列教材工厂供电（第二版） (2)两相一继电器式接线(见图7.7)图7.8 两相电流差接线在不同短路形式下的电流相量图(a)三相短路;(b)A,C两相短路;(c)A,B两相短路高职高专电气系列教材工厂供电（第二版） 7.2.3 带时限的过电流保护 带时限的过

58、电流保护，按其动作时间特性分，有定时限过电流保护和反时限过电流保护两种。 (1)定时限过电流保护装置 定时限就是保护装置的动作时间固定不变，与短路电流的大小无关。 1)电路组成及原理 2)动作电流的整定高职高专电气系列教材工厂供电（第二版）图7.9 定时限过电流保护原理接线图(a)归总式；(b)展开式QF高压断路器；TA电流互感器；KA电流继电器；KT时间继电器；KS信号继电器；KM中间继电器；YR跳闸线圈高职高专电气系列教材工厂供电（第二版） 3)动作时间整定 (2)反时限过电流保护装置 反时限就是保护装置的动作时间与反应到继电器中的短路电流的大小成反比关系，短路电流越大，动作时间越短，所以

59、反时限特性也称为反比延时特性或反延时 特性。高职高专电气系列教材工厂供电（第二版） 1)电路组成及原理 2)动作电流的整定图7.10 线路过电流保护整定说明图高职高专电气系列教材工厂供电（第二版）图7.11 反时限过电流保护的原理接线图(a)归总式；(b)展开式TA电流互感器；KA感应型电流继电器；YR跳闸线圈高职高专电气系列教材工厂供电（第二版） 3)动作时间的整定图7.12 反时限过电流保护整定说明(a)电路；(b)反时限过电流保护的动作时限曲线高职高专电气系列教材工厂供电（第二版）图7.13 反时限过电流保护的动作时间整定高职高专电气系列教材工厂供电（第二版） (3)定时限与反时限过电流

60、保护的比较 (4)过电流保护的灵敏度及提高灵敏度的 措施 1)过电流保护的灵敏度 高职高专电气系列教材工厂供电（第二版） 2)低电压闭锁的过电流保护 7.2.4 电流速断保护 (1)电流速断保护的组成及速断电流的整定 电流速断保护实际上就是一种瞬时动作的过电流保护。高职高专电气系列教材工厂供电（第二版）图7.14 低电压闭锁的过电流保护电路QF高压断路器;TA电流互感器;TV电压互感器；KA电流继电器;KM中间继电器;KS信号继电器；KV低电压继电器;YR断路器高职高专电气系列教材工厂供电（第二版）图7.15 电力线路定时限过电流保护和电流速断保护电路图高职高专电气系列教材工厂供电（第二版）图