电力系统概论汇编

1、供配电技术(jsh)苏州大学城市(chngsh)轨道交通学院 范臻第1章 电力系统概论共一百一十九页第1章 电力系统(din l x tn)概论1.1 电力系统和供配电系统概述1.2 电力系统的额定电压1.3 电力系统中性点运行(ynxng)方式1.4 电能的质量指标1.5 电力负荷的分类1.6 城市轨道交通供配电系统组成简介共一百一十九页1.1 电力系统(xtng)和供配电系统(xtng)概述 概述: 电力是一种应用广泛的能源(nngyun)。 电力生产具有与其它工业产品生产所不同的特点 ： 同时性 集中性 快速性 适用性 先行性 1.1.1电力系统（electrical power sys

2、tem） 一个完整的电力系统是由各种电压等级的电力线路，将各发电厂、变电所和电能用户连在一起而构成的发电、输电、变电、配电和用电的统一整体。 共一百一十九页1发电厂（generating plant） 是将自然界蕴藏的各种天然能源(nngyun)（一次能源(nngyun)）转换成电能（二次能源(nngyun)）的工厂。 按照所利用的一次能源介质不同，发电厂分为水力发电厂、火力发电厂、核能发电厂、地热发电厂、风力发电厂、太阳能发电厂和海洋能（潮汐）发电厂等，正在研究的还有磁流体发电和氢能发电等。我国目前主要是以火力发电厂、水力发电厂和核能发电厂为主。共一百一十九页 水力发电(shu l f di

3、n)厂 水力发电厂简称“水电厂”或“水电站”。它利用水流的位能来生产电能。水电站的能量(nngling)转换过程水流位能机械能电能水轮机发电机共一百一十九页 火力发电厂和热电厂 火力发电厂简称(jinchng)“火电厂”或“火电站”。 火电厂的能量转换(zhunhun)过程 机械能电能热能燃料化学能汽轮机发电机锅炉共一百一十九页 核能发电厂 核能发电厂又称“核电站”。是利用(lyng)原子核的裂变能（即“核能”）来生产电能的电站。它的生产过程与火电厂基本相同。 核电站的能量(nngling)转换过程 核裂变能核反应堆机械能电能热能汽轮机发电机共一百一十九页共一百一十九页9共一百一十九页10共一

4、百一十九页11热电厂共一百一十九页1232台单机容量(rngling)70万千瓦的水轮发电机组，总装机容量2,250万千瓦共一百一十九页13福建安砂水电厂宽缝重力坝共一百一十九页14水 电 站共一百一十九页15核 电 厂共一百一十九页16风力(fngl)发电站共一百一十九页17共一百一十九页18共一百一十九页19潮汐发电(cho x f din)站共一百一十九页20太阳能发电 以地热、风力、潮汐、太阳能等为一次能源的发电厂（站）容量较小，分布在离这些一次能源较近的区域(qy)，发电量占总发电量的极小一部分。地热能发电共一百一十九页212变电所（substation）和配电所（distribut

5、ion station)变电所： 接受电能、变换电压、分配电能的场所，是联系发电厂和电能用户的中间枢纽(shni)。配电所：只接受电能、分配电能，不承担变换电压的场所。变流所（换流站）：将交流电能转换成直流电能，或进行相反转换的变电场所。 对于用户来说，电源来自变配电所。 共一百一十九页22 变电所有升压和降压变电所。升压变电所一般和大型发电厂结合(jih)在一起，把电能电压升高后，再进行长距离输送；降压变电所多设在用电区域，将电压适当降低后，对某地区或某用户供电。降压变电所按其所处的地位和作用，分为枢纽变电所、中间变电所、区域变电所、终端变电所以及工业企业的总降压变电所和车间变电所等。共一百

6、一十九页231） 枢纽(shni)变电所 枢纽变电所位于电力系统的枢纽点，电压等级高，连接电力系统高压和中压的几个部分(b fen)，汇集着多个电源，出线回路多，变电容量大， 供电范围广，在系统中处于举足轻重的地位。全所停电后，将引起系统解列，造成大区域停电，甚至造成电力系统瓦解，使供电系统的运行处于瘫痪状态。枢纽变电所的电压等级一般有三个（三圈变压器），500kV/220kV/110kV。共一百一十九页24枢纽(shni)变电所共一百一十九页252） 中间(zhngjin)变电所 中间变电所位于电力系统主干环行线路或系统主要干线的接口处，电压等级一般为330220kV，汇集23个电源和若干线

7、路，高压侧以交换功率为主，或使长距离输电线路分段，且同时降压向地区用户供电。这样的变电所全所停电后，将引起区域网络(wnglu)的解列，造成大面积停电。 共一百一十九页26中间(zhngjin)变电所共一百一十九页273） 区域(qy)变电所 区域变电所是以对地区用户供电为主的变电所，是一个地区和一个中、小城市(chngsh)的主要变电所，区域变电所的电压等级一般也有三个（三圈变压器），220kV/110kV/35KV或110KV/35KV/10KV。共一百一十九页28区域(qy)变电所共一百一十九页29 4） 终端(zhn dun)变电所 终端变电所位于配电线路的终端，接近负荷点，经降压后向

8、用户直接供电(n din)，大多为两个电压等级（双圈变压器），110KV/10KV或35KV/10KV。共一百一十九页30终端(zhn dun)变电所共一百一十九页315） 企业(qy)总降压变电所 企业总降压变电所是大、中型工矿企业的专用变电所，负责将35110kV的外部供电电压变换为610kV的厂区高压配电(pi din)电压，给厂区各车间变电所或高压电动机供电。 共一百一十九页326） 车间(chjin)变电所 车间(chjin)变电所将610kV的电压降为380/220V，再通过车间低压配电线路，给车间用电设备供电。共一百一十九页33 3电力网（electrical power net

9、work） 简称电网，是电力系统中不包括(boku)发电厂及负荷的电力输送与分配网络，是连接发电厂和用户的中间环节，由各种电压等级的输配电线路和变配电所组成，起到输送、变换和分配电能的作用。 习惯上，电网或系统往往以电压等级来区分，如说10KV电网或10KV系统。这里所指的电网或系统，实际上是指某一电压级的相互联系的整个电力线路。共一百一十九页34共一百一十九页35动力系统：指电力系统加上发电厂的“动力部分”。所谓“动力部分”，包括水力发电厂的水库(shuk)、水轮机，火力电厂的锅炉、汽轮机，以及核电厂的反应堆等。 所以，电力网是电力系统的一个组成部分，而电力系统又是动力系统的一个组成部分，这

10、三者的关系见下图：共一百一十九页36共一百一十九页37 按电压等级的高低，电力网可分为：1KV及其以下的低电压网，3330KV的高电压网，330KV1000KV的超高电压网和1000KV以上的特高电压网。 通常又将220KV及以上的电力线路称为输电线路，110KV及以下的电力线路称为配电线路。配电线路又分为高压配电线路（110KV、66KV、35KV）、中压配电线路（20KV、10KV、6KV）和低压配电线路（380/220V） 按电力网接线方式或结构，电力网可分为：开式网（一端电源供电的电力网）和闭式网（两端及多端电源供电的电力网）。 按供电范围，电力网可分为：区域电网（220KV及以上，输

11、送功率大，传输距离长，范围广，主要供电给大型(dxng)区域性变电所）和地方电网（最高电压一般不超过110KV，输送功率小，传输距离短，范围小，主要供电给地方负荷。工厂供电系统就属于地方电网的一种）。共一百一十九页38 4电能用户 凡取用电能的所有单位均称为电能用户 ，是电力系统中应用电能的最终环节，如工业用户、农业用户和居民用户等。其中工业企业用电量约占我国全年总发电量的64%，是最大的电能用户。从供电的角度讲，总供电容量不超过1000kVA的为小型用户；超过1000kVA而少于10000kVA的为中型(zhngxng)用户；超过10000kVA的为大型用户。 共一百一十九页39 下图是某电

12、力系统示意图，此系统中有一个水力发电厂和一个火力发电厂，水电厂发出的电经升压变压器升压到500KV，再用500KV超高压输电线路远距离输电至枢纽变电所（a）；火力发电厂发出的电经升压变压器升压到220KV，再用220KV高压输电线路输电至中间变电所（b），三条220KV的电力网构成(guchng)环形，提高了供电可靠性。共一百一十九页40共一百一十九页41 供配电系统是电力系统的一个重要组成部分，是电力系统中110KV及以下电压等级(dngj)，对某地区或某工业企业进行供配电的系统。 电能的使用主要集中在工业用电、商业用电和居民用电，通常将向工业企业供电的供配电系统称为工厂供配电系统，将向商业

13、和居民供电的供配电系统称为民用供配电系统。以下主要介绍下图所示工厂供配电系统的组成。 1.1.2 供配电系统(xtng)共一百一十九页42共一百一十九页43 工厂供配电系统由总降压变电所、高压配电线路、车间变电所、低压配电线路及用电设备组成。 1总降压变电所 总降压变电所负责(fz)将35110kV的外部供电电压变换为610kV的厂区高压配电电压，给厂区各车间变电所或高压电动机供电。 2车间变电所 车间变电所将610kV的电压降为380/220V，再通过车间低压配电线路，给车间用电设备供电。 3配电线路 配电线路分为厂区高压配电线路和车间低压配电线路。厂区高压配电线路将总降压变电所、车间变电所

14、和高压用电设备连接起来。车间低压配电线路主要用以向低压用电设备供应电能。共一百一十九页44 额定电压是指能使电气设备长期运行时获得最好经济效果的电压。它是根据国民经济发展的需要，考虑经济技术上的合理以及电机、电器制造水平和发展趋势等因素，经全面分析研究而制定的。 电力系统的额定电压包括电力系统中各种发电、供电、用电设备的额定电压。 GB/T156-2007标准电压规定了我国三相交流系统的标称电压和高于1000V三相交流系统的最高电压。标称电压是系统设计选定的电压，又称额定电压；系统最高电压是指在正常运行条件下,在系统的任何时间(shjin)和任何点上出现的电压的最高值。它不包括电压瞬变，比如，

15、由于系统的开关操作及暂态的电压波动所出现的电压值。1.2 电力系统的额定( dng)电压共一百一十九页表1-1 我国三相交流(jioli)系统的标称电压、最高电压和电力设备的额定电压(kV)分类 系统标称电压(额定电压) 系统最高电压 发电机额定电压 电力变压器额定电压 一次绕组 二次绕组 低压 0.380.661（1.14）0.40.69 0.22/0.380.38/0.66 0.23/0.40.4/0.69 高压 3（3.3）610203566110220330500 75010003.67.2122440.572.5126(123)252(245)36355080011003.156.3

16、10.513.8，15.75 ， 1820，22 ，24，26 3，3.156，6.310，10.513.8，15.75 ，18，20，22 ，24，26203566110220330500 75010003.15，3.36.3，6.610.5，1121，2238.572.6121242363550 82011001额定( dng)电压的国家标准(GB/T156-2007)共一百一十九页46 2电力系统各部分(b fen)额定电压的规定（1）电力线路（或电网）的额定电压: 电网额定电压等级是国家根据国民经济发展的需要和电力工业的水平，经全面经济分析后确定的。它是确定各类电力设备额定电压的基本依

17、据。 根据城市电力网规划设计导则规定，我国电力网各级额定电压（标称电压）为：输电网： 500KV、330KV、220KV高压配电网：（220KV）、110KV、66KV、35KV中压配电网：（35KV）、20KV、10KV、6KV低压配电网：0.38KV、0.22KV共一百一十九页47（2）用电设备的额定电压 用电设备的额定电压规定与同级电力线路（电网）的额定电压相同。 由于电网中有电压损失，致使电网各点实际电压偏离额定值。因此通常用线路首端与末端的算术平均值作为用电设备的额定电压，这个电压也是电网的额定电压。为了(wi le)保证用电设备的良好运行，国家对各级电网电压的偏差均有严格规定。显然

18、，用电设备应具有比电网电压允许偏差更宽的正常工作电压范围。共一百一十九页48（3）发电机的额定电压 由于(yuy)电力线路允许的电压偏差一般为5%，即整个线路从首端至末端允许有10%的电压损耗。为了维持线路的平均电压为额定值，首端（电源端）的电压应较线路额定电压高5%，而末端则可较线路额定电压低5%，所以发电机的额定电压应高于同级线路额定电压的5%，用于补偿线路上的电压损失。 共一百一十九页49（4）电力(dinl)变压器的额定电压： 电力变压器一次绕组是接受电能的，相当于用电设备；二次绕组是送出电能的，相当于发电机，因此(ync)对其额定电压的规定有所不同。共一百一十九页501）电力变压器一

19、次绕组的额定电压 : 有两种情况：A、当电力变压器直接与发电机相连，如上图中的变压器T1，一次绕组的额定电压应与发电机额定电压相同，即高于同级(tn j)线路额定电压5%。B、当变压器不与发电机相连，而是连接在线路上，如上图中的变压器T2，则可将变压器看作是线路上的用电设备，因此其一次绕组的额定电压应与线路额定电压相同。共一百一十九页512）变压器二次绕组的额定电压 变压器二次绕组的额定电压，是指变压器一次绕组接上额定电压而二次绕组开路时的电压，即空载(kn zi)电压。 而变压器在满载运行时，二次绕组内约有5%的阻抗电压降。 因此分两种情况讨论：共一百一十九页52A、变压器二次侧供电线路很长

20、（例如较大容量的高压线路），如上图中的变压器T1，变压器二次绕组额定电压(diny)要比线路额定电压(diny)高10%。原因：一方面要考虑补偿变压器二次绕组本身5%的阻抗电压降，另一方面还要考虑变压器满载时输出的二次电压要满足线路首端应高于线路额定电压的5%，以补偿线路上的电压损耗。B、变压器二次侧供电线路不长（例如为低压线路或直接(zhji)供电给高、低压用电设备的线路），如上图中变压器T2，变压器二次绕组的额定电压，只需高于其所接线路额定电压5%。原因：仅考虑补偿变压器内部5%的阻抗电压降，不必考虑线路上的电压损耗。 共一百一十九页53发电机G的额定( dng)电压：UNG=1.05UN

21、L1=1.0510=10.5（kV） 变压器T1的额定电压： U1NT1=UN.G=10.5（kV） U2NT1=1.1UNL2=1.1110=121(kV)变压器T1的变比为：10.5/121kV变压器T2的额定电压：U1NT2=UNL2=110（kV） U2NT2=1.05UNL3=1.056=6.3(kV)变压器T2的变比为：110/6.3kV例1.2.1 已知图1.2.1所示系统中电网的额定( dng)电压，试确定发电机和变压器的额定( dng)电压。变压器直接与电动机相连，供电距离较短，可以不考虑线路上的电压损失。变压器T1的一次绕组与发电机直接相连，所以其一次绕组的额定电压取发电机

22、的额定电压共一百一十九页541.3 电力系统(din l x tn)中性点运行方式 电力系统的中性点是指发电机或变压器的中性点。 当变压器或发电机的三相(sn xin)绕组为星形连接时，其中性点有四种运行方式：中性点不接地中性点经消弧线圈接地中性点直接接地 中性点经低电阻接地小电流接地系统大电流接地系统共一百一十九页551.中性点不接地的电力系统 指系统中电源的中性点对地绝缘(juyun)。我国366kV系 统，一般采用中性点不接地的运行方式。图1.7正常运行时中性点不接地的电力系统a） 电路图 b） 相量图共一百一十九页56 图1.3.1为电源中性点不接地的电力系统在正常运行时的电路图和相量

23、图。为了讨论问题简化起见，假设图示三相(sn xin)系统的电源电压和线路参数R、L、C 都是对称的，而且将相线与大地之间存在的分布电容用一个集中电容C 来表示，而相线之间存在的电容因对讨论的问题没有影响则予以略去。 (1)系统正常运行时，三个相的相电压 、 、 是对称的，三个相的对地电容电流 也是平衡的，如图所示。因此三个相的电容电流的相量和为零，地中没有电流流过。各相的对地电压，就是各相的相电压。共一百一十九页57(2)当系统发生单相接地故障时，假设(jish)是C相接地，如下图a所示。这时C相对地电压为零，即 ，而A相对地电压 ，B相对地电压 ，如下图b所示。由该相量图可知，C相接地时，

24、完好的A、B两相对地电压都由原来的相电压升高到线电压，即升高为原对地电压的 倍。但系统线电压无论是相位还是量值均未发生变化，其三相线电压仍然是对称的，系统中的三相设备仍能照常运行。共一百一十九页58（3）当C相接地时，系统的接地电流（电容电流） 应为A、B两相对(xingdu)地电容电流之和，即 。由图b的相量图可知，在相位上 超前 90；而在量值上，由于 ，而 ，因此 ， 即单相接地电容电流为系统正常运行时相线对地电容电流的3倍。共一百一十九页59 确定中性点不接地系统的单相接地电容电流的经验公式：式中, 为系统的单相接地电容电流（A）； 为系统的额定电压（kV）; 为同一电压 具有电气联系

25、的架空线路总长度（km）； 为同一电压 的具有电气联系的电缆线路总长度（km）。共一百一十九页60（5）中性点不接地系统一般都装有单相接地保护装置或绝缘监测装置，在系统发生接地故障时，会及时发出警报，提醒工作人员尽快排除故障。同时，在可能的情况下，应把负荷转移(zhuny)到备用线路上去。 注意：A,中性点不接地系统中，电气设备对地绝缘要求必须按线电压数值来考虑。B,中性点不接地系统发生单相接地时，因其线电压仍然对称，故可继续运行，但为了防止非故障相中再有一相发生接地，造成两相短路，我国电力规程规定，中性点不接地的电力系统发生单相接地故障时，单相接地运行时间(shjin)不应超过2小时。Why

26、?共一百一十九页612.中性点经消弧线圈接地(jid)的电力系统 消弧 线圈(xinqun) 中性点不接地的电力系统有一种故障情况比较危险，即在发生单相接地故障时如果接地电流较大，将在接地故障点出现断续电弧。由于电力线路既有电阻、电感，又有电容，因此在发生单相弧光接地时，可形成一个的串联谐振电路，从而使线路上出现危险的过电压（可达相电压的2.53倍），这可能导致线路上绝缘薄弱地点的绝缘击穿。为了防止单相接地时接地点出现断续电弧，引起谐振过电压，在单相接地电容电流大于一定值时(310KV系统中，接地电流大于30A；20KV及以上系统中，接地电流大于10A)，电力系统中性点必须采取经消弧线圈接地的

27、运行方式。共一百一十九页62 当中心点经消弧线圈接地系统发生单相接地时，消弧线圈产生的电感电流与接地电容电流方向相反(xingfn)，适当调节这个电感电流可使其与接地点的电容电流互相补偿，使得总的接地电流变小或接近于零，从而有利于消除接地点的电弧以及由此引起的其他危害，消弧线圈也因此得名。 中性点经消弧线圈接地系统，发生单相接地故障时的特点与中性点不接地系统相同。共一百一十九页633.中性点直接接地(jid)的电力系统 图1.3.4一相接地时的中性点直接接地系统 指系统中电源的中性点经一无阻抗(zkng)（金属性）接地线直接与大地连接，中性点电位为地电位，正常运行时中性点没有电流通过。共一百一

28、十九页64 当系统发生单相接地时，就构成单相短路(dunl)，短路(dunl)电流很大，会使线路上的保护装置动作，切除故障。其它两完好相的对地电压不会升高，因此，该系统中的供电设备的绝缘只需按相电压考虑，而无需按线电压考虑。 我国采用中性点直接接地的电力系统有：（1）110KV及以上(yshng)的超高压系统（2）380/220V低压配电系统 共一百一十九页654. 中性点经低电阻(dinz)接地的电力系统（1）中性点经低电阻接地系统产生的背景 现代化大、中型城市在电网改造中大量采用电缆线路代替架空线路，而电缆线路的单相接地电容电流远比架空线路的大（由前述单相接地电容电流经验公式可看出）。因此

29、，即使采用中心点经消弧线圈接地的方式往往也无法在发生接地故障时完全消除故障点的电弧；而间歇性电弧及谐振引起的过电压会损坏供配电设备和线路，从而导致供电的中断。因此我国一些大城市的10kV系统采用了中性点经低电阻接地的方式。该方式具有切除单相接地故障快、过电压水平(shupng)低的优点。例如，北京市四环路以内地区的变电站，10kV系统中性点均采用经低电阻接地方式。 共一百一十九页66（2）中性点经低电阻接地系统的作用介绍 它接近于中性点直接接地的运行方式，必须装设动作于跳闸的单相接地故障保护。在系统发生单相接地时，保护装置会迅速动作，切除故障线路，通过备用电源的自动投入，恢复(huf)对重要负

30、荷的供电。由于这类城市电网，通常都采用环网供电方式，而且保护装置完善，因此供电可靠性是相当高的。适用于以电缆线路为主，不容易发生瞬时性单相接地故障且系统电容电流比较大的城市电网、发电厂用电系统及企业配电系统。 共一百一十九页67 小结：电力系统的中性点运行方式，对于供电可靠性、过电压、绝缘配合、短路电流、继电保护(j din bo h)、系统稳定性以及对弱电系统的干扰等诸方面都有不同程度的影响，特别是在系统发生单相接地故障时，有明显的影响。因此，电力系统的中性点运行方式，应依据国家的有关规定，并根据实际情况而确定。共一百一十九页68 频率的质量是以频率偏差(pinch)来衡量。我国采用的额定频

31、率为50赫兹。在正常情况下，频率的允许偏差，根据电网的装机容量而定；事故情况下，频率允许偏差更大。频率的允许偏差见下表：运 行 情 况允许频率偏差HZ正常运行 3000MW及以上 3000MW以下 0.2 0.5非正常运行 1.0 衡量(hng ling)电能质量的基本指标：电压、频率和波形1.4.1 频率1.4 电能的质量指标 共一百一十九页69 电压(diny)质量对各类用电设备的工作性能、使用寿命、安全及经济运行都有直接的影响。 频率的调整主要依靠发电厂来调节发电机的转速，对于工业与民用建筑供电系统来说，提高电能质量(zhling)主要是提高电压质量的问题。1.4.2 电压质量 电压质量

32、不只是指对额定电压来说就是电压偏高或偏低，即电压偏差的问题，而且包括电压波动以及电压波形是否畸变，即所含高次谐波是否超过规定标准的问题。共一百一十九页70 1，电压偏差 电压偏差又称电压偏移，是指用电设备端电压U与用电设备额定电压UN之差对额定电压UN的百分数，即 设备在线路上工作地点的不同、供配电系统运行方式的改变(gibin)以及负荷缓慢地变化都会使供配电系统各点的实际电压发生变化，从而引起电压偏差。共一百一十九页71 对感应电动机的影响：由于电动机转矩与电压的平方成正比，当电压出现正偏差(pinch)时，电动机接线端电压升高，激磁电流和温升增加，绝缘受到过电压和过热的威胁；当电压出现负偏

33、差(pinch)时，转矩下降转速降低，同时负荷电流会增加，都将影响电动机的使用寿命。 对照明设备的影响：照明设备的发光效率与电压的关系极大，当电压降低时会引起照明设备的效率降低，造成照度不足，影响照明效果，同时还会导致气体放电光源的照明器不能正常点燃；当电压偏高时，光源寿命缩短很多。电压偏差对系统和用户(yngh)的影响 共一百一十九页72 对电子设备的影响：对于大规模自动控制系统计算中心来说，电压偏差会造成系统的工作紊乱，数据损坏；对于精密机床、机器人等，电压偏差可能造成无法保持(boch)对其驱动过程的精确控制。 对无功补偿的影响: 电压过低会引起补偿电容器组输出无功减少，不能满足补偿要求

34、。共一百一十九页73 电压偏差允许值 GB/T12325-2008电能质量 供电电压偏差规定了我国供电电压偏差的限值为： 35KV及以上电压供电电压正负偏差绝对值之和不超过(chogu)额定电压的10%20KV及以下三相供电电压允许偏差为额定电压的7%220V单相供电电压允许偏差为+7%、-10% 共一百一十九页74 GB50052-2009供配电系统(xtng)设计规范规定： 正常运行情况下，用户设备端子处电压偏差允许值应符合下列要求： 电动机:5% 照明灯:一般场所5%；在视觉要求较高的场所+5%，-2.5%；对于远离变电所的小面积一般工作场所，难于(nny)满足上述要求时，可为+5%、-

35、10%；应急照明、道路照明和警卫照明等为+5%、-10% 其它用电设备:无特殊规定时5%共一百一十九页75 电压调整措施 为了减小电压偏差，保证用电设备在最佳状态下运行，供配电系统(xtng)必须采用相应的电压调整措施： 合理选择变压器的电压分接头或采用有载调压变压器。 降低系统阻抗 尽量使系统的三相负荷均衡，以减小电压偏移。 合理地改变供配电系统的运行方式，以调整电压偏移。 采用无功功率补偿装置，提高功率因数，降低电压损耗，缩小电压偏移范围。 共一百一十九页762，电压波动和闪变 电网电压在短时间内急剧变化而偏离额定值的现象，称为电压波动。 周期性电压急剧变化引起电光源光通量急剧波动而造成(

36、zo chn)人的视觉感官不舒适的现象，称为闪变。 共一百一十九页77 电压波动是指电网电压有效值的连续快速变动，即每秒电压有效值的变化大于或等于0.2% UN 。 电压波动值，以用户公共供电(n din)点在时间特性曲线上相邻的最大与最小的电压有效值U max与U min之差，与电网额定电压UN的百分值来表示，即共一百一十九页78 电压波动是由于负荷急剧变动的冲击性负荷引起的。负荷的急剧变动，使电网的电压损耗也相应变动，从而使用户公共供电点的电压出现波动现象。例如电动机的起动，电焊机的工作，特别是大型电弧炉和大型轧钢机等冲击性负荷的投入运行，均会引起电网电压的波动。 电压波动可影响电动机的正

37、常起动，甚至使电动机无法起动；会引起同步电动机的转子振动；使电子设备和电子计算机无法正常工作；可使照明灯光发生明显的闪变，严重影响视觉，使人无法正常工作和学习。因此，国家标准GB123262008电能质量电压波动和闪变规定了电力系统不同(b tn)电压等级下的电压波动和闪变的限值。（教材表1-4、表1-5、表1-6）共一百一十九页79 电压波动和闪变的限制措施： 对负荷变动剧烈的大型电气设备，采用专用线路或专用变压器单独供电 增大供电容量，降低共用配电线路阻抗 提高供电电压 增加短路容量 采用静止型无功功率补偿(bchng)装置（SVC)，吸收随机变化的冲击无功功率和动态谐波电流 共一百一十九

38、页803，波形畸变 电压波形的质量主要是以正弦电压波形畸变率来衡量的。 在电力负荷中，有很大一部分冲击性负荷和整流性负荷（如轧钢机、可控硅整流装置等）以及容量很大的单相负荷，它们不但引起电压的偏差和波动，而且造成电压波形畸变，使电压不对称性和非正弦性更加严重，对电网的供电电能质量影响很大。 电压波形的畸变是因为电网中除了基波电压外，还存在着其他各次谐波分量。谐波污染已成为现代电力系统的一大公害(gnghi)。国家标准对公共电网谐波电压及电网中公共连接点的注入谐波电流分量均有严格的规定范围。共一百一十九页81 波形的改善措施： 加强(jiqing)系统承受谐波的能力； 提高供、用电设备抗谐波干扰

39、的能力； 限制谐波的产生； 装设交流滤波器吸收谐波。共一百一十九页824，三相电压不平衡度 在三相供电系统中，如果三相的电压或电流的幅值或有效值不等，或者三相的电压或电流相位差不为120时，则称此三相电压或电流不平衡。 三相供电系统在正常运行方式下出现三相不平衡的主要原因，是三相负荷不平衡所引起的。 三相不平衡电压或电流，按对称分量法可分解为正序分量、负序分量和零序分量。 三相电压不平衡度是指三相供电系统中三相电压的不平衡程度(chngd)，用电压负序分量的方均根值U2 与电压正序分量的方均根值U1的百分比值来表示，即共一百一十九页83 三相电压不平衡（即存在负序分量），会使系统中的三相感应电

40、动机在产生正向转矩的同时，还产生一个反向转矩，从而降低电动机的输出转矩，并使电机绕组电流增大，温升增高，缩短电机寿命。对三相变压器来说，由于三相电流不平衡，当最大相电流达到变压器额定电流时，其他两相却低于额定值，使变压器容量不能得到充分利用。对多相整流(zhngli)装置而言，三相不平衡将严重影响多相触发脉冲的对称性，使整流(zhngli)装置产生较大的谐波，进一步影响电能质量。 GB/T 155432008电能质量三相电压不平衡度规定： 电力系统公共连接点电压不平衡度正常允许值为2%，短时不得超过4% 接入公共连接点的每个用户引起该点正常电压不平衡度允许值一般不得超过1.3%，短时不得超过2

41、.6% 短时允许值是指任何时刻均不能超过的限制值，以保证继电保护正确动作。共一百一十九页841.5 电力(dinl)负荷的分类 保证(bozhng)供电系统的可靠性是电力系统运行的基本要求。所谓供电的可靠性，是指确保用户能够随时得到供电。它是衡量供电质量的重要指标，一般以全年平均供电时间占全年时间（全年8760小时）的百分比来衡量供电可靠性的高低。不同的用户对供电可靠性的要求是不一样的。在满足负荷必要的供电可靠性的前提下，为了尽量节约投资，降低运营成本，根据对供电可靠性的要求及中断供电造成的损失或影响的程度，将电力用户负荷分为三级。 共一百一十九页851） 一级负荷一级负荷是指中断供电将造成人

42、身伤亡危险，或造成重大设备损失且难以修复，或给国民经济带来重大损失，或在政治上造成重大影响的电力负荷。如火车站、大会堂、重要宾馆、通信交通枢纽、重要医院的手术室、炼钢炉、国家级重点文物保护场所等。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，以及特别重要场所不允许中断供电的负荷，应视为特别重要的负荷。 一级负荷要求由两路独立电源供电，当其中一路电源发生故障时，另一路电源应不致同时受到损坏。对一级负荷中特别重要的负荷，除上述两路电源外，还必须增设应急电源。常用的应急电源有：独立(dl)于正常电源的发电机组、专门的供电线路、 蓄电池、干电池等。 共一百一十九页862） 二级负荷 二级

43、负荷是指中断供电将在政治、经济上造成较大损失的电力负荷，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。 二级负荷要求由双回路供电，供电变压器也应有两台(这两台变压器不一定在同一变电所)，当其中有一条回路或一台变压器发生常见故障时，二级负荷应不致(bzh)中断供电，或中断供电后能迅速恢复供电。 共一百一十九页873） 三级负荷三级负荷为一般电力负荷，所有不属于上述一、二级负荷者均为三级负荷。由于三级负荷为不重要的一般负荷， 因而它对供电(n din)电源无特殊要求。 共一百一十九页88级别一 级二 级三 级停电影响 人身伤亡，重大设备损坏，政治、经济上重

44、大损失 政治、经济造成较大损失，设备局部损坏大量减产等 不属于一级、二级的负荷 允许停电时间 备用电源投入时间，特别重要负荷不允许停电 允许短时停电几分钟 停电影响不大 对供电电 源要求 两个独立电源供电 两回路供电 无特殊要求 举 例 炼钢厂的炼钢炉、医院、人民大会堂等 纺织厂，化工厂等 共一百一十九页1，城市轨道交通供配电系统功能 城市轨道交通供配电系统需满足以下能源供应：1）电动车组运行所需的电能供应：牵引用电。2）机电设备(shbi)运转所需的电能供应：风机、水泵、空调、自动扶梯、加工设备(shbi)等。3）城市轨道交通通信信号设备运行所需的电能供应。4）照明及其他生产生活用电供应。1

45、.6 城市(chngsh)轨道交通供配电系统组成简介 共一百一十九页2，城市轨道交通牵引供电制式 城市轨道交通采用直流供电，因为直流电适合于电气牵引的调速要求，而且直流牵引接触网结构简单，建设投资少，电压质量高。 世界各国地铁牵引供电电压一般都是在直流550V1500V之间，但期间档次很多，这是由各种不同交通形式和不同历史发展时期造成的。 现在国际电工委员会(IEC)规定的直流牵引供电电压标准为直流750V、1500V、3000V三种. 我国国家标准采用DC750V和DC1500V两种。通常根据车辆(chling)、线路结构、电气设备水平等因素来决定采用何种电压等级。共一百一十九页直流制：采用

46、IEC国际电工委员会标准(biozhn)，见表，如上海地铁为1500V、北京地铁为750V。直流系统电压V标准最低最高750500900150010001800300020003600交流(jioli)制：一般多用于电气化铁路牵引供电方式（距离远、需装车载整流装置）共一百一十九页DC 750 VDC 1500V牵引网电流大(7000-10000A)小(3600-5000A)电损耗大小杂散电流大小供电距离较短(2km)较长(3.5km)牵引变电所数目多少设备要求较低较高两种主流供电(n din)电压等级技术比较共一百一十九页933，城市轨道交通供配电系统(xtng)组成共一百一十九页共一百一十九

47、页供电系统(n din x tn)结构AC 35kV(10kV)AC 220KV(110kV) 牵引供电系统(降压(jin y)、整流)DC 1.5kV高压供电系统(降压）共一百一十九页 对于直接从国家供电系统高压电网获得电力的城市轨道交通系统，往往需要(xyo)设置一级主降压变电所，将系统输电电压如110220KV降低到1035KV以适应直流牵引变电所的需要。 从发电厂经升压、高压输电网、区域变电所至主降压变电所部分通常被称为牵引供电系统的“外部（或一次）供电系统”。 把主降压变电所及其以后部分统称为“牵引供电系统”。包括：主降压变电所、直流牵引变电所、馈电线、接触网、走行轨及回流线等。直流

48、牵引变电所将高压交流电能变成适合电动车辆应用的低压直流电能。馈电线将牵引变电所的直流电送到接触网上。接触网是沿列车走行轨架设的特殊输电线路，电动车辆通过其受流器与接触网的直接接触而获得电能。共一百一十九页（1）主变电所 城市轨道交通主变电所的功能是连接城网高压电压（如110kV或220kV），经降压后以中高压电压等级（如35kV或10kV）为牵引变电所、降压变电所供电。城市轨道交通是一个重要的用电部门，其供电系统定为一级负荷(fh)，按规定需由两路独立的电源供电，当其中一路电源发生故障时，另一路应能保证一级负荷的全部用电需要。因此，城市轨道交通主变电所的电源进线来自两个区域变电所或来自一个区域

49、变电所的两路独立电源，当一路电源失压时，另一路电源立即自动切入，使轨道交通系统能获得不间断的电源。 为保证轨道交通牵引负荷一级用电需要，需设置2座或2座以上主变电所；两路电源进线配置两台相应的变压器。共一百一十九页 主变电所以不同电压等级向附近牵引变电所、降压变电所供电，主变压器可采用三相三线(sn xin)有载调压变压器。结构如图共一百一十九页99（2）牵引变电所 由区域变电所或主变电所引入两个独立的中压交流电源，经降压与整流，变换为可供列车牵引用的直流电，承担向电动列车提供直流牵引电能的功能。 牵引变电所的关键设备是整流机组，其中的整流元件由于较长时间流过超出允许值的电流而导致元件温度过高

50、时，容易引起元件损坏(snhui)和整流机组停止工作，为此需采取有效的过电流保护和降温冷却保护。 主流方案：由两台牵引整流变压器和四组六脉波二极管整流桥组成。 共一百一十九页牵引(qinyn)变电所共一百一十九页101（3）降压变电所 降压变电所将区域(qy)变电所或主变电所所输出的中压电能降压变成低压交流电，并通过配电所（室）向车站、区间、车辆段（停车场）、控制中心等所有低压用电负荷提供电源。 降压变电所一般设在车站附近，既可对车站较集中(jzhng)的电气设备供电，也可方便向车站两侧区间的用电设备供电。 牵引变电所和降压变电所同等重要。共一百一十九页F1、F2城市电网发电厂 L1L9传输线

51、 B1城市电网区域变电所 B2、B3地铁主变电所 B4、B5地铁牵引(qinyn)变电所 B6地铁降压变电所共一百一十九页4，城市(chngsh)轨道交通供电系统划分（1）牵引供电系统：地铁牵引(qinyn)供电系统示意图共一百一十九页1）主变电所：连接城网高压电压，经降压后为牵引变电所、降压变电所提供中压电源。2）牵引变电所：供给地铁一定区域内牵引电能的变电所。 3）接触网（或接触轨）：经过电动列车的受电器向电动列车供给电能的导电网（北京、天津地铁采用接触轨方式，上海地铁采用架空接触网方式）。 4）馈电(ku din)线：从牵引变电所向接触网输送牵引电能的导线。5）轨道电路：列车行走时，利用

52、走行轨作为牵引电流回流的电路。 6）回流线：用以供牵引电流返回牵引变电所的导线。 共一百一十九页 接触网（轨）、馈电(ku din)线、轨道、回流线总称为牵引网。牵引供电系统由主变电所、牵引变电所和牵引网组成。 在各种牵引供电系统中，根据电流形式可分为直流制和交流制两种。我国已建成通车的北京、天津地铁和上海地铁等均采用直流制供电。 共一百一十九页（2）动力(dngl)照明供电系统地铁动力照明(zhomng)供电系统示意图共一百一十九页1）降压变电所：将三相电源进线电压（10kV）降压为三相380V交流电，提供机电设备如风机、水泵等动力(dngl)用电和照明、信号、通信、防灾、报警等设备用电，也可称为动力(dngl)变电所。2）配电所：配电所（室）起电能分配作用，将降压变电所引入的三相交流380V和单相220V交