供配电技术-电力系统概况培训讲义PPT99

建筑电气教材：建筑筑供配电工工程张张凤江主编参考书：供供配电技术术夏国明明主编电线杆上的的电线有多多高的电压压？这些装置都都是干什么用的的？为什么要接接地？怎么布线开关设备变电设备用什么线导线变电所配电所负荷多少接地防雷建筑设备供电电力系统基本规则提示1：需要用什么么东西？提示2：需要建什么么装置和设设施？提示3：需要知道什什么信息？？你如何给建筑筑物内分配配电能？第一章建建筑供配电电工程概述述第四章电电力负荷计计算第五章导导线与电缆缆截面选择择第六、七章章主要开开关设备和和变电设备备第八章变变电所与配配电所第九章接接地保护装装置与建筑筑物防雷课程学时：28学时本课程的特特色与学习习方法建议议课程的特色色：实用性、、可操作性性和针对性性，与实际联系紧密密，分散性性。学习方法的的建议：注重名词词区分，强强调分析方方法，培养实际应应用能力，，通过例题题和习题充充分熟悉供配电规则则。忘了和没记记过是不一一样的考勤、纪律律、作业学习要求考核方法期末成绩55平时成绩45考勤15作业15课堂表现15第一章建建筑供配配电工程概概述第一节建筑供配电电的作用与与要求第二节电电力力系统组成成第三节电电力力系统电压压第四节电电力力系统中性性点工作方方式第五节电电力力接地接零零系统基本本方式第六节负负荷荷分级及供供电要求第一章建建筑筑供配电工工程概述第一节建建筑筑供配电的的作用与要要求第一章建建筑筑供配电工工程概述为什么电能能应用广泛泛？建筑供配电电的要求？？什么是建筑筑供配电？？建筑供配电电的要求安全：可靠：优质：经济：在电能的供供应，分配配，使用中中，不应发发生人身伤伤亡事故和和设备事故故；满足不同级级别用电负负荷对供电电可靠性的的要求；为用户提供供符合电能能质量指标标要求的电电能；电压：系统在正常运行情况下用电设备端子处电压偏差不应超过国家

规范所确定的允许值。波形：要求系统输输出波形为为较严格的的正弦波。。频率：一般用电设设备要求频频率的变化化范围为-0.5Hz～+0.5Hz。变配电系系统投资资要少，，运行费费用要低低，并尽尽可能节节约电能能和减少少有色金金属损耗耗。第二节电电力系系统组成成第一章建建筑供供配电工工程概述述第一章第第二节节电电力系统统的组成成电力系统统：包括发电电、变电电（升压压和降压压）、输输电、配配电、用用电五部部分。这这个系统统实现了了非电能能量通过过电能方方式传输输，最终终可以在在人们需需要的地地方，以以人们希希望的非非电能量量方式消消耗的全全过程。。电力网：：是电力系系统的一一部分，，由变电电所和各各种电压压的线路路组成。。以变换换电压（（变电））输送和和分配电电能为主主要功能能，是协协调电力力生产、、分配、、输送和和消费的的重要基基础设施施。用电设备备的额定定电压：：与同级电电网的额额定电压压相同。。发电机的的额定电电压：比同级电电网的额额定电压压高出5%，用于补补偿线路路上的电电压损失失。一、电力力系统的的额定电电压电力网的的额定电电压：我国高压压电网的的额定电电压等级级有0.22、0.38、0.66、3、6、10、35、63、110、220、330、500、750、800、1000kV。图1-6供电线路路上的电电压变化化示意图图图1-6为供电线线路上的的电压变变化示意意图。第一章第第三节节电电力系统统电压线路电压∕kV线路结构传输功率∕kW传输距离∕km0.38架空线1000.250.38电缆线1750.353架空线100～10001～36架空线200～20003～106电缆线3000810架空线200～30005～2010电缆线50001035架空线2000～1000020～50110架空线10000～5000050～150220架空线100000～500000100～300330架空线200000～1000000200～600500架空线1000000～1500000250～850750架空线2000000～2500000500以上表1-2电力网的的额定电电压与传传输功率率和传输输距离之之间的关关系变压器的的二次绕组组：对于用电电设备而而言，相相当于电电源。变压器的的额定电电压我国公布布的三相相交流系系统的额额定电压压见表1-1。变压器的的一次绕组组：相当于是是用电设设备，其其额定电电压应与与电网的的额定电电压相同同。注意：当变压器器一次绕绕组直接接与发电电机相连连时，其其额定电电压应与与发电机机的额定定电压相相同。当变压器器二次侧侧供电线线路较长长时：应应比同级级电网额额定电压压高10%当变压器器二次侧侧供电线线路较短短时：应应比同级级电网额额定电压压高5%其中5%用于补偿偿变压器器满载供供电时一一、二次次绕组上上的电压压损失；；另外外5%用于补偿偿线路上上的电压压损失，，用于35kV及以上线线路。可以不考考虑线路路上的电电压损失失，只需需要补偿偿满载时时变压器器绕组上上的电压压损失即即可，用用于10kV及以下线线路。第一章第第三节节电电力系统统电压第一章第第三节节电电力系统统电压发电机G的额定电电压：UN·G=1.05×10=10.5（kV）变压器T1的额定电电压：U1N=10.5（kV）U2N=1.1×110=121（kV）变压器T1的变比为为：10.5/121kV变压器T2的额定电电压：U1N=110（kV）U2N=1.05×6=6.3（kV）变压器T2的变比为为：110/6.3kV例1-1已知下图图所示系系统中电电网的额额定电压压，试确确定发电电机和变变压器的的额定电电压。~T1GT2110kV10kV6kV变压器T1的一次绕绕组与发发电机直直接相连连，其一一次侧的的额定电电压应与与发电机机的额定定电压相相同变压器T1的二次侧侧供电距距离较长长，其额额定电压压应比线线路额定定电压高高10%变压器T2的二次侧侧供电距距离较短短，可不不考虑线线路上的的电压损损失第一章第第三节节电电力系统统电压1010.5/242220110101010.510.5/38.535/6.3或35/6.66第一章第第三三节电电力系系统电压压练习：G10.5kVT1T2220/121kVWL1WL2练习1确定图中中所示供供电系统统中变压压器T1和线路WL1、WL2的额定电电压。GT1T235kV10kV电网6kV电网练习2确定图中中所示供供电系统统中变压压器和发发电机的的额定电电压。二、电压压等级的的选择220kV及以上：：用于大型型电力系系统的主主干线。。110kV：用于中小小型电力力系统的的主干线线。35kV：用于大型型工业企企业内部部电力网网。10kV：常用的高高压配电电电压，，当6kV高压用电电设备较较多时，，也可考考虑用6kV配电。3kV：仅限于工工业企业业内部采采用。。380/220V：工业企业业内部的的低压配配电电压压。电力网的的额定电电压、传传输功率率和传输输距离之之间的关关系见表表1-2用电设备备总容量量在250kW以下或变变压器容容量在160kVA以下时，，可由低低压供电电。JGJ/16－2008《民用建筑筑电气设设计规范范》中规定：：用电设备备总容量量在250kW及以上或或变压器器容量在在160kVA以上时，，宜以10(6)kV供电，第一章第第三三节电电力系系统电压压1.大型用户户：经过两次次降压35kV高压深入入负荷中中心的直直配方式式中型用户户某中型工工厂的平平面布线线示意图图某中型工工厂的供供电系统统图小型用户户容量不大大于160kVA时容量不大大于1000kVA工业企业业供电系统统地方电力力网：电电压等级级在35kV及以下、、供电半半径在20～50km以内的电电力网;区域电力力网：电电压等级级在35kV以上、供供电半径径超过50km的电力网网;超高压远距离离输电网：电电压等级为330～500kV的电力网，一一般由远距离离输电线路连连接而成。通常将220kV及以上的电力力线路称为输电线路，110kV及以下的电力力线路称为配电线路。配电线路又又分为高压配配电线路（110kV）、中压配电电线路（6～35kV）和低压配电电线路（380/220V）。浙江北仑发电电厂是我国十几年年前最大的现现代化火力发发电厂，总装装机容量为300万千瓦(5×600MW)，工程于1988年1月正式开工建建设，2000年9月全部建成发发电。年发电电量167亿度，为浙江江省各类发电电厂发电总量量的四分之一一，其中两台台机组的发电电量就能满足足宁波市全部部用电所需。。32北仑发电厂主主控制室北仑发电厂汽汽轮机房内蒙古托克托托电厂位于呼呼和浩特市南南约70KM的托克托县境境内。现已投投产发电8×600MW，2x300MW(自备),托克托电厂是是我国最大的的火力发电基基地。电厂接接入系统以500KV输电线路经安安定和霸州开开闭所接入京京津唐电网，，对稳定京津津唐地区的电电力供应具有有重要意义。。目前，托克克托发电厂正正在筹建五期期两台600MW机组，建成后后托电装机总总容量将达到到6600MW，成为亚洲最最大的火力发发电基地。2014年全年发电量量194.402亿千瓦时。葛洲坝27孔泄洪闸葛洲坝水电站站葛洲坝水电站站是长江干流流上修建的第第一座大型水水电工程，是是三峡工程的的反调节和航航运梯级。电电站始建于1970年，共有机21台机组，总装装机容量271.5万千瓦，年发发电量157亿度。电站以以500kV和220kV输电线路并入入华中电网，，并通过500kV直流输电线路路向距离1000km的上海输电120万千瓦。金沙江溪洛渡渡水电站位于于四川省雷波县和云南省永善县接壤的金沙江江峡谷段，左左右岸电站各各安装9台77万千瓦的巨型型水轮发电机机组机组，总总装机1386万千瓦，仅次次于三峡和巴巴西伊泰普水水电站，在世世界在建和已已建电站中居居第三位。水水库坝顶高程程610米，最大坝高高285.5米，坝顶中中心线弧长698.09米；年发电量量为571-640亿千瓦时。南美伊泰普水水电站是二十世纪最最大的水电站站，位于巴西和和巴拉圭交界界处的巴拉那那河上，从1974年5月开始修建，，于1991年5月竣工，由巴巴西与巴拉圭圭共建。总装装机容量12.6GW（18×700MW），年发电量量790亿度。水电站站坝身长7.7公里，坝高196米（相当于65层楼的高度））。三峡水电站效效果图长江三峡水电电站坝长2309m，坝高185m，水头175m，总库容393亿立方米，总总装机容量18.2GW（26×700MW），年发电量量86.5TW·h；库区将淹没没耕地36万亩，淹没城城镇129座，需安置迁迁移人口113万；电站于93年起步，首批批机组于2003年10月发电，以后后每年投产4台机组（280MW），2009年全部机组建建成投产。三三峡电站发出出的强大电力力将送往华中中、华东地区区和广东省。。电站将引出出15条超高压交流流输电线路，，其中3条线路通过换换流站将交流流电转换成直直流电后，再再通过500kＶ直流输电线线路，2条送往华东、、1条送往广东。。截至去年12月31日24时，三峡电站站全年发电988亿千瓦时，创创单座水电站站年发电量新新的世界最高高纪录。该发发电量相当于于武汉市两年年半的用电量量（武汉市一一年用电量为为350亿千瓦时左右右）。三峡电站总装装机容量2250万千瓦，居世世界第一。2012年7月，26台发电机组全全部投产，现现为世界最大大的水电站和和清洁能源生生产基地。广州抽水蓄能能电站为目前世界上上最大的抽水水蓄能电站，，是为大亚亚湾核电站安安全经济运行行而建设的配配套工程，同同时还承担着着广东、香港港电网的调峰峰填谷和事故故备用的任务务。电站总装装机总装机容容量2.4GW（8×300MW），分两期建建设，每期4台，设计水头头535m，电站一期工工程于1989年5月25日开工且1993年6月29日1号机投产，二二期工程于1994年9月12日开工，至2000年3月14日8号机投产。秦山核电站位位于东海之滨美美丽富饶的杭杭州湾畔，是是中国第一座座依靠自己的力力量设计、建建造和运营管管理的压水堆堆核电站。它它的建成使我我国成为继美美、英、法、、前苏联、加加拿大、瑞典典之后世界上上第七个能够够自行设计、、建造核电站站的国家。经经过３０年发发展，秦山核核电基地现有有９台机组，，总装机容量量６５４．６６万千瓦，年年发电量约５５００亿千瓦瓦时，是目前前内地核电机机组数量最多多、堆型最丰丰富、装机最最大的核电基基地。42秦山核电站主主控制室秦山核电站汽汽轮机房达板城风力发发电厂装机容量7.23万千瓦，占全全国的30%。羊八井电厂是我国最大的的地热电厂，，总装机容量量为25.18MW，水温约150℃，担负拉萨地地区50%的供电任务。。电站由5眼地热井供水水，单井产量量为75～160立方米／小时时。羊八井地热电电厂羊八井地热温温泉潮汐发电示意意图法国郎斯潮汐汐电站示意图图法国朗斯潮汐汐电站法国郎斯电站站1967年建成，位于于法国圣马洛洛湾郎斯河口口。一道750米长的大坝横横跨郎斯河。。坝上是通行行车辆的公路路桥，坝下设设置船闸、泄泄水闸和发电电机房。郎斯斯潮汐电站机机房中安装有有24台双向涡轮发发电机，涨潮潮、落潮都能能发电。总装装机容量24万千瓦，年发发电量5亿多度，输入入国家电网。。江厦潮汐电站站是中国第一座座双向潮汐电电站，位于浙浙江省温岭市市乐清湾北端端江厦港。1980年5月第一台机组组投产发电。。电站装有双双向贯流式机机组6台，总装机容容量3200干瓦，年发电电量600万度，可昼夜夜发电14～15小时。规模仅次于于法国郎斯潮潮汐电站、加加拿大芬地湾湾安娜波利斯斯潮汐电站，，居世界第三三。35kV变电站110kV变电站500kV变电站1000kV变电站思考题1－1用户供配电系系统包括哪些些范围？在什什么情况下宜宜设置高压配配电所？在什什么情况下宜宜设置总降压压变电所？在在什么情况下下可采用高压压深入负荷中中心的直配方方式？1－2什么叫叫电力力系统统、动动力系系统和和电力力网？？l－3衡量电电能质质量的的两个个基本本参数数是什什么？？1－4我国规规定的的“工工频””是多多少？？对其其频率率偏差差有何何规定定？l－5我国三三相交交流电电网额额定电电压等等级有有哪些些？l－6用电设设备、、发电电机和和电力力变压压器一一、二二次额额定电电压是是如何何规定定的？？说明明理由由。l－7电力网网的低低压、、高压压、超超高压压和特特高压压是如如何划划分的的？l－8为什么么工厂厂的高高压配配电电电压大大多采采用10kV？在什什么情情况下下可采采用6kV为高压压配电电电压压？我国电电力系系统中中性点点有三三种运运行方方式：：二、中中性点点不接接地的的电力力系统统正常运运行时时，系系统的的三相相电压压对称称，三三相导导线对对地电电容电电流也也对称称，其其电路路图和和相量量图如如图1-7所示。

当系统发生A相接地故障时，A相对地电压降为零，相当于在中性点叠加上一个零序电压。其电路图和相量图如图1-8所示。中性点点不接接地中性点点经消消弧线线圈接接地中性点点直接接接地地小电流流接地地系统统大电流流接地地系统统一、概概述第四节节电电力力系统统中性性点工工作方方式第一章章第第四四节电电力系系统中中性点点工作作方式式中性点点对地地电压压图1-7中性点点不接接地系系统正正常运运行时时的电电路图图和相相量图图a）电路路图b）相量量图1.4电力系系统中中性点点运行行方式式在数值值上图1-8中性点点不接接地系系统发发生A相接地地故障障时的的电路路图和和相量量图a）电路路图b）相量量图1.4电力系系统中中性点点运行行方式式1.4电力系系统中中性点点运行行方式式流过故故障点点的接地电电流为：数值上上：单相接接地电电流（（电容容电流流）的的经验验公式式：式中，、分别为架空线路和电缆线路的总长度（km）。特点中性点不接地系统发生单相接地故障时，线电压不变，而非故障相对地电压升高到原来相电压的倍。单相接地电流等于正常时单相对地电容电流的3倍，其值并不大，发出接地信号，值班人员一般在2小时内选择和排除接地故障，保证连续不间断供电。相电压线电压接地电流故障前故障相0非故障相1.4电力系系统中中性点点运行行方式式

绝缘投资大。单相故障时，非故障相对地电压升为相电压的倍，为确保设备的绝缘安全，系统相对地绝缘按线电压设计，中性点绝缘按相电压设计。单相接接地电电流小小于30A的3~10kV电力力网网；；单相相接接地地电电流流小小于于10A的35kV电力力网网。。运行行可可靠靠性性高高。。发生生单单相相故故障障时时，，电电力力网网的的线线电电压压仍仍然然对对称称，，用用户户的的三三相相用用电电设设备备仍仍能能照照常常运运行行一一段段时时间间。。但但运运行行时时间间不不能能太太长长，，以以免免另另一一相相又又发发生生接接地地故故障障时时形形成成两两相相接接地地短短路路。。优点点缺点点适用用范范围围当中中性性点点不不接接地地系系统统的的单单相相接接地地电电流流较较大大时时，，将将产产生生间间歇歇性性电电弧弧而而引引起起弧弧光光接接地地过过电电压压，，甚甚至至发发展展成成多多相相短短路路。。为为此此，，可可采采用用中中性性点点经经消消弧弧线线圈圈接接地地的的方方式式，，如如图图1-9所示示。1.4电力力系系统统中中性性点点运运行行方方式式三、、中中性性点点经经消消弧弧线线圈圈接接地地的的电电力力系系统统图1-9中性性点点经经消消弧弧线线圈圈接接地地系系统统发发生生单单相相接接地地故故障障时时的的电电路路图图和和相相量量图图a）电电路路图图b）相相量量图图消弧弧线线圈圈中性点方式适用继保选择性小电流接消弧线圈（大电感）对地电容小差高电阻+电压互感器对地电容大差大电流低电阻对地电容大好低电抗好特点点：：运行行可可靠靠性性高高，，但但绝绝缘缘投投资资大大。。适用用范范围围：：单相相接接地地电电流流大大于于30A的3~10kV电力力网网；；单相相接接地地电电流流大大于于10A的35kV电力力网网。。1.4电力力系系统统中中性性点点运运行行方方式式在电电力力系系统统中中一一般般采采用用过过补补偿偿运运行行方方式式Why?消弧弧线线圈圈的的补补偿偿方方式式全补偿:欠补偿:过补偿:特点点：：中性性点点始始终终保保持持零零电电位位。。优点点节约约绝绝缘缘投投资资。。发生生单单相相短短路路时时，，非非故故障障相相对对地地电电压压不不变变，，电电气气设设备备绝绝缘缘水水平平可可按按相相电电压压考考虑虑。。因因此此，，我我国国110kV及以以上上的的电电力力系系统统基基本本上上都都采采用用中中性性点点直直接接接接地地的的方方式式。。1.4电力系统统中性点点运行方方式四、中性性点直接接接地的的电力系系统图1-10中性点直直接接地地系统的的电力系系统示意意图针对缺点点应采取取的措施施加装自动动重合闸闸装置，，以提高高供电可可靠性。。适用范围围110kV及以上电电网和380/220V电力网。。说明：110kV及以上电电网采用用中性点点直接接接地方式式是为了了降低工工程造价价，而在在380/220V低压电网网中是为为了保证证人身安安全。缺点供电可靠靠性不高高。单相短路路时，接接地相短短路电流流很大，，保护装装置迅速速跳闸，，因此系系统不能能继续运运行。1.4电力系统统中性点点运行方方式一、接地地的有关关概念1．接地装装置接地：电气设备备的某部部分与大大地之间间做良好好的电气气连接。。接地体：：直接与大大地接触触的金属属导体。。接地线：：连接接地地体与电电气设备备接地部部分的金金属导体体。接地装置置：接地体与与接地线线的总和和，称为为接地装装置。接地网：：由若干个个接地体体在大地地中相互互用接地地线连接接起来的的一个整整体，称称为接地地网，如如图9-8所示。图9-8接地网示示意图1—接地体2—接地干线线3—接地支线线4—电气设备备第5节电电气装置置接地接接零系统统基本方方式2．地和对对地电压压当电气设设备发生生接地故故障时，，接地电电流IE通过接地地体向大大地作半半球形散散开，如如图9-9所示。电气设备备的接地地部分与与零电位位地之间间的电位位差，称称为接地地部分的的对地电电压，用用UE表示。实践证明明：在距接地地体20m以外的地地方，散散流电阻阻已趋近近于零，，也即电电位趋近近于零。。该电位位等于零零的地方方称为电电气上的的“地””或“大大地”。。图9-9接地电流流和对地地电压分分布图第5节电电气装置置接地接接零系统统基本方方式3.接触电压压和跨步步电压（（图9-10）接触电压压：当电气设设备发生生接地故故障时，，人体触触及的电电气设备备和大地地上任意意两点之之间的电电位差，，称为接接触电压压Utou。跨步电压压：人在接地地故障点点附近行行走时，，两脚之之间的电电位差，，称为跨跨步电压压Ustep。图9-10接触电压压和跨步步电压第5节电电气装置置接地接接零系统统基本方方式二、接地地的类型型工作接地地：根据电力力系统运运行的需需要，人人为地将将电力系系统中性性点或电电气设备备的某一一部分进进行接地地。保护接地地：为保证人人身安全全、防止止触电事事故，将将电气设设备的外外露可导导电部分分与地作作良好的的连接。。TN系统：TN系统的电电源中性性点直接接接地，，并引出出有中性性线（N线）、保保护线（（PE线）或保保护中性性线（PEN线），电电气设备备的外露露可导电电部分与与PE线或PEN线相连。。TN-C系统：系统中N线与PE线合为一一根PEN线，所有有设备的的外露可可导电部部分均接接PEN线，如图图9-11a所示。第5节电电气装置置接地接接零系统统基本方方式第一个字字母表示示电源接接地点对对地的关关系：T－（法文文Terre的首字母母）表示示直接接接地；I－（法文文Isolant的首字母母）表示示不接地地（包括括所有带带电部分分与地隔隔离），，或通过过阻抗与与大地相相连。第二个字字母表示示电气设设备的外外露导电电部分与与地的关关系：T－表示独独立于电电源接地地点的直直接接地地；N－（法文文Neutre的首字母母）表示示直接与与电源系系统接地地点或与与该点引引出的导导体相连连接。后续字母母表示中中性线与与保护之之间的关关系：C（法文Combinaison的首字母母）表示示中性线线N与保护线线PE合并为PEN线，S（法文Separateur的首字母母）表示示中性线线与保护护线分开开，C-S表示在电电源侧为为PEN线，从某某点分开开为N及PE线。按接地制制式划分分的配电电系统有有TN－S、TN－C、TN－C－S、TT、IT等。TN-S系统：系统中的的N线与PE线完全分分开，所所有设备备的外露露可导电电部分均均接PE线，如图图9-11b所示。TN-C-S系统：系统中前前面线路路采用TN-C系统，而而后面线线路部分分或全部部采用TN-S系统，所所有设备备的外露露可导电电部分接接PEN线或PE线，如图图9-11c所示。图9-11TN系统示意图a）TN-C系统b）TN-S系统c）TN-C-S系统第5节电电气装置置接地接接零系统统基本方方式TT系统：TT系统的电电源电源