供配电系统课件

第二章 供配电系统负荷分级及供电要求负荷分级原则关键词：供电可靠性；中断供电后果。一级负荷-1

人身伤亡。

-2

重大损失。

-3

重大意义单位；大量人员集中。特别重要负荷：灾难性后果。（IEC称安全电源，NEC称应急电源。）二级负荷-1

较大损失。

-2

重要单位；较多人员集中

。三级负荷不属于一级和二级的负荷。2.1.2

负荷分级示例见表2-1和2-2。122.2.3

各级负荷的供电要求一级负荷不能同时损坏的两个电源；必要时设自备电源。特别重要负荷两个电源，再加应急电源。应急电源：独立的发电机组，独立的专用线路，蓄电池，干电池。二级负荷两回线路；条件困难时，可由一回6kV及以上专用架空线或电缆（两根组成）供电。三级负荷无特殊要求。2.2.4

负荷分级的历史意义和存在问题-1意义：协调关系；控制投资。-2问题：不适应市场经济；与国际标准不接轨；缺乏可操作性。-3前瞻：规范正在修订。（关键负荷、重要负荷、一般负荷？）32.2

供配电系统设计的基本原则根据GB50052-1995《供配电系统设计规范》，归纳为5个方面。-1电源选择a、优先由地区电网取得。b、四种情况下可设自备电源。c、一定条件下可从邻近单位接第二电源。-2

电压选择供电电压：取决于地区电网条件和线路的送电能力（表2-4）。a、多路进线宜采用同级电压，但不排除不同电压。b、小负荷宜接低压电网。配电电压：取决于配电范围、负荷大小及分布、用电设备电压。

a、配电电压优先采用10kV；有大量6kV电动机时可考虑用6kV。b、技术经济合理时，一级配电电压可用35kV（包括直降0.4kV）或110kV。c、低压配电电压应采用220/380V。4供配电系统设计的基本原则(续）-3

供电可靠性a、应满足负荷对供电连续性的要求，多路供电线路之一中断时，其余线路应满足全部一级和二级负荷的需要。b、不考虑检修、故障叠加和罕见故障。c、主接线应简单可靠。-4

经济性和灵活性a、总降/配电所宜靠近负荷中心。b、设低压联络线。c、适当考虑发展，远近结合，近期为主。-5

电能质量a、电压偏差；b、冲击性负荷；

c、非线性负荷；

d、单相负荷。52.3

供配电系统的接线2.3.1

变配电所的主接线231.1

接线方式-1

基本形式及其适用范围单母线：6~10kV出线≤5回；35~63kV出线≤3回；110kV出线≤2回。分段单母线：6~10kV出线≥6回；35~63kV出线4~8回；110kV出线3~4回。双母线：6~10kV出线带电抗器时；35~63kV出线＞8回；110kV出线≥5回。分段双母线、带旁路母线的接线：大型重要变电所，企业少见。-2

其他形式内桥和外桥、线路—变压器组、变压器—电动机组。6变配电所的主接线（续）变压器的台数和容量选择35(110)kV主变压器：一般为两台;有充分理由时可为一台或三台以上。容量按一台退出时，其余变压器能带全部一级和二级负荷考虑。10kV配电变压器（不包括专用变）：每一变电所以两台为宜，负荷密度很高时，可为四台或更多。只装一台者应为负荷小、可靠性要求低或有低压联络线。专用变压器：照明（负荷大；IT系统）；冲击性负荷；非线性负荷；季节性负荷；单相负荷很大时；3~6kV电动机。关于变压器负荷率问题：主要偏向是偏低，负荷计算方法仍不合理。按5—10年预期负荷问题，适用于公用变电所，用户变要具体分析，以近期为主。对经济负荷率应进一步讨论。要考虑负荷计算误差和年利用小时。TOC法可试用。7变配电所的主接线（续）231.3

设备配置所用变压器的配置（P56~57）中性点接地设备（P220~223)无功补偿设备（P23）避雷器的配置（P847~851）电压互感器的配置：满足测量、保护、自动装置的要求。（如每组母线上、出线外侧、电容器泄能等。）电流互感器的配置：满足测量、保护、自动装置的要求。（如直接接地系统按三相配置，非有效接地系统可两相或三相配置。）隔离开关的配置：断路器的两侧均配置；母线上的避雷器和电压互感器合用一组；变压器中性点上的避雷器可不配；跨条上宜两组串联。接地开关的配置：每组母线上1~2组（通常在母联处、PT处）；断路器两侧，线路隔离开关外侧等。2.3.2

高压系统中性点接地方式-1

概述电力网中性点接地方式是一个综合性问题：直接影响电网的过电压水平和绝缘水平、系统供电的可靠性和连续性、继电保护配置、对通讯线路的干扰等。见表2-5。-2

中性点接地方式的比较-3

中性点接地方式的选择a、110kV及以上系统应采用有效接地方式（X0≤3X1，R0

≤X1

），通常为直接接地。b、3~10kV不直接连接发电机的系统和所有35kV、66kV系统，当单相接地故障电流不超过下列数值时，应采用不接地方式；超过时，应采用消弧线圈接地方式：3~10kV导电电杆架空线路构成的系统和所有35kV、66kV系统，10A；3~10kV非导电电杆架空线路构成的系统：10kV，20A；3和6kV，30A；3~10kV电缆线路构成的系统，30A。c、6~35kV主要由电缆线路构成的送、配电系统，单相接地故障电流较大时，可采用低电阻接地方式[（

R0

/X0）≥2

]。d、6~10kV配电系统以及厂用电系统，单相接地故障电流较小时，为防止谐振、间歇性电弧接地过电压，可采用高电阻接地方式[R0

≤Xc0

（每相对地电容）]。8高压系统中性点接地方式（续）…-4

主变压器110kV侧接地的实施中、低压侧有电源时，至少应有一台主变压器直接接地。终端变电所的主变压器一般不接地，但应装设接地用隔离开关。92.3.3

高压配电方式放射式、树干式、环式；组合式。举例说明10112.3.4

低压配电系统的接线方式低压系统设计要点-1

配电电压应采用220/380；带电导体系统宜采用单相二线制、两相三线制、三相三线制、三相四线制。-2

低压配电方式：树干式：正常环境的室内，大部分用电设备为中小容量，无特殊要求。放射式：用电设备为大容量，或负荷性质重要，或在有特殊要求环境。分区树干式：高层建筑内向各楼层供电。链式：容量很小的次要用电设备。（每路不宜超过5台、10kW。）-3

电力配电系统应与工艺流程密切配合。同一流水线与平行流水线或互为备用机组，宜不同处理。-4

照明配电系统应处理好正常、备用、疏散照明的关系。-5

尽可能减少配电级数，以利保护的上下级配合。-6

便于运行维护：分路与空间对应；适当设置电源开关，如建筑物进线点附近。-7

在TN及TT系统中，宜选用D，yn11结线的三相变压器。常用低压配电系统接线见表2-24、25。2.4

电能质量要求及改善措施2.4.1

概述见P253之（1）。2.4.2

电压偏差242.1

基本概念-1

电压偏差：在正常运行方式下，系统各点的实际电压对系统标称电压的偏差δU

，以系统标称电压的百分数表示。-2

产生原因：电流在元件阻抗上的电压损失随负荷变化。-3

电压降和电压损失：电压降为矢量差；电压损失为代数差。在工程上作近似计算时，只取电压降的横向分量DE，略去EF。ΔU

=DE=IRcosф+

IXsinф

（最基本的计算式！）-4

系统各点电压偏差的计算应计入变压器等的电压提升（p257）。-5

系统各点的电压偏差，由电源向用电设备，逐级加大（P258）。1213电压偏差

（续）对用电设备的影响见p256

表6-2。电压偏差允许值-1

供电部门与用户分界处的允许值：见表6-4。-2

用电设备端子的允许值：见表6-3。上述二者难以兼顾，设计中常采用分段控制电压损失的办法。-3

线路电压损失允许值：见

p259

表6-6、表6-7。改善措施-1

合理选择变压器分接头。-2

降低系统阻抗。-3

补偿无功功率。-4

三相负荷平衡。-5

下列情况之一，应采用有载调压变压器(包括逆调压方式):直接向35kV、10（6）kV电网送电的变压器。35kV降压变电所主变压器，在电压偏差不能满足要求时。（

10（6）kV配电变压器不宜有载调压，特殊情况例外。）142.4.3

电压波动和闪变基本概念-1

定义电压变动特性d(t)：电压方均根值变动的时间函数，以系统标称电压的百分数表示。电压变动d：电压变动特性d(t)上，相邻两个极值电压之差。电压变动频度r：单位时间内电压变动的次数（由大到小或由小到大各算一次）。同一方向的若干次变动，如间隔时间小于30ms，则算一次变动。电压波动：电压方均根值一系列变动或连续的改变。闪变：灯光照度不稳定造成的视感。短时间闪变值Pst：衡量短时间（若干分钟）内闪变强弱的一个统计量值。Pst＝1

为闪变引起视感刺激性的通常限值。长时间闪变值Plt：由短时间闪变值Pst推算出，反映长时间（若干小时）闪变强弱的量值。15电压波动和闪变（续）-2

产生原因电压波动和闪变由波动负荷引起。常见的波动负荷有：炼钢电弧炉、整流电源与直流传动、交-交变频传动、电弧焊机与电阻焊机、X光机等。危害-1

灯光闪烁，引起视觉疲劳、刺激。-2

电动机转速不均匀，影响产品质量。-3

干扰电子设备的工作。限值见表6-9~表6-12

。改善措施-1

将冲击性负荷接入较高电压系统。-2

改进电弧炉的运行（炉料破碎、错开熔化期）。-3

装设静补装置（自饱和电抗器、相控电抗器、晶闸管投切电容器型）。-4

电焊机由专线或专用变压器供电。-3

装设分相调节的静补装置。162.4.4

三相电压不平衡度基本概念-1

定义三相电压不平衡度：三相电压的负序分量方均根值与正序分量方均根值之比，以百分数表示。-2

产生原因炼钢电弧炉、单相电机车等。危害-1

在发电机转子中产生附加损耗。-2

在电动机中产生制动转矩、脉动转矩。-3

继电保护和自动装置误动作。244-3

允许值公共连接点：2%，短时不超过4%；每个用户引起的，一般为1.3%。244.4

改善措施-1

平衡分配，分散接入。-2

接入较高电压系统。2.4.5

高次谐波基本概念-1

定义谐波含有率：第h次谐波分量有效值与基波分量有效值之比，以百分数表示。谐波含量（电压或电流）：所有各次谐波分量有效值的方均根值。总谐波畸变率：谐波含量与其基波分量有效值之比，百分数表示。-2

谐波源炼钢电弧炉：含2、3、4、5、6、7等次谐波。整流电源：特征谐波

h＝kP±1；谐波电流

Ih≤I1

/

h。交-交变频器：除产生整数次谐波外，还有非整数倍的旁谐波、低于基波频率的次谐波。铁心设备：变压器励磁电流中含大量奇次谐波。气体放电灯：产生奇次谐波，特别是3次谐波。245.2

谐波电流的危害-1

电动机中产生附加损耗、脉动转矩。-2

电容器过载，甚至发生并联谐振。-3

变压器中产生附加损耗。17高次谐波（续）-4

增大测量仪表的误差。-5

干扰信息装置、电子设备、继电保护的工作。-6

干扰通信线路。245.3

谐波电压限值和谐波电流允许值见表6-33、34式6-38。245.4

抑制谐波的措施-1

增加变流器的脉动数。-2

非线性负荷集中供电（利用谐波源的相位差）。-3

采用较高电压级供电。-4

装设滤波器，包括用静补装置的容性部分。-5

电容器组串联电抗器，抑制对谐波的放大作用。参见[62]

p290。2.4.6

频率偏差-1

电力系统正常频率偏差的允许值为±0.2Hz，系统较小时，可放宽到±0.5Hz。-2

频率偏差基本上由电力系统控制。182.5

应急电源系统应急电源的种类选择-1

静止型不间断电源UPS：用于允许中断供电时间为毫秒级的负荷。-2

机械贮能电机型不间断电源：同上，且启动、冲击电流较大的负荷。-3

应急电源EPS：用于允许中断供电时间为0.25秒以上的负荷。-4

独立于正常电源的专用馈电线路：用于自投装置的动作时间（如1.5s）能满足允许中断供电时间的负荷。-5

快速自起动的发电机组：用于允许中断供电时间为15秒以上，包括启动、冲击电流较大的负荷。-6

蓄电池：用于允许中断供电时间为毫秒级的直流负荷，或用作UPS和EPS能源。-7

干电池：用于零散的直流负荷。注：EPS尚未列入设计规范，也无GB和行标。应急电源的接线-1

与正常电源完全分开，严禁其他负荷接入。-2

应有可靠的联锁（电气+机械），防止与正