2 供配电系统幻灯片

1、1,第二章 供配电系统,2.1 负荷分级及供电要求 2.1.1 负荷分级原则 关键词：供电可靠性；中断供电后果。 211.1 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。） 211.2 二级负荷 -1 较大损失。 -2 重要单位；较多人员集中 。 211.3 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。,2,2.2.3 各级负荷的供电要求,223.1 一级负荷 不能同时损坏的两个电源；必要时设自备电源。 223.2 特别重要负荷 两个电源，再加应急电源。

2、应急电源：独立的发电机组，独立的专用线路，蓄电池，干电池。 223.3 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。 223.4 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？）,3,2.2 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

3、接第二电源。 -2 电压选择 (A)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。 (B)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

4、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。,5,2.3 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： 610kV出线5回；3563kV出线3回；110kV出线2回。 分段单母线： 610kV出线6回；3563kV出线48回；110kV出线34回。 双母线： 610kV出线带电抗器时；3563kV出线8回；110kV出线5回。 分段

5、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）,231.2 变压器的台数和容量选择 a. 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。 b. 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。 c. 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； 36kV电动机。 d. 关于

6、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510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 a. 所用变压器的配置（P5657） b. 中性点接地设备（P220223) c. 无功补偿设备（P23） d. 避雷器的配置（P847851） e. 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。） f. 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

7、，非有效接地系统可两相或三相配置。） g. 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。 h. 接地开关的配置：每组母线上12组（通常在母联处、PT处）；断路器两侧，线路隔离开关外侧等。,8,2.3.2 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。 -2 中性点接地方式的比较 见表2-5。 -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（X03X1，R0 X1 ），通常

8、为直接接地。 b、310kV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： * 310kV导电电杆架空线路构成的系统和所有35kV、66kV系统，10A； * 310kV非导电电杆架空线路构成的系统：10kV，20A；3和6kV，30A； * 310kV电缆线路构成的系统，30A。 c、635kV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、610kV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

9、用高电阻接地方式 R0 Xc0 （每相对地电容）。,9,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。 2.3.3 高压配电方式 放射式、树干式、环式； 组合式。,10,举例说明,11,2.3.4 低压配电系统的接线方式,234.1 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

10、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。 234.2 常用低压配电系统接线 见表2-24、25。,12,2.4 电能质量要求及改善措施,2.

11、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U ，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。 U = DE = IRcos+ IXsin （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）。,13,电压偏差 （续）,242.2

12、 对用电设备的影响 见p256 表6-2。 242.3 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。 242.4 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

13、压器不宜有载调压，特殊情况例外。）,14,2.4.3 电压波动和闪变,243.1 基本概念 -1 定义 a. 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。 b. 电压变动d：电压变动特性d(t)上，相邻两个极值电压之差。 c. 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。 d. 电压波动：电压方均根值一系列变动或连续的改变。 e. 闪变：灯光照度不稳定造成的视感。 f. 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。 Pst1 为闪变引起视感刺激性的

14、通常限值。 g. 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。 243.2 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。 243.3 限值 见表6-9表6-12 。 243.4 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

15、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。,16,2.4.4 三相电压不平衡度,244.1 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。 244.2 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。 -3 装设分相调节的静补装置。,17

16、,2.4.5 高次谐波,245.1 基本概念 -1 定义 a. 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。 b. 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。 c. 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 a. 炼钢电弧炉：含2、3、4、5、6、7 等次谐波。 b. 整流电源：特征谐波 hkP1；谐波电流 IhI1 / h。 c. 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。 d. 铁心设备：变压器励磁电流中含大量奇次谐波。 e. 气体放电灯：产生奇次谐波，特别是3次谐波。 245.2

17、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。,18,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

18、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。,19,2.5 应急电源系统,2.5.1 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。 2.5.2 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