第2章new用户供电系统第2节.ppt

单击此处编辑母版标题样式,*,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,EXIT,内容提要：本章介绍了用户供电系统的电力负荷与负荷计算，介绍了供电电压以及电源的选择，还介绍了配电系统的设计，最后简单介绍了供电系统的电能节约与电能质量控制。,章用户供电系统,第二节 供电电压与电源的选择,供配电电压的选择主要取决于用电负荷的大小和供电距离的长短。因为，在输送功率一定的情况下，若提高供电电压，就能减少电能损耗，提高用户端电压质量;另一方面，电压等级越高，对设备的绝缘性能要求随之增高，投资费用相应增加。,决定用户供电电压的高低因素是电压质量和安全经济性。,供电系统的线路损耗一直是电力部门十分重视的问题。,一、线路电压损失,在按允许电压损失之前，必须先知道有关电压损失的基本概念,和定义.,由于线路存在电阻和电抗，通电流后除了电能损失外，还有,电压损失，影响电压质量。,以一相线路为例分析,1.电压降落：,电网两端电压的向量差,线路AB的电压降：,UZ：电压降纵分量；UH：电压降横分量。,其中：,实际上，由于线路不长，在线路末端电压相位差很小：,电压损失的百分比：（把末端电压近似为额定电压UB=UN）,其中量纲：UN（kV），U（V），P（kW），Q（kvar）。,对于分段接有负荷的干线线路的电压损失计算：,p，q：支线上的负荷。,P，Q：干线上的负荷。,l,r,x：每段线路的长度和阻抗；,L,R,X：各负荷到线路首端的长度和阻抗.,参数关系：,P1=p1+p2，P2=p2；Q1=q1+q2，Q2=q2,R1=r1，R2=r1+r2；X1=x1，X2=x1+x2,如果导线的截面处处相同：,ro,xo:单位长度导线的电阻和电抗,上式表明输送功率与输送距离的乘积决定了电压损失，称其为负荷矩，它是判断电压质量的重要技术指标。,为什么电力系统采用交流输电,为什么地铁要用直流供电,地铁的车辆牵引电机是直流电动机，但为什么选择直流电动机而不选用交流电动机？1）这是因为绕线式直流电动机的启动转矩远远大于普通鼠笼式交流电动机，而启动电流却远远小于交流电机，具有很好的启动特性；2）直流电动机调速的平稳性、方便性和可靠性也远远优于交流电动机。3）直流电机的输出特性也比交流电机平硬；4）虽然单就电机而言，直流电机肯定比交流电机要贵得多，但是把启动、调速设备加在一起考虑，再考虑到机车对启动、加速性能和运行平稳性的要求，选直流电机的总体方案肯定优于选交流电机。,铁路的机车功率较大（几千kW），地铁的功率较小（几百kW），而DC1500/750V无法承受如此大的功率，而为了满足功率，继续升电压又比较困难 另外地铁车辆为了减自重，一般采用直流-交流传动，如果也使用交流供电，那么还要再加变压器之类的设备，又要增加自重,为什么铁路接触网用交流,而地铁用直流?,二、电压与负荷容量和输送距离的关系,由于受导线截面的限制和线路电压损失的要求，每一标称电压下线路的输电能力是有限的。,最大输送功率,通常用户供电系统所用的导线最大标称截面为240mm2，其承载电流的能力限制了某一电压下输送功率的大小。对截面为A的导线，设在满足经济性条件下其可承载的最大电流为Imax，则其可输送的最大功率为,2)按线路电压损失要求(一般不应大于5)，在额定电压UN下，对某一截面导线的负荷矩限制如下：,其中最大电流Imax受截面限制,例:若截面为240mm2的铝绞线架空线,线间几何均距1m,功率因数0.8,线路电压为10Kv,求最大负荷距离.已知满足经济性条件下架空线所承载的最大电流为216A,解:,r0,x0是根据截面为240mm2的铝绞线的参数表:附录表20.,最大传输距离:,1 导线,架空导线架设在空中，要承受自重、风压、冰雪荷载等机械力的作用和空气中有害气体的侵蚀，同时还受温度变化的影响，运行条件比较恶劣。因此，它们的材料应有较高的机械强度和抗腐蚀能力，而且导线要有良好的导电性能。导线按结构分为单股线与多股绞线；按材质分为铝（L）、钢（G）、铜（T）、铝合金（HL）等类型。由于多股绞线优于单股线，故架空导线多采用多股绞线。,铝绞线（LJ）,导电率高、质轻价廉，但机械强度较小、耐腐蚀性差，故多用于挡距不大的10kV及以下的架空线路。,供电系统线缆及杆塔介绍,架空线路结构示意图,钢芯铝绞线（LGJ）,将多股铝线绕在钢芯外层，铝导线起载流作用，机械载荷由钢芯与铝线共同承担，使导线的机械强度大为提高，因而在10kV以上的架空线路中得到广泛应用,铝合金绞线（LHJ）,机械强度大、防腐性能好、导电性亦好，可用于一般输配电线路。,铜绞线（TJ）,导电率高、机械强度大、耐腐蚀性能好，是理想的导电材料。但为了节约用铜，目前只限于有严重腐蚀的地区使用。,钢绞线（GJ）,机械强度高，但导电率差、易生锈、集肤效应严重，故只适用于电流较小、年利用小时低的线路及避雷线。,橡胶,聚氯乙稀,交联聚乙烯,矿物绝缘,2.电缆线路,特点：运行可靠、美观、维护工作,量小，但造价高，故障时,不易排除。,几根（单根）绞绕的绝缘导线,三相统包绝缘（对地）,高压电缆采用，使各相分布电容及电容电流均衡。,导线:,绝缘层:,屏蔽层:,结,构,保护层,敷设：直接埋地敷设、利用电缆沟、,利用电缆桥架室内敷设、,利用管道（钢管、塑料管、,混凝土管）、利用电缆隧,道、海底水中等。,保护屏蔽层、绝缘层,铠装层:,外护套:,内护层:,外护层,防止较重的外部机械损伤（需要时）,保护铠装层、防腐,应遵守GB50217-94电力工程电缆设计规范,聚氯乙烯绝缘电力电缆采用IEC标准，适用于3.6/6KV及以下输配电系统，电气、物理性能优良，敷设使用方便，近年来又开发了阻燃、耐火及五芯系列电力电缆。,110kV电缆执行GB11017.111017.3-2002 额定电压110kV交联聚乙烯绝缘电力电缆及其附件的规定，该标准与IEC60840 额定电压30kV-150kV 挤包绝缘电力电缆试验，AEIC CS7 额定电压69kV-138kV交联聚乙烯绝缘屏蔽电力电缆技术规范等效，220kV电缆执行标准GB18890.118890.3-2002 额定电压220kV（Um=252kV）交联聚乙烯绝缘电力电缆及其附件的规定，该标准与SS424 14 17额定电压12kV-420kV交联聚乙烯绝缘塑料护套电力电缆的实验方法等效，并参照IEC60840和AEIC CS7进行了延伸。,2 杆塔,杆塔是用来支持绝缘子和导线，使导线相互之间、导线对杆塔和大地之间保持一定的距离（挡距），以保证供电与人身安全。对应于不同的电压等级，有一个技术经济上比较合理的挡距，如0.4kV及以下为3050m，610kV为40100m，35kV水泥杆为100150m，110220kV铁塔为150400m等。,杆塔根据所用材料的不同可分为木杆、钢筋混凝土杆和铁塔等三种。,杆塔按用途可划分为：直线杆、耐张杆、转角杆、终端杆、特种杆（如分支杆、跨越杆、换位杆等）。,3 横担,横担的主要作用是固定绝缘子，并使各导线相互之间保持一定的距离，防止风吹或其他作用力产生摆动而造成相间短路。目前使用的主要是铁横担、木横担、瓷担等。,横担的长度取决于线路电压的高低、挡距的大小、安装方式和使用地点。主要是保证在最困难条件下（如最大弧垂时受风吹动）导线之间的绝缘要求。35kV以下电力线路的线间最小距离见有关设计手册。,4 绝缘子,绝缘子的作用是使导线之间、导线与大地之间彼此绝缘。故绝缘子应具有良好的绝缘性能和机械强度，并能承受各种气象条件的变化而不破裂。线路绝缘子主要有针式绝缘子、悬式绝缘子。,5 金具,用于连接、固定导线或固定绝缘子、横担等的金属部件。常用的金具有：悬垂线夹、耐张线夹、接续金具、联结金具、保护金具等。,三、电压的选择,用户供电系统的电压等级应符合电力系统的额定电压。由于用户负荷相对较小、供电距离较短，故从安全和经济的角度考虑，用户供电系统的电压等级一般在35kV及以下。,1供电电压的选择,供电电压的选择应根据用电容量和供电距离参照表2-6并考虑当地电网现状、用户的用电负荷性质及未来发展规划等因素综合而定。一般用户的供电电压为610kV，大中型工业企业的供电电压可为35kV。对于个别电力用户，当用电负荷很大、输电距离长且有大功率冲击性负荷(如电弧炼钢炉、轧钢设备及大型整流装置等)时，在技术经济合理的条件下，可考虑采用更高一级电压供电。,2高压配电电压的选择,用户供电系统的高压配电电压一般采用610kV。由于10kV技术经济指标好，如供电系统能耗和有色金属耗量均较小，因而高压配电电压应首选10kV。当用户有多台6kV用电设备、且容量较大、在技术经济上合理时，才采用6kV。当用户有少量3kV电动机时，可用10(6)3kV专用变压器供电。,3低压配电电压的选择,1000V以下的电压，除非因为安全所规定的特殊电压外，对于供给用户直接使用的交流动力及照明电压，我国是380220V。对于矿山和油田等特殊场合，由于负荷分散，供电距离长，为了保证电压质量，动力用电可采用660380V或1140/660V。,四、电源的选择,由于生产性质或使用场合的不同，不同用户或同一用户内的不同设备对供电可靠性的要求是不同的。可靠性即根据用电负荷的性质和突然中断其供电在政治或经济上造成损失或影响的程度对用电设备提出的不允许中断供电的要求。供电电源首先应满足用电负荷的特定要求。,1负荷等级,按照用电负荷对供电可靠性的要求，即中断供电对人身生命、生产安全造成的危害及对经济影响的程度，用电负荷分为下列三级：,(1)一级负荷（关键负荷）突然停电将关乎人身生命安全，或在经济上造成重大损失，或在政治上造成重大不良影响者。,(2)二级负荷（重要负荷）突然停电将在经济上造成较大损失，或在政治上造成不良影响者。,(3)三级负荷（一般负荷）不属于一级和二级负荷者。,2电源及其选择,电力用户可由多种电源供电，以满足不同设备对电力和供电可靠性的需要。,直接来自电力系统的电源是绝大多数电力用户的主要电能来源，它为用户提供了满足长期稳定持续供电需要的大宗电能，属于正常电源。除正常电源外，用户根据需要可以设置一些应急电源，以备正常电源故障中断时的急需之用。譬如，独立于正常电源的备用发电机组、独立于正常电源的备用馈电线路、蓄电池组、不间断电源（UPS）等。,各级用电负荷的供电电源和供电方式，应根据负荷对供电可靠性的要求和地区供电条件，按下列原则考虑确定：,（1）一级负荷 应由两个独立电源供电，有特殊要求的一级负荷，两个独立电源应来自两个不同的地点。两个供电电源应在设备的控制箱内实现自动切换，切换时间应满足设备允许中断供电的要求。除正常电源外，还需增设应急电源。,（2）二级负荷 应由两回线路供电，并可在配电装置内实现切换，当一回线路故障时，应不影响另一回线路供电。当负荷较小或取得两回线路有困难时，可由一回专用线路供电。小容量负荷可以采用一路电源加不间断电源，或一路电源加设备自带的蓄电池组在末端实现切换。,（3）三级负荷 对供电方式无特殊要求，但在不增加投资或经济允许的情况下，也应尽量提高供电可靠性。,实例1 一级负荷供电,奥运会期间最大负荷1162万千瓦，远低于之前预期的1400万千瓦。这是记者昨天从北京市电力公司获悉的。奥运会期间，北京电网经历了高温大负荷和多次雷电强降雨天气，电网运行平稳，最大负荷1162万千瓦，15000多人每天对输电线路、变电站等供电设施进行巡视和看护，积极处置了各类突发事件。,实例2 二级负荷供电,2008年开年便遭受了雪灾的袭击，这场世纪年罕见的大雪灾扣动着多少人的心弦。被冰雪笼罩着的城市看上去似乎非常美丽，却无比的凄凉，任谁都没有心情去欣赏那洁白的雪景，映入眼来的不是那柔软的羽毛，而是一根根刺痛心灵的冰刀。数据统计，因灾死亡60人，紧急转移安置175.9万人，倒塌房屋22.3万间，损害房屋86.2万间，因灾造成的直接经济损失已经达到了537.9亿元。,实例3 供电中断的危害,入冬以来，恶劣天气持续影响华东电网，华中、华东及所属10个省级电网遭受严重灾害，其中湖南、浙江、江西电网设施损毁严重。共有37个地市的545个县（区）、2706万用户受到影响。共有17.2万基高压杆塔倒塌，1.2万基受损；高压线路断线12.9万处；低压线路倒断杆51.9万基，低压线路受损15.3万公里；各电压等级线路停运15.3万条，变电站停运884座；通信光缆受损约2860公里，国家电网直接经济损失高达104.5亿元。,