供配电技术全套教学教程整套课件全书电子教案全套电子讲义.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,供配电技术,第,1,章 概论,第,1,章 概论,1.1,供配电系统的一般概念,1.2,电力系统的额定电压,1.3,电力系统中性点运行方式,1.4,电力负荷的分类,1.5,电能的质量指标,1.6,本课程的特点及学习要求,1.1,供配电系统的一般概念,电力系统,（,electrical power system,）,一个完整的电力系统由各种不同类型的发电厂、变电所、输电线路及电力用户组成。,1,发电厂,（,generating plant,）,按一次能源介质划分为火力发电厂、水力发电站、核电站等，此外，还有小容量的太阳能发电厂、风力发电厂、地热发电厂和潮汐发电厂等，正在研究的还有磁流体发电和氢能发电等。,2,变电所,（,substation,）,变电所是变换电能电压和接受分配电能的场所。如果仅用以接受电能和分配电能，则称为配电站，仅用以把交流电能变换成直流电能，则称为变流所。,3,电力网,（,electrical power network,）,输电线路和配电线路统称为电力网。,通常将,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,）、中压配电线路（,6,35kV,）和低压配电线路（,380/220V,）。,4,电能用户,凡取用电能的所有单位均称为电能用户，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。,1.1,供配电系统的一般概念,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,总降压变电所负责将,35,110kV,的外部供电电压变换为,6,10kV,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,6,10kV,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。,供配电系统,电气设备的额定电压，就是能使电气设备长期运行时获得最好经济效果的电压。,用电设备,用电设备的额定电压和电网的额定电压一致。,发电机,发电机的额定电压一般比同级电网的额定电压高出,5%,，用于补偿线路上的电压损失。,1.2,电力系统的额定电压,变压器的,二次绕组,对于用电设备而言，相当于供电设备。,第一种情况比用电设备额定电压高,10%,第二种情况比用电设备额定电压高,5%,1.2,电力系统的额定电压,变压器,变压器的,一次绕组,：相当于是用电设备，所以规定变压器一次绕组的额定电压与受电设备额定电压相同。,注意：,但当变压器一次绕组,直接,与,发电机相连,时，变压器一次绕组的额定电压与发电机额定电压相等。,其中,5%,用于补偿变压器满载供电时，一、二次绕组上的电压损失；另外,5%,用于补偿线路上的电压损失，因此适用于变压器供电距离较长时的情况。,当变压器供电距离较短时，可以不考虑线路上的电压损失，只需要补偿满载时变压器绕组上的电压损失即可。,1.2,电力系统的额定电压,线路的平均额定电压,线路的平均额定电压（,average rated voltage,）指线路始端最大电压（变压器空载电压）和末端用电设备额定电压的平均值。由于线路始端最大电压比电网额定电压高,10%,，因而线路的平均额定电压比电网额定电压高,5%,。各级分别为：,0.4kV,，,3.15kV,，,6.3kV,10.5kV,37kV,，,63kV,，,115kV,，,230kV,，,346kV,，,525kV,。,发电机,G,的额定电压,：,U,NG,=1.05U,NL1,=1.0510=10.5,（,kV,）,变压器,T1,的额定电压：,U,1NT1,=U,N.G,=10.5,（,kV,）,U,2NT1,=1.1U,NL2,=1.1110=121(kV),变压器,T1,的变比为：,10.5/121kV,变压器,T2,的额定电压：,U,1NT2,=U,NL2,=110,（,kV,）,U,2NT2,=1.05U,NL3,=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电压，试确定发电机和变压器的额定电压。,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的额定电压,1.3,电力系统中性点运行方式,电力系统中性点有三种运行方式：,中性点直接接地,中性点不接地,中性点经消弧线圈接地,小电流接地系统,大电流接地系统,1,中性点直接接地方式,中性点直接接地系统发生单相短路时，非故障相对地电压不变，电气设备绝缘水平可按相电压考虑。,中性点不接地方式,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三倍。,1.3,电力系统中性点运行方式,中性点经消弧线圈接地方式,消弧线圈,消弧线圈对电容电流的补偿可以有三种方式：,（,1,）全补偿；,（,2,）欠补偿；,（,3,）过补偿。,在电力系统中一般不采用完全补偿的方式，而采用过补偿运行方式,Why?,1.4,电力负荷的分类,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,纺织厂，化工厂,1.5,电能的质量指标,电压,1,电压偏差：,2,电压波动：,频率,我国规定，电力系统的额定频率为,50Hz,，频率的允许偏差不得超过,0.5Hz,，容量大于,3000MW,的用户，频率偏差不得超过,0.2Hz,。,电压波形,电压波形的质量是以正弦电压波形畸变率来衡量的。,1.6,本课程的特点及学习要求,本课程的性质和任务,本课程的特点,学习要求,第,2,章 供配电一次系统,供配电技术,18,第,2,章 供配电一次系统,2.1,供配电系统常用电气设备,2.2,变电所的电气主接线,2.3,变电所的结构与布置,2.4,供配电网络的网络结构,2.5,供电网络的结构与敷设,19,2.1,供配电系统常用电气设备,2.1.1,电力变压器,电力变压器,（,power transformer,）,是变电所的核心设备，通过它将一种电压的交流电能转换成另一种电压的交流电能，以满足输电、供电、配电或用电的需要。,20,1.,常用电力变压器的种类,（,1,）,按相数分类,：有三相电力变压器和单相电力变压器。大多数场合使用三相电力变压器，在一些低压单相负载较多的场合，也使用单相变压器。,（,2,）,按绕组导电材料分类,：有铜绕组变压器和铝绕组变压器。目前一般均采用铜绕组变压器。,（,3,）,按绝缘介质分类,：有,油浸式变压器和干式变压器,。油浸式变压器由于价格低廉而得到了广泛应用；干式变压器有不易燃烧、不易爆炸的特点，特别适合在防火、防爆要求高的场合使用，绝缘形式有环氧浇注式、开启式、六氟化硫（,SF6,）充气式和缠绕式等。,干式变压器现已在中压等级的电网中逐步得到了广泛的应用,。,21,2.,常用变压器的容量系列,我国目前的变压器产品容量系列为,R10,系列，即变压器容量等级是按 为倍数确定的，如：,100kVA,、,125 kVA,、,160 kVA,、,200 kVA,、,250 kVA,、,315 kVA,、,500 kVA,、,630 kVA,、,800 kVA,、,1000 kVA,、,1250 kVA,、,1600 kVA,等,。,22,2.1.2,高压开关设备,1.,高压断路器,2.,高压隔离开关,4.,高压负荷开关,5.,高压熔断器,23,高压断路器,（,circuit-breaker,）,是带有强力灭弧装置的高压开关设备，是供配电系统中重要的开关设备，它能够开断和闭合正常线路与故障线路，主要用于供配电系统发生故障时与保护装置配合自动切断系统的短路电流。,高压断路器通常按照灭弧介质分类，主要有,:,少油断路器,（已基本淘汰）,真空断路器,SF,6,（六氟化硫）断路器,高压断路器的型号含义,24,25,SN10-10,型断路器,26,ZN28-12,型,ZN28A-12,型,VD4,型,27,瓷柱式,落地罐式,28,隔离开关,的主要功能是隔离电源，当它处于分闸状态时，有着明显的断口，使处于其后的高压母线、断路器等电力设备与电源或带电高压母线隔离，以保障检修工作的安全。由于不设灭弧装置，隔离开关一般不允许带负荷操作，即不允许接通和分断负荷电流（,和断路器配合使用时，要严格遵守操作顺序，即停电时，应先使断路器跳闸，后拉开隔离开关；送电时，应先合隔离开关，再闭合断路器,）。,但可用来分合一定的小电流，如励磁电流不超过,2A,的空载变压器、电容电流不超过,5A,的空载线路以及电压互感器和避雷器等。,29,30,高压负荷开关,是一种介乎隔离开关与断路器之间的结构简单的高压电器，具有简单的灭弧装置，,常用来分合负荷电流和较小的过负荷电流，但不能分断短路电流。,此外，负荷开关还大多数具有明显的断口，具有隔离开关的作用。,负荷开关常与熔断器联合使用，由负荷开关分断负荷电流，利用熔断器切断故障电流。因此在容量不是很大、同时对保护性能的要求也不是很高时，,负荷开关与熔断器组合起来便可取代断路器，从而降低设备投资和运行费用。这种形式广泛应用于城网改造和农村电网,。,31,真空式,SF6,式,油浸式,压气式,32,高压熔断器,（,fuse,）,是供配电网络中人为设置的最薄弱的元件。当其所在电路发生短路或长期过载时，它便因过热而熔断，并通过灭弧介质将熔断时产生的电弧熄灭，最终开断电路，以保护电力电路及其他的电气设备。,跌落式熔断器,限流式熔断器,33,低压断路器,刀开关,低压负荷开关,2.1.3,低压开关设备,播放动画,34,2.1.4,互感器,电压互感器,（,potential transformer,）,和,电流互感器,（,current transformer,）,常统称为互感器，从基本结构和原理来说，互感器是一种特殊的变压器。电力系统中的电压及电流，数值相差范围极大。为了减少测量仪表的规格，简化其生产过程，保证测量人员的安全操作，对于高电压、大电流均采用互感器降压、变流后再进行测量。同时互感器也可以作为继电保护和信号装置的电源，以使控制和保护装置与高压回路隔开。,35,电压互感器,可以扩大测量范围，相当于是一种降压变压器。它是由两个或者三个互相绝缘的线圈绕在同一个铁芯上构成的，,二次侧额定电压为,100V,。,电压互感器的使用注意事项,电压互感器在使用时，,二次侧不能短路,。,为了安全起见，电压互感器二次侧必须有一端接地。,36,电流互感器,将主回路的大电流变换成小电流，供计量和继电保护用。电流互感器,二次侧额定电流,通常为,5A,或,1A,。,电流互感器的使用注意事项,电流互感器二次侧不允许开路；,电流互感器二次侧必须一点接地；,注意电流互感器二次绕组的极性。,37,2.1.5,组合电器成套装置,1,环网供电单元,环网供电单元,（,The Unit of Ring Network Power Supply,）,由间隔组成，一般至少有三个间隔组成，即两个环缆进出间隔和一个变压器回路间隔。,38,城网一般用环缆，在用架空线的地方，可将架空线引至环网供电单元旁，再由电缆引进和引出，如图所示。,39,2.,预装式变电站,预装式变电站,（,prefabricated substation,）,俗称,箱式变电站,。预装式变电站就是一种把高压开关设备，配电变压器和低压配电装置按一定线路方案排布成一体的预制型户内、户外紧凑式配电设备。,40,特别适用于城网建设与改造，具有成套性强，体积小，占地少，能深入负荷中心，提高供电质量，减少损耗，送电周期短，选址灵活，对环境适应性强，安装方便，运行安全可靠及投资少，见效快等一系列优点。,预装式变电站三个主要部分（高压配电装置，变压器及低压配电装置）的布置方式一般有两种：,“目”字形,和,“品”字形,。,“,目,”,字形布置接线方便，而,“,品,”,字形布置接线紧凑。,41,42,43,3,高压开关柜,开关柜是金属封闭式开关设备的俗称。按照国标,GB3906,的定义，金属封闭开关设备是指除进出线外，完全被金属外壳包住的开关设备。,高压开关柜,（,high voltage switchgear,）,结构紧凑，占地面积小，安装工作量小，使用和维修方便，且有多种接线方案以供选择，故用户使用极为便利。,44,（,1,）,空气绝缘金属封闭开关设备（开关柜）,1,）分类,铠装式,各室间用金属板隔离且接地，如,KYN1-10,型,间隔式,各室间是用一个或多个非金属板隔离，如,JYN2-10,型,箱式,具有金属外壳，但间隔数目少于铠装式或隔离式，如,XGN2-10,型,45,46,47,48,2,）型式,高压断路器的置放有两种型式：,落地式,断路器手车本身落地，推入柜内。如,KYN1-10,型和,JYN2-10,型。,中置式,手车装于柜子中部，如,KYN18,型,中置柜，手车的装卸需要装卸车。目前中置式开关柜越来越多。,49,50,3,）高压开关柜的型号含义,高压开关柜型号的表示和含义如下,51,4,）“,五防,”功能,高压开关柜必须装设防止电气误操作的装置，具体功能为：,防止误分、误合断路器；,防止带负荷推拉小车；,防止误入带电间隔；,防止带电挂接地线或合接地开关；,防止接地开关在接地位置时送电。,52,（,2,）,SF,6,绝缘金属封闭开关设备（充气柜）,以,SF,6,气体绝缘的开关柜简称充气柜。此产品的高压元件诸如母线、断路器、隔离开关、互感器等封闭在充有较低压力（一般,0.020.05MPa,）的,SF,6,气体的壳体内。最大特点是不受外界环境条件的影响，可用在环境恶劣的场所。还有一个重要特点是：由于使用性能优异的,SF,6,绝缘，大大缩小了柜体的外形尺寸。与空气绝缘相比，,SF,6,充气柜的安装面积为其,26%,，体积为其,27%,。同时，由于充气柜配有性能良好的无油开关，大大减少了维修和检修工作量。,53,4,低压开关柜,低压开关柜,又叫低压配电屏。是按一定的线路方案将有关低压设备组装在一起的成套配电装置。其结构形式主要有固定式、抽屉式两大类。固定式开关柜常见的型号有,GGD,等。抽出式开关柜常见的型号有,GCK,、,GCL,、,DOMINO,、,MNS,、,SIVACON,等,。,返回目录,54,2.2,变电所的电气主接线,2.2.1,对主接线的基本要求,1.,主接线的定义,变电所的电气主接线,是由电力变压器、各种开关电器、电流互感器、电压互感器、母线、电力电缆或导线、移相电容器、避雷器等电气设备以一定次序相连接的接受和分配电能的电路。,55,2.,主接线的要求,（,1,）,安全性,必须保证在任何可能的运行方式及检修状态下运行人员及设备的安全。,（,2,）,可靠性,能满足各级用电负荷供电可靠性要求。,（,3,）,灵活性,主接线应在安全、可靠的前提下，力求接线简单运行灵活，应能适应各种可能的运行方式的要求。,（,4,）,经济性,在满足以上要求的条件下，力求达到最少的一次投资与最低的年运行费用最低。,56,2.2.2,有汇流母线的主接线,母线,（,bus,）,实质上是主接线电路中接受和分配电能的一个电气联结点，形式上它将一个电气联结点延展成一条线，以便于多个进出线回路的联结。,有汇流母线的主接线是我国目前广泛采用的接线形式，按母线设置组数的不同，又可分为单母线接线和双母线接线两大类。,57,1,单母线接线,常用的单母线接线方式有单母线制和单母线分段制。,单母线制,单母线制形式如图所示，是有汇流母线的主接线中结构最为简单的一类。在这种接线中所有电源和引出线回路都连接于同一母线上。,单母线制的可靠性和灵活性都较低，母线或连接于母线上的任一隔离开关发生故障或检修时，都将影响全部负荷的用电。,58,单母线分段接线,为了提高单母线接线的供电可靠性和灵活性，可采用断路器分段的单母线接线，如图所示，图中的,QF3,称为,分段断路器,。,59,2.,双母线接线,对于特别重要的负荷，当采用单母线分段接线，可靠性不能满足要求时，可考虑采用双母线接线，如图所示。,W,1,为工作母线，,W,2,为备用母线，其间通过断路器,QF,连接起来，,QF,称为,母联断路器,。,60,2.2.3,无汇流母线的主接线,前面分析的各种有母线的主接线形式中所采用的断路器数目一般都大于连接回路的数目，造成整个配电装置占地面积大，建设成本高。对于一些对经济性要求较高的场合，在满足主接线可靠性要求的前提下，可考虑采用无汇流母线的主接线。,常见的有,单元式接线,和,桥式接线,。,61,1.,单元式接线,线路,-,变压器组接线,单元式接线用于只有一回进线和一回出线的场合，只有一种运行方式，如图所示。这种这主接线形式只适用于向三级负荷供电。,62,2.,桥式接线,当只有两台变压器和两条线路时，可以采用桥式接线。桥式接线是单母线分段接线中进出线回路数相同，且取消进线或出线断路器时的特殊情况，将此时的母线分段断路器称为,桥断路器,。,63,桥式接线按照桥断路器的位置可分为：,内桥式接线,外桥式接线,64,桥断路器在进线断路器的内侧（即变压器侧），则称为,内桥式接线,，如图,(a),所示。,桥断路器在进线断路器的外侧（即进线侧），则称为,外桥式接线,，如图,(b),所示。,65,内桥式接线的特点,是：线路的投切比较方便，变压器的投切比较复杂，所以内桥式接线适用于进线线路较长，负荷比较平稳，变压器不需要经常投切的场合。,外桥式接线的特点,和内桥相反：它适用于进线线路较短、负荷变化较大，变压器需要经常切换的场合。,66,桥式接线有工作可靠、灵活、使用的电器少、装置简单清晰和建设费用低等优点，并且它特别容易发展为单母线分段和双母线接线。因此广泛使用在,220kV,及以下的变电所中，具有两路电源的工厂企业变电所也普遍采用，还可以作为建设初期的过渡接线。,67,2.2.4,变电所的主接线举例,1.,总降压变电所常见的主接线,负荷大多为一类和二类负荷的化工厂、煤气厂、炼油厂等大型工业企业采用,3510kV,的线路两回路供电时，一般高压侧多采用内桥式接线，低压侧采用单母线分段接线。如图所示。,68,2.,车间变电所主接线,车间变电所供电线路往往较短，并考虑厂区美化因素，常采用电缆配电。这时车间变电所主接线的典型方案如图所示。图（,a,）在变压器高压侧不设开关，变压器的操作和保护在总降压变电所馈出线处实现，低压母线故障由低压侧断路器保护。当需要在车间变电所操作空载变压器时，可选用图（,b,）或图（,c,）所示方案，其中，图（,b,）适用于变压器容量不大于,630kVA,的变电所。,69,当车间变电所由架空线供电时，其典型方案如图,所示。图（,a,）和图（,b,）适用于变压器容量不大于,630kVA,的变电所，图（,c,）,则适用于变压器容量较大的变电所。,70,2.3,变电所的结构与布置,2.3.1,变电所的分类及位置的确定,1,变电所的分类,（,1,）,在供配电系统中，一般将,110kV/10,（,6,）,kV,或,35kV/10,（,6,）,kV,的变电所称为,区域变电所或总降压变电所,。,（,2,）,10,（,6,）,kV/0.4kV,的变配电所称为,用户变电所,，在工业企业中则称为,车间变电所,。,（,3,）,10kV,配电站又称,开闭所,，在城市电网中使用较为普遍。,71,2,变电所位置的确定,变电所位置的确定遵循以下原则：,（,1,）接近负荷中心,（,2,）进出线方便,（,3,）靠近电源侧,（,4,）满足供电半径的要求,（,5,）运输设备方便,（,6,）避免设在有剧烈震动和高温的场所,（,7,）避免设在多尘或有腐蚀性气体的场所,（,8,）避免设在潮湿或易积水场所,（,9,）避免设在有爆炸危险的区域或有火灾危险区域的正上面或正下面,72,2.3.2,成套配电装置,配电装置,就是根据主接线的要求连接起来，用来接受和分配电能的若干电气设备的组合。其目的是满足主接线的电气要求。,构成配电装置的电气设备除了主接线图中所表达的一次回路电气设备之外，还包括为使主接线得以正常工作所需的二次回路电气设备，如控制电器、保护电器和测量电器等。,73,目前变电所,310kV,配电设备及低压配电设备多采用,成套配电装置,。成套配电装置按主接线要求，将一、二次回路中电气元件按顺序连接组装在有金属框架构成的柜体中。成套配电装置可分为高压成套配电装置（即高压开关柜）及低压成套配电装置（含配电屏、柜、箱）两大类。,74,1,高压成套配电装置的使用,同一系列不同规格的开关柜内有不同的元件组合方案。如,KYN,系列开关柜规格有,KYN-10-01,，,KYN-10-02,，,KYN-10-03,等，其对应的柜内接线方案如图所示。,75,将不同规格的开关柜作适当的组合就可构成一种主接线形式。,图（,a,）所示为一般形式的主接线图，图（,b,）所示是经过适当变换，由开关柜组合起来的主接线图，又叫做主接线,配置图或开关柜排列图。,76,2,低压成套配电装置的使用,每种类型开关柜（或配电屏或配电箱）不同规格内有不同的元件组合，同高压开关柜一样，将它们作适当的组合就可构成一种主接线方案。,77,2.3.3,变电所的总体布置,变电所的总体布置主要是指变压器室、高压配电室、低压配电室、电容器室、控制室,(,值班室,),、休息室、工具间等布置方案，对露天变电所来讲，变压器是放置在室外的，不设变压器室。这里主要介绍室内变电所的总体布置方案,。,78,变电所总体布置方案应满足下列要求,:,(1)35kV,户内变电所宜采用双层布置，,610kV,变电所宜采用单层布置。采用双层布置时，变压器应设在底层；采用单层布置时，变压器宜露天或半露天安装。,(2),变电所各室的布置应当紧凑合理，便于进出线设备的连接，便于设备的操作、搬运、检修、试验和巡视，还要考虑发展的可能性。,(3),高低压配电室的位置应便于进出线，变压器室的位置应便于运输、安装和维护。低压配电室应靠近变压器室，电容器室宜与变压器室及相应电压等级的配电室相连。变压器室和电容器室应尽量避免西晒，并尽可能利用自然采光和自然通风。,79,(4),当有两台变压器时，每台油量为,100kg,及以上的三相变压器，应设在单独的变压器室内。干式变压器和不带可燃油的高低压配电装置，可设在同一房间内。,(5),从安全角度考虑，配电室、变压器室、电容器室的门应向外开，相邻配电室之间有门时，该门应双向开启或向低压室方向开启。但变电所的门窗不宜直接通向相邻的酸、碱、蒸汽、粉尘和噪声严重的场所。,(6),控制室、值班室应尽量靠近高低压配电室，且有门直通，控制室、值班室的大门应朝外开。控制室、值班室和辅助房间的位置应便于运行人员工作和管理。有些工厂变电所的控制室、值班室是合在一起的，为了值班人员的方便，应设置厕所和上、下水设施。,(7),配电室、控制室、值班室等的地面，宜高出室外地面,150,300mm,。当附设于车间内时，则可与车间的地面相平。,80,变电所常用的几种平面布置方案，如图所示。,返回目录,81,2.4,供配电网络的网络结构,供配电网络常用的典型网络结构分为：,放射式,树干式,环式,82,2.4.1,放射式,1.,单回路放射式网络结构,这种供电方式的特点是供电可靠性较高，当任意一回线路故障时，不影响其它回路供电，且操作灵活方便，易于实现保护和自动化。可用于对容量较大、位置较分散的三级负荷供电。此种网络结构在中压和低压系统中均比较常见。,83,2.,双回路放射式网络结构,对于重要的用户，为保证供电回路故障时，不影响对用户供电，可采用双回路放射式接线，如下图所示。,一次投资较大，因此一般仅用于确需高可靠性的用户，并可将双回路的电源端接于不同的电源，以保证电源和线路同时得以备用，可向一、二级负荷供电。此种网络结构在中压和低压系统中均常见。,84,3.,带公共备用线的放射式网络结构,当二级负荷比较分散时，也可采用带公共备用线的放射式接线，以节省投资，如下图所示。此种网络结构一般在中压系统中应用。,85,2.4.2,树干式网络结构,1.,单回路树干式网络结构,如下图所示，树干式网络结构就是由电源端向负荷端配出干线，在干线的沿线引出数条分支线向用户供电。,一般用于向三级负荷供电。,86,2.,双回路树干式网络结构,对于要求高可靠性的用户，采用双回路干线，使线路互为备用，同时可将双回路引自不同的电源，如图所示，实现电源和线路的两种备用，达到向一、二级负荷供电的目的。这种结构在中、低压系统中均广泛应用。,87,2.4.3,环式网络结构,环式网络结构一般用于中压系统或高压系统，尤其在城市供配电网络中得到广泛应用。可用于对二、三级负荷供电。如图所示，电源可为多个或一个，通常采用开环运行方式,。,88,2.4.4,各种网络结构的适用对象,1.,中压系统,（,1,）对于城市非重要用户及郊区，可靠性要求不高，可采用树干式结构。,（,2,）对负荷密度大，且供电要求高的用户可采用双电源双回路树干式或环式结构。,（,3,）对于提供双电源有困难，用户的供电可靠性要求又较高的情况，可采用放射式结构。,89,2.,低压系统,在低压供电系统中，环式结构较少使用，常见的网络结构形式是放射式结构和树干式结构。,（,1,）对于单台设备容量较大或较重要场合，一般采用放射式结构。,（,2,）对于非重要用电设备，用电性质相近，又便于线路敷设时，一般采用树干式结构。,（,3,）对于重要用电设备，可采用双电源双回路树干式结构或双电源双回路放射式结构。,返回目录,90,2.5,供电网络的结构与敷设,2.5.1,架空线,架空线路是用杆塔将导线悬挂在空中，导线利用绝缘瓷瓶支持在杆塔的横担上。架空线路主要由导线（一般为钢芯铝绞线）、杆塔、绝缘瓷瓶和线路金具等基本元件组成。,91,优点：,1,）设备简单，造价低。,2,）露置空中，易于检修和维护。,3,）利用空气绝缘，建造比较容易。,缺点：,1,）侵占地面位置，有碍交通。,2,）易受环境影响、安全可靠性较差。,3,）影响厂区美化。,92,2.5.2,电缆线路,电缆线路与架空线路相比，具有运行可靠，不易受外界影响，不占地面的优点，但同时也具有投资大，敷设维修困难，难于发现和排除故障的缺点。,1.,电缆的结构,电缆主要由导体、绝缘层、护套层和铠装层组成。,93,2.,电缆敷设,电缆的敷设路径要求尽量最短，转弯最少，尽量避免与各种地下管道交叉，散热要好。,常用的电缆敷设方式有,：,直接埋地敷设,电缆沟,电缆桥架,另外还有电缆隧道、电缆排管等方式，但较少使用。,94,直接埋地敷设,首先挖一深,0.7,1m,的壕沟，于沟底填上,100mm,的细砂或软土，再铺设电缆，然后填以沙土，加上保护板，最后回填沙土。这种方式电缆易受机械损伤，土壤化学腐蚀，可靠性差，检修不便，多用于根数不多的线路。,95,电缆沟,电缆沟敷设占地少，走向灵活，能容纳较多电缆，但检修维护也不方便，适用于多条电缆走向相同的情况，在容易积水的场所不宜使用。,96,电缆桥架,电缆敷设在电缆桥架内，电缆桥架装置是由支架、盖板、支臂和线槽等组成。电缆桥架敷设克服了电缆沟敷设电缆时存在的积水、积灰、易损坏电缆等多种弊病，改善了运行条件，具有占用空间少、投资省、建设周期短、便于采用全塑电缆和工厂系列化生产等优点。,97,2.5.3,车间线路的结构和敷设,车间线路，包括室内配电线路和室外配电线路。室内配电线路大多采用绝缘导线，但配电干线则采用裸导线（裸母线结构），少数采用电缆。室外配电线路指沿车间外墙或屋檐敷设的低压配电线路，都采用绝缘导线，也包括车间之间用绝缘导线敷设的短距离的低压架空线路。,98,1,绝缘导线的结构和敷设,绝缘导线按芯线材质分，有铜芯和铝芯两种。除重要回路及震动场所或对铝有腐蚀的场所应采用铜芯绝缘导线外，一般应优先选用铝芯绝缘导线。,绝缘导线的敷设方式，分明敷和暗敷两种。明敷是导线直接或在管子、线槽等保护体内，敷设于墙壁、顶棚的表面及绗架、支架等处。暗敷是导线在管子、线槽等保护体内，敷设于墙壁、顶棚、地坪及楼板等内部，或者在混凝土板孔内敷线等。,99,2.,裸导线的结构和敷设,车间内的配电裸导线大多采取硬母线的结构，其截面形状有圆形、管形和矩形等，其材质有铜、铝和钢。车间中以采用,LMY,型硬铝母线最为普遍。现代化的生产车间，大多采用封闭式母线（亦称母线槽）布线，封闭式母线安全、灵活、美观，但耗用钢材较多，投资较大。,100,为了识别裸导线相序，以利于运行维护和检修，,GB2681-81,电工成套装置中的导线颜色,规定交流三相系统中的裸导线应按表所示涂色。裸导线涂色不仅用来辨别相序及其用途，而且能防蚀和改善散热条件。,交流三相系统中裸导线的涂色,黄绿双色,淡蓝,红,绿,黄,涂漆颜色,PE,线,N,线和,PEN,线,C,线,B,线,A,线,裸导线类别,返回目录,第,3,章 负荷计算及无功补偿,供配电技术,102,第,3,章 负荷计算及无功补偿,3.1,负荷曲线与计算负荷,3.2,用电设备额定容量的确定,3.3,负荷计算的方法,3.4,功率损耗与电能损耗,3.5,变电所中变压器台数与容量的选择,3.6,功率因数与无功功率补偿,103,3.1,负荷曲线与计算负荷,3.1.1,负荷曲线,负荷曲线,（,load curve,）是指用于表达电力负荷随时间变化情况的函数曲线。在直角坐标系中，纵坐标表示负荷（有功功率或无功功率）值，横坐标表示对应的时间（一般以小时为单位）。,104,1,负荷曲线的分类,按负荷的功率性质分：,可分为有功负荷曲线和无功负荷曲线,；,按所表示的负荷变动的时间分：,可分为日负荷、月负荷和年负荷曲线。,105,106,107,2,年最大负荷和年最大负荷利用小时数,（,1,）,年最大负荷,P,max,年最大负荷,P,max,就是全年中负荷最大的工作班内消耗电能最大的半小时的平均功率，因此年最大负荷也称为半小时最大负荷,P,30,。,（,2,）,年最大负荷利用小时数,T,max,年最大负荷利用小时数又称为年最大负荷使用时间,T,max,，它是一个假想时间，在此时间内，电力负荷按年最大负荷,P,max,(,或,P,30,),持续运行所消耗的电能，恰好等于该电力负荷全年实际消耗的电能。,108,下图为某厂年有功负荷曲线，此曲线上最大负荷,P,max,就是年最大负荷，,T,max,为年最大负荷利用小时数。,109,3.,平均负荷,P,av,平均负荷,P,av,，就是电力负荷在一定时间,t,内平均消耗的功率，也就是电力负荷在该时间内消耗的电能,W,除以时间,t,的值，即,P,av,=W/t,年平均负荷为,P,av,=W,a,/8760,110,3.1.2,计算负荷,（,calculated load,）,通常将以,半小时平均负荷,为依据所绘制的负荷曲线上的“最大负荷”称为计算负荷，并把它作为按发热条件选择电气设备的依据，用,P,ca,(Q,ca,、,S,ca,、,I,ca,),或,P,30,(Q,30,、,S,30,、,I,30,),表示。,111,规定取“半小时平均负荷”的原因,：,一般中小截面导体的发热时间常数,为,10min,以上，根据经验表明，中小截面导线达到稳定温升所需时间约为,3=310,30,（,min,），如果导线负载为短暂尖峰负荷，显然不可能使导线温升达到最高值，只有持续时间在,30min,以上的负荷时，才有可能构成导线的最高温升。,112,3.1.3,负荷计算的意义和目的,负荷计算主要是确定计算负荷，如前所述，若根据计算负荷选择导体及电器，则在实际运行中导体及电器的最高温升不会超过允许值。,计算负荷是设计时作为选择工厂供配电系统供电线路的导线截面、变压器容量、开关电器及互感器等的额定参数的依据。,正确确定计算负荷意义重大，是供电设计的前提，也是实现供电系统安全、经济运行的必要手段。,返回目录,113,3.2,用电设备额定容量的确定,3.2.1,用电设备的工作方式,用电设备按其工作方式可分为三种：,（,1,）,连续运行工作制,（长期工作制）,（,2,）,短时运行工作制,（短暂工作制）,（,3,）,断续运行工作制,（重复短暂工作制）,114,连续运行工作制（长期工作制）,在规定的环境温度下连续运行，设备任何部分温升均不超过最高允许值，负荷比较稳定。如通风机水泵、空气压缩机、皮带输送机、破碎机、球磨机、搅拌机、电机车等机械的拖动电动机，以及电炉、电解设备、照明灯具等，均属连续运行工作制的用电设备。,115,短时运行工作制（短暂工作制）,用电设备的运行时间短而停歇时间长，在工作时间内，用电设备的温升尚未达到该负荷下的稳定值即停歇冷却，在停歇时间内其温度又降低为周围介质的温度，这是短暂工作的特点。如机床上的某些辅助电动机（如横梁升降、刀架快速移动装置的拖动电动机）及水闸用电动机等设备。这类设备的数量不多。,116,断续运行工作制（重复短暂工作制）,用电设备以断续方式反复进行工作，其工作时间（,t,）与停歇时间（,t,0,）相互交替。工作时间内设备温度升高，停歇时间温度又下降，若干周期后，达到一个稳定的波动状态。如电焊机和吊车电动机等。断续周期工作制的设备，通常用暂载率,表征其工作特征，取一个工作周期内的工作时间与工作周期的百分比值，即为,，即：,式中,t,，,t,0,工作时间与停歇时间，两者之和为工作周期,T,。,117,3.2.2,用电设备额定容量的计算,在每台用电设备的铭牌上都有“额定功率”,P,N,，但由于各用电设备的额定工作方式不同，不能简单地将铭牌上规定的额定功率直接相加，必须先将其,换算为同一工作制下的额定功率,，然后才能相加。经过换算至统一规定的工作制下的“额定功率”称为“设备额定容量”，用,P,e,表示。,118,（,1,）长期工作制和短时工作制的设备容量,P,e,=P,N,（,2,）重复短暂工作制的设备容量,吊车机组用电动机（包括电葫芦、起重机、行车等）的设备容量统一换算到,=25%,时的额定功率（,kW,），若其,N,不等于,25%,时应进行换算，公式为,:,电焊机及电焊变压器的设备容量统一换算到,100%,时的额定功率（,kW,）。若其铭牌暂载率,N,不等于,100%,时，应进行换算，公式为,:,119,（,3,）电炉变压器的设备容量,电炉变压器的设备容量是指在额定功率因数下的额定功率（,kW,），即：,P,e,=P,N,=S,N,cos,120,（,4,）照明设备的设备容量,白炽灯、碘钨灯设备容量就等于灯泡上标注的额定功率（,kW,）；,荧光灯还要考虑镇流器中的功率损失（约为灯管功率的,20%,），其设备容量应为灯管额定功率的,1.2,倍（,kW,）；,高压水银荧光灯亦要考虑镇流器中的功率损失（约为灯泡功率的,10%,），其设备容量应为灯泡额定功率的,1.1,倍（,kW,）；,金属卤化物灯：采用镇流器时亦要考虑镇流器中的功率损失（约为灯泡功率的,10%,），故其设备容量应为灯泡额定功率的,1.1,倍（,kW,）。,121,（,5,）不对称单相负荷的设备容量,当有多台单相用电设备时，应将它们均匀地分接到三相上，力求减少三相负载不对称情况。设计规程规定，在计算范围内，单相用电设备的总容量如不超过三相用电设备总容量的,15%,时，可按三相对称分配考虑，如单相用电设备不对称容量大于三相用电设备总容量的,15%,时，则设备容量,Pe,应按三倍最大相负荷的原则进行换算。,122,设备接于相电压或线电压时，设备容量,Pe,的计算如下：,单相设备接于相电压时,P,e,3P,