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1、第一章第一章 绪绪 论论第一节供配电系统的基本构成第二节电力系统的电压第三节电力系统的中性点运行方式第四节负荷分级及供电要求第五节供配电设计概述思考题与习题第一节 供配电系统的基本构成一、电力系统简介二、用户供配电系统概况一、电力系统电力系统：由各种电压的电力线路将一些发电厂、变电所和电力用户联系起来的一个发电、输电、变电、配电和用电的整体。1.发电厂2.电力网3.变电站4.电能用户举例:图11：从发电厂到用户的送电过程。图12：典型电力系统的系统图。河北南网、华北电网、国家电网、南方电网公司简介动力系统简介电力系统示意图图11：从发电厂到用户的送电过程图12典型电力系统图电力系统示意图河北南
2、网示意图河北南网简介河北省电力公司所辖的河北南网担负着向石家庄、保定、邢台、邯郸、沧州、衡水六个地区，8.35万平方公里，4500万人口的供电任务。以220KV与500KV构成主网架，北部通过500KV房保线、保霸线与京津唐相连，西部通过500kv侯廉线、神保双线与山西相联,南部通过500KV辛嘉线与华中电网相联，通过500KV双回辛聊双线与山东电网相联。潮流格局为南电北送、西电东送。省调直接调度的地调六个，华北石油电力调度和石家庄铁路分局电力调度两大用户也属省调直接调度。截止到2005年底，全网500kV变电站6座，降压变压器8台，容量600万千伏安，输电线路11条，全长1002公里。220
3、kV变电站76座，220KV降压变压器157台，容量2199万千伏安；输电线路184条，全长5796公里。华北电网示意图华北电网华北电网简介简介华北电网覆盖面积163万平方公里，人口2.3亿。截止2005年底，华北电网统调装机容量为9276万千瓦，其中京津唐电网装机容量2844万千瓦，占30.66%。500KV线路共111条，13783公里；变电站48座，主变71台，变电容量52069兆伏安；其中京津唐网500千伏变电站13座，主变26台，变电容量19709兆伏安。2006年，华北电网负荷突破1亿千瓦大关，达到1.0061亿千瓦。华北电网步入“特大电网时代”。国家电网主网架示意图国家电网公司组
4、织结构国家电网公司简介国家电网公司成立于2002年12月29日，是经国务院同意进行国家授权投资的机构和国家控股公司的试点单位。公司名列2008年财富全球企业500强第24位，是全球最大的公用事业企业。公司是关系国家能源安全和国民经济命脉的国有重要骨干企业，以建设和运营电网为核心业务，承担着为经济社会发展提供安全、经济、清洁、可持续的电力供应的基本使命，经营区域覆盖26个省(自治区、直辖市)，覆盖国土面积的88%，供电人口超过10亿人，管理员工153.7万人。国家电网公司各区域电网2006年底统调装机容量及分类构成电网名称20062006年底年底统调统调装机容量装机容量总总容量容量火火电电水水电
5、电其他其他兆瓦兆瓦%兆瓦兆瓦%兆瓦兆瓦%兆瓦兆瓦%国网系统43586710035540081.5475403.517.305063.5 1.16华北11878027.2511550097.2432802.7600.00东北413609.493525085.23574013.883700.89华东12897029.5910990085.211487011.5342003.26华中9108020.906284068.992824031.0100.00西北428909.842920068.081331031.033800.89中国南方电网公司简介公司辖属的南方电网覆盖广东、广西、云南、贵州和海南五省
6、（区），面积约100万平方公里，东西跨度近2000公里，供电总人口2.3亿人。网内拥有水、煤、核、抽水蓄能、油、气、风力等多种电源，网内总装机容量超过1亿千瓦。目前西电东送已经形成“3条直流、6条交流”9条西电东送大通道，最大输电能力超过1200万千瓦。从2004年9月起，南方电网开始向越南送电，成为国内率先“走出去”的电网。（一）发电厂发电厂发电厂:生产电能的工厂。可分为:1.水力发电厂：水能机械能电能2.火力发电厂(热电厂)：化学能热能机械能电能3.核能发电厂：核能热能机械能电能4.风力发电厂：风能机械能电能5.地热发电厂：热能机械能电能6.太阳能发电厂：太阳能电能7.潮汐发电厂：潮汐能机
7、械能电能8.生物发电：生物质能（热能）电能即生物质能发电，如利用农业、林业和工业废弃物，或城市垃圾等为原料，采取直接燃烧或气化的发电方式。主要有秸秆发电、沼气发电、垃圾发电和生物质气化发电等。水力发电原理示意图水能机械能电能火力发电原理示意图化学能热能机械能电能原子能发电原理示意图核能热能机械能电能（二）电力网：1.1.定义：定义：电力系统中各级电压的电力线路及其联系的变电所，称为电力网或电网。2.2.作用：作用：输送和分配电能。3.3.分类分类:区域电网:220kV及以上地方电网:110kV及以下4.示意图：示意图：电力系统与电力网比较如下图所示电力系统与电力网比较示意图（三）变电所（站）1
8、.变电站：变电站：变换电压和交换电能的场所。由变压器和配电装置组成。2.变电站分类变电站分类:升压变电站：一次电压低于二次电压降压变电站：一次电压高于二次电压3.配电所配电所:仅装有受、配电设备而没有变压器的场所。4.说明：说明：所有变电站中均有配电装置，即均具有配电功能。（四）电能用户1.电能用户电能用户：消耗电能的场所。2.电能用户分类电能用户分类：工业电能用户工业电能用户民用电能用户民用电能用户动力系统的概念动力系统的概念动力系统动力系统:由电力系统、发电厂的动力部分、热能系统和热能用户组成。二、用户供配电系统概况用户供配电系统，即用户内部供配电系统。用户供配电系统，即用户内部供配电系统
9、。指从电源线路进厂起到高低压用电设备进线端止的整个电路系统。分类分类:1.1.大型用户大型用户:图l32.2.高压深入高压深入负荷中心负荷中心:图143.3.中型用户中型用户 :图1、图14.4.小型用户小型用户 :图1、图11.大型用户大型用户图l3经过两次降压2.35kV高压深入负荷中心的直配方式，图143.3.中型用户中型用户图1某中型工厂的平面布线示意图图1某中型工厂的供电系统图4.小型用户小型用户 图1容量不大于160kVA时图1容量不大于1000kVA第二节 电力系统的电压电能质量：UF一、电力系统的额定电压二、电压偏差与电压调整三、电压波动及其抑制四、电网谐波及其抑制五、用户供配
10、电系统电压的选择电能质量：1.频率F：对用户：500.5Hz对发电厂：500.2Hz2.电压U：电力系统的额定电压电压偏差与电压调整电压波动及其抑制电网谐波及其抑制一、电力系统的额定电压（一）（一）电网电网和和用电设备用电设备的额定电压：的额定电压：0（二）（二）发电机发电机的额定电压：的额定电压：+5（三）电力（三）电力变压器变压器的额定电压：的额定电压：一次绕组：+5和0二次绕组：+10和+5（四）电压高低界限的划分：（四）电压高低界限的划分：低压1000V高压1000V表表11：电力系统的额定电压（一）电网和用电设备的额定电压：0图l9（二）发电机的额定电压：+5（三）电力（三）电力变压
11、器变压器的额定电压的额定电压图l101.一次绕组：接发电机：+5线路末端：02.二次绕组：输出线路长：+10；输出线路短：+5表11电力系统的额定电压等级（四）电压高低界限的划分：（四）电压高低界限的划分：低压1000V高压1000V二、电压偏差与电压调整（一）电压偏差（一）电压偏差某时刻设备的端电压与设备额定电压之差。即要求:U%5%（二）电压调整（二）电压调整1.减少系统的阻抗2.改变运行方式3.均衡分配三相负荷4.采用无功补偿5.选择变压器分接头改变变压器分接头调整电压的原理改变变压器分接头调整电压的原理三、电压波动及其抑制（一）电压波动（一）电压波动电压波动：电网电压的快速变动或电压包
12、络线的周期性变动。电压波动：电网电压的快速变动或电压包络线的周期性变动。（二）电压波动的抑制（二）电压波动的抑制1.对于大型设备采用专用线或专用变压器单独供电2.设法增大供电容量，减小系统阻抗3.由短路容量较大的电网供电4.装设SVC一种能吸收冲击无功和谐波电流的补偿装置.如图图11示四、电网谐波及其抑制1.谐波谐波与谐波源谐波源;2.谐波谐波的危害的危害;3.抑制谐波抑制谐波的措施的措施。1.谐波谐波与谐波源谐波源谐波：谐波：指对周期性非正弦交流量进行傅里叶级数分解所得到的大于基波频率整数倍的各次分量，通常称为高次谐波。谐波源谐波源：电力系统中存在的各种非线性元件。2.谐波谐波的危害的危害使
13、变压器、电动机、电容器、电力线路损耗增加；使感应式电度表计量不准确；可使电力系统发生电压谐振；造成继电保护和自动装置误动作；对附近的通信系统产生干扰。3.抑制谐波抑制谐波的措施的措施三相整流变压器采用Y，d或D，y的接线。增加整流变压器二次侧的相数。使各台整流变压器二次侧互有相角差。装设分流滤波器。如图11所示。选用D，yn11联结组别的三相配电变压器。限制接入的变流设备及交流调压装置等的容量。提高对大容量非线性设备的供电电压。将“谐波源”的接线分开。五、用户供配电系统电压的选择1.高压配电电压:610kV,以10kV最好。2.低压配电电压:220380V，660V只限于采矿、石油和化工等少数
14、部门。3.表l3为各级电压线路合理的输送功率和输送距离之间的关系表l3常用各级电压的经济输送容量与输送距离第三节 电力系统中性点运行方式中性点指的是作为供电电源的发电机和变压器的中性点。1、小接地电流系统、小接地电流系统:中性点不接地中性点经阻抗接地应用范围：应用范围：3kV66kV系统，首选中性点不接地，当310kV系统中接地电流大于30A、20kV及以上系统中接地电流大于10A时，则应采用中性点经消弧线圈接地的运行方式2、大接地电流系统、大接地电流系统:中性点直接接地应用范围：应用范围：a)高压110kV及以上系统b)低压220380V系统。c)220380V低压配电系统，广泛采用中性点直
15、接接地的运行方式，如TN系统。中性线代号N、保护线代号PE、保护中性线代号PEN。图113电源中性点不接地的电力系统图4中性点经消弧线圈接地的电力系统310kV系统中接地电流大于30A35kV及以上系统中接地电流大于10A时图l15中性点直接接地的电力系统（1）TNS系统N线与PE线全部分开，此系统称为TNS系统。多用于环境条件较差、对安全要求较高及设备对电磁干扰要求较严的场合。（2）TNC系统N线与PE线合为PEN线，称为TNC系统。适用于三相负荷较平衡、而且单相负荷容量较小的工厂。第三节 电力系统中性点运行方式（2）中性线（中性线（N线）的功能线）的功能:一是用来接用额定电压为相电压的单相
16、用电设备二是用来传导三相系统中的不平衡电流和单相电流三是减小负荷中性点的电位偏移。保护线（保护线（PE线）的功能线）的功能:保障人身安全、防止发生触电事故用的接地线。系统中所有设备的外露可导电部分（指正常不带电压但故障情况下能带电压的易被触及的导电部分，如金属外壳、金属构架等,通过保护线(PE线）接地，可在设备发生接地故障时减小触电危险。保护中性线（保护中性线（PEN线）线）:兼有中性线（N线）和保护线(PE线）的功能。这种保护中性线在我国通称为“零线”，俗称“地线”。220380V低压配电系统，按保护接地形式，可分为TN系统、TT系统和IT系统。详见第八章第四节介绍第四节 负荷分级及供电要求
17、一级负荷及对供电的要求二级负荷及对供电的要求三级负荷及对供电的要求一级负荷及对供电的要求一级负荷界定：中断供电将造成人身伤亡和重大设备损坏，使生产长期停顿且难以恢复生产，用重要原料生产的产品大量报废，造成极大的经济损失，或者中断供电将在政治上造成重大损失。一级负荷对供电的要求：应该由两个独立电源供电。二级负荷及对供电的要求二级负荷界定：如果停电将造成生产设备局部破坏、生产流程紊乱且恢复较困难、工人窝工、企业内部运输停顿、出现大量废品或大量减产，在经济上造成一定损失，或者在政治上造成较大损失。这类负荷允许短时停电几分钟。二级负荷对供电的要求：由两回路供电，供电变压器也应有两台（这两台变压器不一定
18、在同一变电所）。三级负荷及对供电的要求三级负荷的界定：一般电力负荷，所有不属于一级和二级负荷的一般电能用户三级负荷对供电的要求：对供电无特殊要求。停电后影响不大，可由一回线路供电。第五节 供配电设计概述一、供配电设计的内容（一）供配电线路设计（二）变配电所设计（三）电力设计（四）防雷与接地设计（五）电气二次及自动控制设计二、供配电设计的程序（一）扩大初步设计（二）施工设计（一）供配电线路设计供配电线路设计供配电线路设计:供电电源线路设计室内外高低压配电线路设计具体内容具体内容:线路路径及线路结构型式的确定导线截面选择架空线路杆位确定及标准电杆与绝缘子、金具的选择等。（二）变配电所设计变配电所的
19、设计内容包括：变配电所的设计内容包括：变配电所的负荷计算无功功率的补偿计算变配电所所址的选择变压器台数和容量、型式的确定变配电所主接线方案的选择短路计算开关设备的选择二次回路方案的确定继电保护的整定计算防雷保护与接地装置设计k变配电所的电气照明设计等。（三）电力设计电力设计指室内外动力配电设计电力设计指室内外动力配电设计:确定电源引入的方式和方向确定电压等级确定负荷等级及保证供电的措施确定配电系统接线形式选择配电设备选择导线及线路的敷设方式确定防止触电的安全措施等。（四）防雷与接地设计1.依据当地的雷电日数等基础资料2.确定防雷等级和采取的防雷措施3.确定允许接地电阻值和接地装置的形式（五）电
20、气二次及自动控制设计1.确定电气设备的控制、保护、测量、信号和自动装置的形式2.各二次设备的选择校验。（一）扩大初步设计扩大初步设计的任务扩大初步设计的任务:进行负荷的统计计算，确定用户的总用电负荷选择用户供电系统的原则性方案及主要设备提出主要设备材料清单，并编制工程概算报上级主管部门审批。（二）施工设计1.施工设计为满足安装施工要求而进行的技术设计，重点是绘制施工图，因此也称为施工图设计。2.安装施工图是进行安装施工所必需的全套图纸资料。思考题(1)11用户供配电系统包括哪些范围？在什么情况下宜设置高压配电所？在什么情况下宜设置总降压变电所？在什么情况下可采用高压深入负荷中心的直配方式？12
21、什么叫电力系统、动力系统和电力网？l3衡量电能质量的两个基本参数是什么？什么是电压质量？14我国规定的“工频”是多少？对其频率偏差有何规定？l5我国三相交流电网额定电压等级有哪些？l6用电设备、发电机和电力变压器一、二次额定电压是如何规定的？说明理由。l7电力网的低压、高压、超高压和特高压是如何划分的？思考题(2)l8什么叫电压偏差？电压过高或过低对用电设备有什么影响？l9一般电动机允许电压偏差为多少？供配电系统中有哪些电压调整措施？110什么叫电压波动？电压波动是如何产生的？l11电压波动对用电设备有什么影响？供配电系统中有哪些抑制电压波动的措施？112电力系统中的高次谐波是如何产生的？有什
22、么危害？有哪些抑制谐波的措施？l13为什么工厂的高压配电电压大多采用10kV？在什么情况下可采用6kV为高压配电电压？l14三相交流电力系统的电源中性点有哪些运行方式？各有什么特点？习题(1)ll试确定下图所示供电系统中变压器T1和线路WL1、WL2的额定电压。习题(2)12试确定图l22所示供电系统中发电机和变压器的额定电压。习题1-1、1-2作题要求1010.5/242220110101010.510.5/38.535/6.3或或35/6.66在括号里填写合适的额定电压：习题(3)13某车间变电所，装有一台无载调压型配电变压器，高压绕组有+5、0、5三个电压分接头。在主分接头“0”的位置运行时，低压母线电压高达410V。试选择比较合适的电压分接头。