供配電技術(shù)基本知識課件

模塊一供配電技術(shù)基本知識

1供配電技術(shù)研究工廠所需電能的供應(yīng)和分配的問題。電能是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動力，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)和整個國民經(jīng)濟的各個領(lǐng)域中有著極為廣泛的應(yīng)用。本模塊主要介紹供配電技術(shù)有關(guān)的一些基本知識，包括電力系統(tǒng)的組成及基本要求，供配電系統(tǒng)的構(gòu)成，電力系統(tǒng)的中性點運行方式等供配電技術(shù)的基本知識，使學(xué)生對供配電系統(tǒng)有初步的認識和了解，為今后從事供配電技術(shù)方面的工作奠定一定的基礎(chǔ)。2學(xué)習(xí)單元一電力系統(tǒng)的概念

知識目標(biāo)了解國內(nèi)外供配電技術(shù)的發(fā)展概況，正確理解電力系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)，掌握發(fā)電廠、變配電所、電力網(wǎng)等知識。能力目標(biāo)理解電力系統(tǒng)的概念、電力系統(tǒng)的基本要求和供電質(zhì)量等。3學(xué)習(xí)單元一電力系統(tǒng)的概念一、供配電技術(shù)的發(fā)展概況二、電力系統(tǒng)的組成

三、電力系統(tǒng)的基本要求

4學(xué)習(xí)單元一電力系統(tǒng)的概念一、供配電技術(shù)的發(fā)展概況

供配電技術(shù)主要研究電力用戶的電力供應(yīng)和分配問題。電力系統(tǒng)是生產(chǎn)、輸送、使用電能的統(tǒng)一整體，供配電系統(tǒng)則是電力系統(tǒng)的重要組成部分，是電力系統(tǒng)的電能用戶，也是用電設(shè)備的電源。電力系統(tǒng)和供配電系統(tǒng)的基本任務(wù)是安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟地供電。供配電技術(shù)目前在向高電壓、大容量、自動化程度高的方向發(fā)展，而且發(fā)展越來越迅速。20世紀70年代，歐美各國對1kV級交流高壓輸電技術(shù)進行了很多研究開發(fā)。中國的供配電技術(shù)在近50年的研究開發(fā)中也取得了突破性的進展，目前已建成東北、華北、華中、華東、西北、川渝、南方7個跨省電網(wǎng)，以及山東、新疆、福建、海南、西藏5個獨立省區(qū)網(wǎng)。5學(xué)習(xí)單元一電力系統(tǒng)的概念電力系統(tǒng)：把由各種類型發(fā)電廠中的發(fā)電機、升降壓變壓器、輸電線路和電力用戶連接起來的一個發(fā)電、輸電、變電、配電和用電的統(tǒng)一的整體。

二、電力系統(tǒng)的組成

圖1-1電力系統(tǒng)的組成示意圖6學(xué)習(xí)單元一電力系統(tǒng)的概念圖1-2動力系統(tǒng)、電力系統(tǒng)及電力網(wǎng)的示意圖7學(xué)習(xí)單元一電力系統(tǒng)的概念（1）動力系統(tǒng)。電力系統(tǒng)和發(fā)電廠的動力部分所構(gòu)成的整體稱為動力系統(tǒng)，它是將電能、熱能的生產(chǎn)、消費聯(lián)系起來的紐帶。（2）電力系統(tǒng)。電力系統(tǒng)是由發(fā)電機及其配電裝置、變壓器、輸電線路、配電線路和用電設(shè)備組成的統(tǒng)一體，是動力系統(tǒng)的一部分，完成電能的生產(chǎn)、輸送、變換、分配和使用。（3）電力網(wǎng)。各級電壓的電力線路及各類變電所總稱為電力網(wǎng)，它是電力系統(tǒng)的一部分，是輸送電能、變換電能和分配電能的通道。8學(xué)習(xí)單元一電力系統(tǒng)的概念下面將電力系統(tǒng)的各組成部分分別加以介紹。

1.發(fā)電廠1）火力發(fā)電廠是將煤、石油、天然氣等燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能的工廠。其能量轉(zhuǎn)換過程為燃料的化學(xué)能→熱能→機械能→電能。火力發(fā)電廠可分為凝氣式火力發(fā)電廠（又稱坑口電廠或區(qū)域電廠）和供熱式火力發(fā)電廠（又稱熱電廠或熱電站）。2）水力發(fā)電廠是利用水的勢能和動能轉(zhuǎn)變成電能的工廠，其能量轉(zhuǎn)換過程為水的勢能→機械能→電能。水力發(fā)電廠主要分為堤壩式水力發(fā)電廠、引水式水力發(fā)電廠和混合式水力發(fā)電廠。9學(xué)習(xí)單元一電力系統(tǒng)的概念3）核能發(fā)電廠是利用核能發(fā)電的發(fā)電廠。利用原子能反應(yīng)堆代替火力發(fā)電廠的鍋爐，把核燃料不斷發(fā)生裂變產(chǎn)生的原子能轉(zhuǎn)化為熱能，用該熱能將水加熱成高溫高壓的蒸汽，把蒸汽送至汽輪機中，推動汽輪機帶動同軸的發(fā)電機發(fā)電。其能量轉(zhuǎn)換過程為核裂變能→熱能→機械能→電能。4）其他類型發(fā)電廠其他類型發(fā)電廠有地?zé)岚l(fā)電廠、風(fēng)力發(fā)電廠、潮汐發(fā)電廠、太陽能發(fā)電廠等。10學(xué)習(xí)單元一電力系統(tǒng)的概念2.變配電所

變電所的作用是接受電能、變換電壓及分配電能。只接受電能和分配電能，而不承擔(dān)變換電壓的場所，稱為配電所。

圖1-3變電所的結(jié)構(gòu)示意圖11學(xué)習(xí)單元一電力系統(tǒng)的概念1）樞紐變電所樞紐變電所位于電力系統(tǒng)的樞紐點，匯集多個電源和多條出線回路，對電力系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠運行起重要作用。一次側(cè)電壓通常為330kV或500kV，二次側(cè)電壓通常為220kV或110kV。2）中間變電所中間變電所位于系統(tǒng)主要干線的接口處，一次側(cè)電壓通常為220~330kV，匯集2~3個電源和多條線路，向地區(qū)用戶供電。根據(jù)在電力系統(tǒng)中所處的地位和作用，變電所又可分為12學(xué)習(xí)單元一3）地區(qū)變電所地區(qū)變電所是一個地區(qū)的主要供電點，一次側(cè)電壓通常為110~220kV，給中低壓的下一級變電所供電。4）工廠企業(yè)變電所包括工廠總降壓變電所和車間變電所。其中，工廠總降壓變電所把35～110kV電壓降壓為6～10kV電壓，向車間變電所供電；車間變電所把6～10kV電壓降壓為380V/220V電壓，向低壓用電設(shè)備供電。5）終端變電所一般建在接近負荷處，高壓側(cè)電壓為10～110kV，經(jīng)降壓后向用戶供電。電力系統(tǒng)的概念13學(xué)習(xí)單元一3.電力網(wǎng)按電壓高低和供電范圍的大小可分為地方電網(wǎng)、區(qū)域電網(wǎng)、超高壓電網(wǎng)。按功能不同可分為輸電網(wǎng)和配電網(wǎng)。輸電網(wǎng)的電壓等級為110kV以上；配電網(wǎng)的電壓等級為110kV及以下，。配電網(wǎng)是分配電能的通道。4.電能用戶所有用電單位或用電設(shè)備均稱為電能用戶。電能用戶可分為工業(yè)企業(yè)電能用戶和民用電能用戶。在中國，工業(yè)企業(yè)是最大的電能用戶，其用電量占全年總發(fā)電量的70%以上。電力系統(tǒng)的概念14學(xué)習(xí)單元一151.電力系統(tǒng)的電壓要求1）額定電壓的國家標(biāo)準電力系統(tǒng)的概念三、電力系統(tǒng)的基本要求表1-1我國交流電網(wǎng)和電力設(shè)備的額定電壓等級(kV)電網(wǎng)和用電設(shè)備額定電壓交流發(fā)電機額定電壓變壓器額定電壓一次繞組二次繞組0.383610-35601101542203305000.403.156.310.515.75-------0.383及3.156及6.310及10.515.7535601101542203305000.403.15及3.36.3及6.610.5及11-38.566121169242363525學(xué)習(xí)單元一電力系統(tǒng)的概念

1.

電網(wǎng)的額定電壓電網(wǎng)的額定電壓必須符合國家規(guī)定的電壓等級。當(dāng)電網(wǎng)的電壓選定后，其他各類電力設(shè)備的額定電壓即可根據(jù)電網(wǎng)的電壓來確定。

2.

用電設(shè)備的額定電壓由于線路通過電流時要產(chǎn)生電壓降，因此線路上各點的電壓都略有不同，如圖1-4中虛線所示。但是成批生產(chǎn)的用電設(shè)備，規(guī)定用電設(shè)備的額定電壓與同級電網(wǎng)的額定電壓相同。

3.

發(fā)電機的額定電壓

電力線路允許的電壓偏差一般為±5％，即整個線路允許有10％的電壓損耗值，因此為了維持線路的平均電壓在額定值，線路首端電壓可較線路額定電壓高5％，而線路末端電壓則可較線路額定電壓低5％，如圖1-4所示。規(guī)定發(fā)電機額定電壓高于同級電網(wǎng)額定電壓的5％。16學(xué)習(xí)單元一電力系統(tǒng)的概念圖1-4用電設(shè)備和發(fā)電機的額定電壓說明174.電力變壓器的額定電壓

(1)電力變壓器一次繞組的額定電壓分為兩種情況：

1）當(dāng)變壓器直接與發(fā)電機相連時，如圖1-5中的變壓器T1，其一次繞組額定電壓應(yīng)與發(fā)電機額定電壓相同，即高于同級電網(wǎng)額定電壓的5％；

2）當(dāng)變壓器不與發(fā)電機相連而是連接在線路上時，如圖1-5中的變壓器T2，則可看做是線路的用電設(shè)備，因此其一次繞組額定電壓應(yīng)與電網(wǎng)額定電壓相同。

學(xué)習(xí)單元一電力系統(tǒng)的概念(2)電力變壓器二次繞組的額定電壓也分為兩種情況：

1）當(dāng)變壓器二次側(cè)供電線路較長時，如圖1-5中變壓器T1，其額定電壓高于同級電網(wǎng)額定電壓的10％，以此補償變壓器二次繞組內(nèi)阻抗壓降和線路上的電壓損失；

2）當(dāng)變壓器二次側(cè)供電線路不太長時，如圖1-5中變壓器T2，其額定電壓只需高于電網(wǎng)額定電壓的5％即可，以此來補償變壓器內(nèi)部5％的電壓損耗。學(xué)習(xí)單元一電力系統(tǒng)的概念1920學(xué)習(xí)單元一電力系統(tǒng)的概念圖1-5電力變壓器的額定電壓說明20學(xué)習(xí)單元一電力系統(tǒng)的概念2）電壓分類電力系統(tǒng)額定電壓分為以下三類。（1）額定電壓為100V及以下，如12V、24V、36V等，主要用在安全照明、潮濕工作場所建筑物內(nèi)部的局部照明及小容量負荷。（2）額定電壓為100V以上1000V以下，如127V、220V、380V、600V等，主要用于低壓動力電源及照明電源。（3）額定電壓為1000V以上，如6kV、10kV、35kV、110kV、220kV、330kV、500kV、750kV等，主要用于高壓用電、發(fā)電及輸電設(shè)備。21學(xué)習(xí)單元一

2.工廠供配電電壓的選擇1）工廠供電電壓的選擇工廠供電電壓是指供配電系統(tǒng)從電力系統(tǒng)取得的電源電壓。供電電壓的選擇主要取決于供電企業(yè)供電的電壓等級，工廠用電設(shè)備的電壓、容量和輸送距離等因素。電力系統(tǒng)的概念表1-2各級電壓下電力線路較合理的輸送容量和輸送距離線路電壓(kV)輸送功率(kW)輸送距離(km)0.38361035110220100以下100-1000100-1200200-20002000-1000010000-50000100000-5000000.61-34-156-2020-5050-150100-30022

學(xué)習(xí)單元一影響供電電壓的因素還有很多，比如導(dǎo)線的截面積、負荷的功率因數(shù)、電價制度等。在選擇供電電壓時，必須進行技術(shù)、經(jīng)濟比較，才能確定應(yīng)該采用的供電電壓。一般來講，大中型用戶常采用35～110kV作供電電壓，中小型用戶常采用10kV、6kV作供電電壓。其中，采用10kV供電電壓最為常見。

電力系統(tǒng)的概念學(xué)習(xí)單元一2）工廠配電電壓的選擇

配電電壓是指用戶內(nèi)部供電系統(tǒng)向用電設(shè)備配電的電壓等級。由用戶總降壓變電所或高壓配電所向高壓用電設(shè)備配電的電壓稱為高壓配電電壓；由用戶車間變電所或建筑物變電所向低壓用電設(shè)備配電的電壓稱為低壓配電電壓。

1)高壓配電電壓

中小型用戶采用的高壓配電電壓通常為10kV或6kV。從技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)來看，最好采用10kV作為配電電壓。

因為在同樣的輸送功率和輸送距離的條件下，配電電壓越高，線路電流越小，線路所采用的導(dǎo)線或電纜截面就越小，這樣可減少線路的初投資和金屬消耗量，減少線路的電能損耗和電壓損耗。電力系統(tǒng)的概念24學(xué)習(xí)單元一

對于一些區(qū)域面積大、負荷多而且集中的大型用戶，如環(huán)境條件允許采用架空線路和較經(jīng)濟的電氣設(shè)備時，則可考慮采用35kV作為高壓配電電壓直接深入各用電負荷中心，并經(jīng)負荷中心變電所直接降為用電設(shè)備所需電壓。這種直配方式省去了中間變壓，簡化了供電接線，節(jié)約了有色金屬，降低了功率損耗和電壓損失。2)低壓配電電壓

用電單位的低壓配電電壓一般采用220／380V的標(biāo)準電壓等級。

但在某些特殊場合(如礦井)，負荷中心遠離變電所，為保證負荷端的電壓水平一般采用660V作為配電電壓。另外，在某些場合中，考慮到安全的原因可以采用特殊的安全低電壓配電。電力系統(tǒng)的概念25學(xué)習(xí)單元一3.工廠供配電系統(tǒng)的質(zhì)量要求1）安全性要求保證供電的安全性是對工廠供配電系統(tǒng)的最基本要求，供配電系統(tǒng)在電能的供應(yīng)、分配及使用過程中，不應(yīng)發(fā)生人身和設(shè)備事故。2）電壓的質(zhì)量要求提高工廠供配電系統(tǒng)的電能質(zhì)量主要是提高電壓的質(zhì)量，分為電壓幅值和波形兩個方面。電壓質(zhì)量對各類用電設(shè)備的性能、使用壽命、安全以及經(jīng)濟運行等方面有直接的影響。

電力系統(tǒng)的概念26學(xué)習(xí)單元一

(1)電壓偏差

電壓偏差是指實際電壓U偏離額定電壓UN的幅度，一般用百分數(shù)表示，即(1-1)電力系統(tǒng)的概念27學(xué)習(xí)單元一電力系統(tǒng)的概念

當(dāng)電壓偏離額定值時，對電力系統(tǒng)本身及電力設(shè)備將產(chǎn)生很大的影響。供配電系統(tǒng)主要影響電力設(shè)備。國家標(biāo)準GB12325―2008《電能質(zhì)量供電電壓允許偏差》規(guī)定了不同電壓等級的允許電壓偏差。表1-3供電電壓允許偏差線路額定電壓允許的電壓偏差35kV及35kV以上10kV及10kV以下±5%±7%220V+7%，―10%

(2)波形畸變近年來，隨著硅整流、晶閘管變流設(shè)備、微機和網(wǎng)絡(luò)以及各種非線性負荷使用的增加，致使大量諧波電流注入電網(wǎng)，造成電壓正弦波波形畸變，使電能質(zhì)量大大下降，給供電設(shè)備及用電設(shè)備帶來了嚴重危害，不僅使損耗增加，還使某些用電設(shè)備不能正常運行，甚至可能引起系統(tǒng)諧振，從而在線路上產(chǎn)生過電壓，擊穿線路設(shè)備絕緣。還可能造成系統(tǒng)的繼電保護和自動裝置發(fā)生誤動作；對附近的通信設(shè)備和線路產(chǎn)生干擾。因此國家標(biāo)準GB/T14549-1993《電能質(zhì)量·公共電網(wǎng)諧波》規(guī)定了電壓波形的畸變率，2%~5%。學(xué)習(xí)單元一電力系統(tǒng)的概念2.

頻率的質(zhì)量要求在電力系統(tǒng)穩(wěn)定的條件下，頻率是一個全系統(tǒng)一致的運行參數(shù)。頻率的穩(wěn)定取決于電力系統(tǒng)有功功率的平衡，而電力系統(tǒng)中負荷是不斷變化的，因此頻率的波動是難免的。但頻率超過規(guī)定范圍的變化，將對發(fā)電設(shè)備和用電設(shè)備的工作產(chǎn)生嚴重的影響。因而對頻率的要求比對電壓的要求更嚴格。頻率的質(zhì)量是以頻率偏差來衡量的。在正常情況下，頻率的允許偏差是根據(jù)電網(wǎng)的裝機容量來確定的；在事故情況下，頻率允許的偏差更大。

一般不得超過±0.5%，電網(wǎng)容量在300萬kW及以上者不得超過±2%。頻率的調(diào)整主要依靠發(fā)電廠。

3.供電的可靠性要求供電的可靠性是指確保用戶能夠隨時得到供電，它是衡量供電質(zhì)量的一個重要指標(biāo)，涉及系統(tǒng)中供電電源的保證率、輸配電設(shè)備的完好率以及各個環(huán)節(jié)設(shè)備的事故率等。

供電的可靠性可用供電企業(yè)對電力用戶全年實際供電小時數(shù)與全年總小時數(shù)(8760h)的百分比值來衡量，也可用全年的停電次數(shù)和停電持續(xù)時間來衡量。我國在《中國縣(市)電力企業(yè)現(xiàn)代化標(biāo)準》中，要求城網(wǎng)供電可靠率應(yīng)達到99.8%以上，農(nóng)網(wǎng)應(yīng)達到98%以上。

供電設(shè)備計劃檢修時，對35kV及35kV以上電壓供電的用戶，每年停電不應(yīng)超過1次；對10kV供電的用戶，每年停電不應(yīng)超過3次。

在用電單位中，各類負荷的運行特點及重要性是不一樣的，它們對供電的可靠性和電能質(zhì)量的要求也不相同。為了合理選擇供電電壓并擬定供配電系統(tǒng)的方案，根據(jù)對供電可靠性的要求及中斷供電造成的損失或影響程度，可將電力負荷分為以下三級。1)一級負荷一級負荷是指中斷供電將造成人身傷亡危險，或造成重大設(shè)備損失且難以修復(fù)，或給國民經(jīng)濟帶來重大損失，或在政治上造成重大影響的電力負荷，如火車站、大會堂、重要賓館、通信交通樞紐、重要醫(yī)院的手術(shù)室、煉鋼爐、國家級重點文物保護場所等。

一級負荷要求由兩個獨立電源供電。一級負荷中特別重要的負荷，除上述兩個電源外，還必須增設(shè)應(yīng)急電源。

常用的應(yīng)急電源有：獨立于正常電源的發(fā)電機組、專門供電線路、蓄電池和干電池。2)

二級負荷

二級負荷是指中斷供電將造成生產(chǎn)設(shè)備局部破壞，或生產(chǎn)流程紊亂難以恢復(fù)，工廠內(nèi)部運輸停頓，出現(xiàn)大量廢品或大量減產(chǎn)，在經(jīng)濟上造成一定損失。二級負荷要求由雙回路供電，供電變壓器也應(yīng)有兩臺(這兩臺變壓器不一定在同一變電所)。

3)三級負荷

三級負荷為一般電力負荷，所有不屬于上述一、二級負荷的均屬于三級負荷。由于三級負荷為不重要的一般負荷，因此它對供電電源無特殊要求，一般由一個電源供電。

這類負荷在供電突然中斷時將造成人身傷亡的危險，或造成重大設(shè)備損壞且難以修復(fù)，或給國民經(jīng)濟帶來極大損失。

一級負荷二級負荷三級負荷要求由兩個獨立電源供電。而對特別重要的一級負荷，應(yīng)由兩個獨立電源供電。

這類負荷如果突然斷電，將造成生產(chǎn)設(shè)備局部破壞，或生產(chǎn)流程紊亂且難以恢復(fù)，工廠內(nèi)部運輸停頓，出現(xiàn)大量廢品或大量減產(chǎn)，因而在經(jīng)濟上造成一定損失。

二級負荷應(yīng)由兩回路供電，兩個回路應(yīng)盡可能引自不同的變壓器或母線段。

不屬于一級和二級負荷的電能用戶均屬于三級負荷。

對供電無特殊要求，允許較長時間停電，可采用單回路供電。

對可靠性的要求不同劃分

學(xué)習(xí)單元二供配電系統(tǒng)的構(gòu)成及運行

知識目標(biāo)了解供配電系統(tǒng)的概況與構(gòu)成，掌握電力系統(tǒng)的運行方式，掌握低壓配電系統(tǒng)的運行方式、供配電系統(tǒng)的布置等知識。能力目標(biāo)正確理解變配電所的作用、變配電所的類型、變配電所所址選擇的原則，掌握變電所主變壓器的選擇方法、變配電所倒閘操作的步驟等技能。

36學(xué)習(xí)單元二供配電系統(tǒng)的構(gòu)成及運行一、供配電系統(tǒng)的構(gòu)成

二、供配電系統(tǒng)的運行方式三、供配電系統(tǒng)的布置37四、工廠變配電所的作用及運行學(xué)習(xí)單元二供配電系統(tǒng)的構(gòu)成及運行一、供配電系統(tǒng)的構(gòu)成

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1.供配電系統(tǒng)概況圖1-5大中型工廠供配電系統(tǒng)簡圖學(xué)習(xí)單元二供配電系統(tǒng)的構(gòu)成及運行圖1-6具有高壓配電所的中型工廠供配電系統(tǒng)簡圖39對于小型工廠，通常只設(shè)1個降壓變電所。用電量不大于160kV?A時，可采用低壓電源進線，工廠只需設(shè)置1個低壓配電間，如圖1-7所示。學(xué)習(xí)單元二供配電系統(tǒng)的構(gòu)成及運行圖1-7低壓進線的小型工廠供配電系統(tǒng)簡圖40一般由工廠降壓變電所（或稱為工廠總降壓變電所）、高壓配電線路、車間變電所、低壓配電線路和用電設(shè)備組成。學(xué)習(xí)單元二供配電系統(tǒng)的構(gòu)成及運行2.供配電系統(tǒng)的組成圖1-8典型供配電系統(tǒng)示意圖411.電力系統(tǒng)的中性點運行方式學(xué)習(xí)單元二供配電系統(tǒng)的構(gòu)成及運行二、供配電系統(tǒng)的運行方式1）中性點不接地運行方式（1）正常運行。

圖1-9正常運行時中性點不接地的電力系統(tǒng)42431.電力系統(tǒng)的中性點運行方式學(xué)習(xí)單元二供配電系統(tǒng)的構(gòu)成及運行二、供配電系統(tǒng)的運行方式1）中性點不接地運行方式（1）正常運行。

圖1-9正常運行時中性點不接地的電力系統(tǒng)系統(tǒng)正常運行時，電源三相電壓、、是對稱的，三相對地電容電流、、也是對稱的，其相量和為零，中性點N的電位為零電位，各相對地電壓為相電壓。

學(xué)習(xí)單元二供配電系統(tǒng)的構(gòu)成及運行（2）故障運行。圖1-10單相接地時中性點不接地的電力系統(tǒng)C相發(fā)生接地故障時，非接地相A、B相的對地電壓升高到原來相電壓的倍，即變?yōu)榫€電壓，而系統(tǒng)的3個線電壓的相位和大小均未改變，因此，系統(tǒng)中的設(shè)備仍可正常運行，但是運行時間不能太長，一般允許運行時間不超過2h。

44在我國，對于電壓為6~10kV的系統(tǒng)，當(dāng)單相接地電流小于30A時，或?qū)τ陔妷簽?0kV及以上的系統(tǒng)，當(dāng)單相接地電流小于10A時，采用中性點不接地方式。學(xué)習(xí)單元二供配電系統(tǒng)的構(gòu)成及運行2）中性點經(jīng)消弧線圈接地運行方式圖1-11單相接地時中性點經(jīng)消弧線圈接地的電力系統(tǒng)45當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時（設(shè)為C相），則有

（1-2）為C相對地的短路電流；為流過消弧線圈的電流。由式（1-2）可得（1-3）

式中，

可以看出，單相接地時的對地短路電流是流過消弧線圈的電流與其他兩相對地電容電流的差，選擇適當(dāng)大小的消弧線圈，可以減小接地相對地的短路電流。學(xué)習(xí)單元二供配電系統(tǒng)的構(gòu)成及運行463）中性點直接接地或經(jīng)低電阻接地運行方式學(xué)習(xí)單元二供配電系統(tǒng)的構(gòu)成及運行圖1-12單相接地時中性點直接接地的電力系統(tǒng)47

當(dāng)中性點直接接地的系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，相間電壓的對稱關(guān)系被破壞，但未接地故障的另外兩個完好相的對地電壓仍維持為相電壓。因此，中性點直接接地的電力系統(tǒng)中的供用電設(shè)備，其相絕緣只需按相電壓來考慮即可在我國，110kV及以上的電力系統(tǒng)通常都采取中性點直接接地的運行方式。學(xué)習(xí)單元二供配電系統(tǒng)的構(gòu)成及運行48在我國電力系統(tǒng)中，中性點接地方式的應(yīng)用范圍大致如下：

(1)220/380V系統(tǒng)均采用中性點直接接地方式，在發(fā)生單相接地故障時，一般能使保護裝置迅速動作，切除故障部分，保障人身安全。

(2)3～10kV系統(tǒng)多采用中性點不接地方式，僅在線路長或有電纜線路而且單相接地電流越限時，才采用經(jīng)消弧線圈接地方式。這種接地系統(tǒng)供電可靠性較高。(3)35～66kV系統(tǒng)多采用經(jīng)消弧線圈接地方式，以限制過大的單相接地電流。

(4)110kV及110kV以上系統(tǒng)多數(shù)采用中性點直接接地方式。系統(tǒng)電壓升高，絕緣費用在總投資中所占比重增大，中性點直接接地系統(tǒng)對降低絕緣水平有明顯的優(yōu)勢。

學(xué)習(xí)單元二供配電系統(tǒng)的構(gòu)成及運行49學(xué)習(xí)單元二供配電系統(tǒng)的構(gòu)成及運行2.低壓配電系統(tǒng)的運行方式按保護接地的形式，低壓配電系統(tǒng)可分為TN系統(tǒng)、TT系統(tǒng)和IT系統(tǒng)。1）TN系統(tǒng)圖1-13低壓配電的TN系統(tǒng)(a)TN-C系統(tǒng)(b)TN-S系統(tǒng)(c)TN-C-S系統(tǒng)（a）（b）（c）50學(xué)習(xí)單元二2）TT系統(tǒng)供配電系統(tǒng)的構(gòu)成及運行圖1-14低壓配電的TT系統(tǒng)51523）IT系統(tǒng)學(xué)習(xí)單元二供配電系統(tǒng)的構(gòu)成及運行圖1-16

低壓配電的IT系統(tǒng)

學(xué)習(xí)單元二工礦企業(yè)的供配電系統(tǒng)一般分為戶內(nèi)式和戶外式兩種。1.戶內(nèi)配電裝置的特點（1）戶內(nèi)配電裝置之間允許的安全凈距離較小，所以可以分層布置，這樣可以減小占地面積。（2）操作、巡視、維修等工作都在室內(nèi)進行，因此不受天氣的影響。（3）外界污染的空氣對電氣設(shè)備影響小，因此維護工作量減小。（4）房屋建筑投資大。供配電系統(tǒng)的構(gòu)成及運行三、供配電系統(tǒng)的布置53學(xué)習(xí)單元二2.戶外配電裝置的特點（1）戶外配電裝置的土建工作量較小，建設(shè)周期較短。 （2）費用低，擴建方便。（3）設(shè)備間距較大，對于帶電作業(yè)的情況比較方便。（4）占地面積較大。（5）不良天氣對設(shè)備維修以及操作有一定的影響。（6）由于受外界環(huán)境影響，需要加強絕緣保護。

供配電系統(tǒng)的構(gòu)成及運行54學(xué)習(xí)單元二3.供配電系統(tǒng)總體布置的要求（1）便于維護和檢修。（2）保證運行安全。（3）便于進出線。高壓配電室宜位于高壓接線側(cè)，低壓配電室宜靠近變壓器室以便于低壓架空出線。（4）節(jié)約土地和建筑費用。（5）高壓電容器組一般應(yīng)裝設(shè)在單獨的電容器室內(nèi)，而且該電容器室一般與高壓配電室臨近，兩室之間應(yīng)砌防火墻。（6）留有發(fā)展余地。供配電系統(tǒng)的構(gòu)成及運行55學(xué)習(xí)單元二四、工廠變配電所的作用及運行供配電系統(tǒng)的構(gòu)成及運行1.變配電所的作用變配電所是供配電系統(tǒng)的核心，在供配電系統(tǒng)中占有特別重要的地位。變配電所按作用分為變電所和配電所。變電所的作用是從電力系統(tǒng)受電，接收電能，經(jīng)過變壓后按要求分配電能。配電所的作用是從電力系統(tǒng)受電，然后按要求分配電能。5657學(xué)習(xí)單元二四、工廠變配電所的作用及運行供配電系統(tǒng)的構(gòu)成及運行可分為總降壓變電所和車間變電所。1）總降壓變電所總降壓變電所通常將35~110kV的電壓降壓為6~10kV，然后送到附近的車間變電所或直接供電給高壓用電設(shè)備。2.變電所的類型58學(xué)習(xí)單元二供配電系統(tǒng)的構(gòu)成及運行2）車間變電所車間變電所按其主變壓器安裝位置的不同，分為以下幾種類型。（1）車間附設(shè)變電所。（2）車間內(nèi)變電所。（3）露天（或半露天）變電所。（4）獨立變電所。（5）桿上變電所。（6）地下變電所。（7）樓上變電所。（8）成套變電所。（9）移動變電所。學(xué)習(xí)單元二供配電系統(tǒng)的構(gòu)成及運行圖1-16車間變電所的類型1、2―內(nèi)附式；3、4―外附式；5―車間內(nèi)式；6―露天式或半露天式；7―獨立式；8―桿上式；9―地下式；10―樓上式59學(xué)習(xí)單元二3.變配電所所址的選擇供配電系統(tǒng)的構(gòu)成及運行1）變配電所所址選擇的一般原則（1）盡量靠近負荷中心，以縮短配電線路的距離，降低線路的電能損耗、電壓損耗，減少有色金屬消耗量。（2）盡量靠近電源側(cè)。（3）進線、出線方便，盡量避免架空線路跨越其他設(shè)備和建筑物。（4）設(shè)備運輸、安裝方便。（5）避開劇烈震動或高溫場所，避開多塵或有腐蝕性氣體的場所。（6）不應(yīng)設(shè)在廁所、浴室或其他經(jīng)常積水場所的正下方，不宜與上述場所相鄰。（7）不應(yīng)設(shè)在有爆炸或火災(zāi)危險環(huán)境的正上方或正下方。60學(xué)習(xí)單元二供配電系統(tǒng)的構(gòu)成及運行2）變配電所所址選擇的方法負荷中心是選擇變配電所所址的重要條件。用戶的負荷中心可以用負荷指示圖或者負荷功率矩的計算方式近似地確定。（1）負荷指示圖。負荷指示圖是將電力負荷按一定的比例，用負荷圓的形式標(biāo)注在用戶的平面圖上。（2）負荷功率矩。負荷功率矩是以負荷圓的圓心為負荷點，用求物體重心的方法來確定負荷中心。

61學(xué)習(xí)單元二圖1-17三個負荷點的負荷功率矩示意圖供配電系統(tǒng)的構(gòu)成及運行62學(xué)習(xí)單元二（3）負荷電能矩。

供配電系統(tǒng)的構(gòu)成及運行

（1-4）

（1-5）為負荷點的電能消耗量，其中，Pi為負荷的有功計算負荷，TMi為最大負荷利用小時；ti為各負荷在同一時間內(nèi)的實際工作時間；Ai為各負荷的有功電能消耗量。式中，63學(xué)習(xí)單元二4.變電所主變壓器的選擇供配電系統(tǒng)的構(gòu)成及運行選擇主變壓器臺數(shù)時應(yīng)考慮下列原則。

(1)應(yīng)滿足用電負荷對供電可靠性的要求。有大量一、二級負荷的變電所宜采用兩臺變壓器。只有二級而無一級負荷的變電所也可以只采用一臺變壓器，但必須在低壓側(cè)鋪設(shè)與其他變電所相連的聯(lián)絡(luò)線作為備用電源。

(2)對季節(jié)性負荷或晝夜負荷變動較大且要求采用經(jīng)濟運行方式的變電所，可考慮采用兩臺變壓器。

(3)除上述情況外，一般車間變電所宜采用一臺變壓器。但是負荷集中而容量相當(dāng)大的變電所，雖為三級負荷，也可以采用兩臺或兩臺以上變壓器。

(4)考慮負荷的發(fā)展，留有安裝第二臺主變壓器的空間。1）主變壓器臺數(shù)的選擇64

2）

變電所主變壓器容量的選擇（1）只裝一臺主變壓器的變電所主變壓器容量SN.T應(yīng)滿足全部用電設(shè)備總計算負荷S30的需要，即

SN.T≥S30(1-6)（2）裝有兩臺主變壓器的變電所每臺主變壓器的容量SN.T應(yīng)同時滿足以下兩個條件。

(1)任一臺變壓器單獨運行時，應(yīng)滿足總計算負荷S30的60%～70%的需要，即

SN.T≥(0.6～0.7)S30