供配电技术基本知识课件

模模块一一供配电技术基本知识供配电技术基本知识 1供配电技术研究工厂所需电能的供应和分配的问题。电能是现代工业生产的主要能源和动力，在现代工业生产和整个国民经济的各个领域中有着极为广泛的应用。本模块主要介绍供配电技术有关的一些基本知识，包括电力系统的组成及基本要求，供配电系统的构成，电力系统的中性点运行方式等供配电技术的基本知识，使学生对供配电系统有初步的认识和了解，为今后从事供配电技术方面的工作奠定一定的基础。2学学习单元一元一电力系统的概念电力系统的概念 知知识目目标了解国内外供配电技术的发展概况，正确理解电力系统的各个环节，掌握发电厂、变配电所、电力网等知识。能力目能力目标理解电力系统的概念、电力系统的基本要求和供电质量等。3学学习单元一元一电力系统的概念电力系统的概念一、一、供配电技术的发展概况供配电技术的发展概况二、二、电力系统的组成电力系统的组成 三、三、电力系统的基本要求电力系统的基本要求 4学学习单元一元一电力系统的概念电力系统的概念一、一、供配电技术的发展概况供配电技术的发展概况 供配电技术主要研究电力用户的电力供应和分配问题。电力系统是生产、输送、使用电能的统一整体，供配电系统则是电力系统的重要组成部分，是电力系统的电能用户，也是用电设备的电源。电力系统和供配电系统的基本任务是安全、可靠、优质、经济地供电。供配电技术目前在向高电压、大容量、自动化程度高的方向发展，而且发展越来越迅速。20世纪70年代，欧美各国对1 kV级交流高压输电技术进行了很多研究开发。中国的供配电技术在近50年的研究开发中也取得了突破性的进展，目前已建成东北、华北、华中、华东、西北、川渝、南方7个跨省电网，以及山东、新疆、福建、海南、西藏5个独立省区网。5学学习单元一元一电力系统的概念电力系统的概念电力系统：电力系统：把由各种类型发电厂中的发电机、升降压变压器、输电线路和电力用户连接起来的一个发电、输电、变电、配电和用电的统一的整体。二、二、电力系统的组成电力系统的组成 图1-1 电力系统的组成示意图6学学习单元一元一电力系统的概念电力系统的概念图1-2 动力系统、电力系统及电力网的示意图7学学习单元一元一电力系统的概念电力系统的概念（1）动力系统动力系统。电力系统和发电厂的动力部分所构成的整体称为动力系统，它是将电能、热能的生产、消费联系起来的纽带。（2）电力系统电力系统。电力系统是由发电机及其配电装置、变压器、输电线路、配电线路和用电设备组成的统一体，是动力系统的一部分，完成电能的生产、输送、变换、分配和使用。（3）电力网电力网。各级电压的电力线路及各类变电所总称为电力网，它是电力系统的一部分，是输送电能、变换电能和分配电能的通道。8学学习单元一元一电力系统的概念电力系统的概念下面将电力系统的各组成部分分别加以介绍。1.发电厂发电厂1）火力发电厂火力发电厂 是将煤、石油、天然气等燃料的化学能转换成电能的工厂。其能量转换过程为燃料的化学能热能机械能电能。火力发电厂可分为凝气式火力发电厂（又称坑口电厂或区域电厂）和供热式火力发电厂（又称热电厂或热电站）。2）水力发电厂水力发电厂 是利用水的势能和动能转变成电能的工厂，其能量转换过程为水的势能机械能电能。水力发电厂主要分为堤坝式水力发电厂、引水式水力发电厂和混合式水力发电厂。9学学习单元一元一电力系统的概念电力系统的概念3）核能发电厂核能发电厂 是利用核能发电的发电厂。利用原子能反应堆代替火力发电厂的锅炉，把核燃料不断发生裂变产生的原子能转化为热能，用该热能将水加热成高温高压的蒸汽，把蒸汽送至汽轮机中，推动汽轮机带动同轴的发电机发电。其能量转换过程为核裂变能热能机械能电能。4）其他类型发电厂其他类型发电厂 其他类型发电厂有地热发电厂、风力发电厂、潮汐发电厂、太阳能发电厂等。10学学习单元一元一电力系统的概念电力系统的概念2.变配电所变配电所 变电所变电所的作用是接受电能、变换电压及分配电能。只接受电能和分配电能，而不承担变换电压的场所，称为配电所配电所。图1-3 变电所的结构示意图11学学习单元一元一电力系统的概念电力系统的概念1）枢纽变电所 枢纽变电所位于电力系统的枢纽点，汇集多个电源和多条出线回路，对电力系统的稳定可靠运行起重要作用。一次侧电压通常为330 kV或500 kV，二次侧电压通常为220 kV或110 kV。2）中间变电所 中间变电所位于系统主要干线的接口处，一次侧电压通常为220330 kV，汇集23个电源和多条线路，向地区用户供电。根据在电力系统中所处的地位和作用，变电所又可分为 12学学习单元一元一3）地区变电所 地区变电所是一个地区的主要供电点，一次侧电压通常为110220 kV，给中低压的下一级变电所供电。4）工厂企业变电所 包括工厂总降压变电所和车间变电所。其中，工厂总降压变电所把35110 kV电压降压为610 kV电压，向车间变电所供电；车间变电所把610 kV电压降压为380 V/220 V电压，向低压用电设备供电。5）终端变电所 一般建在接近负荷处，高压侧电压为10110 kV，经降压后向用户供电。电力系统的概念电力系统的概念13学学习单元一元一3.电力网 按电压高低和供电范围的大小可分为地方电网、区域电网、超高压电网。按功能不同可分为输电网和配电网。输电网的电压等级为110 kV以上；配电网的电压等级为110 kV及以下，。配电网是分配电能的通道。4.电能用户 所有用电单位或用电设备均称为电能用户。电能用户可分为工业企业电能用户和民用电能用户。在中国，工业企业是最大的电能用户，其用电量占全年总发电量的70%以上。电力系统的概念电力系统的概念14学学习单元一元一151.电力系统的电压要求电力系统的电压要求1）额定电压的国家标准电力系统的概念电力系统的概念三、电力系统的基本要求三、电力系统的基本要求表表1-1 我国交流电网和电力设备的额定电压等级我国交流电网和电力设备的额定电压等级(kV)电网和用电设备额定电压电网和用电设备额定电压交流发电机额定电压交流发电机额定电压变压器额定电压变压器额定电压一次绕组一次绕组二次绕组二次绕组0.380.383 36 61010-35356060110110154154220220330330500 500 0.400.403.153.156.36.310.510.515.7515.75-0.380.383 3及及3.153.156 6及及6.36.31010及及10.510.515.7515.7535356060110110154154220220330330500 500 0.400.403.153.15及及3.33.36.36.3及及6.66.610.510.5及及1111-38.538.56666121121169169242242363363525 525 学学习单元一元一电力系统的概念电力系统的概念 1.电网的额定电压电网的额定电压 电网的额定电压必须符合国家规定的电压等级。当电网的电压选定后，其他各类电力设备的额定电压即可根据电网的电压来确定。2.用电设备的额定电压用电设备的额定电压 由于线路通过电流时要产生电压降，因此线路上各点的电压都略有不同，如图1-4中虚线所示。但是成批生产的用电设备，规定用电设备的额定电压与同级电网的额定电压相同。3.发电机的额定电压发电机的额定电压 电力线路允许的电压偏差一般为5，即整个线路允许有10的电压损耗值，因此为了维持线路的平均电压在额定值，线路首端电压可较线路额定电压高5，而线路末端电压则可较线路额定电压低5，如图1-4所示。规定发电机额定电压高于同级电网额定电压的5。16学学习单元一元一电力系统的概念电力系统的概念图图1-4 用电设备和发电机的额定电压说明用电设备和发电机的额定电压说明174.电力变压器的额定电压电力变压器的额定电压 (1)电力变压器一次绕组的额定电压分为两种情况：1）当变压器直接与发电机相连时，如图1-5中的变压器T1，其一次绕组额定电压应与发电机额定电压相同，即高于同级电网额定电压的5；2）当变压器不与发电机相连而是连接在线路上时，如图1-5中的变压器T2，则可看做是线路的用电设备，因此其一次绕组额定电压应与电网额定电压相同。学学习单元一元一电力系统的概念电力系统的概念(2)电力变压器二次绕组的额定电压电力变压器二次绕组的额定电压也分为两种情况：也分为两种情况：1）当变压器二次侧供电线路较长时，如图1-5中变压器T1，其额定电压高于同级电网额定电压的10，以此补偿变压器二次绕组内阻抗压降和线路上的电压损失；2）当变压器二次侧供电线路不太长时，如图1-5中变压器T2，其额定电压只需高于电网额定电压的5即可，以此来补偿变压器内部5的电压损耗。学学习单元一元一电力系统的概念电力系统的概念1920学学习单元一元一电力系统的概念电力系统的概念图图1-5 电力变压器的额定电压说明电力变压器的额定电压说明20学学习单元一元一电力系统的概念电力系统的概念2）电压分类电力系统额定电压分为以下三类。（1）额定电压为100 V及以下，如12 V、24 V、36 V等，主要用在安全照明、潮湿工作场所建筑物内部的局部照明及小容量负荷。（2）额定电压为100 V以上1 000 V以下，如127 V、220 V、380 V、600 V等，主要用于低压动力电源及照明电源。（3）额定电压为1 000 V以上，如6 kV、10 kV、35 kV、110 kV、220 kV、330 kV、500 kV、750 kV等，主要用于高压用电、发电及输电设备。21学学习单元一元一 2.工厂供配电电压的选择工厂供配电电压的选择 1）工厂供电电压的选择 工厂供电电压是指供配电系统从电力系统取得的电源电压。供电电压的选择主要取决于供电企业供电的电压等级，工厂用电设备的电压、容量和输送距离等因素。电力系统的概念电力系统的概念表表1-2 各级电压下电力线路较合理的输送容量和输送距离各级电压下电力线路较合理的输送容量和输送距离线路电压线路电压(kV)输送功率输送功率(kW)输送距离输送距离(km)0.38361035110220 100以下以下100-1000100-1200200-20002000-1000010000-50000100000-500000 0.61-34-156-2020-5050-150100-300 22 学学习单元一元一 影响供电电压的因素还有很多，比如导线的截面积、负荷的功率因数、电价制度等。在选择供电电压时，必须进行技术、经济比较，才能确定应该采用的供电电压。一般来讲，大中型用户常采用35110 kV作供电电压，中小型用户常采用10 kV、6 kV作供电电压。其中，采用10 kV供电电压最为常见。电力系统的概念电力系统的概念学学习单元一元一2）工厂配电电压的选择 配电电压是指用户内部供电系统向用电设备配电的电压等级。由用户总降压变电所或高压配电所向高压用电设备配电的电压称为高压配电电压；由用户车间变电所或建筑物变电所向低压用电设备配电的电压称为低压配电电压。1)高压配电电压高压配电电压中小型用户采用的高压配电电压通常为10 kV或6 kV。从技术经济指标来看，最好采用10 kV作为配电电压。因为在同样的输送功率和输送距离的条件下，配电电压越高，线路电流越小，线路所采用的导线或电缆截面就越小，这样可减少线路的初投资和金属消耗量，减少线路的电能损耗和电压损耗。电力系统的概念电力系统的概念24学学习单元一元一 对于一些区域面积大、负荷多而且集中的大型用户，如环境条件允许采用架空线路和较经济的电气设备时，则可考虑采用35 kV作为高压配电电压直接深入各用电负荷中心，并经负荷中心变电所直接降为用电设备所需电压。这种直配方式省去了中间变压，简化了供电接线，节约了有色金属，降低了功率损耗和电压损失。2)低压配电电压用电单位的低压配电电压一般采用220380 V的标准电压等级。但在某些特殊场合(如矿井)，负荷中心远离变电所，为保证负荷端的电压水平一般采用660 V作为配电电压。另外，在某些场合中，考虑到安全的原因可以采用特殊的安全低电压配电。电力系统的概念电力系统的概念25学学习单元一元一3.工厂供配电系统的质量要求工厂供配电系统的质量要求 1）安全性要求 保证供电的安全性是对工厂供配电系统的最基本要求，供配电系统在电能的供应、分配及使用过程中，不应发生人身和设备事故。2）电压的质量要求 提高工厂供配电系统的电能质量主要是提高电压的质量，分为电压幅值和波形两个方面。电压质量对各类用电设备的性能、使用寿命、安全以及经济运行等方面有直接的影响。电力系统的概念电力系统的概念26学学习单元一元一(1)电压偏差电压偏差电压偏差是指实际电压U偏离额定电压UN的幅度，一般用百分数表示，即(1-1)电力系统的概念电力系统的概念27学学习单元一元一电力系统的概念电力系统的概念 当电压偏离额定值时，对电力系统本身及电力设备将产生很大的影响。供配电系统主要影响电力设备。国家标准GB 123252008电能质量 供电电压允许偏差规定了不同电压等级的允许电压偏差。表表1-3 供电电压允许偏差供电电压允许偏差线路路额定定电压允允许的的电压偏差偏差35 kV及及35 kV以上以上10 kV及及10 kV以下以下5%7%220V+7%，10%(2)波形畸变波形畸变 近年来，随着硅整流、晶闸管变流设备、微机和网络以及各种非线性负荷使用的增加，致使大量谐波电流注入电网，造成电压正弦波波形畸变，使电能质量大大下降，给供电设备及用电设备带来了严重危害，不仅使损耗增加，还使某些用电设备不能正常运行，甚至可能引起系统谐振，从而在线路上产生过电压，击穿线路设备绝缘。还可能造成系统的继电保护和自动装置发生误动作；对附近的通信设备和线路产生干扰。因此国家标准GB/T14549-1993电能质量公共电网谐波规定了电压波形的畸变率，2%5%。学学习单元一元一电力系统的概念电力系统的概念2.频率的质量要求频率的质量要求 在电力系统稳定的条件下，频率是一个全系统一致的运行参数。频率的稳定取决于电力系统有功功率的平衡，而电力系统中负荷是不断变化的，因此频率的波动是难免的。但频率超过规定范围的变化，将对发电设备和用电设备的工作产生严重的影响。因而对频率的要求比对电压的要求更严格。频率的质量是以频率偏差来衡量的。在正常情况下，频率的允许偏差是根据电网的装机容量来确定的；在事故情况下，频率允许的偏差更大。一般不得超过0.5%，电网容量在300万kW及以上者不得超过2%。频率的调整主要依靠发电厂。3.供电的可靠性要求供电的可靠性要求 供电的可靠性是指确保用户能够随时得到供电，它是衡量供电质量的一个重要指标，涉及系统中供电电源的保证率、输配电设备的完好率以及各个环节设备的事故率等。供电的可靠性可用供电企业对电力用户全年实际供电小时数与全年总小时数(8760 h)的百分比值来衡量，也可用全年的停电次数和停电持续时间来衡量。我国在中国县(市)电力企业现代化标准中，要求城网供电可靠率应达到99.8%以上，农网应达到98%以上。供电设备计划检修时，对35 kV及35 kV以上电压供电的用户，每年停电不应超过1次；对10 kV供电的用户，每年停电不应超过3次。在用电单位中，各类负荷的运行特点及重要性是不一样的，它们对供电的可靠性和电能质量的要求也不相同。为了合理选择供电电压并拟定供配电系统的方案，根据对供电可靠性的要求及中断供电造成的损失或影响程度，可将电力负荷分为以下三级。1)一级负荷一级负荷 一级负荷是指中断供电将造成人身伤亡危险，或造成重大设备损失且难以修复，或给国民经济带来重大损失，或在政治上造成重大影响的电力负荷，如火车站、大会堂、重要宾馆、通信交通枢纽、重要医院的手术室、炼钢炉、国家级重点文物保护场所等。一级负荷要求由两个独立电源供电。一级负荷中特别重要的负荷，除上述两个电源外，还必须增设应急电源。常用的应急电源有：独立于正常电源的发电机组、专门供电线路、蓄电池和干电池。2)二级负荷二级负荷 二级负荷是指中断供电将造成生产设备局部破坏，或生产流程紊乱难以恢复，工厂内部运输停顿，出现大量废品或大量减产，在经济上造成一定损失。二级负荷要求由双回路供电，供电变压器也应有两台(这两台变压器不一定在同一变电所)。3)三级负荷三级负荷 三级负荷为一般电力负荷，所有不属于上述一、二级负荷的均属于三级负荷。由于三级负荷为不重要的一般负荷，因此它对供电电源无特殊要求，一般由一个电源供电。这类负荷在供电突然中断时这类负荷在供电突然中断时将造成人身伤亡的危险，或将造成人身伤亡的危险，或造成重大设备损坏且难以修造成重大设备损坏且难以修复，或给国民经济带来极大复，或给国民经济带来极大损失。损失。一级负荷一级负荷二级负荷二级负荷三级负荷三级负荷要求由两个独立电源供电。要求由两个独立电源供电。而对特别重要的一级负荷，而对特别重要的一级负荷，应由两个独立电源供电。应由两个独立电源供电。这类负荷如果突然断电，将这类负荷如果突然断电，将造成生产设备局部破坏，或造成生产设备局部破坏，或生产流程紊乱且难以恢复，生产流程紊乱且难以恢复，工厂内部运输停顿，出现大工厂内部运输停顿，出现大量废品或大量减产，因而在量废品或大量减产，因而在经济上造成一定损失。经济上造成一定损失。二二级负荷荷应由两回路供由两回路供电，两个回路两个回路应尽可能引自不同尽可能引自不同的的变压器或母器或母线段。段。不属于一级和二级负荷的电不属于一级和二级负荷的电能用户均属于三级负荷。能用户均属于三级负荷。对供供电无特殊要求，允无特殊要求，允许较长时间停停电，可采用，可采用单回路回路供供电。对可靠性的要求不同划分对可靠性的要求不同划分 学学习单元二元二供配电系统的构成及运行供配电系统的构成及运行 知知识目目标 了解供配电系统的概况与构成，掌握电力系统的运行方式，掌握低压配电系统的运行方式、供配电系统的布置等知识。能力目能力目标 正确理解变配电所的作用、变配电所的类型、变配电所所址选择的原则，掌握变电所主变压器的选择方法、变配电所倒闸操作的步骤等技能。36学学习单元二元二供配电系统的构成及运行供配电系统的构成及运行一、一、供配电系统的构成供配电系统的构成 二、二、供配电系统的运行方式供配电系统的运行方式三、三、供配电系统的布置供配电系统的布置37四、工厂变配电所的作用及运行四、工厂变配电所的作用及运行学学习单元二元二供配电系统的构成及运行供配电系统的构成及运行一、一、供配电系统的构成供配电系统的构成 38 1.供配电系统概况供配电系统概况图1-5 大中型工厂供配电系统简图学学习单元二元二供配电系统的构成及运行供配电系统的构成及运行图图1-6 具有高压配电所的中型工厂供配电系统简图具有高压配电所的中型工厂供配电系统简图39 对于小型工厂，通常只设1个降压变电所。用电量不大于160 kVA时，可采用低压电源进线，工厂只需设置1个低压配电间，如图1-7所示。学学习单元二元二供配电系统的构成及运行供配电系统的构成及运行图1-7 低压进线的小型工厂供配电系统简图40 一般由工厂降压变电所（或称为工厂总降压变电所）、高压配电线路、车间变电所、低压配电线路和用电设备组成。学学习单元二元二 供配电系统的构成及运行供配电系统的构成及运行2.供配电系统的组成供配电系统的组成图1-8 典型供配电系统示意图411.电力系统的中性点运行方式电力系统的中性点运行方式学学习单元二元二 供配电系统的构成及运行供配电系统的构成及运行二、供配电系统的运行方式二、供配电系统的运行方式1）中性点不接地运行方式（1）正常运行。图1-9 正常运行时中性点不接地的电力系统42431.电力系统的中性点运行方式电力系统的中性点运行方式学学习单元二元二 供配电系统的构成及运行供配电系统的构成及运行二、供配电系统的运行方式二、供配电系统的运行方式1）中性点不接地运行方式（1）正常运行。图1-9 正常运行时中性点不接地的电力系统系统正常运行时，电源三相电压 、是对称的，三相对地电容电流、也是对称的，其相量和为零，中性点N的电位为零电位，各相对地电压为相电压。学学习单元二元二 供配电系统的构成及运行供配电系统的构成及运行（2）故障运行。图1-10 单相接地时中性点不接地的电力系统C相发生接地故障时，非接地相A、B相的对地电压升高到原来相电压的 倍，即变为线电压，而系统的3个线电压的相位和大小均未改变，因此，系统中的设备仍可正常运行，但是运行时间不能太长，一般允许运行时间不超过2 h。44 在我国，对于电压为610 kV的系统，当单相接地电流小于30 A时，或对于电压为20 kV及以上的系统，当单相接地电流小于10 A时，采用中性点不接地方式。学学习单元二元二 供配电系统的构成及运行供配电系统的构成及运行2）中性点经消弧线圈接地运行方式图1-11 单相接地时中性点经消弧线圈接地的电力系统45当系统发生单相接地故障时（设为C相），则有 （1-2）为C相对地的短路电流；为流过消弧线圈的电流。由式（1-2）可得 （1-3）式中，可以看出，单相接地时的对地短路电流是流过消弧线圈的电流与其他两相对地电容电流的差，选择适当大小的消弧线圈，可以减小接地相对地的短路电流。学学习单元二元二 供配电系统的构成及运行供配电系统的构成及运行463）中性点直接接地或经低电阻接地运行方式学学习单元二元二 供配电系统的构成及运行供配电系统的构成及运行图1-12 单相接地时中性点直接接地的电力系统47 当中性点直接接地的系统发生单相接地故障时，相间电压的对称关系被破坏，但未接地故障的另外两个完好相的对地电压仍维持为相电压。因此，中性点直接接地的电力系统中的供用电设备，其相绝缘只需按相电压来考虑即可在我国，110 kV及以上的电力系统通常都采取中性点直接接地的运行方式。学学习单元二元二 供配电系统的构成及运行供配电系统的构成及运行48在我国电力系统中，中性点接地方式的应用范围大致如下：(1)220/380 V系统均采用中性点直接接地方式，在发生单相接地故障时，一般能使保护装置迅速动作，切除故障部分，保障人身安全。(2)310 kV系统多采用中性点不接地方式，仅在线路长或有电缆线路而且单相接地电流越限时，才采用经消弧线圈接地方式。这种接地系统供电可靠性较高。(3)3566 kV系统多采用经消弧线圈接地方式，以限制过大的单相接地电流。(4)110 kV及110 kV以上系统多数采用中性点直接接地方式。系统电压升高，绝缘费用在总投资中所占比重增大，中性点直接接地系统对降低绝缘水平有明显的优势。学学习单元二元二 供配电系统的构成及运行供配电系统的构成及运行49学学习单元二元二 供配电系统的构成及运行供配电系统的构成及运行2.低压配电系统的运行方式低压配电系统的运行方式 按保护接地的形式，低压配电系统可分为TN系统、TT系统和IT系统。1）TN系统图1-13 低压配电的TN系统(a)TN-C系统 (b)TN-S系统 (c)TN-C-S系统（a）（b）（c）50学学习单元二元二2）TT系统 供配电系统的构成及运行供配电系统的构成及运行图1-14 低压配电的TT系统 51523）IT系统学学习单元二元二 供配电系统的构成及运行供配电系统的构成及运行 图1-16 低压配电的IT系统 学学习单元二元二工矿企业的供配电系统一般分为户内式和户外式两种。1.户内配电装置的特点户内配电装置的特点 （1）户内配电装置之间允许的安全净距离较小，所以可以分层布置，这样可以减小占地面积。（2）操作、巡视、维修等工作都在室内进行，因此不受天气的影响。（3）外界污染的空气对电气设备影响小，因此维护工作量减小。（4）房屋建筑投资大。供配电系统的构成及运行供配电系统的构成及运行三、供配电系统的布置三、供配电系统的布置53学学习单元二元二2.户外配电装置的特点户外配电装置的特点（1）户外配电装置的土建工作量较小，建设周期较短。（2）费用低，扩建方便。（3）设备间距较大，对于带电作业的情况比较方便。（4）占地面积较大。（5）不良天气对设备维修以及操作有一定的影响。（6）由于受外界环境影响，需要加强绝缘保护。供配电系统的构成及运行供配电系统的构成及运行54学学习单元二元二3.供配电系统总体布置的要求供配电系统总体布置的要求（1）便于维护和检修。（2）保证运行安全。（3）便于进出线。高压配电室宜位于高压接线侧，低压配电室宜靠近变压器室以便于低压架空出线。（4）节约土地和建筑费用。（5）高压电容器组一般应装设在单独的电容器室内，而且该电容器室一般与高压配电室临近，两室之间应砌防火墙。（6）留有发展余地。供配电系统的构成及运行供配电系统的构成及运行55学学习单元二元二四、工厂变配电所的作用及运行四、工厂变配电所的作用及运行 供配电系统的构成及运行供配电系统的构成及运行1.变配电所的作用变配电所的作用 变配电所是供配电系统的核心，在供配电系统中占有特别重要的地位。变配电所按作用分为变电所和配电所。变电所的作用是从电力系统受电，接收电能，经过变压后按要求分配电能。配电所的作用是从电力系统受电，然后按要求分配电能。5657学学习单元二元二四、工厂变配电所的作用及运行四、工厂变配电所的作用及运行 供配电系统的构成及运行供配电系统的构成及运行可分为总降压变电所和车间变电所。1）总降压变电所 总降压变电所通常将35110 kV的电压降压为610 kV，然后送到附近的车间变电所或直接供电给高压用电设备。2.变电所的类型变电所的类型58学学习单元二元二 供配电系统的构成及运行供配电系统的构成及运行2）车间变电所车间变电所按其主变压器安装位置的不同，分为以下几种类型。（1）车间附设变电所。（2）车间内变电所。（3）露天（或半露天）变电所。（4）独立变电所。（5）杆上变电所。（6）地下变电所。（7）楼上变电所。（8）成套变电所。（9）移动变电所。学学习单元二元二 供配电系统的构成及运行供配电系统的构成及运行图1-16 车间变电所的类型1、2内附式；3、4外附式；5车间内式；6露天式或半露天式；7独立式；8杆上式；9地下式；10楼上式59学学习单元二元二3.变配电所所址的选择变配电所所址的选择 供配电系统的构成及运行供配电系统的构成及运行 1）变配电所所址选择的一般原则（1）尽量靠近负荷中心，以缩短配电线路的距离，降低线路的电能损 耗、电压损耗，减少有色金属消耗量。（2）尽量靠近电源侧。（3）进线、出线方便，尽量避免架空线路跨越其他设备和建筑物。（4）设备运输、安装方便。（5）避开剧烈震动或高温场所，避开多尘或有腐蚀性气体的场所。（6）不应设在厕所、浴室或其他经常积水场所的正下方，不宜与上述 场所相邻。（7）不应设在有爆炸或火灾危险环境的正上方或正下方。60学学习单元二元二 供配电系统的构成及运行供配电系统的构成及运行2）变配电所所址选择的方法负荷中心是选择变配电所所址的重要条件。用户的负荷中心可以用负荷指示图或者负荷功率矩的计算方式近似地确定。（1）负荷指示图。负荷指示图是将电力负荷按一定的比例，用负荷圆的形式标注在用户的平面图上。（2）负荷功率矩。负荷功率矩是以负荷圆的圆心为负荷点，用求物体重心的方法来确定负荷中心。61学学习单元二元二图1-17 三个负荷点的负荷功率矩示意图 供配电系统的构成及运行供配电系统的构成及运行62学学习单元二元二（3）负荷电能矩。供配电系统的构成及运行供配电系统的构成及运行 （1-4）（1-5）为负荷点的电能消耗量，其中，Pi为负荷的有功计算负荷，TMi为最大负荷利用小时；ti为各负荷在同一时间内的实际工作时间；Ai为各负荷的有功电能消耗量。式中，63学学习单元二元二4.变电所主变压器的选择变电所主变压器的选择 供配电系统的构成及运行供配电系统的构成及运行选择主变压器台数时应考虑下列原则。(1)应满足用电负荷对供电可靠性的要求。有大量一、二级负荷的变电所宜采用两台变压器。只有二级而无一级负荷的变电所也可以只采用一台变压器，但必须在低压侧铺设与其他变电所相连的联络线作为备用电源。(2)对季节性负荷或昼夜负荷变动较大且要求采用经济运行方式的变电所，可考虑采用两台变压器。(3)除上述情况外，一般车间变电所宜采用一台变压器。但是负荷集中而容量相当大的变电所，虽为三级负荷，也可以采用两台或两台以上变压器。(4)考虑负荷的发展，留有安装第二台主变压器的空间。1）主变压器台数的选择642）变电所主变压器容量的选择（1）只装一台主变压器的变电所主变压器容量SN.T应满足全部用电设备总计算负荷S30的需要，即 SN.TS30 (1-6)（2）装有两台主变压器的变电所 每台主变压器的容量SN.T应同时满足以下两个条件。(1)任一台变压器单独运行时，应满足总计算负荷S30的60%70%的需要，即 SN.T(0.60.7)S30 (1-7)(2)任一台变压器单独运行时，应满足全部一、二级负荷S30(+)的需要，即 SN.TS30(+)(1-8)（3）车间变电所主变压器单台容量的选择 工厂车间变电所单台主变压器容量，一般不宜大于1250kVA，在负荷比较集中、容量较大时，也可选用16002500kVA的配电变压器，这时变压器低压侧的断路器必须配套选用。对装于楼上的电力变压器，单台容量不宜大于630kVA。对居住小区变电所，单台油浸式变压器容量不宜大于630kVA。（4）选择的变压器容量应留有一定的余地。【例1-1】某100.4 kV变电所，其总计算负荷为1400kVA，其中一、二级负荷为730 kVA。试初步选择主变压器的台数和容量。解：根据变电所的一、二级负荷情况，确定选两台主变压器。每台变压器容量应满足以下两个条件：SN.T(0.60.7)1400 kVA(840980)kVA且SN.T730 kVA因此，初步确定选择两台1000 kVA的主变压器，具体可选为S9-1000/10。学学习单元二元二5.变配电所的运行变配电所的运行1）变配电所送电和停电操作顺序 （1）变配电所送电操作顺序。拉开线路端接地闸刀或拆除接地线，先合电源侧的隔离开关或刀开关，再合线路侧的隔离开关或刀开关，最后合高压或低压断路器。（2）变配电所停电操作顺序。拉开高压或低压断路器，拉开线路侧的隔离开关或刀开关，拉开电源侧的隔离开关或刀开关，在线路上可能来电端合上接地闸刀或挂接地线。供配电系统的构成及运行供配电系统的构成及运行682）变配电所倒闸操作 电气设备由于进行周期性检查、试验、处理事故等，需要通过操作断路器、隔离开关等电气设备改变运行状态。把电气设备由一种状态转变为另一种状态所进行的操作称为倒闸操作。（1）倒闸操作需要接受主管人员的预发命令。（2）倒闸操作需要填写操作票。（3）操作前，操作人和监护人应先在模拟图板上进行模拟预演，检查无误后再进行设备操作。（4）倒闸操作时必须由两人执行，应由对设备较熟悉的人来做监护。（5）当发生人身触电事故时，可不经许可直接断电。学学习单元二元二 供配电系统的构成及运行供配电系统的构成及运行69问题与思考问题与思考1.什么是电力系统？电力系统由哪些环节组成？2.什么是电力网？电力网是如何分类的？3.工厂供配电系统由哪些部分组成？4.电力系统中性点运行方式有哪几种类型？它们各有什么特点？70模模块小小结本模块主要介绍了供配电技术的基本知识和基本问题，学习本模块的内容后应掌握下列内容。（1）电力系统的概念、基本组成及作用。（2）电力系统运行的基本要求。（3）发电机、变压器额定电压的选择方法。（4）供配电系统的组成，电力系统的中性点运行方式。（5）供配电系统的布置，变配电所的作用。（6）变配电所主变压器的选择方法。71模块结束72