供電技術課程基本內容,供電，就是指工礦企業所需電能的供應和分配，亦稱配電。供電系統：工礦企業的用電系統。工礦企業所需的電力電源從進廠起到所有用電設備入端止的整個電路及其中的變配電設備。供配電技術(Engineeringofpoweranddistribution)就是研究電力的供應和分配問題。,學習任務：了解電力用戶的電力供應和分配問題；掌握簡單供電系統運行、維護和設計計算所需的基礎知識和基礎理論.前修課程：電路、電子、電機學,第一章供電系統的基本概念,1.1電力系統基礎1.2電力系統接線方式1.3典型企業供電系統1.4電網中性點運行方式,1.1.1電力系統1.系統：由相互作用、依賴的若干部分組成的具有特定功能的有機整體，它又從屬于一個更大的系統（系統論）2.電力系統：完成電能生產、輸送、分配、消費的統一整體。通常由發電機、變壓器、電力線路和負荷等電力設備組成的三相交流系統。,1.1電力系統基礎,3.電力系統組成一次系統在工程實際中，常把電力系統中的發電、輸變電與供配電等環節叫做一次系統。,1.1電力系統基礎,二次系統：包括繼電保護、測量和調度等環節。繼電保護主要是對系統中出現的各種故障，如短路、過電流、斷相、接地等，進行切斷電源或聲響報警等動作；測量是對電力系統的運行參數進行在線測定和顯示，如電壓、電流、功率、功率因數等；調度主要包括負荷分配、功率平衡、電壓調整、線路的投入與切除等工作。,1.1電力系統基礎,圖11典型的電力系統,1工廠的電力負荷，根據其對供電可靠性的要求及中斷供電造成的損失或影響的程度分為三級。1）一級負荷這類負荷若供電突然中斷將造成對人員的生命危害，或造成重大設備損壞且難以修復，或打亂復雜的生產過程并使大量產品報廢，給國民經濟帶來極大損失。例如冶金企業的爐體冷卻水泵、澆鑄車間、連續軋鋼生產線，礦山企業的主排水泵、主扇風機，化工企業的反應爐、建材行業的水泥回轉窯、醫院以及國家重要的鐵路樞紐、通信樞紐、國防設施等，均屬于一級負荷。,1.1.2電力負荷及對供電的要求,1.1電力系統基礎,2）二級負荷這類負荷若突然斷電，將造成生產設備局部損壞，或生產流程紊亂且恢復較困難，企業內部運輸停頓，或出現大量廢品或大量減產，因而在經濟上造成較大的損失。這類負荷一般允許短時停電幾分鐘，它在工業企業中占的比例最大。3）三級負荷三級負荷為一般的電力負荷.,1.1電力系統基礎,2負荷供電要求1）一級負荷對供電電源的要求應由兩個獨立電源供電，當一個電源發生故障時，另一個電源應不致同時受到損壞。獨立電源是指不受其它電源的影響與干擾的電源。具備下列兩個條件的發電廠或變電所的不同母線段均屬獨立電源：每段母線的電源來自不同的發電機，且以后的輸、變、配電各環節叉均為分列運行；母線段之間無聯系，或雖有聯系但當其中一段母線發生故障時，能自動斷開聯系，不影響其余母線段繼續供電。,1.1電力系統基礎,特殊重要的一級負荷通常稱為保安負荷。對保安負荷必須備有應急使用的可靠電源。常用的應急電源有：獨立于正常電源的發電機組，干電池，蓄電池，供電系統中有效地獨立于正常電源的專門供電線路。,1.1電力系統基礎,2）二級負荷對供電電源的要求要求做到當發生供電變壓器故障時不致中斷供電，或中斷后能迅速恢復供電。二級負荷應由兩回線路供電，兩回線路應盡可能引自不同的變壓器或母線段。當取得兩回線路確有困難時，允許由一回專用架空線路供電。3）三級負荷對供電電源的要求對供電電源無特殊要求，允許較長時間停電，可用單回線路供電。,1.1電力系統基礎,在大型工業企業中，一、二級負荷約占總負荷的60以上，因此即使是短時停電所造成的損失也是很大的。此外，各級負荷不能孤立地看待，一個企業中只要有一個一級負荷，則該企業的總降壓變電所對于上級供電部門來說就是一級負荷。在掌握了負荷分級及其對供電的要求后，在設計新建企業的供電系統時可以根據實際情況來進行方案的擬定和分析比較，使確定的供電方案在技術經濟上最合理。,1.1電力系統基礎,3用戶對供電的要求保證供電安全可靠安全是指不發生人身觸電事故和因電氣故障而引起的爆炸、火災等重大災害事故。供電的可靠性是指供電系統不間斷供電的可能程度。保證供電電能質量對于用戶，良好的電能質量是指電壓偏移不超過額定值的5，頻率偏移不超過0.20.5Hz，正弦交流的波形畸變極限值在35的允許范圍之內。,1.1電力系統基礎,保證供電系統的經濟性該項要求供電系統的一次投資要少，運行費用要低。在滿足前兩項要求的前提下，盡可能節約電能和減少有色金屬的消耗量。,1.1電力系統基礎,1.1.3電力系統電壓等級1.電力網為何要采用高電壓？遠距離大容量輸電的壓降和損耗：容量：壓降：損耗：a.截面積與損耗b.絕緣與投資兩方面取折衷,1.1電力系統基礎,線路電壓與容量、距離的關系,1.1電力系統基礎,為何要確定額定電壓?電網(線路)的額定電壓只能使用國家規定的額定電壓。它是確定各類電氣設備額定電壓的基本依據。標準化：避免電壓等級數量的無限制擴大，導致互聯困難。最佳的技術經濟性能：電力設備需要在額定電壓下進行優化設計、制造和使用。,1.1電力系統基礎,用電設備的額定電壓:線路首端與末端的平均電壓即電網的額定電壓。用電設備的額定電壓規定與同級電網的額定電壓相同。如圖中虛線所示。發電機的額定電壓:發電機額定電壓規定高于同級電網額定電壓5,用電設備與發電機的額定電壓說明,4如何確定額定電壓?(電壓分布:5%),1.1電力系統基礎,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兩種情況：當變壓器直接與發電機相聯時，如圖中的變壓器T1，高于同級電網額定電壓5。,電力變壓器額定電壓說明,當變壓器不與發電機相聯而是連接在線路上時，如圖變壓器T2，其一次繞組額定電壓應與電網額定電壓相同。,1.1電力系統基礎,（2）電力變壓器二次繞組的額定電壓亦分兩種情況：變壓器二次側供電線路較長，如圖中的變壓器T1，其二次繞組額定電壓應比相聯電網額定電壓高10。,電力變壓器額定電壓說明,變壓器二次側供電線路不長時，如圖中的變壓器T2，其二次繞組額定電壓只需高于所聯電網額定電壓5。,1.1電力系統基礎,圖：電網額定電壓確定示意圖,1.1電力系統基礎,5平均額定電壓概念在短路電流計算時，為了簡化計算且使問題的處理在技術上合理，習慣上用線路的平均額定電壓（Uav）來表示電力網的電壓。Uav是指電網始端的最大電壓（變壓器最大空載電壓）和末端受電設備額定電壓的平均值，例如額定電壓為10kV的電網，其平均額定電壓為,1.1電力系統基礎,我國電網額定電壓等級,1.1電力系統基礎,1電壓質量電壓質量是電能質量的重要指標之一。它以電壓偏差、電壓波動與閃變和電壓波形來衡量。電壓偏差電壓偏差是以電壓偏離額定電壓的幅度，一般以百分數表示，即,1.1.4供電系統電能質量,1.1電力系統基礎,V%為電壓偏差百分數，U為實際電壓，UN為額定電壓我國規定了供電電壓允許偏差，見下表，要求供電電壓的電壓偏差不超過允許偏差。,1.1電力系統基礎,電壓波動和閃變電壓波動是指電壓的急劇變化。電壓波動程度以電壓最大值與最小值之差或其百分數表示，即U=Umax-Umin式中，U為電壓波動；Umax、Umin為電壓波動的最大值和最小值（kV）；UN為額定電壓（kV）。周期性電壓急劇變化引起光源光通量急劇波動而造成人眼視覺不舒適的現象，稱為閃變。,1.1電力系統基礎,波形波形的質量是以正弦電壓波形畸變率來衡量的。在理想情況下，電壓波形為正弦波，但電力系統中有大量非線形負荷，使電壓波形發生畸變，除基波外，還有各項諧波。,2頻率頻率的質量是以頻率偏差來衡量。我國采用的額定頻率為50赫茲，在正常情況下，頻率的允許偏差，根據電網的裝機容量而定；事故情況下，頻率允許偏差更大，頻率的允許偏差見下表。,1.1電力系統基礎,電力系統頻率的允許偏差,3供電可靠性供電可靠性是以對用戶停電的時間及次數來衡量。它常用供電可靠率Kre1表示，即實際供電時間與統計期全部時間的比值的百分數表示。,1.1電力系統基礎,供電系統的接線方式按網絡接線布置方式可分為放射式、干線式、環式及兩端供電式等接線系統；按其網絡接線運行方式可分為開式和閉式網絡接線系統；按對負荷供電可靠性的要求可分為無備用和有備用接線系統。在有備用接線系統中，其中一回路發生故障時，其余回路能保證全部供電的稱為完全備用系統；如果只能保證對重要用戶供電的，則稱為不完全備用系統。備用系統的投入方式可分為手動投入，自動投入和經常投入等幾種。,1.2供電系統的接線方式,1.2供電系統的接線方式,1.2.1供電系統接線方式的要求（一）安全可靠（二）操作方便，運行靈活（三）經濟合理（四）便于發展,1.2供電系統的接線方式,1.2.2供電系統的接線方式,1無備用系統接線2有備用系統的接線雙回路放射式環式雙回路干線式,1.2供電系統的接線方式,無備用系統接線,雙回路放射式接線,環式接線,雙回路干線式接線,1.2.3變電所的主接線,1線路變壓器組接線2橋式接線3單母線分段式接線4雙母線接線,1.2供電系統的接線方式,線路變壓器組接線,單母線分段主接線,橋式接線,雙母線接線,電力系統的一個子集，主要包括配電網和負荷。供電系統處于電力系統的末端，經過一至兩級降壓后直接向負荷供電。1.3.1供電系統在電力系統中的地位和作用1.3.2供電系統分類,1.3典型企業供電系統,系統側要求用戶側要求1供配電工作:1）保證工廠生產和生活用電的需要2）搞好“三電”-安全用電、節約用電、計劃用電2基本要求：安全、可靠、優質、經濟,1.3.1供電系統在電力系統中的地位和作用,1.3典型企業供電系統,1.3.2供電系統分類,具有高壓配電所的供電系統具有總降壓變電所的供電系統只有一個變電所或配電所的供電系統高壓深入負荷中心的供電系統,1.3典型企業供電系統,1具有高壓配電所的供電系統,如圖所示是一個比較典型的中型工廠供電系統的系統圖(systemdiagram）。可以看出，該廠的高壓配電所有兩條6-l0kV的電源進線，分別接在高壓配電所的兩段母線上。這兩段母線間裝有一個分段隔離開關，形成所謂“單母線分段制”。,1.3典型企業供電系統,2具有總降壓變電所的供電系統,如圖總降壓變電所高壓兩回路供電高低壓均單母分段接線，,1.3典型企業供電系統,對于小型工廠，由于所需容量一般不大于1000kVA或稍多，因此通常只設一個降壓變電所，將6-l0kV電壓降為低壓用電設備所需的電壓，如圖所示。,3只有一個變電所或配電所的供電系統,1.3典型企業供電系統,4高壓深入負荷中心的供電系統,這種接線方式無總配電所，而是采用T接形式接入車間變電所,1.3典型企業供電系統,1.4電網中性點運行方式,1.4.1中性點運行方式分析分類三相交流電系統的中性點是指星形連接的變壓器或發電機中性點。中性點的運行方式有三種：中性點不接地系統，中性點經消弧線圈接地系統中性點直接接地系統。,1.4.2中性點不接地方式正常運行時，各相的對地電壓均等于相電壓，中性點對地電壓為零。各相的對地電容電流對稱，其電容電流的向量和為零。,1.4電網中性點運行方式,系統發生單相接地時，接地相對地電壓為非接地相對地電壓升高為線電壓，即為相電壓的倍,接地相的電容電流為零，非接地相的對地電流也增大為倍,接地電流為正常運行時每相的對地電容電流的3倍。,1.4電網中性點運行方式,1.4.3中性點經消弧線圈接地運行方式當中性點不接地系統的單相接地電流超過規定值(310kV系統接地電流大于30A；2063kV系統接地電流大于10A時，為了避免產生斷續電弧引起過電壓或造成短路，中性點應經消弧線圈接地，消弧線圈實際上就是電抗線圈。消弧線圈對電容電流的補償有三種方式：（1）全補償IL=IC；（2）欠補償ILIC；（3）過補償ILIC。實際上都采用過補償，以防止由全補償引起的電流諧振，損壞設備或欠補償由