1、2018/12/16,工业与民用供电,1,工业与民用供电课程 多媒体课件,NEXT,2018/12/16,工业与民用供电,2,第一章 概论,1.1电力系统与供电系统 1.2电力系统的额定电压 1.3电力供应的质量指标 1.4电力负荷的等级分类 1.5系统分析的基础知识,HOME,BACK,NEXT,2018/12/16,工业与民用供电,3,1.1 电力系统与供电系统,1.1.1 电力系统简介 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，称为电力系统。,HOME,BACK,NEXT,2018/12/16,工业与民用供电,4,输配电
2、的概念,输配电是电力系统中发电厂( 生产者) 与电力用户( 消费者) 之间的输送电能与分配电能的组成部分。输电是从发电厂或发电厂群向供电区输送大量电力的主干渠道或不同电网之间互送大量电力的联网渠道。配电是在供电区之内将电能分配至用户的分配手段, 并直接为用户服务。,2018/12/16,工业与民用供电,5,输电设施包括输电线路、变电所、开关站、换流站等。配电设施包括配电线路、配电变电所等。若干输电工程设施组成网络结构, 形成输电网。输电主干线及其送端与受端的同一电压等级的电网, 包括途中连接的同级电压电网, 均属于输电网范围。从输电网到用户之间, 都属于配电网范围。输电网与配电网, 有时也分别
3、称为输电系统与配电系统。输电系统与配电系统再加上发电厂与用电设备总称为电力系统。输电网与配电网均不包括发电厂。,2018/12/16,工业与民用供电,6,输电与配电的功能,输电的主要功能是大容量、远距离输送电能。配电的功能是在电力系统中接受发电基地或输电网的大量电能, 并分配到不同的负荷区直至用户, 从而完成电能的最终消费。配电的具体功能是按照不同的需要以不同的方式实现的: （1）分配电能到城市、郊区、乡镇和农村等供电区（2） 将电能分配和供给农业、工业、商业、居民住宅以及特殊需要的用户等供电区; （3） 采用一系列技术手段, 保证电能不间断的供应和合格的质量。,2018/12/16,工业与民
4、用供电,7,1.发电电源将其他形式的能转换成电能。 2.输电网络为有效地进行大功率电能的输送，需要更高的输电电压。输电线路：闭环的网状结构“闭环结构，闭环运行” 3.供电网络逐级降低电压，110/10/6、35/106V 电磁环流 开环结构 4.配电网络直接与用电设备连接的线路及开关设备构成的网络 “开环结构，开环运行”,2018/12/16,工业与民用供电,8,我国电力系统发展状况,2018/12/16,工业与民用供电,9,2018/12/16,工业与民用供电,10,2018/12/16,工业与民用供电,11,2018/12/16,工业与民用供电,12,1、供电系统的定义典型供电系统包括6-
5、110kV线路与6-110kV变电站。如图所示是一个比较典型的中型工厂供电系统的系统图(system diagram）。可以看出，该厂的高压配电所有两条6-l0kV 的电源进线，分别接在高压配电所的两段母线上。这两段母线间装有一个分段隔离开关，形成所谓“单母线分段制”。,1.1.2 供电系统,HOME,BACK,NEXT,2018/12/16,工业与民用供电,13,2、设计及运行目标安全、可靠、优质、经济 3、供电系统的要求正常状态、非常状态、故障状态保证正常供电、进行系统保护、满足异常需求,2018/12/16,工业与民用供电,14,对于小型工厂，由于所需容量一般不大于1000kVA或稍多，
6、因此通常只设一个降压变电所，将6-l0kV电压降为低压用电设备所需的电压，如图所示。,只设一个降压变电所的工厂供电系统,HOME,BACK,NEXT,2018/12/16,工业与民用供电,15,如果工厂所需容量不大于 160kV A时，一般采用低压电源进线，因此工厂只需设 一低压配电间，如图所示。,低压电源进线的小型工厂系统,HOME,BACK,NEXT,2018/12/16,工业与民用供电,16,4.一次与二次设备,一次设备：承受电网电压承载负荷电流的主设备。如变压器、线缆、开关等二次设备：不承受电网电压、承载负荷电流的辅助设备。测量、保护、控制等,2018/12/16,工业与民用供电,17
7、,1.2 电力系统的额定电压,电气设备的额定频率和额定电压：是其正常工作且能获得最佳经济效果的频率和电压。频率和电压是衡量电能质量的两个基本参数。 一般交流电力设备的额定频率为50Hz,此频率通称为“工频”。 对工厂供电系统来说，提高电能质量主要是提高电压质量的问题。,1、概述,HOME,BACK,NEXT,2018/12/16,工业与民用供电,18,2、三相交流电网和电力设备的额定电压,系统及线路额定电压： 线路首端与末端的平均电压即电网的额定电压。 供用电设备的额定电压: 用电设备的额定电压规定与同级电网的额定电压相同。如图中虚线所示。 发电机的额定电压:发电机额定电压规定高于同级电网额定
8、电压5。,用电设备与发电机的额定电压说明,HOME,BACK,NEXT,2018/12/16,工业与民用供电,19,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两种情况：当变压器直接与发电机相联时，如图中的变压器T1，高于同级电网额定电压5。,电力变压器额定电压说明,HOME,BACK,NEXT,当变压器不与发电机相联而是连接在线路上时，如图的变压器T2，此其一次绕组额定电压应与电网额定电压相同。,2018/12/16,工业与民用供电,20,（2）电力变压器二次绕组的额定电压亦分两种情况： 变压器二次侧供电线路较长（35kV及以上），如图中的变压器T1，其二次绕组额定电压应比相联
9、电网额定电压高10。,电力变压器额定电压说明,HOME,BACK,NEXT,2018/12/16,工业与民用供电,21,变压器二次侧供电线路不长时（10kV及以下），如图中的变压器T2，其二次绕组额定电压只需高于所联电网额定电压5。,电力变压器额定电压说明,HOME,BACK,NEXT,2018/12/16,工业与民用供电,22,1.3电力供应的质量指标,1.3.1 频率质量指标 我国 50Hz 正常运行0.2Hz 故障运行1.0Hz 调整各发电机出力，维持系统频率,1.3.2 电压质量指标,1.电压的偏差,2018/12/16,工业与民用供电,23,2.电压的波动1S内电压幅值的变化,3.电
10、压的谐波叠加在50Hz正弦电压（基波）波形之上的各高次谐波。,谐波总含量：各高次谐波有效值Uj的均方根,电压总谐波畸变率：,2018/12/16,工业与民用供电,24,第j次谐波含有率：,可靠率指标：,1.3.3供电可靠指标,2018/12/16,工业与民用供电,25,1.4 电力负荷的等级分类,一般将电力用户负荷划分为三级。10110kV供电负荷的可靠性按负荷性质划分，0.46kV配电负荷的可靠性按用电设备性质划分。 1.4.1供电负荷等级（高压负荷） 1.一级供电负荷一级负荷是指中断供电将造成人身伤亡，或将损坏主要设备且长期难以修复，或对国民经济带来巨大损失。如大型医院，炼钢厂，石油提炼厂
11、或矿井等。 对一级负荷，要求供电系统当线路发生故障停电时，仍保证其连续供电，即我们常说的双回路供电。 配备两路独立电源与两条独立回路。,2018/12/16,工业与民用供电,26,2.二级供电负荷 （1）中断供电将造成较大政治影响者。（2）中断供电将造成较大经济损失者。（3）中断供电将造成公共场所秩序混乱者。 双电源双回路 3.三级供电负荷 单电源单回路,2018/12/16,工业与民用供电,27,1.4.2 配电负荷等级（低压负荷） 1.一级配电负荷 双电源双回路 2.二级配电负荷 双电源双回路 3.三级配电负荷 单电源单回路,2018/12/16,工业与民用供电,28,1.5 系统分析的基
12、础知识,1.5.1 对称分量法分析 三相系统的电源电压、负荷阻抗及线路阻抗的各相参数相等时，三相电流也相等，并称为三相对称。当三相负荷不相等，特别是非对称短路（见第三章）发生时，三相电流不对称，称为三相非对称。 进行非对称系统分析的基本方法则是运用对称分量法与叠加原理。对称分量方法是先将非对称三相系统分解为正序、负序和零序三个对称系统，对各序的对称系统分别进行分析计算后，再将各序计算量进行叠加合成，即可得到非对称三相系统的分析结果。,2018/12/16,工业与民用供电,29,1.5.1 对称分量法分析,1.用对称三序电流合成不对称三相电流,任取同频率的正序、负序和零序三个对称电流： 正序电流
13、为 （三相等幅、相位差120o、相序A B C） 负序电流为 （三相等幅、相位差120o、相序A C B） 零序电流为 （三相等幅、相位相同） 在三相电路中，任意一组不对称的三相相量（电压或电流），可以分解为三相对称的相量分量，以电流为例，有：,2018/12/16,工业与民用供电,30,1.用对称三序电流合成不对称三相电流,2018/12/16,工业与民用供电,31,2.非对称三相电流分解成对称三序电流,首先引入复数算子,且,2018/12/16,工业与民用供电,32,则有：,因此有各相实际电流与A相各序电流间的关系如下：,（1-10-1）,（1-10-2）,（1-10-3）,2018/12
14、/16,工业与民用供电,33,（1-10-1）式 +（1-10-2）式 +（1-10-3）式则有 （1-10-1）式 + （1-10-2）式 + （1-10-3）式则有（1-10-1）式 + （1-10-2）式 + （1-10-3）式则有,2018/12/16,工业与民用供电,34,还可用于非对称电压的分析,任意一个非对称三相电流，总可以分解为正序、负序及零序的三序对称电流。,2018/12/16,工业与民用供电,35,1.5.2 变压器等值参数,RT+jXT,GT,-jBT,RTjXT：一、二次绕组漏抗 GTjBT：励磁支路,型等值电路,2018/12/16,工业与民用供电,36,两类试验：
15、,变压器 型等值电路中的各参数均可根据变压器空载与负载试验参数进行折算。 空载试验：高压侧开路，低压侧加额定电压低压侧电流为空载电流I0，变压器损耗为空载损耗P0 负载试验：低压侧短路，高压侧加额定电流高压侧电压为短路电压Uk，变压器损耗为负载损耗Pk,2018/12/16,工业与民用供电,37,负载试验所得参数 1.等值电阻,变压器的电阻参数表征变压器一、二次绕组的等值电阻。 负载试验外加电压较低时，铁损很小，Pk近似为一、二次绕组电阻的功率损耗（铜损），则,2018/12/16,工业与民用供电,38,变压器的电抗参数表征变压器一、二次绕组的等值电抗。因RTXT, 则负载试验条件下，,2.等
16、值电抗,2018/12/16,工业与民用供电,39,变压器的电导参数表征变压器的铁心损耗，空载时，空载电流远小于额定电流，铜损很小，空载损耗P0 PFe。,空载试验所得参数 3.等值电导,2018/12/16,工业与民用供电,40,4.等值电纳,变压器的电纳表征变压器的励磁电流。变压器的空载电流的无功分量远大于有功分量，故近似认为空载电流I0就是无功电流。,2018/12/16,工业与民用供电,41,1.5.3 线缆的等值参数,2018/12/16,工业与民用供电,42,1.5.3 线缆的等值参数,供电线路分为架空线与地埋电缆两种。 1.线路电阻反映电流在导线上的功耗，导线在温度t下的电阻计算
17、公式,2018/12/16,工业与民用供电,43,2.线路电抗,线路电感反映电流流过导线时在其内部及周围产生的磁场效应。单值等效电感为,单相线路电抗,其中，DS导线的自几何均距, DS=(0.70.9)r mm 三相导线互几何均距,2018/12/16,工业与民用供电,44,3.线路导纳,线路各相间电容反映线路带电时在周围介质中建立的电场效应。,架空线单相等值电容：,单相线路电纳：,2018/12/16,工业与民用供电,45,4.对地电纳,线路中还存在各相电缆的对地电容。相对地电纳相对地电容电流,线路电导反映线路带电时的电流泄漏现象及空气游离所引发的有功功率损耗，电缆线路或天气晴好时的架空线，
18、电流泄漏现象极少发生，可以忽略电导,2018/12/16,工业与民用供电,46,架空线的电抗远大于地埋电缆的电抗，相间电容与对地电容远小于地埋电缆电容。,2018/12/16,工业与民用供电,47,1.5.4 中性点运行方式,在三相交流电力系统中，作为供电电源的发电机和变压器的中性点有四种运行方式：（1）中性点不接地（2）中性点经消弧线圈接地（3）中性点经小电阻接地（4）中性点直接接地,HOME,BACK,NEXT,2018/12/16,工业与民用供电,48,大接地电流系统与小接地电流系统,根据系统单相接地时产生电流的大小，供电系统又分为“大接地电流系统”与“小接地电流系统”。,中性点经小电阻
19、接地 中性点直接接地 大接地电流系统中性点经消弧线圈接地 中性点不接地 小接地电流系统,2018/12/16,工业与民用供电,49,1、中性点不接地的电力系统,HOME,BACK,NEXT,正常运行：电压、电流对称。 单相接地：另两相对地电压升高为原来的 倍。单相接地电流为正常运行时每相对地电容电流的 3倍。,2018/12/16,工业与民用供电,50,此时，接地点的接地电流,2018/12/16,工业与民用供电,51,2018/12/16,工业与民用供电,52,如果接地电容电流小，（35KV及以下）那么不接地。 如果35KV及以下电容电流偏大，（35KV大于10A，10KV大于30A时），则
20、安装消弧线圈。 如果电容电流很大，如110KV以上的电网，直接接地。防止单相短路电流过大，加小电阻接地。,2018/12/16,工业与民用供电,53,2、中性点经消弧线圈接地的电力系统当接地电流大于30A的10kV小接地电流系统或接地电流大于10A的35kV小接地电流系统发生单相接地时，为减小接地电弧，采取经消弧线圈接地的运行方式。,HOME,BACK,NEXT,2018/12/16,工业与民用供电,54,消弧线圈产生的电感电流IL对电容电流IC的补偿存在三种方式： 全补偿： IL = IC 欠补偿： ILIC 过补偿： ILICILIC 的程度称为脱谐度一般，脱谐度取5%10%,2018/1
21、2/16,工业与民用供电,55,3.中性点经小电阻接地系统,高电缆比例的1035kV系统转为大接地电流系统，为防止单相短路电流的干扰作用，通常中性点经小电阻接地。,2018/12/16,工业与民用供电,56,4、中性点直接接地的电力系统,HOME,BACK,NEXT,110kV及以上电压等级系统均采用中性点直接接地。0.4kV低压配电系统也必须直接接地。,2018/12/16,工业与民用供电,57,2018/12/16,工业与民用供电,58,1.5.5 系统的高次谐波,由于非线性元件的存在，供电系统存在高次谐波分量。工频50Hz的正弦交流电压或电流称为基波。谐波是一个周期电气量的正弦波分量，其
22、频率为基波频率的整数倍。由于谐波的频率是基波频率的整数倍，谐波也常被称为高次谐波。供电系统中，如果电压是非正弦的，则可分解为傅里叶级数。,其中， 为基波（工频）角频率，n为谐波次数。,2018/12/16,工业与民用供电,59,1.5.6 绝缘损坏的概念,电器设备电气性质损坏的原因：击穿 ：绝缘材料在异常高电压下的直接电击穿过热：绝缘材料在异常高温下的绝缘水平下降,2018/12/16,工业与民用供电,60,1.5.7 国内的电价体系,1.分区电价 2.分网电价 同网同价 3.容量电价、电能电价、功率因数电价 4.峰谷电价利用价格的经济杠杆作用，制定峰谷电价，以经济手段调整电网用电负荷，对用户高峰、低谷不同时段的电能实行不同的价格，可以引导和鼓励用户移峰填谷，合理回收电力成本，使有限的电力资源能发挥更大的社会效益。 5.行业电价民用、工业、农业、商用,
